專利名稱：能源管理裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的方案涉及一種能源管理裝置和方法，更具體地講，涉及這樣一種能源管理裝置和方法其能夠使用戶通過預測單個設(shè)備的能源消耗費用的方法合理地使用能源， 以與在其中能源價格隨時間變化的智能電網(wǎng)社會中有效使用有限能源資源的最新趨勢保
持一致。
背景技術(shù)：
到目前為止，已根據(jù)最大的需求量供應(yīng)例如電、氣和水的各種能源，并且能源價格依此固定。然而，為了更有效地使用有限的能源資源并降低能源消耗，近來已經(jīng)構(gòu)想了按各時間段或季節(jié)來區(qū)分能源價格的方案。作為用于促進有效使用能源的技術(shù)，智能電網(wǎng)(Smart Grid)或智能電表(Smart Meter)已成為關(guān)注的對象。所述智能電網(wǎng)是通過信息技術(shù)(IT)與電力網(wǎng)的結(jié)合而使消費者彼此雙向地交換實時信息，從而能夠優(yōu)化能源效率并創(chuàng)造新附加值的下一代電力網(wǎng)。從用戶的觀點來看，所述智能電網(wǎng)是根據(jù)能源價格的變化在最合適的時間段來使用能源。所述智能電表是指向其添加了通信功能的數(shù)字電表。所述智能電表能夠執(zhí)行電力使用量的實時調(diào)查或者電力供應(yīng)商和消費者之間的雙向通信。因此，無需抄表員親自訪問住戶也能夠進行遠程實時檢查，因此所述智能電表能夠精確地測量電力使用量。因此，所述智能電表能夠獲得例如節(jié)省計量費用及能源這樣的有益效果。同時，為了在智能電網(wǎng)社會中更有效地使用能源，不但應(yīng)該檢測安置在能源消耗場所的各能源消耗設(shè)備的能源使用信息，而且還應(yīng)該掌握各能源消耗設(shè)備的個體狀態(tài)。特別地，用戶的最大興趣是節(jié)約能源消耗費用。因此，從用戶的觀點來看，為了單個地處理能源消耗設(shè)備，需要單個地檢測安置在能源消耗場所的各能源消耗設(shè)備的能源消耗費用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方式提供了一種能源管理裝置和方法，其通過以下方法來控制負載使用以計量器檢測到的能源消耗量信息來估計各能源消耗設(shè)備的運行狀態(tài)；以及通過估計出的運行狀態(tài)來預測單個能源消耗設(shè)備的當前或未來的能源消耗費用，因此能夠使用戶更有效地使用能源。根據(jù)本發(fā)明的方案，提供了一種能源管理裝置，所述裝置包括估計組件，其被配置為基于由計量器檢測到的根據(jù)時間的能源變化來估計單個能源消耗設(shè)備的運行狀態(tài)；分析組件，其被配置為基于對單個能源消耗設(shè)備的消耗時間的分析來分析單個能源消耗設(shè)備的電力消耗量；接收組件，其被配置為從中央服務(wù)器接收根據(jù)時間的能源價格信息；和預測組件，其被配置為基于單個能源消耗設(shè)備的電力消耗量和能源價格信息來預測單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用。優(yōu)選地，所述裝置進一步包括能源控制組件，所述能源控制組件被配置為基于所述預測組件的預測結(jié)果向所述單個能源消耗設(shè)備提供能源或切斷來自所述單個能源消耗設(shè)備的能源。優(yōu)選地，所述能源控制組件直接地控制能源消耗設(shè)備的電力或者可以控制能源消耗設(shè)備所連接的插座。優(yōu)選地，所述能源控制組件將對于能源消耗設(shè)備的控制結(jié)果傳送到用戶便攜式終端和屋內(nèi)顯示器(IHD)中的至少一個。優(yōu)選地，所述預測組件將預測出的單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用和總能源消耗費用傳送到中央服務(wù)器、用戶便攜式終端和IHD中的至少一個。優(yōu)選地，所述預測組件監(jiān)測預測出的單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用和總能源消耗費用中的至少一個是否超過了預定的最大值。優(yōu)選地，基于監(jiān)測到的結(jié)果，所述估計組件將警告信息傳送到用戶便攜式終端和 IHD中的至少一個。