Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области регулирования потребления электрической энергии и, в частности, к системе и способу снижения потребления электроэнергии в системах потребления по запросу.
Уровень техники
В электрических сетях под термином «потребление по запросу» (demand response) понимается управление спросом потребителей путем изменения условий предоставления электроэнергии, например, вынуждение потребителей снизить их потребление в критические моменты путем изменения рыночных цен на электроэнергию. При потреблении по запросу потребители могут отключать нагрузки или уменьшать количество подключенных нагрузок, что называется сбросом нагрузки, в ответ на запрос поставщика или рыночные ценовые условия. Альтернативой сбросу нагрузки является выработка электроэнергии в месте ее потребления для дополнения электрической сети. В условиях ограниченной поставки электроэнергии потребление по запросу может значительно повысить надежность системы, снизить пиковую цену и, в целом, снизить волатильность цены на электроэнергию. Поскольку электрические системы обычно выполняются в расчете на пиковый спрос (плюс запас на ошибку прогнозирования и непредвиденные обстоятельства), снижение пикового спроса снижает стоимость электростанций и капитальные затраты. В зависимости от конфигурации вырабатывающего электроэнергию оборудования, потребление по запросу может также быть использовано для увеличения спроса (нагрузки) во время высокой производительности и низкого спроса. По мере того как растет доля электроэнергии, получаемой с использованием альтернативных источников, таких как энергия ветра, потребление по запросу может становиться все более важным для эффективного управления электрической сетью.
Термин «потребление по запросу» обычно используется по отношению к механизмам, используемым для побуждения потребителей снизить спрос, тем самым снизив пиковый спрос на электроэнергию. Потребители электроэнергии обычно нуждаются в некотором стимуле для реакции на запрос поставщика при потреблении по запросу. Например, поставщик электроэнергии может создать основанное на тарифе стимулирование путем кратковременных поднятий цены на электроэнергию. Поставщик электроэнергии может вводить обязательные скидки, действующие в периоды низкого потребления электроэнергии, для выбранных потребителей, потребляющих много электроэнергии, с целью вознаграждения их участия. Клиенты, потребляющие большое количество электроэнергии, могут получать скидки или иные стимулы за обязательство снижать потребление электроэнергии в периоды высокого спроса.
Раскрытие изобретения
Пример системы для снижения потребления электроэнергии, в соответствии с настоящим раскрытием, включает вход, сконфигурированный для приема электроэнергии от источника электроэнергии; выходы, сконфигурированные для подачи выходящей электроэнергии на нагрузки; переключатели, соединенные со входом и выходами; сетевой интерфейс, сконфигурированный для приема из сети сообщения о состоянии потребления электроэнергии; регулятор потребления электроэнергии, соединенный с переключателями и сетевым интерфейсом и сконфигурированный для управления переключателями с целью выборочного подключения входа к выходам или отключения входа от выходов в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии; и определяющий потребление электроэнергии модуль, соединенный со входом и сконфигурированный для определения величины снижения потребления электроэнергии на основании разницы между количеством электроэнергии, подаваемой со входа на выходы, которые соединены со входом в период времени, в течение которого регулятор потребления электроэнергии отключил вход от по меньшей мере одного из выходов, и (2) оценкой исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени, причем сетевой интерфейс соединен с определяющим потребление электроэнергии модулем и сконфигурирован для передачи величины потребления электроэнергии удаленному устройству, соединенному с сетью.
Варианты осуществления таких снижающих потребление электроэнергии систем могут включать один или более из следующих признаков. Величина потребления электроэнергии представляет собой величину снижения потребления электроэнергии, определяемую на основании (1) количества электроэнергии, подаваемой со входа в период времени, в течение которого регулятор потребления электроэнергии отключил вход от по меньшей мере одного из выходов, и (2) оценки исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени. Определяющий потребление электроэнергии модуль сконфигурирован для определения оценки исходного потребления электроэнергии на основании количества электроэнергии, подаваемой со входа в период времени, в течение которого ни один из выходов не отключен от входа регулятором потребления электроэнергии, и сохранения оценки исходного потребления электроэнергии в памяти. Определяющий потребление электроэнергии модуль сконфигурирован для определения оценки среднего исходного потребления электроэнергии для множества периодов времени на основании сохраняемых оценок исходного потребления электроэнергии, причем периоды времени, для которых определяется оценка среднего исходного потребления электроэнергии, представляют собой по меньшей мере один из следующих периодов: час, день, неделя, месяц и год. Принимаемое сообщение о состоянии потребления электроэнергии может включать информацию, предписывающую отменить действие, инициированное ранее принятым сообщением о состоянии потребления электроэнергии. Сообщение о состоянии потребления электроэнергии может включать информацию, включающую по меньшей мере одну из следующих инструкций: инструкции о том, какой тип устройств следует отключить от входа; инструкции о том, какой конкретный выход следует отключить от входа; инструкции о величине снижения потребления электроэнергии, которое требуется инициировать, или об уровне вознаграждения, которое будет получено за тот или иной уровень инициированного снижения потребления электроэнергии. Системы могут включать резервный источник электроэнергии, при этом регулятор потребления электроэнергии дополнительно сконфигурирован для подключения резервного источника электроэнергии по меньшей мере к одному из выходов. Резервный источник электроэнергии может включать источник бесперебойного питания. Величина потребления электроэнергии представляет собой величину снижения потребления электроэнергии, определяемую на основании (1) количества электроэнергии, подаваемой на выходы в период времени, в течение которого регулятор потребления электроэнергии отключил вход от по меньшей мере одного из выходов, и (2) оценок исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени, при этом определяющий потребление электроэнергии модуль дополнительно сконфигурирован для определения оценок исходного потребления электроэнергии на основании количества электроэнергии, подаваемой на каждый из выходов. Величина потребления электроэнергии представляет собой первую величину потребления электроэнергии, определяемую на основании количества электроэнергии, подаваемой со входа, когда ни один из выходов не отключен от входа регулятором потребления электроэнергии в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии, и вторую величину потребления электроэнергии, определяемую на основании количества электроэнергии, подаваемой со входа, когда по меньшей мере один из выходов отключен от входа регулятором потребления электроэнергии в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии.
Пример способа снижения потребления электроэнергии включает прием электроэнергии от источника электроэнергии; подачу электроэнергии, принятой от источника электроэнергии, на выходы, соединенные с нагрузками; прием сообщения о состоянии потребления электроэнергии из сети; управление переключателями, соединенными с источником электроэнергии и выходами, для выборочного подключения источника электроэнергии к выходам или отключения источника электроэнергии от выходов в ответ на прием сообщения о состоянии потребления электроэнергии; определение величины снижения потребления электроэнергии на основании разницы между (1) количеством электроэнергии, подаваемой источником электроэнергии в период времени, в течение которого источник электроэнергии выборочно отключен от по меньшей мере одного из выходов в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии, и (2) оценкой исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени; и передачу величины снижения потребления электроэнергии удаленному устройству, соединенному с сетью.
