CN104541294B - 用于取决于供电系统中的状况来对电信网络的电能消耗进行时空控制的方法和设备 - Google Patents

用于取决于供电系统中的状况来对电信网络的电能消耗进行时空控制的方法和设备 Download PDF

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Abstract

一种用于基于供电系统中的状态来对电信网络的电功率汲取进行时空控制的方法，该供电系统负责在空间和时间上向电信网络供电，其中该供电系统具有中央供电系统监视单元，该中央供电系统监视单元监视供电系统中的至少一些组件的操作状态，并且该电信网络具有电信控制单元，该电信控制单元控制电信网络中的至少一些电信网络组件，其中该供电系统监视单元和该电信控制单元经由网络彼此连接以数字地交换信息，该方法包括以下步骤：‑借助供电系统监视单元与电信控制单元之间的信息交换来检测由于不充足的供电导致的供电系统中的过载，借助由供电系统监视单元针对低供电时段来配置该空间区域中的电信网络组件来减少该空间区域中的电信网络的功耗；和/或‑借助供电系统监视单元与电信控制单元之间的信息交换来检测由于过多的供电导致的供电系统中的过载，借助由供电系统监视单元针对过多供电时段来配置该空间区域中的电信网络组件来增加该空间区域中的电信网络的功耗。该方法的特征在于：借助以下配置中的一种或多种配置来达成电信网络中的功耗的减少：‑将电信网络组件与供电系统解耦和借助UPS(不间断电源)来操作，‑更改通信信息的路由以围绕该空间区域路由通信信息；‑断开空间区域中的电信网络组件中的冗余组件；‑减小空间区域中的电信网络组件中的传输速度。

Description

用于取决于供电系统中的状况来对电信网络的电能消耗进行 时空控制的方法和设备
本发明一般涉及电信和供电领域。具体地，本发明涉及对具有多个可控制元件的分布式电信系统的电能消耗进行控制。详细地，本发明包括用于取决于电力网或更精确地供电网中的状况来对电信网络的电能消耗进行时空控制的方法和设备，该电力网负责在空间和时间上向电信网络供电，该电力网具有中央电力网监视单元，该中央电力网监视单元监视电力网中的至少一部分组件的操作状况，并且该电信网络具有电信控制单元，该电信控制单元控制电信网络中的至少一部分电信网络组件。
本发明的引言和背景技术
由信息和电信技术中的系统消耗的能量当前正遍及全世界显著上升。这种发展的背景为因特网应用在两个维度中的显著增加：首先，因特网正被日益增长数目的用户接入。术语“用户”还包括诸如远程控制的生产或传感器系统之类的自动化用户。其次，诸应用既在增加对空间上分隔开的不同组件之间的数据传输的带宽要求，又在增加对自动化计算的要求。如果假设根据当今的架构和系统工程学范例符合需求地扩展网络，则所提及的所有增长现象产生由电信网络消耗的能源量的成比例的增长。在2007年，与ICT相关的达到55.4TWh的能量消耗已达到德国全部能量消耗的10.5％。在没有对策的情况下，预期到2020年会增长超过20％达到约66.7TWh[1]。
根据德国联邦政府2011年夏天的计划决策(“能量转移”[2])，经系统修改的框架条件应用于获取该能量。具体地，包括系统相关的数量级上的可再生能量供应者(诸如太阳能和风能)(在2011年，约占供电的20％份额并且约占全部终端能量消耗的12％，由此包括热能和移动性[3])将潜在地导致可用性和价格风险的波动。因此，必须在工业规模上高质量地实现并且控制新过程(诸如储能和负载转移)。
针对此背景，根据本发明的说明书的方法和装置提供用于在空间和时间自由度中控制电能的大型消耗者(即，电信网络)的机制。
现有技术
总体而言，电信网络代表非常大的电负载，而且该电负载分布在很大的地理区域上(例如，在国家区域上)。除了实际的网络工程之外，此类网络的运行需要技术室和办公室以及其它支持功能(例如，用于技术室的空调)，它们本身也具有自己的能量消耗。在本文中给出的本发明的说明书的含义内，所有这些能量要求都被包含到电信网络的能量消耗中。
术语“电信网络”被理解为表示终端的连接，以使得信息可以在它们之间交换。
电信网络的示例是电话网络和计算机网络、IP网络。
