用于对可再生能源生成系统的能源产生进行计算机实现的监视的方法和装置与流程

用于对可再生能源生成系统的能源产生进行计算机实现的监视的方法和装置
1.本发明涉及一种用于对可再生能源生成系统的能源产生进行计算机实现的监视的方法和装置，其中该可再生能源生成系统包括一个可再生能源生成器或更多可再生能源生成器的组。
2.由可再生能源生成系统（诸如包括一个或多个风力涡轮机、太阳能发电机等的风电场）产生的可再生能源被称为绿色能源。基于年内产生的能源，由名为公用事业的贸易公司向客户发布绿色能源证书（也被称为来源担保（goo））。绿色能源证书是针对前一个月中生成的一个月所产生的能源而发布的。目前，证书具有等于1 mwh的可再生能源的大小。迄今为止，该证书系统的缺点是：通过简单地购买相等量的绿色能源证书，就有可能将从不可再生能量源（有时被称为灰色能源）产生的能源标记为绿色能源。因为不可能追溯特定可再生能源生成系统的来源，所以当今消费者完全由绿色能源供应的证明仅在纸面上是可能的。
3.us2017/0103468a1公开了一种用于参与分布式网络中的能源和计算供应的对等结算的方法。在电力网网络中，能源被测量并且被指派代币值。该代币值包含所生成的能源的量、时间以及节点的唯一标识符。节点使用这个代币信息来创建部署到该网络的自我执行的智能合约。该智能合约被发布到该网络，并且在该网络上寻找匹配执行要求的一个或多个订约方（counterparty）。该智能合约可以找到最终的购买者或对等方来出售代币中表示的值，以及跨该网络在购买与出售对等方之间传递该能源和其他代币值。一旦订约方被定位并且结算了合约条款，就可以将交易记录到区块链分类账，并且可以经由已经交易的节点之间的代币来交换值。
4.本发明的目的是提供一种方法，该方法使得能够实现更可靠的方法以用于发布绿色能源证书，该绿色能源证书是防止操纵的证明。另外的目的是提供一种适于执行根据本发明的方法的装置。
5.这些目的通过根据权利要求1的方法、根据权利要求14的装置、根据权利要求16的可再生能源生成系统、以及根据权利要求17的计算机程序产品来解决。从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。
6.本发明提供了一种用于对可再生能源生成系统的能源产生进行计算机实现的监视的方法。该可再生能源生成系统包括一个可再生能源生成器或更多可再生能源生成器的组。可再生能源生成器可以是例如风力涡轮机或光伏系统。在多个风力涡轮机的情况下，该可再生能源生成系统可以是风电场。在多个光伏系统的情况下，该可再生能源生成系统可以是光伏电站。
7.在该可再生能源生成系统针对预定时间段的操作期间，一个接一个地（one after the other）执行以下步骤：作为第一步骤，由第一能源计量表来确定该可再生能源生成系统在预定时间段中的所产生的能源量。第一能源计量表可以是任何合适的测量装备或设备，其可以例如由可再生能源生成器的制造商来提供。
8.作为下一步骤，由独立实例来验证该可再生能源生成系统在预定时间段中的所产生的能源量。验证该可再生能源生成系统的所产生的能源量包括双重检查（doublechecking）第一能源计量表的所确定的所产生的能源量是否是正确的。
9.作为另外的步骤，由计算单元来发布该可再生能源生成系统针对预定时间段的能源证书。该能源证书至少包括指示预定时间段的时间戳、指示已经产生了能源量的一个可再生能源生成器或可再生能源生成器的组的标识符、以及所产生的能源量。
10.在另外的步骤中，由计算单元对该能源证书进行加密。
11.作为最后的步骤，将经加密的能源证书作为数字输出添加到区块链或分布式分类帐应用的区块。
12.根据本发明的方法使得能够在任意的聚合水平处针对特定能源生成单元发布绿色能源证书作为来源担保（goo）。该证书可以针对单个可再生能源生成器或可再生能源生成器的组而发布。通过使用区块链或任何其他分布式分类账应用和计算单元（其是能源生成系统的一部分，并且因此靠近该可再生能源生成系统），有可能创建值得信赖且不可改变的绿色能源来源的证书。此类证书可以追溯到单个可再生能源生成器或更多可再生能源生成器的组。
13.与由公用事业公司向客户发布的当前绿色能源证书相比，现在有可能在客户与可再生能源生产商之间没有任何实体的情况下具有对等网络。然而，在监管原因的情况下，有可能使监管实体能够通过作为区块链网络的一部分来审查和审计证书的交易。
