Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Energieverteilnetzes, ein Energieverteilnetz sowie eine Steuereinheit für ein elektrisches Energieverteilnetz.

Ein elektrisches Energieverteilnetz besteht aus unterschiedlichen Teilnetzen unterschiedlicher Spannungsebenen. Über ein Hoch- oder Höchstspannungsnetz, beispielsweise mit einer Spannung 1 10kV kann elektrische Energie über große Distanzen transportiert werden. Die Energieverbraucher, insbesondere private Energieverbraucher sind an ein Niederspannungsnetz, mit z.B. einer Spannung von 400V, angeschlossen. Zwischen dem Niederspannungsnetz und dem Hochspannungsnetz kann darüber hinaus noch ein Mittelspannungsnetz, z.B. mit einer Spannung von 1 1 kV, für eine Übertragung über kleinere Distanzen vorgesehen sein. Eine Spannungsumsetzung zwischen den Teilnetzen erfolgt über als Transformatoren bezeichnete Koppelvorrichtungen.

Bislang erfolgt die Energieerzeugung überwiegend zentral mit Hilfe von großen Energieerzeugern, wie z.B. Kohlekraftwerken, Kernkraftwerken, Gaskraftwerken, aber auch regenerative Energien nutzenden Kraftwerken, wie z.B. Windparks oder Solaranlagen. Mit zunehmender Verbreitung regenerativ genutzter Energiequellen nimmt jedoch die dezentrale Energieerzeugung zu. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn private Verbraucher Strom, z.B. mit Hilfe von Photovoltaikanlagen oder Blockheizkraftwerken (BHKW), erzeugen.

Das Energieverteilnetz in seiner bestehenden Form ist auf das Bestehen und Vorhandensein einer Anzahl an zentralen Energieerzeugern ausgelegt. Dies betrifft insbesondere die eingangs erwähnten Koppelvorrichtungen, welche dazu ausgelegt sind, Energiemengen von einer höheren Spannungsebene in Richtung einer niedrigeren Spannungsebene zu transformieren. Ein Energiefluss in umgekehrter Richtung ist zwar grundsätzlich möglich, jedoch mit Wirkungsgradverlusten verbunden.

Die Belieferung der Endverbraucher erfolgt in der Regel durch die Stromversorger (d.h. Betreiber der zentralen Energieerzeuger), wobei über diese eine Abrechnung und ein Vertrieb erfolgt. Der Endverbraucher ist in der Lage, einen Vertrag mit einem beliebigen Stromversorger abzuschließen. Obwohl eine Strombörse existiert, ist es dort Endverbrauchern nicht möglich, Energiemengen einzukaufen. An der Strombörse werden lediglich Energiemengen zwischen den zentralen Erzeugern bzw. Versorgern und Großkunden gehandelt. Der Endverbraucher ist somit auf der Nachfrageseite an den statischen Vertrag des Stromversorgers gebunden.

Bedingt durch die zunehmend verbreitete dezentrale Energieerzeugung, auch bei Endverbrauchern, besteht daher ein Interesse, neben der eigenen lokalen Nutzung des privat erzeugten Stroms den erzeugten Strom auch an andere Parteien als die Netzbetreiber bzw. Versorger liefern zu können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Energieverteilnetzes zu schaffen, welches funktional erweiterte Möglichkeiten zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen für ein Energieübertragungsnetz erlaubt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes Energieverteilnetz sowie eine Steuereinheit für ein elektrisches Energieverteilnetz anzugeben.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , ein Energieverteilnetz gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 12 und eine Steuereinheit gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 14. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Steuerung eines elektrischen Energieverteilnetzes, in dem elektrische Energie über eine Vielzahl von über Stromleitungen verbundenen Netzknoten bereitgestellt wird. Das elektrische Energieverteilnetz umfasst zumindest ein erstes Verteilnetz einer ersten Spannungsebene mit einer jeweiligen Anzahl an Netzknoten, die an eine Stromleitung des ersten Verteilnetzes angeschlossen sind. Ein erster Teil der Netzknoten sind Energieverbraucher. Ein zweiter Teil der Netzknoten sind Energieerzeuger. Ein dritter Teil der Netzknoten sind sowohl Energieverbraucher als auch Energieerzeuger. Jeder der Netzknoten umfasst eine lokale Einheit zur Erfassung und Bereitstellung einer ersten Energiemengeninformation und einer zweiten Energiemengeninformation. Die erste Energiemengeninformation repräsentiert eine gemessene Energiemenge in den und/oder aus dem jeweiligen Netzknoten. Die zweite Energiemengenin- formation repräsentiert eine handelbare Energiemenge, welche im Rahmen der technischen Gegebenheiten der Netzknoten grundsätzlich frei definierbar ist.

