Harmon-E

interaktive Systemarchitektur


Im Cluster Harmon-E des Forschungsprojekts unit-e² wurde in enger Zusammenarbeit durch die beteiligten Partnerunternehmen die Systemarchitektur für die geplanten Feldtests entwickelt1. Die hier gezeigte interaktive Systemarchitektur ist das Ergebnis aller Use-Cases, die während des Feldtests erprobt werden sollen. Dargestellt werden alle relevante Akteure sowie wichtige technische Komponenten (ohne explizites Messkonzept). Dabei wird zwischen Use-Cases am Eigenheim und Use-Cases am Mehrfamilienhaus / Arbeitsplatz sowie zwischen dem Daten-/Informationsaustausch, den Messdaten nach TAF und der Kommunikation von Preisen/Preissignalen unterschieden.

Die interaktive Darstellung der Systemarchitektur erlaubt es einzelne Use-Cases isoliert zu betrachten, indem sie über die entsprechenden Schalter aktiviert oder deaktiviert werden. In den nachstehenden Tabellen sind genauere Erläuterungen zu finden.

Bei Fragen zu der Darstellung wenden Sie sich bitte an unseren Ansprechpartner.


Use Case am Eigenheim

Use Cases am MFH/ Arbeitsplatz


 Anschlussnehmer (MFH / Arbeitsplatz)















Anschlussnehmer (MFH / Arbeitsplatz)...
 HEMS-Hersteller



HEMS-Hersteller...

 Plattformbetreiber


Plattformbetreiber...
API zur
Kommunikation
API zur...
Crowd-Balancing Plattform
Crowd-Balancing Plat...
 VNB


VNB...
Marktzugang
Marktzugang
 Energielieferant


Energielieferant...
 Aggregator
 (technisch)





Aggregator...
Austausch zur
Flex-Nutzung
Austausch zur...
Backend
Backend
 MSB



MSB...
Redispatch Signal
Redispatch Signal
aEMT
aEMT
pEMT
pEMT
Hüllkurve
Plim...
 Anschlussnehmer (Eigenheim)

















Anschlussnehmer (Eigenheim)...
Redispatch-Signal
Redispatch-Signal
Hüllkurve
Hüllkurve
 Fahrzeugnutzer 
 (Eigenheim)







Fahrzeugnutzer...


SMGW
SMGW
App
App
Last
Last
PV
PV
WP*
WP*
HSS*
HSS*
VDE AR 2829,
OCPP, Modbus
VDE AR 2829
EVSE
EVSE
VDE AR 2829,
CAN-Bus, Modbus/TCP
EEBUS...
VDE,
AR 2829
VDE,...
HEMS
HEMS
Systemeinheit
mit HKE
Systemeinheit...
mME
mME
ISO
15118
ISO...
EV
EV
Backend
Backend
 Fahrzeughersteller (OEM)



Fahrzeughersteller (OEM)...
Ladeanforderungen
(Fahrzeug- & Nutzerdaten)
Ladeanforderungen...
Fahrzeugdaten
Fahrzeugdaten
Ladeanforderungen
Ladeanforderungen
Backend
Backend
 Fahrzeugnutzer 
 (Eigenheim)





Fahrzeugnutzer...
 Fahrzeugnutzer 
 (Eigenheim)





Fahrzeugnutzer...
 Fahrzeugnutzer 
 (MFH / Arbeitsplatz)








Fahrzeugnutzer...
(Flex-)Fahrpläne
(Flex-)Fahrpläne
EV
EV
Ladeanforderungen
Ladeanforderungen
App
App
VDE
AR 2829
VDE,...
Last
Last
VDE AR 2829,
OCPP, Modbus
VDE AR...
Lade-management
Lade-management
ISO
15118
ISO...
EVSE
EVSE
API zur Kommunikation
API zur Kommunikation
21
21
G1
G1
12
12
1
1
20
20
16
16
4a
4a
C
C
 ÜNB


ÜNB...
ÜNB/VNB-Redispatch-System
ÜNB/VNB-Redispatch-System
15
15
F
F
9
9
3b
3b
Flex
Fahrpläne
Flex...
7a
7a
18
18
23
23
Nutzerdaten
Nutzerdaten
10
10
17
17
Fahrzeudaten
Fahrzeudaten
24
24
7b
7b
25
25
22
22
23
23
26
26
5
5
14
14
19
19
8
8
13
13
4a
4a
2a
2a
2b
2b
9
9
App
App
11
I
ergänzende
Kommunikation
(WAN 2)
alternative...
Hüllkurve
Hüllkurve...
System-
einheit
mit HKE
HKE


SMGW
SMGW
13b
13b
H
H
E
E
Meldung
Flex-Nutzung
Meldung...
6
6
G2
G2
F
F
Hüll-
kurve
Hüllkurve
A
A
B
B
3b
3b
3a
3a
27
27
Legende









Legende...

