[0001] 本发明涉及能源管理技术领域，具体涉及一种实时能源管理系统。

[0002] 随着电池储能技术的发展，储能系统逐渐开始普及。分布式的能源网络是未来能源发展的重要方向之一，分布式能源网络有如下几个特点：产能+储能+销能相结合，即同一个用户，可能是能源的生产者（如光伏发电）和存储者、也可能是能源的销售者；各个分布式的能源节点（用户）能够组网，实现就近、快速的能源供销，保持电网的均衡；毫秒级的能源管理，保障能源网络的安全。

[0003] 然而，现有的能源管理网络如图1所示，存在着如下几个问题：各BMS（电池管理系统）模块间采用电信号或者无线电信号传输数据，存在电信号传输速率慢、抗干扰能力弱、传输距离短，数据延时大等问题；采用以太网架构的通信网络，存在着数据延迟不确定的情况，能源管理集控终端仅能对各用户的状态进行监控，无法做到实时性的管理；为了起到电池保护及交互，整个能源网络中需要多系统同时运行，运维的复杂度较高。

[0004] 因此，现有的能源管理网络，不能满足未来分布式新能源网络的实时性，稳定性等管理要求。

[0018] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

[0019] 实施例一根据本发明实施例的第一方面，提供一种实时能源管理系统，包括：
云平台能源管理系统、确定性光网络和至少一个用户模块，所述用户模块中包含至少一个电池管理系统；
所述云平台能源管理系统和所述确定性光网络之间采用光纤连接，所述确定性光网络和所述用户模块采用光纤连接；
每个电池管理系统产生的电芯数据均通过确定性光网络传递至云平台能源管理系统；所述云平台能源管理系统根据所述电芯数据进行计算并发出控制指令，通过所述确定性光网络传递至电池管理系统。

[0020] 可以理解的是，本发明提供的一种实时能源管理系统，包括：云平台能源管理系统、确定性光网络和至少一个用户模块，用户模块中包含至少一个电池管理系统；云平台能源管理系统和确定性光网络之间采用光纤连接，确定性光网络和用户模块采用光纤连接；每个电池管理系统产生的电芯数据均通过确定性光网络传递至云平台能源管理系统；云平台能源管理系统根据电芯数据进行计算并发出控制指令，通过确定性光网络传递至电池管理系统。可以理解的是，本发明示出的技术方案，采用光纤进行连接，利用光信号通信，传输速率快、抗干扰能力强、传输距离长、数据延时小，通过确定性光网络，能够做到实时性的管理，提高了整个系统的稳定性。

[0021] 图2是根据一示例性实施例示出的一种实时能源管理系统的示意框图，参见图2，需要说明的是，每个所述用户模块（用户模块1、用户模块2 用户模块n）中均包含一个交换~机（交换机1、交换机2 交换机n），所述交换机与所述电池管理系统（BMS11、BMS12 BMS1n）相~ ~
连接，所述交换机和所述确定性光网络100采用光纤连接。提供一种实时能源管理系统，包括：
云平台能源管理系统200、确定性光网络和至少一个交换机，及，与所述交换机相连接的至少一个电池管理系统；
所述云平台能源管理系统和所述确定性光网络之间采用光纤连接，所述确定性光网络和所述交换机之间采用光纤连接；
每个电池管理系统产生的电芯数据均通过交换机和确定性光网络传递至云平台能源管理系统；所述云平台能源管理系统根据所述电芯数据进行计算并发出控制指令，通过所述确定性光网络和所述交换机传递至电池管理系统。

[0022] 在具体实践中，一个用户模块下可以由1个或者多个电池管理系统（BMS）和1个交换机组成，BMS和交换机之间可以采用电缆（如网线）连接或者光纤连接。优选的，用户1、用户2、用户n可以是分布式能源的各个能源节点（例如个体家庭用户），也可以是组合起来的储能电站。云平台能源管理系统通过AI对数据进行运算，根据运算结果对用户/储能电站进行管理。同时将推算数据的结果存储到云平台中，并加入到历史演算结果当中去。

