能量管理系统和方法

专利名称：能量管理系统和方法
能量管理系统和方法
背景技术：
本公开涉及公用事业能量管理，且更具体地讲，涉及管理公用事业公司的能量供 应或者整个供应系统的能量供应。此外，本公开涉及对使用能量使用装置的设施进行能量 管理，这样的设施包括诸如但不限于家庭、工业设备、制造设施以及办公楼等设施。本公开 根据作为整体的供应需求、单独的装置的需求、装置组内的装置的优先级以及用户偏好，特 别地针对设施或者设施组的变化的消耗而获得应用。公用事业大体生产或者购买能量，以便响应于直至可用的最大量或者可由分配网 络处理的最大量的需求来供客户使用。分配网络上和/或产生和存储设施上的成本和压力 大体随着需求而增大。突然的需求变化可引入另外的压力。

发明内容
能量管理系统的一个实施例管理至少一个被管理的装置的能量消耗。被管理的 装置设置成经由连接到能量供应上的计量器来接收能量，能量供应包括外部能源和内部能 源中的至少一种。该系统包括具有计算机处理器的系统控制器，计算机处理器配置成用于 与被管理的装置、计量器以及计算机可读存储介质通信。计算机可读存储介质包含计算机 可执行的指令，当由计算机处理器执行时，该指令执行以下方法，该方法包括从计量器获 得至少一个被管理的装置的能量消耗率，确定能量消耗率是否超过可从内部能源获得的能 量，以及从需求信息源获得需求信息，需求信息包括关于外部能源的需求状态的信息。该方 法还包括根据需求信息来确定外部能源的需求状态是否为高峰需求状态，确定至少一个 被管理的装置的优先级，以及确定至少一个被管理的装置的能量需要。基于优先级、能量 需要、需求状态以及至少一个被管理的装置的能量消耗率是否超过了可从外部能源和内部 能源至少其中之一中获得的能量，该方法指示该至少一个被管理的装置采用一定的操作模 式。另一个实施例包括用于管理连接到能量供应上的设施的能量消耗的设施能量管 理系统，该能量供应包括外部能源和内部能源至少其中之一。该设施具有至少一个能量消 耗装置，且该系统包括具有计算机处理器的系统控制器，计算机处理器配置成用于与被管 理的装置、外部能源以及内部能源通信。计算机处理器还与包含计算机可执行的指令的计 算机可读存储介质通信，当由计算机处理器执行时，计算机可执行的指令执行以下方法，该 方法包括获得包括需求状态、需求限制以及成本中的至少一个的外部能源信息，获得包括 可获得的能量的量和可获得的供应率中的至少一个的内部能源信息，基于外部能源信息和 内部能源信息建立设施的最大能量消耗值，以及基于最大能量消耗值、需求状态以及需求 限制指示至少一个被管理的装置采用一定的操作模式。此外，公开了用于连接到外部能量供应上且选择性地从外部能量供应提取能量的 设施的设施能量管理系统的一个实施例。该系统包括计算机可读存储介质，计算机可读存 储介质包括呈计算机处理器可读且可执行的形式的计算机可执行的代码；系统控制器，其 包括计算机处理器且连接到计算机可读存储介质上，使得系统控制器加载和执行计算机可 执行的代码。计算机可执行的代码使得计算机处理器接收设施需求限制，确定系至少高峰 需求状态以及非高峰需求状态其中之一的需求状态，以及基于设施中的能量消耗装置的优先级和能量消耗装置的能量需要来分派设施的设施能量需求，该能量需要由用于适当的操 作的能量消耗装置最小能量要求来确定。该代码另外还使得处理器响应于确定了存在本 地能量存储单元且本地能量存储单元被耗尽，在非高峰需求状态期间启动充装本地能量存 储单元；响应于确定了存在本地能量存储单元且设施的能量需求超过了需求限制，从本地 能量存储单元提取能量；以及响应于确定了存在本地能量产生装置，当设施的能量需求超 过需求限制时，启动从本地能量产生装置提取能量。该代码进一步使得处理器响应于能量 消耗装置的高优先级，指示能量消耗装置采用正常操作模式；响应于能量消耗装置的低优 先级，指示能量消耗装置采用缩减操作模式；以及响应于能量消耗装置的、超过在缩减操作 模式中供应的能量的量的能量需要，超驰(override)采用缩减操作模式的指令。该代码还 使得处理器响应于客户需求而超驰采用缩减操作模式的指令。根据结合附图得到的以下描述，这些和其它优点和特征将变得更加显而易见。班 图说明在说明书的结论部分处的权利要求书中特别指出了且清楚地要求保护了被视作 本发明的主题。根据结合附图得到的以下具体实施方式
