CN114154854A - 一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统 - Google Patents

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CN114154854A CN202111459794.4A CN202111459794A CN114154854A CN 114154854 A CN114154854 A CN 114154854A CN 202111459794 A CN202111459794 A CN 202111459794A CN 114154854 A CN114154854 A CN 114154854A
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State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，所述能量流、信息流、业务流耦合系统建立在以能源路由器为核心部件的能源互联网上，且所述能量流、信息流、业务流耦合系统的整体架构包含业务层、信息层、能量层三部分；其中，业务层和信息层之间通过业务信息耦合层传递信息流与业务流，信息层与能量层之间通过信息能量耦合层传递信息流，能量层与能源互联网之间通过能量流耦合。本发明通过对能源流、业务流和信息流运行特性进行分析，提出实现能量流、业务流和信息流协同优化的耦合系统，进而对能量进行最优配置，提高资源利用率，提升用户用电体验。

Description

一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统
技术领域
本发明涉及能量流、业务流和信息流的融合领域，具体涉及一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统。
背景技术
能源是经济社会发展的重要物质基础。工业化以来，传统化石能源被大量开发，使得资源紧张、环境污染、气候变化等问题日益突出，严重威胁人类生存和可持续发展；全球化石能源资源有限，能源资源与能源消费分布也不均衡，统筹解决能源和环境问题，破解经济社会发展瓶颈日益紧迫。于此同时，互联网思维和“大云物移智”技术不断发展，推动社会进入网络经济时代，社会多要素共享已经成为新一轮科技竞争和产业革命的新业态、新模式。网络经济给传统电力工业带来巨大的挑战。能源互联网作为新能源技术与现代互联网思维的深度融合，是能源技术革命的具体体现，为能源环境的可持续发展与经济的健康增长提供有效支持。
能源路由器作为构建能源互联网的核心部件，可实现电力、天然气、风光等多种能源互联及冷、热、电多种能量的生产、转换和存储，并依托先进信息通信、电力电子等关键技术，实现能源质量监控和调配、信息通信保障及维护管理机制部署等功能。但由于通信、传感等技术的问题，电网与用户、多方经营主体的交互不够，能源路由器组网所涉及到对网内外能量流、业务流和信息流的感知，同时，还需对当前组网状态的优化和控制以及安全管理。由多种能源构成的区域能源互联网系统在能量交互、信息交流和业务管理中均存在较多问题，当前对能源互联网系统中业务、信息和能量的分析相对独立，未有对业务层、信息层及能量层耦合系统的分析技术，缺乏对业务流、信息流和能量流的耦合系统，如何实现能源流、业务流、信息流的流融合和协同交互是目前亟待解决的问题。
探索能量流、业务流和信息流的融合机理，可以实现电网与用户的友好互动。能源互联网是结合互联网思维，以电力能源为核心，适应各类能源广泛接入；各个环节万物互联、人机交互、全面感知，提供安全、高效、优质、可持续的能源电力供应，形成开放共享、合作共赢的产业链和生态圈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，以克服现有技术存在的问题，本发明通过对能源互联网中的能源流、业务流和信息流运行特性进行分析，研究以业务流为驱动、信息流为支撑、能量流为实质的流融合特征和协同交互技术，提出实现能量流、业务流和信息流协同优化的耦合系统，进而对能量进行最优配置，提高资源利用率，提升用户用电体验。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，所述能量流、信息流、业务流耦合系统建立在以能源路由器为核心部件的能源互联网上，且所述能量流、信息流、业务流耦合系统的整体架构包含业务层、信息层、能量层三部分；其中，业务层和信息层之间通过业务信息耦合层传递信息流与业务流，信息层与能量层之间通过信息能量耦合层传递信息流，能量层与能源互联网之间通过能量流耦合；
