本申請是國際申請日2012年3月26日、國際申請?zhí)杙ct/ep2012/055355的國際申請于2013年9月23日進(jìn)入國家階段的申請?zhí)枮?01280015275.1、發(fā)明名稱為“能量消耗管理”的專利申請的分案申請，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

本發(fā)明涉及配電網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗管理。具體地但是不限于，本發(fā)明涉及連接至網(wǎng)絡(luò)的電氣設(shè)備組的能量消耗和供應(yīng)的管理。

背景技術(shù)：

通常經(jīng)由配電網(wǎng)絡(luò)從諸如發(fā)電站的發(fā)電機(jī)向諸如家庭住戶和企業(yè)的消費(fèi)者供電。圖1示出了包括輸電網(wǎng)100和配電網(wǎng)102的示例性分配網(wǎng)絡(luò)。輸電網(wǎng)連接至發(fā)電廠104，其例如可以是核電廠或燃?xì)鈴S，使用諸如架空電力線的電力線從發(fā)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(wǎng)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(wǎng)102，但是實(shí)際上，典型的輸電網(wǎng)向多個配電網(wǎng)供電。輸電網(wǎng)100經(jīng)由變壓器節(jié)點(diǎn)106連接至配電網(wǎng)102，變壓器節(jié)點(diǎn)106包括變壓器106，其將電力供應(yīng)轉(zhuǎn)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(wǎng)102中進(jìn)行分配。配電網(wǎng)又經(jīng)由子站108連接至諸如供應(yīng)家庭用戶114的城市網(wǎng)絡(luò)112的局域網(wǎng)以及諸如工廠110的工業(yè)用戶，其中，子站108包括用于轉(zhuǎn)換到更低電壓的進(jìn)一步的變壓器。諸如風(fēng)電場116的較小的發(fā)電機(jī)也可以連接至配電網(wǎng)102并向其供電。

與給定網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的總功耗隨時間顯著變化；例如，當(dāng)許多用戶使用其空調(diào)機(jī)組時，在夏天一天中最熱的時候，會出現(xiàn)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(fā)電，如此由于試圖滿足峰值時間時的要求，使得會給發(fā)電機(jī)帶來了負(fù)擔(dān)。此外，近年來，通過諸如太陽能或風(fēng)能的間歇可再生能源形式產(chǎn)生的電力的比例在增大，而間歇可再生能源發(fā)電的能力取決于難以預(yù)測并不受發(fā)電機(jī)的操作員控制的環(huán)境條件。在不同地理區(qū)域之間，對于電能的需求也會有相當(dāng)大的變化；使得難以向稱為“熱點(diǎn)”的高需求區(qū)域供應(yīng)所需量的電能，導(dǎo)致這些區(qū)域中潛在停電，和/或配電網(wǎng)絡(luò)資源不足。

因此，越來越需求一種更有效的方式來管理電力網(wǎng)絡(luò)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(jiān)控電價，并且對來自電力供應(yīng)商的價格信號作出響應(yīng)。然而，這對執(zhí)行監(jiān)控的用戶帶來了相當(dāng)大的負(fù)擔(dān)。其他解決方法包括在中心位置遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的電力消耗設(shè)備，并且在需求高時發(fā)送命令來禁用設(shè)備。然而，對于在較長時間不能使用其設(shè)備的用戶而言，這造成了相當(dāng)大的不便。

本發(fā)明的目標(biāo)在于至少緩解現(xiàn)有技術(shù)的一些問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種控制配電網(wǎng)絡(luò)中的電能消耗的方法，該配電網(wǎng)絡(luò)向地理區(qū)域供應(yīng)電能，多個電氣設(shè)備分布在地理區(qū)域中，其中，每個電氣設(shè)備可連接至配電網(wǎng)絡(luò)以消耗從配電網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)的電能，從而增大地理區(qū)域中的凈電能消耗量，和/或每個電氣設(shè)備向配電網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)電能，從而減小地理區(qū)域中的凈電能消耗量，該方法包括：

維護(hù)包括與地理區(qū)域中的電氣設(shè)備有關(guān)的配置文件信息的設(shè)備數(shù)據(jù)庫；

識別所述配電網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)的電能的消耗將要被控制的時間段；

基于配置文件信息，選擇位于地理區(qū)域中的電氣設(shè)備的多個組，每個組都包括多個電氣設(shè)備；

使一個或多個時間間隔與每個所選擇的組相關(guān)聯(lián)，與給定的所選擇的組相關(guān)聯(lián)的一個或多個時間間隔不同于與其他所選擇的組相關(guān)聯(lián)的一個或多個時間間隔，每個所述時間間隔都是相關(guān)組的凈電能消耗將要被控制的所述時間段的時間間隔；

在各相關(guān)時間間隔期間，發(fā)送用于在所選擇的組的電氣設(shè)備接收的一個或多個請求，以控制電氣設(shè)備的電能消耗和/或供應(yīng)，從而減小地理區(qū)域中的凈電能消耗。

在一些實(shí)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(dǎo)致與所述至少一個組相關(guān)聯(lián)的電能消耗的減小。

在一些實(shí)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(dǎo)致與所述至少一個組相關(guān)聯(lián)的電能供應(yīng)的增大。

通過在不同時間控制不同的電氣設(shè)備組中的能量消耗，分布式網(wǎng)絡(luò)中的控制節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)凈能量消耗減小，而不會對電氣設(shè)備的任何個體用戶或者任意設(shè)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(wǎng)絡(luò)中消耗的整體電能有很小的變化?？梢詤f(xié)調(diào)組及其控制，以在通過以非協(xié)調(diào)方式控制各個設(shè)備不可能實(shí)現(xiàn)的程度上控制能量消耗模式。

在一些實(shí)施例中，該方法包括：在相關(guān)時間間隔期間，在電氣設(shè)備被設(shè)置為消耗電能的情況下，減小電氣設(shè)備消耗的電能的量，并且在電氣設(shè)備被設(shè)置為供應(yīng)電能的情況下，增大電氣設(shè)備供應(yīng)的電能的量。

在一些實(shí)施例中，該方法包括：在相關(guān)時間間隔期間，斷開被設(shè)置為消耗電能的電氣設(shè)備并且連接被設(shè)置為供應(yīng)電能的電氣設(shè)備。

在一些實(shí)施例中，一個或多個選擇的電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)，并且一個或多個請求導(dǎo)致發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能增大。

在一些實(shí)施例中，相關(guān)的一個或多個時間間隔被設(shè)置為使得凈能量消耗減小的組在整個時間段順序變化。

在一些實(shí)施例中，給定的電氣設(shè)備的配置文件信息涉及給定電氣設(shè)備的控制可用性，并且基于給定的電氣設(shè)備在給定的時間間隔期間是否可用于控制來執(zhí)行給定電氣設(shè)備的分配。

在一些實(shí)施例中，所述配置文件信息包括與至少一些所述電氣設(shè)備的能量恢復(fù)屬性有關(guān)的能量恢復(fù)信息，并且基于所述能量恢復(fù)信息來執(zhí)行多個組的所述選擇。

在一些實(shí)施例中，所述配置文件信息包括與至少一些所述電氣設(shè)備有關(guān)的所有者信息，并且基于所述所有者信息來執(zhí)行多個組的所述選擇。

在一些實(shí)施例中，所述配置文件信息包括與至少一些所述電氣設(shè)備有關(guān)的運(yùn)行特性信息，并且基于所述運(yùn)行特性信息來執(zhí)行多個組的所述選擇。

在一些實(shí)施例中，所述配置文件信息包括關(guān)于至少一些所述電氣設(shè)備的設(shè)備類型的信息，并且基于所述設(shè)備類型信息來執(zhí)行多個組的所述選擇。

在一些實(shí)施例中，所述配置文件信息包括給定的電氣設(shè)備是被配置為消耗電能還是所述給定的電氣設(shè)備被配置為供應(yīng)電能的指示。

在一些實(shí)施例中，所述配置文件信息包括指示與所述電氣設(shè)備相關(guān)聯(lián)的能量消耗量和/或能量供應(yīng)量的能量量指示符，并且該方法包括：

