CN102684957A - 能量接入控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能量接入控制。一种控制接入电力网络的方法，包括：从电力网络接收电力网络接入规则，该电力网络接入规则限定允许装置接入电力网络的接入条件；接收装置使用规则，该装置使用规则是何时允许装置使用电力网络的条件；将所述装置使用规则与所接收到的所述电力网络接入规则相比较；并且在所述装置使用规则与所述电力网络接入规则之间是肯定比较时，允许电力网络和装置之间的能量传递。

Description

能量接入控制
技术领域
本发明涉及用于控制对电力网络的接入的方法及相关设备。
背景技术
一般地，如果需要对例如笔记本电脑或移动电话进行充电时，将在家里进行。尽管例如机场和火车的一些环境可以允许人们对小的电气物品进行充电，但这随着对我们的电力基础设施的增加的要求而可能不再可行。此外，随着电动汽车的引入和流行性增加，对电力基础设施的要求正变得更严峻。
US2009/0177595描述了一种计量装置，允许电动汽车和网络之间的电力交换。然而，该文献仅允许用户在价格是特定水平时出售电力。
由于对电力基础设施的增加的压力，变得更难对电力网络的负载进行平衡，尤其是高峰需求期间。
此外，大部分电力供应商向他们的消费者提供100％的绿色电力(green electricity)。这意味着能量供应商将保证在同年内生产与用户所消耗的绿色电力相同量的绿色电力。然而，目前这仅对于在家中的消费者是可行的。因此，存在的问题是消费者希望当不在家中时被允许接入所谓的绿色电力。
本发明的目的是解决这些问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种控制接入电力网络的方法，包括：从电力网络接收电力网络接入规则，该电力网络接入规则限定允许装置接入电力网络的接入条件；接收装置使用规则，该装置使用规则是何时允许装置使用电力网络的条件；将装置使用规则与所接收到的电力网络接入规则相比较；并且在装置使用规则与电力网络接入规则之间是肯定比较时，允许电力网络和装置之间的能量传递。
这可以有助于平衡或更准确地预测网络上的负载。
可以从装置或从能量供应商接收装置使用规则。
本方法可以包括将装置向电力网络进行认证的步骤。
电力网络接入规则可以根据电力网络的容量来确定。
本方法可以包括在从网络接收到电力网络接入规则之前，将装置向能量供应商注册，该能量供应商在电力网络上提供电力。
装置使用规则可以限定用于消耗来自电力网络的电力或向电力网络提供电力的条件。
本方法可以包括：接收用户配置使用规则，该用户配置使用规则限定了由用户限定的装置何时需要使用电力网络时的条件；将用户配置使用规则与所接收到的电力网络接入规则相比较；并且在装置使用规则与电力网络接入规则之间以及用户配置使用规则与电力网络接入规则之间是肯定比较时，允许电力网络和装置之间的能量传递。
该装置使用规则可以包括预定量的装置能量消耗。
该电力网络接入规则可以包括关于能量的电压和频率或能量的最大电流的信息。
方法可以包括：测量在电力网络和装置之间传递的电力的量；存储表示传递的能量的量的值；在网络上分配报告，其中，该报告包括表示所传递的能量的量的值。该网络可以是家庭网络。
根据本发明的另一个方面，提供了一种包括计算机可读取指令的计算机程序，当该计算机可读取指令加载在计算机上时，将计算机配置为执行根据本发明的方面的方法。
根据本发明的另一个方面，提供了一种存储介质，配置为存储根据本发明的方面的计算机程序。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于控制接入电力网络的设备，包括：接收单元，其可操作以从电力网络接收电力网络接入规则，该电力网络接入规则限定了允许装置接入电力网络的接入条件，并且接收单元可操作以接收装置使用规则，该装置使用规则是何时允许装置使用电力网络的条件；比较器，其可操作以将装置使用规则与所接收到的电力网络接入规则相比较；以及允许单元，可操作以在装置使用规则与电力网络接入规则之间是肯定比较时，允许电力网络和装置之间的能量传递。
可以从装置或能量供应商接收装置使用规则。
该设备可以包括认证单元，其可操作以将装置向电力网络进行认证。
该电力网络接入规则可以根据电力网络的容量来确定。
该装置使用规则可以限定用于消耗来自电力网络的电力或向电力网络提供电力的条件。
该接收单元可以操作以接收用户配置使用规则，该用户配置使用规则限定了由用户限定的装置何时需要使用电力网络的条件；比较器可以操作以将用户配置使用规则与所接收到的电力网络接入规则相比较；并且在装置使用规则与电力网络接入规则之间以及用户配置使用规则与电力网络接入规则之间是肯定比较时，允许单元可以操作以允许电力网络和装置之间的能量传递。
该装置使用规则可以包括预定量的装置能量消耗。
该电力网络接入规则可以包括关于能量的电压和频率或能量的最大电流的信息。
该设备可以包括：测量单元，其可操作以测量在电力网络和装置之间传递的电力的量；存储装置，其可操作以存储表示所传递的能量的量的值；以及输出单元，其可操作以在网络上分配报告，其中，报告包括表示所传递的能量的量的值。该网络可以是家庭网络。
附图说明
根据以下联系附图对示例实施例的详细描述，本发明的上述和其它的目的、特征和优势将变得明显。
图1示出根据本发明的实施例的电力分配网络；
