使用通信网络的基础设施的电力网频率稳定的制作方法

发电;变电;配电装置的制造技术1.本发明一般涉及稳定通信网络的电力网（power gird）频率，以及特别涉及将通信网络的基础设施中的备用电池用于稳定电力网频率的方法和装置。背景技术：2.为了通过电力所供电的设备被连接到家庭和企业处的插座，重要的是，地方/国家电力系统是稳定的，并且这种稳定的重要方面之一是电力网进行操作的频率的稳定性。国家中的电力网络操作在某个目标频率（在大多数国家为50hz或者60hz）。使这个频率保持稳定是重要的，因为仅1%的偏差可能引起对所连接电器或基础设施的损坏。但是，由于间歇能量生产（例如从可再生源）和一天期间的时变电力消耗，电网（grid）频率如图1中所示的以随机方式波动。随着增加的太阳能和风力生产量，具有稳定电力网的能力变得越来越重要。3.所谓的“无功功率”用来稳定电网频率。当家庭和企业的电力消耗增加时，电网频率有时略微下降，并且这必须通过向电网生成更大无功功率来补偿，这导致使得目标频率的所要求范围之内的电网频率稳定。相反，当电力消耗下降时，系统中存在过剩功率，并且电网频率从所要求范围向上波动。在这个状况中，为了稳定频率，功率中的一些需要被吸收。如上所述的，通过太阳能和风力发电，电网稳定的问题甚至更加重要，因为家庭和企业的电力消耗能够易于被预测（它遵循某个模式：工作日、周末、白天、夜晚等），但是生成太阳能和风电力的能力更加难得多地进行预测和控制。技术实现要素：4.按照本发明的第一方面，提供一种用于在通信网络中使用的网络元件。所述网络元件包括至少一个备用电池、处理电路和存储器。存储器包含由处理电路可执行的指令，使得所述网络元件可操作以确定网络元件的未来电力消耗，并且基于所述确定的未来电力消耗来确定要求的备用能级（energy level），以用于针对定义的时段的所述网络元件的操作。进一步，所述网络元件可操作以提供所述至少一个备用电池的容量的小部分（fraction），以稳定电力网。5.按照本发明的第二方面，提供一种用于通信网络的集中化备用电池管理设备。所述设备包括处理电路和存储器。存储器包含由处理电路可执行的指令，使得所述设备可操作以获得指示电力网所要求的电网稳定的类型的信息，并且获得指示各个网络元件处的备用电池的充电水平的信息。进一步，所述设备可操作以获得所述各个网络元件的要求的备用能级，并且至少基于要求的稳定的类型和所述充电水平向所述网络元件的至少部分发送控制消息。被发送到一个网络元件的控制消息指示所述网络元件提供所述网络元件的至少一个备用电池的容量的小部分，以用于如电力网所要求的来稳定电力网。6.按照本发明的第三方面，提供一种用于通过用于在通信网络中使用的网络元件的至少一个备用电池来稳定电力网的方法。所述方法包括确定所述网络元件的未来电力消耗，并且基于所述确定的未来电力消耗来确定所述至少一个备用电池的要求的备用能级，以用于针对定义的时段的所述网络元件的操作。所述方法还包括提供所述至少一个备用电池的容量的小部分，以稳定电力网。7.按照本发明的第四方面，提供一种用于在通信网络中使用的集中化备用电池管理的方法。所述方法包括获得指示电力网所要求的电网稳定的类型的信息，并且获得指示各个网络元件处的备用电池的充电水平的信息，以及获得所述各个网络元件的要求的备用能级。所述方法还包括至少基于要求的稳定的类型和所述充电水平向所述网络元件的至少部分发送控制消息。被发送到一个网络元件的控制消息指示所述网络元件提供所述网络元件的至少一个备用电池的容量的小部分，以用于如电力网所要求的来稳定电力网。8.按照本发明的第五方面，提供一种用于通信网络元件的附加设备，所述网络元件能够从至少一个备用电池被供电。所述附加设备包括处理电路和存储器。所述存储器包含由所述处理电路可执行的指令，使得所述附加设备配置成按照以上在第三方面中所述的方法进行操作。9.按照本发明的第六方面，提供一种通信网络，所述通信网络配置成按照以上定义的方法进行操作。10.在从属权利要求中要求保护本发明的进一步特征。11.本发明提供如下优点：使通信网络的运营商能够将其已安装备用电池投入使用（因为它们在大部分时间等待被使用），并且通过使用这些已安装备用电池的容量向电力网提供电力网稳定服务来获取新收入，而不必安装附加的备用电池容量。附图说明12.通过以下结合附图进行的详细描述，将更全面了解和领会本发明，附图中：图1是示出对于任意所选时段的电网频率波动的图；图2是示出本发明的一个实施例中用于通信网络的网络元件的图；图3是示出本发明的一个实施例中用于通信网络的集中化备用电池管理设备的图；图4-图8是示出本发明的实施例中用于稳定电力网的方法的流程图；图9是示出本发明的一个实施例中用于通信网络元件的附加设备的图；图10示出能够如何定义能量预测误差的示例；图11示出要求的备用能量的日常变化以及选择时变目标能量存储水平的示例；图12示出不同网络部署情形中的业务（traffic）负荷的日常变化；图13和图14是示出本发明的实施例中的通信网络的图。具体实施方式13.为了说明而不是限制的目的，以下描述中提出诸如特定架构、接口、技术等的具体细节，以便提供对本发明的透彻了解。但是，本领域的那些技术人员将会清楚地知道，本发明可在脱离这些具体细节的其他实施例中被实践。在其他情况下，省略对众所周知的装置、电路和方法的详细描述，以免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩难懂。