在这种布置中，终端之间的连接可以是有线或无线的。取决于连接的类型，不同的网络拓扑得以区分。然而，不同的拓扑也可在网络内使用：在电话网络中，订户房屋以星形连接至本地交换局，但是本地交换局经由部分网状的网络彼此连接。数字和模拟信息可经由这些连接来传送。在必要时，此信息可向上调制到较高频率。数字信息可以用线路码来编码。在这种布置中，除了终端之外，所使用的组件可以是各种类型的组件，从基站、寄存器、开关、路由器、网关、转换器直到交换机、服务器等。此列表仅作为示例；取决于技术，可以使用多个不同的组件。
取决于重要性，这些组件可以冗余地与备份系统一起建立，并且可以按不同的操作模式来操作。因此，冗余的组件可以被打开和关闭，操作速度可被调整，活跃组件的传输速度和数目可被确定，即，打开和关闭丰富可用的处理器和组件。此外，UPS(不间断电源)可被打开和关闭，以使得操作可以在没有电力网供电的情况下进行。所有这些组件及其经修改的操作均影响功耗和能量要求。机器可以集中地、尤其还被区划性地控制。
此外，电信网络包含储能元件(UPS系统的主要部分)，这些储能元件被用于即使在供电暂时失效时也确保可靠的网络操作。根据现有技术，电信网络地点处的储能元件被用于确保对电信网络的元件的不间断电压供应。
根据当今的现有技术，如果在固定时间点考虑网络的实际扩展阶段，则对电信网络的能量要求是恒定的：电信网络的容量被设计成使得它们能够(除了储备之外)覆盖期望的峰值话务需求。该网络容量就是持久可用的并且决定网络的能量要求。此行为首先由网络元件的硬件特征并且其次由当前的网络运行和控制系统范例来确定。相反，取决于所考虑的网络部分(例如，参见[4]、[5])，电信网络中的实际话务需求在一定程度上非常显著地波动。这些话务波动可以按日循环或者按周和季节节奏来观察。总而言之，基于引言中提及的增长因素，预计电信网络中要被传送和处理的话务量将显著增加[6]。
图1示意性地示出电信网络的原理组件，这些组件根据所描述的现有技术联合地对能量消耗作贡献，尤其是储能元件和空调装置。对电信网络的供电必须适应系统特性，因为这些系统特性源自能量转移。在此上下文中，可以将物理性质与管理规定区分开来。第一类别包括：
来自可再生源的分散化的馈入能量的量正不断地增长。在这种情形中，供应的自然波动(阳光的持续时间、风力强度)使得较难规划总供应。大规模平衡效应已被理论证明，但是基于将在中期不可用的基础设施。
分散化的馈入尤其是在低电压网络中但是还日益增多的在较高网络层面处导致反向负载流。能量流的宽波动范围由此导致线路扩展的尺寸设计进退两难的局面——扩展是应当集中于具有高CAPEX投入(资本支出)的峰值负载还是集中于具有最优投资的平均值？
除了针对将来扩展的尺寸设计问题，分散化地馈入现有的低电压网络还导致实际的网络稳定性问题，例如，与维护频率和提供无功功率有关的问题。
这些物理性质可以类似地预期在转换为可再生能量供应者的所有国家供电系统中出现。然而，由法律规定的重要性质是国家规范，并且不能被简单地转移。具体地，在这种情形中适用以下实情：
能源市场中的角色模型管控个体市场参与者之间的责任和原型契约关系。原则上，在竞争组织的市场部分与其中适用管制者的规定的受管制部分之间作出区分。
受管制的传输功能与竞争组织的发电之间的交替关系在这里是特别成问题的。
所定义的例如用于对馈入进行优先级排序的方法模型调度平衡组的或使得平衡功率可用的通知，由此已针对总体系统中的强度稳定性和可预测性。然而，这仅在物理因素被正确表示的程度上成功。
在整个供电系统的所有部分中以地毯式覆盖的方式具有可控制的能量消耗地点、存储和发电能力并且总体上占据总国家功耗的显著份额的电信网络被以特定的方式预先指定在所提及的系统特性的配置中承担活跃角色。
