CN107210607A - 用于提供能量服务的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本文档涉及使用云环境(120)在能量网(110)中提供能量服务的系统，云环境(120)包括用于处理计算任务的分布式服务器架构和用于存储信息的多个存储实体(124)，该系统还包括：至少一个控制实体(130)适于接收来自多个能量网单元(150)中的至少一个的信息，并基于操作策略(160)操作能量网单元(150)；与能量网单元(150)耦接的一个或多个控制接口(140)，该控制接口(140)适于向控制实体(130)传输由能量网单元(150)提供的信息和/或该控制接口(140)适于接收来自控制实体(130)的信息，以便基于该信息操作能量网单元(150)；其中，至少一个控制实体(130)包括在所述云环境(120)中托管的多个软件模块，操作策略(160)存储在云环境(120)的存储实体(124)中，以便根据操作策略(160)操作能量网单元(150)。

Description

用于提供能量服务的方法和系统
技术领域
本文档涉及能量网管理的技术领域。特别地，本文档涉及基于云环境基础设施来提供能量服务的系统和方法。
背景技术
由于矿物燃料的有限性和核能源的降低的接受度，能量的产生、对能量网的需求从根本上发生改变。从矿物燃料和核能到可再生能源和CO2中性能源的转变将导致过多的、大大小小的、集中和分散的太阳能、风能、水电、地热等能源被连接到能量网。
现有的能量网及其管理并未设计以应对：
-能源与消费者之间的地理不匹配；
-由可再生能源提供的能量级别的动态变化；
-消费者需求与可再生能源供给之间的时间不匹配。
此外，由于能源分散，因此，如果在某一位置处产生的能量在该位置附近消耗以避免由于长距离能源传输而导致的损耗，则可以显著提高能量的提供效率。
美国专利申请US2010/0332373A1公开了用于参与能源有关的市场的系统和方法。多维能量决策系统包括多个服务器系统，其至少包括统计服务器和适于接收和发送至少来自客户系统的数字信息的接口。该多维能量决策系统进一步适于可选地经由基于分组的数据网络与数字交换机进行通信。该多维能量决策系统基于预测条件周期性地优化客户系统在特定的时间段内的操作参数和来自客户系统的特定的能源资产。
发明内容
因此，需要提供一种方法和系统，以用于以灵活的和有效的方式编排包括在能量网内的能量网单元，以保证能量的可靠供应并满足能源供应商和能源部门中其它参与者的需求。
根据第一方面，公开一种用于在能量网中提供能量服务的系统。该系统使用包括用于处理计算任务的分布式服务器架构和用于存储信息的多个存储实体的云环境。该云环境可以包括多个服务器、存储实体和其它硬件组件，其通过通信网络互连以交换信息。该云环境提供用于提供虚拟服务的平台，例如，用于处理计算任务的虚拟服务器。
该系统可以包括至少一个控制实体，其适于接收来自多个能量网单元中的至少一个的信息，并基于操作策略操作能量网单元。
此外，该系统可以包括与能量网单元耦接的一个或多个控制接口，该控制接口适于向控制实体传输由能量网单元提供的信息和/或该控制接口适于接收来自控制实体的信息，以便基于所述信息操作能量网单元。控制接口可以提供描述基础能量网单元的功能的通用控制接口。换言之，控制接口提供设备-特定硬件/参数与提供给控制实体的通用信息之间的去耦。
至少一个控制实体可以包括在云环境中托管的多个软件模块。因此，控制实体是可在单个服务器或多个不同的空间分布的服务器上托管的多个软件的聚合。操作策略存储在所述云环境的存储实体中，其中，控制实体能够访问该操作策略，以便根据所述操作策略操作能量网单元。
所提出的系统是有利的，因为在能量网内包括的多个能量网单元的基于操作策略的有效操作可以与云环境所提供的可扩展性、可靠性、可用性、安全性和鲁棒性相配合。
根据实施例，控制接口提供适于基于一组参数来描述能量网单元的功能的通用接口。例如，能源产生实体可以通过“峰值功率”、“平均功率”、“最小功率”、“效率”、“位置”等通用参数来描述。通过所述的这组参数，控制实体能够根据操作要求来评估能量网单元并使用该能量网单元。
根据实施例，能量网单元可以根据能量网单元类型来分组，一组参数根据所述能量网单元类型选择，以表征所述类型的能量网单元的特定性能。例如，可以定义“能源产生者”、“能源消费者”、“能量存储设备”等类型，并选择该组参数，以便以通用的方式描述相应类型的能量网单元的性能。