，本发明的前述和其它目的、特征和 优点显而易见，在附图中

图1是典型的一天期间的能量需求的变化的图解。图2是可由公用事业公司采用的一种类型的费率表的图解。图3是使用某些能量管理系统所预期的能量需求曲线的示意图。图4是根据一个实施例的设施能量管理系统的示意图。图5是示出了根据一个实施例的方法的示意性流程图。图6是这样的图解其比较了不具有一个实施例的设施中的设施能量需求与具有 一个实施例的该设施中的设施能量需求，并且示出了多个需求水平，且由于提取本地能量 存储或产生而跨接了需求的差距。参照附图，作为实例，具体实施方式
阐述了本发明的实施例，以及优点和特征。部 件列表
具体实施例方式参看附图，公开了根据本发明的实施例的设施能量管理系统和方法的实例。为了 阐述的目的，在附图中显示了且在随后的具体实施例中阐述了许多具体细节，以便提供对 本发明的实施例的全面理解。然而，将显而易见的是，本发明的实施例可在不具有这些具体 细节的情况下实施。在其它情况下，示意性地显示了众所周知的结构和装置，以便简化附 图。本文所使用的用语仅是为了描述特定实施例的目的且不意图限制本发明。如本文 所用，单数形式“一”，“一个”以及“该”还意图包括复数形式，除非上下文明确地作出了其 它表示。将进一步理解的是，当用于说明书中时，用语“包括”和/或“包含”表示存在所述 的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件，但不排除存在或添加了一个或多个其它特征、 整体、步骤、操作、元件构件和/或它们的组。如本公开中所使用的，“能量”包括但不限于电能、天然气、燃料油、丙烷、氢、生物 柴油、乙醇以及其它燃料，在一些应用中还有蒸汽和压缩空气。公用事业通常响应于直至最大量的可获得的能量或最大量的可通过分配网络处 理的能量的能量需求来生产或购买能量以供客户使用。如在图1中看到的，在一天的进程 期间对例如电能的需求可有所改变，其中高峰需求通常出现在下午1点和下午7点之间。公 用事业通常对所输送的每单元能量收取统一费用，但是随着燃料价格成本的不断增加以及 一天中的某些部分的高能量使用，在高峰需求期间，公用事业必须购买更多的能量来供应 给客户，如图1所示。随着需求增加，能量产生或供应的成本也增加。在图1中还看到，公 用事业公司例如直至特定的能量需求水平可具有每兆瓦时10美分的基准成本，但在该水 平之上，例如因为使额外的能量产生装备联机或者公用事业需要购买能量，成本提高到每 兆瓦20美分。由于需要接入(tapinto)储备产生能力和/或从连接到电网上的外部源购买能量，成本可在另外的产生水平处提高。因此，在高峰需求期间，能量生产和供应装备上 的压力最高，且能量生产成本最高，而在最低的非高峰需求水平时，能量生产和供应装备上 的压力最低，且能量生产成本仅仅为基准成本。因此，对于公用事业而言，转移需求以缓解能量生产和供应装备上的压力可能是 有利的。如果公用事业在高峰需求期间收取更高的费用，以弥补它们的生产和供应的更高 成本，并且还将需求转移到一天中的其它部分，则可获得另外的优点。为了将需求和能量生 产成本的波动考虑在内，可采用诸如图2中所看到的费率表，其直到在一天中的特定时期 期间消耗第一阈值数量的能量单元，向客户收取每能量单元第一价格，而对于高于第一阈 值的能量应用第二费用，且可能包括应用于另外的消耗范围的另外的费用。阈值和费用将 随着一天中的时刻和/或需求水平而变化。如果可降低设施的高峰需求，则可为客户以及 为公用事业获得很大比例的成本节省，且可减小公用事业必须提供的高峰负荷。一种可行的解决方案提供了一种系统，其中控制器使设施能量消耗减到最小。例 如，控制器“打开”及“关断”通向能量消耗装置，诸如家用电器或控制单元的实际能量供应。 另一种可行的解决方案是根据需求，诸如通过采用如由系统控制器、机载控制器或其它设 备所指示的一个或者多个能量消耗装置的预编程的节能和/或其它操作模式，来改变能量 消耗装置的不同的功能。