Ebene 0 - StatusQuo

In dieser Ebene werden die meisten Sensoren und Stromzähler eingebunden. Sie enthält alle Komponenten, welche sich nicht direkt beeinflussbar sind.

Erzeugung und Verbrauch

ebene0_erzeugung_verbrauch.png

Erzeugung

Bei der Referenzimplementierung existieren zwei Quellen zur Stromerzeugung.

Eine Aufdach-PV-Anlage, welche bereits initial zur Eigenstromnutzung installiert wurde. Diese Anlage besitzt folgende Elemente:

Zur Messung der erzeugten Strommengen wird lediglich der Discovergy Zähler genutzt in der Referenzimplementierung genutzt, da die SMA Komponenten insgesamt zu ungenaue Werte lieferten. Die Werte des SMA Energy Meter lassen sich jedoch recht einfach in Node-Red über einen UDP In Node integrieren.

Funktion Produktionszähler

msg.payload = msg.payload["303fbb8ca6404ebba48c196b4dbbc176"];
return msg;

Funktion Wirkleistung 

msg.payload = Math.round((msg.payload.power1 + msg.payload.power2 + msg.payload.power3)/1000)
const subSUM='Generation';

let sum = flow.get(subSUM) * 1;
if(isNaN(sum)) sum = 0;

let previous = context.get("previous") * 1;
if(isNaN(previous)) previous = 0;

if(flow.get("SaldoID") != context.get("SaldoID")) {
    context.set("SaldoID",flow.get("SaldoID"));
} else {
    sum -= previous;
}
sum += msg.payload;

context.set("previous",msg.payload);
node.status({text:msg.payload +" W"});
flow.set(subSUM,sum);
return msg;

Die Discovergy API liefert die Leistungswerte je Phase. Da es sich um einen 3-Phasen Wechselrichter handelt, muss aus den Einzelwerten die Summe gebildet werden (Zeile 1).  Zum Schluss wird der rohe Wert der Discovergy API noch auf die innerhalb von Casa Corrently verarbeite Dimension (Watt) umgerechnet.

Als Ergänzung existiert eine kleine Balkon-PV Anlage. Angeschlossen ist diese Anlage mittels eines auf ZigBee auslesbaren Wechselrichters, da jedoch der Hersteller insolvent ist, können die Daten nicht direkt vom Wechselrichter ausgelesen werden. Stattdessen wird  eine für diesen Betrieb modifizierte ein AVM FRITZ!DECT 200 Smart Home Stecker verwendet, welcher über die Fritz-Box API ausgelesen werden kann.

Funktion BalkonPV

msg.payload.ain = "087610221618"; // Hier die AIN aus der Fritz Box eintragen
return msg;

Funktion Wirkleistung

msg.payload = Math.round(msg.payload);
const subSUM='Generation';

let sum = flow.get(subSUM) * 1;
if(isNaN(sum)) sum = 0;

let previous = context.get("previous") * 1;
if(isNaN(previous)) previous = 0;

if(flow.get("SaldoID") != context.get("SaldoID")) {
    context.set("SaldoID",flow.get("SaldoID"));
} else {
    sum -= previous;
}
sum += msg.payload;

context.set("previous",msg.payload);

flow.set(subSUM,sum);
node.status({text:msg.payload +" W"});
return msg;

Verbrauch

Die Verbrauchsmessung für den gesamten Haushalt muss den in Ebene 1 definierten Speicher herausrechnen.  Dies geschieht bei der Refeenzimplementierung durch die Betrachtung Ermittlung des Strombezugs am Netzanschluss (Ebene 2) sowie die vie MQTT verfügbare Entladeleistung des Speichers.

Funktion Wirkleistung

msg.payload = msg.payload["781ffa307e434529be9f747eece1b8dc"];

let power = Math.round((msg.payload.power1 + msg.payload.power2 + msg.payload.power3)/1000)

msg.payload = power;

return msg;
Trigger

Lediglich die Abfrage der Discovergy-API benötigt einen Trigger (Auslöser), damit regelmäßig neue Leistungsdaten vorhanden sind. Der Speicher sowie die Balkon-PV Installation benötigen keinen Trigger, da hier von den Sensoren fortlaufend Messwerte gesendet werden. 

Ausgang zum Saldo / Bilanzierung

linkout_ebene0.png

Damit bei jeglicher Aktualisierung der Saldo ebenfalls aktualisiert wird, kommt ein "Link Out" Node zum Einsatz

 

 

Bilanzierung / Saldo

ebene0_saldo.png

In der Ebene 0 wird der Saldo über die im Flow gespeicherten Summen der Erzeugung (Generation) und des Verbrauchs (Consumption) gebildet.

Funktion Saldo bilden

msg.payload = flow.get('Consumption') - flow.get('Generation');
flow.set('Saldo',msg.payload);
node.status({text:"P: "+msg.payload+" W"});
return msg;

Die erneute Aufteilung der Einzelwerte dient lediglich der getrennten Speicherung in der InfluxDB.

 

Vorhersage / Prognose

ebene0_vorhersage.png

Wie in der Konzeptbeschreibung zur Prognose aufgeführt,  erfolgt die Erstellung der Prognose in zwei Schritten. Zur Vorhersage der Erzeugung wird in der Referenzimplementierung der esolar Wert des GrünstromIndex genutzt und mit den tatsächlichen Erträgen der Anlage präzisiert.

ebene0_vorhersage_grafana.png

Für die Aktualisierung der Prognose wurde ein Intervall von 20 Minuten gewählt, da gerade für die Erzeugung lediglich alle 60 Minuten neue Werte aus dem GrünstromIndex vorliegen und somit eine häufigere Aktualisierung keine besseren Ergebnisse liefert.

GrünstromIndex

ebene0_gsi.png

Basierend auf dem prognostizierten Saldo der Ebene wird ein GrünstromIndex gebildet und zur Visualisierung mittels Grafana in die InfluxDB gespeichert.

Vergleiche: GrünstromIndex je Ebene

Funktion Ebenen GSI

let saldo = flow.get("forecastSaldo");
let min = 9999999999;
let max = -999999999999;

for(let i=0; i<saldo.length;i++) {
    saldo[i].measurement = "e0gsi";
    if(saldo[i].fields.w > max) max = saldo[i].fields.w ;
    if(saldo[i].fields.w < min) min = saldo[i].fields.w ;
}

let delta = max - min;

for(let i=0; i<saldo.length;i++) {
    saldo[i].fields.gsi = 100-Math.round(((saldo[i].fields.w  - min) / delta)*100); 
}


flow.set("gsi",saldo);
global.set("e0gsi",saldo);
msg.payload = saldo;

return msg;

ebene0_gsi_prognose.png