用于电网中的电能的定向传输的方法和设备的制作方法

专利名称：用于电网中的电能的定向传输的方法和设备的制作方法
用于电网中的电能的定向传输的方法和设备本发明涉及一种用于电网中的电能的定向传输的方法，以及涉及一种用于经由包括至少一个电能发生器、至少一个网络节点以及至少一个消费者的电网来传输电能的方法。本发明进一步涉及一种用于电网中的电能的定向传输的网络节点，以及涉及一种包括至少一个电能发生器、至少一个网络节点以及至少一个消费者的电网。已知的电网通过网络的静态切换来确保个体用户或消费者的供电。网络以这样一种方式来切换，使得它将一个或多个消费者经由许多中间站连接到能量发生器，例如大的发电站或者用于产生可再生能量的分散式系统(例如叶轮机)。这种电网的切换可由中央控制器在操作期间以这样一种方式来改变使得更多或更少的消费者可被连接到单个能量发生器，或者，连接到电网的能量发生器的数量可以变化。而且，能量发生器能够改变它们的馈送至电网的功率或能量。这种受中央控制的且永久连接的电网只能确保对所有消费者的永久供电，因为它们永久地提供过剩供电，即多于消费者实际需求的能量。尽管该过剩供电可在预测模型的辅助下被粗略地适应于消费者的已知需求，但是已经发现这些电网不能满足需求并且是不灵活且效率低的。用于传输电能的面向需求的方法和系统在本领域中也是已知的。对所有这些而言，共同点在于不但能够在能量发生器和能量消费者之间传输能量，而且它们还确保消费者和发生器之间的通信，从而能够将消费者的实际需求传送给发生器并且使发电适应于当前需求。这种系统被称为“智能电网”系统。这些当前所提出的智能电网仅仅提供受中央控制的电网，其在不利用预测方法的情形下不允许发生器侧产生的能量对变化(尤其是短期波动)进行反应。然而，特别是当可再生能量的比例增大时，在供电侧存在相当大的波动。例如，由风电场所提供的能量的数量因而取决于当前的风力情况。因此可用的能量的量是非常易变的。例如，在无风期间，必须在短期内从其它能量发生器提供能量以满足需求。因此，本发明的一个目标是提供用于电能传输的方法和系统，这些方法和系统是高度灵活的并且能够动态地设计电网中的能量分布以便处理供电侧和需求侧两者的甚至是短期的波动。本发明的进一步目标是提供一种用于电能传输的方法和系统，这些方法和系统不利用中央的、超控(overriding)的控制器或控制单元来进行操作。本发明的进一步目标是提供一种用于电能传输的方法和系统，这些方法和系统允许电能的消费者在符合市场需求的情况下购买能量。上述目标中的至少一个是通过电网中的电能的定向传输方法来实现的，该方法包括以下步骤接收数据包，接收与数据包相关联的能量包，根据数据包中所包含的信息确定接收方，将数据包发送到先前确定的接收方并且将与数据包相关联的能量包发送到相同的先前确定的接收方，其中能量包由电压u(t)、电流I (t)以及数据包的持续时间T所限定。各个步骤可按时间顺序一个接着一个地(顺序地)执行或者并行地执行。
根据本发明的方法允许电能经由包括一个或多个网络节点的电网从发生器到消费者的灵活传输。根据本发明的用于定向能量传输的方法在本文中将被简称为电能的“智能电网路由”或“路由”。与现有技术相比，能量不是通过提供从发电站到消费者的静态网络线路以及通过随后接通消费者设备进而接入能量传输(即，接入主动消费附近的电流)来传输的，而是以动态路由到网络节点的能量包的形式来传输的。在本申请的涵义内，“路由”意味着，如同包交换的因特网中的情形一样，对于包的每次传输都必须确定从发生器到消费者的路径。为此，在一个实施例中，通过已知的寻路查找或路由算法来建立路径或路线。这种基于包的能量传输展示了与基于包的信息传输的相似性，其中至少部分地使用要被传输的能量包代替了的要在数据网络中作为有效负载而传输的信息。在本发明的涵义内，能量包是其电量和电压足以在消费者端运转电气设备(尤其是家用物件或照明设备)的电能。电能的传输不同于纯粹的信息传输。能量包优选地具有平均至少20伏特的直流电压或交流电压，优选地是平均至少50伏特的直流电压以及平均至少100伏特的交流电压。为使这种动态路由成为可能，使数据包与能量包相关联并且将数据包发送到与能量包相同的接收方，且数据包包含路由所必需的信息。优选地至少一个数据包，但是特别优选地是仅一个数据包，与每个能量包相关联。在数据包所包含的信息的基础上，在所述数据包的路由期间确定该数据包及能量包要被发送到的接收方。在本申请的涵义内，接收方被理解为网络中的下一元件。这可以是网络节点或消费者。为了实现能量包的路由，在一个实施例中，与能量包相关联的数据包包括能量包的发生器的唯一寻址。在进一步的实施例中，数据包包括能量包的消费者的唯一寻址，在本文中也称之为目标地址。因此可限定相应能量包的来源和目标两者，藉此对网络的个别参与元件的路由是可能的。在一个实施例中，数据包包括头部数据区，该头部数据区中优选地包含发生器和/ 或消费者的寻址。例如，通过读出数据包中所指示的消费者的寻址并且在所存储的路由表中查找下一个接收方来确定网络内的下一个接收方。在一个实施例中，电网中的发生器(或者，更一般地，供电节点)为相应的能量包在网络中建立路径并且优选地在与要传输的能量包相关联数据包中发送路径表。根据本发明的路由优选地发生在网络的网络节点中。在本发明的涵义内，至少在一个实施例中，发生器和消费者也是特别表示的网络节点。它们形成网络连接的起点和终
点ο在一个实施例中，数据包不仅限定了与其相关联的能量包的能量的量，而且限定了功率分布，即每单位时间提供给该包的能量的量。在该方法的这种实施例中，经由功率分布的指示(即关于何时最大地提供何种功率的规范)来请求或订购能量的量。
