CN104540706B - 用于电力跟踪和电力分配的分布式智能的方法和*** - Google Patents

用于电力跟踪和电力分配的分布式智能的方法和*** Download PDF

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Abstract

一种用于电力跟踪和电力分配的分布式智能的***和方法可以包括：由至少一个计算机从在遍布电力网的分布式位置处的多个标识的充电站和客户车辆接收数据；用至少一个计算机的至少一个处理器关于针对那些位置处的可用电力以及客户历史使用和简档分析数据；并且用至少一个处理器发送用于基于该分析向电力网的资产重新分配电力以处置电力需求中的波动或者预报的波动的命令。也可以在预测电力需求问题和对于需求响应的需要时考虑客户偏好。可以执行经济规则以激励客户在需求大于电力供应时符合需要响应要求。

Description

用于电力跟踪和电力分配的分布式智能的方法和***
有关申请的交叉引用
本申请要求对提交于2012年2月13日的第61/598,109号美国临时专利申请的优先权，其通过这一引用而整体并入于此。
技术领域
本公开内容总体涉及一种用于管理工业网络的***和方法，并且更具体地涉及一种用于在工业网络的不同节段收集数据并且分析收集的数据以便管理电动车辆电力分布和充电的***和方法。
背景技术
电力网可以包括以下组成中的一个或者所有组成：发电、电电力传输和电力分布。可以使用发电站、比如煤炭火力电厂、核电厂等来发电。出于效率原因，生成的电电力被逐步升高至很高的电压(比如345K伏特)并且通过传输线来传输。传输线可以长距离、比如跨越州际线或者跨越国家边界传输电力直至它到达它的批发客户，该批发客户可以是拥有本地分布网络的公司。传输线可以在传输变电站终止，该传输变电站可以逐步降低该非常高的电压至中间电压(比如138K伏特)。从传输变电站，更小传输线(比如子传输线)向分布变电站传输中间电压。在分布变电站，中间电压可以再次被逐步降低至“中等电压”(比如从4K伏特到23K伏特)一个或者多个馈送器电路可以从分布变电站发散。例如四个到数十个馈送器电路可以从分布变电站发散。馈送器电路是包括4个接线的3相电路(三个接线用于3相中的每相而一个接线用于零线)。馈送器电路可以在地面以上(在杆上)或者在地下被路由。在馈送器电路上的电压可以使用分布变压器来周期性地分流，这些分布变压器从“中等电压”逐步降低电压至消费者电压(比如120V)。消费者电压然后可以被消费者例如用来对电动车辆充电。
一个或者多个电力公司可以管理电力网、包括管理与电力网有关的故障、维护和升级。然而电力网的管理经常效率低和成本高。例如管理本地分布网络的电力公司可以管理可能在馈送器电路中或者在从馈送器电路分岔的称为横向电路的电路上出现的故障。本地分布网络的管理经常依赖于在停电出现时来自消费者的电话呼叫或者依赖于分析本地分布网络的现场工人。
电力公司已经尝试使用有时称为“智慧网格”的数字技术来升级电力网。例如更多智能计量器(有时称为“智慧计量器”)是比常规计量器更具体标识消费的高级计量器类型。智慧计量器然后可以经由某个网络向本地电业传达回该信息用于监视和记账目的(远程计量)。尽管在升级电力网时的这些新近发展是有益的，但是更多发展是必需的。已经报导仅在美国就有半数发电容量未被使用、半数长距离传输网络容量未被使用并且它的本地分布的三分之二未被使用。因此，显然地存在对提高电力网的管理的需要。
管理电力网的具体示例涉及对电动车辆(“EV”)进行充电。电动车辆行业正在随着在商业和居民位置二者添加数目越来越多的EV充电站以支持数目增长的电动车辆而增长。随着充电站的数目增添，它们的从电力网汲取的负载(load)正在增加、尤其在人们通常***他们的电动车辆以充电时的夜间。网格的节段可能不能处置来自充电站的负载增加，这些充电站能够在短时间段内汲取显著数量的电力(根据充电站类型)。因此，存在对高效地和有效地管理充电站的需要。
发明内容
本公开内容主要地涉及一种用于管理工业网络的***和方法。这里公开的实施例描述一种用于在工业网络的不同节段收集数据并且分析收集的数据以便管理电动车辆电力分布和充电的***和方法。
一种用于电力跟踪和电力分配的分布式智能的***和方法可以包括：至少一个计算机从在遍布电力网的分布式位置处的多个标识的充电站和客户车辆接收数据；用至少一个计算机的至少一个处理器关于针对那些位置的可用电力以及客户历史使用和简档来分析数据；以及用至少一个处理器发送用于基于该分析向电力网的资产重新分配电力以处置电力需求中的波动或者预报的波动的命令。该分析还可以考虑一天中的时间和/或一周中的日子。该分析还可以考虑简档内的客户偏好。该分析还可以考虑关于计划的旅程或者计划的充电的实时客户输入。
一种用于电力跟踪和电力分配的分布式智能的***和方法也可以包括：由至少一个计算机接收与在电力网的电力传输和分布资产内的***和充电基础设施有关的第一参数；以及与电动车辆(EV)客户和客户偏好有关的第二参数；使用至少一个处理器来分析第一参数以确定用于连接到电力网资产的充电站的可用电力；使用至少一个处理器以分析第一参数和第二参数以确定相对于客户偏好的EV充电是否可以被在充电站处的可用电力满足；以及响应于确定客户偏好不能被确定的可用电力满足，处理器执行用于如下的指令：在电力网中执行需求响应以补偿缺乏用于EV充电的可用电力；并且执行针对EV充电抽取的经济规则以激励EV客户符合需求响应。
其它***、方法和特征将在考察以下各图和具体描述时为本领域技术人员所清楚或者将变成为本领域技术人员所清楚。旨在于所有这样的附加***、方法、特征被包含于本说明书内、在公开内容的范围内并且被所附权利要求保护。
附图说明
图1是电动车辆(“EV”)和EV充电站的分布式网络的智能管理的示例***、例如EV充电基础设施和操作中心的框图。
图2是图1的***的高级版本的框图，该框图示出在图1的EV充电基础设施管理***的又一实施例中的附加能力。
