《能量使用控制系统和方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《能量使用控制系统和方法（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、能量使用控制系统和方法专利名称：能量使用控制系统和方法技术领域：本专利申请涉及用于控制能量使用或能量消耗以实现最佳节能的系统，尤其涉及以下的系统至少一个协调节点产生与至少一个能量消耗节点的能量消耗有关的策略，其中该至少一个能量消耗节点执行该策略，由此实现系统的最佳节能。背景技术：电力行业已做好准备从集中式生产商控制网络转型为不太集中且消费者互动更多的网络(例如，专利文献1)。该转变的一个典型努力是采用智能电网的措施。智能电网的适应有望增强包括发电、输电、配电和消耗的电力输送系统。有望鼓励消费者修正包括电力需求的时间和水平的用电模式。还有望提高分布式发电的可能性，从而使发电更接近于所服务的消费者
2、。智能电网是自动化的分布广泛的能量输送网络，以电力和信息的双向流动为特征，并且能够监测从发电厂到消费者对个别电器的偏好的一切情况。该智能电网包含以下的好处进行分布式计算和通信，以输送实时信息并且使得能够使装置级别的供应和需求近乎瞬时平衡。因而有望探索电网在国家范围内的状态并且在几秒内切换为探索街道范围内的具体详情。还有望快速提供与停电和电力质量有关的信息以及对公用事业的系统操作的洞察。产业转型的另一努力是部署智能电表。与传统的电表相比，智能电表识别消耗的更多详情，并且为了监视目的和计费目的，将该信息回传至当地的公用事业公司。智能电表可以向消费者提供更加高效地使用电力的能力，并且向公用事业公司提
3、供检测它们的系统的问题并且使它们的系统更加高效地运作的能力。所有这些努力意图实现用电的集中式控制减少的电力输送系统，但所期望的电力输送系统可能达不到预期。智能电网和智能电表的综合操作将产生在全国网络内交换的数兆亿位的信息流。该庞大的信息量有可能使所包括的计算器显著变慢，并且对通信系统施加极大负荷，从而导致用以管理系统的用电的决定延迟。引文列表专利文献专利文献1 日本特开2003-162787发明内容考虑到以上问题，本发明提供一种向能量消耗节点提供策略的协调节点。该协调节点和这些能量消耗节点共同形成域。这些能量消耗节点执行策略由此共同实现最佳能量消耗。本发明的第一方面提供一种包括接收器的协调节点
4、，该接收器用于从能量消耗节点接收权衡函数。来自能量消耗节点的权衡函数描述能量消耗节点的能量消耗结果和针对该结果的满意程度之间的关系。协调节点还包括策略产生器，该策略产生器用于基于接收到的权衡函数来产生针对各个能量消耗节点的策略。这些策略各自包含至少一个目标和/ 或至少一个过程以引导各个能量消耗节点控制能量使用，以使得这些能量消耗节点共同实现域的最佳节能。协调节点可以具有总体策略，该总体策略包含至少一个目标和/或至少一个过程以引导策略产生器产生策略。该总体策略可以包含域内的能量消耗节点要节省的总能量量。协调节点可以包含发送器，该发送器用于广播请求能量消耗节点将它们的权衡函数发送至协调节点的指令信
5、号。该发送器可以按固定间隔广播该指令信号、例如每M小时广播一次该指令信号。协调节点还可以包括登记器，该登记器用于按固定间隔从域内工作中的能量消耗节点接收通知，并且将这些工作中的能量消耗节点登记到存储器内的登记表中。该登记器在首次从新的能量消耗节点接收到通知时将该新的能量消耗节点添加至登记表中，并且在登记器在预定时间段内未能接收到已登记的能量消耗节点的通知时将该已登记的能量消耗节点从该登记表删除。发送器在将新的能量消耗节点添加到登记表中时或者将已登记的能量消耗节点从登记表删除时，向所登记的能量消耗节点广播指令信号。能量消耗节点可以是包括空调、冰箱、洗衣烘干两用机、烤面包机、电饭煲、热泵热水器和感