另外，存在电力网或者更确切地说供电网，其表示用于通过供电公司来向消费者提供电能的整合电网。为了向消费者供应电能，需要从发电机(发电站和风力发电站)至消费者的线路。具有变化地指定的电压的电力网被用于此目的；还为交流电指定频率。在这种情形中，存在具有发电机、变电站、变压器和配电站的电力发电机。在整合电网中经常存在用来自一个或多个发电站的电力来供电的区划性部分。这些电网是高电压、中电压、和低电压电网，低电压电网通常以230-400V操作以向家庭供电。高电压电网通常以110kV操作。为了向消费者供应电能，需要从发电机(发电站和风力发电站)至消费者的线路。具有变化地指定的电压的电力网被用于此目的；还为交流电指定频率。大多数组件由系统运营商监视、检查和控制。这通常是在区划性的基础上进行的，但是也可以在州范围上进行。这允许在瓶颈情况下打开位于电网以外的发电站。超额的能量也可被释放。例如，如果大量风能或太阳能可用，则可将其传递至相邻的电网。在没有过载时关闭发电机也是可行的。因此，各系统运营商共享也可在区划性基础上查看的信息。因此，在提供数字数据传输的情况下，这些系统运营商可以发现发电站的所利用的容量或过载、或者甚至对发电站的任何损害。在这种情形中，区划被认为是主要从本地发电机供应能量的空间区域。通常，不在长距离上传送能量。因此，这些区域是10-400km范围内的区域，或者德国联邦州；自然，也可以由此覆盖电力网运营商的区域。
发明内容
本发明是通过用于根据电力网中的状况的对电信网络的电能消耗的时空控制系统的方法达成的，该电力网负责在空间和时间上向电信网络供电，该电力网具有中央电力网监视单元，该中央电力网监视单元监视电力网中的至少一部分组件的操作状况，并且该电信网络具有电信控制单元，该电信控制单元控制电信网络中的至少一部分电信网络组件。应当注意，电信网络中的终端(诸如终端用户的移动终端或PC、和路由器)往往不能由系统运营商通过电信控制单元直接控制，因为不存在接入。然而，可以进行间接控制，由此该装备所连接的节点减少其容量和传输速率，这同样有助于消费者的终端中的功耗的减少，因为该装备在处理数据时不得不以较低的频率和较低的速度运行。直接控制通常发生在其中布置了为多个订户传送大量数据的交换局、路由器、交换机、基站和其他高性能系统的主干区域中。这些组件往往具有多个处理器以进行增加速度的并行数据处理。这些设备还具有内部时钟速率，通过该时钟速率来对这些设备中的芯片进行定时，这进而确定处理速度。此类设备通常可被功率控制，这导致低吞吐量并且还减少功耗。
电力网监视单元和电信控制单元经由网络彼此连接以交换数字信息。
本发明中的方法包括以下步骤：
-通过电力网监视单元和电信控制单元之间的信息交换来检测由于空间区域中的过低供电所导致的供电网中的过载；通过由电力网监视单元针对低供电时段配置该空间区域中的电信网络组件来减少该空间区域中的电信网络的功耗；
和/或
-通过电力网监视单元和电信控制单元之间的信息交换来检测由于过高供电所导致的电力网中的过载；通过由电力网监视单元针对过高供电时段配置该空间区域中的电信网络组件来增加该空间区域中的电信网络的功耗。
在该方法的优选实施例中，其中旨在达成电信网络组件的功耗减少，可以实现以下一种或多种配置：
-将电信网络组件与电力网断开以及通过UPS不间断电源来操作。由于电信网络中的多个组件被UPS保护的事实，因而能量可被用于暂时地减轻电力网的压力。此类减轻压力导致电池被放电，由此网络不被使用。在替换实施例中，即使在前方有较长路程的情况下，也可将能量用于直接反馈到电力网中(若此举不会损害电信网络的操作)。
-改变通信信息的路由以使通信信息绕过该空间区域。这使得通常馈送通过该空间区域的大数据流绕过该区域。特别是在面向分组的、通常被冗余地建立的网络中，路由的这种改变可以非常快速地通过几个路由器达成，从而数据话务可被快速地重新路由，由此导致数据话务的持续减少。应当注意，面向连接的网络也提供这种可能性。通过减少数据话务，通常也减小了该区域内的个体组件的传输速度，而不会由此导致数据话务质量的显著下降。
-关闭该空间区域中的电信网络组件中的冗余组件。如以上已经解释的，网络组件往往具有冗余组件(诸如网络连接、处理器、工作存储器等)，这些冗余组件被用于提供较高的处理速度或者在故障情形中提供冗余度。自然，可以关闭这两个组件以在短期内需要较少能量。
-减小该空间区域中的电信网络组件中的传输速度。以上已讨论了此办法，由此可以通过传送每秒钟较小数目的比特来达成数据传输速度的减小。这导致显著更少的处理时间和个体网络组件的更慢的操作，从而导致省电。
在另一实施例中，例如从风力发电站或太阳能发电站馈入替换能量能够在能量网络中创建剩余。在这种情况下激活特别需要能量的附加组件可以是明智的。因此，还可以构想在此时段期间执行特别能量密集的特定任务。此类任务例如是备份对时间不敏感的大量数据。对数据(诸如举例而言多媒体数据)的分发也可以在此时段内进行。还可以考虑拥有特别高的能量消耗的维护工作(诸如举例而言用对UPS电池的充电来测试UPS系统)。电信网络组件的功耗的增加可以通过以下一种或多种配置来达成：