所述能源层负责能量流的生产、管理与共享，所述信息层负责信息流的采集、传递、应用与交互，所述业务层负责业务流的制定、运行和交易。
进一步地，所述业务层为支撑能源互联网开展电网数据业务、电力语音业务、多媒体业务所需的软硬件系统。
进一步地，所述电网数据业务包括能量管理业务、安全稳定控制业务、同步相量测量业务、线路保护业务、电能计量业务、保护管理业务以及信息管理业务；
所述多媒体业务包括会议会商业务、变电站集中视频监控业务以及通信机房环境监测业务。
进一步地，所述信息层是支撑能源互联网信息传递的通信系统，所述通信系统由通信网络和通信规约构成，所述通信网络包括通信节点和通信支路。
进一步地，所述通信节点和通信支路的通信性能参数采用式(1)所示的多元组Cij描述：
Cij＝[Tij，PB，ij，PM，ij] (1)
其中，Tij、PB，ij、PM，ij分别表示通信i节点与通信j节点之间的通信延时、中断概率和传输错误概率，Cij为所述通信节点和通信支路的通信性能参数的集合。
进一步地，所述通信网络的拓扑结构采用式(2)所示的通信网邻接矩阵C描述，矩阵C表示的通信网络共有m个通信节点；
Figure BDA0003387822680000031
其中，若i＝j，则Cij为通信节点的通信性能参数的集合，若i≠j，则Cij为通信支路的通信性能参数的集合。
进一步地，所述能量层是能源互联网中能源转换设备的总和，所述能源转换设备用于实现天然气-电能、电能-热能、天然气-热能之间的转换。
进一步地，所述业务信息耦合层包括网络虚拟化层、网络切片层及基础设施层；
所述网络虚拟化层通过软件定义网络SDN和网络功能虚拟化NFV实现，所述软件定义网络SDN用于将基础设施层与业务信息耦合层隔离，所述网络功能虚拟化NFV用于将网络功能与硬件资源分离；
所述基础设施层用于提供执行虚拟化过程所需的物理资源，包括实现物理计算、存储以及网络功能的相关组件、传感和驱动功能设备；
所述网络切片层由一组虚拟网络功能VNF组成，所述虚拟网络功能VNF在基础设施层实现；
所述业务层通过相应信息传输通道把业务实例的信息传送至网络切片层。
进一步地，所述信息能量耦合层包括耦合通信网络与二次设备网络，所述信息层、能量层以及信息能量耦合层共同组成电网信息物理系统网络，且所述能量层包含n个能量节点，所述通信网络包含m个通信节点，所述二次设备网络包含k个二次设备节点，所述信息层包含l个信息应用节点；
对包含n个能量节点、m个通信节点、k个二次设备节点和l个信息应用节点的电网信息物理系统网络，建立二次设备网邻接矩阵S、二次设备节点—能量节点关联特性矩阵S-P、能量节点—二次设备节点关联特性矩阵P-S、二次设备节点—信息应用节点关联特性矩阵S-I、信息应用节点—二次设备节点关联特性矩阵I-S、二次设备节点—通信节点关联特性矩阵S-C和通信节点—二次设备节点关联特性矩阵C-S，用来描述信息能量耦合层与能量层、信息层之间的关联关系。
进一步地，所述二次设备网邻接矩阵S如式(3)所示：
Figure BDA0003387822680000051
当二次设备节点i与通信节点j之间有逻辑直连时，Sij表示二次设备逻辑直连通道的性能，当二次设备节点i与通信节点j之间无逻辑直连时，Sij＝[0，0，0]；
其中，Sij如式(4)所示：
Sij＝[Fij(ainput)，Tij(Fij)，Pij(Fij)] (4)
式中，Fij(ainput)为信息处理算法，Tij(Fij)为信息处理产生的延时，Pij(Fij)为信息处理错误概率；
所述二次设备节点-通信节点关联特性矩阵S-C如式(5)所示：
Figure BDA0003387822680000052
其中，S-Cij＝[S-CTP，ij，S-CT，ij，S-CPB，ij]，S-CTP，ij表示信息上传过程中通信节点i和二次设备节点j的直连状态，S-CT，ij表示信息上传过程中通信节点i和二次设备节点j的延时参数，S-CPB，ij表示信息上传过程中通信节点i和二次设备节点j的中断概率；
所述通信节点-二次设备节点关联特性矩阵C-S如式(6)所示：