Варианты осуществления такого способа могут включать один или более из следующих признаков. Величина потребления электроэнергии представляет собой величину снижения потребления электроэнергии, определяемую на основании (1) количества электроэнергии, подаваемой источником электроэнергии в период времени, в течение которого источник электроэнергии выборочно отключен от по меньшей мере одного из выходов в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии, и (2) оценки исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени. Способ может включать управление по меньшей мере одним из переключателей для подключения по меньшей мере одного из выходов к резервному источнику электроэнергии. Резервный источник электроэнергии может представлять собой источник бесперебойного питания. Способ может включать определение оценки исходного потребления электроэнергии на основании количества электроэнергии, потребляемой нагрузками в период времени, когда ни один из выходов не отключен от источника электроэнергии в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии, и сохранение оценки исходного потребления электроэнергии в памяти. Способ включает передачу величины снижения потребления электроэнергии через сеть удаленному устройству. Способ может включать управление по меньшей мере одним из переключателей для подключения по меньшей мере одного из выходов к резервному источнику электроэнергии. Резервный источник электроэнергии представляет собой источник бесперебойного питания. Величина потребления электроэнергии представляет собой величину снижения потребления электроэнергии, определяемую на основании разницы между (1) количеством электроэнергии, подаваемой на выходы в период времени, в течение которого источник электроэнергии выборочно отключен от по меньшей мере одного из выходов, и (2) множеством оценок исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени, при этом способ дополнительно содержит определение оценок исходного потребления электроэнергии на основании количества электроэнергии, подаваемой на каждый из выходов. Величина потребления электроэнергии представляет собой первую величину потребления электроэнергии, определяемую на основании количества электроэнергии, подаваемой со входа, когда ни один из выходов не отключен от входа регулятором потребления электроэнергии в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии, и вторую величину потребления электроэнергии, определяемую на основании количества электроэнергии, подаваемой со входа, когда по меньшей мере один из выходов отключен от входа регулятором потребления электроэнергии в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии.
Пример варианта осуществления изобретения включает носитель, выполненный с возможностью его чтения компьютером, имеющий сохраненные на нем последовательности инструкций, включающие инструкции, в результате выполнения которых процессор принимает сообщение о состоянии потребления электроэнергии из сети; управляет переключателями, которые соединены с источником входящей электроэнергии и выходами, а выходы соединены с нагрузками, для выборочного подключения источника входящей электроэнергии к выходам или отключения источника входящей электроэнергии от выходов в ответ на прием сообщения о состоянии потребления электроэнергии; определяет величину снижения потребления электроэнергии на основании разницы между количеством электроэнергии, подаваемой с источника входящей электроэнергии на выходы, которые соединены с источником входящей электроэнергии в период времени, в течение которого источник входящей электроэнергии выборочно отключен от по меньшей мере одного из выходов, и оценкой исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени; определяет величину снижения потребления электроэнергии на основании разницы между количеством электроэнергии, подаваемой с источника входящей электроэнергии на выходы, которые соединены с источником входящей электроэнергии в период времени, в течение которого источник входящей электроэнергии выборочно отключен от по меньшей мере одного из выходов в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии, и оценкой исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени; определяет величину снижения потребления электроэнергии на основании разницы между количеством электроэнергии, подаваемой на множество выходов в период времени, в течение которого источник входящей электроэнергии выборочно отключен от по меньшей мере одного из выходов, и множеством оценок исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени; и использует передатчик для передачи величины потребления электроэнергии удаленному устройству, соединенному с сетью.
Варианты осуществления раскрытия могут обеспечить одну или более из следующих возможностей. Большое количество розничных потребителей электроэнергии (от частных домовладений до многоквартирных домов или небольших административных зданий) может участвовать в продаже сэкономленной электроэнергии обратно поставщику во время ее нехватки. Потребление электроэнергии может снижаться добровольно и/или автоматически и с небольшими неудобствами. Экономию электроэнергии небольшими индивидуальными потребителями можно измерять, суммировать, проверять, регулировать и вознаграждать. Пиковый спрос на электроэнергию в электрической сети может быть снижен, благодаря чему, например, предотвращаются нарушения электроснабжения, такие как частичное или полное прекращение подачи электроэнергии и т.д. Другие области применения настоящего раскрытия станут понятны из нижеприведенного подробного описания.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схема варианта осуществления системы для определения суммарного снижения потребления электроэнергии и для снижения пикового потребления электроэнергии потребителями, соединенными с электрической сетью.
Фиг.2 - блок-схема варианта осуществления снижающей потребление электроэнергии системы, предназначенной для выборочной регулировки количества электроэнергии, подаваемой нагрузкам, соединенным с электрической сетью из фиг.1.
Фиг.3 - схема варианта осуществления снижающей потребление электроэнергии системы, показанной на фиг.2.
Фиг.4 - блок-схема варианта осуществления центрального сервера системы для определения суммарного снижения потребления электроэнергии, предназначенной для снижения пикового потребления электроэнергии, показанной на фиг.1.
Фиг.5 - блок-схема варианта осуществления процесса, выполняемого снижающей потребление электроэнергии системой из фиг.2.
Фиг.6 - блок-схема варианта осуществления процесса, выполняемого центральным сервером из фиг.4.
Фиг.7 - блок-схема другого варианта осуществления процесса, осуществляемого снижающей потребление электроэнергии системой из фиг.2.
Фиг.8 - блок-схема другого варианта осуществления процесса, осуществляемого центральным сервером из фиг.4.
На прилагаемых фигурах один и тот же компонент и/или признак может быть обозначен одним и тем же индексом. Далее, для отличия друг от друга нескольких однотипных компонентов после индекса может следовать дефис и второй индекс, который отличается у однотипных компонентов. Если при описании упоминается лишь первый индекс, то сказанное справедливо для всех компонентов с таким первым индексом, независимо от второго индекса.
Осуществление изобретения
Раскрытие, представленное в настоящем документе, описывает, помимо всего прочего, технические приемы, воплощенные в способах и/или устройствах, для регулировки количества электроэнергии, подаваемой потребителям, соединенным с электрической сетью, с целью управления пиковым спросом на электроэнергию. Например, имеется центральный сервер, который выполняет суммирование электроэнергии, сэкономленной большим количеством мелких потребителей электроэнергии, и предназначен для удовлетворения потребности поставщика электроэнергии в снижении пикового потребления электроэнергии и, в то же время, для обеспечения стимулирования и выплат мелким потребителям электроэнергии пропорционально количеству сэкономленной электроэнергии. Центральный сервер передает сообщения о состоянии потребления электроэнергии через коммуникационную сеть потребителям, соединенным с электрической сетью, с целью снижения спроса на электроэнергию в электрической сети. Сообщения о состоянии потребления электроэнергии содержат инструкции, которые побуждают снижающие потребление электроэнергии системы, относящиеся к потребителям, выборочно регулировать количество электроэнергии, подаваемой электрической сетью на нагрузки, соединенные со снижающей потребление электроэнергии системой.