6、应加热器中任一个的电器。能量消耗节点可以是空调，并且协调节点可以是所述空调的远程控制器。如果能量消耗节点是空调，则策略包含目标温度或要节省的能量量。能量消耗节点从协调节点接收策略。能量消耗节点包括节点指导器，该节点指导器用于执行策略，其中能量消耗节点根据该策略进行工作，由此实现根据策略的执行而预期要实现的结果。在执行策略时，操作监视器监视能量消耗节点的能量使用，以预测能量消耗节点是否将消耗与在执行策略时允许消耗的能量相比更多的能量。如果预测出能量消耗节点将消耗与在执行策略时允许消耗的能量相比更多的能量，则新结果发现器确定相对于预期结果折衷了的新结果，以使得能量消耗节点将消耗大致等于或小于在执行
7、策略时允许消耗的能量的能量。然后，新结果检查器判断该新结果是否在基于权衡函数所确定的结果的可接受范围内。如果折衷后的结果不在可接受范围内，则从协调节点请求新策略。如果操作监视器预测出能量消耗节点将消耗与在执行策略时允许消耗的能量相比明显更少的能量，则可以请求新策略。能量消耗节点可以包括策略修正器，该策略修正器用于如果折衷后的结果在可接受范围内，则根据该折衷后的结果对策略进行修正，以使得能量消耗节点进行工作，由此根据修正后的策略的执行实现折衷后的结果。如果优选能量消耗节点工作以不使满意程度折衷，则即使预测出能量消耗节点将消耗与在执行所接收到的策略时允许消耗的能量相比更多的能量，该能量消耗节点也可
8、以工作以根据接收到的策略的执行来实现预期要实现的结果。利用最小可接受满意程度，根据权衡函数来得出结果的可接受范围中的最低可接受结果。能量消耗节点可以接收对结果的投诉，并且操作监视器监视对结果的投诉并且与满意程度相关地分析这些投诉。最小可接受满意程度是在投诉的分布中观察到的阈值。能量消耗节点可以包括函数更新器，该函数更新器用于基于与结果有关的投诉的分布，分析对结果的投诉，并且更新权衡函数中能量消耗结果和针对该结果的满意程度之间的关系。响应于来自协调节点的指令信号，能量消耗节点将更新后的权衡函数报告至协调节点。对能量消耗结果与针对该结果的满意程度之间的关系进行更新，以与关于结果的投诉的正态分布一致
9、。投诉可以包含期望结果，并且可以利用根据所请求的结果计算出的平均值和方差来定义正态分布。如果能量消耗节点是空调，则投诉是包含理想温度的温度设置，并且对所维持的温度和针对这些温度的满意程度之间的关系进行更新，以与具有利用投诉中的理想温度计算出的平均值和方差的正态分布一致。能量消耗节点可以包括转换程序，该转换程序用于描述能量消耗结果和利用该结果可节省的能量量之间的关系。函数更新器基于所监视的能量使用来更新能量消耗结果和利用该结果可节省的能量量之间的关系。可以在更新了能量消耗结果和利用该结果可节省的能量量之间的关系之后将该转换程序报告至协调节点。本发明还提供一种包括以上的协调节点和能量消耗节点的能量
10、使用控制系统。该系统可以包括能量生成节点。图1是示出包含协调节点和能量消耗节点的一类域的示意图。图2是解释协调节点和能量消耗节点的一般功能的框图。图3是示出在如图2所示的协调节点和能量消耗节点之间交换的通信的流程图。图4是示出包含协调节点、伪能量消耗节点和能量消耗节点的另一类域的示意图。图5是示出在如图4所示的协调节点和能量消耗节点之间交换的通信的流程图。图6是示出包含协调节点、伪能量消耗节点和能量消耗节点的另一类域的示意图。图7A是示出根据本发明一个实施例的能量消耗节点的功能模块的框图。图7B是示出控制器7-3的硬件结构的框图。图8A是示出根据本发明一个实施例的协调节点的功能模块的框图。图8
11、B是示出控制器8-3的硬件结构的框图。图9是示出图8A所示的协调节点所进行的处理的流程图。图10是示出在协调节点处进行图9所示的处理的时刻的时序图。图11是示出本发明的另一实施例的框图，其中，能量消耗节点是空调并且协调节点是这些空调的远程控制器。图12是示出图11所示的协调节点的功能模块的框图。图13是示出协调节点产生针对能量消耗节点的策略的时刻的时序图。图14是示出根据本发明一个实施例的权衡函数的表。图15示出由图11所示的两个空调所准备的表。图16是将图15所示的两个表组合的表。图17是以下的表对图16所示的表中的行进行重新排列，以使得总温差的值较小的行出现于表的上部。图18是示出如图11