識別在時間段期間要減小的凈電能消耗量；以及

基于能量量指示符將電氣設(shè)備分配到組。

在一些實(shí)施例中，配置文件信息包括指示給定電氣設(shè)備的位置的位置指示符，并且該方法包括：

識別電能消耗將要被控制的給定區(qū)域，所述給定區(qū)域是由所述配電網(wǎng)絡(luò)供電的所述地理區(qū)域中的區(qū)域；以及

基于位置指示符，選擇位于地理區(qū)域中的電氣設(shè)備的多個組。

在一些實(shí)施例中，該方法包括在與所述給定區(qū)域相關(guān)聯(lián)的控制節(jié)點(diǎn)維護(hù)所述設(shè)備數(shù)據(jù)庫。

在一些實(shí)施例中，該方法包括從所述控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述一個或多個請求。

在一些實(shí)施例中，設(shè)備數(shù)據(jù)庫包括標(biāo)識位于給定區(qū)域中的電氣設(shè)備的設(shè)備標(biāo)識符。在一些實(shí)施例中，該方法包括：在所述控制節(jié)點(diǎn)，使用所述設(shè)備標(biāo)識符監(jiān)控所述電氣設(shè)備的電能消耗和/或供應(yīng)模式，以匯編關(guān)于與所述電氣設(shè)備相關(guān)聯(lián)的電能消耗/供應(yīng)模式的統(tǒng)計(jì)信息；將統(tǒng)計(jì)信息提供到中心節(jié)點(diǎn)以記錄在設(shè)備數(shù)據(jù)庫中；并且基于統(tǒng)計(jì)信息將電氣設(shè)備分配到組。通過將統(tǒng)計(jì)信息提供到中心節(jié)點(diǎn)用于每個可識別的電氣設(shè)備，可以維護(hù)在配電網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的所有電氣設(shè)備的行為的精確和最新的統(tǒng)計(jì)模型，從而提高了控制節(jié)點(diǎn)作出的決定的可靠性和有效性。

在一些實(shí)施例中，控制節(jié)點(diǎn)被設(shè)置為與中心節(jié)點(diǎn)通信，中心節(jié)點(diǎn)包括用戶數(shù)據(jù)庫，用戶數(shù)據(jù)庫識別與每個電氣設(shè)備相關(guān)的用戶。設(shè)備數(shù)據(jù)庫可以被設(shè)置為存儲不同于設(shè)備標(biāo)識符的其他標(biāo)識符，其他標(biāo)識符每個都標(biāo)識相應(yīng)的電氣設(shè)備，用戶數(shù)據(jù)庫包括所述其他標(biāo)識符。這些特征使得在用戶數(shù)據(jù)庫和設(shè)備數(shù)據(jù)庫之間共享關(guān)于各個設(shè)備的數(shù)據(jù)，使得，例如用戶數(shù)據(jù)庫作出的改變可以反映在設(shè)備數(shù)據(jù)庫中，而無需在控制節(jié)點(diǎn)本地存儲關(guān)于用戶的個人數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施例中，該方法包括改變其他標(biāo)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。

在一些實(shí)施例中，多個電氣設(shè)備分布在所述地理區(qū)域中的多個場所。每個所述場所可以經(jīng)由配電饋線連接至所述配電網(wǎng)絡(luò)。

在一些實(shí)施例中，該方法包括：經(jīng)由與給定的所述場所相關(guān)聯(lián)的能量管理系統(tǒng)中的網(wǎng)關(guān)發(fā)送用于在電氣設(shè)備接收的一個或多個所述請求，所述能量管理系統(tǒng)被配置為根據(jù)用于控制與所述網(wǎng)關(guān)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備所定義的規(guī)則，控制所述給定場所的電氣設(shè)備的電能消耗和/或供應(yīng)。

在一些實(shí)施例中，該方法包括：基于請求是否與定義的規(guī)則兼容的確定，在網(wǎng)關(guān)確定是否將請求傳送到電氣設(shè)備。

在一些實(shí)施例中，該方法包括：在一個或多個預(yù)定時間緩存一個或多個請求以用于執(zhí)行。

在一些實(shí)施例中，該方法包括：當(dāng)一個或多個請求與所述定義的規(guī)則不兼容時，更新設(shè)備數(shù)據(jù)庫。

在一些實(shí)施例中，該方法包括：

基于所述配置文件信息分配電氣設(shè)備以生成多個模型；

根據(jù)一個或多個能量管理標(biāo)準(zhǔn)評估多個模型；

基于所述評估確定優(yōu)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(zhí)行組的所述選擇。

在一些實(shí)施例中，上述的確定包括：內(nèi)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。

在一些實(shí)施例中，所述能量管理標(biāo)準(zhǔn)包括財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，所述財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)涉及具有時間依賴性的電能市場價值、平衡管理服務(wù)以及約束管理服務(wù)中的至少一個。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于控制配電網(wǎng)絡(luò)中的電能消耗的控制節(jié)點(diǎn)，所述配電網(wǎng)絡(luò)向地理區(qū)域供應(yīng)電能，多個電氣設(shè)備分布在所述地理區(qū)域中，其中，每個所述電氣設(shè)備可連接至所述配電網(wǎng)絡(luò)以消耗從所述配電網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)的電能，由此增大所述地理區(qū)域中的凈電能消耗量，和/或每個所述電氣設(shè)備向所述配電網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)電能，由此減小所述地理區(qū)域中的凈電能消耗量，所述控制節(jié)點(diǎn)包括：

通信裝置，所述通信裝置用于發(fā)送在所述電氣設(shè)備接收的請求，并且用于與中心節(jié)點(diǎn)通信，所述中心節(jié)點(diǎn)包括被配置為存儲關(guān)于每個所述電氣設(shè)備的配置文件信息的設(shè)備數(shù)據(jù)庫；

輸入裝置，被配置為接收配電網(wǎng)絡(luò)中的電能消耗將要被控制的時間段的指示；以及

處理裝置，被配置為執(zhí)行以下操作：

基于所述配置文件信息，選擇所述電氣設(shè)備的多個組，每個所述組都包括多個所述電氣設(shè)備；

使一個或多個時間間隔與每個所選擇的組相關(guān)聯(lián)，與給定的所選擇的組相關(guān)聯(lián)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(guān)聯(lián)的所述一個或多個時間間隔，每個所述時間間隔是相關(guān)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

在各相關(guān)時間間隔期間，經(jīng)由所述通信裝置發(fā)送用于在所選擇的組的所述電氣設(shè)備接收的一個或多個請求，以控制所述電氣設(shè)備的電能消耗和/或供應(yīng)，由此減小所述地理區(qū)域中的凈電能消耗。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于控制配電網(wǎng)絡(luò)中的電能消耗的系統(tǒng)，所述配電網(wǎng)絡(luò)向地理區(qū)域供應(yīng)電能，多個電氣設(shè)備分布在所述地理區(qū)域中，其中，每個所述電氣設(shè)備可連接至所述配電網(wǎng)絡(luò)以消耗從所述配電網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)的電能，由此增大所述地理區(qū)域中的凈電能消耗量，和/或每個所述電氣設(shè)備向所述配電網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)電能，由此減小所述地理區(qū)域中的凈電能消耗量，所述系統(tǒng)包括：

多個控制節(jié)點(diǎn)，每個控制節(jié)點(diǎn)都與地理區(qū)域中的不同區(qū)域相關(guān)；以及

所述中心節(jié)點(diǎn)。

在一些實(shí)施例中，配置文件信息存儲在所述設(shè)備數(shù)據(jù)庫中的所述電氣設(shè)備與不同的用戶賬戶相關(guān)聯(lián)，并且所述中心節(jié)點(diǎn)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(shè)備數(shù)據(jù)庫中存儲的信息。該特征允許用戶實(shí)時地修改其擁有的電氣設(shè)備的期望運(yùn)行特性，以防止系統(tǒng)不方便地限制設(shè)備的使用。

通過以下結(jié)合附圖僅以實(shí)例的方式給出的對本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。

附圖說明

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的配電網(wǎng)絡(luò)；

圖2示出了用于實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)，其包括中心節(jié)點(diǎn)、多個控制節(jié)點(diǎn)以及多個電氣設(shè)備；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性電氣設(shè)備和電氣設(shè)備控制單元；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性中心節(jié)點(diǎn)；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性用戶數(shù)據(jù)庫；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制節(jié)點(diǎn)；

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性設(shè)備數(shù)據(jù)庫；

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于控制配電網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗的處理的流程圖；

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在控制節(jié)點(diǎn)控制下的電氣設(shè)備組的凈能量消耗模式；