图3是图1和2的EV充电基础设施管理***的分级视图的框图，该框图示出在网格的不同级与一队电动车辆和EV充电站之间的电力流和通信类型。
图4是示出使用EV移动应用的说明图，该EV移动应用向操作者提供实时数据以帮助他们发现和导航到充电站用于在行进期间使用，该EV移动应用被集成到1-3的EV充电基础设施管理***中。
图5是与图1-3的EV充电基础设施管理***对接并且是该EV充电基础设施管理***的一部分的示例EV优化引擎解决方案架构的框图。
图6是示出向规则处理器中的输入的示例充电基础设施控制的框图。
图7是用于在支持电动车辆充电的电力网中的电力跟踪和电力分配的分布式智能的示例方法的流程图。
图8是用于在支持电动车辆充电的电力网中的电力跟踪和电力分配的分布式智能的另一示例方法的流程图。
图9是可以代表这里引用的计算设备中的任何计算设备的、可编程为具体计算机***的一般计算机***。
具体实施方式
作为概述，以下描述的示例实施例涉及一种用于在工业网络的不同节段收集数据并且分析收集的数据以便管理电动车辆电力消耗和充电的***。该网络可以包括一队电动车辆(“EV”)和EV充电站。电动车辆和EV充电站可以包含通过有线网络和/或通过电力线通信以向中央控件和/或从中央控件提供使用、维护需要和调度数据(聊举数例)的各种传感器。这一数据可以被充电基础设施管理***使用。
例如单次充电可能不足以操作者第二天行进到一些位置从而需要用于进行进一步充电的计划的途中路线。电动车辆电力使用的其它复杂性已经创建对于跟踪它们的电力使用以及对于参照电动车辆和EV充电站分析和预测充电要求、维护等；以及对于基于在电力网侧上的负载需求的电力负载分散和/或电力供应调整的需要。为了跟踪和控制电动车辆的电力使用要求而需要的智能是分布式和动态的并且呈现尚未以精细、高效方式解决的特定挑战。
图1示出用于电动车辆(“EV”)和EV充电站的分布式网络的智能管理的示例***100、例如EV充电基础设施和操作中心。图2示出具有如以下说明的附加能力的另一示例EV充电基础设施管理***200，该EV充电基础设施管理***是***100的备选版本。在说明充电基础设施管理***100、200时，将参照：第12/378,102号美国专利申请，提交于2009年2月11日(被公开为第2009-0281674Al号美国申请)(代理案号10022-1401)；美国专利申请12/637,672，提交于2009年12月14日(被公开为第2010-0152910 Al号美国申请)(代理案号10022-1648)；第12/830,053号美国专利申请，提交于2010年7月2日(被公开为第2011-0004446 Al号美国申请)(代理案号10022-1764；以及第61/315,897号美国临时专利申请，提交于2010年3月19日(代理案号10022-1709)，其中每一项通过引用而整体并入于此。所并入的专利申请将分别称为'102、'672、'053和'897申请。
充电基础设施管理***100、200可以与可以通过使用智能网络数据服务(下文称为INDS)来改进的智能网络数据企业(下文称为INDE)参考架构结合运行和/或使用该INDE架构来运行，二者在'102、'672、'053和'897申请中被公开。如将讨论的那样，INDE和/或INDS的部件中的一些部件可以执行充电基础设施管理***100、200的部件或者部分的功能或者特征。
充电基础设施管理***100提供可以用来跟踪跨越一队或者来自各种家用客户的电动车辆的电力使用的分布式智能***。***100包括通过其来通信的网络101，该网络可以是有线或者无线或者其组合并且可以包括因特网和其它通信网络、无论是LAN还是WAN种类。多个客户计算机102和移动设备103可以访问***100提供的网络101和服务。
***100还包括电力网104，该电力网包括变电站105，逻辑和智能中的一些部分可以驻留于这些变电站以便收集数据并且控制电力分配。***100还包括多个公用充电点或者充电站106。多个充电点可以如图1中所示包括标准(AC)充电点106a(类型I)、快速(DC)充电点106b(类型II)或者标准(AC)充电点106a和快速(DC)充电点106b二者。智慧计量器(SM)可以与充电站106集成以执行以下操作中的一个、一些或者所有操作：跟踪在当天时间的使用(包括基于所有车辆的一般使用跟踪和/或跟踪到具体车辆的使用)。***100也可以包括具有关联EV充电站106的一队107电动车辆，其中电动车辆和充电站可以包括智慧计量器(SM)。***100也可以包括多个家用客户108，这些家用客户驱动它们的相应电动车辆109并且在它们的相应专用充电站106对它们充电。智慧计量器(SM)也可以被集成于家用客户的电动车辆和充电站中。在备选实施例中，电动车辆和/或充电点可以本身是智慧设备并且能够如以下公开的那样与分布式智能***通信。
智慧计量器和设备可以收集电力使用数据、包括从电力网104汲取的电力量、在当天的什么时段期间和根据车辆标识。这一数据可以被发送到用于EV充电基础设施管理***100的操作中心110。操作中心110可以通过安全级111、比如在'102、'672、'053和'897申请中描述的安全框架来保护。该***的操作中心100可以包括但不限于企业***112、EV核心***130和/或操作控制器150。操作中心110的这些方面可以在某一点上与'672和'053申请的INDE基础设施和***相关。企业***112可以与'672和'053申请的企业***和/或企业IT相关。EV核心***130可以与'672和'053申请的INDE核心相关，并且操作控制器150可以与'672和'053申请的操作控制中心相关。
企业***112可以包括客户关系管理(CRM)应用113(比如SAP制作的CRM应用)，该CRM应用用于跟踪具体家用客户108及其相应智慧电动车辆和充电站(或者智慧计量器)并且关于它们做出判决。客户关系管理应用113也可以跟踪和分析来自电力网之外的别处、包括公用充电点和一队电动车辆的数据。
