能量消耗管理的制作方法
【專利摘要】描述了用于控制配電網絡中的電能消耗以減小給定時間段期間給定區域中的凈能量消耗的方法、系統和設備。具體地，描述了一種用于控制配電網絡中的電能消耗的方法。該方法包括：維護關于電氣設備的信息的數據庫，并且識別將要控制電能消耗的時間段。該方法進一步包括：基于數據庫中存儲的設備配置文件信息，選擇電氣設備的組，并且使一個或多個時間間隔與每個所選擇的組相關聯。向所選擇的組的電氣設備發送請求，以控制電氣設備的電能消耗和／或供應。這能夠使得在相應時間間隔期間凈電能消耗減小。
【專利說明】能量消耗管理
【技術領域】
[0001]本發明涉及配電網絡中的能量消耗管理。具體地但是不限于，本發明涉及連接至網絡的電氣設備組的能量消耗和供應的管理。
【背景技術】
[0002]通常經由配電網絡從諸如發電站的發電機向諸如家庭住戶和企業的消費者供電。圖1示出了包括輸電網100和配電網102的示例性分配網絡。輸電網連接至發電廠104，其例如可以是核電廠或燃氣廠，使用諸如架空電力線的電力線從發電廠以非常高的電壓(例如，在英國，這通常是204kV量級，然而，這因國家而異)向配電網102輸送大量的電能；雖然為了簡明起見，這里僅示出了一個配電網102，但是實際上，典型的輸電網向多個配電網供電。輸電網100經由變壓器節點106連接至配電網102，變壓器節點106包括變壓器106，其將電力供應轉換到低電壓(例如，在英國，這通常是50kV量級，然而，這因國家而異)以在配電網102中進行分配。配電網又經由子站108連接至諸如供應家庭用戶114的城市網絡112的局域網以及諸如工廠110的工業用戶，其中，子站108包括用于轉換到更低電壓的進一步的變壓器。諸如風電場116的較小的發電機也可以連接至配電網102并向其供電。
[0003]與給定網絡相關的總功耗隨時間顯著變化；例如，當許多用戶使用其空調機組時，在夏天一天中最熱的時候，會出現峰值消耗時段。由于存儲大量的電是昂貴的，因此通常在需要時才發電，如此由于試圖滿足峰值時間時的要求，使得會給發電機帶來了負擔。此外，近年來，通過諸如太陽能或風能的間歇可再生能源形式產生的電力的比例在增大，而間歇可再生能源發電的能力取決于難以預測并不受發電機的操作員控制的環境條件。在不同地理區域之間，對于電能的需求也會有相當大的變化；使得難以向稱為“熱點”的高需求區域供應所需量的電能，導致這些區域中潛在停電，和/或配電網絡資源不足。
[0004]因此，越來越需求一種更有效的方式來管理電力網絡中的能量消耗。對于該問題的解決方法包括向用戶提供定價和其他信息，要求用戶在例如智能電表上監控電價，并且對來自電力供應商的價格信號作出響應。然而，這對執行監控的用戶帶來了相當大的負擔。其他解決方法包括在中心位置遠程監控網絡中的電力消耗設備，并且在需求高時發送命令來禁用設備。然而，對于在較長時間不能使用其設備的用戶而言，這造成了相當大的不便。
[0005]本發明的目標在于至少緩解現有技術的一些問題。
【發明內容】
[0006]根據本發明的第一方面，提供了一種控制配電網絡中的電能消耗的方法，該配電網絡向地理區域供應電能，多個電氣設備分布在地理區域中，其中，每個電氣設備可連接至配電網絡以消耗從配電網絡供應的電能，從而增大地理區域中的凈電能消耗量，和/或每個電氣設備向配電網絡供應電能，從而減小地理區域中的凈電能消耗量，該方法包括:
[0007]維護包括與地理區域中的電氣設備有關的配置文件信息的設備數據庫；
[0008]識別所述配電網絡供應的電能的消耗將要被控制的時間段；[0009]基于配置文件信息，選擇位于地理區域中的電氣設備的多個組，每個組都包括多個電氣設備；
[0010]使一個或多個時間間隔與每個所選擇的組相關聯，與給定的所選擇的組相關聯的一個或多個時間間隔不同于與其他所選擇的組相關聯的一個或多個時間間隔，每個所述時間間隔都是相關組的凈電能消耗將要被控制的所述時間段的時間間隔；
[0011]在各相關時間間隔期間，發送用于在所選擇的組的電氣設備接收的一個或多個請求，以控制電氣設備的電能消耗和/或供應，從而減小地理區域中的凈電能消耗。
[0012]在一些實施例中，對于所選擇的組中的至少一個，所述一個或多個請求導致與所述至少一個組相關聯的電能消耗的減小。
[0013]在一些實施例中，對于所選擇的組中的至少一個，所述一個或多個請求導致與所述至少一個組相關聯的電能供應的增大。
[0014]通過在不同時間控制不同的電氣設備組中的能量消耗，分布式網絡中的控制節點可以減小給定時間段中的凈能量消耗。通過將時間段分成不同的時間間隔，并且在每個時間間隔控制不同的組，可以實現凈能量消耗減小，而不會對電氣設備的任何個體用戶或者任意設備組的用戶帶來顯著不便。此外，通過在每個時間間隔控制不同組，可以使能量消耗成形為，使得在不同時間段，在分布式網絡中消耗的整體電能有很小的變化。可以協調組及其控制，以在通過以非協調方式控制各個設備不可能實現的程度上控制能量消耗模式。
[0015]在一些實施例中，該方法包括:在相關時間間隔期間，在電氣設備被設置為消耗電能的情況下，減小電氣設備消耗的電能的量，并且在電氣設備被設置為供應電能的情況下，增大電氣設備供應的電能的量。
[0016]在一些實施例中，該方法包括:在相關時間間隔期間，斷開被設置為消耗電能的電氣設備并且連接被設置為供應電能的電氣設備。
[0017]在一些實施例中，一個或多個選擇的電氣設備包括發電機，并且一個或多個請求導致發電機產生的電能增大。
[0018]在一些實施例中，相關的一個或多個時間間隔被設置為使得凈能量消耗減小的組在整個時間段順序變化。