Das elektrische Energieverteilnetz umfasst ferner zumindest ein zweites Verteilnetz, insbesondere ein Energieübertragungsnetz, einer zweiten Spannungsebene. Das zweite Teilnetz umfasst einen oder mehrere zentrale Energieerzeuger, wie z.B. Kraftwerke. Die zweite Spannungsebene ist größer als die erste Spannungsebene. Während die erste Spannungsebene beispielsweise ein Niederspannungsnetz ist, kann die zweite Spannungsebene ein Hochspannungsnetz oder ein Mittelspannungsnetz sein. Das erste und das zweite Teilnetz sind über zumindest eine, die Spannungen der ersten und der zweiten Spannungsebene transformierende Koppelvorrichtung zum Austausch von Energie gekoppelt. Bei den Koppelvorrichtungen handelt es sich in einer dem Fachmann bekannten Weise um entsprechende Transformatoren, welche die Spannung der zweiten Spannungsebene in eine Spannung der ersten Spannungsebene wandeln. Beim Vorhandensein lediglich einer einzigen Koppelvorrichtung erfolgt eine unmittelbare Wandlung der Spannung von der zweiten Spannungsebene in die Spannung der ersten Spannungsebene. Sofern zwischen der ersten und der zweiten Spannungsebene zumindest eine weitere, dritte Spannungsebene vorgesehen ist, deren Spannung zwischen der ersten und der zweiten Spannungsebene liegt, erfolgt eine schrittweise Transformation der Spannung von der Spannung der zweiten Spannungsebene in die Spannung der ersten Spannungsebene.

Das elektrische Energieverteilnetz umfasst ferner eine zentrale Verarbeitungseinheit, welche mit den lokalen Einheiten der Netzknoten zum Austausch von Daten verbunden ist und die von den lokalen Einheiten der Netzknoten an die zentrale Verarbeitungseinheit gesendeten ersten und zweiten Energiemengeninformationen verarbeitet. Auf Basis der ersten und/oder der zweiten Energiemengeninformationen ermöglicht die zweite Verarbeitungseinheit einen Austausch von Energie zwischen den Netzknoten innerhalb eines der ersten Verteilnetze und/oder unterschiedlichen ersten Verteilnetzen, welche mit oder ohne Zwischenschaltung des zweiten Verteilnetzes gekoppelt sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, dezentral erzeugte Energie insbesondere lokal zu verteilen. Insbesondere kann dadurch ein Lastenausgleich zwischen den an einem oder mehreren ersten Verteilnetzen angeschlossenen Netzknoten geschaffen wer- den, so dass die über den das erste Verteilnetz mit dem zweiten Teilnetz verbindende Koppelvorrichtung fließende Energiemenge reduziert werden kann. Insbesondere kann dadurch eine Situation reduziert werden, in der Energie über die Koppelvorrichtung von dem ersten Verteilnetz in das zweite Verteilnetz fließt.

Ermöglicht wird dies dadurch, dass ein Energiehandel zwischen einzelnen Netzknoten des ersten Verteilnetzes unmittelbar, d.h. unter Umgehung der Energieversorger, ermöglicht wird. Ein für die Endverbraucher bzw. Nutzer sich hieraus ergebender Vorteil besteht darin, dass die Kosten für innerhalb eines ersten Verteilnetzes gehandelten Energiemengen reduziert sind, da beispielsweise ein Teil der gesetzlichen Kosten, wie Netzentgelte, nicht auf die erzeugte Energiemengen aufgeschlagen werden braucht. Durch die direkte Beziehung zwischen energieerzeugenden Netzknoten und energieverbrauchenden Netzknoten innerhalb eines ersten Verteilnetzes und/oder unterschiedlicher ersten Verteilnetzen, welche mit oder ohne Zwischenschaltung des zweiten Verteilnetzes gekoppelt sind, kann das Energieverteilnetz entlastet werden. Die Vermarktung von dezentral erzeugter Energie wird gefördert. Ein privater Markt für Energieerzeugung und Energieverbrauch wird geschaffen.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung werden durch die jeweiligen lokalen Einheiten zur Bereitstellung der ersten Energiemengeninformation die in und/oder aus den jeweiligen Netzknoten fließenden Energieströme erfasst und einem Nutzer zugeordnet. Die lokalen Einheiten können sog. Smart Meter und Gateways sein. Gateways sind Recheneinheiten, die von mehreren Smart Metern Daten aggregieren. Die lokalen Einheiten können als Zählpunkte eines jeweiligen Netzknotens betrachtet werden. Durch die Kommunikation der lokalen Einheiten mit der zentralen Verarbeitungseinheit können die für den lokalen Energieaustausch erforderlichen Informationen gesammelt werden.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird durch eine jeweilige lokale Einheit eine temporäre oder dauerhafte Anmeldung eines Nutzers an der lokalen Einheit überwacht und eine Zuordnungsinformation, welche die Zuordnung des Nutzers zu der lokalen Einheit umfasst, an die zentrale Verarbeitungseinheit zur Durchführung einer monetären Transaktion übermittelt. Dies ermöglicht es beispielweise, dass ein Endverbraucher, der an einem bestimmten Netzknoten Energie erzeugt, die von ihm erzeugte Energie auch an einem anderen Netzknoten verbrauchen kann. Durch die temporäre Anmel- dung, beispielsweise an einem Netzknoten, an dem das Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs ermöglicht wird, kann der Endverbraucher seinen an dem anderen Netzknoten erzeugten Strom selbst verbrauchen. Die temporäre oder dauerhafte Anmeldung eines Nutzers an der lokalen Einheit eines Netzknotens ermöglicht eine eindeutige Zuordnung zwischen der lokalen Einheit des Netzknotens und dem Nutzer bzw. Endverbraucher. Durch eine Anmeldung basierend auf dem Austausch von informationstechnischen Schlüsseln zwischen dem Nutzer und der lokalen Einheit kann dann eine nachvollziehbare und revisionssichere Zuordnung umgesetzt werden, welche die Energieerzeugung an einem Netzknoten und den Energieverbrauch an einem anderen Netzknoten durch den gleichen Nutzer erlaubt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine erzeugte Energiemenge, die von einem Nutzer an einem ersten energieerzeugenden Netzknoten in das erste Verteilnetz eingespeist wird, und eine verbrauchte Energiemenge, die durch den gleichen Nutzer an einem von dem ersten Netzknoten verschiedenen zweiten energieverbrauchenden Netzknoten entnommen wird, durch die zentrale Verarbeitungseinheit in einer monetären Transaktion miteinander verrechnet wird. Hierdurch kann der Energieverbrauch durch den Nutzer an dem Energieverbrauchernetzknoten zu den Gestehungskosten an dem energieerzeugenden Netzknoten, gegebenenfalls zuzüglich gesetzlicher Umlagen, erfolgen.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung bietet die zentrale Verarbeitungseinheit als zweite Energiemengeninformation eine in der Zukunft bereitstellbare Energiemenge eines energieerzeugenden Netzknotens zur Durchführung einer monetären Transaktion an. Gemäß dieser Ausgestaltung kann die zentrale Verarbeitungseinheit die zweite Energiemengeninformation von der lokalen Einheit des energieerzeugenden Netzknotens empfangen.

