CN109507894A - 电力系统 - Google Patents

Abstract

一种能源供应网中的需求管理的计算机实施系统和方法，包括设备的监控和控制。也提议从能源消费者汇总能源使用改变的提议以满足能源供应商的价值提供。

Description

电力系统

技术领域

本发明涉及能源需求管理和能源需求控制领域。

背景技术

在解除控制的电力市场中，能源零售商承担向消费者提供电力的任务。能源零售商然后从使用各种电厂生产电力的能源生产者获得该电力，每个发电厂都有其自己的运行成本和投产的交付周期。

能源零售商为这种电力支付能源生产者的价格受到许多因素的影响，包括供应合同和政府监管，但总体上是受供需驱动。也就是说，在需求旺盛的时候，电力零售商支付的价格上涨。需求随着一天的时间和一年的时间不断变化。价格变动可以是很多数量级的，例如，额外的千瓦时(千瓦小时)的边际价格从一美分到一万美元以上变化。

由于商业现实和政治限制以及技术限制，能源零售商不可能简单地直接向消费者转嫁边际成本。消费者的千瓦时成本通常固定在明显高于能源零售商应付的最低边际成本的价格上，但远远低于能源零售商应付的最大可能边际成本，一般从每千瓦时几十美分到几百美分。消费者电费可以包括随一天的时间和一年的时间的粗略变化，预期为高峰需求时期的价格较高，但在某一时间内能源零售商支付的边际成本与消费者使用该边际千瓦时支付的金额之间没有直接关系。

因此，如果由零售商供应的所有消费者的总电力消耗在短时间内增加或减少选定的量并且持续限定的时间，则能源零售商可能处于盈利状况。能源零售商将愿意为这一改变补偿消费者。但是，他们无法与消费者沟通以提出要约或知道谁已经接受了。

消费者可能愿意减少或增加他们的消费，但他们没有这么做的动力，也没有办法知道何时进行这样的改变。

通过为消费者提供激励措施以允许由能源零售商直接控制诸如空调机组的重要电力负载，允许零售商在高峰需求时间关掉装置，以努力实现所需的需求改变。然而，消费者强烈反对放弃对电气设施的控制。

一个建议的解决方案是能源零售商使用价格信号，其中消费者价格更密切地追踪能源零售商支付的价格，价格变化每隔一到六十分钟发生。但是，很少有消费者准备着手监测电价并持续改变消费。可能的结果是消费模式的永久改变不大，但是相当多的消费者对由于在高需求和因此的高电价时间使用自由使用设备所造成的电费增加感到不满。

发明内容

在本发明的一种形式中，提出了一种用于需求管理的计算机实现系统。

附图说明

图1是包括本发明的系统的家庭的示意图。

图2是包括本发明的系统的家庭的示意图，其中不提供专用集线器硬件。

图3示出了包括本发明的集线器的家庭。

图4示出了智能电源管理器的家庭信息收集屏幕。

图5示出了智能电源管理器的主屏幕。

图6示出了智能电源管理器的费率显示屏幕。

图7示出了显示与典型家庭的比较的智能电源管理器的屏幕。

图8是示出根据本发明的能源需求管理方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图，特别是参考图1，有一个能源零售商120。能源零售商负责从电力生产者采购电力用于供应到消费者房屋102。电力通过配电网121提供给消费者。

消费者需要电力来为一个或多个设备103供电。这些设备中的至少一些的使用或使用程度可以被消费者视为自由使用的。这些设备可以包括诸如暖通空调设备104和游泳池泵108之类的设备。这些设备可以被称为自由使用的设备。这样的设备具有允许设备的整体功能甚至随时间或使用强度的变化而实现的使用模式。

考虑游泳池泵的实施例，消费者要求游泳池泵每天运行固定的时间量以便适当过滤池水。然而，消费者通常不要求泵在特定时间运行。只要满足每天的总运行时间，消费者不关心泵是在白天还是在夜间、在一个单独连续的一段时间内还是在若干较短的时间内运行。

在暖通空调设备的情况下，消费者需要的功能是将空间保持在可接受的舒适温度。一般来说，消费者会选择一种被认为是最佳的温度。然而，“可接受”是主观的。因此，适当动员的消费者可以准备以允许温度从最佳状态在使暖通空调设备消耗更少功率的方向上变化。

这与诸如冰箱、冷冻箱和基本照明的非自由使用设备相比，非自由使用设备的使用时间或使用强度的任何变化都将危害设备对于消费者的功能。例如，为了使冷冻箱达到保持食物冷冻和未被破坏的功能，冷冻箱必须消耗能量以维持设定温度。关闭冷冻箱或者让设定温度升高会影响此功能。

在消费者房屋中，提供了集线器105。集线器包括通信收发器，其允许集线器与消费者房屋中的自由使用设备103中的或与其相关联的相应收发器通信。在所示实施方式中，通信经由wifi链路106进行。可以使用其他通信链路，包括诸如ZigBee的其他无线协议。可以使用诸如有线以太网或电力线信号系统的替代通信手段。可以使用通信链路的组合使得集线器具有多个通信收发器。

每个自由使用设备103包括通信和控制模块(CCM)107，或者与通信和控制模块(通信和控制模块)107相关联。该通信和控制模块包括能够与集线器105通信的收发器，以及至少部分地控制设备的功率消耗的装置。该控制的性质将取决于设备的性质。对于诸如泳池泵的设备，只能简单的开/关控制。对于暖通空调设备，可以包括控制恒温器设置的能力。在暖通空调设备具有区域控制的情况下，这些也可以用于通信和控制模块。通信和控制模块能够将其具有访问权限的控制的状态传送到集线器，并且从集线器接收指令以改变这些控制的状态。通信和控制模块还能够确定受控设备的当前功率使用并向集线器通信。