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供了一種能源管理方法，所述方法包括基于由計量器檢測到的根據(jù)時間的能源變化，估計單個能源消耗設(shè)備的運行狀態(tài)；基于對單個能源消耗設(shè)備的消耗時間的分析，分析單個能源消耗設(shè)備的電力消耗量；從中央服務(wù)器接收根據(jù)時間的能源價格信息；以及基于單個能源消耗設(shè)備的電力消耗量和能源價格信息，預測單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用。優(yōu)選地，所述方法進一步包括基于預測出的結(jié)果，通過向所述單個能源消耗設(shè)備提供能源或切斷來自所述單個能源消耗設(shè)備得能源來控制能源。優(yōu)選地，能源的控制直接地控制能源消耗設(shè)備的電力或者可以控制能源消耗設(shè)備所連接的插座。優(yōu)選地，能源的控制將對于能源消耗設(shè)備的控制結(jié)果傳送到用戶便攜式終端和 IHD中的至少一個。優(yōu)選地，將所述預測出的單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用和總能源消耗費用傳送到中央服務(wù)器、用戶便攜式終端和IHD中的至少一個。當預測出的單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用超過預定的最大值時，基于監(jiān)測到的結(jié)果，優(yōu)選地將警告信息傳送到用戶便攜式終端和IHD中的至少一個。


通過以下結(jié)合附圖對實施方式的描述，本發(fā)明的這些和/或其他方案和優(yōu)點將變得顯而易見并且更容易理解，在附圖中，圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的能源管理系統(tǒng)的一個實施方式；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的能源管理系統(tǒng)的另一實施方式；圖3至圖8顯示了圖示用于估計本發(fā)明相關(guān)的各能源消耗設(shè)備的運行狀態(tài)的方法的實例；
圖9顯示了圖示估計組件的實例； 圖10顯示了能源價格結(jié)構(gòu)的實例；圖11至圖14顯示了用于預測未來的能源消耗費用的方法的多種實例；圖15顯示了圖示能源控制組件的實例；圖16和圖17顯示了其中能源控制組件控制能源消耗設(shè)備的結(jié)構(gòu)相關(guān)的多種實例；圖18和圖19顯示了根據(jù)本發(fā)明的能源管理裝置的實施方式；圖20顯示了根據(jù)本發(fā)明的能源管理的具體實施方式
；圖21和圖22顯示了其上顯示有能源管理信息的顯示屏的實例；以及圖23和圖M顯示了根據(jù)本發(fā)明的能源管理方法的實施方式。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。然而，本發(fā)明不限于所述的實施方式而是可以以不同的形式實施。提供這些實施方式僅是出于解釋說明的目的以及使本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分地理解本發(fā)明的范圍。此外，說明書中使用的術(shù)語是在考慮本發(fā)明的功能的基礎(chǔ)上進行限定的并且可以根據(jù)用戶或操作者的意圖和通常習慣而改變。因此，應(yīng)該基于說明書的全部內(nèi)容來進行限定。在本發(fā)明中，能源是指電能。參考圖1，由能源供應(yīng)公司11供應(yīng)的電能沿著能源輸送線11-1被供應(yīng)給能源消耗場所，從而被能源消耗設(shè)備16-1至16-k使用。所述能源消耗設(shè)備16-1至16-k為使用電能運行的設(shè)備，例如，電冰箱、電視(TV) 機、加熱設(shè)備、冷卻設(shè)備和照明設(shè)備。計量器13被安裝在能源消耗場所處。所述計量器13是指檢測通過能源消耗設(shè)備16-1至16-k使用的能源相關(guān)信息(例如能源消耗量)的電子計量表。根據(jù)本發(fā)明的能源管理系統(tǒng)至少包括估計組件21、分析組件22、接收組件23和預測組件對。在能源管理系統(tǒng)中，在同一裝置中可以整體地配置一個或多個估計組件21、分析組件22、接收組件23和預測組件24，以便在與其他組件通信的同時執(zhí)行其功能。