又一种可行的解决方案包括高级量测体系(AMI)系统，其中公用 事业公司中的计算机系统控制设施处的计量器或者与设施处的计量器通信，以控制设施中 的能量使用。计量器将与控制器通信，控制器将执行各种策略来使设施能量需求最小化。然 而，聚焦在能量使用最小化和/或仅聚焦在单个设施的能量消耗上的任何解决方案都可导 致如图3中所示的整个能量供应和分配系统上的突然、巨大的需求降低。例如，在其中大百 分比的居住建筑设施具有计划在上午9点钟时最小化的能量消耗的布置中，可能经历20% 的需求降低。甚至10%的需求降低都会为能量产生设施引起问题，因为它们通常不能简单 地降低产量，而是需要时间来将产量降低到新的基本上较低的量。在降低能量生产的同时， 所产生的过量的能量将不会被使用，除非其可存储在某种类型的能量存储介质或装置中， 诸如电池、电容或者机械能或势能中。例如，一些水电设施将使用过量的能量将水泵送到源 中或者泵送到备选的贮存器中，从而使得过量的能量的至少一部分可在随后的时间里当需 求高于设施将以其它方式能够生产时使用。因此需要优化设施能量消耗且还将整个能量生产和供应系统的状态考虑在内的 能量管理系统和方法。还需要提供分配能量需求和能量需求变化以避免整个能量生产和供 应系统上的突然的、巨大的能量需求变化的方法的能量管理系统。概括地讲，本发明的实施例涉及能量供应和消耗的管理。实施例包括基于需求限 制的系统和方法，以在尖峰或高峰需求时期期间通过降低能量供应链(包括但不限于能量 分配网络)上的需求来降低分配网络上的能量消耗。此外，在较长的时间段上分配需求，以 降低例如能量产生设施(其否则可能经历突然的需求降低)上的负面影响。实施例还通 过在能量更加昂贵的时期期间(诸如在高峰需求期间)在客户的控制下降低例如能量消 耗装置的消耗，来为用户/消费者/客户提供成本节约。这些优点通过易于使用的、便利的 且一旦设立和运行就对客户基本透明的系统和方法来提供。在实施例中，通过在客户场所 增加本地能量存储和/或产生以及将对这些本地能量存储和/或产生装置的控制集成到实 施例的系统和方法中，来享受额外的成本节约。进一步更多的节约可通过包括通过多个操作模式而具有多个能量消耗水平的能量消耗装置来实现，特别是“智能”的这种能量消耗装 置。也就是说，各自包括具有可处理进入信号和/或确定各种环境状态和/或监测相应的 装置的操作变量的控制器的模块的能量消耗装置，可提供更高效的、更低成本的操作，特别 是在尖峰情形或高峰需求状态时。通过广泛地使用实施例的系统和方法，所产生的能量需 求的重新分配可降低能量生产和供应系统上的压力。例如，在高峰需求时段期间所产生的 能量消耗降低可减少或者消除在这样的时段期间发生的滚动的(rolling)电压过低或者 断电。此外，实施例的系统和方法利用多种通信协议来简化安装和通信，诸如，例如，WiFi， ZigBee ，PLC,以太网，X10 ，FM，AM/SSB，无线电广播数据系统，以及将要描述的若干另 外的简单的低成本协议。可在单源实施例、需求侧管理实施例以及采用它们的混合体的实 施例中采用这些协议。在实施例中，进一步更多的节省通过采用基于预订的公用事业服务来获得，在该 服务中，客户同意让另一方，诸如公用事业公司，在该客户的控制下控制设施的公用事业产 品消耗。在这种实施例中，第三方，诸如公用事业公司，通过预订协议(其中客户通常同意 限制或者免除他们的、超驰在公用事业公司的指令下由系统实施的缩减的能量消耗措施的 能力)以较低的费用提供能量。在一些这样的预订协议下，超驰能力被禁用或者系统将超 驰通知到公用事业公司，从而使得可采取合适的行动，诸如记账和/或取消预订计划。参看图4，设施能量管理系统100包括系统控制器101。系统控制器101包括计 算机处理器，且响应于需求信息(诸如需求状态和需求限制)，以便诸如通过控制由一个或 多个被管理的装置102(诸如能量消耗装置)使用的能量，来控制由设施消耗的能量的量。 需求状态代表外部能量供应或源10 (诸如公用事业)上的能量需求的水平，且通常将为高 峰或非高峰，但是也可如上所述采用其它需求状态。