專利名稱：用于電網中的電能的定向傳輸的方法和設備的制作方法
用于電網中的電能的定向傳輸的方法和設備本發明涉及一種用于電網中的電能的定向傳輸的方法，以及涉及一種用于經由包括至少一個電能發生器、至少一個網絡節點以及至少一個消費者的電網來傳輸電能的方法。本發明進一步涉及一種用于電網中的電能的定向傳輸的網絡節點，以及涉及一種包括至少一個電能發生器、至少一個網絡節點以及至少一個消費者的電網。已知的電網通過網絡的靜態切換來確保個體用戶或消費者的供電。網絡以這樣一種方式來切換，使得它將一個或多個消費者經由許多中間站連接到能量發生器，例如大的發電站或者用于產生可再生能量的分散式系統(例如葉輪機)。這種電網的切換可由中央控制器在操作期間以這樣一種方式來改變使得更多或更少的消費者可被連接到單個能量發生器，或者，連接到電網的能量發生器的數量可以變化。而且，能量發生器能夠改變它們的饋送至電網的功率或能量。這種受中央控制的且永久連接的電網只能確保對所有消費者的永久供電，因為它們永久地提供過剩供電，即多于消費者實際需求的能量。盡管該過剩供電可在預測模型的輔助下被粗略地適應于消費者的已知需求，但是已經發現這些電網不能滿足需求并且是不靈活且效率低的。用于傳輸電能的面向需求的方法和系統在本領域中也是已知的。對所有這些而言，共同點在于不但能夠在能量發生器和能量消費者之間傳輸能量，而且它們還確保消費者和發生器之間的通信，從而能夠將消費者的實際需求傳送給發生器并且使發電適應于當前需求。這種系統被稱為“智能電網”系統。這些當前所提出的智能電網僅僅提供受中央控制的電網，其在不利用預測方法的情形下不允許發生器側產生的能量對變化(尤其是短期波動)進行反應。然而，特別是當可再生能量的比例增大時，在供電側存在相當大的波動。例如，由風電場所提供的能量的數量因而取決于當前的風力情況。因此可用的能量的量是非常易變的。例如，在無風期間，必須在短期內從其它能量發生器提供能量以滿足需求。因此，本發明的一個目標是提供用于電能傳輸的方法和系統，這些方法和系統是高度靈活的并且能夠動態地設計電網中的能量分布以便處理供電側和需求側兩者的甚至是短期的波動。本發明的進一步目標是提供一種用于電能傳輸的方法和系統，這些方法和系統不利用中央的、超控(overriding)的控制器或控制單元來進行操作。本發明的進一步目標是提供一種用于電能傳輸的方法和系統，這些方法和系統允許電能的消費者在符合市場需求的情況下購買能量。上述目標中的至少一個是通過電網中的電能的定向傳輸方法來實現的，該方法包括以下步驟接收數據包，接收與數據包相關聯的能量包，根據數據包中所包含的信息確定接收方，將數據包發送到先前確定的接收方并且將與數據包相關聯的能量包發送到相同的先前確定的接收方，其中能量包由電壓u(t)、電流I (t)以及數據包的持續時間T所限定。各個步驟可按時間順序一個接著一個地(順序地)執行或者并行地執行。
根據本發明的方法允許電能經由包括一個或多個網絡節點的電網從發生器到消費者的靈活傳輸。根據本發明的用于定向能量傳輸的方法在本文中將被簡稱為電能的“智能電網路由”或“路由”。與現有技術相比，能量不是通過提供從發電站到消費者的靜態網絡線路以及通過隨后接通消費者設備進而接入能量傳輸(即，接入主動消費附近的電流)來傳輸的，而是以動態路由到網絡節點的能量包的形式來傳輸的。在本申請的涵義內，“路由”意味著，如同包交換的因特網中的情形一樣，對于包的每次傳輸都必須確定從發生器到消費者的路徑。為此，在一個實施例中，通過已知的尋路查找或路由算法來建立路徑或路線。這種基于包的能量傳輸展示了與基于包的信息傳輸的相似性，其中至少部分地使用要被傳輸的能量包代替了的要在數據網絡中作為有效負載而傳輸的信息。在本發明的涵義內，能量包是其電量和電壓足以在消費者端運轉電氣設備(尤其是家用物件或照明設備)的電能。電能的傳輸不同于純粹的信息傳輸。能量包優選地具有平均至少20伏特的直流電壓或交流電壓，優選地是平均至少50伏特的直流電壓以及平均至少100伏特的交流電壓。為使這種動態路由成為可能，使數據包與能量包相關聯并且將數據包發送到與能量包相同的接收方，且數據包包含路由所必需的信息。優選地至少一個數據包，但是特別優選地是僅一個數據包，與每個能量包相關聯。在數據包所包含的信息的基礎上，在所述數據包的路由期間確定該數據包及能量包要被發送到的接收方。在本申請的涵義內，接收方被理解為網絡中的下一元件。這可以是網絡節點或消費者。為了實現能量包的路由，在一個實施例中，與能量包相關聯的數據包包括能量包的發生器的唯一尋址。在進一步的實施例中，數據包包括能量包的消費者的唯一尋址，在本文中也稱之為目標地址。因此可限定相應能量包的來源和目標兩者，藉此對網絡的個別參與元件的路由是可能的。在一個實施例中，數據包包括頭部數據區，該頭部數據區中優選地包含發生器和/ 或消費者的尋址。例如，通過讀出數據包中所指示的消費者的尋址并且在所存儲的路由表中查找下一個接收方來確定網絡內的下一個接收方。在一個實施例中，電網中的發生器(或者，更一般地，供電節點)為相應的能量包在網絡中建立路徑并且優選地在與要傳輸的能量包相關聯數據包中發送路徑表。根據本發明的路由優選地發生在網絡的網絡節點中。在本發明的涵義內，至少在一個實施例中，發生器和消費者也是特別表示的網絡節點。它們形成網絡連接的起點和終
點ο在一個實施例中，數據包不僅限定了與其相關聯的能量包的能量的量，而且限定了功率分布，即每單位時間提供給該包的能量的量。在該方法的這種實施例中，經由功率分布的指示(即關于何時最大地提供何種功率的規范)來請求或訂購能量的量。
在一個實施例中，該功率分布確定了由能量包所提供的最大功率的隨時間變化的進程，即電壓U(t)的和/或電流I(t)的以及任選地要傳輸的能量包的持續時間T的隨時間變化的進程。因此，在進一步的實施例中，根據本發明的方法進一步包括以下步驟確定要傳輸的能量包的功率分布TP(t)，其中功率分布確定在時間t這一時刻針對能量包最大地傳輸何種功率；以及傳輸具有所確定的功率分布TP(t)的能量包。在一個實施例中，功率分布TP(t)被標記在要傳遞的能量包上，其中在網絡節點的輸出處以這樣的方式來控制功率閥，使得從不傳輸超過由功率分布在時間t這一時刻所限定的功率設定值的功率。而且，在一個實施例中，功率分布TP(t)作為信息同數據包一起被發送到接收方， 該數據包與要傳輸的能量包相關聯。在最簡單的情形下，其中任何時間都只接收單個能量包且通過單條線路來傳輸該能量包，要傳輸的能量包(在本文中也被稱為輸送包)的功率分布TP(t)(在本文中也被稱為輸送分布)與接收到的能量包的功率分布相同。