在一个实施例中，该功率分布确定了由能量包所提供的最大功率的随时间变化的进程，即电压U(t)的和/或电流I(t)的以及任选地要传输的能量包的持续时间T的随时间变化的进程。因此，在进一步的实施例中，根据本发明的方法进一步包括以下步骤确定要传输的能量包的功率分布TP(t)，其中功率分布确定在时间t这一时刻针对能量包最大地传输何种功率；以及传输具有所确定的功率分布TP(t)的能量包。在一个实施例中，功率分布TP(t)被标记在要传递的能量包上，其中在网络节点的输出处以这样的方式来控制功率阀，使得从不传输超过由功率分布在时间t这一时刻所限定的功率设定值的功率。而且，在一个实施例中，功率分布TP(t)作为信息同数据包一起被发送到接收方， 该数据包与要传输的能量包相关联。在最简单的情形下，其中任何时间都只接收单个能量包且通过单条线路来传输该能量包，要传输的能量包(在本文中也被称为输送包)的功率分布TP(t)(在本文中也被称为输送分布)与接收到的能量包的功率分布相同。在一个实施例中，如果该方法进一步包括以下步骤则是有利的借助于数据包中所包含的信息选择用于传输能量包的线路，借助于可控制的开关断开所选择的线路，在要传输的能量包的功率分布TP (t)的基础上借助于可控制的开关来控制在时间t这一时刻传输的功率。在更复杂的情形下，经由同一线路优选地在同时传输的两个或更多个能量包被一个网络节点接收到。因此，根据本发明的方法优选地进一步包括以下步骤将多个接收到的能量包组合以形成要传输的一个能量包或输送包，其中接收到的能量包中的每一个都包括功率分布p(t)，功率分布P(t)确定该能量包在时间t这一个时刻提供哪种最大功率，其中在该组合过程期间接收到的能量包的功率分布P (t)被加到要传输的能量包或输送包的功率分布 TP(t)或输送分布上；以及在与要传输的能量包相关联的数据包中将接收到的能量包的目标地址和功率分布P(t)发送给接收方。另一方面，包含有多个能量包的所接收到的能量包需要被分离，例如在网络节点处分离，并且被转发或发送到不同的接收方。因此，在一个实施例中，如果根据本发明的方法包括以下步骤则是有利的将接收到的能量包分解成多个要传输的能量包，其中与接收到的能量包相关联的数据包包含关于要传输的能量包的目标地址和功率分布的信息；将要传输的能量包中的每一个按照与其相关联的功率分布传输到相应的接收方；以及将与要传输的能量包相关联的数据包发送到与能量包相同的接收方。在本申请的涵义内，如果提到与能量包相关联的数据包与能量包一起传输，或者能量包被传输到与数据包相同的接收方，那么应当理解这意味着数据包和能量包在从发生器到消费者的过程中在网络中行进了相同路径，因为数据包包含将能量包路由至单个网络节点所需的信息。在本申请的涵义内，数据包和能量包的传输可以指数据包和能量包都在相同物理网络(即，同一线路)上传输。在这种实施例中，用于数据包的数据网络是“电力线网络”， 在该数据网络中为了传输信息，数据包被调制到要被传输用以供电的电流上。为此所需的技术在现有技术中被公知为经由电力网进行数据传输的载频系统。在替换实施例中，至少在单个网络节点之间经由物理上分离的网络(即，例如经由至少两条不同的线路——一线路和一无线电链路或者一线路和另一传输信道)来传输能量包和数据包。在一个实施例中，网络元件(即发生器、网络节点以及消费者)之间的所有连接被建立两次——一次是作为用于传输能量包的电网以及另一次是作为用于传输与能量包相关联的数据包的数据网络。然而，在具有分离的物理网络的这种实施例中，数据包和能量包也在相同的逻辑网络中有利地传输，其中该逻辑网络包括输送面以及信令和控制面(SCP)。优选地在输送面中传输能量包。在本发明的一个实施例中，利用IP技术传输数据包，其中IP技术使用公知的网际协议进行数据传输。根据网际协议，发生器和/或能量包的消费者的唯一寻址将被包含在数据包中的头部数据区(IP头部)中。在本发明的一个实施例中，路由被自主地执行，即不利用超控的中央控制器。例如，在路由期间，关于下一次能量包将被传输到的接收方的决定是基于路由表做出的，其中路由表取决于消费者的寻址。然而，其它路由算法同样替换地适用于路径确定。在本发明的进一步的实施例中，以自组织的方式执行路由，即在本申请的涵义内， 网络的变化(例如网络节点的添加或移除或者网络节点之间的连接的添加或移除)由系统自身来检测，而不需要诸如中央服务器之类的超控单元.本地规则，即应用于单个网络节点的那些规则，建立了用于控制面和输送面两者的全局结构。在一个实施例中，根据本发明的路由可进一步包括下述步骤确定要传输的能量包的持续时间T，即包中包含多少能量。能量包的持续时间优选地是基本能量帧的持续时间 dt的整数倍。能量包在电网中从发生器到消费者的路程上的持续时间可以改变。多个能量包可在通过网络的输送期间组合，或者一个包可在输送期间被分解成多个较小的包。在一个方面，大的能量包可被分成多个较小的包。考虑到此因素，大的能量包优选地由整数倍的虚拟基本能量帧所构成，其中虚拟基本能量帧在电网的所有电压电平上具有恒定量的能量。随后可在网络节点处将大的能量包分成多个较小的能量包，其中这些较小的能量包中的每一个又由整数倍的虚拟基本能量帧所构成。例如，大的能量包由大的发电站在高压网络上提供并且在网络节点处被分成多个较小的能量包，这些较小的能量包的总能量相当于原始能量包的能量。然而，由不同发生器提供的包也可在网络节点处组合以用于传输单个包，该单个包也被称为输送包，其中属于个体包的功率分布被加在一起以便产生从该网络节点传输的能量包的功率分布。由于关于个体包的目标地址以及组合的能量包的个别功率分布的信息的并行传输，输送包可在其目标节点处再次被分解成个体包，这些个体包随后可被进一步路由至它们相应的目标地址。能量包的持续时间或其功率分布的进一步变化发生在电网的电压电平之间的转换期间。由于包的能量的数量在降压期间保持基本恒定，因此电压的变化(电流恒定)导致包的持续时间延长。
前述目标中的至少一个同样由一种用于经由电网传输电能的方法来实现，所述电网包括至少一个电能发生器、至少一个网络节点以及至少一个消费者，其中电能以至少一个能量包的形式经由网络节点从发生器传输到消费者，其中数据包与能量包相关联且与能量包一起传输，并且其中利用如上所述的用于定向传输电能的方法将能量包路由至网络节
点ο与能量包相关联的数据包并不是必须与能量包同时传输，相反，如果在一些实施例中对此甚至没有要求，那么两个包之间可能存在延迟。特别地，在本发明的一个实施例中，数据包可早于相应的能量包，以便在能量包到达相应的网络节点之前触发路由器中的用于能量包的必要切换。换言之，在这种实施例中， 用于传输相应的能量包的路径在能量包到达个别参与网络节点之前形成。在根据本发明的方法的一个实施例中，数据包也从消费者传输到网络节点或发生器。这种数据包可包含不同的信息，例如对将能量包从发生器提供到消费者的请求，在将能量包从发生器传输到消费者之后的“握手”，或者用于谈判以什么价格提供能量包的信息。 因此，使得网络的个别元件之间能够进行双向通信。这些数据包可在与关联于能量包的数据包相同的网络上传输，但是与能量包的传输方向相反，或者替换地同样经由分离的数据网络(例如无线电网络)来传输，尤其是同样经由因特网来传输。在进一步的实施例中，除了与能量包相关联的数据包，其它数据包也可从能量发生器被传输到消费者，并且被独占地用于发生器和消费者之间的数据通信，而不是将能量包与其一起传输。在本发明的一个实施例中，该方法具有功率限制，从而防止消费者获取多于它所请求的功率。由包的功率分布来限定任一时刻的功率上限。