需求限制代表允许系统控制器101从 外部能量供应10提取以便由设施使用的能量的最大的量。被管理的装置或能量消耗装置 102的实例包括但不限于家用电器，气候控制系统，热水加热器，照明装置或消费电子产品 装置。在一个实施例中，系统控制器101在任何给定的时间均可获得设施的能量消耗率和/ 或能量消耗装置102将消耗的能量的最大量。例如，系统控制器101查询计量器106来获 得当前消耗率。需求状态和需求限制由需求信息源103提供，在一个实施例中，需求信息源103包 括预先加载的计划。在另一个实施例中，由客户来加载计划或者对计划编程，但是在又一 个实施例中，需求信息源103是基于计算机的需求服务器，且系统控制器针对计划来查询 需求服务器。有利地，各实施例中的需求服务器是设于协调实体10-诸如公用事业公司设 施-中的计算机系统。备选地，一个实施例通过在需求状态和需求限制这些变量改变时从 需求服务器103接受更新来确定需求状态和需求限制。在实施例中，客户可经由处理器驱动的、连接到系统控制器101上的用户接口 104 观察和/或输入数据或信息。用户接口例如允许由客户设定需求限制，超驰所提供的任何 其它需求限制，诸如在采用了需求服务器103时由需求服务器103提供的需求限制，或者在 采用了计划时由计划提供的需求限制。例如，一个实施例的用户接口 104包括显示器(诸 如屏幕或指示灯)和输入装置(诸如触摸屏界面、按键、键盘或按钮)。在一个实施例中，由 个人计算机105的显示器提供用户接口 104，输入装置是个人计算机的(一个或多个)输入 装置。实施例中的用户接口 104是系统控制器101的一部分，诸如以计算机可读及可执行的代码的形式书写的、存储在处于系统控制器101中或者连接到系统控制器101上的计算 机可读介质上的指令的一部分。此外，在一个实施例中，公用事业计量器106接收需求限制 以及需求状态通知(诸如需求状态是高峰需求状态)，并将其传递到系统控制器101。实施例的系统控制器101经由外部通信网络107接收信息，外部通信网络107可 包括计算机网络，互联网，能量线路传送/接收，电磁辐射广播/接收，电话网络，以及可能 适用于特定的应用的其它合适的形式。实施例经由设施的内部通信网络108(如由图4中 示意性地示出的系统控制器101和各种其它构件之间的连接线示意性地表示的)在系统控 制器101和系统100的其它构件之间发送及接收信号。在实施例中，个人计算机105和/ 或内部通信网络108诸如经由组合的路由器和调制解调器20、经由单独的路由器21和调制 解调器22、仅经由调制解调器22或者经由另外的连接而连接到外部通信网络107。在一个 实施例中，个人计算机105连接至内部通信网络108。因此，实施例中的内部通信网络108 在系统控制器101、能量消耗装置102、个人计算机105、公用事业计量器106和/或外部通 信网络107之间提供通信。一个实施例中的系统控制器101还与本地或内部能量供应通信，在一个实施例 中，该本地或内部能量供应包括例如本地能量存储装置116和/或本地能量产生装置117。 在该实施例中，本地能量存储装置116和/或本地能量产生装置117连接到外部能量供应 系统，诸如公用事业的外部能量供应系统，并且连接到设施内部能量分配网络，诸如设施线 路，以响应于系统控制器101有选择地将能量供应到能量消耗装置102和/或供应到外部 能量供应系统。诸如在非高峰需求状态期间，当存储装置116被耗尽时，系统控制器101命 令存储装置116进行充装。如果存储装置116在高峰需求状态期间具有足够的能量来供应 能量消耗装置102，或者如果设施中的需求的确超过了需求限制，则系统控制器101利用来 自存储单元116的能量补充设施的能量消耗。类似地，如果设施能量需求超过需求限制，则 不管是否存在高峰需求状态，系统控制器101都可利用来自本地能量产生装置117的能量 来补充设施的能量消耗。在实施例中，一个装置是本地能量存储装置和本地能量产生装置 两者。在一个实施例中，系统控制器101接收被管理的装置信息，包括关于操作状态，能 量需要，能量需求，和/或设施中的被管理的装置或者能量消耗装置102的能力的信息。