圖10是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的被抵消的能量消耗的實(shí)例的圖表；

圖11a示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在控制節(jié)點(diǎn)控制下的示例性電氣設(shè)備組的能量消耗；

圖11b是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的受控的多個組的能量消耗模式的圖表；

圖12a示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的被控制為形成組的多個電氣設(shè)備組的總能量消耗模式；

圖12b示出了用于本發(fā)明實(shí)施例的電氣設(shè)備組的能量消耗模式；

圖13示出了用于本發(fā)明實(shí)施例的電氣設(shè)備的能量恢復(fù)分布圖；

圖14a示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的其中控制節(jié)點(diǎn)與能量管理系統(tǒng)相連接的系統(tǒng)；

圖14b示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接口管理器。

具體實(shí)施方式

圖2示出了可以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的配電網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)包括連接至一個或多個控制節(jié)點(diǎn)202的中心節(jié)點(diǎn)200，每個控制節(jié)點(diǎn)都覆蓋諸如國家、地區(qū)、州、郵遞區(qū)或電力市場區(qū)、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(qū)域的地理區(qū)域。每個控制節(jié)點(diǎn)202都經(jīng)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(yīng)設(shè)備208a至208l，以下稱為電氣設(shè)備208。電氣設(shè)備208a至208l中的每個都消耗和/或供應(yīng)電能。消耗電能的電氣設(shè)備208的實(shí)例包括諸如電熱水器、空調(diào)機(jī)組、和洗衣機(jī)的家用器具以及諸如工廠機(jī)器的工業(yè)設(shè)備。電能供應(yīng)方的實(shí)例包括諸如太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能發(fā)電機(jī)以及諸如電池的蓄電裝置。還有一些電氣設(shè)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)；pev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(wǎng)絡(luò)，允許在高需求時用作網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)。

這里使用的術(shù)語“電氣設(shè)備”包括單個器具或設(shè)備以及這種器具和設(shè)備的集合，諸如特殊營業(yè)場所或家。電氣設(shè)備208a至208l中的每個都注冊到控制機(jī)制，在該控制機(jī)制中，設(shè)備的擁有者允許控制機(jī)制的操作員控制至/自電氣設(shè)備208a至208l的能量傳輸。

雖然為了簡單起見，在圖2中僅示出了12個電氣設(shè)備208a至208l，但是應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)將通常包括數(shù)百或數(shù)千個這種設(shè)備。

所注冊的電氣設(shè)備208a至208l中的每個具有相關(guān)的電氣設(shè)備控制單元210a至210l，用于控制至/自電氣設(shè)備208a至208l的能量傳輸(即，供應(yīng)和/或消耗)。圖3示出了電氣設(shè)備208和電氣設(shè)備控制單元210的示例性布置。電氣設(shè)備控制單元210包括：控制元件304，用于減小/增大至/自配電網(wǎng)102的電氣設(shè)備208的能量消耗/供應(yīng)；以及智能電表302形式的測量裝置?？刂圃?04可以包括：開關(guān)，用于將電氣設(shè)備208連接至配電網(wǎng)102/與配電網(wǎng)102斷開連接；和/或任意電氣或電子裝置，其允許電氣設(shè)備208的功能設(shè)定點(diǎn)改變電氣設(shè)備208(例如，自動調(diào)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(yīng)。電氣設(shè)備控制單元210被設(shè)置為經(jīng)由通信接口306從控制節(jié)點(diǎn)202接收指令，并且向控制節(jié)點(diǎn)202發(fā)送電表測量結(jié)果。電氣設(shè)備控制單元210包括處理器308，其被設(shè)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(shè)備控制單元210示出為獨(dú)立于電氣設(shè)備208的設(shè)備，但是在一些實(shí)施例中，電氣設(shè)備控制單元210集成到電氣設(shè)備208中。

圖4中示出了中心節(jié)點(diǎn)200的示例性元件。中心節(jié)點(diǎn)200包括時鐘402、處理器404形式的處理裝置、用戶數(shù)據(jù)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。

用戶數(shù)據(jù)庫406存儲包含用戶信息的用戶賬戶。圖5中示出了用戶數(shù)據(jù)庫406的示例性記錄結(jié)構(gòu)。用戶數(shù)據(jù)庫406包括用戶標(biāo)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(shè)備208列表的設(shè)備字段510。對于用戶數(shù)據(jù)庫406中記錄的每個電氣設(shè)備208，都存儲有用于標(biāo)識電氣設(shè)備208的相關(guān)設(shè)備標(biāo)識符512、同樣標(biāo)識電氣設(shè)備208的另一標(biāo)識符514(這里稱為偽標(biāo)識符)、標(biāo)識與電氣設(shè)備208相關(guān)聯(lián)的位置的位置標(biāo)識符516、諸如用戶定義的可用性518和設(shè)備能量恢復(fù)屬性520的設(shè)備運(yùn)行特性、以及統(tǒng)計(jì)配置文件522。設(shè)備運(yùn)行特性還可以定義電氣設(shè)備208的設(shè)備類型(即，例如，設(shè)備是否是空調(diào)機(jī)組、冰箱、或浸入式加熱器)。用戶數(shù)據(jù)庫406還可以包括銀行詳細(xì)資料和/或聯(lián)系詳細(xì)資料，諸如用戶的地址或電話號碼。以下將更詳細(xì)地描述用戶數(shù)據(jù)庫406中存儲的信息的使用。

用戶接口410被設(shè)置為經(jīng)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(rèn)證裝置和訪問控制機(jī)制(諸如通過正確地輸入用戶數(shù)據(jù)庫406中存儲的密碼)，用戶可以經(jīng)由用戶接口410訪問和更新用戶數(shù)據(jù)庫406。經(jīng)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(shè)備208，和/或更新存儲在用戶數(shù)據(jù)庫406中與電氣設(shè)備相關(guān)的信息。

圖6中示出了控制節(jié)點(diǎn)202的示例性部件。控制節(jié)點(diǎn)202包括時鐘602、處理器604形式的處理裝置、設(shè)備數(shù)據(jù)庫606、通信接口608形式的通信裝置以及網(wǎng)絡(luò)接口610形式的輸入裝置。

設(shè)備數(shù)據(jù)庫606包含用戶數(shù)據(jù)庫406的一部分，其可以經(jīng)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(jié)點(diǎn)202。圖7示出了設(shè)備數(shù)據(jù)庫606的示例性記錄結(jié)構(gòu)。設(shè)備數(shù)據(jù)庫606包括與電氣設(shè)備208有關(guān)的配置文件信息，諸如設(shè)備標(biāo)識符702、偽標(biāo)識符704、設(shè)備位置706、諸如用戶定義的可用性708和設(shè)備能量恢復(fù)屬性710的設(shè)備運(yùn)行特性、以及用于記錄與每個電氣設(shè)備208的能量消耗/供應(yīng)有關(guān)的設(shè)備統(tǒng)計(jì)712的字段。通常，設(shè)備數(shù)據(jù)庫606不包含與用戶有關(guān)的任何信息。

網(wǎng)絡(luò)接口610被設(shè)置為從諸如控制機(jī)制操作員的一方接收指令，以控制給定時間段給定區(qū)域中的能量消耗。網(wǎng)絡(luò)接口610被設(shè)置為經(jīng)由諸如adsl、gsm、和/或3g的固定或無線通信裝置接收這些指令。

如下文中更詳細(xì)地描述的，響應(yīng)于這些指令的接收，控制節(jié)點(diǎn)202被設(shè)置為經(jīng)由通信接口608向與控制節(jié)點(diǎn)相關(guān)的區(qū)域中的電氣設(shè)備208發(fā)送請求?？梢允褂迷O(shè)備數(shù)據(jù)庫606中存儲的設(shè)備標(biāo)識符702來發(fā)送這些請求；設(shè)備標(biāo)識符702可以包括網(wǎng)絡(luò)地址，諸如使得能夠識別電氣設(shè)備208的ip地址，來用于發(fā)送這些請求。電氣設(shè)備208和/或其相關(guān)電氣設(shè)備控制單元210包括通信接口306，用于從控制節(jié)點(diǎn)202接收請求和其他信息并向控制節(jié)點(diǎn)202發(fā)送信息。其中，為了簡明起見，涉及接收和/或發(fā)送信息的電氣設(shè)備208，而沒有涉及電氣設(shè)備控制單元210；然而，在進(jìn)行這種引用時，將會理解，這還包括向和/或從相關(guān)電氣設(shè)備控制單元210發(fā)送的信息。