在一個實施例中，如果該方法進一步包括以下步驟則是有利的借助于數據包中所包含的信息選擇用于傳輸能量包的線路，借助于可控制的開關斷開所選擇的線路，在要傳輸的能量包的功率分布TP (t)的基礎上借助于可控制的開關來控制在時間t這一時刻傳輸的功率。在更復雜的情形下，經由同一線路優選地在同時傳輸的兩個或更多個能量包被一個網絡節點接收到。因此，根據本發明的方法優選地進一步包括以下步驟將多個接收到的能量包組合以形成要傳輸的一個能量包或輸送包，其中接收到的能量包中的每一個都包括功率分布p(t)，功率分布P(t)確定該能量包在時間t這一個時刻提供哪種最大功率，其中在該組合過程期間接收到的能量包的功率分布P (t)被加到要傳輸的能量包或輸送包的功率分布 TP(t)或輸送分布上；以及在與要傳輸的能量包相關聯的數據包中將接收到的能量包的目標地址和功率分布P(t)發送給接收方。另一方面，包含有多個能量包的所接收到的能量包需要被分離，例如在網絡節點處分離，并且被轉發或發送到不同的接收方。因此，在一個實施例中，如果根據本發明的方法包括以下步驟則是有利的將接收到的能量包分解成多個要傳輸的能量包，其中與接收到的能量包相關聯的數據包包含關于要傳輸的能量包的目標地址和功率分布的信息；將要傳輸的能量包中的每一個按照與其相關聯的功率分布傳輸到相應的接收方；以及將與要傳輸的能量包相關聯的數據包發送到與能量包相同的接收方。在本申請的涵義內，如果提到與能量包相關聯的數據包與能量包一起傳輸，或者能量包被傳輸到與數據包相同的接收方，那么應當理解這意味著數據包和能量包在從發生器到消費者的過程中在網絡中行進了相同路徑，因為數據包包含將能量包路由至單個網絡節點所需的信息。在本申請的涵義內，數據包和能量包的傳輸可以指數據包和能量包都在相同物理網絡(即，同一線路)上傳輸。在這種實施例中，用于數據包的數據網絡是“電力線網絡”， 在該數據網絡中為了傳輸信息，數據包被調制到要被傳輸用以供電的電流上。為此所需的技術在現有技術中被公知為經由電力網進行數據傳輸的載頻系統。在替換實施例中，至少在單個網絡節點之間經由物理上分離的網絡(即，例如經由至少兩條不同的線路——一線路和一無線電鏈路或者一線路和另一傳輸信道)來傳輸能量包和數據包。在一個實施例中，網絡元件(即發生器、網絡節點以及消費者)之間的所有連接被建立兩次——一次是作為用于傳輸能量包的電網以及另一次是作為用于傳輸與能量包相關聯的數據包的數據網絡。然而，在具有分離的物理網絡的這種實施例中，數據包和能量包也在相同的邏輯網絡中有利地傳輸，其中該邏輯網絡包括輸送面以及信令和控制面(SCP)。優選地在輸送面中傳輸能量包。在本發明的一個實施例中，利用IP技術傳輸數據包，其中IP技術使用公知的網際協議進行數據傳輸。根據網際協議，發生器和/或能量包的消費者的唯一尋址將被包含在數據包中的頭部數據區(IP頭部)中。在本發明的一個實施例中，路由被自主地執行，即不利用超控的中央控制器。例如，在路由期間，關于下一次能量包將被傳輸到的接收方的決定是基于路由表做出的，其中路由表取決于消費者的尋址。然而，其它路由算法同樣替換地適用于路徑確定。在本發明的進一步的實施例中，以自組織的方式執行路由，即在本申請的涵義內， 網絡的變化(例如網絡節點的添加或移除或者網絡節點之間的連接的添加或移除)由系統自身來檢測，而不需要諸如中央服務器之類的超控單元.本地規則，即應用于單個網絡節點的那些規則，建立了用于控制面和輸送面兩者的全局結構。在一個實施例中，根據本發明的路由可進一步包括下述步驟確定要傳輸的能量包的持續時間T，即包中包含多少能量。能量包的持續時間優選地是基本能量幀的持續時間 dt的整數倍。能量包在電網中從發生器到消費者的路程上的持續時間可以改變。多個能量包可在通過網絡的輸送期間組合，或者一個包可在輸送期間被分解成多個較小的包。在一個方面，大的能量包可被分成多個較小的包。考慮到此因素，大的能量包優選地由整數倍的虛擬基本能量幀所構成，其中虛擬基本能量幀在電網的所有電壓電平上具有恒定量的能量。隨后可在網絡節點處將大的能量包分成多個較小的能量包，其中這些較小的能量包中的每一個又由整數倍的虛擬基本能量幀所構成。例如，大的能量包由大的發電站在高壓網絡上提供并且在網絡節點處被分成多個較小的能量包，這些較小的能量包的總能量相當于原始能量包的能量。然而，由不同發生器提供的包也可在網絡節點處組合以用于傳輸單個包，該單個包也被稱為輸送包，其中屬于個體包的功率分布被加在一起以便產生從該網絡節點傳輸的能量包的功率分布。由于關于個體包的目標地址以及組合的能量包的個別功率分布的信息的并行傳輸，輸送包可在其目標節點處再次被分解成個體包，這些個體包隨后可被進一步路由至它們相應的目標地址。能量包的持續時間或其功率分布的進一步變化發生在電網的電壓電平之間的轉換期間。由于包的能量的數量在降壓期間保持基本恒定，因此電壓的變化(電流恒定)導致包的持續時間延長。
前述目標中的至少一個同樣由一種用于經由電網傳輸電能的方法來實現，所述電網包括至少一個電能發生器、至少一個網絡節點以及至少一個消費者，其中電能以至少一個能量包的形式經由網絡節點從發生器傳輸到消費者，其中數據包與能量包相關聯且與能量包一起傳輸，并且其中利用如上所述的用于定向傳輸電能的方法將能量包路由至網絡節
點ο與能量包相關聯的數據包并不是必須與能量包同時傳輸，相反，如果在一些實施例中對此甚至沒有要求，那么兩個包之間可能存在延遲。特別地，在本發明的一個實施例中，數據包可早于相應的能量包，以便在能量包到達相應的網絡節點之前觸發路由器中的用于能量包的必要切換。換言之，在這種實施例中， 用于傳輸相應的能量包的路徑在能量包到達個別參與網絡節點之前形成。在根據本發明的方法的一個實施例中，數據包也從消費者傳輸到網絡節點或發生器。這種數據包可包含不同的信息，例如對將能量包從發生器提供到消費者的請求，在將能量包從發生器傳輸到消費者之后的“握手”，或者用于談判以什么價格提供能量包的信息。 因此，使得網絡的個別元件之間能夠進行雙向通信。這些數據包可在與關聯于能量包的數據包相同的網絡上傳輸，但是與能量包的傳輸方向相反，或者替換地同樣經由分離的數據網絡(例如無線電網絡)來傳輸，尤其是同樣經由因特網來傳輸。在進一步的實施例中，除了與能量包相關聯的數據包，其它數據包也可從能量發生器被傳輸到消費者，并且被獨占地用于發生器和消費者之間的數據通信，而不是將能量包與其一起傳輸。在本發明的一個實施例中，該方法具有功率限制，從而防止消費者獲取多于它所請求的功率。由包的功率分布來限定任一時刻的功率上限。