企业***112还可以包括地理智能解决方案(GIS)应用114。GIS应用允许高效管理贯穿生命周期的每个阶段的关键地理数据。从地理数据捕获到处理、集成和基础设施管理，GIS软件支持高效访问关键地理数据和智能信息。
企业***112还可以包括主数据管理(MDM)应用115，这是将主数据视为具有巨大顶线和底线影响的公司资产的企业策略。它有助于跨越用于流水线式业务过程(操作MDM)和企业报告(分析MDM)的多个***的数据一致性而保证端到端数据管理工作和主数据统辖。
EV核心***130可以包括但不限于网络操作中心(NOC)132、集成层134、充电点头端管理器X 136、另一充电点头端管理器138和头端智慧计量器140。NOC 132可以是电业网络管理***(NMS)或者某个其它***。集成层134可以向和从以下各项传递和集成数据和分析：电力网的各种部分、比如变电站和充电点或者充电站；电动车辆；以及企业***112。充电点头端管理器136、138可以管理头端，这些头端是负责与计量器和智慧计量器通信(比如从它们收集数据并且向电业提供收集的数据)的子***。头端服务管理器140可以用智能方式合并数据、例如组合来自用于唯一ID标识的对应车辆的分布式充电点的充电数据。以这一方式，相应车辆的充电活动可以被跟踪并且数据被高效地组合用于由EV核心***130和/或企业***112分析。
操作控制器150可以包括但不限于头端或者智慧网格网关152以及传输***操作者(TSO)和/或分布***操作者(DSO)。智慧网格网关152例如可以包括基于电业应用框架(OUAF)的电业智慧网格网关MV90(用于Itron)。智慧网格网关152提供用于将数据类型适配成操作中心110的其余部分可使用的格式的测量数据加载和处理。
进一步参照图2，EV充电基础设施管理***200可以包括附加功能和精细化。***200可以跟踪和控制网格的从网格汲取电力的部分、比如EV充电并且可以跟踪和控制网格的向网格添加电力的部分、比如可再生能源120。从消费者观点来看，分布式发电是用于生成可以向分布网格中反馈的前提能量的能力。分布式发电的示例聚焦于可再生能源、包括在大楼的屋顶上的太阳能板、小型风轮机和电动车辆、例如在需要发电时具有过量能量容量的电动车辆。分布式发电引起净计量，其中从计量的能量流入扣除来自本地能源的能量流出。
企业***112还可以包括呼叫中心116、SAP IS-U***117、管理服务器(OMS)118和财务管理信息***(FMIS)119。呼叫中心116可以接待来自如下人们的呼叫，这些人体验或者目睹网格或者充电基础设施***的某个方面的问题。操作者然后可以输入关于故障排除呼叫或者目睹报告等的信息，该信息变成可用于通过企业***112的分析来分析的企业数据的部分。
SAP IS-U***117是用于电业行业的行业专属解决方案：支持电业公司以及其它方面的销售和信息***。SAP IS-U***117可以帮助向公众和向私人客户销售充电服务并且管理这样的销售。
管理服务器(OMS)118在企业管理器(OEM)环境的情境中工作。OMS 118作为在“Oracle智能代理”(这些智能代理可以在多个节点上操作并且默认使用称为DBSNMP的方案)与管理控制台(其中数据管理器查看和控制它们的OEM域)之间的中间层。
财务管理信息***(FMIS)119可以提供关于预算和跟踪开支的分析。在本公开内容的上下文中，FMIS 119可以帮助跟踪和预测与对电动车辆充电关联的成本、包括用于跟踪每天费率改变的能力，因为它影响客户的用于在希望的预算内存续的能力。FMIS 119相应地使***200能够帮助EV消费者跟踪和控制它们在电力上花费多少、用于天然气价格的替代等、但是有更多精细化。FMIS 119可以在更多创新费率可用时考虑一天中的时间或者一周中的日子并且进行局部化经济分析。
EV核心***130还可以包括EV优化引擎142和复杂事件处理器(CEP)144，二者参照图5更详细加以讨论。EV优化引擎142和CEP 144可以提供在***200中可用的分析的大部分用于如以下说明的EV充电管理、仲裁和优化。
操作控制器150还可以包括OMS仓库管理***(WMS)156、需求管理***(DMS)158和DG风力(wind)头端管理器162。OMS WMS 156被设计为提高仓库操作的生产率和效率，该仓库操作节省成本并且加速生产。OMS WMS 156可以被应用于存储电力以及在网格内到处和根据从网格的部分汲取的电力从变电站到变电站和杆顶到杆顶移动电力。电动车辆充电将创建OMS WMS 156被设计为帮助管理的高需求谷和峰时段。
DG风力头端管理器162可以管理在网格中何处和何时提供可再生能源120作为额外能量。这可以在高峰小时期间和在最繁重电力需求之下向网格的部分完成。
DMS 158可以与EV核心***130的和可能与操作控制器150的分析结合工作以控制电力网104和变电站105的电力分布。DMS158可以向变电站和变压器发送用于从电力网的一个部分向电力网的另一部分转移电力的命令。
继续参照图1和2，一个或者多个第三方共同定位应用170可以与集成层134集成并且从操作中心110接收数据和分析信息。共同定位应用170可以包括充电点支付***和门户176以及Web 2.0和移动设备应用178。这些应用可以与电力供应方172、支付提供方174以及与客户102和移动用户103的计算机和移动设备交互。充电点***和门户176可以充当在计算机102与移动设备103和支付提供方174(比如***公司和/或银行)和电力供应方172(比如电业)之间的联络。
Web 2.0和移动设备应用178可以从服务器被执行并且在移动设备103上被显示、包含信息、如比如与客户的来自EV充电的电力使用关联的费率信息、使用数据和记账信息。应用178可以在移动设备103上使得被充电点支付***和门户176使得在其它计算机102上可用的相同信息和数据可用。Web 2.0和移动设备应用178也可以如图4中所示向移动设备103提供用于用户搜索、查找、绘图和得到去往充电点站的逐弯方向、确定站是否可用或者在使用中和/或提供关于在充电点站充电的成本的信息的能力。移动设备用户然后可以从移动(或者其它手持智慧)设备直接开始和停止充电会话并且接收实时充电状态通知。