控制節(jié)點(diǎn)202可以設(shè)置為收集與其控制下各個電氣設(shè)備208的能量使用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。如上面提到的，電氣設(shè)備控制單元210可以包括智能電表302；與相關(guān)電氣設(shè)備208的能量消耗有關(guān)的數(shù)據(jù)可以通信到控制節(jié)點(diǎn)202，以允許其建立統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，該統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)例如涉及一天內(nèi)經(jīng)常使用電氣設(shè)備208(因此消耗和/或供應(yīng)電能)的時間、其消耗或供應(yīng)了多少能量、等。該統(tǒng)計(jì)信息可以存儲在設(shè)備數(shù)據(jù)庫606的“記錄統(tǒng)計(jì)”字段712中。其還可以被通信到中心節(jié)點(diǎn)200，以存儲在用戶數(shù)據(jù)庫406的統(tǒng)計(jì)配置文件字段522中。

設(shè)備數(shù)據(jù)庫606中存儲的一些數(shù)據(jù)是從中心節(jié)點(diǎn)200的用戶數(shù)據(jù)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(shè)備可用性518通常以這種方式被提供到設(shè)備數(shù)據(jù)庫606。上面提到的偽標(biāo)識符514用于該目的。設(shè)備數(shù)據(jù)庫606中存儲的給定電氣設(shè)備208的偽標(biāo)識符704與用戶數(shù)據(jù)庫406中的所述給定電氣設(shè)備208的偽標(biāo)識符514相同或者與之對應(yīng)。例如，當(dāng)由于用戶經(jīng)由用戶接口410改變諸如與他的/她的一個或多個設(shè)備相關(guān)的可用性的信息，發(fā)生用戶數(shù)據(jù)庫406中存儲的信息改變時，中心節(jié)點(diǎn)200的處理器404可以經(jīng)由通信接口408將該改變通信到控制節(jié)點(diǎn)202。使用對應(yīng)電氣設(shè)備208的偽標(biāo)識符來通信數(shù)據(jù)的變化，使得控制節(jié)點(diǎn)202的處理器604能夠識別設(shè)備數(shù)據(jù)庫606中的相關(guān)電氣設(shè)備208，并且對設(shè)備數(shù)據(jù)庫606中的對應(yīng)條目進(jìn)行必要修改。類似地，可以使用偽標(biāo)識符來發(fā)送與特定電氣設(shè)備208有關(guān)的任何數(shù)據(jù)以識別相關(guān)的電氣設(shè)備，該任何數(shù)據(jù)從控制節(jié)點(diǎn)202發(fā)送到中心節(jié)點(diǎn)200。

由于以下的原因，以這種方式使用偽標(biāo)識符提高了數(shù)據(jù)安全性。首先，由于偽標(biāo)識符不同于用于控制節(jié)點(diǎn)202和各個電氣設(shè)備208之間的通信的設(shè)備標(biāo)識符，對于監(jiān)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(shè)備208的位置或任何其他特征。其次，與設(shè)備標(biāo)識符相比，偽標(biāo)識符本身不提供關(guān)于例如所涉及的電氣設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)位置的任何信息。在其中例如正在通信電氣設(shè)備208的可用性信息的情況下，這是有利的，這是因?yàn)椋瑢㈦姎庠O(shè)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(jiān)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(shè)備所處的地方(property)此時會空置。為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)安全性，偽標(biāo)識符可以規(guī)律性變化，例如，每天。

中心節(jié)點(diǎn)200和控制節(jié)點(diǎn)202之間的通信通常經(jīng)由通信接口408、608。

圖8示出了控制節(jié)點(diǎn)202控制給定時間段內(nèi)給定區(qū)域中能量消耗所使用的方法。在以下的討論中，涉及執(zhí)行各種動作的控制節(jié)點(diǎn)202。雖然為了簡明起見進(jìn)行了省略，但是將會理解，根據(jù)需要，動作通常由處理器604配合時鐘602來執(zhí)行。

在步驟800，控制節(jié)點(diǎn)202識別與控制節(jié)點(diǎn)202相關(guān)聯(lián)的地理區(qū)域中能量消耗受到控制的給定區(qū)域；通常，基于經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口610接收的指令來執(zhí)行該識別。例如，如果控制節(jié)點(diǎn)與國家相關(guān)，則控制機(jī)制操作員可以向控制節(jié)點(diǎn)202發(fā)送指令，以控制諸如城市、街道、郵政代碼的特定地理區(qū)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(qū)域中的能量消耗。在步驟802，控制節(jié)點(diǎn)202識別能量消耗受到控制的時間段(例如，一天內(nèi)的時間)；再次，該信息可以包括在經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口610接收的指令中。

在步驟804，基于所識別的區(qū)域和時間段，控制節(jié)點(diǎn)202選擇多個電氣設(shè)備208組?；谠O(shè)備數(shù)據(jù)庫606中存儲的位置指示符來選擇電氣設(shè)備208，使得只有位于所識別區(qū)域中的電氣設(shè)備被選擇。控制節(jié)點(diǎn)202還可以使用設(shè)備數(shù)據(jù)庫606中存儲的關(guān)于用戶定義的可用性和/或能量恢復(fù)屬性的信息來分配組。在一些實(shí)施例中，控制節(jié)點(diǎn)202使用上一時間段的通信信息來確定給定電氣設(shè)備208的可用性。在步驟806，控制節(jié)點(diǎn)202將時間段分成多個時間間隔。在步驟808，控制節(jié)點(diǎn)使所選擇的每個組與一個或多個時間間隔相關(guān)聯(lián)，不同時間間隔與不同組相關(guān)聯(lián)。與給定組相關(guān)聯(lián)的時間間隔是時間段中該組的電能消耗/供應(yīng)受到控制的時間間隔。

在步驟810，在每個時間間隔，控制節(jié)點(diǎn)202向給定區(qū)域中與該時間間隔相關(guān)聯(lián)的每個組的電氣設(shè)備208發(fā)送控制能量消耗的一個或多個請求。這些請求被電氣設(shè)備208接收，并且例如通過使電氣設(shè)備控制單元210操作控制元件304，使得相應(yīng)時間間隔中相應(yīng)組的凈電能消耗減小和/或電能供應(yīng)增大，從而導(dǎo)致電氣設(shè)備208的電能消耗減小或電能供應(yīng)增大。這里，將能量設(shè)備208的給定組的凈能量消耗定義為給定組的電氣設(shè)備208消耗的總能量量和供應(yīng)的能量量之間的差；換句話說，由電氣設(shè)備208供應(yīng)(例如，生成)的能量定義為等同能量量的“負(fù)消耗”。因此，凈電能消耗的減小可以通過如下實(shí)現(xiàn)：在電氣設(shè)備208設(shè)置為消耗電能的情況下，斷開電氣設(shè)備208與配電網(wǎng)102的連接，或者以其他方式減小電氣設(shè)備208的電能消耗量，和/或在電氣設(shè)備208被設(shè)置為供應(yīng)電能的情況下，將電氣設(shè)備208連接至配電網(wǎng)102，或者以其他方式增大電氣設(shè)備208的電能供應(yīng)量。

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(shè)備，但是在一些實(shí)施例中，可以基于與電氣設(shè)備有關(guān)的其他配置文件信息(如上所述，諸如設(shè)備存儲器606中存儲的配置文件信息)可選地或另外地進(jìn)行選擇。在這種實(shí)施例中，可以省略識別其中能量消耗受到控制的區(qū)域的步驟(步驟804)。

如以上參照圖8所述，通過控制多個電氣設(shè)備208組的能量消耗和/或供應(yīng)，在步驟802識別的時間段內(nèi)，可以減小在步驟800識別的給定區(qū)域中的凈能量消耗量。