-打开UPS以对其进行完全充电。例如，可以构想在存在高供电的情况下安装随后被充电的特定UPS。
-改变通信信息的路由以引导通信信息通过该空间区域；
-打开该空间区域中的电信网络组件中的冗余组件以增加吞吐量；
-增加该空间域中的电信网络组件中的传输速度以增加吞吐量；
-激活无功负载。
在另一可能的实施例中，该配置取决于暂时过载，该暂时过载通过预测模块来预测以预测过载情况，由此及时地引入该配置。该预测模块可以使用现有技术中已知的统计分析数据和模型。如果发生特定的模式，则可以引入预备的措施以恰适地控制这些组件。具体地，还可以纳入天气数据，从该天气数据可以获悉是否可从丰富的阳光或强风预期获得超额的供电。另外，在可能的实施例中，预测模块可按与可能的过载情况的时间历时和程度相同的方式确定空间区域。应当注意，过载情况可以在提供过多能量和提供过少能量两者时存在。这两种情况对于供电网络而言会是关键的。
在另一实施例中，电信网络和电力网两者的工作参数由电力网监视单元和/或电信控制单元作为地点x和时间t的函数来记录，以便基于该函数来进行检测。
在另一实施例中，电力网监视单元记录输出功率、功率质量参数(诸如频率、相位角和可任选的其他参数)以实现检测。
在另一实施例中，可以在过载情形中在控制电路中执行其他配置直至过载不再存在或者电信网络不再能够操作。以此方式，检查所采取的措施是否足以容适过载是可能的。如果这不成功，则可以引入其他步骤。因此，可构想步骤的逐渐进行。通过反馈办法，这些步骤和配置可以随后进而示出在已执行特定配置的情况下可以节省多少能量。因此，有可能通过记录这些配置的节省潜力和实现的速度来对这些配置进行分类。其他方面可以说明这些配置的长期特性。激活UPS通常仅是短期配置，该短期配置导致在数分钟至数小时的时间范围内减轻电力网的压力。持续的减轻不能以此方式达成。相反，减小传输速度或者更精确地说减小带宽通常导致长期和持续的功耗降低。取决于预测和情况，可以引入恰适的步骤和配置。
在另一办法中，可以在实现配置之前检查通过改变配置是否可以充分地防止过载，并且如果不是这种情形，则不执行新的配置。这具有在紧急情形中仍可完全使用UPS组件的优点。
本发明的另一部分是一种系统，其包括用于取决于电力网中的状况来对电信网络的电能消耗进行时空控制的电信控制单元，该电力网负责在空间和时间上向电信网络供电，该电力网具有中央电力网监视单元，该中央电力网监视单元监视电力网中的至少一部分组件的操作状况，该电信控制单元被配置成控制电信网络中的至少一部分电信网络组件，该电力网监视单元和该电信控制单元经由网络彼此连接以便交换数字信息，该系统被配置成：
-使得空间区域中的电信网络的功耗的减少通过以下方式来控制：在通过电力网监视单元与电信控制单元之间的信息交换检测到由于空间区域中的过低供电所导致的电力网中的过载的情况下，针对低供电时段来配置此空间区域中的电信网络组件；
和/或
-使得空间区域中的电信网络的功耗的增加藉由针对过高供电时段来配置此空间区域中的电信网络组件来控制，在通过电力网监视单元与电信控制单元之间的信息交换检测到由于过高供电所导致的电力网中的过载的情况下网络组件消耗更多能量。
本发明在智能电网方面提供的决定性优点在于：对具有集成存储能力的由网络类型定义的消费者的协调式控制。消耗的网络类型结构使得能够选择在其上定义负载转移或存储服务的阶层等级。原则上，这可以在“微观”等级(最终消费者的等级，近似而言，独立式住宅)与“宏观”等级(或许由平衡组或控制区域提供)之间变化。此处应当注意，低阶层等级处的不稳定性有时可以较小的努力来移除(例如，仍在低电压范围内对光伏馈入功率进行中间缓冲)，而在此类不稳定性传递至较高网络等级的情况下，维修工作会显著增加。本发明的一重要特征在于准许这种分层解析的动作自由度的中央控制系统。作为示例，这在下表中列出。