根据实施例，控制实体可以适于接收能量网单元的性能和/或状态信息，以便根据一个或多个操作性能来编排能量网单元。例如，存在对操作参数的实时监控，例如，能量存储设备的负荷、能源产生者的实际产生的电力等。此外，控制实体可以接收来自不同的消费者关于其当前的能量需求的信息。基于能量的实际供应和需求，控制实体可以分配能量使得在操作策略中规定的要求(例如，以最低成本接收能量，以高于某一阈值的价格提供能量等)得到满足。根据实施例，云环境可以提供用户接口，该用户接口使用户能够定义用户有关的操作策略，以便以定制的方式定义能量网的资源的使用。例如，用户可以将应用存储在计算设备上，所述应用提供用于输入一个或多个用户指定参数的图形用户接口，所述参数定义用于控制能量网的资源的用户有关的操作策略。此外，云可以托管适于基于所提供的操作性能处理用户定义的商业模型或使用案例的用户有关的应用。
根据实施例，经由用户接口提供的设置可以存储在云环境的用户有关的存储区域中。类似地，适于处理用户定义的商业模型或使用案例的应用可以存储在所述用户有关的存储区域中。因此，某一用户能够在云环境中存入一组规则(操作策略)，以使控制实体能够根据所述规则编排能量网单元。
根据实施例，操作策略可以包括用于控制进入或离开一个或多个能量网单元的能量输入或能量输出的规则。例如，电池组(“能量存储设备”类型的能量网单元)的所有者可以提供一种操作策略，其定义当能量成本低于第一阈值时能量被存储在电池组中，并且当能量成本高于第二个阈值时能量被从电池组提供给消费者。因此，该系统能够根据从能量网得到的某参数或者能量网内的参与者的参数来满足用户要求。
根据实施例，控制实体可以适于动态地聚合多个能量网单元，以在能量网内建立至少一个虚拟能量子网。例如，能量供应商可以与多个能量网单元相关联，并且可以将所述能量网单元分组成一个或多个虚拟能量子网。所述虚拟能量子网可以彼此独立，并可被分别控制，即，虚拟能量子网相对于控制目的而被分隔，但包括在一个相同的能量网中。
根据实施例，控制实体和能量网单元可以经由通信网络特别是虚拟专用网络(VPN)连接来耦接。例如，控制实体适于在通信网络中包括虚拟能量子网的能量网单元，并通过选择相应的设置使能所述能量网单元经由所述通信网络的通信。例如，控制实体适于配置能量网单元之间的VPN连接，以使能虚拟能量子网的能量网单元之间的安全通信。
根据实施例，云环境可以适于提供一个或多个虚拟发电厂应用(VPP)，以控制至少一个虚拟能量子网。因此，每个虚拟能量子网可以与某个VPP相关联。VPP可以是一个应用或者也被托管在云环境中以用于执行所述应用的一组多个应用。
根据实施例，控制实体可以与云环境控制实体耦接以用于信息的交换。所述云环境控制实体例如可以是适于在云环境内控制网络操作和/或进程的调度/执行的软件定义网络(SDN)控制器。通过控制实体与云环境控制实体耦接，可以提高云环境的成本效率，因为这些进程可以在被供以最低能量成本的服务器处被调度。另一方面，控制实体可以知道将要被调度的进程，并尝试在云环境中实际执行进程的位置处有效地使用可用能量资源。
根据实施例，云环境内计算任务的分布可以基于由控制实体提供的信息来控制。通过上述信息在控制实体与云环境控制实体之间的交换，计算任务可以在云环境内被调度在靠近提供低成本能量的能量网单元的服务器上。因此，云环境的能量成本显著降低。
根据实施例，控制实体可以适于动态地向虚拟能量子网添加能量网单元和/或从虚拟能量子网中移除能量网单元。控制实体包括用于通过请求能量网单元的参数、根据所述参数将能量网单元结合到虚拟能量子网中、和实现能量网单元与管理虚拟能量子网的控制实体之间的通信来将新的能量网单元包括在现有的虚拟能量子网中的装置。优选地，控制实体可以适于基于所请求的该组参数从多个虚拟能量子网中选择某个虚拟能量子网，以将能量网单元结合到与所述能量网单元的性能匹配的虚拟能量子网中。
根据实施例，控制实体可以包括用于动态地将能量网单元包括到通信网络中，以便使能能量网单元与控制实体之间的通信的装置。优选地，控制实体可以适于将能量网单元包括在相应的虚拟能量子网的VPN网络中，以使能能量网单元与控制实体之间的可靠和安全的通信。
根据另一方面，公开一种使用云环境在能量网中提供能量服务的方法，该云环境包括用于处理计算任务的分布式服务器架构和用于存储信息的多个存储实体。该能量网包括多个能量网单元，该能量网单元通过一个或多个控制接口与控制实体耦接。该方法包括以下步骤：
-通过在分布式服务器架构上托管软件模块来在云环境中实例化包括多个软件模块的至少一个控制实体；
-将操作策略存储在所述云环境的存储实体中；以及
-经由一个或多个控制接口在控制实体与能量网单元之间交换信息，以根据所存储的操作策略来操作能量网单元。