控制節(jié)點(diǎn)202可以生成組的啟發(fā)式模型，并且相對能量管理標(biāo)準(zhǔn)評估其適用性。能量管理標(biāo)準(zhǔn)可以包括財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)。財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)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(wù)以及約束管理服務(wù)。能量管理標(biāo)準(zhǔn)可以響應(yīng)于輸電和/或配電網(wǎng)的平衡要求和/或網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急能力要求，并且可以包括輸電網(wǎng)絡(luò)擁塞的規(guī)定減小或者配電網(wǎng)絡(luò)擁塞的規(guī)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(guī)定時間偏移，或者哪個模型提供了能量成本的最大節(jié)省。啟發(fā)式模型可以包括基于當(dāng)前和/或預(yù)期的電能市場價值確定的時間依賴性的能量價格?；趯λ傻膯l(fā)式模型的評估，控制節(jié)點(diǎn)202可以確定在每個時間間隔控制哪個電氣設(shè)備208或者電氣設(shè)備208組；這樣，控制節(jié)點(diǎn)202可以優(yōu)化電氣設(shè)備208組的分配和控制，從而以所需的方式管理能量需求。

在一些實(shí)施例中，對于給定的控制開始時間，控制節(jié)點(diǎn)202可以通過改變模型的參數(shù)，創(chuàng)建有限的啟發(fā)式模型集，覆蓋寬范圍的實(shí)施策略。例如，電氣設(shè)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(shù)空間相對較大，因此控制節(jié)點(diǎn)202可以隨機(jī)地選擇參數(shù)值或者基于歷史上的成功模型來選擇參數(shù)。控制節(jié)點(diǎn)202然后可以確定每個啟發(fā)式模型中的電氣設(shè)備的一個或多個特性或值，并且可以基于根據(jù)能量管理標(biāo)準(zhǔn)評估的模型有效性的評價，確定優(yōu)選模型的特性。特性可以涉及運(yùn)行特性、能量恢復(fù)特性、或可用于控制節(jié)點(diǎn)202進(jìn)行控制的電氣設(shè)備208的其他特性?？刂乒?jié)點(diǎn)202還可以生成財(cái)務(wù)預(yù)測集以用于包括優(yōu)選模型的啟發(fā)式模型集?？刂乒?jié)點(diǎn)202然后可以至少部分地基于優(yōu)選模型的特性來選擇組。

在一些實(shí)施例中，控制節(jié)點(diǎn)202可以在啟發(fā)式模型的評估結(jié)果(或者所生成的財(cái)務(wù)或能量消耗數(shù)據(jù))之間進(jìn)行內(nèi)插或從啟發(fā)式模型的評估結(jié)果(或者所生成的財(cái)務(wù)或能量消耗數(shù)據(jù))進(jìn)行外推，并且可以基于內(nèi)插和/或外推特性來確定優(yōu)選模型的特性，以建立用于分配和控制電氣設(shè)備208組的最優(yōu)策略。這通過減小確定待實(shí)施的最優(yōu)策略所要執(zhí)行的計(jì)算數(shù)量，減小了控制節(jié)點(diǎn)202的計(jì)算負(fù)擔(dān)。這又增大了控制節(jié)點(diǎn)202應(yīng)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(jié)點(diǎn)202的高效性。此外，可以減小控制節(jié)點(diǎn)202的計(jì)算負(fù)擔(dān)，因此降低了實(shí)施控制節(jié)點(diǎn)202的成本。

圖9是定義了六個組的實(shí)例的圖形表示，其中，組1至組6，每個組都具有一個單位的默認(rèn)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(shí)例中，在從時間間隔1至?xí)r間間隔5的時間段內(nèi)，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(jié)點(diǎn)202的上述請求來控制每個組，以減小對應(yīng)的一個或多個相關(guān)時間間隔期間的凈能量消耗。在圖9的實(shí)例中，假設(shè)每個時間間隔都具有一個小時的持續(xù)時間；然而，將會理解，根據(jù)需要，時間間隔的持續(xù)時間可以改變。

在圖9示出的實(shí)例中，組1在第一時間間隔期間關(guān)閉(即，組1的能量消耗減小到零)；組2和組3在第二時間間隔期間關(guān)閉，組4和組5在第三時間間隔期間關(guān)閉；組6和組1在第四時間間隔和組時間間隔期間關(guān)閉。緊跟在給定組的電氣設(shè)備208關(guān)閉的每個時間間隔之后，電氣設(shè)備208重新打開；例如，這可以是從控制節(jié)點(diǎn)202發(fā)送的進(jìn)一步的請求的結(jié)果。

通過順序減小(即，抑制)與每個組中的電氣設(shè)備208相關(guān)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(qū)域中消耗的能量總量，而不要求任何單個電氣設(shè)備208或其組在長于單個時間間隔的任何連續(xù)時期關(guān)閉，這意味著可以減小電氣設(shè)備的用戶的不便性。

如圖9所示，在組已經(jīng)關(guān)閉的每個時間間隔之后，每個組的凈消耗通常增大。這是因?yàn)橹T如各個電氣設(shè)備208需要更加努力的工作以恢復(fù)停用期間丟失的能量等因素；例如，在空調(diào)機(jī)組的情況下，空調(diào)機(jī)組致冷的房間可能已經(jīng)在“關(guān)閉”時間間隔內(nèi)嚴(yán)重加熱，導(dǎo)致當(dāng)空調(diào)機(jī)組重新打開時，消耗更大量的能量。另一因素在于，從統(tǒng)計(jì)上，用戶更有可能在電氣設(shè)備208不可用之后的期間內(nèi)對其進(jìn)行使用。“關(guān)閉”間隔后電氣設(shè)備208恢復(fù)能量的平均程度以及恢復(fù)該能量所花費(fèi)的平均時間長度這里稱為電氣設(shè)備208的“能量恢復(fù)屬性”。

在圖9的實(shí)例中，假設(shè)每個組中的每個電氣設(shè)備208都具有相同的能量恢復(fù)屬性；在關(guān)閉1小時之后，設(shè)備在后續(xù)的第一個小時恢復(fù)2/3單位的能量，并且在后續(xù)第二個小時恢復(fù)1/3單位的能量。附圖中的深色陰影區(qū)表示非控制狀態(tài)下的組的能量消耗。淺色陰影區(qū)表示由于上述能量恢復(fù)而增大的能量使用。在該實(shí)例中，最終結(jié)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(dú)立地動作，和/或以非聚集的方式控制各個設(shè)備，能量消耗的該移動在幅度和時間上更大。

雖然在圖9的實(shí)例中，時間間隔1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(xù)增大而抵消，但是可以理解，實(shí)際上，能量消耗的后續(xù)增大通常不是能量消耗的最初減小的100％，這是因?yàn)椋诤罄m(xù)期間內(nèi)將未必使用電氣設(shè)備208，例如，空調(diào)機(jī)組可能不需要使用其在關(guān)閉期間內(nèi)會使用的所有能量來將房間致冷回到所需溫度。

此外，可以看出，即使后續(xù)能量消耗有顯著后續(xù)增大，順序控制多個組的凈能量消耗使得配電網(wǎng)102的整體負(fù)荷動態(tài)調(diào)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(qū)域中的能量消耗的峰值預(yù)計(jì)在圖9的時間間隔1至3出現(xiàn)，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(diǎn)”。由于并非給定地理區(qū)域中的所有電氣設(shè)備208都必須控制，因此，如圖所示，這些未受控制的電氣設(shè)備208的消耗峰值將在時間間隔1至3期間出現(xiàn)，而受控電氣設(shè)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(nèi)傳播)并減小其幅度的效果。使用設(shè)備數(shù)據(jù)庫606中存儲的與電氣設(shè)備208有關(guān)的配置文件信息，控制節(jié)點(diǎn)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。

如果控制節(jié)點(diǎn)202接收到將給定地理區(qū)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(jié)點(diǎn)202選擇含有如下電氣設(shè)備208的組，其預(yù)計(jì)平均功耗總計(jì)是給定量(即，3mwh)并且其能量恢復(fù)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?？刂乒?jié)點(diǎn)202然后可以經(jīng)由通信接口608向電氣設(shè)備208組發(fā)送在相關(guān)時間間隔期間關(guān)閉的請求。在發(fā)送請求后可以輪詢給定組中的電氣設(shè)備208以確認(rèn)能量消耗的實(shí)際減小。在確定能量消耗的實(shí)際減小超過或低于所需量的情況下，可以調(diào)整組分配，并且重復(fù)該處理，直到實(shí)現(xiàn)了正確的能量減小。

在上述實(shí)例中，各個組被控制的時間間隔不重疊。然而，在一些實(shí)施例中，控制節(jié)點(diǎn)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(shí)施例中，例如，由于給定組中的電氣設(shè)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(xù)時間可以變化。