[0019]在一些實施例中，給定的電氣設備的配置文件信息涉及給定電氣設備的控制可用性，并且基于給定的電氣設備在給定的時間間隔期間是否可用于控制來執行給定電氣設備的分配。
[0020]在一些實施例中，所述配置文件信息包括與至少一些所述電氣設備的能量恢復屬性有關的能量恢復信息，并且基于所述能量恢復信息來執行多個組的所述選擇。
[0021]在一些實施例中，所述配置文件信息包括與至少一些所述電氣設備有關的所有者信息，并且基于所述所有者信息來執行多個組的所述選擇。
[0022]在一些實施例中，所述配置文件信息包括與至少一些所述電氣設備有關的運行特性信息，并且基于所述運行特性信息來執行多個組的所述選擇。
[0023]在一些實施例中，所述配置文件信息包括關于至少一些所述電氣設備的設備類型的信息，并且基于所述設備類型信息來執行多個組的所述選擇。
[0024]在一些實施例中，所述配置文件信息包括給定的電氣設備是被配置為消耗電能還是所述給定的電氣設備被配置為供應電能的指示。[0025]在一些實施例中，所述配置文件信息包括指示與所述電氣設備相關聯的能量消耗量和/或能量供應量的能量量指示符，并且該方法包括:
[0026]識別在時間段期間要減小的凈電能消耗量；以及
[0027]基于能量量指示符將電氣設備分配到組。
[0028]在一些實施例中，配置文件信息包括指示給定電氣設備的位置的位置指示符，并且該方法包括:
[0029]識別電能消耗將要被控制的給定區域，所述給定區域是由所述配電網絡供電的所述地理區域中的區域；以及
[0030]基于位置指示符，選擇位于地理區域中的電氣設備的多個組。
[0031]在一些實施例中，該方法包括在與所述給定區域相關聯的控制節點維護所述設備數據庫。
[0032]在一些實施例中，該方法包括從所述控制節點發送所述一個或多個請求。
[0033]在一些實施例中，設備數據庫包括標識位于給定區域中的電氣設備的設備標識符。在一些實施例中，該方法包括:在所述控制節點，使用所述設備標識符監控所述電氣設備的電能消耗和/或供應模式，以匯編關于與所述電氣設備相關聯的電能消耗/供應模式的統計信息；將統計信息提供到中心節點以記錄在設備數據庫中；并且基于統計信息將電氣設備分配到組。通過將統計信息提供到中心節點用于每個可識別的電氣設備，可以維護在配電網絡中運行的所有電氣設備的行為的精確和最新的統計模型，從而提高了控制節點作出的決定的可靠性和有效性。
[0034]在一些實施例中，控制節點被設置為與中心節點通信，中心節點包括用戶數據庫，用戶數據庫識別與每個電氣設備相關的用戶。設備數據庫可以被設置為存儲不同于設備標識符的其他標識符，其他標識符每個都標識相應的電氣設備，用戶數據庫包括所述其他標識符。這些特征使得在用戶數據庫和設備數據庫之間共享關于各個設備的數據，使得，例如用戶數據庫作出的改變可以反映在設備數據庫中，而無需在控制節點本地存儲關于用戶的個人數據。
[0035]在一些實施例中，該方法包括改變其他標識符。例如，這可以每天來完成，并且為用戶提供了增大的匿名度。
[0036]在一些實施例中，多個電氣設備分布在所述地理區域中的多個場所。每個所述場所可以經由配電饋線連接至所述配電網絡。
[0037]在一些實施例中，該方法包括:經由與給定的所述場所相關聯的能量管理系統中的網關發送用于在電氣設備接收的一個或多個所述請求，所述能量管理系統被配置為根據用于控制與所述網關相關聯的設備所定義的規則，控制所述給定場所的電氣設備的電能消耗和/或供應。
[0038]在一些實施例中，該方法包括:基于請求是否與定義的規則兼容的確定，在網關確定是否將請求傳送到電氣設備。
[0039]在一些實施例中，該方法包括:在一個或多個預定時間緩存一個或多個請求以用于執行。
[0040]在一些實施例中，該方法包括:當一個或多個請求與所述定義的規則不兼容時，更新設備數據庫。[0041 ] 在一些實施例中，該方法包括:
[0042]基于所述配置文件信息分配電氣設備以生成多個模型；
[0043]根據一個或多個能量管理標準評估多個模型；
[0044]基于所述評估確定優選模型的一個或多個特性；以及
[0045]至少部分地基于所確定的特性執行組的所述選擇。
[0046]在一些實施例中，上述的確定包括:內插和/或外推所述生成的多個模型，以確定所述一個或多個特性。
[0047]在一些實施例中，所述能量管理標準包括財務數據，所述財務數據涉及具有時間依賴性的電能市場價值、平衡管理服務以及約束管理服務中的至少一個。
[0048]根據本發明的第二方面，提供了一種用于控制配電網絡中的電能消耗的控制節點，所述配電網絡向地理區域供應電能，多個電氣設備分布在所述地理區域中，其中，每個所述電氣設備可連接至所述配電網絡以消耗從所述配電網絡供應的電能，由此增大所述地理區域中的凈電能消耗量，和/或每個所述電氣設備向所述配電網絡供應電能，由此減小所述地理區域中的凈電能消耗量，所述控制節點包括:
[0049]通信裝置，所述通信裝置用于發送在所述電氣設備接收的請求，并且用于與中心節點通信，所述中心節點包括被配置為存儲關于每個所述電氣設備的配置文件信息的設備數據庫；
[0050]輸入裝置，被配置為接收配電網絡中的電能消耗將要被控制的時間段的指示；以及
[0051]處理裝置，被配置為執行以下操作:
[0052]基于所述配置文件信息，選擇所述電氣設備的多個組，每個所述組都包括多個所述電氣設備；
[0053]使一個或多個時間間隔與每個所選擇的組相關聯，與給定的所選擇的組相關聯的所述一個或多個時間間隔不同于與其他所選擇的組相關聯的所述一個或多個時間間隔，每個所述時間間隔是相關組的凈電能消耗將要被控制的所述時間段的時間間隔；以及