图2示意性示出电力分配网络的节点之间的数据流；
图3示出根据本发明的实施例的能量接入点；
图4示出表示根据本发明的实施例允许电力传递的处理流程的流程图；并且
图5示出作为根据本发明的实施例的电力分配网络的一部分的家庭网络。
具体实施方式
图1示出了电力分配网络10。电力分配网络10包括一些节点。应理解网络中节点的数量不限于图中所示的数量。图中所示的节点包括电力配电网12、配电网运营商14a、14b、能量供应商18、20、能量接入点22a、22b和装置26、28。典型的装置26、28是居民居住内的家用装置，包括电动汽车。然而，装置26、28也可以是工业场所中的装置。
图1示出了形式为配电网运营商和电力配电网的电力分配网络。然而，应理解电网的形式和布局不限于所示的示例，可以预见其它的布局。电力分配网络也可以称为电网或电力网络。
以下，装置26、28是家用装置。作为这样的装置28例如包括需要来自电力点的电力形式的能量的汽车或便携式设备。装置26例如包括可以向电力点注入或提供电力形式的能量的太阳能板或风轮机。为了解释它们的功能，装置28将描述为消耗装置，装置26将描述为供应装置。
电力分配网络10以两个部分描述。第一部分参照消耗装置28描述。分配网络的第二部分参照供应装置26描述。图1所示的装置26、28的每个可以提供或消耗电力，例如电动汽车中的电池。此外，能量接入点可以提供电力、或接收电力或提供并接收电力。
在图1中，节点之间的各种连接被示为实线线或虚线。实线表示通信通道。虚线表示电力线。应理解每个通信通道和电力线根据使用的具体布置可以是单向或双向的。
参照消耗装置28，消耗装置28的细节传达到能量供应商18以允许装置向能量供应商18注册。消耗装置的细节例如可以包括装置类型、制造商/型号或所选择的支付方法。如图1所示，通信由实线30表示。根据消耗装置28的性质，可以利用该装置执行通信。例如移动电话可以直接与能量供应商通信。或者，如果消耗装置28不可以与能量供应商直接通信，例如对于家用设备来说，注册过程可以在网络上通过计算机执行。注册过程也可以形成设备的购买的一部分或可以在由能量供应商提供的接入点上执行。在注册过程中，一套使用规则被传达到装置。除了使用规则外，一套凭证，例如注册证明、接入密钥和数字证书，也可以被传达到装置。使用规则一般由能量供应商限定并且限定了装置何时可以从网络获得能量的条件。这有助于允许网络上的负载被平衡或被更精确地预报。
或者，当用户向能量供应商注册时，提供给用户辅币(电子、纸或其它手段)。用户可以利用辅币在本地设立一个装置或多个装置。在本示例中，辅币包括适用于任何装置或装置组的使用规则。因此，规则不需要对于具体装置定制，而是对于装置组定制。
接入密钥可以是公开/私人密钥对的形式。数字证书也可以与公开/私人密钥对一起使用(也称为公开密钥证明)，其为使用数字签名来将公开密钥与身份绑定的电子文件。身份可以是注册装置的人的名字。数字证书然后可以用于证明公开密钥属于个人。
或者，接入密钥可以是保密密钥的形式(可与系统中采用的加密算法对应的适当密钥的形式)。例如，如果使用公开加密，这些接入密钥对于装置将是唯一的。接入密钥可以用于确保与能量接入点的通信的加密和签名。接入密钥可以由能量供应商产生或由任意第三方可信的密钥提供者产生。在该示例中，能量提供者将会利用私人密钥对使用规则进行签名。
除了发布使用规则和装置凭证之外，能量供应商还可以包括撤回使用规则和装置凭证的机构，使得如果撤回使用规则和装置凭证，在装置完成注册过程后不允许装置接入来进行能量传递。
使用规则例如包括高峰时间的可接入时间和能量消耗限制。应理解使用规则可以不限于所给的具体示例。然而，应明白使用规则可以包括根据预定标准允许将能量传递到装置的任意形式的规则。例如，使用规则可以包括一套能量的收费制。使用规则、注册证明和数字证书一般存储在消耗装置28内的存储器(未示出)中。根据装置，存储器可以是固态存储器(例如R0M或RAM)或结合在装置28内的其它类型的存储器装置，专用于存储使用规则、注册证明和数字证书。然而，如果装置可以存储数据，例如移动电话或笔记本电脑，那么使用规则、注册证明和数字证书可以存储在装置存储器内。这些可以在存储之前加密或可以存储在安全存储器上。
除使用规则外，用户可以设定他们自己的使用规则，称为用户配置使用规则(或扩展使用规则)。装置28是消耗装置，因此用户配置使用规则将特定于能量消耗。这些用户配置使用规则例如可以包括传递能量的优选时段或仅在低于特定价格时消耗能量。然而，将会明白允许其他的用户配置使用规则。例如，用户配置使用规则可以包括仅允许传递绿色能量。绿色能量一般不包括由燃烧化石燃料或利用核能产生的能量。例如，绿色能量包括可再生资源，例如风能、太阳能或潮汐能，以及使用例如生物废料的减少二氧化碳来源的其它能量。用户配置使用规则可以经由计算机利用由能量供应商提供的界面来设定，该计算机直接地或利用连接到装置的输入装置(例如键盘)、或使用互联网与装置连接。在该示例中，可以使用装置的私人密钥对用户配置使用规则签名。
用户配置使用规则还可以包括装置的已知的消耗需求。例如可以确定完全对电池(例如移动电话或笔记本电脑电池)充电所需的能量的量。因此，装置可以利用用户配置使用规则向能量接入点报告在充电周期中将被消耗的能量的量。用户配置使用规则可以是最大电流和指定时间量的形式。因为电网可以确定给定时间段内的使用需求，所以这也将允许电网上的提高的负载平衡。