如上所述，在一組已經(jīng)被用于減小凈能量消耗后，其將通常在后續(xù)時間間隔恢復(fù)該能量(或者其一部分)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，控制節(jié)點(diǎn)202例如可以基于從網(wǎng)絡(luò)操作員接收的請求來管理該恢復(fù)，例如通過使用不同組在后續(xù)時間間隔減小能量消耗。這樣，控制節(jié)點(diǎn)可以在該時間段內(nèi)調(diào)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(qū)域中的凈電能消耗。如上所述，可以向控制節(jié)點(diǎn)202發(fā)布指令，以在給定時間段內(nèi)將能量消耗減小給定量。例如，可期望在時間間隔0內(nèi)減小能量消耗，并且設(shè)置為使得直到時間間隔3之后都沒有能量消耗的凈恢復(fù)。圖10示出了表示這些需求的目標(biāo)能量消耗圖。響應(yīng)于這種指令，控制節(jié)點(diǎn)202使用算法來分配適當(dāng)組，以滿足目標(biāo)能量消耗?，F(xiàn)在將參照圖11a和11b來描述用于確定這些組的屬性的示例性方法。

從圖11a中可以看出，例如通過關(guān)閉電氣設(shè)備208的特定組(稱為“組1”)，在時間間隔0節(jié)省了能量量a。如虛線所示，組1的每個電氣設(shè)備208都被選擇為具有相同的能量恢復(fù)屬性。在該實(shí)例中，組1分別在時間間隔1中恢復(fù)能量量b1，在時間間隔2中恢復(fù)b2，并且在時間間隔3中恢復(fù)b3。這些能量量每個都是在時間間隔i中恢復(fù)的a的分?jǐn)?shù)bi，使得

并且

如上所述，在該實(shí)例中，控制節(jié)點(diǎn)202根據(jù)如下的要求運(yùn)行：給定區(qū)域中的整體能量消耗不超過給定水平(由圖10中的線0.0表示)直至間隔3之后。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，如下面描述的，在后續(xù)時隙控制每個都具有類似組可用性和恢復(fù)屬性的額外組2、3、和4，以在時間間隔1、2、和3中恢復(fù)時抵消組1消耗的額外能量。另外，在時間間隔1中組2減小的能量消耗(其在時間間隔2、3、和4期間完全或部分地被恢復(fù))還通過減小其他組的能量消耗被抵消，等等。在以下的描述中，a是指在時間間隔0中由圖10中的線0.0表示的水平以下的能量消耗的減小，bxy是指由于在時間間隔y中使用組而造成的時間間隔x中高于正常水平的能量增大。

如圖11b所示，抵消時間間隔1中的能量消耗恢復(fù)所需的能量量e(t)是組1在該時間間隔期間恢復(fù)的能量量，通過如下給出：

e(1)＝b1.a

控制節(jié)點(diǎn)202因此選擇其他組，組2，并且在時間間隔1期間將組2的能量消耗減小量e(1)。抵消在時間間隔2中的能量恢復(fù)所需的能量量是組1在時間間隔2期間恢復(fù)的能量量加上組2在時間間隔1期間恢復(fù)的能量量，通過如下給出：

控制節(jié)點(diǎn)202因此選擇另一組，組3，并且在時間間隔2期間將組3的能量消耗減小量e(2)。因此，抵消時間間隔3中的能量恢復(fù)所需的能量是組1、2、和3在時間間隔3期間恢復(fù)的能量量，通過如下給出：

控制節(jié)點(diǎn)202因此選擇另一組，組4，并且在時間間隔3期間將組4的能量消耗減小量e(3)。如果需要，可以以相同的方式來計(jì)算后續(xù)時間間隔中的能量消耗補(bǔ)償量。使用該方法，控制節(jié)點(diǎn)202可以確定在每個時間間隔中必須減小以將能量恢復(fù)推后到以后的時間間隔的能量消耗量。另外，當(dāng)所有組最終都被允許恢復(fù)其能量時，控制節(jié)點(diǎn)202可以使用這些計(jì)算來確定能量消耗模式。

因此，通過基于其能量恢復(fù)屬性來選擇電氣設(shè)備208組，并且通過控制所選擇組的能量消耗使得該組在給定時間間隔內(nèi)的總能量恢復(fù)被能量消耗的減小抵消，可以將所需量的能量消耗移動所需的時間長度。通過改變組中的電氣設(shè)備208的數(shù)量和/或?qū)傩?，可以改變給定時間間隔期間由給定組減小的能量消耗量。類似地，通過根據(jù)其能量恢復(fù)屬性選擇電氣設(shè)備208，可以控制能量恢復(fù)的形態(tài)。在以上參照圖9至11b描述的實(shí)例中，假設(shè)組中的所有電氣設(shè)備208在整個每個相關(guān)時間間隔期間都可用于控制。然而，如現(xiàn)在參照圖12a和12b描述的，還可以形成包括如下的電氣設(shè)備208的組：其具有不允許電氣設(shè)備208在整個給定時間間隔期間關(guān)閉的可用性配置文件。

如圖12a所示，在該實(shí)例中，控制節(jié)點(diǎn)202需要控制組一個小時。由于設(shè)備可用性通過用戶偏好定義并且因此可能不能匹配網(wǎng)絡(luò)操作員的要求(即，一些用戶可能不喜歡其設(shè)備在整個時間間隔都被控制)，因此控制節(jié)點(diǎn)202可以聚合組，以建立給定時間段期間的能量消耗的凈減小。在該實(shí)例中，有三個可用于控制的電氣設(shè)備208組，也就是組1、組2、和組3。假設(shè)每個組都包括如下的電氣設(shè)備208：其具有當(dāng)組被控制關(guān)閉時節(jié)省的能量的一半(或者其減小的凈消耗)要求在45分鐘之內(nèi)被返回的平均能量恢復(fù)屬性。為了清楚起見，將組的行為表示為近似方波響應(yīng)；實(shí)際上，能量恢復(fù)通常遵循指數(shù)模式。每個組都具有通過用戶偏好定義并在圖12b中示出的不同可用性。組1包括具有允許其關(guān)閉(或者使其能量消耗減小)整整1個小時的可用性配置文件的電氣設(shè)備208，組2包括具有使得其可以被關(guān)閉(或者使其能量消耗減小)45分鐘的可用性配置文件的電氣設(shè)備208；并且組3包括具有使得其可以僅關(guān)閉(或者使其能量消耗減小)30分鐘的可用性配置文件的電氣設(shè)備208。

可以通過控制節(jié)點(diǎn)202的處理器604如下形成其消耗在第一時間間隔期間被控制的電氣設(shè)備208組。控制節(jié)點(diǎn)202經(jīng)由通信接口608向組1的電氣設(shè)備208發(fā)送請求，以在整個第一時間間隔關(guān)閉(或者減小能量消耗)，向組2的電氣設(shè)備208發(fā)送請求，以僅在第一時間間隔的(其可用的45分鐘的)前30分鐘的期間內(nèi)關(guān)閉(或者減小能量消耗)；并向組3的電氣設(shè)備208發(fā)送請求，以在第一時間間隔的30分鐘至一小時的期間內(nèi)關(guān)閉(或者減小能量消耗)。通常，組包括大量的電氣設(shè)備208，意味著給定組中被關(guān)閉(或者使其能量消耗減小)的電氣設(shè)備208的數(shù)量可以改變，以改變與組相關(guān)聯(lián)的凈消耗的減小的大小，例如，如圖12b的組合圖所示，使得在整個第一時間間隔中能量消耗的量的減小大致恒定，其中，組1的貢獻(xiàn)用實(shí)線示出，組2的貢獻(xiàn)用點(diǎn)線示出，并且組3的貢獻(xiàn)用虛線示出。

在一些實(shí)施例中，在超過圖9的實(shí)例中示出的兩個時間間隔發(fā)生第一時間間隔中節(jié)省的能量回收。給定電氣設(shè)備的能量回收存儲在控制節(jié)點(diǎn)202的設(shè)備數(shù)據(jù)庫606的“能量恢復(fù)屬性”字段中。控制節(jié)點(diǎn)202使用其控制下的每個電氣設(shè)備208的能量回收特性來開發(fā)用于調(diào)整配電網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗的整體分布的策略。