[0054]在各相關時間間隔期間，經由所述通信裝置發送用于在所選擇的組的所述電氣設備接收的一個或多個請求，以控制所述電氣設備的電能消耗和/或供應，由此減小所述地理區域中的凈電能消耗。
[0055]根據本發明的第三方面，提供了一種用于控制配電網絡中的電能消耗的系統，所述配電網絡向地理區域供應電能，多個電氣設備分布在所述地理區域中，其中，每個所述電氣設備可連接至所述配電網絡以消耗從所述配電網絡供應的電能，由此增大所述地理區域中的凈電能消耗量，和/或每個所述電氣設備向所述配電網絡供應電能，由此減小所述地理區域中的凈電能消耗量，所述系統包括:
[0056]多個控制節點，每個控制節點都與地理區域中的不同區域相關；以及
[0057]所述中心節點。
[0058]在一些實施例中，配置文件信息存儲在所述設備數據庫中的所述電氣設備與不同的用戶賬戶相關聯，并且所述中心節點包括用戶接口，用于所述用戶訪問所述賬戶以及修改所述設備數據庫中存儲的信息。該特征允許用戶實時地修改其擁有的電氣設備的期望運行特性，以防止系統不方便地限制設備的使用。[0059]通過以下結合附圖僅以實例的方式給出的對本發明實施例的描述，本發明的進一步的特征和優點將變得顯而易見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0060]圖1示出了現有技術的配電網絡；
[0061]圖2示出了用于實施本發明實施例的系統，其包括中心節點、多個控制節點以及多個電氣設備；
[0062]圖3示出了根據本發明實施例的示例性電氣設備和電氣設備控制單元；
[0063]圖4示出了根據本發明實施例的示例性中心節點；
[0064]圖5示出了根據本發明實施例的示例性用戶數據庫；
[0065]圖6示出了根據本發明實施例的控制節點；
[0066]圖7示出了根據本發明實施例的示例性設備數據庫；
[0067]圖8示出了根據本發明實施例的用于控制配電網絡中的能量消耗的處理的流程圖；
[0068]圖9示出了根據本發明實施例的在控制節點控制下的電氣設備組的凈能量消耗模式；
[0069]圖10是示出根據本發明實施例的被抵消的能量消耗的實例的圖表；
[0070]圖1la示出了根據本發明實施例的在控制節點控制下的示例性電氣設備組的能
量消耗；
[0071]圖1lb是示出根據本發明實施例的受控的多個組的能量消耗模式的圖表；
[0072]圖12a示出了根據本發明實施例的被控制為形成組的多個電氣設備組的總能量消耗模式；
[0073]圖12b示出了用于本發明實施例的電氣設備組的能量消耗模式；
[0074]圖13示出了用于本發明實施例的電氣設備的能量恢復分布圖；
[0075]圖14a示出了根據本發明實施例的其中控制節點與能量管理系統相連接的系統；
[0076]圖14b示出了根據本發明實施例的接口管理器。
【具體實施方式】
[0077]圖2示出了可以實施本發明實施例的配電網絡。網絡包括連接至一個或多個控制節點202的中心節點200，每個控制節點都覆蓋諸如國家、地區、州、郵遞區或電力市場區、或者包括多個用戶場所(例如，多個居住或工作場所)的任何其他區域的地理區域。每個控制節點202都經由變電站和/或配電饋線通過電力線206連接至能量消耗/供應設備208a至2081，以下稱為電氣設備208。電氣設備208a至2081中的每個都消耗和/或供應電能。消耗電能的電氣設備208的實例包括諸如電熱水器、空調機組、和洗衣機的家用器具以及諸如工廠機器的工業設備。電能供應方的實例包括諸如太陽能電池板和風力發電機組的電能發電機以及諸如電池的蓄電裝置。還有一些電氣設備208可以有時消耗電能但是在其他時間提供電能，諸如個人電動車(PEV)5PEV通常具有存儲大量電力的能力，并且可以在靜止時連接至電力網絡，允許在高需求時用作網絡的電源，并且在這樣的時間，PEV的電池中存儲的電力饋送回網絡。[0078]這里使用的術語“電氣設備”包括單個器具或設備以及這種器具和設備的集合，諸如特殊營業場所或家。電氣設備208a至2081中的每個都注冊到控制機制，在該控制機制中，設備的擁有者允許控制機制的操作員控制至/自電氣設備208a至2081的能量傳輸。
[0079]雖然為了簡單起見，在圖2中僅示出了 12個電氣設備208a至2081，但是應當理解，實際上，網絡將通常包括數百或數千個這種設備。
[0080]所注冊的電氣設備208a至2081中的每個具有相關的電氣設備控制單元210a至2101，用于控制至/自電氣設備208a至2081的能量傳輸(B卩，供應和/或消耗)。圖3示出了電氣設備208和電氣設備控制單元210的示例性布置。電氣設備控制單元210包括:控制元件304，用于減小/增大至/自配電網102的電氣設備208的能量消耗/供應；以及智能電表302形式的測量裝置。控制元件304可以包括:開關，用于將電氣設備208連接至配電網102/與配電網102斷開連接；和/或任意電氣或電子裝置，其允許電氣設備208的功能設定點改變電氣設備208 (例如，自動調溫器和濕度傳感器、照度傳感器、壓力傳感器、紅外線傳感器等)的電力消耗/供應。電氣設備控制單元210被設置為經由通信接口 306從控制節點202接收指令，并且向控制節點202發送電表測量結果。電氣設備控制單元210包括處理器308，其被設置為控制智能電表302、控制元件304以及通信接口 306的功能。雖然這里將電氣設備控制單元210示出為獨立于電氣設備208的設備，但是在一些實施例中，電氣設備控制單元210集成到電氣設備208中。