14.本说明书中通篇提到的“一个实施例”或“一实施例”表示结合一实施例所述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”在贯穿本说明书的各个位置中的出现不一定都表示相同实施例。此外，特定特征、结构或特性可按照任何适当方式结合在一个或多个实施例中。15.在其网络中已经安装较大总电池容量的电信运营商可将这些电池用于生成附加收入。要求无线电基站具有足够的备用电池，以在存在电力网故障的情况下用于站点处的数小时操作。因为电力网大部分时间按预期进行工作，所以这些电池在电力网工作良好时一直保持未被使用。本公开提出一种通过下列步骤使用这些电池来稳定电力网的解决方案：当频率较低时将电力送回电网，由此帮助将电网频率推回到其目标值，而当电网频率过高时从电力网吸收电力（即，对电池进行充电）。实现任何有意义的稳定效果要求在全国范围内安装的大容量的电池，并且这是电信运营商已经具备的。以此方式，通信网络可能成为虚拟发电厂（vpp），所述vpp使用现有电池来提供稳定电力网的关键服务。16.通信网络的网络元件（特别是无线电基站（rbs））要求定义的小时数的备用电力。预计rbs基于备用电池操作多长时间在世界不同地方有所不同。通常安装在没有电网电力的情况下用于几小时（例如3-5小时）操作的备用电力容量。在电力故障比那个时间要长的情况下，或者站点关闭，或者其他现场发电（诸如柴油发电机）被使用。17.本发明人认识到，使用备用电池来稳定电力网并非微小的任务，如果备用电池容量的部分将被用于调节电力网频率，则或者要求更大备用电池（这是昂贵的）或者实际备用时间有时可能低于要求（并且这不是可接受的）。18.如果电网电力故障在低电网频率的时段（其中备用电池已经努力工作以尝试将电网频率提升回到目标频率）之后发生，则站点可能没有留下足够备用电力以对于所要求的时间（例如3-5小时）保持在操作中。如果电力网故障在低电网频率的充分时段之后发生，则备用电池可能在它们被需要时部分被耗费（depleted）。19.此外，当备用电池已被完全充电时，它们在电网频率变高的情况下无法有效地存储更多能量。这在许多状况中从电网稳定观点来看是小问题，因为激励（activate）附加电力消耗以减慢电网频率比激励附加能量生产要容易许多。但是，如果电池能够仅当电网中存在电力过剩时才被充电，则网络运营商可能在对电池进行充电时才被付费。20.这个文档中公开的解决方案基于一种网络元件（例如无线电基站），所述网络元件能够提供其备用电池（或者多个电池）的容量的小部分以采用一种控制机制来稳定网络，所述控制机制管理对电池的充电和放电，以稳定电力网并且保持会降低使电池过于耗费而无法为所述网络元件供电达到所要求时间的可能性的电池之电荷水平。所述解决方案基于确定所述网络元件在未来多个小时中的电力消耗，并且以这个预测为基础来确定为所述网络元件供电定义的时间段所要求的备用电池的水平。在一优选实施例中，所要求的备用能级可被增加某个余量（margin），以覆盖电力消耗会高于预期时的状况。21.优选地，所述解决方案还包括集中化备用电池管理设备。这个集中化实体的作用是管理或协调使用备用电池的容量来稳定电力网。通信网络中安装的备用电池的总容量较大，如前面所述的，但是它分布于大地理区域。虽然有可能的是，单个网络元件（例如基站）处的备用电池（或者多个电池）提供其容量以自行稳定电力网，即，没有集中化备用电池管理，但有利的是，这个过程被集中管理并且备用电池的可用预备容量被聚合。22.参照图4，现在将描述用于由通信网络元件的至少一个备用电池来稳定电力网的方法的一个实施例。除非具体说明，否则这个实施例公开一种独立解决方案，其中单个节点没有与控制或协调所述方法的操作的集中化实体进行交互。23.所述方法包括确定（402）网络元件的未来电力消耗。基于这个未来电力消耗，确定（404）所述至少一个备用电池的要求的备用能级（rbe）。rbe是与网络元件的备用电池中存储的能量的量度对应的值，所述值应当允许网络元件基于备用电池操作定义的时段（备用时段）（假定实际电力消耗不超过预测电力消耗）。在一优选实施例中，通过添加安全余量来确定rbe，所述安全余量仅基于预测电力消耗将rbe增加到略高于所述值。备用时段和余量均是实现特定的。进一步，所述方法包括提供（406）所述至少一个备用电池的容量的小部分，以稳定电力网。24.当电网频率高于目标值时或者当所述频率低于目标值时，电力网的稳定可能是必需的。当电网频率过高时，备用电池的容量用来从电力网吸收电力。在这个操作中，备用电池的容量的所述小部分无需被定义 — 为了帮助稳定网络，电池从电力网被充电，并且所述方法使用耗费的电池可能具有的无论什么可用容量。25.另一方面，当电网频率下降到低于目标值时，稳定电力网要求向电网发送电力，并且在这个实施例中，所述至少一个备用电池所提供以稳定电力网的容量的所述小部分等于或小于所述至少一个备用电池的总容量与所确定的要求的备用能级（rbe）之间的差。26.图4和图5以虚线示出某些操作，这是因为它们是可选的或者可在操作序列中的其他位置被执行。例如，能量消耗的预测（402）和确定rbe（404）可响应于稳定电力网的请求（400）而被执行。