這與常規網絡不同，在常規網絡中消費者在它請求的時刻就從網絡獲取了它所需要的那么多的功率。在一個實施例中，這種功率限制隱含了如下假設實際上所提供的全部能量包同樣都由對它們做出請求的消費者所接收到。這一假設的實現通常意味著所提供的能量被儲存在消費者側。在第一實施例中，通過在已經到達了針對特定時間段所請求的功率時使用消費者線路上的相應調節器逐漸降低電壓來獲得提供給消費者的功率，調節器也被稱為功率閥。或者，功率限制也可通過能量包的時分多路復用來實現，這樣消費者僅僅指示它總的希望接收多少能量，即多少個能量包。如果達到了要供應的能量包的數量，則終止包的供應。前述目標中的至少一個同樣由用于電網中的電能的定向傳輸的網絡節點來實現， 其包括用于接收數據包的接收設備；用于接收與數據包相關聯的能量包的接收設備；用于根據數據包中所包含的信息確定接收方的設備；用于將數據包發送到先前確定的接收方的設備，其中用于發送數據包的設備連接至用于確定接收方的設備；用于傳輸與數據包相關聯的能量包的設備，該能量包由電壓u(t)、電流I (t)以及包的持續時間T來限定，其中用于傳輸能量包的設備連接至用于確定接收方的設備，其中網絡節點以這樣一種方式設計使得它在操作期間將數據包和能量包傳輸到相同的接收方。這樣，網絡節點可將數據包的目標地址用于數據包的定向傳輸(即數據包的路由)并用于能量包的定向傳輸(即能量包的路由)。
在一個實施例中，用于確定接收方的設備是用于確定數據包在數據網絡中的路徑或路線以及用于確定能量包在電力網中的路徑或路線的設備。特別地，網絡節點具有用于對能量包的輸送進行功率控制的設備，使得在時間T 中傳輸能量包。因此，在本文中，根據本發明的這種網絡節點將被稱為智能電網路由器(簡稱為 SGR)或者簡稱為路由器。這種路由器被有利地安排在電網的網絡節點和/或發生器和/或消費者中。在根據本發明的路由器的優選實施例中，用于傳輸能量包的設備和用于傳輸與能量包相關聯的數據包的設備被連接到兩個物理上不同的網絡。在本發明的一個實施例中，除了電網外，與電網并行的數據網絡被指定用于該目的，并且它們優選地一起形成邏輯網絡。在進一步的實施例中，由電網和數據網絡形成的邏輯網絡包括輸送面以及信令和控制面(SCP)。這兩個面也在根據本發明的路由器中形成。在一個實施例中，網絡的輸送面被分成兩個物理網絡。從發生器向消費者供應的電能經由第一網絡傳輸，而必要的數據通信則利用數據包經由網絡元件之間的第二網絡發生且優選地以雙向的方式通信。信令和控制面經由數據網絡進行通信。在優選實施例中，信令和控制面優選地利用下一代網絡(NGN)且優選地利用IP網絡來形成。SIP (會話發起協議)可優選地被用作信令和控制面中的信令協議，例如在RFC 3261所指定的。在本申請的涵義內，物理傳輸路徑被認為是物理網絡，以及被創建為像OSI分層模型中的層1一樣的比特傳輸層。在一個實施例中，用于傳輸能量包的設備包括可控制的開關，該可控制的開關也被稱為功率閥并且以這樣一種方式連接到用于傳輸數據包的設備使得它可藉此受到控制。 這種開關的一個示例是GTO晶閘管。能量包有利地在兩個節點之間傳輸，其中節點之間的連接線與兩個節點均斷開或與兩個節點的功率管斷開并且流經該線路的電流由這些功率閥中的至少一個來控制。前述目標中的至少一個同樣地由包括至少一個電能發生器、至少一個網絡節點和至少一個消費者的電網來實現；其中發生器、網絡節點和消費者以這樣一種方式來設計和互連，使得在操作期間可將電能以具有預定量的能量的至少一個能量包的形式從發生器經由網絡節點傳輸到消費者；其中發生器、網絡節點和消費者以這樣一種方式來設計和互連， 使得在操作期間可將與能量包相關聯的數據包從發生器經由網絡節點傳輸到消費者；其中網絡節點包括如上所述的、根據本發明的、利用數據包的用于能量包定向傳輸的網絡節點。在本發明的一個實施例中，發生器和/或消費者同樣各自包括用于傳輸能量包的設備。在進一步的實施例中，至少消費者和/或網絡節點包括用于接收能量包的設備。然而，在進一步的實施例中，消費者同樣包括用于傳輸數據包的設備，使得在網絡的個別元件之間提供雙向通信。在本發明的優選實施例中，發生器、網絡節點和/或消費者包括電能儲存器。這種能量儲存器尤其使得消費者在市場上銷售的能量包價格合適時能夠購買這些能量包，例如，如果電網內的總消費低時(例如晚上時)或者如果電網中的供應高時(例如秋季)。取決于需求分布，不同類型的蓄電池或電池或者其它電能儲存器可用作服務連接中的能量儲存器。在所例示的實施例中，電池是基于鋰離子技術的電池。然而，鉛蓄電池也是可能的，因為其通常用于儲存大量的能量。基于磷酸鐵鋰氧化物、鋰鎳鈷氧化物、硝酸鋰氧化物、氧化鋰、氧化鎳、氧化鈷和氧化鋁的蓄電池以及基于鋰錳氧化物和鋰鈦氧化物技術的蓄電池也是適用的。包括由諸如鈦酸鋰之類的納米結構材料制成的陽極的蓄電池的實施例也是可能的。作為蓄電池的替換，也可使用大電容的電容器，諸如，例如由碳納米管或電容性聚合物制成的大電容器(high-caps)、超大電容器(super-caps)或極大電容器 (ultra-caps)。例如，其它能量儲存器包括超導線圈，超導磁能儲存器(SMES)，慣性輪或其它用于轉換成動能的機械系統，蓄水發電站，用于轉換成勢能的抽水蓄能發電站，與燃料電池協作的由用于將水分裂成氫和氧的元件構成的氫儲存器，或者更一般地用于儲存熱能、 化學能、機械能或電能的系統。前述能量儲存器原則上不僅適于消費者側的能量儲存，而且適于發電站側或單個網絡節點中的能量儲存。在一個實施例中，能量儲存器可以是移動的能量儲存器，例如電驅動機動車中所提供的能量儲存器。這種移動的能量儲存器連接至電網以充電，并且尤其可被用于消費者側的能量儲存。特別地，這是適當的，因為大多數機動車在它們使用壽命的約80%中保持不用和停車狀態。能量儲存器的使用消除了能量發生器和消費者之間的清晰區別。具有能量(例如，來自能量儲存器的能量)的任何設備在原則上也可將能量饋送進網絡并且因而成為 “發生器”。另一方面，任何能量儲存器(例如，包括與發電站相關聯的能量儲存器)可從網絡接收電能并且因而成為消費者。因此，在本申請中所使用的術語“發生器”和“消費者”應被廣義地理解為電網中的能量源和能量宿(energy sink)。在一個實施例中，消費者包括與其相關聯的能量儲存器的儲存管理。儲存管理可限定一個或多個特性水平并且可觸發該特定過程，這些特性水平要么是自動地預先確定的，要么是通過消費者的操作者來預先確定的。例如，一旦已達到某特定水平時儲存管理可觸發對特定量的能量的供應的請求，或者提供特定量的能量用以饋送至網絡(例如如果， 有儲存溢出的風險時)。