Сообщения о состоянии потребления электроэнергии передаются программируемым снижающим потребление электроэнергии устройствам, соединенным с электрической сетью, для выборочной регулировки количества электроэнергии, подаваемой на различные нагрузки потребителя. Когда снижающее потребление электроэнергии устройство принимает сообщение о состоянии потребления электроэнергии, указывающее, что запрашивается снижение потребления электроэнергии, снижающее потребление электроэнергии устройство определяет, на каких нагрузках следует отключить электроэнергию или снизить потребление электроэнергии. Программируемое снижающее потребление электроэнергии устройство может быть запрограммировано для отключения электроэнергии на разных нагрузках на основании различных приоритетов. Снижающее потребление электроэнергии устройство передает информацию, указывающую величину снижения потребления электроэнергии или количество потребленной электроэнергии, обратно центральному серверу для суммирования. Кроме этого снижающее потребление электроэнергии устройство может также подключать нагрузки к резервному источнику электроэнергии, такому как источник бесперебойного питания. Другие варианты осуществления центрального сервера и снижающего потребление электроэнергии устройства находятся в рамках объема настоящего описания и формулы изобретения.
Фиг.1 - это схема варианта осуществления снижающей потребление электроэнергии системы 10 для снижения пикового количества электроэнергии, подаваемой потребителям, соединенным с электрической сетью 16. Система 10 включает систему для определения суммарного снижения потребления электроэнергии, включающую центральный сервер 12 и множество снижающих потребление электроэнергии систем 20-1-20-n. Каждое из множества жилых зданий потребителей и/или небольших коммерческих зданий 18-1-18-n имеет соответствующую снижающую потребление электроэнергии систему 20-1-20-n. Система 10 также включает поставщика 14 электроэнергии, который поставляет электроэнергию в электрическую сеть 16. Здания 18 соединены с электрической сетью 16. Снижающие потребление электроэнергии системы 20 соединены с электрической сетью 16 и с нагрузками зданий 18, к которым относится каждая снижающая потребление электроэнергии система 20.
Снижающие потребление электроэнергии системы 20 с возможностью обмена данными соединены с центральным сервером 12 через сеть 13. Сеть 13 может включать одну или более проводную или беспроводную сеть. Проводные сети могут включать телефонные сети (например, простую традиционную телефонную систему), кабельные сети, компьютерные сети (такие как локальная сеть, общегородская сеть, региональная сеть), сеть высокочастотной связи по линии электропередачи и т.д. Беспроводные сети могут включать сотовые телефонные сети, сети Wi-Fi, спутниковые сети и т.д. Сеть 13 обеспечивает двусторонний обмен данными между снижающими потребление электроэнергии системами 20 и центральным сервером 12. Центральный сервер 12 передает сообщения о состоянии потребления электроэнергии снижающим потребление электроэнергии системам 20 и принимает информацию, относящуюся к снижению потребления электроэнергии и/или к величине потребления электроэнергии, от снижающих потребление электроэнергии систем 20 через сеть 13.
В системе 10 центральный сервер 12 с возможностью обмена данными соединен, в данном случае через сеть 13, с поставщиком 14 электроэнергии, который подает электроэнергию в электрическую сеть 16. В других вариантах осуществления центральный сервер может быть расположен у поставщика электроэнергии. Центральный сервер 12 может принимать инструкции и/или информацию о состоянии потребления электроэнергии, указывающие состояние электрической сети 16, от поставщика 14 электроэнергии через сеть 13.
Поставщик 14 электроэнергии может выходить на связь с центральным сервером 12 для запрашивания снижения потребления электроэнергии (например, в рассчитанной и/или заранее заданной степени). Например, поставщик 14 электроэнергии может делать это в ответ на определение, что он не способен удовлетворить спрос на электроэнергию без прерывания электроснабжения или введения в работу дорогостоящих резервных мощностей, например, во период пикового потребления электроэнергии. Центральный сервер 12 затем обеспечивает снижение потребления электроэнергии участвующими индивидуальными потребителями путем передачи сообщений о состоянии потребления электроэнергии снижающим потребление электроэнергии системам 20, относящимся к индивидуальным потребителям, и подсчитывает суммарную экономию электроэнергии. Значение суммарной экономии электроэнергии передается поставщику электроэнергии, и могут производиться выплаты оператору центрального сервера 12. В свою очередь, оператор будет распределять часть этих выплат между участвующими индивидуальными потребителями, предпочтительно пропорционально фактически сэкономленной электроэнергии. Изменения в состоянии электрической сети, которые могут приводить к передаче сообщений о состоянии потребления электроэнергии, могут включать следующую ситуацию: уровень спроса на электроэнергию приближается к максимальной производительности или некоторому пороговому уровню для электрической сети 16. В некоторых случаях уровень максимальной производительности электрической сети 16 может временно снижаться ввиду необходимости отведения электроэнергии в другие электрические сети или другие части электрической сети 16.
Сообщения о состоянии потребления электроэнергии используются центральным сервером 12 для влияния на то, каким образом индивидуальные снижающие потребление электроэнергии системы 20 подают электроэнергию различным нагрузкам, соединенным с ними. Центральный сервер 12 может передавать сообщения о состоянии потребления электроэнергии индивидуальным снижающим потребление электроэнергии системам 20 или всем снижающим потребление электроэнергии системам 20. Центральный сервер 12 может определять индивидуальные снижающие потребление электроэнергии системы, которые должны принять сообщения о состоянии потребления электроэнергии, на основании текущих уровней потребления, относящихся к индивидуальным системам 20, и/или на основании прошлых уровней потребления.
Сообщения о состоянии потребления электроэнергии могут включать различные инструкции для управления работой снижающих потребление электроэнергии систем 20. Например, сообщения о состоянии потребления электроэнергии могут включать инструкции, запрашивающие снижение потребления электроэнергии, отмену предыдущего снижения потребления электроэнергии, запрашивающие выраженную в процентах величину снижения потребления электроэнергии, или запрашивающие выраженную абсолютным значением величину снижения потребления электроэнергии. Помимо этого, сообщение о состоянии потребления электроэнергии может включать информацию, относящуюся к уровню вознаграждения, например величину тарифа или величину экономии, которое предлагается за снижение потребления электроэнергии определенного уровня. Сообщение о состоянии потребления электроэнергии может включать инструкции о том, что следует отключить. Инструкции могут включать, например, инструкции о том, какие нагрузки или, по меньшей мере, какие типы нагрузок (например, кондиционер воздуха, отопительный прибор, телевизор, компьютер, игровое оборудование, стереосистему и т.д.) следует отключить. Сообщение о состоянии потребления электроэнергии может ссылаться на предыдущее сообщение о состоянии потребления электроэнергии и влиять различными способами на инструкции предыдущего сообщения о состоянии потребления электроэнергии. Например, сообщение о состоянии потребления электроэнергии может содержать инструкции об отмене или изменении предыдущих инструкций. Инструкции, содержащиеся в сообщении о состоянии потребления электроэнергии, могут быть не обязательными для исполнения, и регулятору 27 потребления электроэнергии может быть предоставлена возможность на основании того, как он сконфигурирован, определять, требуется ли снижение потребления электроэнергии. Инструкции могут также быть обязательными для исполнения, и снижающие потребление электроэнергии системы не имеют возможности выбирать, следует ли исполнять эти инструкции. Некоторые сообщения о состоянии потребления электроэнергии могут содержать запросы оценок потребления электроэнергии, текущего и/или прошлого, или оценок снижения потребления электроэнергии (например, величины, на которую потребление электроэнергии было снижено относительно исходного уровня в ответ на инструкцию о снижении потребления электроэнергии).