应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“能量网单元”指的是在能量网内用于供应，转移或储存能量，特别是电能的任何单元。能量网单元例如可以是能源产生者，例如，风力发电厂、光伏系统、矿物燃料发电厂；能源消费者，例如，工厂、电动汽车；或电力储存设施，例如，电池组或抽水蓄能发电厂。
应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“云环境”指的是包括包括多个服务器的分布式服务器架构的计算环境。所述服务器可以在(地区的或国家的)空间上分布。此外，云环境可以包括用于存储信息的多个存储实体。
应当注意，包括其在本专利申请中概述的优选实施例的方法和系统可以单独使用或与在本文档中公开的其它方法和系统组合使用。此外，在本专利申请中概述的方法和系统的所有方面可以任意组合。特别地，权利要求的特征可以以任意的方式彼此相互组合。进一步地，如果没有明确指出，本发明的实施例可以自由地彼此相互组合。
附图说明
下面以示例性的方式并参照附图阐述本发明，其中：
图1示出包括多个能量网实体的能量网的示例性示意图；
图2示出用于使用云架构提供能量服务的系统的示例性示意图；
图3示出用于使用与软件定义网络控制器耦接的云架构提供能量服务的系统的示例性示意图；
图4示出适于在能量网内控制能量服务的控制实体的示例性示意框图；
图5示出用于动态地包括/移除虚拟能量子网的示例性示意流程图。
具体实施方式
分布式能量资源(DER)到通信技术(ICT)的结合和控制是未来能量架构的重要需求。当前的能源系统没有充分利用其组件的相互作用，如DER。本文档的一个目的是将DER聚合和结合到虚拟发电厂(VPP)中并用软件定义网络(SDN)对其进行控制。
本文档描述了软件定义网络(SDN)与虚拟发电厂(VPP)之间的聚合，其中，结合了分布式能量资源(DER)。因此，生成电信技术(ICT)与智能能源网之间的链接，并且控制可以由SDN控制器体现。因此，没有必要开发额外的控制平台。也不需要额外开发的控制平台。该功能通过VPP与SDN控制器之间的链接来实现。OpenFlow方法允许从SDN侧和VPP/DER侧通过网络传输任何类型的公共数据流。
DER的聚合和控制是一个有吸引力的研究课题。提供可扩展和有效网络的SDN技术可以构成用于控制DER的通信平台，其包括联网的IEC和经由以太网连接的IDE。当DER(IED)动态地加入或离开VPP时，支持DER通信的网络资源可被按需分配。新加入的DER可被调度到适当的VPP的虚拟网络。网络管理的复杂性可以基于SDN组件(App)通过软件服务来处理。
图1示意性地示出了包括多个能量网单元150的能量网110。能量网110可以包括多条电力线。电力线适于在可以产生电力的能量网单元150与可以消耗电力的能量网单元150之间传输电力。根据图1的示意图，上方的能量网单元150在产生电力。这样的电力产生能量网单元150例如可以是发电厂(核电厂、使用矿物燃料的发电厂)或再生能源，例如，光伏发电厂、风力发电厂、地热发电厂、热电联产机组等。消耗电能的能量网单元150(由图1中的下方的能量网单元150示出)例如可以是工厂、家庭、电池组、电动汽车或抽水蓄能发电厂。所述能量网单元150的至少一部分可以由一个或多个能量供应商操作，其利用电力产生能量网单元150产生电力，并将所产生的能量提供给能量消耗能量网单元150。为了控制能量网单元150，具体地，为了根据能量消耗能量网单元150的能量需求控制由能量网单元150产生的能量的量，可以提供控制单元115。所述控制单元115可以包括在中央控制站中，可以接收来自能量网单元150的信息，并向能量网单元150提供控制信息，以根据提出的和/或预期的能量需求来控制能量的产生。
再参考图1，该图描述了包括诸如拓扑和路由计算的面向网络的服务(南向接口)和诸如实时监控和聚合控制的DER/VPP特定服务组件(北向接口)的SDN控制器架构。RESTful北向接口为潜在的VPP控制中心提供独立于编程语言的服务(应用)接口。从网络单元(例如，交换机)到控制器的物理连接可以传送OSPF协议和IEC 61850协议。由在网络单元处的OSPF客户端支持的OSPF协议主要提供转发表的修改操作。由在IED处的符合61850的客户端支持的IEC 61850协议提供61850特定配置(SCL：变电站配置语言)和面向I/O的操作，例如，中继。
图2示出了用于使用云环境120在能量网110内提供能量服务的系统100的示例性实施例。云环境120包括可以在空间上分布的多个服务器122。换言之，云环境120包括分布式服务器架构。此外，云环境120可以包括用于在云环境120内存储信息或数据的多个存储实体124。