备选地，操作402和404可在循环中不断被执行，使得值例如每隔15分钟不断被更新（通过定时器循环408-410所控制），电力消耗可被预测并且rbe的值被确定。27.这个实施例在图5中进一步被公开，图5更详细示出提供（406）所述至少一个备用电池的容量的小部分以稳定电力网的过程。由网络元件所接收的稳定电力网的请求（400）包括要求的稳定的类型的指示，即，是电网频率过低并且电力需要被发送到电网，还是电网频率过高并且来自电网的一些电力需要被吸收。28.在一个实施例中，该请求（400）可从电力网被接收（独立实施例），或者备选地，它可从控制或协调所述方法的操作的集中化实体被接收（集中化实施例）。29.一旦该请求（400）被接收，备用电池水平和所述电池的rbe被读取（406-2）。如果电网频率过低（406-3），并且备用电池水平高于rbe（406-4，“是”），则备用电池被放电（406-5）到电力网。所述放电在电池水平下降到当前rbe值之前停止。如果步骤406-4中的检查表明电池水平不高于rbe，则网络元件不能提供稳定电力网的帮助，并且所述方法停止。30.按照所接收的请求（400），如果电网频率过高（406-3），并且所述电池被耗费（406-6，“是”），则备用电池从电力网被充电（406-7）。以此方式，所述至少一个备用电池的容量的小部分从电力网被充电（406-7），并且以此方式用来稳定所述电力网。在一实施例中，网络元件可配备有（一个或多个）太阳能电池板，所述太阳能电池板用于在白天期间对备用电池进行充电。在这个实施例中，网络元件从自（一个或多个）太阳能电池板对备用电池进行充电切换到自电力网进行充电。31.优选地，使用最坏情况情形（例如假定网络元件的100%负荷）来计算所要求的备用能量（rbe）。无线电基站（rbs）的电力消耗随业务负荷而缩放。在典型宏基站中，当存在接近零的业务时的电力消耗是满业务时的电力消耗的大约50%。无线电网络中的业务负荷在一天（和一周）期间按照可预测模式改变。白天具有比夜间更高的业务，并且工作日具有比周末更高的业务。此外，网络中从一年到下一年存在显著业务增加，这也能够被预测。32.利用这个知识，站点中在任何时间t的rbe量能够根据所要求的备用时间期间服务于预期业务所要求的能量的量而被计算。33.在一个实施例中，无线电基站中作为时间的函数的要求的备用能量（rbe）的量能够如下列步骤所概括的被计算：•以δt的步长（例如1-15分钟）来划分时间。当今，大多数业务观测在非常适合于这个目的的15分钟尺度上被执行。能够很精确地进行这种较长时间段期间的平均业务预测，而这个平均数附近的瞬时业务变化是更随机的。34.•设n是所要求的备用时间期间的时间步长的数量。确定每一个时间实例n=1, ..., n的业务预测，例如在所要求的备用时间为5小时并且δt = 15分钟的情况下，则n = 20。35.•确定作为预测业务的函数的每一个时间步长δt的平均功率（例如通过使用数学功率模型或者预定查找表）•将在时间t的所要求的备用能量（rbe）确定为余量的值可设置为固定数值（例如总容量的1-5%），或者它也可以是时间相关的。例如，所估计的rbe的绝对不确定性可能在高业务时间期间比在低业务时间期间要高。在业务从一天到下一天变化很大的站点中，余量可被增加。36.可通过外循环算法，例如通过对于相同时间间隔将所预测的能量使用与所观测的实际能量消耗进行比较，来确定所述余量，参见图10。图10示出能够如何定义能量预测误差的示例。当计算在时间t的所要求的备用能量rbe(t)时，预测误差可能用来确定所要求的余量。如所示的，在时间t0的预测误差可表达为：其中m是如以上在计算rbe中所述的步长（或时间段）δt的数量。37.如果energypredictionerror为正，则余量以小量δ被增加，而如果余量为负，则余量以另一个小量ε被减少。优选地，ε应当被选择为小于δ，因为如果predictedenergyuse过小，则它更成问题。要注意，这只是一个示例，并且对于如何设计外循环调整存在其他已知解决方案。此外，可与备用时间无关地选择外循环的观测时间。38.如上所述的，由网络元件所消耗的能量是由网络元件所处置的业务的函数。但是，代替分析被处置的业务，在另一个实施例中，有可能将rbe的计算直接基于预测能量消耗。时间再次可被分为δt的步长（例如1-15分钟），并且相同方程可简化为：分析消耗电力的优点在于，这个方式覆盖不同类型的节点而不只是无线电基站或者其能量消耗是它们所处置的业务负荷的函数的其他节点；例如，具有边缘计算能力的rbs站点或者用作计算资源并且配备有备用电池的其他网络元件。39.在一些实施例中，时间相关能量存储水平可按照如下方式被确定：使得它允许最大化对于电网稳定的净空（headroom）。在这些实施例中，目标能量存储水平的适当目标值可能比图11中所示情况更接近emax，以便使将电力送回电网的容量优先于从电网获取电力的容量。矩形的散列（hashed）部分表示备用电池（多个电池）的容量的某个部分（即，rbe），该部分需要保持被充电并且在电力故障的情况下准备好供网络元件使用，emax是在网络元件（例如rbs站点）所安装的备用电池（多个电池）的总容量。由于由网络元件所处置的业务（或计算工作负荷）在一天期间改变，因此rbe也是时间的函数，即，rbe(t)。图11中还示意示出rbe(t)的值如何在一天期间从最小值rbemin改变成最大值rbemax。