Dabei kann die in der Zukunft bereitstellbare Energiemenge automatisch durch die lokale Einheit ermittelt worden sein oder durch den der lokalen Einheit zugeordneten Nutzer in diese eingegeben sein. Die in der Zukunft bereitstellbare Energiemenge entspricht beispielsweise der Energiemenge, die an dem Netzknoten durch eine energieerzeugende Vorrichtung, wie z.B. eine Photovoltaikanlage oder ein Blockheizkraftwerk, für oder über einen bestimmten Zeitraum bereitgestellt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die zentrale Verarbeitungseinheit die zweite Energiemengeninformation auf Basis von Verbrauchs- und Erzeugungsprognosen, insbesondere innerhalb des zumindest einen ersten Verteilnetzes, ermitteln. Gemäß dieser Ausgestaltung wird die zweite Energiemengeninformation anhand der von der lokalen Einheit des energieerzeugenden Netzknotens gemessenen ersten Energiemengeninformation sowie historische Daten automatisiert ermittelt. Die zentrale Verarbeitungseinheit kann zusätzlich zu der zweiten Energiemengeninformation von der lokalen Einheit des energieerzeugenden Netzknotens eine monetäre Information erhalten, welche für die monetäre Transaktion durch die zentrale Verarbeitungseinheit um gesetzliche Kosten korrigiert wird. Solche gesetzlichen Kosten sind beispielsweise Umlagen und Stromsteuern. Gegebenenfalls können auch Netzentgelte anfallen, sofern der energieverbrauchende Knoten nicht im gleichen ersten Teilnetz wie der energieerzeugende Knoten angeordnet ist. Mit anderen Worten wird hierbei die Distanz zwischen dem energieerzeugenden Netzknoten und dem energieverbrauchenden Netzknoten im Hinblick auf die gesamten Kosten berücksichtigt.