响 应于关于能量消耗装置102、需求状态、需求限制、设施能量消耗率和/或本地能量供应可 用性的信息，系统控制器101作为整体来控制能量消耗装置102的操作和设施的能量消耗。 特别地，一个实施例中的系统控制器101基于需求限制来控制设施的能量消耗(将任何本 地或内部能量供应考虑在内)。一个实施例中的系统控制器101指示能量消耗装置102采 用至少一种操作模式，系统控制器101基于对能量所收取的费用、能量消耗装置的优先级 和/或能量消耗装置的能量需要来选择该至少一种操作模式。如本文中所用，“能量需要” 表示能量消耗装置102在预先限定的阈值以上操作所需要的能量的量。例如，装置的能量 需要可限定为该装置需要以保持在正常操作状态的能量的量。在其中不存在本地能量供应的一个实施例中，系统控制器101将当前能量消耗率 与需求限制进行比较。如果当前能量消耗率小于需求限制，则可从外部能量供应提取另外 的能量且由设施消耗该另外的能量。然后系统控制器101基于优先级和需要将可用的能量 分派给设施内的装置。在一个实施例中，系统控制器101接收来自能量消耗装置102的能量请求，确定请求能量的能量消耗装置102的优先级和能量需要，以及基于优先级，能量需 要，可用能量以及如果可用的能量不够、设施中的其它能量消耗装置102是否可在缩减的 能量消耗下操作或关闭以对请求装置提供另外的能量，来对请求装置提供能量或者拒绝能量。在其中存在本地能量供应的一个实施例中，系统控制器101将可从本地能量存储 和/或产生装置116，117获得的能量-包括可用的能量的量以及供应能量可采用的比率 (供应率)考虑在内，并且在从外部能量供应提取另外的能量之前使用该本地能量。因此， 将超过本地能量供应的设施能量消耗率与需求限制进行比较。如果本地能量供应可提供设 施所需的所有能量，则不需要从外部能量供应提取能量。如果本地能量供应超过了设施能 量需求，则系统控制器101可起动另外的能量消耗装置、将过量的能量出售或发送到外部 能量供应者。在一个实施例中，系统控制器101还使得能够在从外部能量供应提取能量之 前、在由客户提供的参数内有尽可能多的能量消耗降低措施。一个实施例中的需求状态和需求限制基于预先加载的计划。然后系统控制器101 根据该计划和一天中的时刻来控制能量消耗装置102。此外，系统控制器101可将数据和/ 或一年的时期考虑在内。在一个实施例中，由客户或者用户来加载计划或者对计划编程，但 在另一个实施例中，系统控制器针对计划对需求服务器103(诸如设立在公用事业公司设 施10中的计算机系统)进行查询。备选地，一个实施例通过当需求状态和需求限制这些变 量改变时从需求服务器103接收更新来确定需求状态和需求限制。在其中可采用客户超驰(诸如，例如经由系统用户接口 104)的一个实施例中，系 统控制器101对超驰命令作出响应，以允许能量消耗装置102以比否则将会采用的能量消 耗水平更高的能量消耗水平来操作。在其中采用预订服务或类似物的一个实施例中，系统 控制器101根据用户或客户同意的预订协议的事项，防止执行从用户接收的超驰指令，但 是在一个备选实施例中，系统控制器101执行但记录任何超驰指令且将(一个或多个)超 驰通知到公用事业公司。在其中用户或客户可指定哪些装置由系统管理而哪些不由系统管 理、且其中预订协议要求某些装置由该系统管理的系统的一个实施例中，当预订协议要求 未被管理的装置被管理时，系统控制器101超驰对这些未被管理的装置的客户指定。备选 地，控制器101可记录或通知公用事业或者第三方被要求的装置已经从管理系统中去除。在一个实施例中，在计算机可读介质上以计算机可执行的代码的形式提供了一种 方法，该方法使得当在计算机处理器(诸如包括在系统控制器101中的处理器)上执行时 能够进行设施能量管理，如图5中示意性地显示。一个实施例中的方法实现为包括存储在 可记录的和/或计算机可读介质上的计算机可执行的代码的计算机软件产品。一个实施例 中的系统控制器101加载及执行计算机可执行的代码，以执行该方法。