Akteure
Akteure
techn. Komponenten
techn. Komponenten
Daten-/ Informationsaustausch
Daten-/ Informationsaustausch
Daten-/ Informationsaustausch
(Umsetzung im Cluster offen)
Daten-/ Informationsaustausch...
Messdaten nach TAF
Messdaten nach TAF
Kommunikation von Preisen / Preissignalen
Kommunikation von Preisen / P...
2b
2b
13a
13a
F
F
mME
mME
4b
4b
D
D
F
F
Pfadbezeichnung:
Bezeichnung Beschreibung
1
1
VNB übermittelt Plim im Bedarfsfall an MSB als aEMT (GWA) über Webschnittstelle oder ähnliches.
2a
2a
Der MSB schickt als aEMT das Plim (Hüllkurve) an das Eigenheim durch den transparenten CLS Proxy Kanal des SMGW. Plim wird an die HKE als Endpunkt des CLS Kanals übermittelt. HKE übergibt Plim an das HEMS.
2b
2b
Der MSB schickt als GWA das Plim an das SMGW im Eigenheim über einen verschlüsselten TLS Kanal mittels DIN VDE V 0418-63-8 Das SMGW speichert das übermittelte Signal (Plim) lokal und übergibt das Signal (Plim) über das EEBUS Protokoll an das HEMS.
3a
3a
Der MSB schickt als aEMT das Plim ans MFH/ Arbeitsplatz durch den transparenten CLS Proxy Kanal des SMGW. Plim wird an die HKE als Endpunkt des CLS Kanals übermittelt. HKE übergibt Plim an das Lademanagement.
3b
3b
Der MSB schickt als GWA das Plim an das SMGW im Eigenheim über einen verschlüsselten TLS Kanal im Format mittels DIN VDE V 0418-63-8 Das SMGW speichert das übermittelte Signal (Plim) lokal und übergibt das Signal (Plim) über das EEBUS Protokoll an das Lademanagement.
4a
4a
Der Aggregator übermittelt das Redispatch-Signal an den aEMT, der einen transparenten CLS-Kanal durch das SMGW an die HKE eröffnet. Die HKE übergibt das Signal an das HEMS.
4b
4b
Alternative zu 4a: Der Aggregator übermittelt das Redispatch-Signal über den ergänzenden Kommunikationskanal (WAN 2) an das HEMS des Eigenheims.
5
5
Das HEMS optimiert die angebundenen Komponenten und übermittelt etwaige Steuerbefehle im anlagenspezifischen Protokoll zur Einhaltung von Plim.
6
6
Use Case 1.1/1.2 und 1.3) Der VNB informiert den Energielieferanten über einen abgesetzten Steuerbefehl.
Use Case 2.1/2.2 und 2.3/2.4) Der VNB informiert den Energielieferanten über einen abgesetzten Steuerbefehl und der Energielieferant informiert den VNB über den Einsatz seiner Flexibilitäten.
7a
7a
Der Aggregator übermittelt spezifische (Flex-) Fahrpläne an das Lastmanagement am Mehrfamilienhaus/ Arbeitsplatz.
7b
7b
Alternative zu 7a: Der Aggregator (Backend) übermittelt (Flex-)Fahrpläne (Lade-Steuersignal) über den OEM (Backend) an das EV.
8
8
Das HEMS orchestriert die Flexibilitäten mit dem Ziel Optimierung des Eigenverbrauchs (Nullpunktregelung am Netzanschluss) und gibt die Fahrpläne an die entsprechende Flexibilität weiter.
9
9
Die EVSE kommuniziert (ggf. über die ISO 15118-X) mit dem EV. EV an EVSE: Spezifische Fahrzeugdaten (SOC, Laderestriktionen), EVSE an EV: Fahrpläne.
10
10
Das Lademanagement optimiert die angebundenen Komponenten und übermittelt etwaige Steuerbefehle im anlagenspezifischen Protokoll zur Einhaltung von Plim.
11
11
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Lokale Messwerte werden über die HAN Schnittstelle des SMGWs zwischen dem SMGW und dem HEMS ausgetauscht.
12
12
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Der Energielieferant übermittelt Strommarktpreise an den Aggregator.
13
13
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Der aEMT übermittelt Preistabellen (basierend auf Strommarktpreisen) durch das SMGW an die HKE des Eigenheims. Die HKE übergibt die Preistabellen an das HEMS.
13a
13a
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Der Aggregator stellt eine Anfrage an den aEMT, welcher den Aufbau eines transparenten CLS-Kanal zur HKE initiiert.
13b
13b
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Alternative zu 13a) Der Energielieferant stellt eine Anfrage an den aEMT (MSB), welcher den Aufbau eines transparenten CLS-Kanal zur HKE initiiert.
14
14
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Das HEMS optimiert die Fahrpläne der Flexibilitäten anhand der erhaltenen Preistabelle und gibt die berechneten Fahrpläne an die entsprechende Flexibilität weiter.
15
15
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Der Aggregator nutzt Fahrzeugdaten, Ladeanforderungen des Nutzers und Marktpreise, um optimierte (Flex-) Fahrpläne der EVs am Mehrfamilienhaus/ Arbeitsplatz zu entwickeln.