预期值rbemin在预期最低业务（或其他工作负荷）之前少许出现，以及预期值rbemax在峰值业务时间开始之前少许出现。40.当确定能够为电力网稳定所提供的备用电池容量的所述小部分时，还能够考虑除了业务之外的因素，诸如：-电池耗费特性。许多电池对被完全放电敏感。电池耗费量能够作为电池电荷水平的函数来确定，并且当确定rbe时作为因素被包含。[0041]-特殊计划事件（例如体育场场所中的大型音乐会事件）能够是暂时增加rbe或者暂时从“虚拟发电厂”中去掉站点的原因。[0042]-能够考虑时变kpi要求。例如，在电力故障的情况下，在夜间停用2g/3g可以是可接受的，但在白天不可接受。[0043]-ai（人工智能）或ml（机器学习）算法适合于不仅预测移动网络业务，而且还适合于预测电网稳定要求。[0044]-接受价格（用于将电力送回电网）能够根据下列因素来确定，例如：●当前绝对电池水平（例如，如果在某个充电阈值之上电池降级（degradation）更低）。[0045]●相对rbe(t)的当前电池水平。[0046]●用于以后提供电网稳定电力的潜在未来价格的估计，例如，在预期电网稳定电力的价格在不久的将来增加的情况下，以后使用有限电池电力可能更好。[0047]●服务失效的成本。例如，如果服务水平协定（sla）包含未达到某个服务水平的罚金，则这些罚金也能够被考虑。一个示例是计算作为sla×服务失效的概率中定义的罚款的当前备用电力水平的估计成本，其中服务失效的概率取决于当前备用能量存储水平。如果这个估计成本小于从电力网公司所提供的当前价格，则在不太可能的电力故障的情况下暂时允许略短的备用时间存在经济鼓励。不可靠电网环境中的站点可使用更高接受价格（例如，它们而是可优先考虑始终将备用电力保持为足够高以处置长时间电力断供）。[0048]-对主动将电力送回电网的备选方案而是减少从电网所消耗的电力。这也对电力网具有稳定效果。当在正常操作期间暂时利用电池时，将电池存储水平保持为高于rbe(t)仍然是重要的。[0049]优选地，对一个时段确定（402）网络元件的未来电力消耗，所述时段至少与预期网络元件基于备用电池进行操作的时段同样长。如先前所述的，业务负荷（以及由网络元件所处置的其他计算工作负荷）随时间而变化，因此确定执行未来电力消耗的操作重复被执行（408、410）。这可通过使用定时器来实现。在预期足以为网络元件供电所定义的时间（例如5小时）的rbe被计算（步骤404）之后，定时器被启动（408），被设置为例如15分钟。所述过程等待到定时器到期（410），以及一旦到期（410，“是”），确定随后5小时的未来能量消耗，以及然后类似地确定rbe的新值。如先前所述的，rbe是时间的函数。[0050]但是，如果网络元件具有恒定电力消耗，则不需要重复地重新计算其电力消耗和rbe。例如在网络元件具有始终高于处于（above at）或高于某个阈值的负荷的情况下，电力消耗可以是恒定的。另外，一些网络元件可在工作负荷与电力消耗之间几乎没有相关性。[0051]在一个实施例中，所述方法包括当使用来自所述至少一个备用电池的电力时在低功率模式中操作网络元件。[0052]因为业务和计算工作负荷是重复的，所以本描述已经提到每日、每周和周末模式，所述网络元件的未来电力消耗可基于历史数据被确定（402）。这些历史数据可包括关于被处置的业务或电力消耗的数据。[0053]稳定电力网的请求（400）优选地包括指示电力网所要求的电网稳定的类型的信息。但是它不作要求，因为在简单解决方案中，网络元件中安装的备用电池可以仅用来稳定一种类型的电网频率偏差。最有益的是当电网频率下降到低于目标值时稳定电力网，以及如果被实现的解决方案仅为电力网提供这类支持，则所述请求无需指定要求什么类型的电网稳定。当电网频率过高时稳定网络是更容易的，因为它要求从电网吸收一些电力，这意味着，即使通信网络仅当电网频率过低时才提供稳定电力网，通信网络也提供对电力网极为有益的解决方案。[0054]在一优选实施例中，所述方法包括接收指示未来预期电网频率的信息。这个实施例可适用于独立和集中控制的解决方案。电力网还遭遇所消耗和所生产电力的波动。所消耗的电力按照重复模式（白天/夜间、工作日/周末等）波动，以及电力网的管理系统知道这些模式。电力生产也波动，以及在来自煤炭/天然气/核发电站的电力可被控制的同时，预测来自可再生源的电力生产要困难许多。但是，天气预报可帮助这个任务，并且基于与电力消耗和电力生产的预期波动相关的组合信息，电力网的管理系统可预测电网频率可能将如何发生变化。通过这个信息，独立网络元件以及集中化解决方案可计划对备用电池进行充电和放电的时间。[0055]当被实现为集中化系统的部分时，所述方法包括接收控制命令（405），从而激励网络元件稳定电力网（406）。在这个实施例中，单个网络元件仍然可确定其未来电力消耗和所要求的备用能级，并且然后等待来自集中化备用电池管理设备的命令，所述命令指示它提供其备用电池的容量的小部分以稳定网络。这个实施例不要求网络元件执行图5中所示的操作。[0056]在一个实施例中，当电网频率下降到低于目标值时，所述方法可包括从使用来自电力网的电力切换到使用来自备用电池的电力，来提供所述至少一个备用电池的容量的小部分以稳定电力网。在这个实施例中，备用电池用来为网络元件而不是为电力网供电，即使不存在电力网故障。