对平衡功率的提供被细分成传输系统运营商(TSO)的责任并被细分成初级、次级和第三级平衡的级联。作为示例，研究次级平衡：取决于与实际需求和登录的时间表的偏离，正或负的供电在正常情形开始之后的15分钟到1个小时之间的时间范围内发生。在此上下文中，参考值是控制区域(德国具有4个控制区域)。集成到电信网络中的所有参考值的互连(对UPS系统进行充电或放电、打开或关闭用户)总体上产生可供用于TSO的平衡功率，其中所述值位于所关注的控制区域中。用于此的组织框架包括本发明中描述的方法和布置。
本发明的关键技术区别特征在于控制系统架构，其准许在分解成不同使用情景的空间和时间中对可控制的消费者和存储单元的总分布式整体进行选择性的互连和控制。为此目的，控制系统包含监视模块、预测模块和优化算法。另外，优化算法可经由参数来配置，以使得可以先验地为不同的使用情景设置优先级控制系统。
附图说明
以下是对附图的描述，这些附图是针对可能的实施例的特定表示并且并不旨在限制本申请。
图1示出具有典型消费者(网络技术、办公室和技术室、商业事务所的空调、以及用于不间断电源的系统)的原理布置。
图2示出根据本发明的控制布置的示意性操作原理。
图3示出在受到供电瓶颈的区划中将网络拓扑从正常操作模式切换至“紧急”操作模式。
具体实施方式
以下是对本发明的操作原理的描述。
图2示意性地示出根据本发明的控制系统的操作原理；现在将用实施例示例来详细描述和解说该操作原理。
本发明的核心部分是用于电信网络中的带宽产生、电信网络中的储能管理、以及电信网络从电网运营商的供应网获取的能量消耗的统一的全局控制系统。该控制系统包含具有进一步描述的特征的以下模块：
监视模块：该监视模块记录电信网络中与话务和带宽需求以及与之相关联的负载自适应地操作的电网中的功耗有关的操作状态、以及与供电网中所生成的且可用的能源量有关的状态。在通信网络中，在网络中的关键点处测量话务。例如，话务需求和相关联的功耗还可被记录和存储在(将来的)电网元件中——这种机制目前正被标准化。
在电力网中进行监视是供电网中的惯用作法。在电网中的合适点处，通常在较高的聚集电压等级处，测量功率、无功功率、电流、相位角和频率(电网频率中的过振荡和欠振荡正在变得对于电网的稳定性特性而言日益重要)。需求和供应的分散度被表达为频率漂移。
预测模块：预测模块预测通过时间和地点解析的数据话务需求、与电信网络中的数据话务需求相关联的功耗和需求、以及供电网中可从发电获取的能源量。这里，考虑不同的时标是尤其重要的，这些时标的范围可以从几毫秒(打开和关闭电信网络资源)到数日(功率量和能源价格)。基于可用的历史信息(话务量、能量要求、能源价格等)，使用统计方法来预测将来的行为。预测中的另一重要组件是对可再生能源(风能和太阳能)的可用性的取决于天气的供应预测，该预测以天气报告的形式(基于测得值进行模拟计算)产生。因此，预测模块将统计分析与当前测得值和模拟系统相组合。
优化模块(用于控制系统的算法模型)：控制系统的优化核心可以根据不同的成本函数来优化电信网络和供电网的耦合系统。其示例为：
○ CO2排放的最小化
○ 针对电信网络运营商的商业优化
○ 针对供电公司、尤其是有利地提供储备能量的供电公司的商业优化
○ 与供电网的稳定性有关的优化
○ 针对电信网络运营商的经济优化(这里：独立于能源进口)
控制模块：控制模块根据通过算法优化方法得出的优化结果来控制电信网络和供电网中的个体网络组件。该控制模块包括中央实体，该中央实体可以通过合适的协议和接口来响应本地实体。必须实现特殊的控制器架构以用于对被设计为UPS系统的存储元件进行本地控制。
具体地，根据不同的网络层面，分阶层地进行电信网络和供电网中的决策。监视模块提供所检测到的中断的空间范围。预测模块声明该中断在空间和时间上的可能行为。优化模块检查可用于电信网络的电元件的可能影响并且随后决定最优的反应。在此上下文中，如以上所描述的，重要的是使用最低可能的网络层面：例如，星形配电网的支路中的关键的电压下降或上升在可能的情况下通过该支路本身中的单个UPS系统来吸收。如果这种系统不可用，则选择下一较高阶层等级并且发起动作。