集线器包括用户界面，允许消费者与集线器交互。集线器能够识别所有其能够控制的自由使用的设备或已经由用户识别所有其能够控制的自由使用的设备。这包括每种情况下可用控制的性质和设备的功耗特性。

集线器能够连接到智能电源管理器(IPM)110。在优选实施方式中，该连接经由互联网进行，但是可以采用其它合适的通信系统，诸如蜂窝数据网络、微波或卫星链路或专用网状网络。

能源零售商也与智能电源管理器110进行通信。此通信可以是通过任何方式进行并且不需要持续。在优选实施方式中，在能源零售商的处理系统和智能电源管理器之间存在直接数据通信，但是这不是必需的。可以通过其他手段(如电话或短信)来进行通信，能源零售商和智能电源管理器两者或两者之一使用人力工作。

能源零售商120通过可能呈现多种形式的电力市场从电力生产者(未示出)获得消费者和零售商的所有其他客户需要的电力。

由于技术、商业和政治原因，能源零售商通常不可能实施一种价格制度，即在某一特定时间内由能源零售商支付的每千瓦时边际成本和消费者使用该边际千瓦时支付的金额之间存在直接或甚至近似的关系。因此，能源零售商为电力支付的批发价格大部分低于消费者为此电力被收取的价格或远高于消费者为此电力被收取的价格。这意味着零售商可以改变其客户群在给定时刻消耗的电量而受益。特别是，在零售商每千瓦时支付的费用远远高于其对其客户的收费时，在高峰时段减少能源消耗对于零售商有很大的好处。当零售商能够在低需求时以远低于向消费者收取的价格购买电力时，增加其向客户销售的电量对于零售商也有一些好处。

智能电源管理器110有助于交易，其至少部分地提供由能源零售商支付的成本与消费者的电费净成本之间的直接关系。

当能源零售商认为减少特定量的消耗将会增加能源零售商的回报时，能源零售商制定了向智能电源管理器传送的优惠价格。在最基本的情况下，优惠价格是为消费者提供某种有价值的产品，以作为在给定时间内减少给定的用电量的回报。该价值可以是任何形式，包括但不限于在给定期间或其他期间的电力价格下降；直接货币报酬或账单减少；货物、货物折扣或货物抵用券；服务、服务折扣或服务抵用券；忠诚点可兑换价值；任何其他可能有价值的优惠。因此，提供优惠的价格作为所需的消耗改变的回报。

当集线器安装在消费者房屋和/或任何后期阶段时，消费者与集线器进行交互以指示消费者可以接受的提议以允许对自由使用设备进行特定控制，以及指示对此设置的限制。这些说明被称为消耗提议。

例如，消费者可能会表明任何提议都将被接受以允许关闭泳池泵，只要泵仍然运行当天指定的最小小时数。另一个说明可能是，空调恒温器可以为小的折扣优惠设置为高一度，但为大折扣优惠设置为高达五度，但对于任何不是基于钱的优惠，不会进行改变。进一步的说明可能是，对于更高的现金回扣，可以关闭空调，可能限制这仅在当前温度小于设定值时才会发生。

这些消耗提议已传送给智能电源管理器。如果采用特定消耗提议，智能电源管理器或集线器计算将会发生的消耗减少。这种消耗减少记录为消耗提议的一部分。

当能源零售商发出优惠价格时，智能电源管理器检查消耗提议以确定优惠价格触发的价格，即价格要求低于优惠价格的那些消耗提议。

当实现匹配时，智能电源管理器将优惠的价格的接受传送给能源零售商和集线器。集线器命令消耗提议中包含的每个设备的通信和控制模块执行关闭设备的所需操作，降低温控器设置或提议中包含的其他活动。

然后，集线器监测每个受影响的设备在优惠价格所需的时间内减少的电力使用。然后向智能电源管理器报告遵守或不遵守承诺的消耗减少。

智能电源管理器监测集线器返回的信息以确保实现总消耗量中包含的消耗减少。将其向能源零售商汇报。当能源零售商对符合优惠价格的条件感到满意时，能源零售商提供承诺的价值。

智能电源管理器可以通过发起主动提供的消耗提议来启动与能源零售商的互动。由于该过程预计将自动化，因此智能电源管理器可能会产生许多同时的消耗提议，每种都有不同的价格要求和消耗提议。这样的提议可以连续地或周期地进行。消费者在设定用于控制自由设备的参数时，可能会根据诸如正式测量的温度等外部变量设定一天的时间要求或变化。因此，智能电源管理器能够做出的提议将随时间和这种外部变量的变化而变化。

虽然描述为需要消耗减少的提议，但优惠价格可以是消耗增加。这个过程将以相同的方式进行，但结果将是消耗的增加。可以被打开以增加需求的设备的实施例是储存水或空间加热器，或者还没有运行一天所需小时数的泳池泵。

在一个实施方式中，用于特定自由使用的设备的通信和控制模块可以在制造时被集成到设备中。集线器可以包括与集成通信和控制模块进行通信所需的协议，或者集线器可以在现场包括被通信和控制模块编程以包括必要的通信协议。

在一个实施方式中，通信和控制模块可以与受控设备完全分离，并且可以通过控制对设备的电力供应来控制受控设备。通信和控制模块被并入插接装置中，其插入装置和通用电源插座(GPO)之间，设备连接至通用电源插座。通信和控制模块监视从GPO获取的电力，并根据集线器的命令，通过切断GPO的电力供应来控制设备。