Figure BDA0003387822680000053
其中，Cij-S＝[CTP，ij-S，CT，ij-S，CPB，ij-S]，CTP，ij-S表示命令下放过程中通信节点i和二次设备节点j的直连状态，CT，ij-S表示命令下放过程中通信节点i和二次设备节点j的延时参数，CPB，ij-S表示命令下放过程中通信节点i和二次设备节点j的中断概率；
所述能量节点-二次设备节点关联特性矩阵P-S如式(7)所示：
Figure BDA0003387822680000061
其中，Pij-S＝[PTP，ij-S，PT，ij-S，PPM，ij-S]，PTP，ij-S表示命令下放过程中能量节点i和二次设备节点j之间的拓扑关联关系，PT，ij-S表示命令下放过程中能量节点i和二次设备节点j之间的交互延时，PPM，ij-S表示命令下放过程中能量节点i和二次设备节点j之间的交互可靠程度；
所述二次设备节点-能量节点关联特性矩阵S-P如式(8)所示：
Figure BDA0003387822680000062
其中，S-Pij＝[S-PTP，ij，S-PT，ij，S-PPM，ij]，S-PTP，ij表示信息上传过程中能量节点i和二次设备节点j之间的拓扑关联关系，S-PT’ij表示信息上传过程中能量节点i和二次设备节点j之间的交互延时，S-PPM，ij表示信息上传过程中能量节点i和二次设备节点j之间的交互可靠程度；
所述信息应用节点-二次设备节点关联特性矩阵I-S如式(9)所示：
Figure BDA0003387822680000063
其中，Ii-S表示命令下放过程中信息应用节点和二次设备节点之间的拓扑关联关系；
所述二次设备节点—信息应用节点关联特性矩阵S-I如式(10)所示：
Figure BDA0003387822680000071
其中，S-Ii表示信息上传过程中信息应用节点和二次设备节点之间的拓扑关联关系。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明针对电网业务对信息的需求，通过构建业务层、能量层、信息层之间的耦合关系，提出了能量流、信息流、业务流耦合系统。针对能量流、业务流和信息流分离的多种能源系统难以调配和管理的问题，根据所提出的耦合系统，将能量流、业务流和信息流高度融合，实现了能量流、业务流和信息流的统一管理，从而实现“三流合一”的多能源系统。
附图说明
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统的结构示意图；
图2为能源转换设备结构示意图；
图3为天然气-电能及天然气-热能转换系统示意图；
图4为电能-热能转换系统示意图；
图5为业务信息耦合层结构示意图；
图6为能源信息耦合层结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，所述能量流、信息流、业务流耦合系统建立在以能源路由器为核心部件的能源互联网上，能量流、信息流、业务流耦合系统的整体架构包含业务层、信息层、能量层三部分。其中，业务层和信息层之间通过业务信息耦合层传递信息流与业务流，信息层与能量层之间通过信息能量耦合层传递信息流，能量层与能源互联网之间通过能量流耦合，如图1所示。
其中能源层负责能量流的生产、管理与共享，信息层负责信息流的采集、传递、应用与交互，业务层负责业务流的制定、运行和交易。整个能源互联网架构通过能源层、信息层和业务层的相互配合，实现能源互联网能量的精确调度与高效利用。
从能源层来看，能源层包括能源传输与能源转换设备，从而实现电、气、热可以在彼此之间相互作用，具体包括以下四类设备：电力传输及转换设备、电力-天然气转换设备、电力-热能转换设备、天然气-热能转换设备。电力传输及转换设备中，发电设备包括分布式可再生能源发电系统、储能装置等，并与其它冷、热、气等能源耦合；输电线路可以是微网内的短距离、小规模输电线路；用电设备中包括电动汽车，智能家居，智能楼宇等。电力-天然气转换可通过微型燃气轮机、航改燃机等设备进行。电力-热能转换可通过电热锅炉、空调、热泵、热水器等设备进行。天然气-热能的转换可通过燃气锅炉、燃气空调等设备机进行。能量流、信息流、业务流耦合系统包括从电力生产、传输、配送、电能使用全过程，向外拓展到一次能源生产、智慧城市或社区多能源转换过程和用户使用过程，即包含了风力发电、光伏发电等能源部分。