系统100进一步包括一个或多个控制实体130。控制实体130是包括多个软件模块的基于软件的控制单元。所述控制实体130可以在下文中被称为软件定义能量网络(SDEN)控制器。控制实体130可以包括在软件定义能量网络层中。每个控制实体130可以适于控制包括在能量网110中的多个能量网单元150。如前所述，能量网单元150可以是能量产生/提供单元、能量消耗单元、或者甚至是可以在第一时间段内接收能量、存储该能量、并在第二时间段内提供所述能量的能量单元150(例如抽水蓄能发电厂，电池组等)。能量网单元150可以与能量网110耦接，以向包括在能量网110中的其它单元提供电能或从包括在能量网110中的其它单元接收电能。
所述能量网单元150可以与一个或多个能量网用户(用户A、用户B、……用户N)相关联。例如，第一能量网用户可以在第一地理位置处操作光伏模块，第二能量网用户可以在第二地理位置处操作风力发电厂，而第三能量网用户在第三地理位置处操作沼气发电厂。
能量网单元150可以基于其特定的行为分组成能量网单元类型。例如，能量网单元150可以分组成“能量存储设备”、“能量产生者”、“能量消费者”等能量网单元类型。
为了能够通过控制实体130控制能量网单元150，至少一个控制接口140被提供。该控制接口可以包括在虚拟化层中，所述虚拟化层提供能量网单元150与控制实体130之间的通用接口。通过控制接口140，可对能量网单元150的功能进行抽象，即能量网单元150的功能独立于能量网单元硬件及其特定的性能而定义。例如，能量网单元类型“能量存储设备”可以由“容量”、“最小和最大可用能量内容”、“最小和最大负载能力”、“充电状态”、“效率级别”、“位置”等通用控制接口参数来描述。
虚拟化层可以由多个控制接口140形成，其中每个控制接口140与某个能量网单元150相关联。换言之，一个或多个能量网单元150可以(根据它们的空间分布)通过控制接口140与控制实体130耦接。控制接口140可以提供用于在控制实体130与能量网单元150之间交换信息的装置。例如，在初始化例程期间，控制接口140可以向控制实体130提供相应的能量网单元150的基本参数，以向控制实体130提供时不变信息(能量网单元的类型、容量、位置、效率等)。在能量网单元150的操作期间，可以向控制实体130提供进一步的信息，特别是时变信息(例如，实际产生的电力、充电状态等)。基于所接收到的信息，控制实体130可以适于基于操作策略控制能量网单元150，以实现某一目标。此外，控制实体130可以控制包括在能量网110中的开关单元，以实现能量从能量产生能量网单元150到能量消耗能量网单元150的所需的路由。
如上所述，控制实体130由在云环境120中的一个或多个服务器122上托管的多个软件模块形成。具体地，控制实体130可以由一个或多个虚拟服务器实现。由于在云环境120中实现，所以控制实体130可根据将要被控制的能量网单元150的数量来扩展。换言之，由于控制实体150的基于软件的实现以及将控制实体130的计算任务分配到多个服务器122上的能力，所以控制实体130可根据需要进行扩展。
由系统100提供的能量服务的每个用户可能意图实现某些目标。例如，光伏系统的所有者可能意图实现所产生的电力的最佳价格。然而，电动汽车的拥有者可能意图在某一时间段内以最低的价格接收电能。为了能够满足所述要求，用户可能够实现某些操作策略160，所述操作策略160指示用于操作一个或多个能量网单元150的规则。
为了创建和管理所述操作策略160，用户可能够使用应用(App)。所述应用可以在云环境120内触发进程，以满足操作策略160。例如，所述应用可以反映某些用户指定的业务模型、某些用户指定的场景、和/或某些用户指定的动作模式，以便使用户能够以用户友好的方式使用能量资源，例如，通过图形用户接口。所述应用程序可以提供用于检查用户授权的装置，用于记算费用和收益的装置、和/或可以提供预配置的功能包或为特定用例定制的功能包。
控制实体130可以适于管理所有的能量网单元150。例如，控制实体130可以与数据库耦接，所述数据库包括在能量网110中包括的能量网单元150的信息。例如，数据库包括关于实际上活动的/未活动的能量网单元150、其操作参数、相应的能量网单元150的位置的信息以及关于相应的能量网单元150到能量网的结合的信息(即，关于能量网单元150与能量网110的耦接的细节)。