[0023] 可以理解的是，本发明提供的一种实时能源管理系统，包括：云平台能源管理系统、确定性光网络和至少一个交换机，及，与交换机相连接的至少一个电池管理系统；云平台能源管理系统和确定性光网络之间采用光纤连接，确定性光网络和交换机之间采用光纤连接；每个电池管理系统产生的电芯数据均通过交换机和确定性光网络传递至云平台能源管理系统；云平台能源管理系统根据电芯数据发出控制指令，通过确定性光网络和交换机传递至电池管理系统。可以理解的是，本发明示出的技术方案，采用光纤进行连接，利用光信号通信，传输速率快、抗干扰能力强、传输距离长、数据延时小，通过确定性光网络，能够做到实时性的管理，提高了整个系统的稳定性。

[0024] 需要说明的是，参见图3，所述云平台能源管理系统根据所述电芯数据发出控制指令，包括：将所述电池管理系统的电芯数据存储于预先建立的数据库中；
将所述数据库中电芯数据的历史数据进行叠加，得到基础比对正常数据和基础比对异常数据；
根据实时获取的所述电池管理系统的电芯数据生成用户数据曲线图，将所述用户数据曲线图与所述基础比对正常数据进行比对；
若比对结果为存在差异时，则将所述用户数据曲线图与所述基础比对异常数据进行比对；若比对结果正常，则进行下一轮比对；
若存在相同的比对异常数据，则根据设定的应急程序处理，发送响应控制指令。

[0025] 需要说明的是，在将所述用户数据曲线图与所述基础比对异常数据进行比对后，还包括：若不存在相同的比对异常数据，则发送切断所有电站动作的控制指令，进行异常上报；
接收工作人员的数据上传指令，根据所述数据上传指令将所述用户数据曲线图上传至基础比对正常数据集或基础比对异常数据集。

[0026] 优选的，如果加入到异常对比数据中，根据异常情况编写应急程序存档记录。

[0027] 在具体实践中，要使电站更加的安全，单纯靠监控某一个点某一个数值的上下限，是远远不够的。必然需要对电站充放电的过程进行判定。这种判定就需要更高的算力，更大的存储空间，依靠传统MCU处理及存储的方式无法达到。本专利的通讯方式增加系统算力和数据存储空间使系统更加安全，最终可达到储能电站的毫秒级应急处理及电站推算预警数据交互的目的。图4是根据一示例性实施例示出的监控的参数示意图，示出了云平台能源管理系统AI运算参数图形示例。

[0028] 需要说明的是，所述电池管理系统为带光通讯功能的电池管理系统；所述电池管理系统和所述交换机之间通过光纤连接。

[0029] 在具体实践中，为了实现整个能源系统实时的管理，从数据采集到云平台AI运算、再到最终对BMS的控制，整个流程的响应时间需要做到毫秒级。这样对能源网络的控制才会更安全，同时也可以为未来实现能源的平台交易打下基础。在实施例中，采用的带光通讯功能的BMS，这样可以实现BMS和交换机之间的通讯时间在几个毫秒以内；交换机和云平台能源管理系统之间需要采用光纤网络，其中采用确定性的光网络能够将网络的延迟控制在几个毫秒以内；同时，云平台的软件处理时间也是需要在几个毫秒之内就要完成。

[0030] 采用带光通讯功能的BMS可以大幅提升BMS和交换机之间的传输速率，同时还可以根据需要，选择不同传输距离的规格。例如当用户的储能规模较小时，BMS和交换机之间的光通信距离可能是几米或几十米；当用户的储能规模较大时，BMS和交换机之间的光通信距离可能是几十米或几百米（甚至上千米）。

[0031] 在具体实践中，当能源网络节点中需要管理的BMS数量较少时，也可以不需要交换机。此时可以采用带光通讯功能的BMS，由BMS直接和光确定性网络直接连接。