[0081]圖4中示出了中心節點200的示例性元件。中心節點200包括時鐘402、處理器404形式的處理裝置、用戶數據庫406、通信接口 408形式的通信裝置、以及用戶接口 410形式的輸入裝置。
[0082]用戶數據庫406存儲包含用戶信息的用戶賬戶。圖5中示出了用戶數據庫406的示例性記錄結構。用戶數據庫406包括用戶標識符502、姓名504、地址506、密碼508、以及包括每個用戶所擁有的電氣設備208列表的設備字段510。對于用戶數據庫406中記錄的每個電氣設備208,都存儲有用于標識電氣設備208的相關設備標識符512、同樣標識電氣設備208的另一標識符514 (這里稱為偽標識符)、標識與電氣設備208相關聯的位置的位置標識符516、諸如用戶定義的可用性518和設備能量恢復屬性520的設備運行特性、以及統計配置文件522。設備運行特性還可以定義電氣設備208的設備類型(即，例如，設備是否是空調機組、冰箱、或浸入式加熱器)。用戶數據庫406還可以包括銀行詳細資料和/或聯系詳細資料，諸如用戶的地址或電話號碼。以下將更詳細地描述用戶數據庫406中存儲的信息的使用。
[0083]用戶接口 410被設置為經由諸如ADSL、GSM、和/或3G的固定或無線通信裝置向/自用戶傳輸和接收信息。使用認證裝置和訪問控制機制(諸如通過正確地輸入用戶數據庫406中存儲的密碼)，用戶可以經由用戶接口 410訪問和更新用戶數據庫406。經由用戶接口 410，用戶可以向他的/她的用戶賬戶注冊一個或多個電氣設備208，和/或更新存儲在用戶數據庫406中與電氣設備相關的信息。
[0084]圖6中示出了控制節點202的示例性部件。控制節點202包括時鐘602、處理器604形式的處理裝置、設備數據庫606、通信接口 608形式的通信裝置以及網絡接口 610形式的輸入裝置。
[0085]設備數據庫606包含用戶數據庫406的一部分，其可以經由可以建立在通信接口408,608之間的通信鏈路通信到控制節點202。圖7示出了設備數據庫606的示例性記錄結構。設備數據庫606包括與電氣設備208有關的配置文件信息，諸如設備標識符702、偽標識符704、設備位置706、諸如用戶定義的可用性708和設備能量恢復屬性710的設備運行特性、以及用于記錄與每個電氣設備208的能量消耗/供應有關的設備統計712的字段。通常，設備數據庫606不包含與用戶有關的任何信息。
[0086]網絡接口 610被設置為從諸如控制機制操作員的一方接收指令，以控制給定時間段給定區域中的能量消耗。網絡接口 610被設置為經由諸如ADSL、GSM、和/或3G的固定或無線通信裝置接收這些指令。
[0087]如下文中更詳細地描述的，響應于這些指令的接收，控制節點202被設置為經由通信接口 608向與控制節點相關的區域中的電氣設備208發送請求。可以使用設備數據庫606中存儲的設備標識符702來發送這些請求；設備標識符702可以包括網絡地址，諸如使得能夠識別電氣設備208的IP地址，來用于發送這些請求。電氣設備208和/或其相關電氣設備控制單元210包括通信接口 306，用于從控制節點202接收請求和其他信息并向控制節點202發送信息。其中，為了簡明起見，涉及接收和/或發送信息的電氣設備208，而沒有涉及電氣設備控制單元210 ;然而，在進行這種引用時，將會理解，這還包括向和/或從相關電氣設備控制單元210發送的信息。
[0088]控制節點202可以設置為收集與其控制下各個電氣設備208的能量使用的統計數據。如上面提到的，電氣設備控制單元210可以包括智能電表302 ;與相關電氣設備208的能量消耗有關的數據可以通信到控制節點202，以允許其建立統計數據，該統計數據例如涉及一天內經常使用電氣設備208 (因此消耗和/或供應電能)的時間、其消耗或供應了多少能量、等。該統計信息可以存儲在設備數據庫606的“記錄統計”字段712中。其還可以被通信到中心節點200，以存儲在用戶數據庫406的統計配置文件字段522中。
[0089]設備數據庫606中存儲的一些數據是從中心節點200的用戶數據庫406 (由用戶提供)接收的；例如，位置指示符516以及用戶定義的設備可用性518通常以這種方式被提供到設備數據庫606。上面提到的偽標識符514用于該目的。設備數據庫606中存儲的給定電氣設備208的偽標識符704與用戶數據庫406中的所述給定電氣設備208的偽標識符514相同或者與之對應。例如，當由于用戶經由用戶接口 410改變諸如與他的/她的一個或多個設備相關的可用性的信息，發生用戶數據庫406中存儲的信息改變時，中心節點200的處理器404可以經由通信接口 408將該改變通信到控制節點202。使用對應電氣設備208的偽標識符來通信數據的變化，使得控制節點202的處理器604能夠識別設備數據庫606中的相關電氣設備208，并且對設備數據庫606中的對應條目進行必要修改。類似地，可以使用偽標識符來發送與特定電氣設備208有關的任何數據以識別相關的電氣設備，該任何數據從控制節點202發送到中心節點200。
[0090]由于以下的原因，以這種方式使用偽標識符提高了數據安全性。首先，由于偽標識符不同于用于控制節點202和各個電氣設備208之間的通信的設備標識符，對于監控通信的惡意的第三方而言，更難以確定涉及通信的電氣設備208的位置或任何其他特征。其次，與設備標識符相比，偽標識符本身不提供關于例如所涉及的電氣設備的網絡位置的任何信息。在其中例如正在通信電氣設備208的可用性信息的情況下，這是有利的，這是因為，將電氣設備的位置以及其可被控制的時間透露給可能在任意通信上“監聽”的第三方顯然是不可取的，原因在于后者可以指示電氣設備所處的地方(property)此時會空置。為了進一步提高數據安全性，偽標識符可以規律性變化，例如，每天。