14.作为另外的优点，每个可再生能源生成器或每组生成器能够发布与其持续生成的能源价值相当的能源证书。为了确保高准确度，由独立实例来验证由第一能源计量表确定的所产生的能源。“独立实例”优选地被理解成借助于不同于一个或多个第一能源计量表的实例（例如，设备或控制器）来进行对所产生的能源量的验证。
15.在本发明的优选实施例中，确定所产生的能源量的步骤包括：由安装在可再生能源生成器的每一个处的相应第一能源计量表来确定可再生能源生成器中的每一个的所产生的能源量。替代地或另外地，确定所产生的能源量的步骤包括：由安装在更多可再生能源生成器的组的电网连接点处的第一计量表来确定该更多可再生能源生成器的组的所产生的能源量。在可再生能源生成器的每一个处定位相应的第一能源计量表使得能够针对特定可再生能源生成器发布能源证书。在可再生能源生成器的组的电网连接点处安装第一计量表使得能够针对可再生能源生成器的组发布证书，从而使用减少量的能源计量表。
16.在另一特别优选的实施例中，验证所产生的能源量的步骤包括：由安装在可再生能源生成器中的每一个处的第二能源计量表来确定预定时间段中的所产生的能源量，并且确定与利用第一能源计量表确定的所产生的能源量的偏差。
17.在另一特别优选的实施例中，验证所产生的能源量的步骤包括：由安装在可再生能源生成器的组的电网连接点处的第二能源计量表来确定预定时间段中的所产生的能源量，并且确定与利用安装在可再生生成器中的每一个处的可再生能源生成器的组的第一能源计量表所确定的所产生的能源量的总和的偏差，或者确定与利用安装在可再生能源生成器的组的电网连接点处的第一能源计量表所确定的所产生的能源量的偏差。
18.优选的是，一个或多个第二能源计量表与一个或多个第一能源计量表不同。优选地，用于计量能源的技术是不同的。虽然一个或多个第一能源计量表可以是由可再生能源
生成器的制造商提供的测量装备，但是第二能源计量表可以是独立的测量装备或设备。
19.在另外的优选实施例中，在发布能源证书之前执行验证预定时间段中的所产生的能源量的步骤。在替代实施例中，可以在对能源证书进行加密之后执行验证预定时间段中的所产生的能源量的步骤。
20.进一步优选的是，仅在对所产生的能源量的验证是肯定的情况下，才发布能源证书。特别地，仅在借助于第一能源计量表确定的所产生的能源与特别地借助于第二能源计量表确定的验证之间的偏差低于预定阈值的情况下，才可以发布能源证书。换句话说，仅在两个独立测量结果之间的偏差小的情况下，才发布证书。在那个情况下，两个独立的测量结果匹配，并且发布证书。
21.在另一优选的实施例中，预定时间段在从1分钟变动至60分钟、优选地是5分钟至30分钟、最优选地是10分钟或15分钟的间隔中。10分钟的时间间隔对应于风力涡轮机scada系统的默认平均时段，其可能用作第一能源计量表。15分钟间隔是能源生产商与客户之间的公用事业交易证书的典型默认平均时段。
22.在另一优选实施例中，对能源证书进行加密基于非对称密码学程序。然而，也可能使用任何其他加密系统。使用非对称加密系统使得能够使用公知的私钥-公钥程序。
23.在另一优选实施例中，区块链或分布式分类账应用被配置成使得仅向被许可方授予访问权（access）。换句话说，建议私有区块链或分布式分类账应用，其中，例如客户、证书发布者以及用于审查和审计交易的监管者可以被许可访问该区块链或分类账应用。
24.除了上面的方法之外，本发明涉及一种用于对可再生能源生成系统的能源产生进行计算机实现的监视的装置，其中该装置包括计算单元，所述计算单元被配置成形成根据本发明的方法或根据本发明的方法的一个或多个优选实施例。
25.此外，本发明涉及包括一个可再生能源生成器或更多可再生能源生成器的组的可再生能源生成系统，其中该可再生能源生成系统包括被配置成执行根据本发明的方法或根据本发明的方法的一个或多个优选实施例的装置。
26.此外，本发明涉及一种具有存储在非暂时性机器可读载体上的程序代码的计算机程序产品，该计算机程序产品用于在计算机上执行该程序代码时执行根据本发明的方法或其一个或多个优选实施例。
27.现在将关于附图来详细描述本发明的实施例。
28.图1是包括可再生能源生成系统的实体与在对等交易中向客户发布值得信赖的能源证书之间的交易的示意图。
29.图2是包括可再生能源生成系统的实体与在公用事业主导的配置中向客户发布值得信赖的能源证书之间的交易的示意图。