Die zentrale Verarbeitungseinheit kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung die zweite Energiemengeninformation zur Durchführung der monetären Transaktion zum Abruf durch die lokalen Einheiten eines oder mehrerer energieverbrauchenden Netzknoten bereitstellen. Hierdurch wird eine private Energiehandelsplattform geschaffen, welche es energieerzeugenden Netzknoten ermöglicht, Angebote auf der Energiehandelsplattform einzustellen. Das Einstellen erfolgt auf Basis der zweiten Energiemengeninformation. Energieverbrauchende Energienetzknoten können als Nachfrage auftreten. Durch die zentrale Verarbeitungseinheit erfolgt eine Vermittlung zwischen Angebot und Nachfrage, vorzugsweise innerhalb des gleichen ersten Verteilnetzes.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wickelt die zentrale Verarbeitungseinheit die monetäre Transaktion zwischen dem energieerzeugenden Netzknoten und dem energieverbrauchenden Netzknoten ab. Dabei wird die Zuordnung der betreffenden Netzknoten zu jeweiligen Endverbrauchern bzw. Nutzern berücksichtigt. Dabei kann insbesondere auch vorgesehen sein, sämtliche Zahlungsströme zwischen einem energieverbrauchenden Energienetzknoten, Netzbetreibern, dem Empfänger von Steuern, Gebühren und Abgaben sowie dem energieverbrauchenden Netzknoten zu verwalten und administrieren. Insbesondere ist es der zentralen Verarbeitungseinheit möglich, energiewirtschaftliche Parameter zu verwalten und zu optimieren. Dies betrifft insbesondere Bilanzkreise, so dass vorzugsweise innerhalb des gleichen ersten Verteilnetzes ein Ausgleich zwischen Energieeinspeisung und Energieentnahme hergestellt wird.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung prognostiziert die zentrale Verarbeitungseinheit aus den gesendeten ersten Energiemengeninformationen der Netzknoten des oder der ersten Verteilnetze und einer prognostizierten Energieverfügbarkeit in dem oder den ersten Verteilnetzen eine flexible Energiemenge, wobei basierend auf der prognostizierten flexiblen Energiemenge ein Angebot über eine monetäre Transaktion an einen Netzbetreiber des ersten und/oder zweiten Verteilnetzes oder einen Energiemarkt erzeugt wird. Hierdurch kann ein virtuelles Kraftwerk zur Bereitstellung von Leistung geschaffen werden. Bei einem virtuellen Kraftwerk werden Informationen von dezentralen Energieerzeugern des Energieverteilnetzes in der zentralen Verarbeitungseinheit aggregiert. Die zentrale Energieübertragungseinheit kommuniziert mit einem Rechner des Energieübertragungsnetzes, so dass das Energieverteilnetz gegenüber dem Energieübertragungsnetz als ein einzelnes virtuelles Kraftwerk fungiert. Ein solches virtuelles Kraftwerk kann dem Energieübertragungsnetz Wirkleistung bzw. Blindleistung bereitstellen.

Die Erfindung schafft ferner ein elektrisches Verteilnetz, welches zur Bereitstellung von elektrischer Leistung zur Steuerung des elektrischen Verteilnetzes zumindest ein erstes Verteilnetz einer ersten Spannungsebene, zumindest ein zweites Verteilnetz einer zweiten Spannungsebene und eine zentrale Verarbeitungseinheit umfasst. Ein jeweiliges erstes Verteilnetz umfasst eine jeweilige Anzahl an Netzknoten, die an einer Stromleitung des ersten Verteilnetzes angeschlossen sind. Dabei sind ein erster Teil der Netzknoten Energieverbraucher, ein zweiter Teil der Netzknoten Energieerzeuger und ein dritter Teil der Netzknoten sowohl Energieverbraucher als auch Energieerzeuger. Jeder der Netzknoten umfasst eine lokale Einheit zur Erfassung und Bereitstellung einer ersten Energiemengeninformation, welche eine gemessene Energiemenge repräsentiert, und zur Bereitstellung einer zweiten Energiemengeninformation, welche eine handelbare Energiemenge repräsentiert. Das zumindest eine zweite Verteilnetz umfasst einen oder mehrere zentrale Energieerzeuger. Die zweite Spannungsebene ist größer als die erste Spannungsebene. Das erste und das zweite Teilnetz sind über zumindest eine, die Spannungen der ersten und der zweiten Spannungsebene transformierende, Koppelvorrichtung zum Austausch von Energie gekoppelt. Die zentrale Verarbeitungseinheit ist mit den lokalen Einheiten zum Austausch von Daten verbunden und dazu ausgebildet, die von den lokalen Einheiten an die zentrale Verarbeitungseinheit gesendeten ersten und zweiten Energiemengeninformationen zu verarbeiten. Dadurch kann auf Basis der ersten und/oder der zweiten Energiemengeninformationen ein Austausch von Energie zwischen Netzknoten innerhalb eines der ersten Verteilnetze und/oder unterschiedlichen ersten Verteilnetzen, welche mit oder ohne Zwischenschaltung des zweiten Verteilnetzes gekoppelt sind, erfolgen.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Energieverteilnetz zur Ausführung einer oder mehrerer bevorzugter Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Steuereinheit für das soeben beschriebene elektrische Verteilnetz. Die Steuereinheit stellt die zentrale Verarbeitungseinheit des Energieverteilnetzes dar. Die Steuereinheit ist derart ausgestaltet, dass sie mit den lokalen Einheiten der Netzknoten kommuniziert und mit Hilfe dieser Kommunikation das Energieverteilnetz derart steuert, dass auf Basis von ersten und/oder zweiten Energiemengeninformationen ein Austausch von Energie zwischen dem Netzknoten innerhalb eines der ersten Verteilnetze und/oder unterschiedlichen ersten Verteilnetzen, welche mit oder ohne Zwischenschaltung des zweiten Verteilnetzes gekoppelt sind, erfolgt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren im Detail beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Energieverteilnetzes, in dem das erfindungsgemäße Steuerverfahren durchgeführt wird;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Zuordnung eines Netzknotens zu einem Endverbraucher bzw. Nutzer; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Variante des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Aufbau eines erfindungsgemäßen elektrischen Energieverteilnetzes 1 , anhand dem unterschiedliche Varianten erfindungsgemäßer Steuerverfahren durchgeführt und nachfolgend beschrieben werden. Das Energieverteilnetz 1 umfasst lediglich beispielhaft drei erste Verteilnetze 2, 3, 4. Bei den ersten Verteilnetzen 2, 3, 4 handelt es sich um Niederspannungsnetze, deren Spannungsebene beispielsweise 400V beträgt. Das erste Verteilnetz 2 und das erste Verteilnetz 3 sind an eine Koppelvorrichtung 8 angeschlossen. Die Koppelvorrichtung 8 ist über ein drittes Verteilnetz, beispielsweise ein Mittelspannungsnetz, an eine Koppelvorrichtung 7 angeschlossen. Die Koppelvorrichtung 7 ist ihrerseits an ein zweites Verteilnetz 5, z.B. ein Hochspannungsnetz mit einer Spannung von 1 10kV angeschlossen. Das erste Verteilnetz 4 ist über eine Koppelvorrichtung 9 an ein drittes Verteilnetz 6a, beispielsweise wiederum ein Mittelspannungsnetz mit einer Spannung von 1 1 kv angeschlossen. Das dritte Verteilnetz 6a ist wie das dritte Verteilnetz 6 an Koppelvorrichtung 9 angeschlossen. Das zweite und das dritte Verteilnetz können als Übertragungsnetze angesehen werden, welche Strom über große Distanzen transportieren. Die Verteilung des Stroms erfolgt dann auf lokaler Ebene über eine Vielzahl an erste Verteilnetze.