在一個實施例中，儲存管理觸發能量請求，特別是當達到能量儲存器的最低水平時，其中例如將不考慮報價地購買能量。儲存管理也可根據可預定的規則來限定功率分布。如果包括上述儲存管理的儲存器與每個網絡節點或SGR相關聯，則可因而以自組織的方式有利地確定功率分布。在一個實施例中，電網的網絡節點形成虛擬發電站，其中該網絡節點連接至多個發生器并且在消費者看來像是單個發生器。為了更好地理解上面描述中所使用的術語以及根據本發明的網絡的基本元件，將在下文中描述發電站中產生的電能從能量發生器或發電站經由單個網絡節點到單個終端消費者(例如個人家庭)的路徑。假設在個人家庭中衣物要在某個工作日洗滌并且可用的洗衣機可根據時間編程， 使得它可在過量的電能產生從而價格合適的時間工作。將洗衣機編程至適當的工作時間意味著消費者的路由器(其包括與洗衣機的數據連接)在特定時間發送數據包，該數據包具有對具有功率分布的電能的供應的請求。數據包首先從消費者發送至電網中與消費者連接的任何一個網絡節點。作為有效負載，發送的數據包包含關于所需的能量的數量、功率分布以及洗滌過程的持續時間和開始的信息。發電站操作者通常被指定為接收者。由消費者的路由器發送至電網中的網絡節點的數據包在該第一網絡節點處以這樣一種方式路由，使得它對與該網絡節點連接的全部發電站操作者都是可獲得的。發電站操作者隨后在相反方向上發送包括作出請求的消費者作為接收者的數據包并且向所述消費者提供要在其狀態下供應的能量的數量。消費者的路由器或與其連接的控制器然后可自動地或者在用戶的人工輔助下選擇對消費者最優惠的報價。在約定的時間，能量發生器以具有所訂購的功率分布的能量包的形式提供由消費者所請求的能量的數量。為了使復雜性盡可能地低，我們將在該示例中考慮低壓直流電網絡，其中能量發生器同樣實際上饋送所提供的具有訂購的功率分布的能量的數量并將其饋送至電網中。饋送至電網的每個能量包都伴隨有數據包，該數據包至少攜帶關于該能量包將被提供至的能量包消費者的信息。為此目的，發電站具有將包形式的能量饋送進電網且將伴隨能量包流的數據包通過網絡饋送的路由器。在饋送相應的能量包之前不久發送與相應的能量包相關聯的數據包，以便在路由至網絡中的下一個元件之前允許傳輸能量而使能量儲存器在單個網絡節點處不是必需的。到達網絡節點的數據包基于它的消費者尋址而被轉發到相關的消費者。同時，路由器以這樣一種方式來切換電網，使得能量包也被轉發到在數據包中被標記為目標地址的消費者。在上述實施例可至少部分地通過使用由軟件控制的處理設備來實現的范圍內，可以清楚地理解到，提供這種軟件控制的計算機程序以及其上存儲有這種計算機程序的存儲介質應被視為本發明的方面。本發明的進一步的優點、特征以及可能的應用將在下述實施例及相關附圖的基礎上變得顯而易見，其中
圖1是根據本發明一個實施例的電網的示意圖；圖2是根據本發明另一個實施例的電網的示意圖；圖3示出圖1的電網的簡化實施例；圖4是根據本發明的連接至電網的消費者的一個實施例的示意圖；圖5是根據本發明的連接至電網的消費者的替換實施例的示意表示；圖6示出具有多個網絡節點的圖3的電網；圖7示出根據圖6的電網中的信令和能量輸送的序列的圖表；圖8示出根據本發明的用于電網中的功率請求的經由SIP的示例性信令的源代碼；圖9是將根據本發明的電網分成控制面和輸送面的示意圖；圖10是根據本發明的網絡節點的一個實施例的配置的示意圖；圖11是根據本發明的能量包隨時間變化的進程的示意圖；圖12示出根據本發明的路由器的功率閥的配置；圖13示出根據本發明的包括兩個消費者的功率控制的框圖；圖14示出根據本發明的利用路由器中的兩個功率閥使電流分叉的配置；
圖15a示出圖14的電路操作的仿真結果，具有分支2中的功率的負載改變；圖15b示出圖14的電路操作的仿真結果，具有分支2中的平均電壓的負載改變；圖15c示出圖14的電路操作的仿真結果，具有分支2中的經調制電壓隨時間變化的進程的負載改變；以及圖16示出根據本發明的電網中的電壓電平之間的轉換。圖1示出電網1000的第一實施例的示意圖，所有的電發生器2000和消費者或用戶3000經由該電網互連。這種智能網絡特別適于其中有集成的可再生能量源的電網，這些能量源所提供的能量的數量具有大的暫時波動。網絡1000不是靜態地切換的，相反允許通過能量包的路由將電流轉發至單個網絡節點。例如，在大風時可出現一種情況，其中連接至電網的葉輪機產生比可由用戶3000 短時間能接收的更多的功率。為此目的，通過圖2中的示例示出的電網在發生器2000 —側和消費者或用戶3000 —側均具有存儲裝置。這種儲存器可以是蓄水發電站或者是電動操作的機動車的電池或蓄電池。在網絡的整體圖中，發生器2000和消費者3000之間的邊界因而部分消失，例如因為蓄水發電站和機動車均代表發生器和消費者，即在特定時間它們是能量的接收者而在其他時間它們將能量饋送進網絡1000。為了解決置于電網上的這些大量需求，根據本發明的電網1000具有路由功能，該路由功能使得能夠將能量包在電網1000中從發生器2000到消費者或用戶3000的諸個單個路徑上傳輸。圖3示出結構簡化的電網的一個示例，該電網包括單個中央發電站2000和四個用戶3000。根據本發明的電網的該示例通過介紹示出了電網1000如何對所定義的需求情況做出反應。為此目的，將在下文中的許多實施例中描述諸個單個元件，尤其是用戶3000和電網1000的諸個單個元件。圖4是連接至電網1000的用戶3000的結構示意圖。服務連接3100將家用網絡 3200連接至動態路由的電網1000并且經由該電網1000又連接至發電站2000。為了能夠對家庭3000的需求情況做出動態地反應，服務連接必須首先將功率請求發送至電網1000。這種功率請求的技術實現以及在用戶3000和發電站2000之間的兩個方向上的控制信息的進一步傳輸被稱為信令并且將在下文中進一步詳細地描述。個體用戶3300連接至家用網絡3200，在本示例中是個體的電動操作的家用電器，諸如洗衣機，電冰箱以及家用照明。服務連接3100被形成為類似于電網1000的每個網絡節點的路由器。在所示出的簡單實施例中，服務連接3100僅僅是電能的消費者，即它不需要具有將能量包路由至消費者的功能。然而，在消費者3000具有能量儲存器且能量儲存器的內容物同樣對其它用戶可用的替換實施例中，家用連接3100同樣能夠將能量饋送進電網1000并且因此具有與網絡 1000的網絡節點的個別路由器相同的雙向功能。圖5示出了消費者3000的替換實施例。服務連接3100具有能量儲存器，該能量儲存器在所示出的實施例中是蓄電池或電池3110。