这与常规网络不同，在常规网络中消费者在它请求的时刻就从网络获取了它所需要的那么多的功率。在一个实施例中，这种功率限制隐含了如下假设实际上所提供的全部能量包同样都由对它们做出请求的消费者所接收到。这一假设的实现通常意味着所提供的能量被储存在消费者侧。在第一实施例中，通过在已经到达了针对特定时间段所请求的功率时使用消费者线路上的相应调节器逐渐降低电压来获得提供给消费者的功率，调节器也被称为功率阀。或者，功率限制也可通过能量包的时分多路复用来实现，这样消费者仅仅指示它总的希望接收多少能量，即多少个能量包。如果达到了要供应的能量包的数量，则终止包的供应。前述目标中的至少一个同样由用于电网中的电能的定向传输的网络节点来实现， 其包括用于接收数据包的接收设备；用于接收与数据包相关联的能量包的接收设备；用于根据数据包中所包含的信息确定接收方的设备；用于将数据包发送到先前确定的接收方的设备，其中用于发送数据包的设备连接至用于确定接收方的设备；用于传输与数据包相关联的能量包的设备，该能量包由电压u(t)、电流I (t)以及包的持续时间T来限定，其中用于传输能量包的设备连接至用于确定接收方的设备，其中网络节点以这样一种方式设计使得它在操作期间将数据包和能量包传输到相同的接收方。这样，网络节点可将数据包的目标地址用于数据包的定向传输(即数据包的路由)并用于能量包的定向传输(即能量包的路由)。
在一个实施例中，用于确定接收方的设备是用于确定数据包在数据网络中的路径或路线以及用于确定能量包在电力网中的路径或路线的设备。特别地，网络节点具有用于对能量包的输送进行功率控制的设备，使得在时间T 中传输能量包。因此，在本文中，根据本发明的这种网络节点将被称为智能电网路由器(简称为 SGR)或者简称为路由器。这种路由器被有利地安排在电网的网络节点和/或发生器和/或消费者中。在根据本发明的路由器的优选实施例中，用于传输能量包的设备和用于传输与能量包相关联的数据包的设备被连接到两个物理上不同的网络。在本发明的一个实施例中，除了电网外，与电网并行的数据网络被指定用于该目的，并且它们优选地一起形成逻辑网络。在进一步的实施例中，由电网和数据网络形成的逻辑网络包括输送面以及信令和控制面(SCP)。这两个面也在根据本发明的路由器中形成。在一个实施例中，网络的输送面被分成两个物理网络。从发生器向消费者供应的电能经由第一网络传输，而必要的数据通信则利用数据包经由网络元件之间的第二网络发生且优选地以双向的方式通信。信令和控制面经由数据网络进行通信。在优选实施例中，信令和控制面优选地利用下一代网络(NGN)且优选地利用IP网络来形成。SIP (会话发起协议)可优选地被用作信令和控制面中的信令协议，例如在RFC 3261所指定的。在本申请的涵义内，物理传输路径被认为是物理网络，以及被创建为像OSI分层模型中的层1一样的比特传输层。在一个实施例中，用于传输能量包的设备包括可控制的开关，该可控制的开关也被称为功率阀并且以这样一种方式连接到用于传输数据包的设备使得它可藉此受到控制。 这种开关的一个示例是GTO晶闸管。能量包有利地在两个节点之间传输，其中节点之间的连接线与两个节点均断开或与两个节点的功率管断开并且流经该线路的电流由这些功率阀中的至少一个来控制。前述目标中的至少一个同样地由包括至少一个电能发生器、至少一个网络节点和至少一个消费者的电网来实现；其中发生器、网络节点和消费者以这样一种方式来设计和互连，使得在操作期间可将电能以具有预定量的能量的至少一个能量包的形式从发生器经由网络节点传输到消费者；其中发生器、网络节点和消费者以这样一种方式来设计和互连， 使得在操作期间可将与能量包相关联的数据包从发生器经由网络节点传输到消费者；其中网络节点包括如上所述的、根据本发明的、利用数据包的用于能量包定向传输的网络节点。在本发明的一个实施例中，发生器和/或消费者同样各自包括用于传输能量包的设备。在进一步的实施例中，至少消费者和/或网络节点包括用于接收能量包的设备。然而，在进一步的实施例中，消费者同样包括用于传输数据包的设备，使得在网络的个别元件之间提供双向通信。在本发明的优选实施例中，发生器、网络节点和/或消费者包括电能储存器。这种能量储存器尤其使得消费者在市场上销售的能量包价格合适时能够购买这些能量包，例如，如果电网内的总消费低时(例如晚上时)或者如果电网中的供应高时(例如秋季)。取决于需求分布，不同类型的蓄电池或电池或者其它电能储存器可用作服务连接中的能量储存器。在所例示的实施例中，电池是基于锂离子技术的电池。然而，铅蓄电池也是可能的，因为其通常用于储存大量的能量。基于磷酸铁锂氧化物、锂镍钴氧化物、硝酸锂氧化物、氧化锂、氧化镍、氧化钴和氧化铝的蓄电池以及基于锂锰氧化物和锂钛氧化物技术的蓄电池也是适用的。包括由诸如钛酸锂之类的纳米结构材料制成的阳极的蓄电池的实施例也是可能的。作为蓄电池的替换，也可使用大电容的电容器，诸如，例如由碳纳米管或电容性聚合物制成的大电容器(high-caps)、超大电容器(super-caps)或极大电容器 (ultra-caps)。例如，其它能量储存器包括超导线圈，超导磁能储存器(SMES)，惯性轮或其它用于转换成动能的机械系统，蓄水发电站，用于转换成势能的抽水蓄能发电站，与燃料电池协作的由用于将水分裂成氢和氧的元件构成的氢储存器，或者更一般地用于储存热能、 化学能、机械能或电能的系统。前述能量储存器原则上不仅适于消费者侧的能量储存，而且适于发电站侧或单个网络节点中的能量储存。在一个实施例中，能量储存器可以是移动的能量储存器，例如电驱动机动车中所提供的能量储存器。这种移动的能量储存器连接至电网以充电，并且尤其可被用于消费者侧的能量储存。特别地，这是适当的，因为大多数机动车在它们使用寿命的约80%中保持不用和停车状态。能量储存器的使用消除了能量发生器和消费者之间的清晰区别。具有能量(例如，来自能量储存器的能量)的任何设备在原则上也可将能量馈送进网络并且因而成为 “发生器”。另一方面，任何能量储存器(例如，包括与发电站相关联的能量储存器)可从网络接收电能并且因而成为消费者。因此，在本申请中所使用的术语“发生器”和“消费者”应被广义地理解为电网中的能量源和能量宿(energy sink)。在一个实施例中，消费者包括与其相关联的能量储存器的储存管理。储存管理可限定一个或多个特性水平并且可触发该特定过程，这些特性水平要么是自动地预先确定的，要么是通过消费者的操作者来预先确定的。例如，一旦已达到某特定水平时储存管理可触发对特定量的能量的供应的请求，或者提供特定量的能量用以馈送至网络(例如如果， 有储存溢出的风险时)。