在注册过程期间，注册证明由能量供应商产生，并例如被装置存储。注册证明可以包括能量账户标识、能量供应商标识和装置标识。注册证明还可以包括装置的描述或任务、注册日期/过期时间，并且可以包括优先级。例如，装置可以分配有从1至3的优先级数(1为高，3为低)。即，移动电话可以分配有低优先级(例如3)，电动车辆可以分配有高优先级(例如1)。优先级评估可以确定该装置何时传递能量或装置可以连接到哪个能量接入点。在该示例中，利用能量供应商的私人密钥(即，用于签署使用规则的同样的私人密钥)签署注册证明。由于使用规则和注册证明由能量供应商的私人密钥签署，相应的公开密钥被分配到分配网络四处的能量接入点(例如，能量接入点22b)。公开密钥允许通过能量接入点22b对使用规则和注册证明进行证实或检验。证实或检验通过使用与用于最初签署注册证明的能量供应商的私人密钥对应的公开密钥来进行。
在这个实施例中，装置描述为向单个能量供应商注册。然而，可预见装置可以向多个能量供应商注册使得可以根据用户配置使用规则选择一个能量供应商。
能量供应商18与配电运营商14b通信。能量供应商能量供应商18和配电运营商14b之间的通信由实线32表示。通信可以在英特网上执行，其中每个节点(即，能量供应商18和配电运营商14b)可以具有具体的英特网协议(IP)地址。可以使用其它的通信方法。能量供应商18与配电运营商14b之间的通信可以经由任意形式的有线或无线网络。
配电运营商14b例如包括对于给定的地理区域或位置全国性地或地方性地管理并维护电网的公司。在这个具体示例中，配电运营商14b与能量供应商18不同，其中配电运营商14b为分配网络提供能量，能量供应商购买电力并将其出售给消费者。配电运营商14b还可以与一个或多个其它配电运营商14a进行通信，以允许多个电力网络或电网之间的漫游。每个配电运营商都可以与其他分配网络电连接。应理解其它形式的电力网络是可以的。例如，能量供应商可以保持并分配电力，使得装置与同样是能量供应商的配电运营商注册。
能量供应商18向配电运营商14b注册以允许注册的装置获得电力。在这个方面，能量供应商传递能量接入点所需的数据以对装置进行证实。例如，执行数字签名验证所需的数据被传达到配电运营商14b。该数据可以是公开密钥的形式，如上所述用于对使用规则和注册证明的认证进行验证的那种。
能量接入点22b通过本地电网12与配电运营商14b。配电运营商14b和能量接入点之间的通信由实黑线34、36表示。本地电网例如可以由居民家庭和子站(例如降压变压器)之间的电气网络表示。一般地，本地网络以照明电压传递电力，例如在欧洲240伏，在美国110伏。然而，应理解电网和配电运营商的形式和布局根据位置而变化，并且不被考虑为局限于本发明。
配电运营商14b和能量接入点22b之间的通信也可以在英特网上，其中能量接入点被分配了IP地址。或者，可以使用电网本身完成通信，例如可以使用电力线或电线内的光纤来发送通信。
能量接入点22b可以是家庭中的电气插座或例如机场或火车的公开场所中的电气插座。应理解如果使能量接入点能够在家庭中得到，能量接入点可以是消费者单元，而不是单独的电气插座。或者，能量接入点可以被包括在位于居住环境中的电力设施内的所谓的智能仪表中。
能量接入点22b将经由本地网络12从配电运营商14b接收执行已经向能量供应商18注册的装置28的数字签名认证所需的数据(例如，公开密钥)。能量接入点22b还经由本地网络12接收由配电运营商设定并从配电运营商接收的一个或多个接入规则。接入规则例如可以包括使用的高峰时间或一天中不允许具体的装置消耗来自接入点22b的电力的时间。此外，接入规则还可以包括例如电力的价格，这由能量供应商18设定并结合到由配电运营商14b提供的接入规则中。接入规则可以基于分配网络或电力网络的容量来设定。换言之，在具体的时间段中可以由电力网络提供的能量的量(电力网络的容量)可以用于确定接入规则。这可有助于允许网络上的负载平衡。接入规则还可以对电力网络中的每个节点(例如停车场中的充电电极)消耗的最大电流进行限制。
配电运营商可以使用机构以撤回接入规则。电力网络的容量还可以将已知的消耗装置源(其在给定的时间段内周期性地消耗相同量的电力)考虑在内。在这个示例中，配电运营商将利用配电运营商的私人密钥来签署接入规则。配电运营商的公开密钥将传达到能量接入点22b，以允许利用配电运营商的公开密钥进行接入规则的认证。
接入规则可以包含允许装置主动地辅助对电网的电力的质量的控制的信息，例如接入规则可以包含关于电力的电压和频率的信息。
能量接入点22b包括用于存储数据的存储装置(未示出)，该数据用于执行对于装置28的数字签名认证并检测接入规则和使用规则。在这个示例中，能量接入点也存储用于能量供应商和分配网络的公开密钥，以允许对注册证明、使用规则和接入规则的认证。应理解能量接入点22b也可以存储用于执行向其它能量供应商注册的其它装置的数字签名认证的数据(例如公开密钥)。能量接入点可以存储来自一个或多个配电运营商的一套接入规则。同样存储在能量接入点中的可以是已经被解除的密钥和使用/接入规则的解除列表，以在一个或多个密钥或规则已经被解除时防止将能量传递到装置。