控制实体130可以进一步适于在能量网110内建立虚拟能量子网。所述虚拟能量子网可以包括包括在能量网110内的能量网单元150的子集。例如，可以将第一组能量网单元150包括在第一虚拟能量子网中，并可以将不同的第二组能量网单元150包括在第二虚拟能量子网中。由此，能源供应者可以将能量网单元150分组。所述组可以由软件应用管理，所述软件应用在下文中被称为虚拟电厂(VPP)。基于云环境120，可以并行地操作多个虚拟能量子网，其中每个虚拟能量子网由虚拟发电厂操作。所述多个虚拟能量子网是独立的并且彼此分离的，但是在相同的硬件平台，即云环境120的硬件上被驱动。
为了能够在控制实体130与能量网单元150之间交换信息，控制实体130和与能量网单元150相关联的控制接口140经由通信链路耦接。该通信链路可以由电信提供商提供的公共通信网络连接来实现。例如，通信链路可以是TCP/IP通信链路或以太网链路(例如，用于提供高频监控样本的时间有效传送)。能量网单元150可以经由标准化协议(例如，OpenFlow协议、IEC61850协议、简单网络管理协议(SNMP)、或NETCONF协议)与控制接口140耦接。还可以使用其它标准化协议。
基于从能量网单元150接收的当前信息(时间相关产生的电力，充电状态等)以及由一个或多个用户实施的操作策略160，控制实体130能够根据该操作策略来编排能量网单元150。换言之，基于云环境120和对能量网实体的广域(地区、国家、国际)通用接入(基于由包括控制接口140的虚拟化层提供的通用接口)，可以根据操作策略进行能量网资源的灵活实时编排。
图3示出了根据图2的系统100的特定实施例。如前所述，系统100在使用云基础设施和通信网络基础设施以用于编排能量网资源。这与旨在通过将网络控制任务外包给称为SDN控制器(通常为云环境控制实体)的软件应用而将网络控制与硬件去耦的软件定义网络(SDN)方法类似。图3的左边部分示出了紧邻用于编排能量网110(能量域)的基于云的系统100的示例性基于云的SDN架构(IT域)。能量域中的能量网用户对应于IT域中的电信用户。该能量域中的虚拟化层对应于IT域中的网络功能虚拟化(NFV)层。最后，能量域中的软件定义能量网络层对应于IT域中的SDN层。由于使用相同的硬件资源来处理软件定义网络任务(网络控制任务)和软件定义能量网络任务(能量网络控制任务)，所以可有利于在(实现软件定义能量网络功能性的)控制实体130与SDN控制器之间共享信息，以降低由软件定义网络过程导致的能量成本，并实现能量网110的能量资源的有效使用。换言之，SDN控制器和控制实体130可以共享关于云环境使用、在能量网中提供的能量资源的信息，以改善区域可用能量的使用和/或为云环境基础设施提供低成本电能。
SDN控制器和控制实体130可以经由数据链路170来耦接，以能够交换上述的信息。优选地，包括在云环境中的至少一部分服务器122也在控制实体130处被注册为能量网单元150。因此，服务器122的实际能量消耗由控制实体130监控并被考虑以满足操作策略160。由于在SDN控制器与控制实体130之间共享信息，所以SDN控制器能够根据能量网中可用的能量资源在云环境120内分配计算任务(例如，在位于低成本的能量可用的区域中的服务器上托管某些应用)。另一方面，能量域的控制实体130能够使用SDN控制器的信息以考虑云环境的电能消耗，以用于实现能量网用户的操作策略。
图4示出了适于控制在能量网110中提供的能量资源的控制实体130的示例性实施例。优选地，控制实体130集成了通信网络和能量网功能，以能够管理能量网单元150与控制实体130之间的数据通信以及能量功能，以用于实现能量特定操作策略。控制实体130包括可以在云环境120的一个或多个不同的服务器122上托管的多个软件模块。例如，控制实体可以包括适于监控能量网单元150的能量的需求或提供的实时监控块。此外，控制实体可以包括数据传输块，其被配置为实现并维持能量网单元150与控制实体130之间的数据传输。此外，可以提供虚拟网络控制块，其适于管理包括多个能量网单元150的虚拟能量网网络。控制实体130的聚合控制块可以适于通过聚合多个能量网单元150来形成虚拟能量网网络。此外，控制实体130可以包括一些管理块，例如，拓扑管理块、状态管理块和交换管理块。拓扑管理块可以适于管理若干虚拟能量网网络的拓扑，例如，将新的能量网单元150分配给现有的虚拟能量网网络。状态管理器块可以监控能量网单元150的状态，以提供能量网元150的实际状态信息。
此外，控制实体可以包括若干用于处理IT网络目的的块，例如拓扑链路发现块、配置块、分析块和路由计算块。所述块可以处理能量网单元150结合到IT网络中，例如，实现网络连接，特别是控制实体130与能量网单元150之间的VPN网络连接。