稳定效果与先前所公开的实施例中相同或几乎相同，电力未取自电力网，电力网负荷被减少，并且这帮助增加电网频率。[0057]图6示出用于在通信网络中使用的集中化备用电池管理的方法的一实施例。如同公开在单个网络元件操作的独立解决方案的实施例中一样，在集中化方式中，在网络元件所安装的备用电池也用来稳定电力网。这个文档中所述的集中化实施例获益于大量备用电池及其大的总容量，以及获益于它们跨大区域（例如国家）的地理分布。[0058]在图6中所示的实施例中，集中化备用电池管理的方法包括获得（602）指示电力网所要求的电网稳定的类型（即，指示电网频率是过高还是过低）的信息。优选地，电力网的管理系统（或者多个系统）发送稳定电力网的请求，并且还指示电网频率是过高还是过低。备选地，集中化备用电池管理可测量电网频率，并且基于测量结果来判定需要什么类型的电网稳定。在仍有的另一个备选实施例中，电网频率测量的结果可由集中化备用电池管理从某个外部装置来获得。[0059]所述方法还包括获得（604）指示各个网络元件处的备用电池的充电水平的信息以及所述各个网络元件的所要求备用能级（rbe）（606）。在一个实施例中，实现这个方法的集中化备用电池管理设备（简称为集中化实体）读取由各个网络元件所确定的rbe值及其对应备用电池水平。在一优选实施例中，充电水平和rbe值可基于定时器的操作周期地获得（604和606）。备选地，可在请求时获得充电水平和rbe值。[0060]所述方法进一步包括至少基于所要求的稳定类型的类型和网络元件处的备用电池的充电水平向网络元件的至少部分发送控制消息（608）。被发送到一个网络元件的控制消息指示所述网络元件提供所述网络元件的至少一个备用电池的容量的小部分，以用于如电力网所要求的来稳定电力网。[0061]这个实施例与按照如图4中所示方法的一实施例进行操作的网络元件配合工作，图4中，由单个网络元件接收控制命令（405），并且这个命令激励该网络元件稳定电力网（406）。[0062]所述方法的一备选实施例在图7中示出。在集中化实体所执行的获得各个网络元件的所要求的备用能级的操作（606）包括考虑将被各个网络元件所处置的网络业务和所述各个网络元件的计算负荷的至少一项来确定（702）所述各个网络元件的未来电力消耗。实现这个方法的一实施例的集中化实体可从通信网络的网络管理系统来获得与网络元件所处置的业务和其他工作负荷（例如计算负荷）或者所述各个网络元件所消耗的电力有关的历史信息，并且基于历史数据来确定所述各个网络元件的未来电力消耗（702）。[0063]代替读取由各个网络元件所确定的所述各个网络元件的所要求的备用能级，本实施例包括基于对于所述各个网络元件操作定义的时段（备用时段）所预期的所述各个网络元件的所述确定的未来电力消耗来确定（704）所述要求的备用能级。[0064]另外，在这个实施例中，定时器循环620和622可用来周期地获得各个备用电池的充电水平以及确定网络元件的未来电力消耗（702）和各个网络元件处的备用电池的所要求的备用能级（rbe）。[0065]与图4中所示的独立实施例相似，集中化实施例也可与按照多于一个序列顺序所执行的某些操作配合操作。例如，获得充电水平（604）和获得rbe值（606）的操作可响应于稳定电力网的请求（602）而被执行，并且这包括使用定时器周期地得到这些值（620和622）的一实施例。在备选实施例中，可使用定时器周期地得到这些值（充电水平和rbe）（620和622），同时等待稳定电力网的请求（602）。[0066]图8示出获得充电水平（604）和rbe值（606）的操作（包括具有操作702和704的选项）甚至在稳定电力网的请求不存在的情况下也重复被执行的一实施例。在一个实施例中，当稳定电力网的请求被接收（602）时，集中化实体具有充电水平和rbe的最近获得的值。所述请求包括指示所需稳定的类型的信息。备选地，在充电水平（604）和rbe值（606）被获得之前，包括指示所需稳定的类型的信息的稳定电力网的请求被接收（602）。[0067]如果电网频率过低（即，低于目标频率）（802，过低），则所述方法包括选择具有高于其相应rbe的充电水平的网络元件（804）。当备用电池的充电水平高于其rbe时，高于rbe的过剩量则可用来稳定网络。然后，所述方法包括向所选择的各个网络元件发送（806）指令，以通过将备用电池放电到电力网来使用其备用电池的容量的小部分向电力网提供电力。在备用电池充电水平下降到低于rbe之前，放电过程停止。[0068]如果电网频率过高（即，高于目标频率）（802，过高），则所述方法包括选择（808）具有被耗费备用电池的网络元件。所述方法进一步包括发送（810）指令，以使用所述各个网络元件处的所述备用电池的容量的小部分从电力网对备用电池进行充电，以稳定所述电力网。优选地，当备用电池被完全充电时，充电过程停止。在一实施例中，网络元件的至少一些网络元件可配备有太阳能电池板，所述太阳能电池板用于在白天期间对其备用电池进行充电。在这个实施例中，当被指示使用使用其备用电池的容量的小部分来稳定电网时，单个网络元件从自（一个或多个）太阳能电池板对备用电池进行充电切换到自电力网进行充电。[0069]图6、图7和图8以虚线示出某些操作，这是因为它们是可选的或者可在操作序列中的其他位置被执行。