接入规则和合格的能量供应商(即，向配电运营商注册的能量供应商)二者都由配电运营商14b定期地更新。这通过周期性地将数据传递到能量接入点22b来实现，该数据包括接入规则和用于执行数字签名认证的数据(例如，公开密钥)。这意味着能量接入点22b不需要存储注册装置的列表；而仅存储来自能量供应商18的公开密钥并将其用于对装置28进行认证。这减小了在能量接入点22b内使用的存储空间。应理解相同的公开密钥可以用于对向能量供应商18注册的其它装置进行认证。来自向配电运营商14b注册的其它能量供应商的公开密钥也可以被传递到能量接入点22b，以允许向相应的能量供应商注册的装置被允许接入电力。
能量接入点可以不与配电运营商或用户账户数据库(例如，位于能量供应商处)连续地在线连接。即，如下所述，由能量接入点作出的任意决定可以使用本地信息或数据作出。通过将能量接入点和装置断开连接，当在不同位置接入能量的同时可以维持用户隐私和匿名。
能量接入点22b也通过本地网络12与能量供应商电连接。这由虚线38、40表示。该电连接根据具体的电力设施可以是低压线(例如240伏)、中压线(例如33千伏)或高压线(例如大于110千伏)的形式。应理解能量接入点将具有电力，与正被连接的装置无关。也就是说，不是配电运营商决定是否允许将电力传递到装置，而是能量接入点允许电力被传递到装置28。
当需要能量传递时消耗装置28连接到能量接入点。换言之，用户将装置插到能量接入点22b(可以是标准电力插座的形式)中。例如，在美国是标准的两针连接器(A和B型)，或者在英国是标准的三针连接器(G型)。然而，这也取决于装置的性质。消耗装置28和能量接入点22b之间的电连接由虚线42表示。除电连接42外，还可以有单独的通信线，如实线44所示。通信线44可以是无线连接的形式，例如蓝牙、Zigbee、Wi-Fi或红外线。通信线可以是单独的线缆，例如以太网线缆。也可以使用电力线通信的形式，例如Home Plug，确保不需要单独的有线或无线连接。
一旦将装置28连接到能量接入点22b并且建立通信，装置28向能量接入点22b进行验证。能量接入点从装置28接收存储在装置28中的注册证明。来自装置28的注册证明被能量接入点22b使用，以使用所存储的公开密钥执行数字签名认证。装置28还可以存储从能量供应商接收的公开密钥，该公开密钥被传达到具有注册证明的能量接入点22b。应理解认证过程例如在家中可以不是必要的，家中不可能有人试图非法获得电力。
应理解所谓的遗留(legcy)装置将以通常的方式操作。即，不能认证的遗留装置将像往常一样操作。连接到不具有能量接入点的电力网络的现代装置将假设能量可以基于使用规则和用户配置使用规则来传递。
在装置28与能量接入点22b认证后，存储在装置28中的使用规则相对于存储在能量接入点中的接入规则进行比较或评估。如果是肯定(positive)比较或成功的评估，允许消耗装置28和能量接入点22b之间的能量传递。换言之，如果存储在消耗装置28中的使用规则与存储在能量接入点22b中的接入规则匹配，电力被提供到装置28。
如果装置28包括用于消耗的用户配置使用规则，它们也将被相对于接入规则比较或评估。应理解，用户配置使用规则将利用被传达到能量接入点的装置的公开密钥认证。如果在使用规则和用户配置使用规则二者都相对于接入规则比较或评估之后是肯定比较或成功的评估，允许能量传递。用户配置使用规则不能凌驾于使用规则。然而，如果使用规则和接入规则之间是肯定比较而用户配置使用规则和接入规则之间是否定比较，那么不允许能量传递。
从而，通过周期性地更新接入规则以确保电力网络上有满足需求的充足的电力，配电运营商14b可以平衡电力网络上的载荷。
例如，消耗装置28可以包括限定装置类型的使用规则。能量接入点可以包括表示具体装置(例如，移动电话)不能在高峰时间充电的接入规则。因此，如果装置是移动电话，在高峰时间连接到能量接入点时将不被提供电力。
在替代实施例中，与能量供应商18注册的具体装置28的使用规则被能量供应商18存储在存储器(未示出)中。在该实施例中，一旦装置被认证，利用通信网络从能量供应商获得使用规则。在该情况下，装置28提供识别装置28的独特标识。
在居住环境中，能量接入点可以不包括允许或防止能量传递的能力(例如，开关)。如果能量接入点不包括允许或防止能量传递的能力，能量接入点将基于信任来辨认装置并收集装置能量消耗(例如，装置可以向能量接入点报告能量消耗)。能量接入点将向配电运营商发送能量消耗报告，配电运营商可以例如通过将能量使用信息传给能量供应商开账单来处理账单。因此，即使能量接入点不能防止或允许能量传递，但将把信号传达给装置(例如，允许或防止信号)，以与物理开关允许或防止能量传递的方式相同的方式获得期望的环境。
现在将联系能量产生装置26来描述图1。应理解对于消耗装置28描述的消耗能量的过程类似于对于产生装置26的能量产生。因此，消耗装置28的方面适用于能量产生装置26。
参照产生装置26，产生装置26的细节被传达到能量供应商20，以允许装置向能量供应商20注册。这也可以如对于消耗装置28描述的那用利用辅币系统执行。产生装置的细节例如可以包括装置类型、制造商/型号或所选择的支付方法。如图1所示，通信由实线50表示。
产生装置26可以是能够电动车辆中找到的太阳能板或电池。产生装置26和能量供应商20之间的通信类似于消耗装置28和能量供应商18之间的通信。
在产生装置26的注册过程期间不需要传递使用规则，因为图中所示的装置仅用于产生或将能量注入电网中。然而，一套证书，例如数字证书、注册证明和接入密钥，也可以被传达到装置26。接入密钥可以包括能量供应商的公开密钥以允许对注册证明的认证。能量供应商的公开密钥也可以传达到配电运营商。数字证书可以是电子文件的形式，使用数字签名来将公开密钥与标识绑定，如对于消耗装置描述的。