Рассмотрим фиг.2. Снижающая потребление электроэнергии система 20 включает снижающий потребление электроэнергии регулятор 24 и главный распределительный щит 26. Система 20 может находиться полностью или частично внутри здания 18 либо полностью вне здания 18. Снижающий потребление электроэнергии регулятор 24 соединен посредством линии 30 с распределительным щитом 26. Линия 30 может содержать множество электрических линий и может быть помещена внутрь одной изоляционной трубы. Главный распределительный щит 26 соединен посредством одной или более линии 32 с соответствующими нагрузками переменного тока внутри здания 18, а посредством соответствующих линий 33 - с электрической сетью 16. Снижающая потребление электроэнергии система 20 включает не являющийся обязательным резервный источник 22 электроэнергии. Не являющийся обязательным резервный источник 22 электроэнергии может представлять собой источник бесперебойного питания (ИБП), генератор или другой альтернативный источник электроэнергии, например, использующий энергию солнечного излучения или энергию ветра. Не являющийся обязательным резервный источник 22 электроэнергии соединен с переключающим модулем 31 снижающего потребление электроэнергии регулятора 24. Модуль 31 может соединять источник 22 со щитом 26 таким образом, что резервный источник 22 электроэнергии может подавать электроэнергию на одну или более нагрузку переменного тока.
Снижающий потребление электроэнергии регулятор 24 также включает один или более процессор 21, соединенный с памятью 23. Процессор 21 может включать одно или более устройств из числа следующих: специализированная интегральная схема, цифровой сигнальный процессор, устройство цифровой обработки сигналов, программируемое логическое устройство, программируемая вентильная матрица, контроллер, микроконтроллер, микропроцессор, электронные устройства, другие электронные узлы - или их сочетания.
Процессор 21 сконфигурирован для сбора данных, принимаемых одним или более интерфейсом, их обработки и сохранения в памяти 23. Память 23 может быть выполнена внутри процессора 21 или вне процессора 21. Память может представлять собой долговременную, кратковременную, энергозависимую, энергонезависимую память или иной тип памяти, и не ограничена каким-либо конкретным типом или количеством устройств.
Процессор 21 также сконфигурирован для передачи данных и/или инструкций сетевому интерфейсу 25 и приема данных и/или инструкций от сетевого интерфейса 25, отправки данных/инструкций регулятору 27 потребления электроэнергии и приема данных от определяющего потребление электроэнергии модуля 29 и переключающего модуля 31. Сетевой интерфейс 25 сконфигурирован для передачи данных в сеть 13 и приема данных из сети 13.
Переключающий модуль 31 содержит переключатели, как описано ниже со ссылкой на фиг.3. Выходы переключателей соединены с нагрузками, соединенными с распределительным щитом 26. Переключатели сконфигурированы для выборочного подключения выходов к источнику входящей электроэнергии, например электрической сети 16, или, если таковой имеется, резервному источнику 22 электроэнергии.
Регулятор 27 потребления электроэнергии соединен с переключающим модулем 31. Регулятор 27 потребления электроэнергии сконфигурирован для управления переключателями в переключающем модуле 31 с целью выборочного подключения/отключения электроэнергии к нагрузкам/от нагрузок. Регулятор 27 потребления электроэнергии может отключать выбранные нагрузки от соединяющей с электрической сетью линии 33 в ответ на прием сообщения о состоянии потребления электроэнергии. Регулятор 27 может выборочно подключать ранее отключенные нагрузки для приема ими электроэнергии при изменении условий (например, в ответ на прием сообщения о состоянии потребления электроэнергии, отменяющего или изменяющего ранее принятое сообщение о состоянии потребления электроэнергии). Более подробно другие функции, выполняемые регулятором 27 потребления электроэнергии, описаны ниже со ссылками на фиг.5 и 7.
Определяющий потребление электроэнергии модуль 29 соединен с переключающим модулем 31 и регулятором 27 потребления электроэнергии. Определяющий потребление электроэнергии модуль может быть соединен с одним или более входом переключающего модуля 31 и/или одним или более выходом, который соединен с нагрузками. Определяющий потребление электроэнергии модуль 29 сконфигурирован для определения количества электроэнергии, потребляемой нагрузками. Определяющий потребление электроэнергии модуль 29 может определять количество электроэнергии, потребляемой в отдельности каждой из нагрузок, например, когда он соединен с выходами переключателей, и/или определять суммарное количество электроэнергии, поданной источником (источниками) электроэнергии, например, когда он соединен с входами от электрической сети. Используя информацию, принятую от регулятора 27 потребления электроэнергии, о том, какие переключатели соединены с электрической сетью, и, что не является обязательным, о том, какие переключатели соединены с резервным источником электроэнергии, определяющий потребление электроэнергии модуль 29 может определять, какие выходы следует включать в расчеты потребления электроэнергии.
Определяющий потребление электроэнергии модуль 29 может определять величину исходного потребления электроэнергии и, в ответ на прием снижающим потребление электроэнергии регулятором 24 сообщения о состоянии потребления электроэнергии от центрального сервера 12, определять величину снижения потребления электроэнергии. Величина снижения потребления электроэнергии - это разница между (1) количеством электроэнергии, подаваемой на нагрузки со входа в период времени, в течение которого вход отключен от по меньшей мере одного из выходов регулятором 27 потребления электроэнергии, и (2) величиной исходного потребления электроэнергии, определенной ранее. Величина исходного потребления электроэнергии - это показатель ожидаемого потребления электроэнергии. Величина исходного потребления электроэнергии предпочтительно основана на историческом среднем значении множества прошлых величин потребления электроэнергии, определенных в периоды времени, когда нагрузки не были отключены снижающим потребление электроэнергии регулятором 24.
Предпочтительно, величины исходного потребления электроэнергии определяются для каждой из нагрузок независимо. В этом случае величины исходного потребления электроэнергии могут отражать изменения в потреблении электроэнергии для нагрузок, которые не связаны друг с другом. Например, величины исходного потребления электроэнергии некоторых нагрузок, таких как кондиционеры воздуха и отопительные приборы, могут зависеть от внешних температур и/или влажности, в то время как других нагрузок - нет. Величина исходного потребления электроэнергии для отопительных приборов и кондиционеров воздуха может, поэтому, храниться как функция внешней температуры и влажности, а не только времени суток, дня недели, времени года и т.д.