Die Koppelvorrichtungen 7, 8, 9 sind Transformatoren, welche eine Spannungstransformation zwischen den an die jeweilige Koppelvorrichtung angeschlossenen unterschiedlichen Spannungsebenen in bekannter Weise vornehmen. An das zweite Verteilnetz 5 ist lediglich beispielhaft ein zentraler Energieerzeuger 5a, z.B. ein Kraftwerk wie ein Kohleoder Kernkraftwerk, angeschlossen.

An das erste Verteilnetz 2, 3, 4 ist jeweils eine Anzahl an Netzknoten angeschlossen. Die Anzahl an Netzknoten kann prinzipiell beliebig sein. In dem vorliegendem Ausführungsbeispiel sind an das erste Teilnetz 2 drei Netzknoten 1 1 , 12, 13 angeschlossen. Das erste Verteilnetz 3 umfasst - ebenfalls lediglich beispielhaft - drei Netzknoten 14, 15, 16. In entsprechender Weise umfasst das erste Verteilnetz 4 ebenfalls - lediglich beispielhaft - drei Netzknoten 17, 18, 19. Allgemein kann ein Netzknoten ein energieverbrauchender Netzknoten, ein energieerzeugender Netzknoten oder ein sowohl ein energieverbrauchender als auch energieerzeugender Netzknoten (zu unterschiedlichen Zeitpunkten) sein. In diesem Ausführungsbeispiel stellen der Netzknoten 1 1 des ersten Verteilnetzes 2 und der Netzknoten 15 des ersten Verteilnetzes 3 energieerzeugende Netzknoten dar. Hierzu verfügen der Netzknoten 1 1 über eine Energieerzeugungsvorrichtung 31 und der Netzknoten 15 über eine Energieerzeugungsvorrichtung 35. Die Energieerzeugungsvorrichtungen 31 , 35 können beispielsweise Photovoltaikmodule, Windkraftanlagen, Blockheizkraftwerke und dergleichen sein. Gleichzeitig können die Netzknoten 1 1 , 15, auch energieverbrauchende Energienetzknoten sein. Ein ausschließlich energieerzeugender Netzknoten wäre beispielsweise ein an jeweiliges erstes Verteilnetz 2, 3, 4 angeschlossenes Blockheizkraftwerk oder dergleichen. Die Netzknoten 12, 13 des ersten Verteilnetzes 2, die Netzknoten 14, 16 des ersten Verteilnetzes 3 und die Netzknoten 18, 19 des ersten Verteilnetzes 4 stellen in diesem Ausführungsbeispiel die energieverbrauchende Energienetzknoten dar.

Jeder der Netzknoten 1 1 , 19 ist mit einer lokalen Einheit 21 , ..., 29 ausgestattet. Eine jeweilige lokale Einheit 21 , ..., 29 dient zur Erfassung und Bereitstellung einer ersten Energiemengeninformation, welche eine gemessene Energiemenge repräsentiert. Eine gemessene Energiemenge ist dabei sowohl die von einem energieerzeugenden Netzknoten in das betreffende Verteilnetz eingespeiste Energiemenge als auch die von dem ersten Verteilnetz in den jeweiligen Netzknoten fließende, verbrauchte Energiemenge. Darüber hinaus dienen die jeweiligen lokalen Einheiten 21 , ..., 29 auch zur Bereitstellung einer zweiten Energiemengeninformation. Die zweite Energiemengeninformation repräsentiert eine handelbare Energiemenge. Die lokalen Einheiten 21 , 29 sind z.B. Smart Meter oder Gateways, die mit mehreren Smart Metern eines Netzknotens gekoppelt sind und gemessene Energiemengen aggregieren.