在开始(框501)之 后，在一个实施例中，该方法包括接收需求状态和需求限制(框502)。在高峰需求状态中， 能量生产和供应网络在高峰需求下操作，而在非高峰需求状态中，能量生产和供应网络低 于高峰需求而操作。可包括其它需求状态，以提供另外的节能水平和合适的使用。在实施 例中，系统控制器101基于存储在计算机可读介质中的检测到的一天中的时刻或光照时间 从表或类似物中接收需求状态和/或需求限制。在其它实施例中，系统控制器101经由用 户接口从用户接收需求状态和/或需求限制。在又其它实施例中，需求状态和/或需求限 制来自于外部源，诸如由公用事业公司或其它方面持有的需求服务器103。还可使用以上所列出的接收需求状态和/或需求限制的方式的任意组合。一旦接收了需求状态和需求限制，该方法包括检查以了解需求状态是否高峰需 求状态(框503)。如果不是，则该方法包括指示能量消耗装置102采用正常操作模式(框 504)以及在(需求状态和需求限制中的)一个或两者已改变的情况下返回到接收需求状态 和需求限制(框502)。此外，在非高峰需求状态下，响应于存在本地能量存储装置且该能量 存储装置被耗尽，系统控制器101充装该能量存储装置(框505)。如果需求状态是高峰需求状态，则系统控制器101可采取若干不同的动作路线。 在一个实施例中，系统控制器101仅指示能量消耗装置102在高峰需求状态期间进入缩减 操作模式(框506)。在其中使能超驰的另一个实施例中，该方法包括检查以了解是否已接 收到了超驰命令或指示(框507)。如果已接收到了超驰命令，则该方法包括检查以了解是 否允许超驰(框508)。如果允许超驰，则该方法通过指示(一个或多个)能量使用装置采 用正常操作模式(框504)来继续。如果不允许超驰，则该方法包括检查以了解是否记录和 /或记载了超驰或者超驰被禁止(框509)。如果超驰被禁止，则该方法通过指示(一个或 多个)能量使用装置采用缩减操作模式(框506)来继续。如果记录和/或记载了超驰，则 该方法包括记录和/或记载超驰(框510)且指示(一个或多个)能量使用装置采用正常 操作模式(框504)。在另一个实施例中，该方法在框503之后通过检查设施能量消耗(框511)-诸如 通过阅读设施的公用事业计量器_对高峰需求状态做出响应，并且将能量消耗率的比率与 需求限制进行比较(框512)。如果超过了需求限制，则系统控制器101指示能量消耗装置 采用缩减操作模式(框506)和/或从本地能量存储116和/或本地能量产生装置117 (响 应于存在这样的(一个或多个)能量存储和/或产生装置)提取能量(框513)。此外，在一 个实施例中，如果当未超过需求限制时存在可用的过量的本地生成能力，则控制器将确定 是否使能量产生装置联机以便出售或存储能量(框514)。如果是这样，且将要存储能量，则 该方法充装本地存储(框505)且返回至接收需求状态和/或需求限制(框502)。如果使 能量产生装置联机且将要出售能量，则该方法将能量发送至外部能量供应(者)(框515)， 并且返回至接收需求状态和/或需求限制(框502)。整个方法中的系统控制器101可将任 何存在的能量产生装置的属性考虑在内(诸如通过由太阳能或者风能驱动的能量产生装 置更容易地接合可再生的能量产生)，且将存在任何能量存储装置考虑在内。本文中所描绘的流程图仅仅是一个实例。可能存在不脱离本发明的精神的本文中 所描述的该图表或者步骤(或操作)的许多变型。例如，步骤可以不同的顺序执行，或者可 以添加、删除或者修改步骤。所有这些变型都被认为是声明保护的发明的一部分。根据实施例的方法通过计算机执行的过程和用于实施这些过程的设备(诸如系 统控制器101)来实现，且根据实施例的系统包括通过计算机执行的过程和用于实施这些 过程的设备(诸如系统控制器101)。此外，一个实施例包括计算机程序产品，包括有形介质 上的计算机代码，诸如目标代码、源代码或者可执行的代码，该有形介质诸如磁性介质(软 盘，硬盘驱动，带等)，光学介质(压缩盘，数字多功能光碟/视频光盘，磁光盘等)，随机存 取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，快闪ROM，可擦可编程只读存储器(EPR0M)，或者计算机 程序代码存储在其上且可利用其将计算机程序代码加载到计算机上且由计算机执行该计 算机程序代码的任何其它计算机可读存储介质。