在一个实施方式中，通信和控制模块可以并入到集线器中或者并入到分离的设备中。在房屋中可以有一个以上的设备具有集线器功能，其可以彼此通信，并且可以协商以共享或交出每个集线器功能。例如，具有集线器功能的设备可以包括红外线增强器，其是能够发射红外信号的设备，红外信号模拟一个或多个设备遥控设备的信号。这样的装置可以允许控制不具有并入的通信和控制模块但是能够由IR遥控器控制的设备，诸如分离系统或单个单元空调。由于红外线增强器必须在受控设备的视线内，所以在房屋中可能需要多于一个这样的设备，并且所提供的设备为提供集线器功能的相同设备是方便的。

在另一实施方式中，集线器可以被提供为由聚合器提供的网站，其可以由用户使用通用网络浏览器来访问。在这种情况下，可自由使用的设备可以被提供有单独访问互联网以便与集线器通信的装置。在一个实施方式中，网站可以由能量零售商本身托管。

在替代实施方式中，集线器和/或智能电源管理器可以与能量零售商的处理和控制系统集成。

可以看出，智能电源管理器实际上引导了一个市场。消费者通过集线器出价，包括能源消耗改变提议和做出该改变所需的价格。可能是在能源供应市场上运营的任何一方的交易对方都会投标，包括消费变化要求和实现这一变化的定价。智能电源管理器然后匹配这些出价，以达成约定价格的特定能耗变化。智能电源管理器还可以进行进一步的市场化活动，征集参与者的进一步投标，并结合投标以满足交易对方的要求。

有利的是，集线器具有关于家庭总用电量的信息。房屋具有智能电表101，其执行计量房屋的用电量的功能。智能电表包括可由任何合适的有线或无线协议提供的数据通信能力。在优选实施方式中，智能电表包括Zigbee通信能力。集线器可以与智能电表“配对”，使集线器能够接收详细描述电流流入(或离开)房屋的数据。智能电表还可以包括广域通信能力，其可以是Zigbee网状网络或任何其它合适的有线或无线通信能力。集线器可以利用这种广域通信能力与智能电源管理器进行通信。

在替代实施方式中，集线器可以包括当前测量设备例如“电流钳”或与当前测量设备例如“电流钳”数据通信，当前测量设备被放置在房屋的输入电导体周围，并且其允许电流流向待测量的房屋(或从待测量的房屋流出)，并将此信息提供给集线器。

在另一个特征中，集线器可以从一个或多个自由使用的设备接收使用数据，而不对设备进行控制。该数据详细说明了在用户控制下的设备使用情况，包括一天使用的时间等信息，以及使用的设置，例如功率级别或恒温器设置。这些数据也可以从使用不是自由的并且集线器没有控制装置的设备收集。集线器还可以从其他传感器或其他数据源接收其他数据，包括诸如环境温度、房屋内人员的位置以及日、周、月和年的时间等数据。

集线器使用数据来创建每个设备和家庭整体的电力使用情况，以便家庭使用数据可用于集线器。在优选实施方式中，如果房屋是家庭住宅，则集线器能够了解家庭的能源需求并控制能源使用以实现该能源的最小总体成本。该集线器具有监控、学习和控制家庭中重要能源负荷的能力，而不会造成任何住户烦扰或至少最小化住户烦扰。

该集线器能够为不同的天气条件、时间、星期几和家庭占用事件构建家庭的配置文件。集线器确定了可以自动执行的负载节省和负载转移机会，但为家庭用户提供了撤销对任何设备的操作所做的任何更改或从对任何设备的操作所做的任何更改选择退出的方法。

一旦配置文件建立，集线器可以控制其控制下的自由使用设备以维护配置文件。集线器可以以减少总体电力使用或将电力使用从峰值使用期间转移的方式进一步改变使用配置文件。这在没有来自用户输入下完成。每个设备和/或集线器包括用于用户撤销由集线器做出的配置文件改变的装置。当改变被撤销时，集线器“学习”到该改变对于用户是不可接受的。随着时间的推移，考虑到诸如环境温度、时间和房屋占有率等环境因素，集线器可以为每个设备的所有受控参数提供可接受的范围，允许集线器控制设备以降低功率使用和/或关闭峰值功率使用，而不会对用户造成滋扰。这是家庭管理配置文件。

家庭管理配置文件的至少一些细节被传送给智能电源管理器。这至少包括有关在任何时候可以进行什么电力削减而不会对住户造成滋扰的信息。智能电源管理器汇总了多户家庭的家庭管理配置文件，以按地区、家庭类型、时间、周、月或年、天气情况以及可测量的和被发现与电力使用相关的任何其他参数建立实际和可行使用的配置文件。智能电源管理器也可以知道谁是与每个客户或客户群相关联或可能与每个客户或客户群相关联的能源零售商、分销商和生产者，并且数据也可以根据这些参数进行汇总。

这种汇总允许智能电源管理器在未来的1、12、24、36和48小时内确定任何时期的给定区域或客户类型的能源使用预测。这些预测将包括对预测功率水平的可能变化范围的估计。随着时间的推移，智能电源管理器将以更高的准确度和越来越准确地预测的变化范围来开发预测。可以使用用于预测的任何时间段，但是非常短或非常长的时间段可能具有较小的效用。

集线器还将根据家庭管理配置文件向智能电源管理器至少传送集线器在预测期内可能启动的功耗的任何改变的预测结果。

这些预测可能会提供给能源市场参与者进行考虑。这些能源市场参与者可以是能源零售商、能源生产商或能源分销商，每个人都有兴趣在特定时间范围内对需求进行准确预测。

这些能源市场参与者已经根据配电系统和发电系统测量的历史消耗数据进行预测。然而，这种预测无法考虑单独家庭行为，特别是不能根据家庭管理配置文件来说明集线器所引入的变化。因此，智能电源管理器所做的预测本来就比以前的预测更准确。