产生装置26包括与对于消耗装置28所描述的那些相似的存储器装置。在本实施例中，存储器(未示出)用于存储用户配置使用规则，如对于消耗装置28所描述的。因为装置26是产生装置，所以用户配置使用规则将用于能量注入。用户配置使用规则由用户设定。例如用户配置使用规则可以包括判定电力何时可以从产生装置26提供到电力网络14的规则。例如，装置的用户可以仅希望在18:00到06:00之间提供电力，或仅在费用超过预定值时提供能量。用于将能量注入电力网络的用户配置使用规则可以称为注入规则。在该示例中，利用装置的私人密钥签署用户配置使用规则。
能量供应商20与配电运营商14a通信。能量供应商能量供应商20和配电运营商14a之间的通信由实线48表示。通信可以在英特网上执行，其中每个节点(即，能量供应商20和配电运营商14a)可以具有具体的英特尔协议(IP)地址。可以使用其它的通信方法。能量供应商20与配电运营商14a之间的通信可以经由任意形式的有线或无线网络。配电运营商14a类似于配电运营商14b。
能量供应商20向配电运营商14a注册以将电力形式的能量提供到电力网络14。注册过程与对于能量供应商18描述的相同。
能量接入点22a通过本地电网12与配电运营商14a通信。配电运营商14a和能量接入点之间的通信由实黑线52表示。在这个实施例中，能量接入点22a和22b都连接到相同的本地网络12。这在本实施例中是可行的，因为配电运营商14a和配电运营商14b彼此通信，如实线46所示。然而，应理解能量接入点22a和22b可以通过不同的本地电网连接到不同的配电运营商。
配电运营商14a和能量接入点22a之间的通信与对于配电运营商14b和能量接入点22b所描述的相类似。能量接入点22a可以是家庭中的电气插座或例如机场或火车的公开场所中的电气插座。在这个实施例中，装置26是能量产生装置，因此应理解电气插座是能量引入线(inlet)。
能量接入点22a可以经由本地网络12从配电运营商14a接收执行已经向能量供应商20注册的装置26的数字签名认证所需的数据(例如，公开密钥)。如上所述，产生装置26不需要任何使用规则。或者，能量供应商的密钥被存储在装置26的存储器中。能量接入点22a也将通过本地网络12从配电运营商14a接收由配电运营商通过本地网络12设定的一个或多个接入规则。接入规则与对于能量接入点22a描述的那些类似。在这个示例中，配电运营商将利用配电运营商的私人密钥来签署接入规则。配电运营商的公开密钥将被传达到能量接入点22a，以允许使用公开密钥对接入规则进行认证。
能量接入点22a包括存储用于执行对于装置26和接入规则的数字签名认证的数据的存储装置(未示出)。应理解，如对于能量接入点22b描述的，能量接入点22a可以存储用于执行数字签名认证的数据。
接入规则和合格的能量供应商(即，向配电运营商注册的能量供应商)通过配电运营商14a定期地更新。这通过周期性地将包括接入规则和用于执行数字签名认证的数据(例如，公开密钥)的数据传递到能量接入点22a来实现。如能量接入点22b，这意味着能量接入点22a不需要存储已注册的装置的列表，而仅存储来自能量供应商20的公开密钥并将其用于对产生装置26进行认证。这减小了在能量接入点22a内使用的存储空间。能量接入点22a以类似于能量接入点22b的方式操作。
能量接入点22a也通过本地网络12与配电运营商电连接。这由虚线54表示。该电连接根据具体的电力设施可以是低压线、中压线或高压线的形式。应理解在这个实施例中能量接入点将电力提供到电网。即电力由产生装置26提供到能量接入点22a，然后传递到配电运营商14a。
当用户希望将能量传递给电网时，产生装置26连接到能量接入点22a。然而，如上所述，即使装置连接到能量接入点22a，能量的传递基于用户配置使用规则和接入规则的肯定比较(或肯定评估)。
例如，用户将其电动汽车(产生装置26)在不使用时插入能量接入点22a。产生装置26和能量接入点22a之间的电连接由虚线60表示。除电连接60外，还可以有单独的通信线，如实线56所示。通信线56可以是无线连接的形式，例如蓝牙、Zigbee、Wi-Fi或红外线。或者，通信线可以使用单独的线缆(例如以太网线缆)实现。也可以使用电力线通信的形式，使得不需要单独的有线或无线连接。
当将装置26连接到能量接入点22a并且建立通信时，装置26向能量接入点22a进行认证。能量接入点22a从装置26接收存储在装置26中的接入密钥和数字证书。接入密钥和数字证书被能量接入点22a使用，以利用所存储的公开密钥执行数字签名认证。存储在能量接入点22a中的公开密钥也可以用于对接入规则和用户配置规则进行认证。应理解认证过程可以省略。
在装置26向能量接入点22a认证后，存储在装置26中的用户配置使用规则被与存储在能量接入点22a中的接入规则相比较。如果是肯定比较，允许产生装置26和能量接入点22a之间的能量传递。换言之，如果存储在装置中的用户配置使用规则与存储在能量接入点22a中的接入规则匹配，电力被提供到能量接入点22a。
例如，产生装置26可以包括限定了一天中将会在什么时间允许产生装置将能量传递到能量接入点22a的用户配置使用规则。产生装置还可以包括限定了可以将电力出售给电网的价格的用户配置使用规则。