[0070]在一优选实施例中，在操作608中被发送到单个网络元件的控制消息（这包括在操作806和810中发送的指令）将用于在稳定电力网中使用的所述至少一个备用电池的容量的所述小部分定义为等于或小于所述至少一个备用电池的总容量与所确定的要求的备用能级之间的差。这只是可选的，首先是因为如果稳定操作要求对电池进行充电，则无需观测rbe，电池可被充电而与其rbe无关（如果它们被耗费）。其次，如果在所述各个网络元件确定预测电力消耗和rbe，则与可用于稳定的所述小部分有关的信息已经处于网络元件处。[0071]所述方法优选地包括对于至少与所述定义时段同样长的周期来确定所述各个网络元件的未来电力消耗（702）。如先前所述的，确定未来电力消耗的操作优选地重复执行（620和622）。如先前所述的，业务负荷（以及由网络元件所处置的其他计算工作负荷）随时间而变化，因此确定执行未来电力消耗的操作对各个网络元件重复执行（620、622）。优选地，在集中化实体中，独立过程为具有用于电力网稳定的备用电池的每个网络元件运行。在rbe值被获得（步骤606或704）之后，定时器被启动（620），设置为例如15分钟。所述过程等待到定时器到期（622），以及一旦到期（622，“是”），确定各个网络元件对随后5小时的未来能量消耗的值，以及然后类似地也确定rbe的新值。[0072]优选地，所述方法包括接收指示未来预期电网频率的信息。这个信息由集中化实体优选地从电力网的管理系统（或者多个系统）来接收。与电力消耗和电力生产模式有关的更多细节先前已被论述，并且此处也可适用。所述方法优选地包括基于指示未来预期电网频率的所接收的信息来指示所述各个网络元件对其备用电池进行充电和放电。[0073]在仍有的另一个备选实施例中，当电网频率过低时，由集中化实体发送到单个网络元件的控制消息可包括将网络元件从使用来自电力网的电力切换到使用来自备用电池的电力的指令。以此方式，所述网络元件的至少一个备用电池的容量的小部分被提供用于如电力网所要求的来稳定电力网。在这个实施例中，备用电池用来为网络元件而不是为电力网供电，即使不存在电力网故障。稳定效果与先前所公开的实施例中相同或几乎相同，电力未取自电力网，电力网负荷被减少，并且这帮助增加电网频率。[0074]如先前所述的，移动电话用户在一天期间在网络中移动，并且业务也是如此。因此，峰值时间业务在不同场所（住宅、工业、办公室、商场、体育场）中在不同时间发生，从而创建在时间上重复的某些模式，参见图12。对于电力网稳定，这意味着，正确部署的网络将始终能够提供电网稳定的容量，即使各个站点可能没有足够的备用电池容量。这就是为什么集中化方式特别有利。[0075]网络能够在任何时间t为电网稳定提供的电网稳定能量存储量因此能够计算为其中，是基站i中的最大能量存储，rbei(t)是基站i中在时间t的所要求备用能量，以及i是网络中具有备用电池并且通过如这个文档中所述的解决方案所协调的站点的总数。对于任何时间t的enw(t)的最小值被表示为emin,nw，以及这个值表示整个网络中的所有电池的总可可用电网稳定容量。[0076]在整个无线电网络的总电力网稳定容量大于为了稳定电力网当前所要求的容量的情况下，通信网络中的集中化实体则可用来动态确定哪一个网络元件（例如无线电基站）应该保留备用电池容量以供电力网稳定中使用。由集中化实体进行的判定可基于考虑单个网络元件的下列因素的一个或多个：-预期未来业务（在备用时间窗口期间），-预期未来计算负荷（在备用时间窗口期间），-时间相关要求的备用能量，-备用电池的当前充电水平，-备用电池总容量，-备用电池的类型（例如，基于锂的电池能够比基于铅的电池更频繁得多和更深得多地被充电和放电），-无线电基站的地理位置，-在无线电基站或者接近所述基站的地理位置所测量的电力网频率，-与无线电基站的地理位置附近的本地电力消耗和本地电力生产相关的信息，-本地电力生产容量（例如现场柴油、风力、太阳能电力等）的存在，-本地电力生产和存储的状态（例如柴油罐液位、太阳能和风力预测等）等。[0077]通信网络中的集中化实体能够动态控制由通信网络中的所有参与网络元件所提供的组合电力网稳定份额的利用。[0078]组合不同单元的实体（如在上述列表中）以用于选择提供其备用电池的容量的小部分的网络元件的典型方法是使用每个实体的缩放和归一化因子来定义效用函数。当比较可能的操作状态时，具有最高效用的状态被认为是优良的。确定这种网络范围效用函数的缩放因子要求某个试错（trial-and-error），并且可能例如使用机器学习算法来进行。[0079]图2示出用于在通信网络中使用的网络元件200的一个实施例，所述网络元件实现通过在所述网络元件所安装并且先前所述的至少一个备用电池来稳定电力网的方法。所述网络元件200包括至少一个备用电池220、处理电路202和存储器204。存储器204包含由处理电路202可执行的指令，使得所述网络元件200可操作以确定所述网络元件200的未来电力消耗，并且基于所述确定的未来电力消耗来确定要求的备用能级（rbe）。预期所要求的备用能级保持所述网络元件200操作达到定义的时段。所述网络元件200还可操作以提供所述至少一个备用电池的容量的小部分，以稳定电力网。[0080]通过预测未来几小时（至少对于所定义的时段的时间跨度）的电力消耗，有可能确定备用电池中所存储以便为网络元件供电长达所定义的时段（备用时段）的能量的量。