此外，智能电源管理器将在提供的预测中考虑到对家庭提供的和家庭接受的消耗优惠价格。这是以前不可用的信息。

使用家庭管理配置文件，智能电源管理器能够根据接受的任何给定的优惠价格提供一系列新的短期预测。这意味着能源市场参与者可以接收关于任何优惠价格的下游效应的预测。例如，可能的是在使用延迟的设备投入使用时，在高峰期可显著降低消耗的慷慨的优惠价格可能被预测在几小时后导致不可接受的峰值。因此，较长时间内不太慷慨的优惠价格可能会更好地满足提供优惠价格的实体的要求。

也可能与房屋相关联的是供应和/或储存能源的多个储存和供应装置113。这些装置连接到房屋的电力供应，并可以从电力供应中获取能源，但能够向房屋的电力供应供电。

在所示实施方式中，存在太阳能发电装置116。该装置包括用于通过由太阳提供的能源产生电力的太阳能电池板以及用于提供电力给房屋和/或配电网的相关联的电气设备。太阳能装置供应的可用的电力量在任何时刻都根据太阳能电池板可用的阳光量而变化。

与自由使用的设备一样，太阳能发电装置通过太阳能通信和控制模块(SCCM)137与集线器105通信。太阳能通信和控制模块能够将有关太阳能发电装置向房屋或电网提供的或能够提供的电力供应的数据传送给集线器。优选地，太阳能通信和控制模块还被配备为控制太阳能发电装置，即装置实际上向电网或房屋提供的可用功率的份数。太阳能通信和控制模块可以提供为太阳能发电装置的组成部分，或者作为单独的控制器。可以提供独立于太阳能装置的监视硬件，监视硬件监视太阳能装置的输出，例如使用电流钳来测量由太阳能装置在任何时候提供给房屋电路的电能的单独的仪表。该测量提供给集线器，因此提供给智能电源管理器。

具有诸如太阳能发电装置或风力发电装置的发电能力的房屋可以具有向供电网供应未使用的电能的能力。为此，房屋电力供应商可以支付上网电价补贴。这种上网电价补贴可能超过消费者为电力供应所付的费用，在这种情况下，太阳能发电尽可能多的进入电网是有利的。资费信息通过集线器提供给智能电源管理器。考虑到家庭管理配置文件，智能电源管理器计算设备的最佳使用量，以最大限度地增加补贴。然后，智能电源管理器指示集线器根据计算的使用情况控制设备，和/或通过集线器向消费者提供关于应该怎么用设备的信息来最大化馈送到电网的补贴。

上网电价补贴超过供应费率比以前不常见。上网电价补贴可能较少，通常显著低于供应费率。在这种情况下，用本地发电来最大程度上替换从电网中获取的电力对消费者来说是有利的。在这种情况下，考虑到家庭管理配置文件，智能电源管理器计算设备的最佳使用量以最大化本地消耗。这可以涉及在有太阳能发电的时候运行自由使用的设备，并且在这种发电不可用的时候削减它们的使用。然后，智能电源管理器指示集线器根据计算的使用情况控制设备，和/或通过集线器向消费者提供关于应该怎么使用设备的信息以最小化馈送到电网的补贴。

还提供有电池存储装置118。电池充当用于电能的存储机构，能够作为负载起作用，从电网中抽取能量，或作为向房屋和/或电网提供能量的能源。电池存储装置通过电池通信和控制模块(BCCM)147与集线器105进行数据通信。电池通信和控制模块能够随时将电池装置正在获取或供应的功率和能量的量传送给集线器。在优选实施方式中，电池通信和控制模块能够提供关于电池在给定时间提供或获取能量的能力的数据。在优选实施方式中，电池通信和控制模块然后能够在集线器的控制下控制电池装置以获取或提供能量。

还与房屋相关联的是电动汽车115，其可以包括智能充电点。电动汽车具有大容量的电池。汽车从房屋中获取电能来对电池充电，但也可能会从电池向房屋或电网提供电能。汽车通过汽车通信和控制模块(CCCM)127与集线器105进行数据通信。汽车关于何时必须具有可用于其主要运输功能的能量的需求，以及何时可以将其用作房屋的能源的需求传送给集线器或由集线器推断。这可以通过直接用户输入和基于过去的使用模式由集线器构建的配置文件的任何组合来完成。集线器还需要有关汽车充电时间的信息，以及关于汽车可能被充电或放电的速度的任何技术限制。例如，一个规则可能是每个工作日早上必须完全充电，但可能会在傍晚时分放电。这样就可以允许集线器向智能电源管理器提供汽车的能源供应能力以用于晚上峰值能量需求，即使汽车没有完全充电，也留下足够的时间让汽车在夜间低需求期间在早上之前完全充电。

所描述的电动汽车功能可以由电动汽车单独提供，即汽车具有集成的汽车通信和控制模块，如果汽车配备有适当的软件，或者它可以由电动汽车和智能充电点的组合提供。

不要求供电装置以能够将电力反馈给电网的方式连接。由供电装置提供的电力可以用于减少房屋对来自电网的电力的需求。

添加存储和供应装置增加了集线器可能参与的优惠价格的数量和类型。

集线器105与智能电源管理器110通信。在该实施方式中，集线器提供关于由供应和存储装置113提供的供应和存储容量的可用性的信息。该信息增加了智能电源管理器可能产生的或可能回应的优惠价格的范围。这种替代电力供应的可用性可以允许集线器通过减少由电网提供的电力的使用来参与优惠价格，而不损害房屋居住者的体验。如果需要特定的负载减小，但是没有进一步的自由使用的设备负载被关闭或其使用被缩短，则智能电源管理器可以提供从房屋的存储设备中获取一些能量。从能源零售商的角度来看，这与减少负荷是实际上相同的，因为这是零售商不再需要获取的能源。