這用作儲存超過用戶3000的特定需求而提供的能量的緩沖器。一方面，如上所述以220伏特和50赫茲的普通交流電為常規家用電器3300供電的常規家用網絡3200連接至電池3110或家用連接3100。對于常規家用網絡3200的供電，服務連接3100具有轉換器3120，該轉換器3120將電池3110所提供的直流電壓轉換成交流電壓并且將其轉換成相應的電壓電平。在常規交流電壓家用網絡3200之外，服務連接3100 也向包括相應的家用電器3500的“智能電網”家用網絡3400供電。類似于電網1000，智能電網家用網絡3400自身同樣具有信令的選擇進而具有在家庭內智能電能分配的選擇。該智能電網家用網絡3400使得能夠例如智能地利用電池3110所提供的能量，例如當晚上家庭中的其它能量用戶空閑時操作洗衣機。在圖5示出的實施例中，電池3100包括儲存管理，儲存管理允許操作者(在該情況下是住在房子中的人)來限定電池3110的特定水平標記。一旦已經達到這些水平標記， 家用連接就自動地執行動作。如果達到儲存器3110的最低水平，則因此可提出對購買具有適當功率分布的特定數量的能量的請求，其中購買該能量以滿足家庭的基本需求而不考慮該能量的報價。與能量包相關聯的功率分布P(t)由儲存管理在可預先確定的規則的輔助下自動地確定。圖6示出具有總共六個網絡節點1100. a到1100. f的電網1000，其功能基本上由諸個單個智能電網路由器(SGR)來提供。所示出的網絡1000的拓撲結構僅僅是一個示例， 其中網絡1000的功能不依賴于由網絡節點1100和線路形成的特定拓撲結構。現在將考慮從發電站2000到單個消費者3000(在圖6的圖中是圖上方的消費者) 的功率的傳輸。為了信令，例如當達到能量儲存器3110的最低水平時，消費者3000的家用連接3100發送功率請求至網絡節點1100. c，其中家用連接3100經由該網絡節點1100. c連接至電網1000。網絡節點1100. a、1100. b和1100. c或者它們的SGR將該請求路由至連接到網絡1000的發電站2000。該信令過程在圖7的時序圖中被示為過程[1]。在所示出的實施例中，經由根據 IPv4或IPv6的IP (網際協議)地址以及DNS (域名服務)主機名來尋址每個網絡節點1100 的SGR，并且根據SIP (會話發起協議)來交換信令信息。圖8示出以最高每kWh 18分的價格對來自可再生能量源的4kWh的功率請求的信令的一個示例。信令通過XML格式的INVITE (邀請)消息經由SIP而發生。如果發電站2000可供應所請求的功率，則它將該信息經由網絡1000發送到家庭。 信令的返回路徑同樣在圖7中由[1]標記出。因此，經由路由方法在由包括SGR的網絡節點1100. a到1100. c所構成的網絡 1000中動態地限定了經由諸個單個參與SGR的從發電站2000到服務連接3100的路徑，該路徑通過將相應的能量包從發電站2000路由至消費者3000. a而供應IkW的功率達四個小時。該能量供應在圖7中由階段[2]標出。在圖7示出的實施例中，發電站2000還在階段[3]中發出供應終止的信令。如果首先更詳細地研究網絡1000的結構，則可更好地理解網絡節點1100中的SGR 的功能。為了支持能量傳輸(即能量包的傳輸)和信令(即數據包的傳輸)兩者以及相應的包路由，網絡1000包括輸送面和控制面。在圖1至圖8示出的實施例中，輸送面包括兩個信道第一個信道用于傳輸與網絡的管理和控制相關聯的數據，并且第二個信道用于傳輸能量包形式的電能以向消費者3000 供電。輸送層的兩個信道被設計為單獨的線路，它們被設計成網絡節點1100之間以及網絡節點與發電站2000及消費者3000之間的聯絡線。為了控制和切換這兩個信道，除了諸如路由器和開關之類的傳輸能量包所必需的數據網絡元件之外，網絡節點1100的每個SGR還具有功率電子器件。在下文中，如果提到功率閥，則應理解這是指可控制的開關，它使得能夠控制來自網絡節點的能量流。在圖1至圖9所示出的實施例中，每個網絡節點1100或SGR支持兩個IPv6地址。 一個地址用于IP通信并且另一個用于標識網絡1000中的SGR。然而，兩個地址也可以是相同的。圖10示出網絡節點1100中的SGR的配置的示意圖。節點1100的路由器也由控制面1110和輸送面1120所組成。控制面1110接管所有管理、調節、控制以及通信功能。這包括路由器之間的通信，因此同樣也特別包括作為整體的電網1000與所連接的發生器2000 和消費者3000之間的通信。接口 1130a、1130b同樣分成控制面和傳輸面。用于數據通信的接口 1132也被設置在接口 1130中的控制面上。這連接至控制面上的控制邏輯1132并且連接至IP通信網絡。在輸送面上，接口 1131連接至能量包輸送網絡。與接口連接的輸送線連接至控制電流的功率閥1131。功率閥1131的控制電子器件(參見圖1 被連接至控制面上的控制邏輯 1132。此外，功率閥1131a經由導電軌1122而連接至接口 1130b的功率閥1131b。如果存在多個接口，那么相關聯的功率閥經由導電軌1122連接。所有功率閥的控制電子器件都連接至控制邏輯1132并且隨后經由該控制邏輯1132而被控制。控制邏輯1132具有IP路由功能以及數據通信所必需的全部功能。首先，控制邏輯處理輸入的數據包，具有用于確定數據包和能量包的路徑或路線的路由方法，確定用于輸送能量包的參與接口并且經由相應功率閥的控制來控制能量包的輸送。此外，控制邏輯1132包括一設備，用于將能量包進行組合以形成需要在相同的線路上輸送的輸送包，并用于創建和發送輸送信息，即組合在輸送包中的能量包的功率分布和目標地址。控制邏輯1132還具有一設備，用于利用并行傳輸的輸送信息(“輸送請求”)將輸送包分成輸送包中原先包含的能量包，并用于進一步路由原始能量包至其相應的目的地址。控制邏輯1132還具有一設備，用于順序地處理輸入和輸出的數據包和能量包，并用于故障和監控管理。在所示出的實施例中，根據現有技術的IP技術來構造網絡1000的控制面1110。 路由器的控制面1110形成根據IPv4或IPv6尋址模型的IP堆棧，并且也形成IP地址管理、具有相關控制邏輯的SIP堆棧、DNS客戶端、安全功能、以及用于控制接口 1130.a、1130. b和輸送面中的分配器的流控制。包交換網絡的已知的路由方法被用于提供從發生器2000到消費者或用戶3000的路徑。在本實例所示的最簡單的實施例中，路由表被用于路由方法。“智能電網” (SG)地址被用于標識網絡節點1100。這些SG地址被構造成類似于因特網地址的規則。為了使足夠數量的地址可用，IPv6尋址模型同樣用于SG地址。從IP技術中已知的路由方法可通過成本函數來增強，成本函數考慮了傳輸成本以及在網絡1000中創建供應者路徑時的損耗。例如，結果可能優選本地的能量供應者。例如，如果連接至能量供應者或發電站2000的節點(在下文中也稱為供應節點) 已通過路由方法標識了在網絡1000中的路徑，換言之，已確定了參與的網絡節點1100或 SGR的次序，那么它創建參與SG地址的列表。該路徑列表隨后通過信令(在這種情況下是基于SIP協議)被發送到參與的SGR作為輸送請求的一部分。