圖13示出了可以是例如熱水器的電氣設(shè)備208相對于時間間隔(1小時)具有長能量恢復(fù)時間的示例。圖13中的虛線示出了該電氣設(shè)備208的能量回收特性。可以看出，回收能量所花費(fèi)的時間覆蓋了許多時間間隔，并且重要的是，在每個后續(xù)時間間隔由電氣設(shè)備208回收的能量量顯著小于在時間間隔1期間節(jié)省的能量量。因此，如果所使用的電氣設(shè)備208不是快速地而是在延長的時間段上回收能量，則通過在后續(xù)時間間隔控制其他組關(guān)閉，更容易將節(jié)省的能量回收推到未來的時間間隔。這由圖13中的實(shí)線示出，其表示所需的能量消耗。因此，通過適當(dāng)?shù)貙㈦姎庠O(shè)備208分組，并且通過選擇具有適當(dāng)特性(諸如電力恢復(fù)屬性)的電氣設(shè)備208，可以操縱給定區(qū)域中的能量消耗的形態(tài)。

如圖14a所示，在一些實(shí)施例中，一個或多個電氣設(shè)備208可以在基于計(jì)算機(jī)的能量管理系統(tǒng)(ems)1400的控制下運(yùn)行，ems例如可以是建筑管理系統(tǒng)(bms)。ems1400通常根據(jù)本地定義的能量管理規(guī)則(ems規(guī)則)來監(jiān)控、控制、以及優(yōu)化一個或多個電氣設(shè)備208的能量需求和/或消耗(或供應(yīng))。通常，ems1400位于特殊的場所(站點(diǎn)或建筑)，并提供本地能量管理。在一些配置中，ems1400可以控制共享共同所有權(quán)的分布式電氣設(shè)備208(例如，都由特殊業(yè)務(wù)所有的分布式電氣設(shè)備208)。

受ems1400控制的電氣設(shè)備208的類型可以包括一個或多個采暖、制冷、通風(fēng)、照明、供電、消防和安全設(shè)備。每個ems1400都可以包括硬件和軟件部件，用于控制例如大型建筑中的電氣設(shè)備208的電力使用，以管理建筑內(nèi)的能量使用。通常，ems1400被配置為優(yōu)化建筑物的能量效率，而不會干擾或者給建筑物的用戶帶來不便(例如，在營業(yè)時間斷電)。

控制節(jié)點(diǎn)202被設(shè)置為經(jīng)由用作網(wǎng)關(guān)的接口管理器1402與ems1400連接。接口管理器1402使ems1400能夠與使用不同協(xié)議的其他網(wǎng)絡(luò)連接。例如，接口管理器1402可以包括協(xié)議翻譯器、阻抗匹配裝置、速率轉(zhuǎn)換器、故障隔離器以及信號翻譯器，用于提供必要接口以使得接口管理器1402能夠至/自ems1400傳輸數(shù)據(jù)。

接口管理器1402可以能夠處理請求，以控制來自不同類型的能量管理系統(tǒng)(包括與上述不同的系統(tǒng))的電氣設(shè)備208。

圖14b中示出了接口管理器1402的示例性部件。接口管理器1402包括被設(shè)置為與控制節(jié)點(diǎn)202連接的輸入/輸出接口1404、被設(shè)置為與ems1400連接的ems接口1406、處理器1408以及存儲裝置1410。

輸入/輸出接口1404被設(shè)置為從控制節(jié)點(diǎn)202接收數(shù)據(jù)(包括控制請求)并向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。ems接口1400被設(shè)置為向ems1400發(fā)送數(shù)據(jù)并從ems1400接收數(shù)據(jù)。如下面更詳細(xì)的描述的，處理器1408被設(shè)置為處理通過接口管理器1402傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

處理器1408處理從控制節(jié)點(diǎn)202接收的請求，以在ems1400的控制下控制電氣設(shè)備208。處理器1408使用用于確定哪些接收的請求與ems規(guī)則兼容的邏輯(可以是存儲器1410中存儲的程序的形式)。被確定為與ems規(guī)則兼容的請求經(jīng)由ems接口1406被傳送到ems1400進(jìn)行實(shí)施，并且與ems規(guī)則沖突的請求被退回到控制節(jié)點(diǎn)202而不會被傳送到ems1400。在接收到退回的請求時，控制節(jié)點(diǎn)202然后可以更新設(shè)備數(shù)據(jù)庫606，以指示受ems1400控制的電氣設(shè)備208不可用于控制，并且可以相應(yīng)地重新分配組并發(fā)布新的請求。

除了在用戶數(shù)據(jù)庫中定義的可用性之外，ems規(guī)則還可以涉及用戶定義的設(shè)備可用性。在示例性配置中，ems1400可以控制企業(yè)(諸如超市)中的制冷機(jī)組。企業(yè)可以定義用于控制至制冷機(jī)組的電力的規(guī)則；例如，企業(yè)規(guī)則可以指示在24小時的期間中，控制制冷機(jī)組關(guān)閉不超過1小時。在接收到來自控制單元202的控制制冷機(jī)組關(guān)閉的請求時，接口管理器1402將該請求與制冷機(jī)組的ems規(guī)則相比較，以確定是否存在沖突。例如，該請求可以是控制制冷機(jī)組關(guān)閉2小時，這超過了ems規(guī)則指定的最大時間?；蛘哒埱罂梢允强刂浦评錂C(jī)組關(guān)閉30分鐘，但是通過咨詢ems1400，接口管理器1402可以確定在上一24小時已經(jīng)控制制冷機(jī)組關(guān)閉了45分鐘，因此控制制冷機(jī)組關(guān)閉30分鐘將會違反ems規(guī)則。在這些示例性情況的每個中，接口管理其1402都可以將請求退回到控制節(jié)點(diǎn)202，而不將請求傳送到ems1400。

ems規(guī)則可以是具有時間依賴性的規(guī)則，用戶有意優(yōu)先于設(shè)備數(shù)據(jù)庫606種存儲的電氣設(shè)備208的用戶定義的可用性708，或者ems規(guī)則可以由用戶臨時性地應(yīng)用，以響應(yīng)于本地事件(諸如對特殊電氣設(shè)備208使用的意外需要)而撤銷從控制節(jié)點(diǎn)202接收的請求。例如，ems1400可以在特殊超市賣場中運(yùn)行，該特殊超市賣場是其電氣設(shè)備208平常根據(jù)企業(yè)定義的用戶定義可用性可用于控制節(jié)點(diǎn)202進(jìn)行控制的連鎖專賣店之一。然而，響應(yīng)于特殊商店中的本地事件，諸如該商店中的一個或多個電氣設(shè)備208故障，商店管理員可能想要撤銷商店中的電氣設(shè)備208的正?？捎眯?，以滿足業(yè)務(wù)需求。在一些實(shí)施例中，接口管理器1402可以包括可以由撤銷開關(guān)或按鈕提供的撤銷功能，當(dāng)被選擇時，阻止接口管理器1402將來自控制節(jié)點(diǎn)202的任何請求傳送到ems1400。忽略功能可以以硬件或軟件提供，并且用戶可以遠(yuǎn)程訪問。這使得用戶能夠在緊急情況下快速地撤銷控制節(jié)點(diǎn)202的控制。

為了確定控制節(jié)點(diǎn)202發(fā)送的請求的兼容性，處理器1408可以經(jīng)由ems接口1406詢問ems1400以確定對于控制節(jié)點(diǎn)202發(fā)送的請求中指定的設(shè)備是否有現(xiàn)有的ems規(guī)則。處理器1408然后可以將請求與ems規(guī)則相比較，以確定它們是否沖突。接口管理器1402中存儲的額外的邏輯阻止了控制節(jié)點(diǎn)202發(fā)送的與ems規(guī)則沖突的請求被傳送到ems1400并且在ems1400的控制下干擾電氣設(shè)備208的操作。這防止了對建筑的用戶造成不便，并且不需要ems1400的所有者在每次更新ems規(guī)則時更新用戶數(shù)據(jù)庫406中的用戶定義的可用性518。