在能源管理系統(tǒng)中，一個或多個估計組件21、分析組件22、接收組件23和預測組件M的功能可以被配置為由計量器13來執(zhí)行。所述能源管理系統(tǒng)可進一步包括能源控制組件25?；诠烙嫿M件21的估計結(jié)果， 所述能源控制組件25控制能源消耗設(shè)備16-1至16-k。參考圖2，中央服務(wù)器15可以被配置為執(zhí)行預測組件M的功能。所述中央服務(wù)器15為能源供應(yīng)公司11通過其提供能源相關(guān)服務(wù)的服務(wù)器。所述中央服務(wù)器15可以通過多種通信網(wǎng)絡(luò)(例如無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、電力線通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò))傳送能源價格信息。所述估計組件21基于由計量器13檢測到的根據(jù)時間的能源變化來估計各能源消耗設(shè)備16-1至16-k的運行狀態(tài)，例如，哪個能源消耗設(shè)備在運行。為此目的，估計組件21保持關(guān)于各能源消耗設(shè)備每單位時間的能源消耗量的信息。所述信息可以在制造所述系統(tǒng)時預先輸入，或者被配置為由用戶輸入。在后一種情況下，所述估計組件21可以設(shè)置用戶接口(UI)，該接口能夠使用戶輸入關(guān)于各能源消耗設(shè)備每單位時間的能源消耗量的信息，或者可以從另一設(shè)備接收由用戶輸入的信息。
將參照圖3至圖6描述用于基于由計量器13檢測到的根據(jù)時間的能源變化(特別地，每單位時間的總能源消耗量)來估計各能源消耗設(shè)備的運行狀態(tài)的方法。參考圖3，當由計量器13在時刻‘ta’檢測到的總能源消耗量為‘Qa’，由計量器13 在另一時刻‘tb’檢測到的總能源消耗量為‘Qb’，且‘tb-ta’為單位時間時，每單位時間的總能源消耗量的變化為‘Qb-Qa’。在這種情況下，Qb > Qa。每單位時間的總能源消耗量的變化意味著在運行的能源消耗設(shè)備已經(jīng)發(fā)生了變化。如圖4所示，所述估計組件21將‘Qb-Qa’與關(guān)于各能源消耗設(shè)備每單位時間的預先輸入的能源消耗量的信息相比(S311)。然后，估計組件21搜索具有在一定誤差范圍內(nèi)對應(yīng)于‘Qb-Qa’的每單位時間的能源消耗量的能源消耗設(shè)備，并估計出對應(yīng)的能源消耗設(shè)備處于斷開狀態(tài)然后在時刻‘ta’改變?yōu)榻油顟B(tài)(S312)。參考圖5，當由計量器13在時刻‘ta’檢測到的總能源消耗量為‘Qa’，由計量器13 在另一時刻‘tb’檢測到的總能源消耗量為‘Qb’，且‘tb-ta’為單位時間時，每單位時間的總能源消耗量的變化為‘Qb-Qa’。在這種情況下，Qa > Qb。因此，如果‘Qb-Qa’的值(為負㈠值)變?yōu)檎胖担瑒t每單位時間的總能源消耗量的變化為‘Qa-Qb’。如圖6所示，估計組件21將‘Qa-Qb’與關(guān)于各能源消耗設(shè)備每單位時間的預先輸入的能源消耗量的信息相比(S321)。然后，估計組件21搜索具有在一定誤差范圍內(nèi)對應(yīng)于‘Qa-Qb’的每單位時間的能源消耗量的能源消耗設(shè)備，并估計出對應(yīng)的能源消耗設(shè)備處于接通狀態(tài)然后在時刻‘ta’改變?yōu)閿嚅_狀態(tài)(S322)。將參照圖7和圖8描述其中估計組件21估計各能源消耗設(shè)備16-1至16_k的運行狀態(tài)的具體實例。圖7顯示了能源消耗設(shè)備Ll至L5每單位時間的能源消耗量。所述能源消耗設(shè)備 Ll至L5分別為每單位時間使用Ql至Q5的電能的設(shè)備。如上所述，所述能源消耗設(shè)備Ll至L5分別為每單位時間使用Ql至Q5的電能的設(shè)備的信息，可以在制造所述系統(tǒng)時預先輸入，或者可被配置為由用戶輸入。圖8a顯示了由計量器13檢測到的在各周期的總能源消耗量的波動狀態(tài)。在此， 各周期為單位時間段。在周期1每單位時間的總能源消耗量為Q2，并且在周期2每單位時間的總能源消耗量為‘Q2+Q4，。也就是說，在圖8a中，對于周期1和周期2每單位時間的總能源消耗量的變化為 Q4。