用于运行供应网络的方法和供应网络的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于运行供应网络、诸如具有发电机和耗电器的能量供应网络的 方法。
【背景技术】
[0002] 尤其在具有分散的能量产生器和耗能器的能量供应网络中期望当前的发电站的 花费低的使用计划。在相应的供应网络中必须对多个单独的能量产生器进行控制，即加速 和减速并且估计它们到网络中的输入。此外必须合理地估计耗电器对能量的需求。总体上 应尽可能有效地利用尤其是资源能量以及在网络中进行的资源的分发。通常为供应网络中 的网络节点或网络单元创建相应的成本函数并将这些成本函数结合为目标函数。然后使该 目标函数经受优化。
[0003] 为了确定能量供应网络中的所参与的发电站的使用计划，对于所述目标函数通常 产生高维的、非线性的优化问题。在过去为此使用了非线性的优化方法，如拉格朗日松弛， 具有Hamilton-Jacobi-Bellmann迭代的动态规划，遗传算法，或混合整数线性规划（MILP =Mixed-Integer Linear Programming)。
[0004] 已知的用于运行相应的能量供应网络以及确定使用计划的方法要求高的计算能 力并且在大多情况下利用网络节点、即所参与的发电站或耗电器的数量超线性地进行缩 放。在大多情况下借助传统的优化方法也不能保证目标函数的全局最小化。
【发明内容】
[0005] 因此本发明的任务在于，提供一种改进的供应网络和/或一种改进的用于运行供 应网络的方法。
[0006] 相应地，提出一种用于运行具有多个网络单元的资源的供应网络的方法，所述网 络单元产生或消耗该资源。为了交换该资源，所述网络单元被相互耦合。所述方法包括：
[0007] 检测每个网络单元的资源输入或资源消耗以及每个网络单元的资源流动参数：
[0008] 将成本函数分配给每个网络单元，其中该成本函数与所述网络单元的资源输入或 资源消耗相关并且资源输入或资源消耗与所述网络单元的和与所述网络单元直接耦合的 其它网络单元的资源流动参数相关；
[0009] 将供应网络的总成本函数确定为供应网络的网络单元的全部成本函数的总和；并 且
[0010] 通过资源流动参数使总成本函数边缘化，其中所述成本函数被映射到无方向图形 模型的局部电势上。
[0011] 边缘化尤其包括通过资源流动参数将总成本函数最小化，其中成本函数被视为无 方向图形模型的局部电势的对数。此外边缘化也可以意味着形成被解释为概率分布的成本 函数的边值分布。
[0012] 此外还提出一种资源的供应网络，所述资源的供应网络包括多个网络单元。所述 网络单元产生或消耗资源并且为了资源的交换被相互耦合。所述供应网络被设立用于执行 相应的方法以便控制和提供网络装置的使用计划。
[0013] 所述方法或所述供应网络使得在非线性优化的范围内尤其能够有效地利用可控 的网络单元运行供应网络。在此可以例如将所产生的供应网络的目标函数或总成本函数表 达为局部项的总和，所述局部项描述各个网络单元的特性。成本函数尤其通过最近邻居耦 合相互耦合，所述最近邻居耦合是通过相应的资源流动参数来描述的。这使得能够例如在 供应网络中的发电站的使用计划的情况下应用用于无方向图形模型的方法以用于使用。因 此提出，将通常在非线性优化方法的范围内所考虑的成本和目标函数映射到在图形模型的 范围内的统计推论方法上并因此加以解决。计算花费由此被显著最小化，使得能够实现供 应网络的花费有利的运行。
[0014] 替代地或附加地，通过边缘化能够花费有利地创建供应网络的状态估计。例如可 以将局部测量的资源流用于在无方向图形模型的边缘化方法的范围内确定供应网络的状 态。在所述边缘化的情况下通过对概率模型的分别剩下的自由参量求平均值或"求积分"分 别确定每个未知的资源流动参数的边值分布，其中所述概率模型通过总成本函数来定义。
[0015] 资源可以例如是能量，如电能，但是也可以是其它被称作商品的资源。例如可以涉 及能量载体，如气体或油。也可以设想，资源是计算机网络中的计算时间或计算能力。也可 以将生产网络中的中间产品理解为资源。
[0016] 在此，供电网络、气体供应网络、但是还有建筑管理系统或自动化技术的网络尤其 可以被理解为供应网络。在实施方式中也可以考虑相应的分发网络中的气体、如惰性气体 或压缩空气。值得期望的是分别找出总成本函数的全局最小值。