[0032] 需要说明的是，所述确定性光网络由若干个光纤交换机组成。优选的，光纤交换机为低延时（例如延时<500ns）的光纤交换机。

[0033] 在具体实践中，确定性的光网络可以有多种方案，如下图5是一种确定性光网络的方案，由若干个低延迟的光纤交换机组成。这种方案虽然也能实现光纤网络的毫秒级延时，但当用户侧的交换机数量增加时，确定性光网络中需要的光纤交换机的数量和数据交换层级也会随之增加。随着光纤交换机数量的增加和数据交换层级的增加，光网络的延迟也会大幅的增加，不利于大规模的能源网络集成。

[0034] 需要说明的是，参见图6，示出了另一种确定性光网络的方案，所述确定性光网络采用基于波长可调谐的密集波分复用确定性光网络，每个交换机分配一个波长通道，不同交换机之间的波长通道不同。

[0035] 由于采用的是基于密集波分复用（DWDM）技术，每一个用户分配的是1个波长通道，不同用户之间波长通道不同，这样仅采用常规的DWDM波长通道，就可以实现48路或者96路的集成，中间不需要交换机进行数据交换（这样也就没有引入交换机带来的数据延迟）。如有更大规模的能源网络集成，只需要引入少数的几个光纤交换机。相比图5的确定性光网络方案，基于DWDM的确定性光网络的延迟大幅减小，同时网络集成度是传统的48被或者96倍以上。优选的，采用波长可调谐的DWDM的确定性光网络，可以在云平台能源管理系统中方便的对各个用户的波长通道进行分配，极大的简化了整个系统的运维。

[0036] 需要说明的是，本专利中的确定性光网络只是一个硬件架构，在实际的应用中，需要根据系统的传输速率，传输距离、网络集成节点数和系统的延时设计要求等选择合适的光接口类型。在本专利的实施例中，采用的是基于10Gbps的4x10channel窄带波长可调谐的光模块作为光接口，由于光模块的传输距离可以达到40km，可以在40km的范围内，方便的集成40个能源网络节点且在不需要增加光纤交换机，由DWDM光纤网络组成的光确定性网络的延时在微秒（us）以内。

[0037] 参见图7，图7示出了另一种不需要使用交换机的实时能源管理系统，需要说明的是，所述电池管理系统为带光通讯功能的电池管理系统；所述确定性光网络采用基于波长可调谐的密集波分复用确定性光网络；当电池管理系统数量少于预设值时，采用带光通讯功能的电池管理系统能够直接和基于波长可调谐的密集波分复用确定性光网络相连接。因为基于波长可调谐的密集波分复用确定性光网络可以直接连接48个或者96个带光通讯功能的BMS，不需要用交换机。在具体实践中，预设值可以为48个或者96个。

[0038] 可以理解的是，本实施例的目的是在基于毫秒级别的确定性的能源网络基础上，采用云平台能源管理系统，增强系统的算力，同时结合AI技术，可以实现能源网络的智能化管理。云平台能源管理系统可以是商用的服务器，或者小型数据中心，或者是小型的超算中心等等方式。其中重点是云平台能源管理系统对数据的运算和处理需要在毫秒级别以内完成。另外，本实施例示中涉及的AI的控制算法，只是一个示例，AI算法可以在软件上实现，或者集成在片式的集成系统（SOC）中，同时在此AI算法的基础上做的算法改进等变化，均属于本专利的保护范围。

[0039] 需要说明的是，本实施例提供的是一种基于光通讯的能源管理系统的物理架构，从BMS到云平台能源管理系统中的数据通讯的格式/协议在本专利中并不限定，以有利于数据的采集、处理以及解析为原则，尽可能减小因数据处理（在BMS中的数据处理延时，在云平台能源管理系统中的数据处理延时）带来的延时。

[0040] 可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

[0041] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

[0042] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

[0043] 应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

[0044] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

[0045] 此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

[0046] 上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

[0047] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0048] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。