在一个实施例中，储存管理触发能量请求，特别是当达到能量储存器的最低水平时，其中例如将不考虑报价地购买能量。储存管理也可根据可预定的规则来限定功率分布。如果包括上述储存管理的储存器与每个网络节点或SGR相关联，则可因而以自组织的方式有利地确定功率分布。在一个实施例中，电网的网络节点形成虚拟发电站，其中该网络节点连接至多个发生器并且在消费者看来像是单个发生器。为了更好地理解上面描述中所使用的术语以及根据本发明的网络的基本元件，将在下文中描述发电站中产生的电能从能量发生器或发电站经由单个网络节点到单个终端消费者(例如个人家庭)的路径。假设在个人家庭中衣物要在某个工作日洗涤并且可用的洗衣机可根据时间编程， 使得它可在过量的电能产生从而价格合适的时间工作。将洗衣机编程至适当的工作时间意味着消费者的路由器(其包括与洗衣机的数据连接)在特定时间发送数据包，该数据包具有对具有功率分布的电能的供应的请求。数据包首先从消费者发送至电网中与消费者连接的任何一个网络节点。作为有效负载，发送的数据包包含关于所需的能量的数量、功率分布以及洗涤过程的持续时间和开始的信息。发电站操作者通常被指定为接收者。由消费者的路由器发送至电网中的网络节点的数据包在该第一网络节点处以这样一种方式路由，使得它对与该网络节点连接的全部发电站操作者都是可获得的。发电站操作者随后在相反方向上发送包括作出请求的消费者作为接收者的数据包并且向所述消费者提供要在其状态下供应的能量的数量。消费者的路由器或与其连接的控制器然后可自动地或者在用户的人工辅助下选择对消费者最优惠的报价。在约定的时间，能量发生器以具有所订购的功率分布的能量包的形式提供由消费者所请求的能量的数量。为了使复杂性尽可能地低，我们将在该示例中考虑低压直流电网络，其中能量发生器同样实际上馈送所提供的具有订购的功率分布的能量的数量并将其馈送至电网中。馈送至电网的每个能量包都伴随有数据包，该数据包至少携带关于该能量包将被提供至的能量包消费者的信息。为此目的，发电站具有将包形式的能量馈送进电网且将伴随能量包流的数据包通过网络馈送的路由器。在馈送相应的能量包之前不久发送与相应的能量包相关联的数据包，以便在路由至网络中的下一个元件之前允许传输能量而使能量储存器在单个网络节点处不是必需的。到达网络节点的数据包基于它的消费者寻址而被转发到相关的消费者。同时，路由器以这样一种方式来切换电网，使得能量包也被转发到在数据包中被标记为目标地址的消费者。在上述实施例可至少部分地通过使用由软件控制的处理设备来实现的范围内，可以清楚地理解到，提供这种软件控制的计算机程序以及其上存储有这种计算机程序的存储介质应被视为本发明的方面。本发明的进一步的优点、特征以及可能的应用将在下述实施例及相关附图的基础上变得显而易见，其中

图1是根据本发明一个实施例的电网的示意图；图2是根据本发明另一个实施例的电网的示意图；图3示出图1的电网的简化实施例；图4是根据本发明的连接至电网的消费者的一个实施例的示意图；图5是根据本发明的连接至电网的消费者的替换实施例的示意表示；图6示出具有多个网络节点的图3的电网；图7示出根据图6的电网中的信令和能量输送的序列的图表；图8示出根据本发明的用于电网中的功率请求的经由SIP的示例性信令的源代码；图9是将根据本发明的电网分成控制面和输送面的示意图；图10是根据本发明的网络节点的一个实施例的配置的示意图；图11是根据本发明的能量包随时间变化的进程的示意图；图12示出根据本发明的路由器的功率阀的配置；图13示出根据本发明的包括两个消费者的功率控制的框图；图14示出根据本发明的利用路由器中的两个功率阀使电流分叉的配置；
图15a示出图14的电路操作的仿真结果，具有分支2中的功率的负载改变；图15b示出图14的电路操作的仿真结果，具有分支2中的平均电压的负载改变；图15c示出图14的电路操作的仿真结果，具有分支2中的经调制电压随时间变化的进程的负载改变；以及图16示出根据本发明的电网中的电压电平之间的转换。图1示出电网1000的第一实施例的示意图，所有的电发生器2000和消费者或用户3000经由该电网互连。这种智能网络特别适于其中有集成的可再生能量源的电网，这些能量源所提供的能量的数量具有大的暂时波动。网络1000不是静态地切换的，相反允许通过能量包的路由将电流转发至单个网络节点。例如，在大风时可出现一种情况，其中连接至电网的叶轮机产生比可由用户3000 短时间能接收的更多的功率。为此目的，通过图2中的示例示出的电网在发生器2000 —侧和消费者或用户3000 —侧均具有存储装置。这种储存器可以是蓄水发电站或者是电动操作的机动车的电池或蓄电池。在网络的整体图中，发生器2000和消费者3000之间的边界因而部分消失，例如因为蓄水发电站和机动车均代表发生器和消费者，即在特定时间它们是能量的接收者而在其他时间它们将能量馈送进网络1000。为了解决置于电网上的这些大量需求，根据本发明的电网1000具有路由功能，该路由功能使得能够将能量包在电网1000中从发生器2000到消费者或用户3000的诸个单个路径上传输。图3示出结构简化的电网的一个示例，该电网包括单个中央发电站2000和四个用户3000。根据本发明的电网的该示例通过介绍示出了电网1000如何对所定义的需求情况做出反应。为此目的，将在下文中的许多实施例中描述诸个单个元件，尤其是用户3000和电网1000的诸个单个元件。图4是连接至电网1000的用户3000的结构示意图。服务连接3100将家用网络 3200连接至动态路由的电网1000并且经由该电网1000又连接至发电站2000。为了能够对家庭3000的需求情况做出动态地反应，服务连接必须首先将功率请求发送至电网1000。这种功率请求的技术实现以及在用户3000和发电站2000之间的两个方向上的控制信息的进一步传输被称为信令并且将在下文中进一步详细地描述。个体用户3300连接至家用网络3200，在本示例中是个体的电动操作的家用电器，诸如洗衣机，电冰箱以及家用照明。服务连接3100被形成为类似于电网1000的每个网络节点的路由器。在所示出的简单实施例中，服务连接3100仅仅是电能的消费者，即它不需要具有将能量包路由至消费者的功能。然而，在消费者3000具有能量储存器且能量储存器的内容物同样对其它用户可用的替换实施例中，家用连接3100同样能够将能量馈送进电网1000并且因此具有与网络 1000的网络节点的个别路由器相同的双向功能。图5示出了消费者3000的替换实施例。服务连接3100具有能量储存器，该能量储存器在所示出的实施例中是蓄电池或电池3110。这用作储存超过用户3000的特定需求而提供的能量的缓冲器。