[0091]中心節點200和控制節點202之間的通信通常經由通信接口 408、608。
[0092]圖8示出了控制節點202控制給定時間段內給定區域中能量消耗所使用的方法。在以下的討論中，涉及執行各種動作的控制節點202。雖然為了簡明起見進行了省略，但是將會理解，根據需要，動作通常由處理器604配合時鐘602來執行。
[0093]在步驟800，控制節點202識別與控制節點202相關聯的地理區域中能量消耗受到控制的給定區域；通常，基于經由網絡接口 610接收的指令來執行該識別。例如，如果控制節點與國家相關，則控制機制操作員可以向控制節點202發送指令，以控制諸如城市、街道、郵政代碼的特定地理區域或包括多個用戶場所(即，多個居住或工作場所)的任何其他區域中的能量消耗。在步驟802，控制節點202識別能量消耗受到控制的時間段(例如，一天內的時間)；再次，該信息可以包括在經由網絡接口 610接收的指令中。
[0094]在步驟804，基于所識別的區域和時間段，控制節點202選擇多個電氣設備208組。基于設備數據庫606中存儲的位置指示符來選擇電氣設備208，使得只有位于所識別區域中的電氣設備被選擇。控制節點202還可以使用設備數據庫606中存儲的關于用戶定義的可用性和/或能量恢復屬性的信息來分配組。在一些實施例中，控制節點202使用上一時間段的通信信息來確定給定電氣設備208的可用性。在步驟806，控制節點202將時間段分成多個時間間隔。在步驟808，控制節點使所選擇的每個組與一個或多個時間間隔相關聯，不同時間間隔與不同組相關聯。與給定組相關聯的時間間隔是時間段中該組的電能消耗/供應受到控制的時間間隔。
[0095]在步驟810，在每個時間間隔，控制節點202向給定區域中與該時間間隔相關聯的每個組的電氣設備208發送控制能量消耗的一個或多個請求。這些請求被電氣設備208接收，并且例如通過使電氣設備控制單元210操作控制元件304，使得相應時間間隔中相應組的凈電能消耗減小和/或電能供應增大，從而導致電氣設備208的電能消耗減小或電能供應增大。這里，將能量設備208的給定組的凈能量消耗定義為給定組的電氣設備208消耗的總能量量和供應的能量量之間的差；換句話說，由電氣設備208供應(例如，生成)的能量定義為等同能量量的“負消耗”。因此，凈電能消耗的減小可以通過如下實現:在電氣設備208設置為消耗電能的情況下，斷開電氣設備208與配電網102的連接，或者以其他方式減小電氣設備208的電能消耗量，和/或在電氣設備208被設置為供應電能的情況下，將電氣設備208連接至配電網102，或者以其他方式增大電氣設備208的電能供應量。
[0096]雖然在上述示例性方法中，在步驟804基于位置指示符選擇電氣設備，但是在一些實施例中，可以基于與電氣設備有關的其他配置文件信息(如上所述，諸如設備存儲器606中存儲的配置文件信息)可選地或另外地進行選擇。在這種實施例中，可以省略識別其中能量消耗受到控制的區域的步驟(步驟804)。
[0097]如以上參照圖8所述，通過控制多個電氣設備208組的能量消耗和/或供應，在步驟802識別的時間段內，可以減小在步驟800識別的給定區域中的凈能量消耗量。
[0098]控制節點202可以生成組的啟發式模型，并且相對能量管理標準評估其適用性。能量管理標準可以包括財務數據。財務數據可以涉及一個或多個時間依賴性的能量市場價值、平衡管理服務以及約束管理服務。能量管理標準可以響應于輸電和/或配電網的平衡要求和/或網絡的應急能力要求，并且可以包括輸電網絡擁塞的規定減小或者配電網絡擁塞的規定減小。評估還包括確定哪個模型提供了給定時間間隔的能量消耗的最大增大或減小，哪個模型提供了能量需求峰值的規定時間偏移，或者哪個模型提供了能量成本的最大節省。啟發式模型可以包括基于當前和/或預期的電能市場價值確定的時間依賴性的能量價格。基于對所生成的啟發式模型的評估，控制節點202可以確定在每個時間間隔控制哪個電氣設備208或者電氣設備208組；這樣，控制節點202可以優化電氣設備208組的分配和控制，從而以所需的方式管理能量需求。
[0099]在一些實施例中，對于給定的控制開始時間，控制節點202可以通過改變模型的參數，創建有限的啟發式模型集，覆蓋寬范圍的實施策略。例如，電氣設備208到組的分配、控制每個控制組的時間間隔、以及在不同時間間隔控制每個組的程度都可以改變。由于這種多變量模型的參數空間相對較大，因此控制節點202可以隨機地選擇參數值或者基于歷史上的成功模型來選擇參數。控制節點202然后可以確定每個啟發式模型中的電氣設備的一個或多個特性或值，并且可以基于根據能量管理標準評估的模型有效性的評價，確定優選模型的特性。特性可以涉及運行特性、能量恢復特性、或可用于控制節點202進行控制的電氣設備208的其他特性。控制節點202還可以生成財務預測集以用于包括優選模型的啟發式模型集。控制節點202然后可以至少部分地基于優選模型的特性來選擇組。
[0100]在一些實施例中，控制節點202可以在啟發式模型的評估結果(或者所生成的財務或能量消耗數據)之間進行內插或從啟發式模型的評估結果(或者所生成的財務或能量消耗數據)進行外推，并且可以基于內插和/或外推特性來確定優選模型的特性，以建立用于分配和控制電氣設備208組的最優策略。這通過減小確定待實施的最優策略所要執行的計算數量，減小了控制節點202的計算負擔。這又增大了控制節點202應對改變能量需求和/或能量市場條件的速度，從而增大了控制節點202的高效性。此外，可以減小控制節點202的計算負擔，因此降低了實施控制節點202的成本。