从信息层来看，能量流、信息流、业务流耦合系统中通过对通信设备的改造，形成了网状信息交互网络，信息流可以双向流动，可以实现任意设备、任意人员、任意系统的交互，大大提高了信息交互的灵活性，电网的控制和运行更加协调，可以充分实现能源互联网的开放、对等、互联、分享的基本特征。能量流、信息流、业务流耦合系统中的信息：一方面包含电力系统的运行控制、经营管理、运维服务、市场交易信息；另一方面包括风机、光伏板及光照、风力等状态监测、预测控制及环境信息等。
从业务层来看，在能量流、信息流、业务流耦合系统中，得益于先进的信息流基础设施，信息流的双向流动、分布式可再生能源的广泛接入、储能以及电动汽车的充放电，业务流也呈现出双向流动的趋势(主要集中在输电和售电端)。电力的消费者也是生产者，用户在消费电能的同时，也可以向主干网传输能源，由此产生了相关的业务和业务流的双向流动。
具体地，所述业务层是支撑能源互联网开展电网数据业务、电力语音业务、多媒体业务所需的软硬件系统。所述电网数据业务包括能量管理业务、安全稳定控制业务、同步相量测量业务、线路保护业务、电能计量业务、保护管理业务、信息管理业务；所述多媒体业务包括会议会商业务、变电站集中视频监控业务、通信机房环境监测业务。
所述信息层是支撑能源互联网信息传递的通信系统，主要由通信网络和通信规约构成。所述通信网络包括通信节点和通信支路。采用式(1)所示的多元组Cij来描述所述通信节点和通信支路的通信性能，多元组中元素可以根据电网信息层的应用需求进行拓展。其中，Tij、PB，ij、PM，ij分别表示i节点与j节点之间的通信延时、中断概率和传输错误概率。采用通信网邻接矩阵C来描述所述通信网络的拓扑结构，从而表征信息在通信网络中的传输过程，如式(2)所示。若i＝j，则Cij为通信节点的通信性能参数的集合，若i≠j，则Cij为通信支路的通信性能参数的集合。
Cij＝[Tij，PB，ij，PM，ij] (1)
Figure BDA0003387822680000101
所述能量层是能源互联网中能源转换设备的总和，通过能源转换设备实现天然气-电能、电能-热能、天然气-热能之间转换，如图2所示。所述天然气-电能、天然气-热能转换系统如图3所示，在能源互联网耦合系统中电力负荷的一部电由电力网络提供，一部分由微型燃气轮机提供，全部热力负荷由微型燃气轮机提供。所述电能-热能转换系统如图4所示，主要能源转换设备为暖通空调及电热泵，可采用二阶微分方程ETP模型对所述电能-热能转换系统进行描述。
所述信息层与业务层间的耦合是通过业务信息耦合层传递信息流及业务流完成的，所述业务信息耦合层包括网络虚拟化层、网络切片层、基础设施层，如图5所示。所述基础设施层提供执行虚拟化过程所需的物理资源，包括实现物理计算、存储以及网络功能的相关组件，传感和驱动功能设备。所述网络虚拟化层依靠软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)实现，所述SDN能将基础设施层与业务信息耦合层隔离，所述NFV能够将网络功能与硬件资源分离。所述网络切片层由一组虚拟网络功能(VNF)组成，VNF在基础设施层实现。所述业务层通过相应信息传输通道把业务实例的信息传送至网络切片层。
所述信息层与能量层间的耦合是通过信息能量耦合层传递信息流完成的，信息能量耦合层包括耦合通信网络与二次设备网络，如图6所示。
所述信息层、能量层以及信息能量耦合层共同组成电网信息物理系统网络，且所述能量层包含n个能量节点，所述通信网络包含m个通信节点，所述二次设备网络包含k个二次设备节点，所述信息层包含l个信息应用节点。
对包含n个能量节点、m个通信节点、k个二次设备节点和l个信息应用节点的电网信息物理系统网络，建立二次设备网邻接矩阵(S)、能量节点—二次设备节点关联特性矩阵(P-S或S-P)、二次设备节点—信息应用节点关联特性矩阵(S-I或I-S)和通信节点—二次设备节点关联特性矩阵(S-C或C-S)，用来描述信息能量耦合层与能量层、信息层之间的关联关系，从而将能量层、信息能量耦合层、信息层联通起来，形成完整的电网信息物理系统网络。
所述二次设备网邻接矩阵S可以用来描述二次设备网络拓扑及特性，如式(3)所示。二次设备节点i与通信节点j之间有逻辑直连(直接的信息交换)时，Sij表示二次设备通道的性能。二次设备节点i与通信节点j之间无逻辑直连时，Sij＝[0，0，0]。