Auch wenn die vorliegenden Ausführungsbeispiele sämtliche Netzknoten aller ersten Verteilnetze mit einer lokalen Einheit ausgestattet sind, so lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch dann durchführen, wenn lediglich eine Teilanzahl der Netzknoten mit einer solchen lokalen Einheit versehen ist.

Das erfindungsgemäße Energieverteilnetz umfasst darüber hinaus eine zentrale Verarbeitungseinheit 41 . Die zentrale Verarbeitungseinheit kann einen Speicher bzw. eine Datenbank 42 umfassen oder mit einer solchen verbunden sein. Die zentrale Verarbeitungseinheit 41 sowie der Speicher bzw. die Datenbank 42 sind an ein Netzwerk 40, beispielsweise das Internet, angeschlossen und können mit den lokalen Einheiten 21 , 29 Daten austauschen. Die zentrale Verarbeitungseinheit 41 verarbeitet die von den lokalen Einheiten 21 , 29 an die zentrale Verarbeitungseinheit 41 gesendeten ersten und zweiten Energiemengeninformationen. Basierend auf den ersten und/oder den zweiten Energiemengeninformationen wird ein Austausch von Energie zwischen den Netzknoten innerhalb eines der ersten Verteilnetze 2, 3, 4 und/oder unterschiedlichen ersten Verteilnetzen 2, 3, 4, welche mit oder ohne Zwischenschaltung des zweiten Netzes gekoppelt sind, ermöglicht.

Auf diese Weise kann die zentrale Verarbeitungseinheit den von einem energieerzeugenden Netzknoten, z.B. dem Netzknoten 1 1 , erzeugenden Strom vorzugsweise innerhalb des ersten Verteilnetzes 2 an dort angeschlossene energieverbrauchende Netzknoten 12, 13 verteilen, wodurch energiewirtschaftliche Parameter, wie z.B. Bilanzkreise, optimierbar sind. Darüber hinaus ermöglicht dies, wie nachfolgend näher beschrieben wird, eine private Energiehandelsplattform, auf der oder über die Energiemengen zwischen Endverbrauchern unter Umgehung von Versorgern gehandelt werden können.

Wie schematisch in Fig. 2 dargestellt, ist jeder Netzknoten 1 1 bzw. genauer jede lokale Einheit 21 , 29 eines Netzknotens 1 1 , ... 19 einem jeweiligen Endverbraucher bzw. Nutzer 51 zugeordnet. Durch die Zuordnung, die beispielsweise durch eine temporäre oder dauerhafte Anmeldung an die jeweilige lokale Einheit erfolgt, kann eine nachvollziehbare Zuordnung realisiert werden. Eine Anmeldung an der lokalen Einheit durch einen Endverbraucher erfolgt beispielsweise durch den Austausch von informationstechnischen kryptographischen Schlüsseln. Dadurch kann neben einer nachvollziehbaren Zuordnung eine revisionssichere Zuordnung realisiert werden. Dies ermöglicht es, dass der Endverbraucher des Netzknotens 1 1 eine Energiemenge an den Endverbraucher eines energieverbrauchenden Netzknotens, z.B. die Netzknoten 12 oder 13, übertragen kann. Die dabei auftretenden Energieströme werden anhand der ersten, gemessenen Energiemengeninformation an den lokalen Einheiten erfasst und den jeweiligen Nutzern zugeordnet. Dadurch sind verschiedene Anwenderszenarien denkbar.

Der Nutzer des Netzknotens 1 1 produziert mit seiner Energieerzeugungsvorrichtung 31 eine bestimmte Energiemenge. Die produzierte Energiemenge wird durch die lokale Einheit 21 erfasst und in das erste Verteilnetz 2 eingespeist. Der Netzknoten 13 stellt beispielsweise eine Ladestation für ein elektrisches Fahrzeug des Nutzers des Netzknotens 1 1 dar. Der Nutzer des Netzknotens 1 1 kann sich temporär an den Netzknoten 13 für einen Ladevorgang seines elektrisch betriebenen Fahrzeugs anmelden. Die Anmeldung erfolgt dabei an der lokalen Einheit 23. Während des Ladevorgangs wird dabei die über den energieverbrauchten Netzknoten 13 entnommene Energiemenge erfasst. Durch die Zuordnung der verbrauchten Energiemenge zu einem Nutzer kann der Nutzer die von ihm selbst mittels der Energieerzeugungsvorrichtung 31 erzeugte Energiemenge verbrauchen. Dabei braucht der Nutzer des Netzknotens 1 1 nicht den von einem Energieversorger (z.B. dem Betreiber der zentralen Energieerzeugungsvorrichtung 5a) vorgegebenen Preis zu bezahlen. Vielmehr verbraucht er den zu wesentlichen geringeren Kosten über seine Energieerzeugungsvorrichtung 31 produzierten Strom. Die zentrale Bearbeitungseinheit berücksichtigt dabei aufgrund der Übertragung des Stroms über das erste Verteilnetz 2 ggf. anfallende Kosten, wie z.B. Umlagen und Stromsteuer. In der Summe wird dieser Preis jedoch deutlich unter dem von dem Energieversorger verlangten Preis liegen.