[0101]圖9是定義了六個組的實例的圖形表示，其中，組I至組6，每個組都具有一個單位的默認能量消耗級別，即，在沒有任何控制的情況下，每個組在示出的整個時段期間每小時消耗一個單位的能量。在該實例中，在從時間間隔I至時間間隔5的時間段內，控制能量消耗(即，減小至少一個組的能量消耗)。通過來自控制節點202的上述請求來控制每個組，以減小對應的一個或多個相關時間間隔期間的凈能量消耗。在圖9的實例中，假設每個時間間隔都具有一個小時的持續時間；然而，將會理解，根據需要，時間間隔的持續時間可以改變。
[0102]在圖9示出的實例中，組I在第一時間間隔期間關閉(即，組I的能量消耗減小到零);組2和組3在第二時間間隔期間關閉，組4和組5在第三時間間隔期間關閉；組6和組I在第四時間間隔和組時間間隔期間關閉。緊跟在給定組的電氣設備208關閉的每個時間間隔之后，電氣設備208重新打開；例如，這可以是從控制節點202發送的進一步的請求的結果。
[0103]通過順序減小(S卩，抑制)與每個組中的電氣設備208相關的能量消耗，可以減小第一、第二、和第三時間間隔期間給定區域中消耗的能量總量，而不要求任何單個電氣設備208或其組在長于單個時間間隔的任何連續時期關閉，這意味著可以減小電氣設備的用戶的不便性。[0104]如圖9所示，在組已經關閉的每個時間間隔之后，每個組的凈消耗通常增大。這是因為諸如各個電氣設備208需要更加努力的工作以恢復停用期間丟失的能量等因素；例如，在空調機組的情況下，空調機組致冷的房間可能已經在“關閉”時間間隔內嚴重加熱，導致當空調機組重新打開時，消耗更大量的能量。另一因素在于，從統計上，用戶更有可能在電氣設備208不可用之后的期間內對其進行使用。“關閉”間隔后電氣設備208恢復能量的平均程度以及恢復該能量所花費的平均時間長度這里稱為電氣設備208的“能量恢復屬性”。
[0105]在圖9的實例中，假設每個組中的每個電氣設備208都具有相同的能量恢復屬性；在關閉I小時之后，設備在后續的第一個小時恢復2/3單位的能量，并且在后續第二個小時恢復1/3單位的能量。附圖中的深色陰影區表示非控制狀態下的組的能量消耗。淺色陰影區表示由于上述能量恢復而增大的能量使用。在該實例中，最終結果是，3單位小時的總能量平均向前移動了 4小時。相比于每個組都彼此獨立地動作，和/或以非聚集的方式控制各個設備，能量消耗的該移動在幅度和時間上更大。
[0106]雖然在圖9的實例中，時間間隔I至3期間的所有能量消耗減小都被時間間隔5至7期間的能量消耗的后續增大而抵消，但是可以理解，實際上，能量消耗的后續增大通常不是能量消耗的最初減小的100%，這是因為，在后續期間內將未必使用電氣設備208，例如，空調機組可能不需要使用其在關閉期間內會使用的所有能量來將房間致冷回到所需溫度。
[0107]此外，可以看出，即使后續能量消耗有顯著后續增大，順序控制多個組的凈能量消耗使得配電網102的整體負荷動態調整。以上參照圖8和9描述的方法可以用于改變能量消耗峰值的時序和/或大小。例如，如果給定地理區域中的能量消耗的峰值預計在圖9的時間間隔I至3出現，則參照圖9描述的控制能量消耗可具有移動峰值的時序和/或減小其幅度的效果，這可以避免或改善上述“熱點”。由于并非給定地理區域中的所有電氣設備208都必須控制，因此，如圖所示，這些未受控制的電氣設備208的消耗峰值將在時間間隔I至3期間出現，而受控電氣設備208的峰值移動到時間間隔5至7 ;這使得具有平滑了峰值(即，使其在更長時間段內傳播)并減小其幅度的效果。使用設備數據庫606中存儲的與電氣設備208有關的配置文件信息，控制節點202的處理器604可以確定移動的能量量以及能量移動的時間長度。
[0108]如果控制節點202接收到將給定地理區域中的能量消耗的給定量移動(例如，3MWh)移動給定平均時間的指令(例如，以上參照步驟800和802描述的指令的一部分)，則上述步驟804可以包括:控制節點202選擇含有如下電氣設備208的組，其預計平均功耗總計是給定量(即，3MWh)并且其能量恢復屬性為使得能量消耗移動的時間長度平均為給定的平均時間長度。控制節點202然后可以經由通信接口 608向電氣設備208組發送在相關時間間隔期間關閉的請求。在發送請求后可以輪詢給定組中的電氣設備208以確認能量消耗的實際減小。在確定能量消耗的實際減小超過或低于所需量的情況下，可以調整組分配，并且重復該處理，直到實現了正確的能量減小。
[0109]在上述實例中，各個組被控制的時間間隔不重疊。然而，在一些實施例中，控制節點202可以重疊不同組被控制的時間間隔，例如，以允許時間間隔與用戶定義的可用性喜好一致。在一些實施例中，例如，由于給定組中的電氣設備208的可用性在給定時間段期間變化，因此，不同時間間隔的持續時間可以變化。[0110]如上所述，在一組已經被用于減小凈能量消耗后，其將通常在后續時間間隔恢復該能量(或者其一部分)。在本發明的一些實施例中，控制節點202例如可以基于從網絡操作員接收的請求來管理該恢復，例如通過使用不同組在后續時間間隔減小能量消耗。這樣，控制節點可以在該時間段內調整能量消耗分布，并且在必要的情況下，顯著增加給定地理區域中的凈電能消耗。如上所述，可以向控制節點202發布指令，以在給定時間段內將能量消耗減小給定量。例如，可期望在時間間隔O內減小能量消耗，并且設置為使得直到時間間隔3之后都沒有能量消耗的凈恢復。圖10示出了表示這些需求的目標能量消耗圖。響應于這種指令，控制節點202使用算法來分配適當組，以滿足目標能量消耗。現在將參照圖1la和Ilb來描述用于確定這些組的屬性的示例性方法。