[0017] 网络单元在此是例如电流产生器或耗电器，诸如不同的发电站，其根据其能量产 生方法或电流产生方法具有不同的成本函数。在此可以通过资源流动参数描述资源、诸如 电流的流动。例如可以在一个电网中在流动方程的通常的直流近似中使用相应的网络单元 的电流相位作为资源流动参数。基于连续性考虑从资源流动参数的认识中得出例如在相应 的网络单元处的电流或在节点处的电流或资源的相应的输入或消耗。在下文中也使用术语 网络装置、网节点、网络节点或单元作为网络单元。
[0018] 在所述方法或所述供应网络的实施方式中总成本函数的最小化此外还包括：
[0019] 执行无方向图形模型的优化方法，其中概率函数作为局部电势的乘积被最大 化。在此，该优化方法尤其选自优化方法组之一，所述优化方法组包括：置信传播、环状 (Loopy)置信传播和联合树算法。
[0020] 基于成本函数的局部性，即尤其通过借助资源流动参数的描述，可以使用本身已 知的用于图形模型的算法，以便在供应网络的情况下将总成本函数最小化。在此优选地描 述网络拓扑，使得不存在多个网络单元的环路，而是网络具有树结构。为此，用于交换资源 的本身实际存在的耦合或连接可以被近似或估计。可以通过以树结构近似任意的实际的也 包含环路的网络拓扑。但是原则上也可以将来自图形模型领域的边缘化方法或优化方法直 接应用于不具有树结构的网络。
[0021 ] 优选地，供应网络被构建或建模，使得相应的网络单元优选地与少于预先给定的 最大数量的相邻的网络单元耦合。在实施方式中每个网络单元最多具有三个相邻的与其耦 合的网络单元。
[0022] 在所述方法的实施方式中，为了创建在预先给定的时间间隔上网络单元使用计划 针对该时间间隔中的多个时间点执行分配和最小化步骤。例如规定或估计用于在预先给定 的时间间隔上供应网络中的网络单元的至少一个选择的资源消耗。可以创建对资源、诸如 电流的消耗的预测并且与时间相关地产生相应的成本函数。总体上可以在待预测的或待控 制的时间间隔内逐步地、即在多个时间点上执行优化方法。然后作为所述方法的结果提供 供应网络中的发电站的电流产生或资源产生的值。
[0023] 优选地，相应网络单元的成本函数（Ci)在考虑到直接耦合到该网络单元上的其它 网络单元的情况下通过资源流动参数逐渐地被最小化。例如在所述方法中网络单元的成本 函数以及局部可计算的成本耦合项分别单独地通过被指派给相应的网络单元和相邻的网 络单元的资源流动参数被最小化。尤其通过局部性，即网络单元彼此的最近邻居相互作用， 可以局部地计算成本耦合项并且随后局部地将成本函数最小化。
[0024] 成本函数尤其包括资源流动参数中的非线性部分。例如仅分段地产生连续的、具 有非线性部分的成本函数，这是因为例如发电站只能在功率最小值与功率最大值之间有意 义地运行。此外作为网络单元的相应的发电站的效率与负荷大大相关。
[0025] 在所述方法的实施方式中根据资源流动参数对网络单元进行控制。通过确定实现 尽可能最小的总成本函数的资源流动参数组，可以例如在供电网络的情况下确定各网络装 置的能量产生或消耗。
[0026] 在所述方法的实施方式中成本函数是局部成本函数，所述局部成本函数只与网络 单元的资源输入或资源消耗和/或网络单元的以及与所述网络单元直接耦合的其它网络 单元的资源流动参数相关。
[0027] 尤其是通过仅借助局部成本函数的描述，可以有效地应用一种优化方法作为用于 确定图形模型的最大概率的统计模型。
[0028] 在实施方式中资源尤其是电能并且资源输入或资源消耗是网络单元的电功率。
[0029] 资源的交换例如通过电流进行，其中资源流动参数是从供应网络到相应的网络单 元中或从相应的网络单元到供应网络中的电流的相角。
[0030] 此外提出一种计算机程序产品，所述计算机程序产品促使在程控装置上执行相应 的方法。
[0031] 计算机程序产品、如计算机程序介质可以例如作为存储介质、如存储卡、USB棒、 CD-ROM、DVD或者也以可下载的文件的形式由网络中的服务器供应或提供。这例如在无线 通信网络的情况下可以通过利用计算机程序产品或计算机程序介质传输相应的文件。尤其 可以考虑将控制装置、诸如用于供应网络中的网络单元的使用计划的主导计算机作为程控 装直。
[0032] 此外提出一种具有所存储的、带有指令的计算机程序的数据载体，所述指令促使 在程控装置上执行相应的方法。
[0033] 本发明的其它可能的实施方案也包