图3示出图1和2的EV充电基础设施管理***100、200的分级视图，该分级视图示出在网格的不同级与一队107电动车辆和EV充电站106之间的电力流和通信类型。网格的不同级包括但不限于：(4)企业；(3)变电站；(2)杆顶305；以及(1)本地。杆顶305是指变压器级，而本地是指街道级、比如在停车场、充电站中和在家中。家中控制器310可以提供用于在家中(或者住宅)充电站108与网络101之间的通信的网关。
可以根据正在处理数据或者执行分析的分级级别跟踪和有助于参照图5讨论的逻辑和分析。从代理应用312可以使网格或者网格的在分级的每级示出的部件智慧(或者智能)。头端136、140、152和/或162可以提供或者至少有助于在企业级的智能、数据处理和数据集成。
充电和电力使用数据的传达可以通过多种方法流动、包括通过网格104的电力线通信(PLC)，这些方法除了电力线之外还可以包括光纤。也可以通过网络101执行通信，该网络可以包括在电力线以外的无线方面以及其它计算机化和联网通信。电动车辆109可以无线和/或以有线方式通信以跟踪标识的电动车辆和充电站的充电和充电活动水平。分析和智能然后可以向电动车辆的用户被回传到他们的移动设备103、计算机102和/或电动车辆109、例如在车辆中的显示面板或者计算机。
从左向右，示出EV充电基础设施管理***200的一般智能流程。在本地或者街道级，可能需要本地认证用于智慧设备和计量器与***200的包括网格104、变电站105和网络101的其余部分通信。在杆顶和变电站级，***200可以参照电力分布来执行批量记账和事务。
在变电站级，可以在企业级向需求管理***158预报网格电力需求。另外，在杆顶与变电站级之间，***200可以向***200的主变电站105传达负载数据。在本地和杆顶级之间，***200可以向负载变电站传达数据。在本地与企业级之间，电动车辆可以向充电点支付***和门户276和/或Web 2.0和移动设备应用178通信。最后，***200可以提供在企业级的头端与分级的其它三个级别：变电站、杆顶和本地级之间的通信。
图5是与图1-3的EV充电基础设施管理***100、200对接并且是该EV充电基础设施管理***的部分的示例EV优化引擎解决方案架构。架构500可以包括EV优化引擎142、复杂事件处理器(CEP)144、需求响应管理***158、客户简档数据库159、消耗和/或生成电力的其它设备180、分布式发电204、客户简档数据库503可以存储于数据库中的节点边际电价(locational marginal prices,LMP)数据505。优化引擎解决方案架构500的所有这些方面可以被组合成一个或者多个服务器、存储器存储设备和处理设备并且可以被实现为单独计算机或者通过网络101通信的分布式***。优化引擎解决方案架构500的功能也可以与无论是在企业***112、EV核心***130还是操作控制器150中的在企业级执行的其它部件和应用共享。
EV优化引擎142可以包括但不限于可由一个或者多个处理器执行的用于以下各项的处理器或者软件模块：负载调整510；智慧充电520；间歇缓解530；动态电压和电容(VoltVAr)调整540；资产管理550；LMP(节点边际定价)仲裁560；损耗最小化570；以及其它580。CEP 144可以包括但不限于服务成本计算器584、负载使用/成本***588和充电需求预报器590。CEP 144可以在功能上与FMIS 119集成或者从FMIS 119接收用来执行进一步分析和预报的分析数据。
负载调整510可以模仿在电力网中的实际条件，如果从一个位置向另一位置、比如从一个变电站向另一变电站或者在变压器之间传送一定数量的电力或者其它传送。
智慧充电520可以跟踪在充电站106内和在标识的电动车辆109内的个别智慧计量器(SM)，从而可以协调和/或向EV客户简易调度以便通过在通常数天和通常一周内展开电力使用来优化它。
间歇缓解530可以致力于应对电力间歇供应，其中它们未总是可预测。这包括可再生电力源、比如风力。
电业公司如今不断努力发现在生成充分电力以满足他们的客户的动态负载要求与最小化它们的资本和运营成本之间的平衡。它们花费大量时间和努力从而尝试优化它们的发电、传输和分布***的每个单元以实现它们的物理和经济目标二者。在许多情况下，“实际”发电机浪费宝贵资源——如果未被高效管理的浪费则可能直接去往底线。能量公司因此发现“虚拟发电机”或者可以在需要时接通的虚拟能源的概念很有吸引力。虽然一般仅代表电业的总发电容量的小百分比，但是虚拟发电机部署起来快速、可供应得起、成本有效并且代表可以帮助电业满足碳排放标准的“绿色能量”形式。
虚拟发电机使用通过感测、分析和自动化来控制的动态电压和电容(Volt/VAr)形式。总过程涉及到先通过向分布***添加附加电压调节器来平坦化或者收紧电压分布图。然后通过在操作电压界限内上移或者下移电压分布图，电业可以实现显著益处。由于电压调整将影响VAr，所以电业也应当调整电容器的放置和控制二者。
资产管理550可以管理去往和来自电力网上的资产、比如电动车辆、充电站、可再生能源、变电站和变压器的电力流要求。
LMP(节点边际定价)仲裁560可以被执行为使客户能够利用在两个或者更多市场之间的价格差值从而努力组合在失衡时资本化的匹配买卖，利润是在市场价格之间的差值。
损耗最小化570可以被执行为减少在电力网的线和负载中固有的电力损耗，这也在'053申请中被解决。
复杂事件处理器(CEP)144可以执行也在'053中作为CEP处理而解决的复杂事件处理。复杂事件处理将如下过程状态称为事件，状态改变超过定义的水平门限、比如电力、时间或者值增量门限或者仅计数门限。它需要相应事件监视、事件报告、事件记录和事件过滤。可以观测事件为具有任何物理或者逻辑或者以别的方式辨别的条件的状态改变而在技术或者经济***中每个状态信息具有定义出现顺序的附着的时间戳和定义出现位置的拓扑标记。