这假定电力消耗将不会超过所述预测，例如，如果所述预测基于网络元件所处置的业务，则电池应当持续所述备用时段（若业务将不会超过所述预测）。如果实际电力消耗高于预测电力消耗，则我们面临网络元件掉电的风险（如果网络元件是无线电基站，则（一个或多个）小区断电）。为了增加基于备用电池的延长操作，网络元件可通过关断一些低优先级服务（例如，支持服务于电表的网络切片可被禁用）来切换到低功率模式。[0081]网络元件200可包括与第一接口206进行通信的处理电路（一个或多于一个处理器）202。网络元件200可包括多于一个接口。例如，一个接口可以是用于连接通信网络的其他元件的接口，以及另一个接口可被提供以用于传递与稳定电力网的方法相关的消息。网络元件可按照独立方式或者按照先前所述的集中化方式来提供稳定电力网中的支持。在一个实施例中，稳定电力网的请求（400）可从电力网被接收（独立实施例），或者备选地，它可从控制或协调所述方法的操作的集中化实体被接收（集中化实施例）。所述请求优选地经由第一接口被接收。[0082]网络元件200可包括此处未描述且在图2中共同示出为250的其他组件。这些其他组件不是本发明的操作必不可少的。例如，如果网络元件是无线电基站，则网络元件还可包括如设计用于特定类型的网络元件的操作所要求的天线和其他组件。这些附加组件的不同集合将存在于交换机、路由器或核心网络元件中。[0083]作为举例，第一接口206、（一个或多个）处理器202和存储器204可如图2中所示串联连接。备选地，这些组件202、204和206可被耦合到网络元件200的内部总线系统。存储器204可包括：只读存储器(rom)，例如闪速rom；随机存取存储器(ram)，例如动态ram(dram)或静态ram(sram)；大容量存储装置，例如硬盘或固态盘，或诸如此类。存储器204可包括软件212和/或控制参数214。存储器204可包括将被（一个或多个）处理器202所运行的适当配置的程度代码，以便实现如结合图4、图5和图10-12所述的上述方法。[0084]备用电池220与处理器202之间的连接不是用于为处理器202或网络元件供电的连接。所述连接用于根据这个文档中所述的方法的实施例来控制备用电池220的操作。[0085]图9示出通信网络元件的附加设备900的一个实施例。所述网络元件能够从至少一个备用电池被供电，以及这个备用电池（多个电池）可用于电力网稳定，而附加设备900实现通过所述至少一个备用来稳定电力网的方法。在一个实施例中，附加设备可包括所述至少一个备用电池920，或者备选地，附加设备可在没有其自己的备用电池的情况下被提供，并且与在网络元件已经安装的电池（多个电池）配合工作。附加设备900包括处理电路902和存储器904以及第三接口。存储器904包含由处理电路902可执行的指令，使得附加设备900配置成按照先前所述并且在图4、图5和图10-12中所示的方法进行操作。[0086]附加设备900可包括与第三接口906进行通信的处理电路（一个或多于一个处理器）902。附加设备900可包括多于一个接口。第三接口906可被提供以用于传递与稳定电力网的方法相关的消息。这些消息可与电力网和/或与集中化实体300来交换，所述集中化实体管理通过备用电池来稳定电力网的过程。附加设备900是一种装置，所述装置可被装配（retrofit）到现有网络元件，所述现有网络元件包括备用电池但是不能够参与电力网稳定的过程。在备选实施例中，附加设备900包括其自己的电池920，并且它可被装配到没有备用电池的现有网络元件，或者在仍有的另一个实施例中，附加设备900可用来替代现有网络元件中的备用电池。附加设备可按照独立方式或者按照先前所述的集中化方式来提供在稳定电力网中的支持。在一个实施例中，稳定电力网的请求（400）可从电力网被接收（独立实施例），或者备选地，它可从控制或协调所述方法的操作的集中化实体被接收（集中化实施例）。所述请求优选地经由第三接口906被接收。[0087]作为举例，第三接口906、（一个或多个）处理器902和存储器904可如图9中所示串联连接。备选地，这些组件902、904和906可被耦合到附加设备200的内部总线系统。存储器904可包括：只读存储器(rom)，例如闪速rom；随机存取存储器(ram)，例如动态ram(dram)或静态ram(sram)；大容量存储装置，例如硬盘或固态盘，或诸如此类。存储器904可包括软件912和/或控制参数914。存储器904可包括将被（一个或多个）处理器902所运行的适当配置的程度代码，以便实现如结合图4、图5和图10-12所述的上述方法。[0088]图3示出集中化备用电池管理设备300（又简称为集中化实体）的一个实施例。集中化实体300用于在通信网络中使用，它实现通过在至少一个网络元件所安装并且先前所述的至少一个备用电池来稳定电力网的方法。集中化实体300包括处理器302和存储器304。集中化实体300还包括第二接口（或者多个接口）306，用于与包括备用电池的多个网络元件并且与电力网进行通信。存储器304包含由处理电路302可执行的指令，使得网络元件300可操作以经由第二接口306来获得指示电力网所要求的电网稳定的类型的信息，并且进一步经由第二接口306来获得指示各个网络元件处的备用电池的充电水平的信息。集中化实体300还可操作以经由第二接口306来获得所述各个网络元件的所要求备用能级。