在图1所示的实施例中，描述了两种不同的装置，即消耗装置和产生装置。然而，应理解，可以使用消耗并产生电力的装置。例如，电动汽车中的电池可以用于消耗和产生电力，因为需要对电池充电，但是它也可以在特殊时间将电力提供回电网。例如，用户可以选择在非高峰时间(此时对电网的需求低)对电池充电。在高峰时间，当对电力的需求高时，用户可以选择将电力从电池提供到电网。
在图1中，无论装置用于提供或消耗电力，都可以产生使用报告。使用报告可以包括在装置和能量接入点之间双向传递的能量的量。这样的能量报告可以由能量接入点22a、22b产生并通过配电运营商发送到相应的能量供应商18、20。替代地，或额外地，装置还可以产生发送到能量供应商的使用报告。能量接入点还可以用能量接入点的私人密钥来签署使用报告。如果装置产生使用报告，可以使用装置的私人密钥来对其进行签署。为了由能量供应商进行认证，相应的公开密钥通过能量接入点传达到能量供应商。如果使用装置的私人密钥来签署使用报告，在相应的公开密钥不是已经出现在能量供应商处时，相应的公开密钥被传达到能量供应商，以由能量供应商进行认证。
在实施例中，使用规则、接入规则和用户配置使用规则以一个或多个规则的形式被描述。然而，这些规则(即，使用规则、接入规则和用户配置使用规则)可以是包括一套条件的单个“规则”的形式。条件可以被限定为任意表述语言或描述操作。例如，用于使用的条件可以包括允许装置消耗能量而不局限于具体的时间框架或能量高峰期间，不允许装置在预定的时间段中消耗大于5个单位的能量(例如，5kWh)。用户配置使用规则的示例条件可以是仅消耗绿色能量。电力注入的示例条件可以包括仅在高峰时间允许能量注入或如果交易价格不低于每单位能量0.1欧元时允许能量注入。接入规则的示例条件包括高峰时间仅允许被分类为具有预定优先级的消费者接入，仅允许绿色能量注入，或以每单位能量0.1欧元购买所注入的能量。
每种不同类型的规则可以包括标识、注册日期和过期日期，取决于元件(例如，消耗装置、产生装置)的角色和使用优先级。例如，可以根据装置的类型将装置分为1至3的优先级。
如上所述，使用不同的认证或接入密钥(例如，加密密钥)来签署网络中的不同类型的规则以确保系统中元件之间通信的完整性和机密性。例如，可以使用配电运营商的私人密钥来签署接入规则，可以使用能量供应商的私人密钥来签署使用规则，可以使用装置(即，用户)的私人密钥来签署用户配置使用规则。对于这些私人密钥的每个，可以产生公开密钥，分配在电力网络四处以允许装置传递能量。
例如，使用来自配电运营商的密钥来前述由能量接入点接收到的接入规则。当能量接入点获得接入规则时，使用由能量接入点保持的密钥(即，配电运营商的公开密钥)。配电运营商的密钥可以在发送接入规则之前发送。
在实施例中，使用私人/公开密钥加密，然而，可以使用公开加密。在使用公开加密的情况下，能量接入点不需要存储任意能量供应商的公开密钥。能量接入点仅存储具有共享的验证授权的公开密钥。或者，单个保密密钥可以在分配网络各处使用。该单个保密密钥然后可以用于使用对称密钥算法进行加密和签署。
在实施例中，可以通过采用对于所涉及的每一方的单独的加密公开/私人密钥对(即每一方的加密公开/私人密钥对)来进一步保护注册证明、使用规则和装置凭证。这一般基于对称或/与公开加密通过使用安全通信渠道来完成。
在实施例中参照的是电力网络和(消耗或产生)装置之间的能量传递，其将会被理解为包括从电力网络向装置传递能量和从装置向电力网络传递能量两者。此外，如上所述，电力网络的使用包括在电力网络和装置之间的能量传递，或通过装置的注入和消耗能量。
图2示意性示出分配网络的各元件之间的数据流。数据流示出为在装置(D)、能量供应商(EP)、配电运营商(D0)和能量接入点(EAP)之间。上述所述，装置将装置具体细节传达到能量供应商。能量供应商对装置进行注册并将注册证明提供给装置。如果使用能量供应商的私人密钥来签署注册证明，能量供应商的公开密钥可以传达到装置来用于认证用途。能量供应商还将一套使用规则传达给装置，该使用规则也可以使用能量供应商的私人密钥来签署。应理解如果装置是能量产生装置，能量供应商不将使用规则提供给装置。除被传达到装置外或替代被传达到装置，能量供应商的公开密钥被提供到配电运营商。配电运营商将接入规则传达到能量接入点。如果能量接入规则由配电运营商的私人密钥来签署，配电运营商的公开密钥和能量供应商的公开密钥被传达到能量点。为了能够在装置和能量接入点之间传递能量，装置将使用规则和任意用户配置使用规则传达到能量接入点。装置还将注册证明传达到能量接入点用于认证。任意公开密钥(例如，装置的公开密钥和能量供应商的公开密钥)也传达到能量接入点。一旦一定能量在能量接入点和装置之间传递，能量接入点向能量供应商传达使用报告。能量接入点也可以使用能量接入点的私人密钥签署使用报告。因此公开密钥也传达到能量供应商以对使用报告进行认证。
图3示出能量接入点22c。能量接入点22c包括存储装置58、处理器62、通信模块64和可编程开关66。
存储装置58可以是固态存储器(例如RAM或ROM)或存储介质(例如硬盘)的形式。存储装置或存储器用于存储来自配电运营商的接入规则和来自能量供应商的公开密钥或接入密钥，以允许对连接到能量接入点的装置进行认证。
通信模块64用于与连接到能量接入点的装置通信并用于接收来自能量供应商和配电运营商的更新。能量接入点和其它装置之间的通信由实线70表示。然而，如所述，通信可以使用有线或无线通信协议执行。此外，例如，能量接入点和装置之间使用的通信协议的类型可以与能量接入点和能量供应商之间使用的协议不同。通信模块64一般由处理器62控制。