Die gleiche Anwendung wird ebenfalls ermöglicht, wenn die Energieerzeugung durch den Nutzer des Netzknotens 1 1 im Netzknoten 1 1 erfolgt, dessen Verbrauch jedoch beispielsweise an dem Netzknoten 18 des ersten Verteilnetzes 4 erfolgt. Da das erste Verteilnetz 2 nicht an den gleichen Koppelpunkt 8 wie das erste Verteilnetz angeschlossen ist, muss eine Übertragung der durch die Energieerzeugungsvorrichtung 31 erzeugten Energiemenge über eine größere Distanz und über die dritten Verteilnetze 6 und 6a erfolgen. Aufgrund dessen sind ggf. andere gesetzliche Kosten, wie z.B. ein Netzentgelt, zu berücksichtigen.

Eine ähnliche Anwendung ergibt sich dann, wenn eine Nutzergemeinschaft über einen ausschließlich energieerzeugenden Netzknoten verfügt und innerhalb des gleichen ersten Verteilnetzes, die von diesem Netzknoten erzeugte Energie verbraucht.

Durch diese Art der dezentralisierten Energieerzeugung und dem lokalen Energieverbrauch kann eine Optimierung der Netzlast innerhalb des Energieverteilnetzes erfolgen. Eine ggf. erforderliche Steuerung erfolgt hierbei unter Rückgriff auf die zentrale Verarbeitungsarbeit 41 , welche ggf. erforderliche Lücken in den Energiemengen an einem Rechner 45 eines Netzbetreibers und/oder eines Energieerzeugers und/oder einer Strombörse überträgt. Die entsprechende Energie kann dann von dem Netzbetreiber und/oder dem zentralen Energieerzeuger zu dessen Kostenstruktur in das erste Verteilnetz eingespeist werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass sich mehrere Nutzer unterschiedlicher Netzknoten zu einem virtuellen Kraftwerk zusammenschließen, um größere Energiemengen zur Verfügung zu stellen. Hierdurch können beispielsweise Netzdienstleistungen zur Bereitstellung von Energiekapazitäten ohne eine Teilnahme am zentralen Energiemarkt realisiert werden.

Ebenso kann die in Fig. 1 beschriebene Infrastruktur zur Realisierung einer privaten Energiehandelsplattform benutzt werden. Diese Energiehandelsplattform ermöglicht das Einstellen von Angeboten über verfügbare, freie Energiemengen unter Verwendung der zweiten Energiemengeninformation. Die zweiten Energiemengeninformation kann dabei automatisiert durch die zentrale Verarbeitungseinheit 41 aufgrund in der Vergangenheit ermittelten Ist-Werten der jeweiligen eingespeisten Energiemengen von energieerzeugenden Netzknoten ermittelt werden. Ebenso können angebotene Energiemengen auch durch jeweilige lokale Einheiten 21 , ..., 29 der energieerzeugenden Netzknoten durch einen Nutzer vorgegeben und an die zentrale Verarbeitungseinheit 41 übertragen werden. Die auf der Energiehandelsplattform angebotenen Energiemengen können dann von den energienachfragenden Netzknoten nachgefragt werden. Dies wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 dargestellt.