一方面，如上所述以220伏特和50赫兹的普通交流电为常规家用电器3300供电的常规家用网络3200连接至电池3110或家用连接3100。对于常规家用网络3200的供电，服务连接3100具有转换器3120，该转换器3120将电池3110所提供的直流电压转换成交流电压并且将其转换成相应的电压电平。在常规交流电压家用网络3200之外，服务连接3100 也向包括相应的家用电器3500的“智能电网”家用网络3400供电。类似于电网1000，智能电网家用网络3400自身同样具有信令的选择进而具有在家庭内智能电能分配的选择。该智能电网家用网络3400使得能够例如智能地利用电池3110所提供的能量，例如当晚上家庭中的其它能量用户空闲时操作洗衣机。在图5示出的实施例中，电池3100包括储存管理，储存管理允许操作者(在该情况下是住在房子中的人)来限定电池3110的特定水平标记。一旦已经达到这些水平标记， 家用连接就自动地执行动作。如果达到储存器3110的最低水平，则因此可提出对购买具有适当功率分布的特定数量的能量的请求，其中购买该能量以满足家庭的基本需求而不考虑该能量的报价。与能量包相关联的功率分布P(t)由储存管理在可预先确定的规则的辅助下自动地确定。图6示出具有总共六个网络节点1100. a到1100. f的电网1000，其功能基本上由诸个单个智能电网路由器(SGR)来提供。所示出的网络1000的拓扑结构仅仅是一个示例， 其中网络1000的功能不依赖于由网络节点1100和线路形成的特定拓扑结构。现在将考虑从发电站2000到单个消费者3000(在图6的图中是图上方的消费者) 的功率的传输。为了信令，例如当达到能量储存器3110的最低水平时，消费者3000的家用连接3100发送功率请求至网络节点1100. c，其中家用连接3100经由该网络节点1100. c连接至电网1000。网络节点1100. a、1100. b和1100. c或者它们的SGR将该请求路由至连接到网络1000的发电站2000。该信令过程在图7的时序图中被示为过程[1]。在所示出的实施例中，经由根据 IPv4或IPv6的IP (网际协议)地址以及DNS (域名服务)主机名来寻址每个网络节点1100 的SGR，并且根据SIP (会话发起协议)来交换信令信息。图8示出以最高每kWh 18分的价格对来自可再生能量源的4kWh的功率请求的信令的一个示例。信令通过XML格式的INVITE (邀请)消息经由SIP而发生。如果发电站2000可供应所请求的功率，则它将该信息经由网络1000发送到家庭。 信令的返回路径同样在图7中由[1]标记出。因此，经由路由方法在由包括SGR的网络节点1100. a到1100. c所构成的网络 1000中动态地限定了经由诸个单个参与SGR的从发电站2000到服务连接3100的路径，该路径通过将相应的能量包从发电站2000路由至消费者3000. a而供应IkW的功率达四个小时。该能量供应在图7中由阶段[2]标出。在图7示出的实施例中，发电站2000还在阶段[3]中发出供应终止的信令。如果首先更详细地研究网络1000的结构，则可更好地理解网络节点1100中的SGR 的功能。为了支持能量传输(即能量包的传输)和信令(即数据包的传输)两者以及相应的包路由，网络1000包括输送面和控制面。在图1至图8示出的实施例中，输送面包括两个信道第一个信道用于传输与网络的管理和控制相关联的数据，并且第二个信道用于传输能量包形式的电能以向消费者3000 供电。输送层的两个信道被设计为单独的线路，它们被设计成网络节点1100之间以及网络节点与发电站2000及消费者3000之间的联络线。为了控制和切换这两个信道，除了诸如路由器和开关之类的传输能量包所必需的数据网络元件之外，网络节点1100的每个SGR还具有功率电子器件。在下文中，如果提到功率阀，则应理解这是指可控制的开关，它使得能够控制来自网络节点的能量流。在图1至图9所示出的实施例中，每个网络节点1100或SGR支持两个IPv6地址。 一个地址用于IP通信并且另一个用于标识网络1000中的SGR。然而，两个地址也可以是相同的。图10示出网络节点1100中的SGR的配置的示意图。节点1100的路由器也由控制面1110和输送面1120所组成。控制面1110接管所有管理、调节、控制以及通信功能。这包括路由器之间的通信，因此同样也特别包括作为整体的电网1000与所连接的发生器2000 和消费者3000之间的通信。接口 1130a、1130b同样分成控制面和传输面。用于数据通信的接口 1132也被设置在接口 1130中的控制面上。这连接至控制面上的控制逻辑1132并且连接至IP通信网络。在输送面上，接口 1131连接至能量包输送网络。与接口连接的输送线连接至控制电流的功率阀1131。功率阀1131的控制电子器件(参见图1 被连接至控制面上的控制逻辑 1132。此外，功率阀1131a经由导电轨1122而连接至接口 1130b的功率阀1131b。如果存在多个接口，那么相关联的功率阀经由导电轨1122连接。所有功率阀的控制电子器件都连接至控制逻辑1132并且随后经由该控制逻辑1132而被控制。控制逻辑1132具有IP路由功能以及数据通信所必需的全部功能。首先，控制逻辑处理输入的数据包，具有用于确定数据包和能量包的路径或路线的路由方法，确定用于输送能量包的参与接口并且经由相应功率阀的控制来控制能量包的输送。此外，控制逻辑1132包括一设备，用于将能量包进行组合以形成需要在相同的线路上输送的输送包，并用于创建和发送输送信息，即组合在输送包中的能量包的功率分布和目标地址。控制逻辑1132还具有一设备，用于利用并行传输的输送信息(“输送请求”)将输送包分成输送包中原先包含的能量包，并用于进一步路由原始能量包至其相应的目的地址。控制逻辑1132还具有一设备，用于顺序地处理输入和输出的数据包和能量包，并用于故障和监控管理。在所示出的实施例中，根据现有技术的IP技术来构造网络1000的控制面1110。 路由器的控制面1110形成根据IPv4或IPv6寻址模型的IP堆栈，并且也形成IP地址管理、具有相关控制逻辑的SIP堆栈、DNS客户端、安全功能、以及用于控制接口 1130.a、1130. b和输送面中的分配器的流控制。包交换网络的已知的路由方法被用于提供从发生器2000到消费者或用户3000的路径。在本实例所示的最简单的实施例中，路由表被用于路由方法。“智能电网” (SG)地址被用于标识网络节点1100。这些SG地址被构造成类似于因特网地址的规则。为了使足够数量的地址可用，IPv6寻址模型同样用于SG地址。从IP技术中已知的路由方法可通过成本函数来增强，成本函数考虑了传输成本以及在网络1000中创建供应者路径时的损耗。例如，结果可能优选本地的能量供应者。例如，如果连接至能量供应者或发电站2000的节点(在下文中也称为供应节点) 已通过路由方法标识了在网络1000中的路径，换言之，已确定了参与的网络节点1100或 SGR的次序，那么它创建参与SG地址的列表。该路径列表随后通过信令(在这种情况下是基于SIP协议)被发送到参与的SGR作为输送请求的一部分。
