基于sdn控制器的能源管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種能源管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，一方面非可再生能源的不斷減少、環(huán)境問題的日益凸顯，另一方面，人們對居住環(huán)境舒適度的要求不斷提高，這都要求我們尋找合適的可再生能源以減少非可再生能源的利用和滿足日益增長的電能需求。
[0003]智能電網(wǎng)的重要標志之一是電網(wǎng)和可再生能源的有機結(jié)合，可再生能源發(fā)電的利用形式有分布式發(fā)電和集中發(fā)電兩種形式。分布式發(fā)電通常直接接入低壓配電網(wǎng)，供給用戶，這樣減少了線路損耗、降低了電力系統(tǒng)建設(shè)成本。
[0004]針對智能電網(wǎng)在電源接入、電能控制和電能傳輸?shù)确矫婷媾R的挑戰(zhàn)，借鑒Internet中交換設(shè)備的設(shè)計理念，設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)能源網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、調(diào)度和控制的電能路由器是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的一種直觀可行的方案。但傳統(tǒng)的電能路由器是彼此獨立工作的，只能以局部最優(yōu)的策略工作，更容易造成網(wǎng)絡(luò)資源和能源資源的浪費。因此，如何實現(xiàn)全局最優(yōu)的能源控制和流量工程，使網(wǎng)絡(luò)資源和能源資源得到高效利用就成為一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了減少網(wǎng)絡(luò)資源和能源資源浪費，本發(fā)明設(shè)計了一種可以實現(xiàn)全局最優(yōu)的能源控制，使網(wǎng)絡(luò)資源和能源資源得到高效利用的能源管理方法。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]一種基于SDN的電能路由器能源管理方法，該方法采用的電能路由器的接口分為電源接口和負荷接口，并具有數(shù)據(jù)采集模塊與通信模塊，能收集數(shù)據(jù)并與SDN控制器通信；將SDN控制器與各個電能路由器連接，SDN控制器通過各個電能路由器連接獲取全網(wǎng)拓撲信息和狀態(tài)特性;SDN控制器提供編程接口，通過編程實現(xiàn)全局最優(yōu)的或定制化的用電策略；此能源管理方法如下:
[0008]I)當接入電能路由器的分布式電源能夠滿足接入該電能路由器負荷的要求時，電能路由器優(yōu)先利用分布式電源對負荷供電，當分布式電源不能滿足負荷的要求時，電能路由器優(yōu)先利用儲能設(shè)備對負荷供電；當儲能設(shè)備不能滿足負荷的要求時，電能路由器向SDN控制器發(fā)送相應(yīng)信號及無法正常供電的負荷的電氣參數(shù)，SDN控制器接收到信號后從市電主干網(wǎng)調(diào)度相應(yīng)數(shù)量的電能對該負荷進行供電；
[0009]2)當分布式電源的發(fā)電量不斷增加能同時滿足多個負荷工作時，電能路由器控制開關(guān)陣列模塊將分布式電源與對應(yīng)的多個負荷連接，為多個負荷供電；當分布式電源的發(fā)電量不斷減少不能滿足多個負荷工作時，電能路由器控制開關(guān)陣列將一部分負荷與儲能設(shè)備連接，由儲能設(shè)備進行供電；
[0010]3)當分布式電源除了供應(yīng)連接本電能路由器的負荷外還有富余容量時，電能路由器向SDN控制器發(fā)送相應(yīng)信號，若此時SDN控制器接收到市電主干網(wǎng)的供電緊張信號，則電能路由器將富余的能量供給其他區(qū)域電力設(shè)備使用；若此時SDN控制器沒有接收到市電主干網(wǎng)的供電緊張信號，則電能路由器調(diào)節(jié)分布式電源為儲能設(shè)備充電;若儲能設(shè)備已滿，則停止部分不可再生能源發(fā)電機；