16
16
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Der Aggregator tauscht Informationen zu Verfügbarkeit und Einsatz der Flexibilitäten mit dem Energielieferanten aus.
17
17
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Das Lademanagement berücksichtigt weitere Lasten und steuert die Ladung der Flexibilitäten (EVs) mit dem Ziel, den Leistungsbezug zu vergleichmäßigen und/oder die Leistungsspitze zu reduzieren.
18
18
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Das lokale Lademanagement übersetzt die (Flex-)Fahrpläne des Aggregators in Steuerbefehle für die Ladung der Fahrzeuge und übermittelt diese an die EVSE.
19
19
Text is not SVG - cannot display
Das HEMS optimiert die Fahrpläne der Flexibilitäten mit dem Ziel der Spitzenlastkappung (prognosebasiert) und gibt die berechneten Fahrpläne an die entsprechende Flexibilität weiter.
20
20
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Informationen/ Signale zum Einsatz von Redispatch werden über die Kommunikationsschnittstelle (API) zwischen ÜNB und ggf. VNB und CBP geteilt.
21
21
Text is not SVG - cannot display
Informationen zur Flex-Verfügbarkeit und Signale zum Einsatz von Redispatch werden über die Kommunikationsschnittstelle (API) zwischen Aggregator und CBP geteilt.
22
22
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Relevante Fahrzeugzustandsdaten werden vom EV an das Backend des OEMs übermittelt.
23
23
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Die in der App durch den Nutzer eingestellten Ladeanforderungen werden an das Backend des Aggregators übermittelt.
24
24
24
24
Text is not SVG - cannot display
Relevante Fahrzeugzustandsdaten werden vom EV über das Backend des OEMs an den Aggregator übermittelt.
25
25
Text is not SVG - cannot display
Ladeanforderungen auf Basis von Fahrzeug- und Nutzerdaten werden an das Backend des HEMS übermittelt (falls notwendig).
26
26
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Die in der App durch den Nutzer eingestellten Anforderungen am Eigenheim werden an das HEMS-Backend übermittelt.
27
27
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EV-Anforderungen und Nutzeranforderungen werden vom HEMS-Backend an das HEMS übermittelt.
A
A
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Relevante Messdaten (TAF 7/ 9/ 10/ 14) werden per SMGW am Eigenheim an den MSB als pEMT übermittelt.
B
B
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Relevante Messdaten (TAF 7/ 9/ 10/ 14) werden per SMGW am MFH/ Arbeitsplatz an den MSB als pEMT übermittelt. Hierbei handelt es sich um eine clusterspezifische Variante, die keine Allgemeingültigkeit hat.
C
C
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Relevante Messdaten (TAF 7) werden vom MSB als pEMT an den Energielieferanten übermittelt.
D
D
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Relevante Messdaten (TAF 7/ 14) werden vom MSB als pEMT an den Aggregator übermittelt.
E
E
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Relevante Messdaten (TAF 9/ 10) werden vom MSB als pEMT an den VNB übermittelt.
F
F
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Messwerterfassung der Flexibilitäten über eine mME und Bereitstellung der Daten für SMGW und lokale Steuereinheit (HEMS/ Ladesteuerung).
G1
G1
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Relevante Messdaten (15min Ein-/ Ausspeiseleistung, TAF 7) werden vom Aggregator an die CBP übermittelt.
G2
G2
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Relevante Messdaten (15min Ein-/ Ausspeiseleistung, TAF 7) werden vom MSB als pEMT an die CBP übermittelt.
H
H
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Relevante Messdaten werden vom Lademanagement an das Backend des Aggregators übermittelt.


Abkürzungen:
Abkürzung Beschreibung
aEMT Aktiver Externe Marktteilnehmer
CLS Controllable-Local-System
EV Electric Vehicle
EVSE Electric Vehicle Supply Equipment
HEMS Home Energy Management System
HKE HAN-Kommunikationsadaptereinheit
HSS Hausspeichersystem
mME moderne Messeinrichtung
PV Photovoltaik
SMGW Smart Meter Gateway
TAF Tarifanwendungsfälle
TCP Transmission Control Protocol
ÜNB Übertragungsnetzbetreiber
VNB Verteilnetzbetreiber
WP Wärmepumpe



1 aktueller Arbeitsstand im Forschungsprojekt, Änderungen vorbehalten.