30.图3示出了根据本发明的第一实施例的发布能源证书的流程图。
31.图4示出了根据本发明的第二实施例的发布能源证书的流程图。
32.图1示出了说明可再生能源生成系统10的示意图，所述可再生能源生成系统10能够发布与其在预定时间段中已经生成的能源价值相当的能源证书15（也被称为来源担保（goo））。通过对能源证书15进行加密并且将经加密的能源证书15添加到区块链30或任何其他分布式分类账应用的区块，能源证书15可以被直接（即，对等地）传递到客户20。发布能源证书15、对能源证书15进行加密、以及将经加密的能源证书15添加到区块链30的区块是由
可再生能源生成系统10的一个或多个计算单元14来执行的。
33.能源生成系统10由一个可再生能源生成器或更多可再生能源生成器的组组成。可再生能源生成系统可以是由作为可再生能源生成器的一个或多个风力涡轮机组成的风电场，或者是由一个或多个光伏系统组成的光伏功率站。在图1中，单个风力涡轮机表示该能源生成系统的任意数目的可再生能源生成器11。
34.在该可再生能源生成系统的操作期间，将针对预定时间段执行发布可再生能源生成系统10的能源证书15。例如，在可再生能源生成系统10的操作期间，将针对每10分钟或15分钟的时间段来发布能源证书15。可以针对特定可再生能源生成器11或作为整体的可再生能源生成系统10来发布能源证书15。
35.因为每个能源证书15被发布为与（多个）可再生能源生成器11或可再生能源生成系统10（取决于期望的聚合水平）针对预定时间段已经生成的能源价值相当，所以确定可再生能源生成系统10或（多个）可再生能源生成器在预定时间段中的所产生的能源量。这可以由第一能源计量表12来完成，所述第一能源计量表12例如由（多个）可再生能源生成器11的制造商来提供。特别地，相应的能源计量表12被安装在可再生能源生成器11中的每一个处。在针对特定预定时间段发布所产生的能源的能源证书之前，验证可再生能源生成器11或可再生能源生成系统10的所产生的能源量。
36.验证所产生的能源量的步骤可以由例如安装在可再生能源生成器11中的每一个处的第二能源计量表13来完成。第二能源计量表13是与第一能源计量表12相比不同的能源计量表。它可以基于与第一能源计量表相比相同或不同的测量技术。通过比较根据第一和第二能源计量表确定的所产生的能源，可以针对期望聚合水平来确定偏差。如果该偏差在预定范围之内，则将由计算单元14发布能源证书15。
37.如果针对每个单个可再生能源生成器11发布能源证书15，则进行由第一和第二能源计量表12、13确定的所产生的能源的比较，这两个能源计量表被安装在可再生能源生成器11处。
38.如果将针对更多可再生能源生成器的组来发布能源证书15，则第二能源计量表13可以安装在可再生能源生成器11的组的电网连接点（未示出）处。在每个单个可再生能源生成器11被配备有第一能源计量表的情况下，确定利用可再生能源生成器11的组的所有第一能源计量表12确定的所产生的能源量的总和，并且将这个总和与第二能源计量表13的测量结果进行比较。在这个星座（constellation）的替代方案中，仅单个第一能源计量表11可能安装在可再生能源生成器11的组的电网连接点处。如果所确定的偏差在预定范围内（即足够小），这意味着第一和第二能源计量表12、13的测量结果匹配，则将针对可再生能源生成器11的组发布能源证书15。足够小包括例如小于1%的偏差。
39.将由计算单元14利用非对称加密来对所发布的能源证书15进行加密。计算单元14表示证书发布设备。计算单元14可以利用具有可再生能源生成器的统一标识的私钥和公钥对。然后，创建区块链30的区块，并且将其上传到区块链30或任何其他分布式分类账。该区块的创建可以由计算单元14或不同的计算单元来进行。能源证书的值具有与该生成器所生成的电能产生相等的大小。
40.第一和/或第二能源计量表12、13优选地位于可再生能源生成器11中。如上面所描述的，至少第二能源计量表13可以位于电网连接点处。
41.根据第一和/或第二能源计量表12、13的位置，能源证书15的来源可以是可再生能源生成系统10的单个可再生能源生成器或可再生能源生成器的组。在能源生成器11的组的情况下，可能选择电网连接点以用于测量能源产生。