12、所示的空调的功能模块的框图。图19A是示出图11所示的空调所进行的处理的流程图。图19B是示出图11所示的空调所进行的处理的流程图。图20是示出满意程度的示例函数的图形。图21是示出满意程度的原始函数和满意程度的修正函数的图形。图22是示出根据本发明一个实施例的三台空调的能量消耗的变化的时序图。图23是示出根据本发明另一实施例的三台空调的能量消耗的变化的时序图。图M是示出根据本发明另一实施例的四台空调的能量消耗的变化的时序图。具体实施例方式将利用对用电进行控制的例子来解释本发明实施例中的一些实施例。然而，应当注意，本发明可应用于对任意种类的能量的使用进行控制，其中这些能量不仅包括电力，还包括诸
13、如液态能量和气态能量等的其它种类的能量。设想在域内执行根据本申请的对能量使用的控制。域由一组节点构成。域内的节点可以包括能量消耗节点(EN)，用于消耗能量以进行预期功能；协调节点(CN)，用于协调域内EN的能量消耗；以及伪能量消耗节点(PN)，其在域内实际是CN但假装作为EN，并且用于协调属于另一域的EN的能量消耗。可以利用用于常见的行政、地域、时间、法律或者政治利益或目的的任意数量的节点来定义域。家庭可以定义节点是诸如空调和冰箱等的电力和燃气家用电器的域。域可以由包含多个家庭作为节点的地理区域来定义。域可以由包含城市内的工厂作为节点的城市来定义，或者由包含国家内的城市作为节点的国家来定义。实
14、施例1图1示出表示典型域的示意图。在图1中，域包含一个CN 1和三个EN 2_1、2_2 和2-3。如图2般示出的，CN和EN在域内进行单独任务。CN 1执行总体策略，其中根据该策略，CN 1产生与EN 2的能量使用有关的策略。EN 2各自执行接收到的策略，其中根据该策略，EN 2各自控制其能量消耗。针对EN 2的策略被设计成通过由域内的EN 2执行该策略来实现域内整体的最佳能量使用。作为机器的目的和功能，EN 2被设计成通过消耗能量来进行功能。可以考虑到通过进行预期功能所获得的结果来评价EN 2实现该功能所消耗的能量量。本发明引入用以量化用户针对根据所进行的功能获得的结果的满意程度的数值标准
15、。本发明的一个实施例引入定量定义的针对结果的满意程度，由此评价所消耗的能量量。在正常操作范围内通常为以下情况允许消耗的能量越多，可实现的性能越高并且可获得的针对结果的满意度越高，而当能量使用被限制时，获得的针对结果的满意度较低。因此，在为了实现结果所消耗的能量量和针对该结果的满意程度之间存在权衡关系。在本发明的一个实施例中，由各个 EN 2特有的权衡函数来定量定义为了实现结果所消耗的能量量和针对该结果的满意程度之间的权衡关系。在一个实施例中，使用从大量人群收集到的调查数据来定义满意程度。调查数据用于推导用于预测人们针对结果的满意程度随着结果变化而如何变化的一般函数。请注意，利用调查数据所定义的
16、满意程度可以提供用于评价满意度的客观标准，但可能无法准确地反映特定用户个人的实际满意感。因此，在本发明的一个实施例中，首先利用调查数据来定义满意程度，随后通过监视用户针对结果的行为根据用户个人的舒适感来进行修正。在一个实施例中，EN 2被设计成接收来自用户的投诉并且记录用户所提出的投诉的历史。 然后，EN 2分析该历史并且更新满意程度，以使得该满意程度可以准确地反映用户针对结果的实际满意度。在另一实施例中，基于与结果有关的投诉分布来更新满意程度。由于权衡函数基于满意程度，因此在对满意程度进行修正时，权衡函数也被修正。期望本发明所使用的权衡函数为各个EN 2所特有。通常，不同种类的EN 2必然具有不同的权衡函数。由于它们的安装位置、安装目的和/或操作环境可能不同，即使相同种类的EN 2，也预期具有不同的权衡函数。尽管这些权衡函数为各个EN 2所特有，但这些权衡函数彼此可比较。在本发明中，为了使这些权衡函数可比较，以所有的EN 2共用的定量方式来定义满意程度。CN 1执行总体策略，其中根据该策略，CN 1使用来自EN 2的权衡函数产生针对EN 2的