相反，当优惠价格是要求更多能量使用的优惠价格时，智能电源管理器可以命令能量存储在房屋中的存储装置中供以后使用。

图2示出了不提供专用集线器硬件的节能系统的替代实施方式。

在消费者房屋210中，提供了集线器202。集线器可以包括家庭显示器(IHD)的功能。最简单的说，IHD向住户显示家庭当前电力使用情况。通常，IHD还将显示此使用的成本。该信息可由住户使用以修改其用电量以最小化成本。该集线器显示装置可以是具有通信能力的计算设备，包括但不限于iPad、平板计算机和智能电话。在优选实施方式中，集线器被提供为在诸如iPad或智能电话的通用平板设备上运行的软件服务。

在另一实施方式中，集线器被提供为在通用计算机上运行的软件，通用计算机可以是台式计算机或便携式电脑。

家庭需要电能来为设备203供电，例如暖通空调(HVAC)设备，游泳池泵等设备。

集线器202与智能电表201进行数据通信。智能电表是一种测量家庭用电量以用于计费目的的设备。智能电表能够将此计量数据传送给家庭的能源零售商进行计费目的，并将电力使用数据传送到集线器显示器以显示给住户。

在替代实施方式中，可以通过分析来自智能电表的电力使用数据来确定各个装置203的使用数据。特定设备的使用可以通过由该使用引起的电力消耗的特征签名来识别。

集线器也与远程智能电源管理器(IPM)208进行数据通信211。这是与图1的实施方式所描述的相同的智能电源管理器。在优选实施方式中，该通信是由家庭通过通用宽带互联网连接211提供的。在其他实施方式中，通信可以通过任何方便的方法，包括但不限于Zigbee网络、移动数据网络和拨号互联网连接。在另一实施方式中，集线器功能可以由智能电源管理器提供，房屋集线器设备202提供允许用户与集线器交互的用户界面。

智能电表可以直接与智能电源管理器进行数据通信209。在智能电源管理器由能源零售商提供或托管的情况下，这是特别优选的。

智能电源管理器是远程计算机处理器，它与位于多个家庭的多个集线器进行通信。智能电源管理器能够记录和分析多个家庭的电力消耗和可能情况下的来自多个家庭的单独设备电力消耗，多个家庭优选为大量家庭。

智能电源管理器还可以记录关于家庭组成、每个家庭中的设备以及每个家庭的地理位置的可用的信息。

智能电源管理器监测和追踪特定家庭的能源使用模式并将这些数据与类似规模的房屋优选实时地或以显著小于家庭电费周期的间隔进行比较，以为住户将其能源使用与在特定时间段内的其他人的能源使用比较提供基础。

来自家庭的关于能源使用的数据以及用于比较家庭和更好地概述他们的能源使用的家庭组成的其他数据被加密并存储在智能电源管理器中。

然后，住户随时可以从智能电源管理器访问其能源使用信息，以评估其在某些时间段内即在最后一小时、24小时、周、月等等内的能量使用情况。

该信息可以通过集线器访问并通过IHD显示。可替代地，可以通过计算机或计算设备直接从智能电源管理器访问信息，计算机或计算设备通过例如公共互联网与智能电源管理器直接数据通信，其中计算机和智能电源管理器提供完整的用户界面。

图3示出了包括集线器的家庭的框图表示。家庭300由分配系统301提供电力。进入的电能由智能电表302记录。智能电表302经由使用数据通信链路306与集线器303进行数据通信。使用数据通信链路优选地是无线链路，这可以通过任何方便的协议来提供。在所示实施方式中，这是ZigBee无线链路。

集线器通过远程数据通信链路308与智能电源管理器311进行无线通信。远程数据通信链路由到家用路由器304的无线链路创建，家庭路由器304提供对公共互联网310的访问，从而提供到智能电源管理器311的访问。

还提供了互联网接入设备305。这可以是能够访问互联网并显示用户界面的任何设备。不限于此，这可以包括台式计算机、移动计算设备、智能电话或平板计算机。

互联网接入设备经由包括公共互联网310的通信链路309与智能电源管理器(IPM)311进行数据通信。

智能电源管理器是一个远程计算机处理器，它与位于多个家庭的多个集线器进行通信。智能电源管理器能够记录和分析多个家庭的电力消耗和可能情况下的来自多个家庭的单独设备电力消耗，多个家庭优选为大量家庭。

互联网接入设备为智能电源管理器提供用户界面，在优选实施方式中，通过运行显示来自智能电源管理器的用户界面的互联网浏览器来提供智能电源管理器的用户界面。在其他实施方式中，互联网接入设备可以运行在本地提供用户界面的应用程序以显示来自智能电源管理器的信息。

智能电源管理器还可以记录关于家庭组成、每个家庭中的设备以及每个家庭的地理位置的可用信息。

智能电源管理器监测和追踪特定家庭的能源使用模式并将这些数据与类似规模的房屋优选实时地或以显著小于家庭电费周期的间隔进行比较，以为住户将其能源使用与在特定时间段内的其他家庭的能源使用比较提供基础。