CEP 144可以包括分析大量事件、对最显著事件定点和触发动作的事件相关引擎(事件相关器)。尽管CEP 144一般可以将高级事件与低级事件相关，但是CEP 144也可以使用规则180和其他人工智能来生成推断的事件。
EV优化引擎142可以与CEP 144结合工作以分析数据并且对事件进行相关和/或产生，这些事件可以优化电力使用和该电力在电力网内的使用成本。数据可以包括但不限于从都可以连接到网格的电动车辆109、EV充电站106、事件充电或者公用队107、事件/家用充电108、分布式发电204、可再生能源120和其它设备180接收的电力使用历史(和其他消费者数据)。消费者数据可以包括车辆简档、客户愿意支付的价格、行进和充电习惯等。可以通过无线接口提供数据，从而***200无需必然的等待电动车辆被停放到充电站并且可以连续收集和跟踪数据。多数新型车辆如今在仪表板中包括提供回到操作中心110的专用数据路径的传感器。
EV优化引擎142可以向DMS***158发送分析结果和建议的控制措施，该DMS***然后可以向电动车辆、EV充电站、变电站、杆顶或者垫变压器等发送实时命令一控制电力流、对定价和可用性有影响的充电定时以及与充电、电力流和优化电力使用的其它方面有关的规则。CEP 144可以计算服务成本、负载使用并且随时间和在不同时段期间跟踪成本。CEP144还可以预报将来的隶属于该需求的电力使用需求和关联成本。
可以在消费者的图形用户界面(GUI)或者Web门户(比如如图4中所示应用或者浏览器等)中向消费者的电动车辆、计算机/或移动设备呈现分析结果，从而消费者可以理解并且基于他们进行使用和充电判决。GUI可以接受来自消费者的选择以实现调度充电时间、位置、持续时间或者根据客户基于用于提出的充电时间表的预报的成本而设置的预算。
作为一个示例，客户可以正在去市区旅行并且预期在市内待一段时间。基于预计的位置，***200可以向客户提供可能充电的位置和费率。如果客户指示用于在那些位置之一充电的计划的停留，则***200(例如DMS 158)可以提醒变电站作为需求预报的部分，该变电站处置用于在该位置的充电站的电力。该变电站然后可以在调度的时间传送附加电力以保证电力公司可以满足在该位置和时间的需求增加。在客户到达时，充电站可以发送标识的电动车辆已经***充电这样的通信，并且***200(例如FMIS 119)可以根据当前费率对消费者收费。
电业公司可以在客户提前调度用于对电动车辆充电的时间和地点时向客户提供折扣以激励客户关于将来需求需要提醒***200从而使得***200更易于预报预计的负载分布。
作为另一示例，客户可以提交关于客户想要何时和何处对电动车辆正常充电并且提交可以用来为客户构建简档的其它消费者数据的偏好。如果客户然后判决在优选时间和位置以外对电动车辆充电，则***200可以向客户收取在正常费率以上和之外的溢价。
本公开内容的分布式智能可以在参照图3讨论的不同级、比如在企业、变电站、杆顶和街道级在不同程度上出现。***200在各种级别的功能中的一些功能可以是更多数据收集和命令传递，但是数据的分析中的至少一些分析可以在杆顶和/或变电站级——比企业级更接近街道级——被执行，这可以使***200能够基于EV充电和预报的电力需要及其成本对可变电力需要更快地做出响应。另外，可以构建判决树作为可以帮助CEP 144构建需求预报的该分析的部分。
例如在杆或者垫变压器级，规则可以涉及基于假设和确定的负载分布图、比如在白天期间、在当天最热或者最冷时间期间等的高峰电力使用管理变压器资产。规则可以支持设计负载分布图，这些负载分布图可以被CEP 144跟踪并且存储于客户简档数据库503中。DMS***158然后可以执行需求响应以根据负载分布图设计来保持在变压器上的负载。CEP 144可以跟踪和修改维护间隔以基于使用频率在街道级维护电力存储。
利用包括历史使用的电力使用数据，充电需求预报器590可以使用客户简档以用优化使用而未用完电力的方式确定和递送预计的负载。跨越数以千计的馈送器和数以千计的变压器，这可能是有挑战性的任务和本质上很分布式的任务。
每个变电站105包含可以用总线互连的多个变压器(图3)。***200可以跟踪来自现场的垫装配变压器的负载以执行关于历史使用的健全校验并且也聚合来自多个馈送器的负载以然后将规则应用于那些聚合负载。***200也可以在这一数据内寻找在变电站105内的热点。以这一方式，***200可以更精确地跟踪负载并且控制在变电站变压器上的负载。
EV优化引擎142执行的规则或者在变电站级、比如充电应用312等效的规则可以是其中可以在变电站之间分担负载的切换规则。可以在企业级或者在变电站级控制负载。另外，操作者可以可选地在变电站级确认或者干预以保证跨越变压器恰当分布负载。***200可以能够提取在变电站中的更复杂资产监视。传感器可以放置于变压器上，这些传感器通过光纤、无线或者经由电力线通信以向与充电应用耦合的变电站和向企业通信***(图3)传递它的数据。
***200也可以包括在杆顶或者垫变压器的智能、比如电流和电压控制。***200可以关注瞬时值和频谱内容、是否有电力质量问题。负载使用***588和/或充电应用312可以收集感测的电流和电压测量、验证在变压器中的质量和可靠性并且验证在电力线和变压器中的相联通。根据向负载使用***588和/或充电应用312中加载的参数，***200可以增加或者减少在相应变压器上的电力负载。
如果所有电动车辆所有者试图在相同时间对他们的电动车辆充电、例如从晚上5点或6点开始，则电力网将变成超负荷从而使得它将不能处置整个负载。这在其中可能有更大电动车辆集中度的城市区域中尤其成立。因而，EV优化引擎142可以使用它的规则580和其他逻辑以用如下公平方式优化去往变压器和充电站的电力流，该公平方式有助于让电动车辆在合理数量的时间内被充电。一些充电站106a可以是标准(类型I)充电站并且提供点滴充电以在更慢速率对电动车辆充电，而其他充电站106b可以是高速充电器(类型II)、因此在电力网104上产生更大耗用。电力可以被重新分布到变电站和连接的变压器以在高峰时段期间和在例如包含高速充电站106b的位置提供附加电力。