网络节点的输送面1120在网络1000中从互连的SGR在具有明确限定的性质的、 明确限定的规则下与信令的数据包逻辑上并行地引导电流(即要传输的能量包)。中央功能组特别是接口 1130至下一个连接的SGR。在所示出的实施例中，通信接口 1132. a和1132. b被设计成以太网接口，在现有技术中就是这样，其中根据OSI层模型在物理和数据链路层使用IP通信。在示出的示例中，智能电网或网络1000是直流电压网络。对于基于包的能量传输的功能，将在下文中假设所提供的和所传输的能量包完全由相应的接收者接收到。在下文中将考虑一种情形，其中网络节点1100. a将预期用于节点1100. C的能量包传输至节点 1100. b。参与的节点1100. a、1100. b和1100. c中的每一个都包括SGR，SGR使得能够在IP 网络中路由数据包并且在电网中路由能量包。数据包和能量包的传输需要在整个网络上的绝对时间。为此目的，利用同步以太网的方法在时间上同步网络1000的全部参与元件。或者，同步化也可通过额外的时间信令来实现，该信令在信号链中传达事件的开始和结束。在下文中将描述在网络节点的输出处的能量包的供应的操作。每个能量包由其功率分布来限定。功率分布又由单个能量帧F(i)的次序来限定，使得下列条件适用1.对于传递时间T，T =结束时间-开始时间；2.传递时间T被划分成时间间隔dt(i)，使得T= (dt(i))的总和；3. t⑴是时间间隔dt⑴的绝对开始时间；4.通过索引i，绝对排序关系与绝对时间同步地产生。帧F(i)的开始时间因此始终唯一地与i链接；5.功率P(i)与每个时间间隔相关联，使得对于包的能量，E =〔 (P(i)x dt(i))的总和〕。间隔dt(i)与功率P(i)的乘积被称为能量帧或者基本能量包F(i)。能量包在图11的左上部分被示为具有相应功率分布Pl (i)的包P1。包Pl将从节点1100. a传输到节点1100. b，换言之，能量包Pl必须经由节点1100. a和1100. b之间的线路来传输，特别是经由节点1100. a的输出接口和节点1100. b的输入接口之间的线路来传输。如果在相同的时间段期间，具有第二功率分布P2(i)的第二包P2(在图11的左下部分示出)将经由从节点1100. a到节点1100. b的相同线路来传输，那么具有组合的输送功率分布TP(i)的输送包TP(在图11的右边)必须经由该线路传输。对于两个接口之间的功率的传输，输送功率分布TP (i)由可用于输送的功率分布(在特定示例中是Pl(i)、P2(i)) 的总和来限定。由于由供应节点(即与发生器连接的节点)所发起的、通过信令发送的相应输送请求，SGR的控制面接收可用于输送的包以及参与输送过程的节点地址和目标地址。为了处理这些输送请求，控制面具有排队系统。SGR的控制面可根据参与输送过程的节点的列表 (这种列表包含在输送请求中)或者通过所实现的路由算法来确定它要将包传输到的后续路由器或网络节点。SGR的控制面将具有所连接的SGR的接口罗列在表中。在该列表的辅助下，控制面将相应的接口分配到要传输的包。随后为每个接口创建相应的输送分布。利用对能量包的新输送请求的每次输入再次改变相应的输送分布。包Pl由四个能量帧PlF(I)到PlF(4)组成。相反，包P2仅由两个能量帧P2F(1) 和P2F (2)组成，这两个能量帧的长度相同但是内容不同。
现在将考虑在时间t(i)的时刻，在该时刻在帧TP F(i)中进行包传输。对帧TP F(i+1)的供应现在被队列为下一个。时间t+dt的时刻属于作为帧TP F(i+1)的起点的点 i = 1。SGR的控制面在时间t这一时刻经由相应接口传递后续值TP(i+l)以便用于将帧 TP F(i+1)供应到输送面的功率控制。输送面具有到所连接的线路的所有接口，既用于数据传输又用于能量传输。每个接口具有功率阀以及到控制面的接口。经由该到控制面的接口，功率阀接收用于传输相应能量帧的功率变量和/或功率分布TP (i)。在所示出的实施例中，以固定周期向所有接口传输能量包，即在固定的时刻从相应的接口传输能量包。功率阀由功率电子器件(PE)、用于功率电子器件的控件、在输出侧对到下一个节点的输出线的功率测量以及到控制面的接口所组成。控制器从控制面接收功率变量TP(j)(即，要传输的最大功率)以用于下一帧 F(j)。功率电子器件的控制器因而在时间t(j)这一时刻接收控制变量TP (j)作为设定值。 从时间t =>t(j)的时刻开始，功率电子器件的控制器确保实际值(t+dt)小于或等于设定值TP(j)。这适用于直至时间t = t(j+l)的时刻，之后新的受控制的变量TP(j+l) 适用。或者，实际值也可小于设定值。对于在下一个周期阶段可用于传递的每个帧，控制面将设定值传送到功率电子器件的控制器。这样，输出功率被适应于与相应接口连接的线路。具有恒定的功率变量TP (i)和均勻负载，功率阀保持开启并且不存在切换或控制过程。功率阀因而用作开启和关闭线路的开关。图10中的功率阀1131. a和1131. b均基本上由GTO晶闸管所形成，以便允许对接口 1131. a和1131. b的输出的准确切换。在图12中示出功率电子器件或功率阀的电路图。 除了 GTO晶闸管外，功率电子器件包括由电容器C和线圈L构成的低通滤波器，以抑制GTO 晶闸管被连接时的瞬变现象并且使控制过程平稳。在图12中的电路的右边所示出的电阻 R表示施加到接口的负载。根据对SGR以及尤其是输送面中的功率阀的操作的这些一般描述，现在将考虑根据本发明的在网络中实现功率限制的实际示例。这种功率限制防止消费者在特定时刻从网络获取比它所请求的或者所订购的功率要来的多的功率。节点A(在该情形下是发电站)向节点B(在该情形下是功率切换器)提供恒定功率的包。节点B又向节点C(Mainz 1)提供具有175丽的恒定功率分布的包并且向节点 D (Mainz 2)提供具有200MW的恒定功率分布的包。图13以示意图示出网络概略图，该网络具有从发电站到功率切换器的380kV线路并且在城镇Mainz 1和Mainz 2的各部分提供相