Figure BDA0003387822680000121
所述二次设备建模所采用的节点模型用多元组Sij来描述，如式(4)所示。其中，Fij(ainput)为信息处理算法，所述信息处理算法由多个部分组成，包括I/O机箱处理算法F1、上位机处理算法F2，通信机箱算法F3，F＝F1＊F2＊F3，“＊”表示预设的逻辑运算关系，Tij(Fij)为信息处理产生的延时，Pij(Fij)为信息处理错误概率。
Sij＝[Fij(ainput)，Tij(Fij)，Pij(Fij)] (4)
所述二次设备网络和所述耦合通信网络之间通过物理链路直连而产生关联，所述关联包括采集信息上传过程和命令下放过程。所述二次设备节点-通信节点关联特性矩阵S-C可以用来描述采集信息的上传过程，如式(5)所示。
Figure BDA0003387822680000131
所述可扩展多元组S-Cij＝[S-CTP，ij、S-CT，ij，S-CPB，ij]中S-CTP，ij表示信息上传过程中通信节点i和二次设备节点j的直连状态，S-CT，ij表示信息上传过程中通信节点i和二次设备节点j的延时参数，S-CPB，ij表示信息上传过程中通信节点i和二次设备节点j的中断概率。
所述命令下发过程用C-S描述，对应通信节点与执行操作二次设备节点的关联关系，如式(6)所示：
Figure BDA0003387822680000132
其中，Cij-S＝[CTP，ij-S，CT，ij-S，CPB，ij-S]，CTP，ij-S表示命令下放过程中通信节点i和二次设备节点j的直连状态，CT，ij-S表示命令下放过程中通信节点i和二次设备节点j的延时参数，CPB，ij-S表示命令下放过程中通信节点i和二次设备节点j的中断概率。
用能量节点-二次设备节点关联特性矩阵(P-S)表示信息采集过程中能量层和二次设备网络的关联关系，如式(7)所示，其中，Pij-S＝[PTP，ij-S，PT，ij-S，PPM，ij-S]，PTP，ij-S表示命令下放过程中能量节点i和二次设备节点j之间的拓扑关联关系，PT，ij-S表示命令下放过程中能量节点i和二次设备节点j之间的交互延时，PPM，ij-S表示命令下放过程中能量节点i和二次设备节点j之间的交互可靠程度；用二次设备节点-能量节点关联特性矩阵(S-P)表示命令执行过程中二次设备网络和能量层的关联关系，如式(8)所示。S-P矩阵包含n个能量节点和k个二次设备节点，其中下标i表示能量节点标号，j表示二次设备节点标号，采用多元组S-Pij＝[S-PTP,ij，S-PT,ij，S-PPM,ij]来描述能量节点和二次设备节点之间信息关联关系和交互的性能，其中S-PTP,ij表示信息上传过程中能量节点i和二次设备节点j之间的拓扑关联关系，可用“0-1”表示，S-PT,ij表示信息上传过程中能量节点i和二次设备节点j之间的交互延时，如控制命令执行的延时，S-PPM,ij表示信息上传过程中能量节点i和二次设备节点j之间的交互可靠程度，如控制命令正确执行的概率。如果二次设备节点与物理节点之间没有直接交互关系，则相应位置的元素为0。
Figure BDA0003387822680000141
Figure BDA0003387822680000142
二次设备节点—信息应用节点关联特性矩阵(S-I)表示二次设备将实时分析结果上传至信息层的特性，所述S-I矩阵包含k个二次设备节点和l个信息应用节点，为k×1阶矩阵，如式(10)所示，其中，S-Ii表示信息上传过程中信息应用节点和二次设备节点之间的拓扑关联关系；信息节点—二次设备节点关联特性矩阵(I-S)表示信息层将控制信号下发至二次设备的特性，如式(9)所示，其中，Ii-S表示命令下放过程中信息应用节点和二次设备节点之间的拓扑关联关系。
Figure BDA0003387822680000143
Figure BDA0003387822680000151
下面对相关术语解释如下：
能量流：能源互联网从环境获取能源或能源介质、能源互联网内可实现即插即用的分布式与集中式能源的多能流(冷热电气等)协同，通过具有普适性的能源接入端口，在多元智能化的能源输送网络中传导。
信息流：用户与信息控制系统、能源供应模块、多元智能输送模块及用户与用户之间的信息交换全过程，涉及信息的采集、传输、处理、展示等过程，可通过互联网技术实现信息资源在能源开发利用环节的实时共享。