[0111]從圖1la中可以看出，例如通過關閉電氣設備208的特定組(稱為“組1”)，在時間間隔O節省了能量量A。如虛線所示，組I的每個電氣設備208都被選擇為具有相同的能量恢復屬性。在該實例中，組I分別在時間間隔I中恢復能量量BI，在時間間隔2中恢復B2，并且在時間間隔3中恢復B3。這些能量量每個都是在時間間隔i中恢復的A的分數bi，使得
【權利要求】
1.一種控制配電網絡中的電能消耗的方法,所述配電網絡向地理區域供應電能,多個電氣設備分布在所述地理區域中，其中，每個所述電氣設備可連接至所述配電網絡以消耗從所述配電網絡提供的電能，由此增大所述地理區域中的凈電能消耗量，和/或每個所述電氣設備可連接至所述配電網絡以向所述配電網絡供應電能，由此減小所述地理區域中的凈電能消耗量，所述方法包括: 維護包括與所述地理區域中的所述電氣設備有關的配置文件信息的設備數據庫； 識別將要控制所述配電網絡供應的電能的消耗的時間段； 基于所述配置文件信息，選擇位于所述地理區域中的所述電氣設備的多個組，每個所述組都包括多個所述電氣設備； 使一個或多個時間間隔與每個所選擇的組相關聯，與給定的所選擇的組相關聯的所述一個或多個時間間隔不同于與其他所選擇的組相關聯的所述一個或多個時間間隔，每個所述時間間隔是將要控制相關組的凈電能消耗的所述時間段的時間間隔； 在各相關時間間隔期間，發送用于在所選擇的組的所述電氣設備處接收的一個或多個請求，以控制所述電氣設備的電能消耗和/或供應，由此減小所述地理區域中的凈電能消耗。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，對于所選擇的組中的至少一個，所述一個或多個請求導致與所述至少一個組相關聯的電能消耗的減小。`
3.根據權利要求1所述的方法，其中，對于所選擇的組中的至少一個，所述一個或多個請求導致與所述至少一個組相關聯的電能供應的增大。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，在電氣設備被配置為消耗電能的情況下，所述一個或多個請求導致所述電氣設備從所述配電網絡消耗的電能的量在所述相關時間間隔期間減小，并且在電氣設備被配置為供應電能的情況下，所述一個或多個請求導致所述電氣設備向所述配電網絡供應的電能的量在所述相關時間間隔期間增大。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，在電氣設備被配置為消耗電能的情況下，所述一個或多個請求導致所述電氣設備在所述相關時間間隔期間從所述配電網絡斷開，并且在電氣設備被配置為供應電能的情況下，所述一個或多個請求導致所述電氣設備在所述相關時間間隔期間連接至所述配電網絡。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，一個或多個所選擇的電氣設備包括發電機，并且所述一個或多個請求導致所述發電機產生的電能增大。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，相關的所述一個或多個時間間隔被配置為使得凈能量消耗減小的組在整個所述時間段按順序變化。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，用于給定的所述電氣設備的所述配置文件信息涉及所給定的電氣設備的控制可用性，并且基于所給定的電氣設備在給定的所述時間間隔期間是否可用于控制來執行所給定的電氣設備的分配。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述配置文件信息包括與至少一些所述電氣設備的能量恢復屬性有關的能量恢復信息，并且基于所述能量恢復信息來執行多個組的所述選擇。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述配置文件信息包括與至少一些所述電氣設備有關的所有者信息，并且基于所述所有者信息來執行多個組的所述選擇。
11.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述配置文件信息包括與至少一些所述電氣設備有關的運行特性信息，并且基于所述運行特性信息來執行多個組的所述選擇。
12.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述配置文件信息包括與至少一些所述電氣設備的設備類型有關的信息，并且基于設備類型信息來執行多個組的所述選擇。
13.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述配置文件信息包括給定的電氣設備是被配置為消耗電能還是所述給定的電氣設備被配置為供應電能的指示。
14.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述配置文件信息包括指示與所述電氣設備相關聯的能量消耗量和/或能量供應量的能量的量指示符，并且所述方法包括: 識別在所述時間段期間要減小的凈電能消耗量；以及 基于所述能量的量指示符將電氣設備分配到組。