根据图2的方法如下：监视模块记录电信网络和供电网两者的操作参数作为地点x和时间t的函数。在这种情形中，操作参数是馈入功率、负载行为(输出功率)、功率质量参数(诸如举例而言频率、相位角等)、以及其他合适的参数。另外，包括来自能量供应者的控制室的外部信息。同样，为电信网络记录操作参数。这些参数是传输功率(比特率和带宽)、电功耗、储能等级、被激活的路由模式、以及其他合适的参考值；在每一种情形中，作为地点x和时间t的函数来记录。基于统计算法，每个所指派的预测模块预测根据x和t解析的所描述的操作参数。根据所建议的方法的组件循环地检查在供电网中是否已经达到临界状态：这可以是监视模块或预测模块标识的事件，例如，损坏。所使用的算法包括在没有关于驱动力的知识的情况下将确定性方程(被称为运动方程)与测得状态的凭经验发现的可能延续相组合。运动方程的输入变量例如是：所计算出的电信网络中的数据话务强度曲线、可再生能源公司的可用性预测、统计上最有可能的电负载发展(基于来自平衡组管理人员的登录时间表)。这些驱动参数准许要被数学计算的最小中断的进一步发展。相反，经验方法基于统计方法将所检测到的状态发扬到未来。所使用的算法将这两种办法相组合。这里，损坏表示对电网具有外部影响(例如，通过坏天气、自然灾害等)的事件并且由此不能被预测模块预测。如果未标识出临界状态，则供电网和电信网络保持在正常操作模式中。然而，如果在预测模块算法的辅助下标识出或者预测出临界状态，则优化模块首先评估通过包括电信网络而可用的解决方案潜力。在这么做时，分析储能状态，计算和评估替换路由模式，并且还计算通过窄带宽电信网络操作或者部分关闭所提供的潜力。这里，重要的是包括时标：电信网络解决临界状态的潜力取决于其时间历时。如果电信网络的潜力被评估为对于当前临界状态而言是不充足的，则电信网络保持在正常操作中并且该问题的补救被转到能源工业的控制区域。
另一方面，如果电信网络的潜力被评估为足以补救临界状态，则电信网络被相应地配置：示例为对路由模式的重新配置、元件解析的比特率切换等。在元件解析的比特率切换中，重新配置不是在全网络范围内的；取而代之的是，仅一个网络元件例如被切换至低功率模式，或者一个网络元件和相关联的远程开关(例如，在DSL的情形中)。因此，不重新配置整个网络。对路由模式进行重新配置是困难的；在那里，可任选地影响和配置大量节点，以使得例如围绕在那个时间不必使用的某个节点来对话务进行重新路由(如以上所描述的)。
控制模块的能量控制平面随后承担将电信网络元件实际切换至所需的恰适模式(比特率、路由模式)。
此优化持续进行，直至临界状态不再存在，或者电信网络的解决方案潜力不充足，并且随后不得不转到能源工业的控制区域。
下文描述一些情景。
情景1：具有减小的容量的电信网络的中期操作以减小其在所定义的供电区域中的能量要求
在该实施例或应用中，考虑以下情景：如果发电厂单元例如在控制区域中发生故障，则在某些限制内降低电信网络的功耗可以避免不得不打开昂贵且效率低下的备用发电站。因此，如果在有限的地理区域中，供电网中可用的电功率少于在该时间通常需要的电功率，则有可能因为电信网络的电消耗被减少而使供电网稳定，这是因为电信网络被切换至具有减小的带宽的模式－此举导致负载自适应(并且在最佳情形情景中与功率成比例)地相应减小功耗。预测模块提供对功率下降的空间和时间故障渗透范围的估计。优化核心将这些数据与可寻址的卸载潜力作比较并且产生实现最优解决方案的切换提议。这还包含将电信话务重新路由到受影响的区域之外，作为卸载的另一自由度。因此，作出从正常宽带操作至窄带操作的切换，该窄带操作具有较低的和空间移位的功耗：对于有限的时间，最初可以从电信网络自己的储能设施获取功率，从而在由电池容量决定的此时间期间不必从供电网获取功率。如果在此时间之后中断仍然存在，则可以再次在窄带操作中从供电网获取功率，这仍显著小于在宽带操作中使用的功率。当供电网恢复全部容量时，恢复电信网络中的正常宽带操作。
图3示出一特殊应用，其中路由被包括在已互连的网络中，作为以上表示的意义内的自由度。在图的左侧部分中，示出网络处于正常操作中，其中所有节点和连接正以全部(正常)容量和功耗工作。在图的右侧上，同一网络被表示为在所标记的区划中存在供电短缺：现在，至所关注的网络节点的所有连接(除了一条连接之外)均被停用，并且该节点使其容量和功耗下降到仅必须处理其被直接分配的供应区划中出现的话务请求或者目的地为该节点的话务请求的程度。在正常操作中也将经由该节点的所有其他话务(例如，传输话务)经由网络中的替换路径来派遣，以使得该区划中的能量要求可被减小以使供电网稳定。
情景2：配电网中的短期峰值负载限幅