在單個傳輸中，可以經(jīng)由接口管理器1402向ems1400發(fā)送用于在延長期間內(nèi)(即，幾個小時)用于在ems1400的控制下控制電氣設(shè)備208的多個請求。接口管理器1402然后可以將多個請求與用于對應(yīng)時段的ems規(guī)則相比較，并且如果沒有出現(xiàn)沖突，則將請求傳送到ems1400。如果出現(xiàn)了一個或多個沖突，則接口管理器1402可以將所有請求返回到控制節(jié)點(diǎn)202，并且可以將兼容的請求傳送到bms1400并將沖突的請求返回到控制節(jié)點(diǎn)202。接口管理器1402然后可以本地高速緩存、或緩沖命令，以在預(yù)定時間實(shí)施。

在一個傳輸中傳輸延長期間的所有請求具有以下的優(yōu)點(diǎn)：在發(fā)生控制節(jié)點(diǎn)202和ems1400之間的通信鏈路故障時，使得ems1400能夠根據(jù)來自控制節(jié)點(diǎn)202的請求控制其電氣設(shè)備208。此外，保護(hù)受沒有為其定義特定ems規(guī)則的ems1400控制的電氣裝置208(即，直接可用于受控制節(jié)點(diǎn)202控制)免受通信鏈路的故障。例如，如果控制節(jié)點(diǎn)202和ems1400之間的通信鏈路在完成所需操作之前故障，則受控制的電氣設(shè)備208將不會處于不期望的狀態(tài)，這是因?yàn)榻涌诠芾砥?402已經(jīng)緩存了完整的請求集合。此外，通過同時發(fā)送多個請求，接口管理器1402有機(jī)會在調(diào)度請求時間間隔之前確定該請求與ems規(guī)則的兼容性，因此，控制節(jié)點(diǎn)202比在控制節(jié)點(diǎn)202需要控制電氣裝置208的時間發(fā)送請求時早得多地接收退回的請求，因此，控制節(jié)點(diǎn)202有更多的時間來重新分配和控制電氣設(shè)備208的組。這減小了控制節(jié)點(diǎn)202的計(jì)算負(fù)擔(dān)，并且使得控制節(jié)點(diǎn)202更快地對電氣設(shè)備208的可用性的變化作出反應(yīng)。

在一些實(shí)施例中，接口管理器1402或者ems1400可以能夠檢測控制節(jié)點(diǎn)202和ems1400之間的通信鏈路故障，并且響應(yīng)于該故障，可以本地生成請求，以將由控制節(jié)點(diǎn)202控制的電氣設(shè)備返回到僅由ems1400限定的狀態(tài)。例如，可以通過識別出沒有接收到期望的控制請求來檢測通信故障。這防止了在通信鏈路故障后電氣設(shè)備保持在不適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，并且使得對受ems1400控制的電氣設(shè)備208的用戶引起的干擾和不便最小化。

這里描述的技術(shù)和方法可以通過各種手段來實(shí)現(xiàn)。例如，這些技術(shù)可以用硬件(一個或多個裝置)、固件(一個或多個裝置)、軟件(一個或多個模塊)或者其組合來實(shí)現(xiàn)。硬件實(shí)現(xiàn)方式可以在一個或多個專用集成電路(asic)、數(shù)字信號處理器(dsp)、數(shù)字信號處理裝置(dspd)、可編程邏輯器件(pld)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、被設(shè)計(jì)為執(zhí)行本文所描述的功能的其他電子單元、或者其組合中實(shí)現(xiàn)。對于固件或軟件，實(shí)現(xiàn)方式可以通過執(zhí)行這里描述的功能的至少一個芯片集(例如，進(jìn)程、函數(shù)等)的模塊來執(zhí)行。軟件代碼可以存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中并由處理器執(zhí)行。數(shù)據(jù)存儲單元可以在處理器中或者在處理器外部實(shí)現(xiàn)。如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，在后一種情況中，其可以經(jīng)由各種手段通信地耦接至處理器。另外，這里描述的系統(tǒng)的部件可以由額外部件重新布置和/或補(bǔ)充，以有利于相對于于此描述的各個方面的實(shí)現(xiàn)，并且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解，它們不限于在給定附圖中闡述的精確配置。

上述實(shí)施例應(yīng)理解為本發(fā)明的說明性實(shí)例?？梢栽O(shè)想本發(fā)明的其他實(shí)施例。例如，上面描述了用戶可以與中心節(jié)點(diǎn)200交互，并且經(jīng)由中心節(jié)點(diǎn)200的用戶接口310向中心節(jié)點(diǎn)200提供信息。在一些配置中，用戶可以另外使用位于別處的用戶接口與中心節(jié)點(diǎn)200交互，或者使用互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)與中心節(jié)點(diǎn)200通信。在一些配置中，例如，被描述為由用戶執(zhí)行的通信另外可以自動地執(zhí)行，例如，使用可以被配置為訪問用戶日歷和/或其他個人信息以確定例如與用戶相關(guān)的裝置的可用時間的計(jì)算機(jī)算法。

此外，上面提到控制節(jié)點(diǎn)202可以存儲指示與其通信的一個或多個電氣設(shè)備208的網(wǎng)絡(luò)地址(諸如ip地址)的地址數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，電氣設(shè)備208可以具有所結(jié)合有的唯一標(biāo)識符，諸如用戶身份模塊sim卡，例如，在該情況下，地址數(shù)據(jù)包括給定sim卡的身份號，諸如msisdn號。在一些情況下，電氣設(shè)備208和控制節(jié)點(diǎn)202之間的通信可以通過沿電力線傳輸數(shù)據(jù)而發(fā)生(稱為電力線通信(plc))。

中心節(jié)點(diǎn)200和控制節(jié)點(diǎn)202在上面被描述為以分立的結(jié)構(gòu)來加以實(shí)現(xiàn)。然而，可以使用多個分布式物理結(jié)構(gòu)來以分布式方式實(shí)現(xiàn)諸如用戶和設(shè)備數(shù)據(jù)庫的這些節(jié)點(diǎn)的部件和功能。

在許多上述實(shí)例中，流向電氣設(shè)備208或從其流出的能量在兩個值(例如，能量開/能量關(guān))之間變化。然而，在一些實(shí)施例中，可能不能通過打開或關(guān)閉設(shè)備，簡單地控制能量消耗/供應(yīng)，而是控制節(jié)點(diǎn)202可以控制設(shè)備以小于滿負(fù)荷運(yùn)行。

在參照圖8至13描述的許多上述實(shí)例中，就控制給定時間間隔中電氣設(shè)備208組的電能消耗描述了凈電能消耗的減小。然而，如上所述，在一些實(shí)施例中，所選擇的組包括向配電網(wǎng)102供應(yīng)電能的電氣設(shè)備208。

在該情況下，在圖8的步驟800中識別的給定區(qū)域中的電能消耗的控制可以包括增大這些電能供應(yīng)商的能量供應(yīng)量。因此，在圖9的實(shí)例中，給定組可以包括多個能量供應(yīng)商，其接收在相關(guān)時間間隔期間供應(yīng)能量而不是增大或減小其消耗的請求，使得該請求導(dǎo)致的消耗的減小包括能量供應(yīng)的增大。

一些能量供應(yīng)商可以表現(xiàn)出與以上相對于能量消費(fèi)者描述的那些相同或相似的能量恢復(fù)模式。例如，如果電能供應(yīng)商包括電能存儲裝置，諸如在其電池中存儲能量的pev，則控制節(jié)點(diǎn)202可以請求在給定時間間隔期間從其電池供應(yīng)能量；在后續(xù)時間間隔期間，pev可以在其電池重新充電時恢復(fù)所供應(yīng)的能量。

由于沒有要求“重新充電”或者以其他方式恢復(fù)供應(yīng)的電能，因此諸如風(fēng)力發(fā)電機(jī)的產(chǎn)生電能的能量供應(yīng)商可以不表現(xiàn)出任何能量恢復(fù)。

在一些實(shí)施例中，控制節(jié)點(diǎn)202選擇包括消耗電能的一個或多個組以及供應(yīng)電能的一個或多個組的組合組。在一些配置中，所選擇的組中的一個或多個包括消耗電能的電氣設(shè)備208和供應(yīng)電能的電氣設(shè)備的組合。

應(yīng)當(dāng)理解，關(guān)于任何一個實(shí)施例描述的任何特征都可以單獨(dú)使用，或者與描述的其他特征組合使用，并且還可以與任何其他實(shí)施例或者任何其他實(shí)施例的組合的一個或多個特征組合使用。此外，在不背離在所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍的前提下，還可以采用上面沒有描述的等同物和修改。