42.所产生的能源的数据可以取自可再生能源生成器11的独立智能自主计量表。特别地，第一能源计量表12可以是可再生能源生成器11的scada系统或状况监视系统（cms）。替代地，可能通过出于这个具体目的而开发的专用测量系统来获取数据。
43.在预定时间间隔中所产生的能源可以在这个时段上被求平均。优选地，所产生的能源在10分钟或15分钟上被求平均。
44.针对所定义的聚合水平和相应平均时段的所产生的能源可以被加密。优选地，使用公钥-私钥程序。
45.可以使用在第一和第二能源计量表的所确定的所产生的能源量之间的不同水平的偏差。对于非常精确的第一能源计量表12内的测量结果，非常小的偏差被接受。对于电网连接点处的测量结果，考虑到从单元到电网连接点的电网损耗，较高的偏差可能是可接受的。
46.能源证书至少包括指示预定时间段的时间戳、指示已经产生了能源量的一个可再生能源生成器11或可再生能源生成器11的组的标识符、以及所产生的能源量。更详细地，下面的参数可以是能源证书15的一部分：。
47.当将经加密和签名的能源证书15添加到区块链30的区块时，添加先前和当前哈希值。需要先前区块的哈希值以用于将区块链接在一起。当前哈希是当前区块的哈希值。
48.优选地，使用私有区块链或分布式分类账，其仅向许可方授予访问权。除了能源提供商和客户20之外，许可方是潜在的审计单元40，所述审计单元40需要审查和审计能源证书15的交易。在这方面，只有经认证的各方将能够创建区块链30的新区块。以这种方式，可以确保仅发布有效的绿色能源证书15。因此，权威证明将被应用。
49.图2示出了替代实施例，其中能源证书15被添加到区块链30。可以直接为客户20提供能源证书15，同时可以由公用事业（贸易公司）50进行进一步的交易步骤。
50.图3示出了根据第一实施例的生成能源证书15的流程图。在步骤s1中，由第一能源计量表12针对预定时间段（例如，10分钟或15分钟）来确定可再生能源生成器11（在这个示例中表示能源生成系统）的所产生的能源量。在步骤s2中，独立的能源计量表测量针对相同预定时间间隔的所产生的能源量。步骤s1和s2同时并行地进行。在步骤s3中，计算由第一和
第二能源计量表12、13确定的所产生的能源量之间的偏差。这个偏差验证由充当证书发布设备的计算单元14来进行。在步骤s4中，验证该偏差是否可接受。如果由第一和第二能源计量表12、13测量的所产生的能源量之间的偏差太大（即处于预定范围之外（路径“n”）），则步骤s5针对操纵或测量误差来决定。流程图在不发布能源证书的情况下结束。如果该偏差是小的（即由第一和第二能源计量表12、13测量的所产生的能源量之间的差异在预定范围之内（路径“y”）），则在步骤s6中发布能源证书15。如上面所描述的，能源证书15至少包括指示预定时间段的时间戳、指示已经产生了能源量的可再生能源生成器11的标识符、以及所产生的能源量。另外，表1的上面提到的参数可以被添加到能源证书15。作为下一步骤，向能源证书15添加数字签名以确保数据的真实性和完整性。计算单元创建待签名的数据的单向哈希。私钥然后可以用来对哈希值进行加密。这个经加密的哈希值加上其他信息（比如，所使用的哈希算法）表示该数字签名。该数字签名对应于加密能源证书，如步骤s7中所概述的。在步骤s8中，创建区块链中的区块并且将该区块添加到区块链30。
51.图4示出了替代的流程图。在步骤s11中，由例如第二能源计量表13来测量针对预定时间段的所产生的能源量。在步骤s12中，发布能源证书15。在步骤s13中，向能源证书添加数字签名，即对它进行加密。步骤s12和s13由充当证书发布设备的计算单元14来执行。在步骤s14中，与由第二能源计量表13测量所产生的能源量并行，由第一能源计量表12来测量能源量。在步骤s15中，进行偏差验证。在步骤s16中，验证该偏差是否是可接受的（路径“y”或路径“n”）。如果该偏差不可接受（路径“n”），则在步骤s17中，假定测量误差或操纵。如果该偏差是小的（路径“y”），则在步骤s18中，创建分布式分类帐或区块链中的区块，并且将其添加到区块链30。
52.能源证书现在直接与所产生的能源量相连。防止了对能源的重新标记。能源证书是从可再生生成器直接地可交易给客户，这降低了成本。通过证书的自动处理、交易和结算，可以实现效率改进。所描述的方法在具有或没有公用事业的系统中工作。通过区块链技术，能源证书是不可改变和值得信赖的。证明所消耗的能源是从可再生源生成的可以潜在地降低电网使用成本以及对客户的征税。