图6是示例充电基础设施控制600的框图，该框图示出向规则处理器612中的数据输入。规则处理器612可以包括执行这里讨论的一个或者多个规则的处理器。可以根据分析什么数据以生成什么结果而在EV优化引擎142、复杂事件处理器(CEP)144和/或在充电应用312内包括规则处理器612。规则处理器612可以接收数据输入、分析数据输入并且生成以下各项的任何组合以及其它输出：指示符、(例如向用户的移动设备或者电动车辆的)推荐或者其它消息和/或用于控制网格基础设施的部分以转移电力分配的命令。
向规则处理器612中的数据输入可以包括但不限于***参数614、充电基础设施参数616、业务规则参数618、客户和偏好参数620、其它参数622以及经济规则参数624。
***参数614可以包括但不限于本地资产可用性、比如在EV基础设施附近的传输和分布部件是否被赋能和在可用状态中。***参数也可以指示馈送器利用水平，从而电力馈送器能够支持车辆充电并且如果能够支持则指示什么充电水平。***参数还可以指示就地发电是否可用(比如太阳能是否可用或者支持车辆到网格或者车辆到车辆充电)。***参数还可以指示就地电力存储是否存在和是否足够支持或者扩充充电。参数还可以指示是否存在任何操作限制、检测到任何异常事件、EV站在什么操作模式中和是否提供辅助服务。
基础设施参数616可以包括、但不限于关于EV基础设施是否正在运转、充电站插座是否被用户预约和基础设施能力水平是什么(比如1、2、3级或者支持车辆到网格(V2G))的指示符。
业务规则参数618可以包括、但不限于访问EV基础设施的车辆是否为新的或者现有客户；车辆是否出借物或者为驾驶员所拥有；以及将如何进行支付。
客户和偏好参数620可以包括、但不限于：优选充电速度；交易(购买和/或出售电力)成本；用于发电源的购买偏好(例如“绿色”)；用于附属发电的购买偏好(例如“绿色”)，其中附属发电代表连接到充电站的任何发电源，该发电源可以被本地控制和利用以便支持该站的功能；预约和预约时间；客户账户信息；以及激励、信用和惩罚。这些偏好中的一些偏好已经被讨论并且是向***200的智能确定的输入。也可以从客户简档提取客户和偏好参数。
其它参数622可以包括、但不限于可以在电力网104中出现的天气数据或者显著事件，该数据或者这些显著事件可以影响用于为请求或者基于以上列举的参数预期的充电而提供充分电力的能力。
经济规则参数624可以包括、但不限于：在充电站充电时生效的费率；生效的需求响应费率、比如关键高峰定价或者其它与需求响应有关的费率；生效的局部化费率、比如费率是否被本地资产利用所驱动；是否考虑任何惩罚、比如退出将减少或者停止可用于在希望的时间充电的电力的需求响应事件；以及用于在需求响应期间的交易的适用费率或者收费表。
可以从以上列举的参数中的任何参数或者组合制定规则，这些参数形成向规则处理器612中的数据输入。已经参照图1-5讨论一些这样的规则。另一示例规则可以规定如果用户等待一小时以对他的电动车辆充电，则用户将节省一定数量的金钱(比如一美元折扣)。另一示例规则可以规定对于在正在尝试减少在对象充电站的电力消耗的需求响应事件在进行中时利用本地发电或者附属存储而收取溢价成本。
图7是用于在支持电动车辆充电的电力网中的电力跟踪和电力分配的分布式智能的示例方法的流程图。在块710，至少一个计算机从在遍及电力网的分布式位置的多个标识的充电站和电动车辆接收数据。在块720，至少一个计算机的至少一个处理器关于用于那些位置的可用电力以及客户历史使用和简档分析数据。在块730，用至少一个处理器发送用于基于该分析向电力网的资产重新分配电力以处置电力需求的波动或者预报的波动的命令。
在块720的分析步骤之后，在块740，至少一个处理器也可以考虑当天时间和当周日子中的一项或者组合。在块720的分析步骤之后，在块750，至少一个处理器也可以考虑在客户简档中包括的客户偏好。在块720的分析步骤之后，在块760，至少一个处理器也可以考虑关于计划的旅程或者计划的充电的实时客户输入。
图8是用于在支持电动车辆充电的电力网中的电力跟踪和电力分配的分布式智能的另一示例方法的流程图。在块810，至少一个计算机接收与在电力网的电力传输和分布资产内的***和充电基础设施有关的第一参数。在块820，至少一个计算机接收与电动车辆(EV)客户和客户偏好有关的第二参数。在块830，至少一个计算机的至少一个处理器分析第一参数以确定用于连接到电力网资产的充电站的可用电力。在块840，至少一个处理器分析第一和第二参数以确定相对于客户偏好的EV充电是否可以被在充电站的可用电力满足。
在块850，至少一个处理器输出涉及相对于客户偏好的EV充电是否可以被在充电站的可用电力满足的判决。如果判决为是，则该方法往回重复在块810开始。如果判决为否，则在块860，至少一个处理器执行用于执行在电力网中的需求响应以补偿缺乏用于EV充电的可用电力的指令；并且在块870，执行针对EV充电抽取的经济规则以激励EV客户符合需求响应。
图8图示可以代表充电基础设施管理***100、200的任何服务器、计算机或者部件(或者其组合)的、可编程为具体计算机***900的一般计算机***900。计算机***900可以包括指令集902的有序清单，该指令集可以被执行为使计算机***900执行这里公开的方法或者基于计算机的功能中的任何一个或者多个方法或者基于计算机的功能。计算机***900可以作为单独设备操作或者可以例如使用网络101来连接到其它计算机***或者***设备。