来自家庭的关于能源使用的数据以及用于比较家庭和更好地概述他们的能源使用的家庭组成的其他数据被加密并存储在智能电源管理器中。

然后，住户随时可以从智能电源管理器访问其能源使用信息，以评估其在某些时间段内即在最后一小时、24小时、周、月等等内的能量使用情况。

该信息由互联网接入设备305上的用户界面显示。

图4示出了一个输入屏幕，其中住户可以输入描述其家庭的信息以便允许智能电源管理器表征家庭，并且将家庭的能源使用与类似家庭的能源使用进行比较。

然后，住户可以选择在任何选定的时间段内将其能源使用与其他家庭进行比较。可以通过能源使用特征、家庭特征或地理特征的任意组合来选择进行比较的家庭。

不限于此，这些可以包括

·住宅的大小和配置

·家庭组成

·空调系统的存在和类型

·热水系统类型

·游泳池设备的存在和类型

·加热系统类型

·烹调系统的类型

·照明系统类型

·物理位置

这样可以让住户将他们的能源使用情况和类似的家庭比较，看看他们如何在类似情况下进行比较。

类似家庭的选择可以由住户直接进行，或者智能电源管理器可以根据家庭描述数据选择一个或一组家庭作为比较对象。

智能电源管理器比较由住户或智能电源管理器根据这些标准选择为相似的家庭的能源使用情况与目标家庭的能源使用情况。差异显示给住户。以其家庭就其他家庭中采用的技术差异而言不同于具有不同的能源消耗的相似家庭的方式向住户示出，以突出说明为什么他们的能源消耗不同的原因。这样一来，住户就可以评估对他们有价值的节能产品和技术。

图5显示了总结当前家庭能源使用位置的来自智能电源管理器的仪表板显示。在图中可以看出，目前能量使用情况显示为538.0瓦特。能源使用的成本以美元/小时显示，在图中为0.14美元，以示出的现有电力成本计算，图中每千瓦时为26.80美分。

关于成本和预算的仪表板信息要求智能电源管理器知道适用于家庭的费率。费率在日、周、月或任何其他时间段可能不会持续。适用的费率细节可以由住户输入，或者费率的细节可以由智能电源管理器从向家庭提供能源的能源零售商处获得。

图6显示了来自智能电源管理器的显示，显示适用费率的一天的变化。

通过用户界面，住户可以输入家庭描述数据，其中描述了家庭的组成、住宅的细节以及家庭使用的设备的信息。家庭愿意提供的细节越多，针对其他家庭的比较可以越准确。

图7示出了来自智能电源管理器的家庭与典型家庭的比较的显示器700。有一个图表显示在特定日期使用的平均功率。一组类似家庭的平均电力使用情况作为典型家庭的使用情况绘制为701。家庭的实际电力使用情况绘制为702“我的家”。

在这种情况下，与其他类似的家庭相比，住户更加放心他们的电力使用受到很好的控制。

同样，智能电源管理器将对个别住户进行这种分析以为他们提供与类似家庭相比的能源使用情况的定期(或家庭要求)的详细分析。智能电源管理器可以为住户提供在类似家庭中使用的推荐的能效选项。类似家庭采用能效措施的地方，智能电源管理器知道采用前后的能源使用情况。然后，考虑到采用家庭与目标家庭之间任何小差异的影响，智能电源管理器可以预测目标家庭采用同样措施的结果。

可以将推荐技术的提供者的链接或关于推荐技术的提供者的信息提供给使用界面，以向住户显示。

智能电源管理器分析和比较家庭。将这些数据提供给住户以获取信息，并允许他们对行为变化作出选择，从而节省能源。这种变化的结果可以根据发生这些行为的被选择为相似的家庭进行模拟。

众所周知，行为变化虽然有效和便宜但较难维持。因此，智能电源管理器还能够为可能是更高成本的但不需要努力改变家庭习惯的解决方案提供建议。

智能电源管理器可以推荐更新设备控制解决方案，从而自动化设备控制中的推荐更改。这样一来，住户就可以从这种控制变化的节能中受益，而不需要改变习惯。

在智能电源管理器能够识别特定设备的情况下，与执行相同功能的其他设备相比，这些设备可能被识别为低效的。例如，可以识别较旧的、低效率的冰箱。智能电源管理器能够推荐具有更高能效的更换设备。用户界面可以显示关于这样的设备的信息和来自这种设备的提供者的信息的链接。在一个实施方式中，更换设备可以经由用户界面订购并安排安装。

智能电源管理器为住户提供了一系列解决方案的选择。这些可以包括较便宜的选择，其仅仅涉及改变能源使用习惯。可以建议基本的家庭自动化例如使用可编程电源开关。最昂贵的是，可以建议用新的、高效的设备替代较旧的、低能效的设备。

智能电源管理器提供持续的能源审计功能，其可以检测家庭中的能源效率低下，并为解决方案提供建议。

智能电源管理器可以向住户提供有关能效解决方案投资回收期的有效信息。

智能电源管理器可以访问大量家庭的数据，通过比较类似家庭中的这些措施或设备的性能，可以相当准确地模拟通过安装控制措施或安装新设备而带来的电力节省。这样可以准确地计算投资回收期。

通过减少能源零售商提供的能源来减少电费的一种方法是安装太阳能或风力发电装置，具有或不具有诸如电池的附属能量存储容量。这种安装的成本相对较高，受到许多变量的影响。难以预测这种发电装置的投资回收，并且难以计算特定类型或尺寸的装置在经济上是否有利。电力公司在按天时间费率下提供能源的同时，也为由家庭发电装置产生的一些或所有能源支付上网电价补贴，那么家庭习惯和能源使用模式必须考虑在内。集线器接收来自发电装置的发电数据。因此，智能电源管理器可以根据可比家庭的真实世界经验，就任何计划的发电装置的性能提出建议和预测。