В качестве альтернативы тому, что определяющий потребление электроэнергии модуль 29 вычисляет величины исходного потребления электроэнергии и величину снижения потребления электроэнергии, определяющий потребление электроэнергии модуль 29 может определять величины потребления электроэнергии нагрузок одинаковым способом для всех периодов времени и передавать эти величины процессору 21. Процессор 21 затем передает эти величины через сетевой интерфейс 25 и через сеть 13 центральному серверу 12. В этом случае величины потребления электроэнергии, определяемые определяющим потребление электроэнергии модулем 29, определяются с использованием одного и того же способа для всех периодов времени независимо от того, имеет ли место контролируемое отключение нагрузок. Центральный сервер 12 периодически передает снижающей потребление электроэнергии системе 20 сообщение о состоянии потребления электроэнергии, запрашивающее величину потребления электроэнергии. Когда величина потребления электроэнергии запрашивается центральным сервером 12 в период нормального состояния электрической сети (период, когда инструкции о снижении потребления электроэнергии не действуют), центральный сервер 12 сохраняет принятую величину потребления электроэнергии как величину исходного потребления электроэнергии. Когда величина потребления электроэнергии запрашивается центральным сервером 12 в период, когда действуют инструкции о снижении потребления электроэнергии, центральный сервер использует принятую величину потребления электроэнергии для определения величины снижения потребления электроэнергии путем вычитания принятой величины потребления электроэнергии из ранее сохраненной величины исходного потребления электроэнергии, соответствующей аналогичному периоду времени (например, времени суток, дню недели, времени года и т.д.).
Рассмотрим фиг.3. Переключающий модуль 31 снижающего потребление электроэнергии регулятора 24 содержит переключатели 42-45 нагрузок. Распределительный щит 26 включает линии 50 и 52, соединенные с электрической сетью 16, линии 62-65, соединенные с нагрузками переменного тока, и размыкатели 72-75 цепи. Выходы переключателей 42-45 включают плавкие предохранители 48 и соединены с линиями 62-65, соединенными с нагрузками переменного тока. Регулятор 27 потребления электроэнергии и определяющий потребление электроэнергии модуль 29 показаны как один блок, но подразумеваются отдельными блоками. Несмотря на то, что показаны четыре переключателя 42-45, четыре соответствующих плавких предохранителя 48 и четыре линии 62-65, соединенные с нагрузками, может быть использовано другое их количество.
Каждый из переключателей 42-45 может быть помещен в одно из трех состояний:
состояние, в котором его линии 62-65, соединенные с нагрузками, соединены с одной из питающих линий 50, 52,
состояние, в котором его линии 62-65, соединенные с нагрузками, соединены с не являющимся обязательным резервным источником 22 электроэнергии через линию 82 или линию 84, или
состояние, в котором его линии 62-65, соединенные с нагрузками, соединены с отключенной позицией/отключенным контактом 92-95 (например, разомкнутой цепью, не соединенной ни с резервным источником 22 электроэнергии, ни с питающими линиями 50, 52).
Регулятор 27 потребления электроэнергии соединен с переключателями 42-45 и выборочно подключает к электрической сети 16 и отключает от электрической сети 16, к отключенным контактам 92-95 разомкнутой цепи и от отключенных контактов 92-95 разомкнутой цепи, к резервному источнику 22 электроэнергии через линии 82 и 84 и от резервного источника 22 электроэнергии линии 62-65, соединенные с нагрузками переменного тока. Определяющий потребление электроэнергии модуль 29 соединен с линиями 62-65, соединенными с нагрузками, и осуществляет мониторинг количества электроэнергии, подаваемой на нагрузки переменного тока. Используя информацию о состоянии переключателей, принимаемую от регулятора 27 потребления электроэнергии, определяющий потребление электроэнергии модуль 29 может определять, подается электроэнергия электрической сетью или она подается резервным источником 22 электроэнергии. Используя эту информацию, определяющий потребление электроэнергии модуль может определять, следует ли включать измеряемые на выходах количества электроэнергии в величину суммарного количества электроэнергии, подаваемой электрической сетью.
В качестве альтернативы соединению с линиями 62-65, соединенными с нагрузками, определяющий потребление электроэнергии модуль 29 может быть соединен с питающими линиями 50 и 52 либо с входными линиями переключателей 42-45. Количество электроэнергии, определяемое определяющим потребление электроэнергии модулем, в этих случаях представляет собой количество электроэнергии, принимаемое из электрической сети. Измерение потребления электроэнергии на входных линиях переключателей 42-45 позволяет определять потребление электроэнергии каждой из нагрузок. Расчет количества электроэнергии, подаваемой электрической сетью, в этих случаях упрощен, поскольку на расчет не влияют состояния переключателей 42-45.
Регулятор 27 потребления электроэнергии сконфигурирован для выборочного подключения и отключения определенных нагрузок с помощью переключателей 42-45 в соответствии с одним или более критерием, к числу которых относятся, без ограничения, приоритеты соответствующих нагрузок, предварительно определенные или программируемые настройки управления нагрузками и программируемые настройки, регламентирующие, какие нагрузки разрешается отключать в тот момент, когда они потребляют электроэнергию (например, потребитель может не желать отключать микроволновую печь, когда она потребляет электроэнергию). Регулятор 27 потребления электроэнергии может быть переконфигурирован потребителем для отключения нагрузок на основании нескольких разных критериев. Регулятор 27 потребления электроэнергии может быть сконфигурирован, например, для отключения определенных типов нагрузок раньше других типов нагрузок. Например, кондиционер воздуха может быть отключен раньше отключения холодильника.
Критерии, которые могут быть использованы регулятором 27 потребления электроэнергии при определении того, какие нагрузки подключить и/или отключить, включают:
количество электроэнергии, потребляемой нагрузкой, по сравнению с ее количествами, потребляемыми другими нагрузками,
количество электроэнергии, потребляемой нагрузкой, по сравнению с величиной запрашиваемого снижения потребления электроэнергии (например, для отключения нагрузок, потребляющих наибольшее количество электроэнергии, в первую очередь, с тем, чтобы отключением минимального количества нагрузок обеспечить запрашиваемое снижение потребления электроэнергии),
определенный потребителем приоритет важности или критичности нагрузки по сравнению с другими нагрузками, потребляющими электроэнергию, и/или
обеспечение минимальной продолжительности включения нагрузок.
Регулятор 27 потребления электроэнергии может запрашивать ввод данных потребителем через пользовательский интерфейс, не показанный на фиг.3, для предоставления потребителю возможности определять, какие нагрузки следует отключить. Другие критерии тоже могут использоваться для определения того, какие нагрузки следует отключить и/или подключить от/к электрической сети 16.
