[发明专利]用于电网中的电能的定向传输的方法和设备

说明书

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。