集线器也可以有助于允许家庭参与需求响应(DR)事件。当电力供应公司要求在相对较短的时间内减少电力需求时，会发生这种事件。这种需求以各种方式传达，但总的来说，能够做出所需能耗减少的能源用户可以获得一些折扣、付款或其他利益。

集线器能够监控家庭负载以在家中定位大负载，包括但不限于在DR控制有价值期间运行的空调设备和游泳池泵。找到这些家庭并选择性地向他们营销自动化控制解决方案以便他们能够从参与到未来的DR事件中获得财务激励措施或其他激励措施对于住户是有价值的。能源供应公司也可获得优势。该公司可以定位和锁定客户和客户群体，以营销DR解决方案，而不是简单地为所有客户提供全面的DR工作，所有客户中的一些将产生需求减少的收益，而其他的则不会。

图8是示出根据本发明的能量需求管理方法的流程图。

该方法是由能源零售商和消费者所使用的方法，能源零售商做出决定其需要在特定时间或在特定时间段内做出能源需求改变，消费者需要能源，具有从需要时间或所需能源的量方面可以自由使用的装置，从而消费者依据能源供应商改变需求，作为回报由能源零售商提供某种有价值的东西或代表能源零售商提供。

在步骤901，消费者设置与一个或多个设备相关联的参数，指示消费者将对该设备的使用进行什么改变，或者允许返回一些指定的值。这些可能是这样的事情，即同意一个泳池泵被关闭，以换取一定数额的现金退款。可以同意许多其他使用的更改。根据设备的功耗要求和使用参数设置的改变，在步骤902中制定了该设备的消耗优惠价格，其中包含消耗改变优惠价格和价格要求，表明消费者做出这个改变，需要从能源零售商获取的价值。

当能源零售商需要正在经历的需求水平的短期变化时，在步骤903，能源零售商制定包括消耗改变要求以及能源零售商准备为该变化提供的价值的标书。一般来说，所需的消耗改变将远远大于单一消费者可以提供的消耗改变。为了响应优惠价格，智能电源管理器从许多房屋的许多集线器的输入中构建了总体消耗提议。

在步骤904，比较价格出价和消耗提议。在步骤905，对于每个单独消耗优惠价格进行关于是否该单独消耗优惠价格具有其是否符合优惠价格的价格要求的检查。在步骤930，不符合优惠价格的消耗提议将被忽略。在步骤906，汇总了落在优惠价格范围内的价格要求的消耗提议，消耗提议结合起来构建总体消耗提议。在步骤907，检查总体消耗提议是否符合优惠价格的消耗要求。虽然不是这种情况，但是在步骤912中进行检查，以获得来自其他集线器的更多消耗提议。如果这些存在，则重复步骤904以继续构建汇总的消耗提议。当优惠价格满意时，在步骤908接受优惠价格。在步骤910，智能电源管理器指示集线器实施包含在已经汇总的消耗提议中的设备使用变化。然后在步骤911监视变化的进行，以向能源零售商报告合规性。

在不能满足价格出价的情况下，可以在步骤913向能源零售商提出替代优惠价格。如果这被接受，则该过程从步骤908继续进行，并且执行替代优惠价格中包含的消耗提议。

在替代实施方式中，在响应市场参与者的优惠价格时，智能电源管理器不会汇总来自住户的消耗提议，而是作为通信渠道。优惠价格直接传递到家庭集线器，集线器响应，每个集线器的响应都传递给市场参与者。

进一步的市场参与者是保险公司。零售商和发电商等直接市场参与者通常不希望承担财务风险。零售商可能担心价格高于普通定价数量级的价格峰值可能无法达到。具有只有在这些峰值中使用的设备的发电商可能会担心，如果这些峰值不会发生，则它们可能不会从昂贵的容量中获得任何用途。这些和其他参与者使用保险公司承担这些风险。这些保险公司不能直接参与能源市场，但对市场的流动有很大的兴趣。在一个实施方式中，保险人将向汇总商付款，以确保需求保持足够低，使零售商的保险合同不被激活。

在一个实施方式中，智能电源管理器记录特定住户正在接收什么提议以及由于没有任何供应或存储设备或者没有实现家庭中特定负载的控制而导致他们无法进行哪些提议。然后，智能电源管理器或汇总者可以向住户推荐应该安装哪些附加设备以及总体经济利益可能是什么。

虽然本发明在本文中已经在所设想的是最实用和优选的实施方式中被示出和描述，但是应当认识到，可以在本发明的范围内进行偏离，这不限于本文描述的细节而是符合所附权利要求的全部范围，以便包含任何和所有等效的设备和装置。

Claims (17)

1.一种用于管理房屋的电力需求的计算机实施系统，电力从电源供应中获取，所述系统包括位于房屋内的集线器装置，集线器装置适于从房屋电表接收描述房屋的电力消耗的数据，

还包括远离家庭的计算机处理器，其被编程为提供智能电源管理器，其中智能电源管理器近似实时地从集线器接收描述家庭的能源消耗的使用数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其中集线器适于与通信和控制装置通信，通信和控制装置与至少一个电气设备相关联，通信和控制装置适于传送与设备有关的使用数据，并且控制设备运行的至少一个方面；

智能电源管理器适于接收和处理描述电气设备的使用和电消耗的信息，并且适于接收和处理关于消耗时的能源成本的数据，智能电源管理器适于确定电气设备以最大限度地利用房屋的利用方式的运行模式；