当充电水平和所要求的备用能级为已知时，集中化实体300可操作以至少基于要求的稳定的类型和充电水平向网络元件的至少部分发送控制消息。被发送到一个网络元件的控制消息指示所述网络元件提供所述网络元件的至少一个备用电池的容量的小部分，以用于如电力网所要求的来稳定电力网。[0089]如先前所述的，当电网频率下降到低于目标值时，并且当电网频率增加到高于目标值时（当然存在电网频率与目标值的容许偏差的某个范围），可要求电网稳定。当电网频率高于目标值时，在指示所述各个网络元件时，所要求的备用能级可能无需被考虑。为了稳定电力网，备用电池被充电，因此集中化实体300选择被耗费的备用电池（或者部分或完全被放电），并且指示所选择的网络元件200对其备用电池进行充电。在这个实施例中，不需要确定和传递用于稳定电力网的备用电池的容量的所述小部分的大小，因为所选择的备用电池将被充电，而与其初始充电水平无关。[0090]另一方面，当因电网频率下降到低于目标频率而要求电网稳定时，被发送到单个网络元件的控制消息将用于在稳定电力网中使用的该单个网络元件的备用电池（多个电池）的容量的小部分定义为等于或小于所述至少一个备用电池的总容量与所确定的要求的备用能级之间的差。以此方式，备用电池将不会被放电到低于当前rbe。rbe如先前所述是时间的函数。[0091]作为举例，（一个或多个）第二接口306、（一个或多个）处理器302和存储器304可如图3中所示串联连接。备选地，这些组件302、304和306可被耦合到集中化实体300的内部总线系统。存储器304可包括：只读存储器(rom)，例如闪速rom；随机存取存储器(ram)，例如动态ram(dram)或静态ram(sram)；大容量存储装置，例如硬盘或固态盘，或诸如此类。存储器304可包括软件312和/或控制参数314。存储器304可包括将被（一个或多个）处理器302所运行的适当配置的程度代码，以便实现如结合图6-8和图10-12所述的上述方法。[0092]集中化实体300在其实施例中可控制和协调网络元件200或者网络元件中安装的附加设备900的操作。[0093]要理解，如图2、图3和图9中所示的结构只是示意性的，并且设备200、300和900实际上可包括为了清楚的缘故而未被示出的另外组件，例如其他接口或处理器。进一步，在实际实现中，负责电池备用的单元包括用于从电池向电力网提供电力所必需的整流器和逆变器以及其他组件。第一、第二和第三接口206、302和906允许与电力网以及与在通信网络中操作并且参与稳定电力网的其他装置进行通信。还要理解，存储器204、304、904可包括用于实现其他和/或已知功能性的另外程序代码。[0094]按照一些实施例，也可提供用于实现设备200、300和900的功能性的计算机程序，例如，采取存储将被存储在存储器204、304、904中的程序代码和/或其他数据的物理介质的形式，或者通过使程序代码可用于下载，或者通过流播。[0095]还要理解，设备200、300和900可作为虚拟设备被提供。在一个实施例中，设备200、300和900可在分布式资源中（诸如在云资源中）被提供。当作为虚拟设备被提供时，将领会到，存储器204、304和904、处理电路202、302和902以及第一、第二和第三接口206、302和906可作为功能元件被提供。功能元件可被分布在逻辑网络中，而不一定经过物理连接。还要理解，设备200、300和900可作为单节点装置或者作为多节点系统被提供。[0096]图13和图14示出使用按照这个文档中所述实施例的装置和方法的通信网络1300的实施例。图13中，网络元件200或被装配到网络元件1306的附加设备900作为独立元件进行操作，并且从电力网1304接收稳定电力网的请求。优选地，被提供到或者取自电网的电力通过另一个连接（该连接在这个图中未被示出）被传输。[0097]图14示出与集中化实体300配合操作的通信网络1300。集中化实体300作为通信网络1300的部分被呈现，但是在备选实施例中，它可被实现为电力网1304的部分。在集中化实施例的仍有的另一个备选方案中，网络元件或附加设备可以只向集中化实体提供指示其备用电池的当前水平的信息，并且可操作以响应于来自集中化实体300的指令而向电网1304发送电力或者从电网获取电力。[0098]本公开的方法可通过硬件或者作为运行于一个或多个处理器的软件模块来实现。方法还可按照计算机程序的指令来执行，并且本公开还提供一种其上存储了用于执行本文所述方法的任一种的程序的计算机可读介质。实施本公开的计算机程序可存储在计算机可读介质上，或者它例如能够采取信号（诸如从因特网网站所提供的可下载数据信号）的形式，或者它能够采取任何其他形式。[0099]应当注意，上述示例说明而不是限制本公开，并且本领域的那些技术人员将能够在不背离所附权利要求的范围的情况下设计许多备选实施例。词语“包括”并不排除除了权利要求中所列的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在，“一”（“a”或“an”）并不排除多个，以及单个处理器或另一单元可完成权利要求中所记载的若干单元的功能。权利要求中的任何参考标号不应被理解为是为了限制其范围。









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