此外，控制实体130可以包括多个接口，以用于在能量网单元150与控制实体130之间，在控制实体130与虚拟发电厂(VPP)之间交换信息。可以通过OpenFlow协议、IEC 61850协议、SNMP协议或NETCONF协议实现与能量网单元150的耦接。由在能量网单元150处的OpenFlow客户端支持的OpenFlow协议主要提供转发表的修改操作。由在能量网单元150处的61850客户端支持的IEC 61850协议提供IEC 61850特定配置(SCL：变电站配置语言)和面向I/O的操作，例如，中继。
控制实体130可以进一步包括用于与虚拟发电厂(VPP)交换信息的接口。所述虚拟发电厂也可以由在云环境120中托管的多个软件应用程序形成。控制实体130与虚拟发电厂之间的耦接可以通过独立于编程语言的接口来实现，例如，RESTful(表征状态转移)接口。
因此，总之，图4描述了包括诸如拓扑和路由计算的面向网络的服务(南向接口)和诸如实时监控和聚合控制的能量网单元/VPP特定服务组件(北向接口)的SDN控制器架构。RESTful北向接口为潜在的VPP控制中心提供独立于编程语言的服务(应用)接口。VPP可以是基于云的智能能量应用的聚合。
在下文中，公开了DER可如何基于SDN方法动态地加入或离开VPP网络而无需重新配置网络元件的方法。属于DER的网络元件和IED需要向控制器进行初始注册。如果新的DER应当附加到现有的VPP，则未知数据包将到达VPP的网络元件。根据OpenFlow方法，第一个未知数据包将被重定向到控制器。新的DER可被控制器视为新的VPP实体。用于服务和数据模型两者的61850语义将被提取并通过IEC 61850协议传送，并且支持到VPP的结合。位于IED处的61850客户端可以使用标准消息接口从使用网络连接的设备中提取对象定义。
此外，聚合控制组件可被自动触发执行新加入的DER到控制器的RESTful北向接口的结合。新的DER还可以携带新的网络元件和IED到VPP网络中，其需要向控制器注册，其中网络拓扑发现服务将向VPP控制中心更新当前的VPP网络拓扑。此外，导致修改的能量产量的诸如天气条件的VPP聚合约束可触发受影响的DER重新定位到可由不同网络部分支持的不同VPP。该DER重定位过程也是对应的网络到不同SDN支持的VPP中的动态聚合。
图5示出了能量网单元150可如何分别动态地加入或离开虚拟能量网网络，即虚拟发电厂(VPP)的方法200。能量网单元150可以包括需要向控制实体130初始注册的一个或多个网络实体和/或集成电子设备(IED)。如果新的能量网单元150应当附加到现有的VPP，则未知数据包将分别到达控制实体130和VPP的网络元件。
如果未知数据包分别到达控制实体130(S210)、VPP的网络元件，则加入过程可被启动。根据OpenFlow方法，第一未知数据包将被重定向到控制实体130。新的能量网单元150可被控制实体130视为新的VPP实体。
为了加入现有的VPP，可识别能量网单元150的相关参数(S220)。例如，控制实体130可以发出提供定义能量网单元类型、当前状态、位置等所必需的一组参数的请求。用于服务和数据模型两者的61850语义将由IEC 61850协议提取并传送，并且支持到VPP的结合。位于新的能源网单元150处的61850客户端可以使用标准消息接口从使用网络连接的设备中提取对象定义。61850协议基于TCP/IP，但也可以直接在以太网上运行，以用于高频监控样本的有效传送。61850-x-x协议包括61850-7-410和61850-7-420等。
此外，新的能量网单元150可以结合到现有的VPP中(S230)。换言之，新的能量网单元150可以与其它能量网单元150分组，以形成由VPP控制的虚拟能量子网。控制实体130的聚合控制块可被自动触发执行新加入的能量网单元150到控制实体130的RESTful接口的结合。
此外，必须实现新能量网单元150与虚拟能量子网的其它组件之间的网络连接(S240)。需要向控制实体130注册的新的能量网单元150还可以分别携带新的网络单元和IED到虚拟能量子网、VPP网络中，其中，网络拓扑发现服务将向VPP控制中心更新当前的VPP网络拓扑。
类似地，可能会出现VPP聚合约束(例如，天气条件、改变能量产生成本等)可能需要将能量网单元150从第一虚拟能量子网重新定位到第二虚拟能量子网的情况。如果接收到重定位触发(S250)，则取消能量网单元150注册(S260)，从VPP中移除(S270)，并移除通信网络连接(S280)。之后，离开的能量网单元150作为如上所述的新的能量网单元150来处理，以用于在新的VPP处注册。该能量网单元150重定位过程也是对应的网络到云环境120中支持的不同VPP的动态聚合。