此示例假定比情景1中的时空故障渗透范围显著更小的时空故障渗透范围。这里，对电信网络的电功耗的可控制性可供配电系统运营商使用，而不会干扰用于备用供电的与控制区域有关的规程。由预测模块标识的中断的短历时导致来自优化模块的响应，该响应用其他动作来补充电信网络中至窄带的可能切换。取决于时间表偏离的程度，可以作出从UPS系统的电储能设施反馈到本地供电网的决定。在这种情形中，存储设施不得不向电信网络的电系统供电，以及反馈一电功率量以便定义到本地配电网中。显然，这仅在有限的时间段内是可能的，并且对本地控制器架构提出特别的需求。因此，监视、预测和优化模块必须不断地检查时程以确定处置干扰是否可保持限于配电网层面，或者是否必须发起跨控制区域的备用能量获取。这意味着至情景1的转移，然而，用于卸载的基于存储的短期组件现在将不再可用。
情景3：超临界的分散式馈入配电网
此情景的目的是管理分散式馈入可再生能源。这仅在基于时间表计算作出的对光伏生成的能量或风能的时空预测显著偏离现实的情况下才成为问题或者中断。由于天气系统的复杂性质，即使在将来也预期会出现此类预测误差。在馈电中存在极端向上偏离的情形中，尤其是对于配电网而言有不稳定性的风险(风能通常被馈入较高电压电网等级)。此外，如果配电网具有低互连度的拓扑，则此不稳定性风险增强。在这种情形中，通过其自己的预测模块(该预测模块在比以上提及的天气预报更短的时标上工作)，本发明将在空间和时间上分析配电网的不稳定性风险。优化算法随后计算针对可用元件的最优动作——这些动作包括电能的本地中间存储或者例如提供无功功率。控制模块随后在元件层面实现这些动作。应当注意，中间存储要求存储容量是可用的。因此，短期动作的成功取决于中期控制系统制度，该中期控制系统制度将联合供电中的风险承担者一起通过统计和经济分析来发展。
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Claims (16)

1.一种用于取决于电力网中的状况来对电信网络的电能消耗进行时空控制的方法，所述电力网负责在空间和时间上向所述电信网络供电，所述电力网具有中央电力网监视单元，所述中央电力网监视单元监视所述电力网中的至少一部分组件的操作状况，并且所述电信网络具有电信控制单元，所述电信控制单元控制所述电信网络中的至少一部分电信网络组件，所述中央电力网监视单元和所述电信控制单元经由网络彼此连接以交换数字信息，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在通过在所述中央电力网监视单元和所述电信控制单元之间交换信息而检测到由于过高供电所导致的所述电力网上的过载时，通过由所述中央电力网监视单元针对过高供电时段配置空间区域中的所述电信网络组件来增加所述空间区域中的所述电信网络的功耗；以及
在通过在所述中央电力网监视单元和所述电信控制单元之间交换信息而检测到由于过低供电所导致的所述电力网中的过载时，通过由所述中央电力网监视单元针对过低供电时段配置所述空间区域中的所述电信网络组件来减少所述空间区域中的所述电信网络的功耗。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电信网络组件的功耗的减少能够通过以下配置中的一种或多种配置来达成：
-将所述电信网络组件与所述电力网断开并且通过UPS不间断电源来操作；
-将UPS能量馈入所述电力网；
-改变通信信息的路由以围绕所述空间区域重新路由所述通信信息；
-关闭所述空间区域中的所述电信网络组件中的冗余组件；
-减小所述空间区域中的所述电信网络组件中的传输速度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电信网络组件的功耗的增加能够通过以下配置中的一种或多种配置来达成：
-打开UPS以对其进行完全充电；
-改变通信信息的路由以将所述通信信息路由通过所述空间区域；
-打开所述空间区域中的所述电信网络组件中的冗余组件；
-增加所述空间区域中的所述电信网络组件中的传输速度；