业务流：广义下，在能源互联网的规划设计、建设、运行及管理阶段，涉及到发、输、变、配、用、调度6大环节下，能源互联网运营商通过规划计划管理、资产项目管理、电能质量管理、用户侧需求管理、综合能源服务等对内业务和对外业务流程。对内业务：企业管理上，实现业务的协同和全流程贯通，公司经营绩效和服务质量优质；运行上，保证电网安全经济运行的流程。对外业务：能源服务商与客户间的能源交易涉及的一系列业务流程，如用电信息采集、电能计量和电费管理、需求侧响应、综合能源管理等关键业务。
狭义下，能源服务商为用户群体提供多元化服务及用户向服务商提供能源的过程，该过程中用户既是能源消费者又是能源供给者，能源服务商与用户间的业务双向流动，如用电信息采集，智能用电、电动汽车充放电、智能配电，分布式能源等。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，其特征在于，所述能量流、信息流、业务流耦合系统建立在以能源路由器为核心部件的能源互联网上，且所述能量流、信息流、业务流耦合系统的整体架构包含业务层、信息层、能量层三部分；其中，业务层和信息层之间通过业务信息耦合层传递信息流与业务流，信息层与能量层之间通过信息能量耦合层传递信息流，能量层与能源互联网之间通过能量流耦合；
所述能源层负责能量流的生产、管理与共享，所述信息层负责信息流的采集、传递、应用与交互，所述业务层负责业务流的制定、运行和交易。
2.根据权利要求1所述的一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，其特征在于，所述业务层为支撑能源互联网开展电网数据业务、电力语音业务、多媒体业务所需的软硬件系统。
3.根据权利要求2所述的一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，其特征在于，所述电网数据业务包括能量管理业务、安全稳定控制业务、同步相量测量业务、线路保护业务、电能计量业务、保护管理业务以及信息管理业务；
所述多媒体业务包括会议会商业务、变电站集中视频监控业务以及通信机房环境监测业务。
4.根据权利要求1所述的一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，其特征在于，所述信息层是支撑能源互联网信息传递的通信系统，所述通信系统由通信网络和通信规约构成，所述通信网络包括通信节点和通信支路。
5.根据权利要求4所述的一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，其特征在于，所述通信节点和通信支路的通信性能参数采用式(1)所示的多元组Cij描述：
Cij＝[Tij，PB，ij，PM，ij] (1)
其中，Tij、PB，ij、PM，ij分别表示通信i节点与通信j节点之间的通信延时、中断概率和传输错误概率，Cij为所述通信节点和通信支路的通信性能参数的集合。
6.根据权利要求5所述的一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，其特征在于，所述通信网络的拓扑结构采用式(2)所示的通信网邻接矩阵C描述，矩阵C表示的通信网络共有m个通信节点；
Figure FDA0003387822670000021
其中，若i＝j，则Cij为通信节点的通信性能参数的集合，若i≠j，则Cij为通信支路的通信性能参数的集合。
7.根据权利要求1所述的一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，其特征在于，所述能量层是能源互联网中能源转换设备的总和，所述能源转换设备用于实现天然气-电能、电能-热能、天然气-热能之间的转换。
8.根据权利要求1所述的一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，其特征在于，所述业务信息耦合层包括网络虚拟化层、网络切片层及基础设施层；
所述网络虚拟化层通过软件定义网络SDN和网络功能虚拟化NFV实现，所述软件定义网络SDN用于将基础设施层与业务信息耦合层隔离，所述网络功能虚拟化NFV用于将网络功能与硬件资源分离；
所述基础设施层用于提供执行虚拟化过程所需的物理资源，包括实现物理计算、存储以及网络功能的相关组件、传感和驱动功能设备；