15.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述配置文件信息包括指示給定的電氣設備的位置的位置指示符，并且所述方法包括: 識別將要控制電能消耗的給定區域，所述給定區域是由所述配電網絡供電的所述地理區域中的區域；以及 基于所述位置指示符，選擇位于所述地理區域中的所述電氣設備的多個所述組。
16.根據權利要求15所述的方法，包括在與所述給定區域相關聯的控制節點處維護所述設備數據庫。
17.根據權利要求16所述的方法，包括從所述控制節點發送所述一個或多個請求。
18.根據權利要求16和權利要求17中任一項所述的方法，其中，所述設備數據庫包括識別位于所述給定區域中的電氣設備的設備標識符。
19.根據權利要求18所述的方法，包括: 在所述控制節點處，使用所述設備標識符監控所述電氣設備的電能消耗和/或供應模式，以匯編關于與所述電氣設備相關聯的電能消耗/供應模式的統計信息； 在所述設備數據庫中存儲所述統計信息；以及 基于所述統計信息將電氣設備分配到組。
20.根據權利要求18和權利要求19中任一項所述的方法，其中，所述控制節點被配置為與中心節點通信，所述中心節點包括用戶數據庫，所述用戶數據庫識別與每個所述電氣設備相關聯的用戶。
21.根據權利要求20所述的方法，其中，所述設備數據庫被配置為存儲不同于所述設備標識符的其他標識符，所述其他標識符各自識別相應的電氣設備，所述用戶數據庫包括所述其他標識符。
22.根據權利要求21所述的方法，包括改變識別給定電氣設備的所述其他標識符。
23.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述多個電氣設備分布在所述地理區域中的多個場所。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，每個所述場所經由配電饋線連接至所述配電網絡。
25.根據權利要求23和權利要求24中任一項所述的方法，包括:經由與給定的所述場所相關聯的能量管理系統中的網關發送用于在電氣設備處接收的一個或多個所述請求，所述能量管理系統被配置為根據用于控制與所述網關相關聯的設備的定義的規則，控制所述給定場所的電氣設備的電能消耗和/或供應。
26.根據權利要求25所述的方法，包括:基于所述請求是否與所述定義的規則兼容的判定，在所述網關處確定是否將所述請求傳送到所述電氣設備。
27.根據權利要求25和權利要求26中任一項所述的方法,包括:在一個或多個預定時間緩存一個或多個所述請求以用于執行。
28.根據權利要求25至權利要求27中任一項所述的方法，包括:當一個或多個所述請求與所述定義的規則不兼容時，更新所述設備數據庫。
29.根據前述權利要求中任一項所述的方法，包括: 基于所述配置文件信息分配電氣設備以生成多個模型； 根據一個或多個能量管理標準評估所述多個模型； 基于所述評估確定優選模型的一個或多個特性；以及 至少部分地基于所確定的特性執行對組的所述選擇。
30.根據權利要求29所述的方法，其中，所述確定包括內插和/或外推所生成的多個模型，以確定所述一個或多個特性。
31.根據權利要求29和權利要求30中任一項所述的方法，其中，所述能量管理標準包括財務數據，所述財務數據涉及具有時間依賴性的電能市場價值、平衡管理服務以及約束管理服務中的至少一個。
32.一種用于控制配電 網絡中的電能消耗的控制節點，所述配電網絡向地理區域供應電能，多個電氣設備分布在所述地理區域中，其中，每個所述電氣設備可連接至所述配電網絡以消耗從所述配電網絡供應的電能，由此增大所述地理區域中的凈電能消耗量，和/或每個所述電氣設備可連接至所述配電網絡以向所述配電網絡供應電能，由此減小所述地理區域中的凈電能消耗量，所述控制節點包括: 通信裝置，所述通信裝置用于發送在所述電氣設備處接收的請求，并且用于與中心節點通信，所述中心節點包括被配置為存儲關于每個所述電氣設備的配置文件信息的設備數據庫； 輸入裝置，被配置為接收將要控制配電網絡中的電能消耗的時間段的指示；以及 處理裝置，被配置為執行以下操作: 基于所述配置文件信息，選擇所述電氣設備的多個組，每個所述組包括多個所述電氣設備； 使一個或多個時間間隔與每個所選擇的組相關聯，與給定的所選擇的組相關聯的所述一個或多個時間間隔不同于與其他所選擇的組相關聯的所述一個或多個時間間隔，每個所述時間間隔是將要控制相關組的凈電能消耗的所述時間段的時間間隔； 在各相關時間間隔期間，經由所述通信裝置發送用于在所選擇的組的所述電氣設備處接收的一個或多個請求，以控制所述電氣設備的電能消耗和/或供應，由此減小所述地理區域中的凈電能消耗。
33.一種用于控制配電網絡中的電能消耗的系統，所述配電網絡向地理區域供應電能，多個電氣設備分布在所述地理區域中，其中，每個所述電氣設備可連接至所述配電網絡以消耗從所述配電網絡供應的電能，由此增大所述地理區域中的凈電能消耗量，和/或每個所述電氣設備可連接至所述配電網絡以向所述配電網絡供應電能，由此減小所述地理區域中的凈電能消耗量，所述系統包括: 多個根據權利要求32所述的控制節點，每個所述控制節點與所述地理區域的不同區域相關聯；以及所述中心節點。
34.根據權利要求33所述的系統，其中，配置文件信息存儲在設備數據庫中的所述電氣設備與不同的用戶賬戶相關聯，并且所述中心節點包括用戶接口，用于所述用戶訪問所述賬戶以及修改所述設備數據 庫中存儲的信息。
【文檔編號】H02J13/00GK103444039SQ201280015275
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年3月26日 優先權日:2011年3月24日
【發明者】馬克·博里特, 海基·霍莫 申請人:迅應科技有限公司