-激活无功负载。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述配置的选择取决于暂时过载，所述暂时过载是由预测模块预测的以便预测过载情况，由此及时地引入所述配置，其中所述预测模块还预测所述空间区域。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中央电力网监视单元和/或所述电信控制单元将所述电信网络和所述电力网两者的操作参数记录为地点x和时间t的函数，以便基于此函数来执行检测。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中央电力网监视单元记录输出功率、功率质量参数以实现检测。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述功率质量参数包括频率和相位角。
8.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在过载情形中在控制电路中执行其他配置直至过载不再存在或者所述电信网络不再能够操作。
9.一种电力控制系统，包括用于取决于电力网中的状况来对电信网络的电能消耗进行时空控制的电信控制单元，所述电力网负载在空间和时间上向所述电信网络供电，所述电力网具有中央电力网监视单元，所述中央电力网监视单元监视所述电力网中的至少一部分组件的操作状况，所述电信控制单元被配置成控制所述电信网络中的至少一部分电信网络组件，所述中央电力网监视单元和所述电信控制单元经由网络彼此连接以便交换数字信息，其特征在于，所述系统被配置成：
在通过所述中央电力网监视单元与所述电信控制单元之间的信息交换检测到由于过高供电所导致的所述电力网中的过载的情况下，通过由所述中央电力网监视单元针对过高供电时段配置空间区域中的电信网络组件来增加所述空间区域中的所述电信网络的功耗；以及
在通过所述中央电力网监视单元与所述电信控制单元之间的信息交换检测到由于过低供电所导致的所述电力网中的过载的情况下，通过由所述中央电力网监视单元针对过低供电时段配置所述空间区域中的电信网络组件来减少所述空间区域中的所述电信网络的功耗。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述电信网络组件的功耗的减少能够通过以下配置中的一种或多种配置来达成：
-将所述电信网络组件与所述电力网断开并且通过UPS不间断电源来操作；
-将UPS能量馈入所述电力网；
-改变通信信息的路由以围绕所述空间区域重新路由所述通信信息；
-关闭所述空间区域中的所述电信网络组件中的冗余组件；
-减小所述空间区域中的所述电信网络组件中的传输速度。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述电信网络组件的功耗的增加能够通过以下配置中的一种或多种配置来达成：
-打开UPS以对其进行完全充电；
-改变通信信息的路由以将所述通信信息路由通过所述空间区域；
-打开所述空间区域中的所述电信网络组件中的冗余组件；
-增加所述空间区域中的所述电信网络组件中的传输速度；
-激活无功负载。
12.如权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述配置的选择取决于期望的暂时过载，所述暂时过载能由预测模块预测以便预测过载情况，由此及时地引入所述配置，其中所述预测模块还被配置成预测所述空间区域。
13.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述电信控制单元被配置成将所述电信网络和所述电力网两者的操作参数记录为地点x和时间t的函数，以便基于此函数来执行检测。
14.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述中央电力网监视单元被配置成记录输出功率、功率质量参数以实现检测。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述功率质量参数包括频率和相位角。
16.如权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述系统被配置成在过载情形中在控制电路中执行其他配置直至过载不再存在或者所述电信网络不再能够操作。
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