开关66经由线68表示的连接而连接到本地电网。根据能量接入点的性质，电气连接68可以是双向或单向。开关66可被操作以允许能量(例如电力)被提供到装置或从连接到能量接入点的装置接收能量。如上所述，在居住环境中，能量接入点22c可以不包括允许或防止能量传递的能力(例如开关58)。
处理器62访问存储装置58以检索接入规则和公开密钥，来执行对连接的装置的认证，判定是否允许能量在装置和能量接入点之间传递。如果处理器62判定能量应该被传递，处理器控制开关来允许能量的传递。应理解能量接入点22c的元件在图3中示为单独的元件，然而这些元件也可以包含在单个装置中。
应理解，可以用多个插座/引入线实现一个能量接入点。插座/引入线的每个可以具有开关。不强制在与能量接入点相同的外壳中实施插座。取决于实际应用，它们可以物理上分开在一个、两个或多个外壳中。
图4示出流程图，其表示根据本发明的实施例的方法。
在步骤1中，从电力网络接收电力网络接入规则。电力网络规则限定了允许装置接入电力网络的接入条件。
在步骤2中，接收装置使用规则。装置使用规则限定何时允许装置使用电力网络的条件。
在步骤3中，将装置使用规则与所接收到的电力网络接入规则相比较(或进行评估)。
在步骤4中，判定装置使用规则和所接收到的电力网络接入规则之间是否有肯定比较(或成功的评估)。
在步骤5中，当在装置使用规则与电力网络接入规则之间是肯定比较(或者成功的评估)时，允许电力网络与装置之间的能量传递。
在步骤6中，在装置使用规则和电力网络接入规则之间是否定比较(或不成功的评估)时，不允许电力网络和装置之间的能量传递。
图5示意性示出作为根据本发明的实施例的能量网络的一部分的家庭网络82。
家庭网络82包括计算机86、网络集线器或网络路由84、能量接入点22d、三个装置88、90、92和连接到能量接入点的消费者单元94。电网包括与图1中所示的类似的元件。电网包括本地电网12、配电运营商14c和能量供应商80。通信线和电力线分别使用实线和虚线示出，如图1所示。
在图5中，能量接入点22d被示为连接到消费者单元94并向装置88、90、92提供能量的单独的单元。然而，应理解在替代实施例中，能量接入点22d可以与消费者单元94集成，或集成在智能仪表中。即，能量接入点22d可以是布置为在家中分配电力的一系列保险丝和电路断电器的形式。三个装置连接到消费者单元，即两个电力消耗单元88、90(例如洗衣机和电视机)和电力消耗及供应单元92(例如电动汽车)。
消费者单元22d(或能量接入点)将向能量供应商80注册，如上所述。图5中，这可以利用英特网经由路由84执行。实际上，在图5中，消费者单元22d被示出具有经由路由84与本地电网12和能量供应商80的通信线。
如上所述，根据能量接入点22d内的使用规则和接入规则的肯定比较，能量将在能量接入点和装置88、90、92之间传递。应理解，可以通过计算机86执行使用规则以及认证签名和接入密钥的存储。此外，使用规则和接入规则的比较以及任何认证也可以由计算机86执行。
能量接入点22d可以产生报告，该报告详述了经由本地电网12在能量接入点22d和配电运营商14c之间传递的能量的量。报告可以传递到能量供应商或计算机86，使得家庭所有者可以监测被消耗和产生的能量的量。
图5所示的家庭布置示出了控制能量从消费者单元到家中的各种装置的能量接入点。在替代布置中，在家庭内，能量接入点可以不包括防止将能量提供给装置的开关。然而，可以仍执行与移动装置的认证。如果移动装置注册有家庭所有者提供的能量，能量使用将应用于家庭所有者。如果移动装置(其没有向家庭的相同的能量供应商注册并且属于不是家庭所有者的别人)连接到家庭电力网络，能量使用将应用于装置的所有者而不是家庭所有者。这通过使用能量接入点和不由家庭所有者所有的移动装置之间的信任来实现。一旦完成能量传递，将确定能量使用(例如，装置将能量使用以使用报告的形式传递到能量接入点)。能量接入点然后将使用报告传达给配电运营商，其将使用报告转给能量供应商。能量供应商然后将家庭所有者的账单减去能量使用，并将使用增加到移动装置的所有者。
计算机86可以允许用户与能量供应商18相互作用。在该情况下，用户可以从能量供应商预购电力。可以通过接入网站并预定用于从能量接入点传递能量的时间空档来实现。这将允许分配网络更准确地平衡电力网络上的载荷，因为可以更好地预测具体时刻的载荷。由于电力网络可以更好地预测电网上的载荷，所以能以更优惠的费率向用户提供电力。用户也可以通过同意在预定的时间段内提供等量的电力返回电力网络来补偿电力消耗。
如果用户预购具体时间空档的电力，而不消耗电力，能量供应商可以仍要求客户支付或同意用户可以比议定的费率高的费率在另一个时间消耗电力。
上述实施例可以实施为具有计算机可读取指令的计算机程序。计算机程序包含指令，允许计算机执行上述方法。这样的计算机程序可以在例如CD-ROM或固态存储器的存储介质或适用存储计算机程序的任意种类的存储装置上执行。此外，计算机程序可以实施为能在网络(例如英特网或任意种类的本地网络)上传递的信号。
尽管已经参照附图描述了本发明的示例实施例，应理解本发明不限于这些具体实施例，在不背离权利要求限定的本发明的范围和主旨的前提下，本领域技术人员可以进行各种改变和修改。

Claims (29)

1.一种控制接入电力网络的方法，包括
从电力网络接收电力网络接入规则，所述电力网络接入规则限定允许装置接入电力网络的接入条件；