所述网络切片层由一组虚拟网络功能VNF组成，所述虚拟网络功能VNF在基础设施层实现；
所述业务层通过相应信息传输通道把业务实例的信息传送至网络切片层。
9.根据权利要求1所述的一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，其特征在于，所述信息能量耦合层包括耦合通信网络与二次设备网络，所述信息层、能量层以及信息能量耦合层共同组成电网信息物理系统网络，且所述能量层包含n个能量节点，所述通信网络包含m个通信节点，所述二次设备网络包含k个二次设备节点，所述信息层包含l个信息应用节点；
对包含n个能量节点、m个通信节点、k个二次设备节点和l个信息应用节点的电网信息物理系统网络，建立二次设备网邻接矩阵S、二次设备节点—能量节点关联特性矩阵S-P、能量节点—二次设备节点关联特性矩阵P-S、二次设备节点—信息应用节点关联特性矩阵S-I、信息应用节点—二次设备节点关联特性矩阵I-S、二次设备节点—通信节点关联特性矩阵S-C和通信节点—二次设备节点关联特性矩阵C-S，用来描述信息能量耦合层与能量层、信息层之间的关联关系。
10.根据权利要求9所述的一种基于能源路由器的能量流、信息流及业务流耦合系统，其特征在于，所述二次设备网邻接矩阵S如式(3)所示：
Figure FDA0003387822670000041
当二次设备节点i与通信节点j之间有逻辑直连时，Sij表示二次设备逻辑直连通道的性能，当二次设备节点i与通信节点j之间无逻辑直连时，Sij＝[0，0，0]；
其中，Sij如式(4)所示：
Sij＝[Fij(ainput)，Tij(Fij)，Pij(Fij)] (4)
式中，Fij(ainput)为信息处理算法，Tij(Fij)为信息处理产生的延时，Pij(Fij)为信息处理错误概率；
所述二次设备节点-通信节点关联特性矩阵S-C如式(5)所示：
Figure FDA0003387822670000042
其中，S-Cij＝[S-CTP，ij，S-CT，ij，S-CPB，ij]，S-CTP，ij表示信息上传过程中通信节点i和二次设备节点j的直连状态，S-CT，ij表示信息上传过程中通信节点i和二次设备节点j的延时参数，S-CPB，ij表示信息上传过程中通信节点i和二次设备节点j的中断概率；
所述通信节点-二次设备节点关联特性矩阵C-S如式(6)所示：
Figure FDA0003387822670000043
其中，Cij-S＝[CTP，ij-S，CT，ij-S，CPB，ij-S]，CTP，ij-S表示命令下放过程中通信节点i和二次设备节点j的直连状态，CT，ij-S表示命令下放过程中通信节点i和二次设备节点j的延时参数，CPB，ij-S表示命令下放过程中通信节点i和二次设备节点j的中断概率；
所述能量节点-二次设备节点关联特性矩阵P-S如式(7)所示：
Figure FDA0003387822670000051
其中，Pij-S＝[PTP，ij-S，PT，ij-S，PPM，ij-S]，PTP，ij-s表示命令下放过程中能量节点i和二次设备节点j之间的拓扑关联关系，PT，ij--5表示命令下放过程中能量节点i和二次设备节点j之间的交互延时，P＝PM，ij-s表示命令下放过程中能量节点i和二次设备节点j之间的交互可靠程度；
所述二次设备节点-能量节点关联特性矩阵S-P如式(8)所示：
Figure FDA0003387822670000052
其中，S-Pij＝[S-PTP，ij，S-PT，ij，S-PPM，ij]，S-PTP，ij表示信息上传过程中能量节点i和二次设备节点j之间的拓扑关联关系，S-PT，ij表示信息上传过程中能量节点i和二次设备节点j之间的交互延时，S-PPM，ii表示信息上传过程中能量节点i和二次设备节点j之间的交互可靠程度；
所述信息应用节点-二次设备节点关联特性矩阵I-S如式(9)所示：
Figure FDA0003387822670000053
其中，Ii-s表示命令下放过程中信息应用节点和二次设备节点之间的拓扑关联关系；
所述二次设备节点-信息应用节点关联特性矩阵S-I如式(10)所示：
Figure FDA0003387822670000061
其中，S-Ii表示信息上传过程中信息应用节点和二次设备节点之间的拓扑关联关系。
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