当计算机执行该计算机程序代码时，计算机成为用于实施本发明的设备，且在通用微处理器上，通过使微处理器配置有计算机代码 段来产生特定的逻辑电路。可执行的指令的一个技术效果是执行能量消耗降低和/或能量 消耗装置、具有至少一个能量消耗装置的设施和/或能量供应分配系统中的优化。计算机程序代码书写为可由控制器执行的计算机指令，诸如为由任何编程语言编 码的软件的形式。合适的编程语言的实例包括但是不限于汇编语言，VHDL(Veril0g硬件描 述语言)，超高速IC硬件描述语言(VHSIC HDL)，FORTRAN (公式翻译(语言))，C，C++, C#, Java, ALGOL (算法语言)，BASIC (初学者通用符号指令码)，APL(A编程语言)，ActiveX, HTML(超文本标记语言)，XML(可扩展标记语言)，以及这些语言中的一种或者多种的任意 组合或者衍生。通过采用实施例的能量管理系统，即便是在设施水平下，也可以散布需求以减轻 能量供应上的压力。通过采用实施例的能量管理系统来管理构成能量供应的多个设施，多 个公用事业公司和/或多个公用事业公司组，可散布整个能量供应网上的需求，从而减小 整个能量供应上的压力。各种情况的另外的优点是各种水平下为客户节约成本，以及使出 售能量的实体利润最大化。所附的权利要求书中的任何及全部措施或步骤加功能元件的对应的结构、材料、 行动以及等效物，意图包括用于结合特别地要求保护的其它要求保护的元件来执行功能的 任何结构、材料或行动。为了图解和说明的目的而提供了对本发明的说明，但是该说明不意 图是排它性的或者局限于呈所公开的形式的发明。不脱离本发明的精神和范围的许多修改 和变型对于本领域技术人员而言将显而易见。选择和描述实施例，以便最好地阐述本发明 的原理以及实际应用，且使得本领域其它技术人员能够关于具有适于所构思的特定用途的 各种变型的各种实施例理解本发明。虽然仅结合有限数量的实施例详细地描述了本发明，但是将容易地理解，本发明 不局限于这些所公开的实施例。相反，可对本发明进行修改以结合此前未描述过但是与本 发明的精神和范围相称的任意数量的变型，备选方案，替代或者等效布置。此外，虽然已经 描述了本发明的各种实施例，但是将理解的是，本发明的各方面可包括所述的实施例中的 仅一些。因此，本发明不应视为受上文的描述限制，而是仅受所附的权利要求书的范围限 制。
权利要求
一种用于至少一个被管理的装置(102)的能量管理系统(100)，所述至少一个被管理的装置(102)设置成经由连接到包括外部能源(10)和内部能源(116，117)至少其中之一的能量供应上的计量器(106)来接收能量，所述系统包括包括计算机处理器的系统控制器(101)，所述计算机处理器配置成用于与所述被管理的装置、所述计量器以及计算机可读存储介质通信，所述计算机可读存储介质包含当由所述计算机处理器执行时执行以下方法的计算机可执行的指令，所述方法包括从所述计量器获得所述至少一个被管理的装置的能量消耗率；确定所述能量消耗率是否超过了可从所述内部能源获得的能量；从需求信息源(103)获得需求信息，所述需求信息包括关于所述外部能源的需求状态的信息；根据所述需求信息确定所述外部能源的需求状态是否为高峰需求状态；确定所述至少一个被管理的装置的优先级；确定所述至少一个被管理的装置的能量需要；以及基于所述优先级、所述能量需要、所述需求状态以及所述至少一个被管理的装置的能量消耗率是否超过可从所述外部能源和内部能源至少其中之一中获得的能量，指示所述至少一个被管理的装置采用一定的操作模式。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述需求信息源是远程需求服务器、用户 接口(104)以及计算机可读存储介质中的至少一种，且获得需求信息包括自所述远程需求 服务器接收需求状态、自所述用户接口接收需求状态以及自所述计算机可读存储介质接收 需求状态中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统控制器进一步执行确定需求限 制的值，且确定操作模式包括保持来自所述外部能源的能量消耗率低于所述需求限制。