In diesem Ausführungsbeispiel soll der Netzknoten 1 1 mit seiner lokalen Einheit 21 und der Energieerzeugungsvorrichtung 31 der energieerzeugende Netzknoten sein, welcher eine bestimmte Energiemenge auf der Energiehandelsplattform anbietet. Der Netzknoten 12 ist ein energieverbrauchender Netzknoten, welcher unter Nutzung der Energiehandelsplattform, die durch die zentrale Verarbeitungseinheit 41 und die damit verbundene Datenbank 42 bereitgestellt wird, die von dem Nutzer des Netzknotens 1 1 angebotene Energiemenge kaufen kann. In Fig. 3 ist der dem Netzknoten 1 1 zugeordneter Nutzer mit 1 1 N und der dem Netzknoten 12 zugeordnete Nutzer mit 12N gekennzeichnet. Der Nutzer 1 1 N stellt ein Angebot auf der Handelsplattform 70 bereit, wobei das Angebot in Form einer von der lokalen Einheit 21 an die zentrale Verarbeitungseinheit übertragenen Nachricht enthalten sein kann. In dem Angebot 71 gibt der Nutzer 1 1 N die von ihm in der Zukunft bereitstellbare Energiemenge, den Zeitraum der Energiebereitstellung und den von ihm geforderten Preis an. Entsprechende Angebote können auch von weiteren energieerzeugenden Anbietern (in der Figur nicht dargestellt) an die zentrale Verarbeitungseinheit 41 übertragen werden. Der nachfragende Nutzer 12N kann diese Angebote in der Han- delsplattform 70 einsehen. Die Handelsplattform 70 berücksichtigt dabei bei der Darstellung des Angebotspreises den von den anbietenden Nutzern 1 1 N geforderten Preis zuzüglich gesetzlicher Kosten, wie z.B. Netzentgelte, Umlagen und Stromsteuer. Der nachfragende Nutzer 12N wählt im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Nutzer 1 1 N als Energielieferant aus. Durch den Pfeil 72 wird die Nachfrage des Nutzers 12N dargestellt. Die Abwicklung des Zahlungsstroms erfolgt über die zentrale Verarbeitungseinheit 41 . Im Rahmen der monetären Transaktion bezahlt der Nutzer 12N Geld an den Betreiber der zentralen Verarbeitungseinheit 41 (Pfeil 61 ). Für die Energielieferung (gekennzeichnet durch den Energiefluss von dem energieerzeugenden Netzknoten 1 1 zu dem energienachfragenden Netzknoten 12) erhält der Nutzer 1 1 N von dem Betreiber der zentralen Verarbeitungseinheit den entsprechenden geforderten Betrag, was durch den Pfeil 62 gekennzeichnet ist. Während der Nutzer 12N den von dem Nutzer 1 1 N geforderten Betrag zuzüglich der gesetzlichen Kosten an den Betreiber der zentralen Verarbeitungseinheit 41 entrichtet, erhält der Nutzer 1 1 N von dem Betreiber der zentralen Verarbeitungseinheit im Rahmen der monetären Transaktion lediglich den geforderten Preis für die Erzeugung (d.h. den Gesamtpreis abzüglich der gesetzlichen Kosten). Die zentrale Verarbeitungseinheit stellt somit ein Abrechnungssystem zur Verfügung, wobei dieses pro lokale Einheit realisierbar ist.

Darüber hinaus kann die Plattform durch Ist-Mengen und einer prognostizierte Energieverfügbarkeit anhand der ersten und zweiten Energiemengeninformationen eine erforderliche sog. Flexibilität ermitteln. Basierend hierauf erstellt die Plattform automatisiert Gebote an Energiemarkt und Netzbetreiber. Bezogen auf Fig. 1 erfolgt hierbei eine Kommunikation zwischen der zentralen Verarbeitungseinheit 41 und dem Rechner 45 des Netzbetreibers bzw. zentralen Energieerzeugers.

Durch die unmittelbare Beziehung zwischen Erzeugung und Verbrauch kann das Energieverteilnetz entlastet werden, da lokal erzeugte Energie nach Möglichkeit an möglichst nah gelegene Energieverbraucher vermittelt wird. Durch die zentrale Verarbeitungseinheit wird somit eine Schnittstelle zwischen Nutzern, Netzbetreibern und Energiemarkt geschaffen. Bezugszeichenliste Energieverteilnetz

erstes Verteilnetz erster Spannungsebene (Niederspannungsnetz, z.B. 400V) erstes Verteilnetz erster Spannungsebene (Niederspannungsnetz, z.B. 400V) erstes Verteilnetz erster Spannungsebene (Niederspannungsnetz, z.B. 400V) zweites Verteilnetz zweiter Spannungsebene (Hochspannungsnetz, z.B. 1 10kV)a zentraler Energieerzeuger

drittes Verteilnetz dritter Spannungsebene (Mittelspannungsnetz, z.B. 1 1 kV)a drittes Verteilnetz

Koppelvorrichtung

Koppelvorrichtung

Koppelvorrichtung

1 Netzknoten

1 N dem Netzknoten 1 1 zugeordneter Nutzer/Vertragspartner

2 Netzknoten

2N dem Netzknoten 12 zugeordneter Nutzer/Vertragspartner

3 Netzknoten

4 Netzknoten

5 Netzknoten

6 Netzknoten

7 Netzknoten

8 Netzknoten

9 Netzknoten

1 Lokale Einheit

2 Lokale Einheit

3 Lokale Einheit

4 Lokale Einheit

5 Lokale Einheit

6 Lokale Einheit

7 Lokale Einheit

8 Lokale Einheit

9 Lokale Einheit

1 Energieerzeugungsvorrichtung Energieerzeugungsvorrichtung

Internet

zentrale Verarbeitungseinheit

Speicher/Datenbank

Rechner eines Netzbetreibers und/oder zentralen Energieerzeugers und/oder Strombörse

lokale Einheit

lokale Einheit (stellvertretend für die lokalen Einheiten 21 , 22, 23, ..., 29 Nutzer bzw. Vertragspartner

Energiefluss

monetäre Transaktion

monetäre Transaktion

Handelsplattform

Angebot

Nachfrage