因此，當將Q4與預先輸入的各能源消耗設(shè)備每單位時間的能源消耗量相比時，估計組件21能夠估計出在周期2的起始時刻能源消耗設(shè)備L4的運行狀態(tài)從斷開狀態(tài)變?yōu)榻油顟B(tài)。在周期3每單位時間的總能源消耗量為‘Q2+Q4+Q1，。也就是說，在圖8a中，對于周期2和周期3每單位時間的總能源消耗量的變化為Q1。因此，當將Ql與預先輸入的各能源消耗設(shè)備每單位時間的能源消耗量相比時，估計組件21能夠估計出在周期3的起始時刻能源消耗設(shè)備Ll的運行狀態(tài)從斷開狀態(tài)變?yōu)榻油顟B(tài)。相似地，如果在圖8a的周期5中每單位時間的總能源消耗量減少了 Q2，則估計組件21能夠估計出在周期5的起始時刻能源消耗設(shè)備L2的運行狀態(tài)從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。如上所述，通過將總能源消耗量的變化與預先輸入的各能源消耗設(shè)備每單位時間的能源消耗量相比，估計組件21能夠估計各能源消耗設(shè)備的運行狀態(tài)。圖8b顯示了通過使用估計組件21經(jīng)由前述的方法估計能源消耗設(shè)備Ll至L5的運行狀態(tài)而獲得的結(jié)果?；诟髂茉聪脑O(shè)備的消耗時間，所述分析組件22分析單個能源消耗設(shè)備的電力消耗量。也就是說，因為如上所述通過估計組件21估計出關(guān)于各能源消耗設(shè)備的運行狀態(tài)的信息，所以能夠通過所述信息檢測各能源消耗設(shè)備的消耗時間，并且能夠使用各能源消耗設(shè)備的消耗時間和每單位時間的能源消耗量來分析電力消耗量。所述分析組件22可以分析能夠通過關(guān)于各能源消耗設(shè)備的運行狀態(tài)的信息而檢測到的各種信息，例如，單個能源消耗設(shè)備每單位時間的能源消耗量或累計的能源消耗量。參考圖9，基于通過分析組件22和能源價格信息分析出的各能源消耗設(shè)備的電力消耗量的信息，預測組件M預測各能源消耗設(shè)備當前或未來的能源消耗費用。所述預測組件M基本上預測單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用。然而，如果需要，則通過使得單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用相加，所述預測組件M可以預測總能源消耗費用。所述接收組件23可以從中央服務(wù)器15接收能源價格信息，或者能源價格信息可以由用戶12輸入。在圖2所示的其中中央服務(wù)器15執(zhí)行預測組件M的功能的實施方式中，可以使用價格信息數(shù)據(jù)庫15-1的能源價格信息。所述能源價格可具有多種結(jié)構(gòu)。如果能源價格是固定的，則所述能源價格信息具有簡單的結(jié)構(gòu)，例如元/KWh，元/KVarh或元/KVAh。然而，所述能源價格可根據(jù)按能源消耗量或時間累計定價、分時定價、尖峰定價、 實時定價等而變化。下面表1顯示了按累計定價的實例，其中單位價格隨能源消耗量的增加而增加。表 1
周期第一周期第二周期第三周期第四周期累計消耗量[KWh] 100101 200201 300301 400單位價格[元/KWh]55. 10113.80168. 30248. 60 圖IOa顯示了在商業(yè)街、工廠、大型建筑物中經(jīng)常使用的分時(TOU)定價，其中電價根據(jù)時間段而變化。圖IOb顯示了尖峰定價(CPP)，其中電價根據(jù)時間段而變化，并且特別地，電價在尖峰時間段非常高。圖IOc顯示了實時定價(RTP)，其中電價實時變化。所述預測組件M可使用下面的等式1來預測單個能源消耗設(shè)備的當前能源消耗費用。[等式1]
權(quán)利要求