在联网部署中，计算机***900可以在服务器的能力中或者在服务器-客户端用户网络环境中作为客户端-用户计算机或者在对等(或者分布式)网络环境中作为对等计算机***操作。计算机***900也可以被实现为各种设备、比如能够执行指令集902的个人计算机或者移动计算设备或者被并入这些设备中，该指令集指定该机器将采取的动作、包括但不限于通过任何形式的浏览器访问因特网或者Web。另外，描述的***中的任何***可以包括子***的任何汇集，这些子***个别地或者联合地执行用于执行一个或者多个计算机功能的一个或者多个指令集。
计算机***900可以包括在用于传达信息的总线920上的存储器904。可操作用于使计算机***执行这里描述的动作或者操作中的任何动作或者操作的代码可以存储于存储器904中。存储器904可以是随机存取存储器、只读存储器、可编程存储器、硬盘驱动或者任何其它类型的易失性或者非易失性存储器或者存储设备。
计算机***900可以包括处理器908、比如中央处理单元(CPU)和/或图形处理单元(GPU)。处理器908可以包括一个或者多个一般处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、数字电路、光电路、模拟电路、其组合或者其它现在已知或者以后开发的用于分析和处理数据的设备。处理器908可以实现指令集902或者其它软件程序、比如人工编程或者计算机生成的用于实现逻辑功能的代码。描述的逻辑功能或者任何***单元可以将模拟数据源、比如模拟电、音频或者视频信号或者其组合处理和/或转换成用于视听目的或者其它数字处理目的、比如用于计算机处理的兼容性的数字数据源以及其它功能。
计算机***900也可以包括盘或者光驱动单元915。盘驱动单元915可以包括其中可以嵌入一个或者多个指令集902、例如软件的计算机可读介质940。另外，指令902可以执行如这里描述的操作中的一个或者多个操作。指令902可以在由计算机***900执行期间完全或者至少部分驻留于存储器904内和/或处理器908内。因而，图5中的以上数据库503和505可以存储于存储器904和/或盘单元915中。
存储器904和处理器908也可以包括如以上讨论的计算机可读介质。“计算机可读介质”、“计算机可读存储介质”、“机器可读介质”、“传播的信号介质”和/或者“信号承载介质”可以包括任何如下设备，该设备包括、存储、传达、传播或者传送由指令执行***、装置或者设备，使用或者与它们结合的软件。机器可读介质可以有选择地是、但是不限于电、磁、光、电磁、红外线或者半导体***、装置、设备或者传播介质。
附加的，计算机***900可以包括配置用于用户与***900的部件中的任何部件交互的输入设备925、比如键盘或者鼠标。它还可以包括显示器970、比如液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)或者适合用于转达信息的任何其它显示器。显示器970可以充当用于用户看见处理器908的工作的接口或者具体充当与在存储器904或者驱动单元915中存储的软件的接口。
计算机***900可以包括实现经由通信网络101通信的通信接口936。网络101可以包括有线网络、无线网络或者其组合。通信接口936网络可以实现经由任何数目的通信标准、比如802.11、802.17、802.20、WiMax、802.15.4、蜂窝电话标准或者其它通信标准的通信。由于仅列举这些标准之一，所以未意味着优选任何一个标准，因为可能在商用产品中从未实际采用这些标准中的任何数目的标准。
因而，可以在硬件、软件或者硬件与软件的组合中实现该方法和***。可以用集中方式在至少一个计算机中或者用分布方式——其中跨越若干互连的计算机***展开不同单元——实现该方法和***。适合用于实现这里描述的方法的任何种类的计算机***或者其它装置是适合的。硬件与软件的典型组合可以是具有计算机程序的通用计算机***，该计算机程序在被加载和执行时控制计算机***，从而他实现这里描述的方法。这样的编程的计算机可以视为专用计算机。
该方法和***也可以被嵌入于计算机程序产品中，该计算机程序产品包括实现实施这里描述的所有操作的所有特征并且在计算机***中被加载时能够实现这些操作。计算机程序在本文中意味着指令集的以任何语言、代码或者符号表示的任何表达，该指令集旨在于使具有信息处理能力的***直接或者在以下各项中的一项或者两项之后执行特定功能：a)转换成另一语言、代码或者符号表示；b)以不同材料形式再现。
以上公开的主题内容将视为示例而非限制，并且所附权利要求旨在于覆盖落入本公开内容的真实精神实质和范围内的所有这样的修改、增强和其它实施例。因此，在法律允许的最大程度上，当前实施例的范围将由所附权利要求的最广义可允许解释及其等效含义确定而不应受前文具体描述约束或者限制。尽管已经描述各种实施例，但是本领域普通技术人员将清楚许多更多实施例和实现方式在以上具体描述的范围内是可能的。因而，实施例除了按照所附权利要求及其等效含义之外不会受限制。

Claims (18)

1.一种用于电力跟踪和电力分配的分布式智能的方法，所述方法能由包括至少一个处理器和存储器的至少一个计算机执行，所述方法包括：
由所述至少一个计算机从在遍布电力网(104)的分布式位置处的多个标识的充电站(106)和客户的电动车辆接收数据，其中接收的所述数据包括来自所述客户的对调度充电时间、调度充电位置、以及调度充电持续时间的选择，以对所述电动车辆收费；
用所述至少一个处理器关于针对那些位置的可用电力以及客户历史使用和简档来分析所述数据；以及
用所述至少一个处理器发送用于基于所述分析向所述电力网(104)的资产重新分配电力以处置电力需求中的波动或者预报的波动的命令；
从所述电力网的资产接收多个***和充电基础设施参数；
其中分析还包括从所述参数确定在所述电力网内是否有用于支持在所述电力网内的所述充电站的位置处对所述电动车辆充电的充分电力可用性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述分析也考虑一天中的时间和一周中的日子中的一项或者组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述分析也考虑包括在所述客户简档中的客户偏好。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述分析也考虑关于计划的旅程或者计划的充电的实时客户输入。