網絡節點的輸送面1120在網絡1000中從互連的SGR在具有明確限定的性質的、 明確限定的規則下與信令的數據包邏輯上并行地引導電流(即要傳輸的能量包)。中央功能組特別是接口 1130至下一個連接的SGR。在所示出的實施例中，通信接口 1132. a和1132. b被設計成以太網接口，在現有技術中就是這樣，其中根據OSI層模型在物理和數據鏈路層使用IP通信。在示出的示例中，智能電網或網絡1000是直流電壓網絡。對于基于包的能量傳輸的功能，將在下文中假設所提供的和所傳輸的能量包完全由相應的接收者接收到。在下文中將考慮一種情形，其中網絡節點1100. a將預期用于節點1100. C的能量包傳輸至節點 1100. b。參與的節點1100. a、1100. b和1100. c中的每一個都包括SGR，SGR使得能夠在IP 網絡中路由數據包并且在電網中路由能量包。數據包和能量包的傳輸需要在整個網絡上的絕對時間。為此目的，利用同步以太網的方法在時間上同步網絡1000的全部參與元件。或者，同步化也可通過額外的時間信令來實現，該信令在信號鏈中傳達事件的開始和結束。在下文中將描述在網絡節點的輸出處的能量包的供應的操作。每個能量包由其功率分布來限定。功率分布又由單個能量幀F(i)的次序來限定，使得下列條件適用1.對于傳遞時間T，T =結束時間-開始時間；2.傳遞時間T被劃分成時間間隔dt(i)，使得T= (dt(i))的總和；3. t⑴是時間間隔dt⑴的絕對開始時間；4.通過索引i，絕對排序關系與絕對時間同步地產生。幀F(i)的開始時間因此始終唯一地與i鏈接；5.功率P(i)與每個時間間隔相關聯，使得對于包的能量，E =〔 (P(i)x dt(i))的總和〕。間隔dt(i)與功率P(i)的乘積被稱為能量幀或者基本能量包F(i)。能量包在圖11的左上部分被示為具有相應功率分布Pl (i)的包P1。包Pl將從節點1100. a傳輸到節點1100. b，換言之，能量包Pl必須經由節點1100. a和1100. b之間的線路來傳輸，特別是經由節點1100. a的輸出接口和節點1100. b的輸入接口之間的線路來傳輸。如果在相同的時間段期間，具有第二功率分布P2(i)的第二包P2(在圖11的左下部分示出)將經由從節點1100. a到節點1100. b的相同線路來傳輸，那么具有組合的輸送功率分布TP(i)的輸送包TP(在圖11的右邊)必須經由該線路傳輸。對于兩個接口之間的功率的傳輸，輸送功率分布TP (i)由可用于輸送的功率分布(在特定示例中是Pl(i)、P2(i)) 的總和來限定。由于由供應節點(即與發生器連接的節點)所發起的、通過信令發送的相應輸送請求，SGR的控制面接收可用于輸送的包以及參與輸送過程的節點地址和目標地址。為了處理這些輸送請求，控制面具有排隊系統。SGR的控制面可根據參與輸送過程的節點的列表 (這種列表包含在輸送請求中)或者通過所實現的路由算法來確定它要將包傳輸到的后續路由器或網絡節點。SGR的控制面將具有所連接的SGR的接口羅列在表中。在該列表的輔助下，控制面將相應的接口分配到要傳輸的包。隨后為每個接口創建相應的輸送分布。利用對能量包的新輸送請求的每次輸入再次改變相應的輸送分布。包Pl由四個能量幀PlF(I)到PlF(4)組成。相反，包P2僅由兩個能量幀P2F(1) 和P2F (2)組成，這兩個能量幀的長度相同但是內容不同。
現在將考慮在時間t(i)的時刻，在該時刻在幀TP F(i)中進行包傳輸。對幀TP F(i+1)的供應現在被隊列為下一個。時間t+dt的時刻屬于作為幀TP F(i+1)的起點的點 i = 1。SGR的控制面在時間t這一時刻經由相應接口傳遞后續值TP(i+l)以便用于將幀 TP F(i+1)供應到輸送面的功率控制。輸送面具有到所連接的線路的所有接口，既用于數據傳輸又用于能量傳輸。每個接口具有功率閥以及到控制面的接口。經由該到控制面的接口，功率閥接收用于傳輸相應能量幀的功率變量和/或功率分布TP (i)。在所示出的實施例中，以固定周期向所有接口傳輸能量包，即在固定的時刻從相應的接口傳輸能量包。功率閥由功率電子器件(PE)、用于功率電子器件的控件、在輸出側對到下一個節點的輸出線的功率測量以及到控制面的接口所組成。控制器從控制面接收功率變量TP(j)(即，要傳輸的最大功率)以用于下一幀 F(j)。功率電子器件的控制器因而在時間t(j)這一時刻接收控制變量TP (j)作為設定值。 從時間t =>t(j)的時刻開始，功率電子器件的控制器確保實際值(t+dt)小于或等于設定值TP(j)。這適用于直至時間t = t(j+l)的時刻，之后新的受控制的變量TP(j+l) 適用。或者，實際值也可小于設定值。對于在下一個周期階段可用于傳遞的每個幀，控制面將設定值傳送到功率電子器件的控制器。這樣，輸出功率被適應于與相應接口連接的線路。具有恒定的功率變量TP (i)和均勻負載，功率閥保持開啟并且不存在切換或控制過程。功率閥因而用作開啟和關閉線路的開關。圖10中的功率閥1131. a和1131. b均基本上由GTO晶閘管所形成，以便允許對接口 1131. a和1131. b的輸出的準確切換。在圖12中示出功率電子器件或功率閥的電路圖。 除了 GTO晶閘管外，功率電子器件包括由電容器C和線圈L構成的低通濾波器，以抑制GTO 晶閘管被連接時的瞬變現象并且使控制過程平穩。在圖12中的電路的右邊所示出的電阻 R表示施加到接口的負載。根據對SGR以及尤其是輸送面中的功率閥的操作的這些一般描述，現在將考慮根據本發明的在網絡中實現功率限制的實際示例。這種功率限制防止消費者在特定時刻從網絡獲取比它所請求的或者所訂購的功率要來的多的功率。節點A(在該情形下是發電站)向節點B(在該情形下是功率切換器)提供恒定功率的包。節點B又向節點C(Mainz 1)提供具有175麗的恒定功率分布的包并且向節點 D (Mainz 2)提供具有200MW的恒定功率分布的包。圖13以示意圖示出網絡概略圖，該網絡具有從發電站到功率切換器的380kV線路并且在城鎮Mainz 1和Mainz 2的各部分提供相