总之，公开了用于在云环境中提供能量服务的系统和方法。所提出的系统/方法是有利的，因为具有不同尺寸、不同位置和不同能量特定性能的多个能量网单元可以以有效的方式被编排。
已经提出通过例如基于IEC61850协议的数据模型和解决方案的“能量网功能虚拟化”应用来实现到所有能量网单元(发电厂、储能系统、可再生能源、消费者、电动汽车等)的广域(地区、国家范围)通用接入。(这类似于ICT(信息和通信技术)网络中的NFV(网络功能虚拟化)方法，通过虚拟化和通用化来消除硬件依赖性。)
进一步地，用于能量网“软件定义能量网络(SDEN)”的智能控制和管理实例将被用于提供能量网资源的灵活实时编排，以实现各种业务模型。将向各种能量网网络应用(例如，负载平衡、峰值抑制、容量交易、能量经纪、紧急操作等)提供通用API，从而形成“能量云”。(这类似于ICT网络中的SDN方法，以用于编排ICT网络资源。)可以利用ICT云解决方案，特别是“载波云”，一方面实现能量云的电信基础设施以从验证的弹性、可扩展性和效率特征中受益，另一方面利用载波云的基础，实现特定的可靠性、可用性、安全性和鲁棒性特征。
采用该基于云的架构，SDN(软件定义网络)部分向在ICT侧的用户提供计算、存储和媒体资源，并且SDEN部分向在能量网侧的参与者提供成本和CO2有效能量。由于相关服务和应用可以使用相当的甚至相同的云平台，所以我们还可使能ICT和能量网络两者的联合操作和优化的新方法。因此，我们还可以向ICT消费者(例如，如路由器、分布式网络设备、或大型集中式数据中心等ICT网络资源)提供成本和CO2有效能量，无论他们何时何地需要，从而满足他们的动态需求。
相反地，ICT网络资源/能量消费者开始意识到能量网侧的能量可用性供给，并且可以选择性地使用这些提供最具成本效率的能量的资源(例如，通过引导业务流遵循有效路由，或者通过根据成本有效能量的本地可用性而将程序和数据传送到专用的数据中心)，从而应对能源的空间和时间可用性。
此外，能量网单元的聚合和控制是一个有吸引力的研究课题。提供可扩展和有效网络的SDN技术构成用于控制包括经由通信网络(例如，以太网)连接的联网IED的能量网单元的通信平台。
当能量网单元(IED组)动态加入或离开VPP时，可以按需分配支持能量网单元通信的网络资源。IED可以被看作是一组能量网功能。新加入的能量网单元可被调度到适当的VPP的虚拟网络中。网络管理的复杂性可以通过基于SDN组件(应用)的软件服务来处理。在该方法中，SDN控制器集成了通信网络和能量网功能。
应当注意，说明书和附图仅说明了所提出的方法和系统的原理。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种布置(尽管未在本文中明确描述或示出)以体现本发明的原理，并被包括在本发明的精神和范围内。此外，在本文中所陈述的所有示例主要明确旨在仅用于教学目的，以帮助读者理解由发明人为促进本领域技术而贡献的本发明的原理和概念，且应被解释为对这些具体陈述的示例和条件没有任何限制。此外，在本文中所有陈述本发明的原理、方面和实施例的声明，及其具体示例，旨在涵盖其等同物。
最后，应当注意，在本文中的任何框图表示体现本发明的原理的说明性电路的概念视图。类似地，应当理解，任何流程图、流程框图、状态转换图、伪代码等表示可基本上在计算机可读介质中体现并由计算机或处理器执行的各种过程，无论这种计算机或处理器是否被明确示出。
-附图中所示的各种元件的功能，可通过使用专用硬件以及能够执行软件的硬件与适当的软件相关联来提供。当由处理器提供时，这些功能可由单个专用处理器、单个共享处理器、或多个单独的处理器(其中一些可共享)来提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为仅仅是指能够执行软件的硬件，还可隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。还可以包括其他常规和/或定制的硬件。

Claims (15)

1.一种使用云环境(120)在能量网(110)中提供能量服务的系统，所述云环境(120)包括用于处理计算任务的分布式服务器架构和用于存储信息的多个存储实体(124)，所述系统进一步包括：