应功率。图14示出节点B的功率电子器件，其中所示出的功率电子器件包括两个GTO晶闸管或两个功率阀以便能够将在节点B处输入的能量包路由(即功率分配)至被提供到节点 C和节点D (即城镇Mainz 1和Mainz 2的各部分)的包。在第二(下面)分支Mainz 2中提供开关，并且使得能够连接额外的负载。图15a到图15c示出对负载变化的数字仿真的结果，其中在分支Mainz 2中，在t =200ms时，连接具有2. 3GW功率消耗的负载，其中来自图14的电路的控制提供功率限制。在图15a示出当在分支Mainz 2中连接负载时的功率特性的同时，图15b示出当连接负载时电容器C2处的电压特性，并且图15c示出分支Mainz 2的功率阀处的电压的调制，该调制产生图15b的有效电压。分支Mainz 2的GTO初始时被永久性开启，因为所抽取的功率比所请求的少。当在 t = 200ms连接额外负载时，200丽的设定值功率被超过，并且控制电子器件关闭分支Mainz 2中的GTO以便将可从网络抽取的功率限制到设定值功率。因此，图15b中示出的电压在电容器C2处降低，像图15a中示出的可抽取的功率那样，其中该功率大约在200MW的设定值功率处达到稳定。从图15c中可见，所示出的实施例中的控件利用电压脉冲的恒定脉冲宽度进行工作并且调制其频率，以便实现对可抽取的功率的限制所必需的平均电压。例如，目前德国的电网实现四个电压电平，通常是220kV或380kV的最高电压、 IlOkV的高电压、从IkV到50kV或60kV的中电压以及230V或400V的低电压。在一个实施例中，被路由的网络1000也可实现这种对电压平面的划分。德国现有的电压电平仅仅用作示例，并且所有其它的对电压电平的划分也可被映射到根据本发明的智能电网上。图16的上部的图像示出具有4个电压电平的直流电压网络的实现的一个示例。发电站2000是用于产生交流电压的常规发电站。然而，这一个具有整流器以便将直流电压馈送进电网。所提供的直流电压可被直接用于消费者或家庭3000侧，或者在住房侧在转换器的辅助下产生常规家用交流电压。由于网络的网格化通常也随着从较高电压电平到较低电压电平的转换而增多，进入电压电平的功率通常必须通过使用降压转换器被分配到多个连接的网络，如图16的下部的图像所示。出于原始公开的目的，应注意根据本说明书、附图和权利要求书对本领域技术人员所揭示的所有特征，即使仅仅结合其它特定特征特别地描述，也可个别地组合以及与本文公开的其它特征或特征组进行任何组合，只要这未被明确排除在外并且只要这些组合不是在技术上不可能的或者无意义的即可。为了描述的简洁性和可读性，在这里并没有提供特征的全部可想像到的组合的广泛描述。尽管在附图和前面的说明书中已详细阐述和描述了本发明，但是该阐述和描述仅为示例性的并且不是对如权利要求书所定义的所预期的保护范围的限制。本发明不限于所披露的实施例。所披露实施例的修改对本领域内技术人员从附图、说明书和所附权利要求书看来是显而易见的。在权利要求中，“包括”一词不排除其他要素或者步骤，并且不定冠词“一” 或“一个”不排除复数形式。某些特征在不同权利要求中被要求的纯粹事实并不意味着它们不能组合。权利要求书中的附图标记不旨在限制保护范围。附图标记列表
1000电网
1100.a-1100. f网络节点
1100控制面
1120输送面
1122输送面中的内部分配器
1130.a,1130.b接口
1131.a, 1131. b输送面中的功率阀
1132控制面中的IP路由器
1132. a, 1132. b控制面中的接口的功能组
2000发电站
3000消费者
3100服务连接
3200交流电压家用网各I
3300交流电压消费者/丨电气设备
3400智能直流电压家月舊网络
3500直流电压消费者/1电气设备
权利要求
1.一种用于电网(1000)中的电能的定向传输的方法，包括以下步骤 接收数据包，接收与所述数据包相关联的能量包， 根据所述数据包中包含的信息确定接收方， 将所述数据包发送到先前确定的接收方，以及将与所述数据包相关联的所述能量包传输到相同的先前确定的接收方，所述能量包由电压U(t)、电流I⑴以及该包的持续时间T所限定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据包和所述能量包经由相同的电气线路来传输。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述数据包经由数据网络传输且所述能量包经由电网传输，其中所述数据网络和所述电网在物理上彼此分离。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述电网和所述数据网络一起构成包括输送面以及信令和控制面(SCP)的逻辑网络。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述数据包包括所述能量包的发生器的唯一寻址。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述数据包包括所述能量包的唯一目标寻址。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述定向传输自主地进行和/ 或以自组织的方式进行。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，它进一步包括以下步骤 确定要传输的能量包的持续时间T，所述能量包的持续时间T优选地是基本能量帧的持续时间dt的整数倍。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，它进一步包括以下步骤 确定要传输的能量包的功率分布TP(t)，其中所述功率分布TP(t)确定在时间t这一时刻针对所述能量包最大地传输何种功率，以及传输具有所确定的功率分布TP(t)的能量包。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，它进一步包括以下步骤 利用所述数据包中包含的信息选择用于传输所述能量包的线路， 利用可控制的开关断开所选择的线路，利用所述可控制的开关在要传输的能量包的功率分布TP (t)的基础上控制在时间t这一时刻所传输的功率。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，它进一步包括以下步骤 组合多个接收到的能量包以形成要传输的能量包，所述接收到的能量包中的每一个都包括确定在时间t这一时刻能量包提供何种最大功率的功率分布P (t)，在该组合过程期间，所述接收到的能量包的功率分布p(t)被增加到要传输的能量包的功率分布TP⑴上，以及将所述接收到的能量包的目标地址和功率分布p(t)放置在与要传输的能量包相关联的数据包中而传输到所述接收方。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，它进一步包括以下步骤将接收到的能量包分解成多个要传输的能量包，其中与所述接收到的能量包相关联的数据包包含关于要传输的能量包的目标地址和功率分布的信息，将具有与其相关联的功率分布的、要传输的能量包中的每一个传输到相应的接收方，以及将与要传输的能量包相关联的数据包传输到与所述能量包相同的接收方。