其中集线器装置适于接收描述所述运行模式的数据，并且适于与通信和控制装置通信以实现所述运行模式。

3.根据权利要求2所述的计算机系统，其中智能电源管理器分析使用数据以确定家庭中的至少一个单独设备的能量使用和身份。

4.根据权利要求2所述的计算机系统，其中设备是电池、电动车辆和太阳能发电装置中的一个或多个。

5.根据权利要求2所述的计算机系统，其中设备是暖通空调装置、泳池泵和电热水供给设施中的一个或多个。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的计算机系统，其中智能电源管理器从家庭接收包括家庭特性的信息，家庭特性为家庭能量使用、家庭组成、家庭住宅描述和家庭地理位置中的任何一个或多个。

7.根据权利要求6所述的计算机系统，其中智能电源管理器从多个家庭接收家庭信息和使用数据。

8.根据权利要求7所述的计算机系统，其中智能电源管理器基于针对一个或多个家庭特性的确定的相似度来分析来自多个家庭的家庭信息以确定类似的家庭，智能电源管理器确定来自类似家庭的使用数据的元件的平均值，确定方差信息是与各个家庭的所述平均值的差异的描述，并将该方差信息传送到该家庭中的集线器以显示给住户。

9.根据权利要求1所述的计算机系统，还适于创建用户可接受的一系列受控参数的家庭管理配置文件，并且适于以使得电力使用远离峰值电力使用期间或减少使用的总功率的方式确定电气设备的运行模式，同时保持配置文件。

10.一种用于安装在房屋中的集线器装置，集线器装置包括第一通信装置，第一通信装置适于从自动化市场系统接收优惠价格，优惠价格是对房屋和供电网之间的电力流动变化的考虑的提议，

集线器适于提供对优惠价格的自动响应，以便最大化房屋的效用；

其中在接受优惠价格时，集线器还适于控制房屋的至少一个设备的运行的一些方面，以便改变房屋和供电网之间的电力流动，以便符合所接受的优惠价格。

11.一种供电网中的需求管理的计算机实现系统，包括第一接收装置，第一接收装置适于从能源市场参与者接收优惠价格，优惠价格包括电力流动变化的优惠价格；

第二接收装置，适于从权利要求1所述的多个集线器装置接收多个消耗提议，所述消耗提议包括电力流动变化提议和价格要求；

第一汇总装置，其适于选择和汇总所述消耗提议中的至少两个，其中所选择的提议的价格要求满足优惠价格以产生汇总的消耗提议，其包括消耗改变提议，消耗改变提议是所选择的消耗提议的消耗改变提议的总和，所选择的消耗提议符合优惠价格的消耗改变要求；

第二通信装置，适于与提交包含在所述汇总的消耗提议中的消耗提议的集线器通信，指示集线器实现集线器安装在其中的房屋内的设备的控制，以实现包括在所选择的消耗提议中的消耗改变。

12. 根据权利要求11所述的系统，还包括监视装置和支付装置，监视装置适于监视每个房屋的电力消耗，其中安装了提交所选择的消耗提议的集线器，支付装置适于在监视装置确认由该房屋做出的在所选择的消耗改变提议中所包含的消耗改变已经作出的情况下支付所提供的优惠价格。

13.一种能源供应网络中的需求管理方法，包括以下步骤

确定房屋的能源供应或使用能力；

向市场提供所述能源供应或使用能力的优惠价格；

在接受所述优惠价格之后，通过所述能量供应或使用能力实现供应或能源使用。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括汇总来自多个房屋的能源供应或使用能力供应以提供对来自能源公司的优惠价格的响应；

所述响应的接受导致发电设备的使用减少或增加。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括从能源供应商接收优惠价格，优惠价格包括优惠的价格和所需的消耗改变；

从多个房屋接收消耗提议，每个消耗提议包括消耗改变提议和价格要求；

汇总至少两个所述消耗提议以产生汇总的消耗提议，汇总的消耗提议包括消耗改变提议，消耗改变提议是满足优惠价格的消耗改变要求的所选的消耗提议的消耗改变提议的总和；

在选定的房屋内实施所选择的消耗提议中包含的消耗改变。

16.根据权利要求13-15中任一项所述的方法，其中识别能源供应或使用能力包括接收和处理描述安装在房屋中的电气设备的使用和能源消耗的数据；

确定电气设备在近期的使用情况的预测；

确定对预测使用的改变，其对提供能源供应或使用能力的房屋的居住者是可接受的；

通过对预测使用实现所述改变由所述能源供应或使用能力实现能源供应或使用。

17.一种用于能源供应网中的需求管理的计算机实施系统，其中计算机实施系统被配置为：

从多个集线器接收消耗提议和消耗配置文件，每个集线器与一个或多个电气设备通信，每个消耗提议包括消耗改变提议和价格要求；

基于一个或多个消耗配置文件和消耗提议预测未来一段时间的消耗使用情况；

将预测的未来消耗用量传输给能源供应商，用以考虑所需消耗改变的未来的优惠价格；

收到来自能源供应商的优惠价格，优惠价格包括提供的价格和所需的消耗改变；

响应于接收到优惠价格，选择并汇总至少两个所述消耗提议，其中所选择的提议的价格要求满足所提供的价格以产生汇总的消耗提议，其包括消耗改变提议，消耗改变提议是满足优惠价格的消耗改变要求的所选的消耗提议的总和；和

响应于选择所述消耗提议中的至少两个，指示与每个所选择的消耗提议相关联的每个相应集线器以控制相应的一个或多个电气设备的运行的至少一些方面，以便改变能源消耗。