[0011]4)當市電主干網(wǎng)用電緊張時，市電主干網(wǎng)向SDN控制器發(fā)送供電緊張信號，SDN控制器向電能路由器發(fā)送相應(yīng)信號調(diào)動能源，電能路由器收到信號后控制分布式電源和儲能設(shè)備同時作為電源進行供電，若仍不能滿足市電主干網(wǎng)的用電需求，則必須進行甩負荷，依次對可控恒溫電氣設(shè)備和可控非恒溫電氣設(shè)備甩負荷，若用戶對某被甩負荷進行重插，說明該被甩負荷目前的用電優(yōu)先級比較高，不再對其進行甩負荷；
[0012]5)當市電主干網(wǎng)故障時，市電主干網(wǎng)向SDN控制器發(fā)送故障信號，SDN控制器發(fā)送相應(yīng)信號使市電主干網(wǎng)和電能路由器解除連接，由與電能路由器相連的分布式電源和儲能設(shè)備單獨為接入該電能路由器的負荷供電;若分布式電源和儲能設(shè)備的供電可靠性和供電容量能滿足重要負荷時，首先選擇供給重要負荷，所述的重要負荷為若停電將造成重大損失的負荷，之后再選擇供給包括照明用電在內(nèi)的優(yōu)先級較高的負荷。
[0013]與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本方法具有以下幾項明顯的優(yōu)點:
[0014]1.傳統(tǒng)的電能路由器是彼此獨立工作的，只能以局部最優(yōu)的策略工作，而SDN架構(gòu)通過控制器獲取全局拓撲信息，實現(xiàn)全局最優(yōu)的能源控制；
[0015]2.SDN架構(gòu)統(tǒng)一的南向接口便于底層物理設(shè)備的虛擬化與透明化，更利于能源的高效率調(diào)度;SDN架構(gòu)靈活開放的北向接口支持通過編程實現(xiàn)用戶的定制化需求。
[0016]3.本發(fā)明能夠減少網(wǎng)絡(luò)資源和能源資源浪費實現(xiàn)全局最優(yōu)的能源控制，使網(wǎng)絡(luò)資源和能源資源可以得到高效利用。
【附圖說明】
[0017]圖1電能路由器拓撲圖
[0018]圖2基于SDN架構(gòu)的電能路由器組網(wǎng)模型
[0019]圖3控制器與電能路由器之間的工作模式，(a)為主動模式，(b)為被動模式
[0020]圖4為能源管理策略示意圖
【具體實施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖對實施方式進行說明。
[0022](I)電能路由器也稱為能源路由器，CN201210261558.6即公開了一種電能路由器。電能路由器有電源和負荷兩類接口，其中電源接口包括一個市電專用接口、一個分布式非可再生電源接口和普通分布式可再生電源(或儲能設(shè)備)接口。母線包括一條直流母線和兩條交流母線，直流母線和交流母線Π合稱為分布式電源母線，通過交、直流變換器相連，連接分布式電源和儲能設(shè)備等。開關(guān)陣列包括一個單向并網(wǎng)開關(guān)和若干雙向負荷開關(guān)。另外電能路由器還包括檢測模塊、通信模塊、控制單元等。其拓撲結(jié)構(gòu)參見圖1。
[0023](2)基于SDN架構(gòu)的電能路由器組網(wǎng)模型如圖2所示。電能路由器電能端口的輸入是配電網(wǎng)電能，負載端口的輸出為家用電能或工業(yè)電能，電能的轉(zhuǎn)換由電能路由器內(nèi)部電路實現(xiàn)；同時，電能路由器通過采集模塊采集接入該路由器的負荷、分布式電源和儲能設(shè)備的電氣參數(shù)，并將其傳給SDN控制器保存，作為計算全局策略的數(shù)據(jù)。SDN控制器與所有電能路由器連接，如圖2所示，獲取全網(wǎng)拓撲信息以及每個電能路由器采集的數(shù)據(jù)和其內(nèi)部開關(guān)的狀態(tài)特性，并以此計算全局最優(yōu)策略，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源與能源的高效率調(diào)度;控制器提供靈活的編程接口，通過編程實現(xiàn)定制化的用電策略以及網(wǎng)絡(luò)流量的精準控制。
[0024](3)SDN控制器與電能路由器之間的工作模式可以分為主動式與被動式，如圖3所示。主動式是指控制器主動對全局特定資源(例如鏈路流量、電能路由器的某一開關(guān)狀態(tài)等)進行監(jiān)控，當相應(yīng)資源的變化滿足控制器程序所設(shè)定的閾值時，控制器根據(jù)全局拓撲計算新的策略并主動發(fā)送給相應(yīng)的電