13.一种用于经由电网(1000)传输电能的方法，所述电网(1000)包括至少一个电能发生器(2000)、至少一个网络节点(1100,1100. a-1100. f)以及至少一个消费者(3000)，其中将所述电能以至少一个能量包的形式从所述发生器O000)经由所述网络节点传输到所述消费者(3000)，其中数据包与所述能量包相关联且与所述能量包一起传输，以及其中通过如权利要求1至12中任一项所述的方法将所述能量包经由所述网络节点 (1100. a-1100. f)从所述发生器Q000)路由到所述消费者(3000)。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，以这样一种方式传输所述数据包和所述能量包，使得当到达网络节点时，所述数据包在所述能量包之前到达。
15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，将数据包从消费者传输到网络节点再传输到发生器。
16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其特征在于，它包括用于与消费者相关联的能量储存器的储存管理，所述储存管理限定所述能量储存器的至少一个水平标记并且随后当储存水平超过或低于所述水平标记时向网络发送对能量的请求或对能量的供应。
17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于，它包括限定可由消费者从所述网络中抽取的功率的功率限制。
18.一种计算机程序，包括用于执行如权利要求1至17中任一项所述的方法的程序代码。
19.一种机器可读数据载体，包括其上存储的如权利要求18所述的计算机程序。
20.一种计算机系统，其上装载了如权利要求18所述的计算机程序。
21.一种用于电网(1000)中的电能的定向传输的网络节点(1100,1100. a-1100. f)，包括用于接收数据包的接收装置(1132. a)，用于接收与所述数据包相关联的能量包的接收装置(1131. a, 1131. b)， 用于根据所述数据包中包含的信息确定接收器的装置(1132)， 用于将所述数据包发送到先前确定的接收器的装置(1132. b)， 其中用于发送所述数据包的装置(1132.b)连接到用于确定所述接收方的装置 (1132)，用于传输与所述数据包相关联的能量包的装置(1131. b)，所述能量包由电压U(t)、电流I (t)以及该包的持续时间T所限定，其中用于传输所述能量包的装置(1131.b)连接到用于确定所述接收方的装置 (1132)，其中以这样一种方式设计所述网络节点(1100，1100. a-1100. f)，使得它在操作期间将所述数据包和所述能量包传输到相同的接收方。
22.如权利要求21所述的网络节点，其特征在于，所述用于传输能量包的装置包括至少一个可控制的开关，所述开关以这样一种方式连接到所述用于传输数据包的装置使得它可藉此受到控制。
23.如权利要求21或22所述的网络节点，其特征在于，它连接到用于能量包传输的第一物理网络，并且连接到用于数据包传输的第二物理网络。
24.如权利要求21至23中任一项所述的网络节点，其特征在于，它包括输送面以及信令和控制面(SCP)。
25.一种电网(1000)，包括至少一个电能发生器O000)，至少一个网络节点(1100，1100. a-1100. f)，以及至少一个消费者(3000)，其中所述发生器(2000)、所述网络节点(1100,1100. a-1100. f)和所述消费者(3000) 以这样一种方式设计和互连，使得在操作期间，电能能以至少一个具有预定数量的能量的能量包的形式从所述发生器O000)经由所述网络节点(1100，1100. a-1100. f)被传输到所述消费者(3000)，其中所述发生器(2000)、所述网络节点(1100,1100. a-1100. f)和所述消费者(3000) 以这样一种方式设计和互连，使得在操作期间，与所述能量包相关联的数据包能从所述发生器(2000)经由所述网络节点(1100,1100. a-1100. f)被传输到所述消费者(3000),其中所述网络节点是用于利用所述数据包来定向传输所述能量包的、如权利要求21 至24中任一项所述的网络节点(1100，1100. a-1100. f)。
26.如权利要求25所述的电网，其特征在于，网络节点形成虚拟发电站，其中所述网络节点被连接至多个发生器并且在所述消费者看来像是单个发生器。
27.如权利要求25或沈所述的电网，其特征在于，所述发生器和/或所述网络节点和 /或所述消费者包括电能储存器。
全文摘要
本发明涉及一种用于电网中的电能的定向传输的方法，以及涉及一种用于经由包括至少一个电能发生器、至少一个网络节点以及至少一个用户的电网来传输电能的方法。已知的电网通过网络的静态切换来确保对个体用户或消费者的供电。相反，本发明的目标是提供用于传输电能的方法和系统，这些方法和系统是高度灵活的并且能够动态地设计电网中的能量分布以便处理供电侧和需求侧两者的甚至是短期的波动。为了实现该目标，提出了一种用于在电网中定向传输电能的方法，该方法包括以下步骤接收数据包，接收与数据包相关联的能量包，根据数据包中所包含的信息确定接收方，将数据包发送到先前确定的接收方并且将与数据包相关联的能量包发送到相同的先前确定的接收方，其中能量包由电压U(t)、电流I(t)以及数据包的持续时间T所限定。
文档编号H02J3/00GK102439812SQ201080022008
公开日2012年5月2日 申请日期2010年5月5日 优先权日2009年5月15日
发明者A·埃布斯, B·赖芬豪舍 申请人:Gip股份公司