5.一种用于电力跟踪和电力分配的分布式智能的***，包括：
包括至少一个处理器和存储器的至少一个计算机，所述至少一个计算机被配置为从在遍布电力网(104)的分布式位置的多个标识的充电站(106)和客户的电动车辆接收数据，其中接收的所述数据包括来自所述客户的对调度充电时间、调度充电位置、以及调度充电持续时间的选择，以对所述电动车辆收费；
其中所述处理器被配置为：
关于用于那些位置的可用电力以及客户历史使用和简档来分析所述数据；以及
发送用于基于所述分析向所述电力网(104)的资产重新分配电力以处置电力需求中的波动或者预报的波动的命令，
其中所述资产包括所述电力网的传输、分布和馈送器资产，并且：
其中所述处理器还被配置为：
接收与在所述电力网内的用于执行在所述充电站处的所述充电的传输和分布可用性有关、以及与馈送给所述充电站的电力馈送器的馈送器利用水平有关的参数；以及
分析所述参数以确定是否存在用于支持通过所述电力馈送器对所述电动车辆充电的充分电力可用性。
6.根据权利要求5所述的***，其中所述至少一个处理器还被配置为分析一天中的时间和一周中的日子中的一项或者组合。
7.根据权利要求5所述的***，其中所述至少一个处理器还被配置为分析包括在所述客户简档中的偏好。
8.根据权利要求5所述的***，其中所述至少一个处理器还被配置为分析关于计划的旅程或者计划的充电的实时客户输入。
9.一种用于电力跟踪和电力分配的分布式智能的方法，所述方法可由包括至少一个处理器和存储器的至少一个计算机执行，所述方法包括：
由所述至少一个计算机接收与在电力网(104)的电力传输和分布资产内的***和充电基础设施有关的第一参数；以及与电动车辆EV客户和客户偏好有关的第二参数，其中接收的所述第一参数和第二参数包括来自所述客户的对调度充电时间、调度充电位置、以及调度充电持续时间的选择，以对所述电动车辆收费；
使用所述至少一个处理器来分析所述第一参数以确定用于连接到所述电力网的资产的充电站(106)的可用电力；
使用所述至少一个处理器以分析所述第一参数和第二参数以确定相对于所述客户偏好的EV充电是否可以被在所述充电站(106)处的所述可用电力满足；以及
响应于确定所述客户偏好不能被确定的所述可用电力满足，所述处理器执行用于如下的指令：
在所述电力网(104)中执行需求响应以补偿缺乏用于EV充电的可用电力；并且
执行针对EV充电抽取的经济规则以激励所述EV客户符合所述需求响应。
10.根据权利要求9所述的方法，其中执行所述需求响应包括基于影响在所述充电站处的电力需求的所述客户偏好而向所述电力网的多个资产和从所述电力网的多个资产重新分配电力以处置电力需求的波动或者预报的波动。
11.根据权利要求9所述的方法，其中与所述***和充电基础设施有关的所述第一参数包括就地电力存储是否存在以及是否足以支持EV充电。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括除了所述经济规则之外还执行业务规则，其中与所述业务规则有关的参数包括电动车辆是新客户还是现有客户；以及所述客户将如何进行支付。
13.根据权利要求9所述的方法，其中与所述经济规则有关的参数包括：在充电站处充电时生效的费率；在高峰定价生效的需求响应费率；以及局部化费率。
14.根据权利要求9所述的方法，其中与所述经济规则有关的参数包括对于退出需求响应事件的惩罚，所述需求响应事件将减少或者停止可用于在希望的时间充电的电力；以及用于在需求响应期间的交易的适用费率或者收费表。
15.一种用于电力跟踪和电力分配的分布式智能的***，包括：
包括至少一个处理器和存储器的至少一个计算机，所述至少一个计算机被配置为接收与在电力网(104)的电力传输和分布资产内的***和充电基础设施有关的第一参数；以及与电动车辆EV客户和客户偏好有关的第二参数，其中接收的所述第一参数和第二参数包括来自所述客户的对调度充电时间、调度充电位置、以及调度充电持续时间的选择，以对所述电动车辆收费；
其中所述处理器被配置为：
分析所述第一参数以确定用于连接到所述电力网的资产的充电站(106)的可用电力；
分析所述第一参数和第二参数以确定相对于所述客户偏好的EV充电是否可以被在所述充电站(106)处的所述可用电力满足；以及
响应于确定所述客户偏好不能被确定的所述可用电力满足：
在所述电力网(104)中执行需求响应以补偿缺乏用于EV充电的可用电力；并且
执行针对EV充电抽取的经济规则以激励所述EV客户符合所述需求响应。
16.根据权利要求15所述的***，其中为了执行所述需求响应，所述处理器被配置为基于影响在所述充电站处的电力需求的所述客户偏好向所述电力网的多个资产和从所述电力网的多个资产重新分配电力以处置电力需求的波动或者预报的波动。
17.根据权利要求15所述的***，其中与所述***和充电基础设施有关的所述第一参数选自于包括如下的组：操作约束是否关于充电站而存在；充电站是否被客户预约；存在异常事件；以及如与充电站有关的基础设施能力水平。
18.根据权利要求15所述的***，其中所述处理器还被配置为除了所述经济规则之外还执行业务规则，其中与所述业务规则有关的参数包括电动车辆是新客户还是现有客户；以及所述客户将如何进行支付；和/或
其中与所述***和充电基础设施有关的所述第一参数包括促成EV充电的就地发电是否可用；和/或
其中与所述经济规则有关的参数包括：在充电站处充电时生效的费率；在高峰定价生效的需求响应费率；以及局部化费率；和/或
其中与所述经济规则有关的参数包括对于退出需求响应事件的惩罚，所述需求响应事件将减少或者停止可用于在希望的时间充电的电力；以及用于在需求响应期间的交易的适用费率或者收费表。
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