1.一種能源管理裝置，所述裝置包括估計組件，其被配置為基于由計量器檢測到的根據(jù)時間的能源變化來估計單個能源消耗設(shè)備的運行狀態(tài)；分析組件，其被配置為基于對單個能源消耗設(shè)備的消耗時間的分析來分析單個能源消耗設(shè)備的電力消耗量；接收組件，其被配置為從中央服務(wù)器接收根據(jù)時間的能源價格信息；以及預測組件，其被配置為基于單個能源消耗設(shè)備的電力消耗量和能源價格信息來預測單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括能源控制組件，所述能源控制組件被配置為基于所述預測組件的預測結(jié)果向所述單個能源消耗設(shè)備提供能源或切斷來自所述單個能源消耗設(shè)備的能源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述能源控制組件直接地控制能源消耗設(shè)備的電力或者控制能源消耗設(shè)備所連接的插座。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述能源控制組件將用于能源消耗設(shè)備的控制結(jié)果傳送到用戶便攜式終端和屋內(nèi)顯示器的至少一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述預測組件將預測出的單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用和總能源消耗費用傳送到中央服務(wù)器、用戶便攜式終端和屋內(nèi)顯示器中的至少一個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述預測組件監(jiān)測預測出的單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用和總能源消耗費用中的至少一個是否超過了預定的最大值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，基于監(jiān)測到的結(jié)果，所述估計組件將警告信息傳送到用戶便攜式終端和屋內(nèi)顯示器中的至少一個。
8.一種能源管理方法，所述方法包括基于由計量器檢測到的根據(jù)時間的能源變化，估計單個能源消耗設(shè)備的運行狀態(tài)；基于對單個能源消耗設(shè)備的消耗時間的分析，分析單個能源消耗設(shè)備的電力消耗量；從中央服務(wù)器接收根據(jù)時間的能源價格信息；以及基于單個能源消耗設(shè)備的電力消耗量和能源價格信息，預測單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括基于預測出的結(jié)果，通過向所述單個能源消耗設(shè)備提供能源或切斷來自所述單個能源消耗設(shè)備的能源來控制能源。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述控制能源的步驟直接地控制能源消耗設(shè)備的電力或者控制能源消耗設(shè)備所連接的插座。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述控制能源的步驟將用于能源消耗設(shè)備的控制結(jié)果傳送到用戶便攜式終端和屋內(nèi)顯示器中的至少一個。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，將預測出的單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用和總能源消耗費用傳送到中央服務(wù)器、用戶便攜式終端和屋內(nèi)顯示器中的至少一個。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，當預測出的單個能源消耗設(shè)備的能源消耗費用超過了預定的最大值時，基于監(jiān)測到的結(jié)果，將警告信息傳送到用戶便攜式終端和屋內(nèi)顯示器中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明公開了能源管理裝置和方法。通過使用計量器檢測每單位時間的總能源消耗量的變化然后將所述變化與預先輸入的各能源消耗設(shè)備每單位時間的能源消耗量對比來估計各能源消耗設(shè)備的運行狀態(tài)。如果估計出了各能源消耗設(shè)備的運行狀態(tài)，則能夠檢測各能源消耗設(shè)備的消耗時間和電力消耗量，從而預測當前或未來的能源消耗費用。以各種方式應(yīng)用預測出的結(jié)果從而有效地使用能源。
文檔編號G06F19/00GK102314548SQ20111019210
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者吳正桓, 孫東民, 樸宰成 申請人:Ls產(chǎn)電株式會社