Регулятор 27 потребления электроэнергии может быть сконфигурирован для отключения нагрузок на основании приоритетов, которые зависят от времени суток, дня недели, времени года и т.д. Например, регулятор 27 потребления электроэнергии для домашнего использования сконфигурирован таким образом, чтобы не отключать определенные нагрузки в часы, когда ожидается, что люди находятся дома, и отключать определенные нагрузки в часы, когда ожидается, что люди не находятся дома. Регулятор 27 потребления электроэнергии сконфигурирован для отключения определенных нагрузок в будние дни, но не в выходные дни, и наоборот. Регулятор 27 потребления электроэнергии также предпочтительно сконфигурирован для отключения различных нагрузок в разные времена года.
Регулятор 27 потребления электроэнергии сконфигурирован для отключения нагрузок с целью обеспечения запрашиваемого снижения потребления электроэнергии, которое, например, выражено в процентах, некоторым пороговым значением или некоторым абсолютным значением (например, некоторым количеством киловатт-часов). Определение приоритетов, речь о котором шла выше, используется для выбора порядка, в котором нагрузки отключаются в попытке обеспечить запрашиваемое снижение потребления электроэнергии.
Регулятор 27 потребления электроэнергии может быть сконфигурирован для отключения и повторного подключения нагрузок к питающему входу таким образом, чтобы нагрузки имели уменьшенную продолжительность включения. Например, холодильник может отключаться на некоторое время, а затем повторно подключаться на некоторое время. Помимо этого, регулятор 27 потребления электроэнергии может управлять не только подключением/отключением нагрузок, но и частично включенным состоянием или частично выключенным состоянием. Продолжительность включения или величина частично включенного или частично выключенного состояний могут регулироваться на основании различных факторов, например времени суток, температуры (например, для кондиционера воздуха или другой регулирующей климат нагрузки) и т.д. Регулятор 27 потребления электроэнергии может также подключать или отключать нагрузки не напрямую, а с помощью контролирующего оборудования, например датчиков температуры, датчиков освещенности и т.д.
Регулятор 27 потребления электроэнергии может быть сконфигурирован для отключения определенных нагрузок, только если выполняется один или более критерий отключения, например, если предлагаемая величина экономии или выплат (например, предлагаемое снижение цены киловатт-часа или предлагаемый тариф), не ниже некоторого порогового значения. Предпочтительно, сообщение о состоянии потребления электроэнергии, принимаемое от центрального сервера 12, включает величины экономии или тарифы за киловатт-час, которые предлагаются за снижение потребления электроэнергии на определенную величину. Величина экономии или тариф могут зависеть от процентной или абсолютной величины снижения потребления электроэнергии, которое инициируется в ответ на предложение. Например, поставщик электроэнергии может предложить снижение на 10% тарифа на киловатт-час за снижение потребления электроэнергии на 1-5 кВт, снижение на 15% тарифа на киловатт-час за снижение потребления электроэнергии на 5-10 кВт и т.д. Регулятор 27 потребления электроэнергии сконфигурирован для определения того, какие нагрузки следует отключить и в каком количестве, на основании назначенных приоритетов, критериев отключения, предлагаемых/имеющихся стимулов, на основании того, какое количество нагрузок потребляет электроэнергию, какие нагрузки потребляют электроэнергию (например, высокоприоритетные нагрузки, низкоприоритетные нагрузки и т.д.), времени суток, дня недели, времени года и т.д. Как уже было сказано выше, назначение приоритетов, описанное выше, может быть использовано в выборе порядка, в котором нагрузки отключаются для обеспечения запрашиваемого снижения потребления электроэнергии.
Рассмотрим фиг.4. Центральный сервер 12 включает процессор 102, соединенный с памятью 104. Процессор 102 может включать следующие устройства в количестве одной или более единицы: специализированная интегральная схема, цифровой сигнальный процессор, устройство цифровой обработки сигналов, программируемое логическое устройство, программируемая вентильная матрица, контроллер, микроконтроллер, микропроцессор, электронное устройство, другие электронные узлы - или их сочетания.
Процессор 102 сконфигурирован для обработки данных, принимаемых от сетевого интерфейса 106, и/или их сохранения в памяти 104. Память 104 может быть выполнена внутри процессора 102 или вне процессора 102. Память 104 может представлять собой долговременную, кратковременную, энергозависимую, энергонезависимую память или иной тип памяти, без ограничения каким-либо конкретным типом памяти или количеством устройств.
Процессор 102 также сконфигурирован для двустороннего обмена данными и/или инструкциями с сетевым интерфейсом 106, модулем 108, определяющим состояние электрической сети, модулем 110, вычисляющим вознаграждение за экономию электроэнергии, и модулем 112, вычисляющим снижение потребления электроэнергии.
Сетевой интерфейс 106 сконфигурирован для передачи и приема данных по сети 13. Сетевой интерфейс 106 может передавать сообщения о состоянии потребления электроэнергии снижающим потребление электроэнергии системам 20. Кроме того, сетевой интерфейс 106 может передавать информацию поставщику 14 электроэнергии и принимать информацию от поставщика 14 электроэнергии. Например, сетевой интерфейс 106 может принимать указания от поставщика 14 электроэнергии о том, что снижение потребления электроэнергии должно быть инициировано или отменено. Далее, сетевой интерфейс 106 может передавать оценки снижения потребления электроэнергии поставщику 14 электроэнергии по сети 13.
Модуль 108, определяющий состояние электрической сети, соединен с сетевым интерфейсом 106 и сконфигурирован для передачи сообщений о состоянии потребления электроэнергии через сетевой интерфейс 106 и через сеть 13 снижающим потребление электроэнергии регуляторам 24. Определение того, когда передавать сообщение о состоянии потребления электроэнергии, может выполняться модулем 108, определяющим состояние электрической сети, независимо, или модуль 108, определяющий состояние электрической сети, может принимать указание от внешнего источника, например, поставщика 14 электроэнергии, через сетевой интерфейс 106. Сообщения о состоянии потребления электроэнергии могут запрашивать снижение потребления электроэнергии, запрашивать отмену предыдущего снижения потребления электроэнергии, запрашивать выраженную в процентах величину снижения потребления электроэнергии или запрашивать выраженную абсолютным значением величину снижения потребления электроэнергии. Сообщение о состоянии потребления электроэнергии может включать информацию об одном или более стимуле, например об уровне (уровнях) вознаграждения, такую как величины тарифов или экономии, которые предлагаются за соответствующие величины снижения потребления электроэнергии. Запрашиваемые величины могут быть одинаковыми для всех снижающих потребление электроэнергии регуляторов 24 в электрической сети, либо запрашиваемые величины могут определяться на основании критериев, таких как текущий уровень потребления электроэнергии, исторические уровни исходного потребления электроэнергии и т.д.
Некоторые из функций регулятора 27 потребления электроэнергии, описанного выше, могут быть включены в модуль 108, определяющий состояние электрической сети, или другой модуль центрального сервера 12. Например, модуль 108, определяющий состояние электрической сети, может быть сконфигурирован для передачи сообщения о состоянии потребления электроэнергии, включающего инструкции о том, что следует отключить. Инструкции могут включать, например, инструкции о том, какие нагрузки или, по меньшей мере, какие типы нагрузок (например, кондиционер воздуха, отопительный прибор, телевизор, компьютер, игровое оборудование, стереосистему и т.д.) следует отключить, инструкции о величине (процентной или абсолютной) снижения потребления электроэнергии и т.д.
Модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, сконфигурирован для определения суммарного вознаграждения, заработанного за обеспечение суммарного снижения потребления электроэнергии, инициированного снижающими потребление электроэнергии устройствами в ответ на прием сообщений о состоянии потребления электроэнергии, передаваемых модулем 108, определяющим состояние электрической сети. Кроме того, модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, сконфигурирован для определения в суммарном вознаграждении индивидуальных частей, соответствующих каждому из снижающих потребление электроэнергии устройств, которые приняли сообщения о состоянии потребления электроэнергии. Модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, принимает от модуля 112, вычисляющего снижение потребления электроэнергии, оценки индивидуального снижения потребления электроэнергии, соответствующие снижающим потребление электроэнергии регуляторам 24. Оценки индивидуального снижения потребления электроэнергии складываются модулем 112, вычисляющим снижение потребления электроэнергии, для определения оценки суммарного снижения потребления электроэнергии. Модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, принимает оценку суммарного снижения потребления электроэнергии от модуля, вычисляющего снижение потребления электроэнергии. Как было сказано выше, оценки индивидуального снижения потребления электроэнергии могут определяться индивидуальными определяющими потребление электроэнергии модулями 29 индивидуальных снижающих потребление электроэнергии регуляторов 24 или модулем 112, вычисляющим снижение потребления электроэнергии, центрального сервера 12. В случаях, когда оценки индивидуального снижения потребления электроэнергии определяются снижающими потребление электроэнергии регуляторами 24, модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, предпочтительно подтверждает и/или проверяет оценки снижения потребления электроэнергии, например, используя записи компании-поставщика электроэнергии, для предотвращения обманных заявлений о снижении потребления электроэнергии.
На основании того, сколько поставщик электроэнергии обязался платить за снижение потребления электроэнергии, модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, определяет величину суммарного вознаграждения, заработанного за суммарное снижение потребления электроэнергии. Модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, может затем определять в суммарном вознаграждении индивидуальные части, соответствующие каждому из снижающих потребление электроэнергии устройств. Центральный сервер 12 вычитает часть суммарного вознаграждения перед определением индивидуальных частей с тем, чтобы покрыть издержки, а в некоторых случаях обеспечить прибыть. Модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, может затем определять в уменьшенном суммарном вознаграждении (т.е. после того, как были вычтены издержки и/или прибыль) индивидуальные части пропорционально или по какой-либо другой оговоренной схеме расчета, основываясь на отношениях оценок индивидуального снижения потребления электроэнергии к оценке суммарного снижения потребления электроэнергии.
На индивидуальные части вознаграждения могут также влиять величины снижений потребления электроэнергии, которые были инициированы индивидуальными снижающими потребление электроэнергии устройствами. Например, более высокий тариф может быть предложен за более высокие уровни снижения потребления электроэнергии, как было сказано выше. В этих случаях модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, может включать различные тарифы в определение индивидуальных частей вознаграждения. Объем настоящего документа охватывает и другие способы определения индивидуальных частей вознаграждения.
Модуль 112, вычисляющий снижение потребления электроэнергии, соединен с сетевым интерфейсом 106 и модулем 110, вычисляющим вознаграждение за экономию электроэнергии. Модуль 112, вычисляющий снижение потребления электроэнергии, сконфигурирован для приема через сетевой интерфейс 106 показаний о снижении потребления электроэнергии нагрузками, относящимися к каждому из снижающих потребление электроэнергии устройств, которые инициировали снижения потребления электроэнергии в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии. Модуль 112, вычисляющий снижение потребления электроэнергии, оценивает суммарное снижение потребления электроэнергии путем складывания оценок индивидуального снижения потребления электроэнергии. Оценки индивидуального и суммарного снижения потребления электроэнергии предоставляются модулю 110, вычисляющему вознаграждение за экономию электроэнергии, например, путем их сохранения в памяти 104, с тем чтобы модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, выполнил его функции, как описано выше.
Показания о снижении потребления электроэнергии, принимаемые модулем 112, вычисляющим снижение потребления электроэнергии, могут представлять собой индивидуальные оценки снижений потребления электроэнергии, которые были вычислены индивидуальными определяющими потребление электроэнергии модулями 29 индивидуальных снижающих потребление электроэнергии регуляторов 24. Модуль 112, вычисляющий снижение потребления электроэнергии, вычисляет оценку суммарного снижения потребления электроэнергии путем складывания этих индивидуальных оценок снижения потребления электроэнергии.
Вместо того, что показания о снижении потребления электроэнергии представляют собой оценки снижения потребления электроэнергии, вычисленные определяющими потребление электроэнергии модулями 29, показания о снижении потребления электроэнергии, принимаемые модулем 112, вычисляющим снижение потребления электроэнергии, могут представлять собой периодически определяемые величины потребления электроэнергии. Модуль 112, вычисляющий снижение потребления электроэнергии, определяет оценку снижения потребления электроэнергии на основании величин потребления электроэнергии, периодически передаваемых от снижающих потребление электроэнергии устройств центральному серверу 12. Модуль 112, вычисляющий снижение потребления электроэнергии, может использовать способы, подобные тем, что описаны выше, например, вычисление величин исходного потребления электроэнергии, для вычисления оценок снижения потребления электроэнергии. Модуль 112, вычисляющий снижение потребления электроэнергии, отслеживает, когда каждое снижающее потребление электроэнергии устройство находится в нормальном состоянии - для вычисления исходных величин, и когда каждое снижающее потребление электроэнергии устройство находится в состоянии снижения энергопотребления - для вычисления оценок снижения потребления электроэнергии. Более подробно определение оценок снижения потребления электроэнергии описано ниже со ссылкой на фиг.5-8.
Рассмотрим фиг.5 с учетом фиг.1-3. Процесс 210, осуществляемый снижающей потребление электроэнергии системой 20 из фиг.2, включает показанные этапы. Процесс 210 осуществляется различными модулями снижающего потребление электроэнергии регулятора 24. В этом примере определяющий потребление электроэнергии модуль 29 сконфигурирован для определения величин снижения потребления электроэнергии с помощью вычисления величин исходного потребления электроэнергии. На этапе 212 вход переключающего модуля 31 принимает электроэнергию от источника электроэнергии, например, от электрической сети 16.
На этапе 214 электроэнергия, принятая от источника электроэнергии на этапе 212, подается на выходы переключающего модуля 31, которые соединены с различными нагрузками здания 18, относящегося к снижающему потребление электроэнергии регулятору 24, осуществляющему процесс 210. В зависимости от того, является текущее состояние электрической сети 16 нормальным или ненормальным (например, состояние снижения потребления электроэнергии), некоторые или все из переключателей 42-45 находятся в состоянии, которое соединяет выходы и соответствующие нагрузки с электрической сетью 16.