接收装置使用规则，所述装置使用规则是何时允许装置使用电力网络的条件；
将所述装置使用规则与所接收到的所述电力网络接入规则相比较；并且
在所述装置使用规则与所述电力网络接入规则之间是肯定比较时，允许所述电力网络和所述装置之间的能量传递。
2.根据权利要求1所述的方法，包括从装置接收所述装置使用规则。
3.根据权利要求1所述的方法，包括从能量供应商接收所述装置使用规则。
4.根据权利要求1所述的方法，包括将装置向电力网络进行认证的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电力网络接入规则是根据所述电力网络的容量来确定的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在从所述网络接收到所述电力网络接入规则之前，所述方法包括将装置向能量供应商注册，所述能量供应商在所述电力网络上提供电力。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述装置使用规则限定用于消耗来自所述电力网络的电力的条件。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述装置使用规则限定用于向所述电力网络提供电力的条件。
9.根据权利要求1所述的方法，包括
接收用户配置使用规则，所述用户配置使用规则限定了由用户限定的装置何时需要使用电力网络的条件；
将所述用户配置使用规则与所接收到的所述电力网络接入规则相比较；并且
在所述装置使用规则与所述电力网络接入规则之间以及所述用户配置使用规则与所述电力网络接入规则之间是肯定比较时，允许所述电力网络和所述装置之间的能量传递。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述装置使用规则包括预定量的装置能量消耗。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电力网络接入规则包括关于能量的电压和频率的信息。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电力网络接入规则包括关于能量的最大电流的信息。
13.根据权利要求1所述的方法，包括
测量在所述电力网络和所述装置之间传递的电力的量；
存储表示所传递的能量的量的值；
在网络上分配报告，其中，所述报告包括表示所传递的能量的量的值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述网络是家庭网络。
15.一种包括计算机可读取指令的计算机程序，当所述计算机可读取指令加载在计算机上时，将计算机配置为执行根据权利要求1的方法。
16.一种存储介质，配置为存储权利要求15所述的计算机程序。
17.一种用于控制接入电力网络的设备，包括
接收单元，其可操作以从电力网络接收电力网络接入规则，所述电力网络接入规则限定了允许装置接入电力网络的接入条件，并且所述接收单元可操作以接收装置使用规则，所述装置使用规则是何时允许装置使用电力网络的条件；
比较器，其可操作以将所述装置使用规则与所接收到的所述电力网络接入规则相比较；以及
允许单元，可操作以在所述装置使用规则与所述电力网络接入规则之间是肯定比较时，允许所述电力网络和所述装置之间的能量传递。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，从所述装置接收所述装置使用规则。
19.根据权利要求17所述的设备，其中，从能量供应商接收所述装置使用规则。
20.根据权利要求17所述的设备，包括认证单元，其可操作以将装置向电力网络进行认证。
21.根据权利要求17所述的设备，其中，所述电力网络接入规则是根据电力网络的容量来确定的。
22.根据权利要求17所述的设备，其中，所述装置使用规则限定用于消耗来自电力网络的电力的条件。
23.根据权利要求17所述的设备，其中，所述装置使用规则限定用于向电力网络提供电力的条件。
24.根据权利要求17所述的设备，其中
所述接收单元可操作以接收用户配置使用规则，所述用户配置使用规则限定了由用户限定的装置何时需要使用电力网络的条件；
其中，所述比较器可操作以将所述用户配置使用规则与所接收到的所述电力网络接入规则相比较；并且
其中，在所述装置使用规则与所述电力网络接入规则之间以及所述用户配置使用规则与所述电力网络接入规则之间是肯定比较时，所述允许单元可操作以允许所述电力网络和所述装置之间的能量传递。
25.根据权利要求17所述的设备，其中，所述装置使用规则包括预定量的装置能量消耗。
26.根据权利要求17所述的设备，其中，所述电力网络接入规则包括关于能量的电压和频率的信息。
27.根据权利要求17所述的设备，其中，所述电力网络接入规则包括关于能量的最大电流的信息。
28.根据权利要求17所述的设备，包括
测量单元，其可操作以测量在所述电力网络和所述装置之间传递的电力的量；
存储装置，其可操作以存储表示所传递的能量的量的值；以及
输出单元，其可操作以在网络上分配报告，其中，所述报告包括表示所传递的能量的量的值。
29.根据权利要求28所述的设备，其中，所述网络是家庭网络。
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