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述需求信息源包括分派给设施的需求 限制，所述至少一个被管理的装置基于一天中的时刻、所述外部能源的实际能量消耗以及 所述外部能源的预期能量消耗而驻留在所述设施中。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统控制器进一步执行将本地能量 消耗信息发送到所述需求信息源。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统控制器进一步执行接收被管理 的装置信息，所述信息包括最大能量消耗率、可用操作模式以及最小能量消耗率中的至少 一个，且确定操作模式进一步基于所述被管理的装置信息，所述被管理的装置信息由被管 理的装置以及用户至少其中之一来提供。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述需求信息进一步包括需求限制和成 本中的至少一个，且所述方法进一步包括获得内部能源信息，所述内部能源信息包括可用的能量的量以及可用的供应率中的至 少一个；以及基于所述外部能源信息和内部能源信息建立所述设施的最大能量消耗值；以及指示所述至少一个被管理的装置采用一定的操作模式进一步基于所述最大能量消耗 值和所述需求限制。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述方法进一步包括在充装本地能量存储与在高峰需求时段期间将能量重新分配至所述至少一个能量消耗装置之间，控制来自内 部能源的能量的分配。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述方法进一步包括在使用来自外部能 源的能量与使用来自释放能量存储的能量之间控制能量消耗的分配。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个被管理的装置在连接到所 述外部能源且选择性地从所述外部能源提取能量的设施中，所述方法进一步包括基于所述至少一个被管理的装置的优先级以及所述至少一个被管理的装置的能量需 要，分派设施的设施能量需求；响应于确定了存在本地能量存储单元且所述本地能量存储单元耗尽，在非高峰需求状 态期间启动充装所述本地能量存储单元；响应于确定了存在本地能量存储单元且所述设施的能量需求超过所述需求限制，从所 述本地能量存储单元提取能量；响应于确定了存在本地能量产生装置，当所述设施的能量需求超过所述需求限制时， 启动从所述本地能量产生装置提取能量；响应于所述至少一个被管理的装置的高优先级，指示所述至少一个被管理的装置采用 正常操作模式；响应于所述至少一个被管理的装置的低优先级，指示所述至少一个被管理的装置采用 缩减操作模式；响应于所述至少一个被管理的装置的、超过在缩减操作模式中所供应的能量的量的能 量需要，超驰采用所述缩减操作模式的指令；以及响应于客户命令，超驰采用所述缩减操作模式的指令。
全文摘要
本发明涉及一种能量管理系统和方法。一种能量管理系统(100)管理(一个或多个)被管理的装置(102)的能量消耗，被管理的装置(102)设置成经由连接到能量供应(10)上的计量器(106)接收能量。基于优先级、能量需要、需求状态以及(一个或多个)被管理的装置的能量消耗率是否超过可从外部能源和内部能源(116，117)至少其中之一中获得的能量，系统控制器(101)指示(一个或多个)被管理的装置采用一定的操作模式。
文档编号G05B19/418GK101853017SQ201010135268
公开日2010年10月6日 申请日期2010年2月22日 优先权日2009年2月18日
发明者C·小里弗斯, G·W·罗斯克, T·F·小帕帕洛 申请人:通用电气公司