應功率。圖14示出節點B的功率電子器件，其中所示出的功率電子器件包括兩個GTO晶閘管或兩個功率閥以便能夠將在節點B處輸入的能量包路由(即功率分配)至被提供到節點 C和節點D (即城鎮Mainz 1和Mainz 2的各部分)的包。在第二(下面)分支Mainz 2中提供開關，并且使得能夠連接額外的負載。圖15a到圖15c示出對負載變化的數字仿真的結果，其中在分支Mainz 2中，在t =200ms時，連接具有2. 3GW功率消耗的負載，其中來自圖14的電路的控制提供功率限制。在圖15a示出當在分支Mainz 2中連接負載時的功率特性的同時，圖15b示出當連接負載時電容器C2處的電壓特性，并且圖15c示出分支Mainz 2的功率閥處的電壓的調制，該調制產生圖15b的有效電壓。分支Mainz 2的GTO初始時被永久性開啟，因為所抽取的功率比所請求的少。當在 t = 200ms連接額外負載時，200麗的設定值功率被超過，并且控制電子器件關閉分支Mainz 2中的GTO以便將可從網絡抽取的功率限制到設定值功率。因此，圖15b中示出的電壓在電容器C2處降低，像圖15a中示出的可抽取的功率那樣，其中該功率大約在200MW的設定值功率處達到穩定。從圖15c中可見，所示出的實施例中的控件利用電壓脈沖的恒定脈沖寬度進行工作并且調制其頻率，以便實現對可抽取的功率的限制所必需的平均電壓。例如，目前德國的電網實現四個電壓電平，通常是220kV或380kV的最高電壓、 IlOkV的高電壓、從IkV到50kV或60kV的中電壓以及230V或400V的低電壓。在一個實施例中，被路由的網絡1000也可實現這種對電壓平面的劃分。德國現有的電壓電平僅僅用作示例，并且所有其它的對電壓電平的劃分也可被映射到根據本發明的智能電網上。圖16的上部的圖像示出具有4個電壓電平的直流電壓網絡的實現的一個示例。發電站2000是用于產生交流電壓的常規發電站。然而，這一個具有整流器以便將直流電壓饋送進電網。所提供的直流電壓可被直接用于消費者或家庭3000側，或者在住房側在轉換器的輔助下產生常規家用交流電壓。由于網絡的網格化通常也隨著從較高電壓電平到較低電壓電平的轉換而增多，進入電壓電平的功率通常必須通過使用降壓轉換器被分配到多個連接的網絡，如圖16的下部的圖像所示。出于原始公開的目的，應注意根據本說明書、附圖和權利要求書對本領域技術人員所揭示的所有特征，即使僅僅結合其它特定特征特別地描述，也可個別地組合以及與本文公開的其它特征或特征組進行任何組合，只要這未被明確排除在外并且只要這些組合不是在技術上不可能的或者無意義的即可。為了描述的簡潔性和可讀性，在這里并沒有提供特征的全部可想像到的組合的廣泛描述。盡管在附圖和前面的說明書中已詳細闡述和描述了本發明，但是該闡述和描述僅為示例性的并且不是對如權利要求書所定義的所預期的保護范圍的限制。本發明不限于所披露的實施例。所披露實施例的修改對本領域內技術人員從附圖、說明書和所附權利要求書看來是顯而易見的。在權利要求中，“包括”一詞不排除其他要素或者步驟，并且不定冠詞“一” 或“一個”不排除復數形式。某些特征在不同權利要求中被要求的純粹事實并不意味著它們不能組合。權利要求書中的附圖標記不旨在限制保護范圍。附圖標記列表
1000電網
1100.a-1100. f網絡節點
1100控制面
1120輸送面
1122輸送面中的內部分配器
1130.a,1130.b接口
1131.a, 1131. b輸送面中的功率閥
1132控制面中的IP路由器
1132. a, 1132. b控制面中的接口的功能組
2000發電站
3000消費者
3100服務連接
3200交流電壓家用網各I
3300交流電壓消費者/丨電氣設備
3400智能直流電壓家月舊網絡
3500直流電壓消費者/1電氣設備
權利要求
1.一種用于電網(1000)中的電能的定向傳輸的方法，包括以下步驟 接收數據包，接收與所述數據包相關聯的能量包， 根據所述數據包中包含的信息確定接收方， 將所述數據包發送到先前確定的接收方，以及將與所述數據包相關聯的所述能量包傳輸到相同的先前確定的接收方，所述能量包由電壓U(t)、電流I⑴以及該包的持續時間T所限定。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述數據包和所述能量包經由相同的電氣線路來傳輸。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述數據包經由數據網絡傳輸且所述能量包經由電網傳輸，其中所述數據網絡和所述電網在物理上彼此分離。
4.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述電網和所述數據網絡一起構成包括輸送面以及信令和控制面(SCP)的邏輯網絡。
5.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述數據包包括所述能量包的發生器的唯一尋址。
6.如權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述數據包包括所述能量包的唯一目標尋址。
7.如權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，所述定向傳輸自主地進行和/ 或以自組織的方式進行。
8.如權利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，它進一步包括以下步驟 確定要傳輸的能量包的持續時間T，所述能量包的持續時間T優選地是基本能量幀的持續時間dt的整數倍。
9.如權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，它進一步包括以下步驟 確定要傳輸的能量包的功率分布TP(t)，其中所述功率分布TP(t)確定在時間t這一時刻針對所述能量包最大地傳輸何種功率，以及傳輸具有所確定的功率分布TP(t)的能量包。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，它進一步包括以下步驟 利用所述數據包中包含的信息選擇用于傳輸所述能量包的線路， 利用可控制的開關斷開所選擇的線路，利用所述可控制的開關在要傳輸的能量包的功率分布TP (t)的基礎上控制在時間t這一時刻所傳輸的功率。