-至少一个控制实体(130)，适于接收来自多个能量网单元(150)中的至少一个的信息，并基于操作策略(160)操作所述能量网单元(150)；
-与所述能量网单元(150)耦接的一个或多个控制接口(140)，所述控制接口(140)适于向控制实体(130)传输由能量网单元(150)提供的信息和/或所述控制接口(140)适于接收来自所述控制实体(130)的信息，以便基于所述信息操作所述能量网单元(150)；
其中，所述至少一个控制实体(130)包括在所述云环境(120)中托管的多个软件模块，所述操作策略(160)存储在所述云环境(120)的存储实体(124)中，以便根据所述操作策略(160)操作所述能量网单元(150)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制接口(140)提供适于基于一组参数描述能量网单元(150)的功能的通用接口。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述能量网单元(150)根据能量网单元类型来分组，所述一组参数根据所述能量网单元类型选择，以表征所述类型的能量网单元的特定性能。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述控制实体(130)适于接收所述能量网单元(150)的性能和/或状态信息，以便根据一个或多个操作性能来编排所述能量网单元(150)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述控制实体(130)和所述能量网单元(150)经由通信网络连接来耦接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述云环境(120)提供用户接口，所述用户接口使用户能够定义用户有关的操作策略(160)，以便以定制的方式定义所述能量网(110)的资源的使用。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，经由所述用户接口提供的设置被存储在所述云环境(120)的用户有关的存储区域中。
8.根据前述权利要求4至7中任一项所述的系统，其中，所述操作策略(160)包括用于控制进入或离开一个或多个能量网单元(150)的能量输入或能量输出的规则。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述控制实体(130)适于动态地聚合多个能量网单元(150)，以在所述能量网(110)内建立至少一个虚拟能量子网。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述云环境(120)适于提供一个或多个虚拟发电厂应用(VPP)以控制至少一个虚拟能量子网。
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述控制实体(130)与云环境控制实体耦接以用于信息的交换。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述云环境(120)内计算任务的分布基于由所述控制实体(130)提供的信息来控制。
13.根据前述权利要求9至12中任一项所述的系统，其中，所述控制实体(130)适于动态地向虚拟能量子网添加能量网单元(150)和/或从虚拟能量子网中移除能量网单元(150)。
14.根据前述权利要求5至13中任一项所述的系统，其中，所述控制实体(130)包括用于动态地将能量网单元(150)包括在所述通信网络中以便使能所述能量网单元(150)与所述控制实体(150)之间的通信的装置。
15.一种使用云环境(120)在能量网(110)中提供能量服务的方法，所述云环境包括用于处理计算任务的分布式服务器架构和用于存储信息的多个存储实体(124)，其中，所述能量网(110)包括多个能量网单元(150)，所述能量网单元(150)通过一个或多个控制接口(140)与控制实体(130)耦接，所述方法包括以下步骤：
-通过在所述分布式服务器架构上托管软件模块来在所述云环境(120)中实例化包括多个软件模块的至少一个控制实体(130)；
-将操作策略(160)存储在所述云环境(120)的存储实体(124)中；以及
-经由所述一个或多个控制接口(140)在控制实体(130)与能量网单元(150)之间交换信息以根据所存储的操作策略(160)来操作所述能量网单元(150)。
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