11.如權利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于，它進一步包括以下步驟 組合多個接收到的能量包以形成要傳輸的能量包，所述接收到的能量包中的每一個都包括確定在時間t這一時刻能量包提供何種最大功率的功率分布P (t)，在該組合過程期間，所述接收到的能量包的功率分布p(t)被增加到要傳輸的能量包的功率分布TP⑴上，以及將所述接收到的能量包的目標地址和功率分布p(t)放置在與要傳輸的能量包相關聯的數據包中而傳輸到所述接收方。
12.如權利要求1至11中任一項所述的方法，其特征在于，它進一步包括以下步驟將接收到的能量包分解成多個要傳輸的能量包，其中與所述接收到的能量包相關聯的數據包包含關于要傳輸的能量包的目標地址和功率分布的信息，將具有與其相關聯的功率分布的、要傳輸的能量包中的每一個傳輸到相應的接收方，以及將與要傳輸的能量包相關聯的數據包傳輸到與所述能量包相同的接收方。
13.一種用于經由電網(1000)傳輸電能的方法，所述電網(1000)包括至少一個電能發生器(2000)、至少一個網絡節點(1100,1100. a-1100. f)以及至少一個消費者(3000)，其中將所述電能以至少一個能量包的形式從所述發生器O000)經由所述網絡節點傳輸到所述消費者(3000)，其中數據包與所述能量包相關聯且與所述能量包一起傳輸，以及其中通過如權利要求1至12中任一項所述的方法將所述能量包經由所述網絡節點 (1100. a-1100. f)從所述發生器Q000)路由到所述消費者(3000)。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，以這樣一種方式傳輸所述數據包和所述能量包，使得當到達網絡節點時，所述數據包在所述能量包之前到達。
15.如權利要求13或14所述的方法，其特征在于，將數據包從消費者傳輸到網絡節點再傳輸到發生器。
16.如權利要求1至15中任一項所述的方法，其特征在于，它包括用于與消費者相關聯的能量儲存器的儲存管理，所述儲存管理限定所述能量儲存器的至少一個水平標記并且隨后當儲存水平超過或低于所述水平標記時向網絡發送對能量的請求或對能量的供應。
17.如權利要求1至16中任一項所述的方法，其特征在于，它包括限定可由消費者從所述網絡中抽取的功率的功率限制。
18.一種計算機程序，包括用于執行如權利要求1至17中任一項所述的方法的程序代碼。
19.一種機器可讀數據載體，包括其上存儲的如權利要求18所述的計算機程序。
20.一種計算機系統，其上裝載了如權利要求18所述的計算機程序。
21.一種用于電網(1000)中的電能的定向傳輸的網絡節點(1100,1100. a-1100. f)，包括用于接收數據包的接收裝置(1132. a)，用于接收與所述數據包相關聯的能量包的接收裝置(1131. a, 1131. b)， 用于根據所述數據包中包含的信息確定接收器的裝置(1132)， 用于將所述數據包發送到先前確定的接收器的裝置(1132. b)， 其中用于發送所述數據包的裝置(1132.b)連接到用于確定所述接收方的裝置 (1132)，用于傳輸與所述數據包相關聯的能量包的裝置(1131. b)，所述能量包由電壓U(t)、電流I (t)以及該包的持續時間T所限定，其中用于傳輸所述能量包的裝置(1131.b)連接到用于確定所述接收方的裝置 (1132)，其中以這樣一種方式設計所述網絡節點(1100，1100. a-1100. f)，使得它在操作期間將所述數據包和所述能量包傳輸到相同的接收方。
22.如權利要求21所述的網絡節點，其特征在于，所述用于傳輸能量包的裝置包括至少一個可控制的開關，所述開關以這樣一種方式連接到所述用于傳輸數據包的裝置使得它可藉此受到控制。
23.如權利要求21或22所述的網絡節點，其特征在于，它連接到用于能量包傳輸的第一物理網絡，并且連接到用于數據包傳輸的第二物理網絡。
24.如權利要求21至23中任一項所述的網絡節點，其特征在于，它包括輸送面以及信令和控制面(SCP)。
25.一種電網(1000)，包括至少一個電能發生器O000)，至少一個網絡節點(1100，1100. a-1100. f)，以及至少一個消費者(3000)，其中所述發生器(2000)、所述網絡節點(1100,1100. a-1100. f)和所述消費者(3000) 以這樣一種方式設計和互連，使得在操作期間，電能能以至少一個具有預定數量的能量的能量包的形式從所述發生器O000)經由所述網絡節點(1100，1100. a-1100. f)被傳輸到所述消費者(3000)，其中所述發生器(2000)、所述網絡節點(1100,1100. a-1100. f)和所述消費者(3000) 以這樣一種方式設計和互連，使得在操作期間，與所述能量包相關聯的數據包能從所述發生器(2000)經由所述網絡節點(1100,1100. a-1100. f)被傳輸到所述消費者(3000),其中所述網絡節點是用于利用所述數據包來定向傳輸所述能量包的、如權利要求21 至24中任一項所述的網絡節點(1100，1100. a-1100. f)。
26.如權利要求25所述的電網，其特征在于，網絡節點形成虛擬發電站，其中所述網絡節點被連接至多個發生器并且在所述消費者看來像是單個發生器。
27.如權利要求25或沈所述的電網，其特征在于，所述發生器和/或所述網絡節點和 /或所述消費者包括電能儲存器。
全文摘要
本發明涉及一種用于電網中的電能的定向傳輸的方法，以及涉及一種用于經由包括至少一個電能發生器、至少一個網絡節點以及至少一個用戶的電網來傳輸電能的方法。已知的電網通過網絡的靜態切換來確保對個體用戶或消費者的供電。相反，本發明的目標是提供用于傳輸電能的方法和系統，這些方法和系統是高度靈活的并且能夠動態地設計電網中的能量分布以便處理供電側和需求側兩者的甚至是短期的波動。為了實現該目標，提出了一種用于在電網中定向傳輸電能的方法，該方法包括以下步驟接收數據包，接收與數據包相關聯的能量包，根據數據包中所包含的信息確定接收方，將數據包發送到先前確定的接收方并且將與數據包相關聯的能量包發送到相同的先前確定的接收方，其中能量包由電壓U(t)、電流I(t)以及數據包的持續時間T所限定。
文檔編號H02J3/00GK102439812SQ201080022008
公開日2012年5月2日 申請日期2010年5月5日 優先權日2009年5月15日
發明者A·埃布斯, B·賴芬豪舍 申請人:Gip股份公司