На этапе 215 определяющий потребление электроэнергии модуль 29 определяет оценки исходного потребления электроэнергии для выходов/нагрузок. Оценки исходного потребления электроэнергии определяются для каждой из линий 62-65, соединенных с нагрузками переменного тока. Оценки исходного потребления электроэнергии могут выполняться периодически, например каждые 15 минут, каждые полчаса, каждый час (или через другие периодические или непериодические интервалы), с тем, чтобы создать адекватную базу данных исходного потребления электроэнергии для каждой из нагрузок. Оценки исходного потребления электроэнергии могут сохраняться в памяти и увязываться со временем суток, днем недели, временем года. Оценки исходного потребления электроэнергии могут также увязываться с другими параметрами, такими как, например, внешние температура и влажность, например, для таких нагрузок, как кондиционеры воздуха, отопительные приборы, вентиляторы или иные устройства, использование которых зависит от погоды.
На этапе 216 сетевой интерфейс 25 принимает сообщение о состоянии потребления электроэнергии через сеть 13 от центрального сервера 12. Сообщение о состоянии потребления электроэнергии содержит запрос/инструкцию о снижении потребления электроэнергии и/или об отмене либо изменении предыдущего запроса/предыдущей инструкции о снижении потребления электроэнергии.
На основании информации, содержащейся в сообщении о состоянии потребления электроэнергии, принятом на этапе 216, регулятор 27 потребления электроэнергии определяет на этапе 218, следует ли изменить то, какие нагрузки подключены для приема электроэнергии. Определение, которое делается на этапе 218, зависит от запроса о снижении потребления электроэнергии, содержащегося в сообщении о состоянии потребления электроэнергии, принятом на этапе 216. Инструкции в сообщении о состоянии потребления электроэнергии могут включать обязательные для исполнения действия или не обязательные для исполнения действия. Если запрос о снижении потребления электроэнергии не изменился с предыдущего сообщения, регулятор 27 потребления электроэнергии определяет, что изменения не требуются. Если сообщение о состоянии потребления электроэнергии содержит новый запрос о снижении потребления электроэнергии, регулятор потребления электроэнергии определяет, что должны быть сделаны изменения, если критерии запрашиваемого снижения потребления электроэнергии в данный момент не удовлетворены. Например, если запрашивается выраженное в процентах снижение исходного потребления электроэнергии, регулятор 27 потребления электроэнергии при выполнении определения сравнивает текущую величину снижения потребления электроэнергии с запрашиваемым уровнем снижения. Если запрашивается отключение определенных нагрузок, таких как кондиционеры воздуха, телевизоры и т.д., регулятор 27 потребления электроэнергии определяет, что необходимы изменения, если запрашиваемые нагрузки не отключены.
Определение на этапе 218 может использовать критерии или правила приоритетности и отключения; предварительно определенные или программируемые настройки управления нагрузками; и/или программируемые настройки, регламентирующие, какие нагрузки разрешается отключать в тот момент, когда они потребляют электроэнергию. Критерии приоритетности могут включать иерархический список нагрузок в порядке важности. Если какие-либо нагрузки, находящиеся ниже порогового уровня важности, потребляют электроэнергию, регулятор потребления электроэнергии определяет, что требуются изменения. Критерии отключения, принимаемые во внимание на этапе 218, могут включать правила о том, в какое время суток, в какой день недели или в какое время года определенные нагрузки могут быть отключены, правила о минимальных уровнях вознаграждения, при которых следует отключать определенные нагрузки, правила, относящиеся к текущему уровню потребления электроэнергии, и т.д.
Если на этапе 218 определено, что подключение и отключение нагрузок не требуется, процесс 210 возвращается на этап 216. Если предварительно определенное количество времени проходит без приема нового сообщения о состоянии потребления электроэнергии, процесс 210 переходит с этапа 216 на этап 218. Таким способом процесс 210 определяет, не изменились ли условия, и не появилась ли необходимость на этапе 218 принять решение об изменении состояния электрического подключения одной или более нагрузки.
Если на этапе 218 определено, что должны быть выполнены снижения потребления электроэнергии, процесс 210 переходит на этап 220, где регулятор 27 потребления электроэнергии управляет одним или более из переключателей 42-45 для выборочного подключения и/или отключения входящей электроэнергии, принимаемой от сети 16, к выходам и/или от выходов переключающего модуля 31. Определение того, какие нагрузки подключить или отключить, может осуществляться с использованием следующих критериев:
количество электроэнергии, потребляемой одной нагрузкой, по сравнению с ее количествами, потребляемыми другими нагрузками;
количество электроэнергии, потребляемой нагрузкой, по сравнению с величиной запрашиваемого снижения потребления электроэнергии;
определенные потребителем критерии, такие как приоритет важности или критичности нагрузки по сравнению с другими нагрузками, потребляющими электроэнергию; и
обеспечение минимальной продолжительности включения определенных нагрузок.
Регулятор 27 потребления электроэнергии может запрашивать ввод данных потребителем через пользовательский интерфейс, не показанный на фиг.3, для предоставления потребителю возможности определять, какие нагрузки следует отключить. Другие критерии тоже могут использоваться для определения того, какие нагрузки отключить или подключить к электрической сети 16.
На этапе 222 определяющий потребление электроэнергии модуль 29 определяет величину снижения потребления электроэнергии. Величина снижения потребления электроэнергии определяется на основании (1) количества электроэнергии, подаваемой источником входящей электроэнергии в период времени, в течение которого на одном или более переключателе выполнено отключение одного или более выхода от источника входящей электроэнергии, и (2) оценки исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени.
Определяющий потребление электроэнергии модуль 29 определяет на этапе 215 оценки исходного потребления электроэнергии на основании количества электроэнергии, подаваемой источником входящей электроэнергии в периоды времени, в течение которых ни один из выходов не отключен от источника входящей электроэнергии регулятором 27 потребления электроэнергии. Оценки исходного потребления электроэнергии могут вычисляться для каждой из нагрузок переменного тока, соединенных с линиями 62-65. Оценки исходного потребления электроэнергии сохраняются в памяти 23. Оценки исходного потребления электроэнергии определяются и сохраняются в памяти периодически для построения базы данных исходного потребления электроэнергии. Величины исходного потребления электроэнергии увязываются со временем, например, с частью часа, временем суток, днем недели, неделями месяца, месяцами года и т.д. При сохранении истории величин исходного потребления электроэнергии за большой период времени, охватывающий целый год, величины исходного потребления электроэнергии отражают, каким образом потребление электроэнергии зависит от климата, сезонной активности, личного образа жизни потребителей и т.д. Далее величины исходного потребления электроэнергии, которые сохранены в памяти, могут совместно обрабатываться (например, могут определяться среднее значение, среднее взвешенное значение, усредненное по времени значение и т.д.) с вновь определяемыми величинами исходного потребления электроэнергии за аналогичные периоды времени. Этим способом величины исходного потребления электроэнергии могут быть приближены к статистическому среднему.
На этапе 224 сетевой интерфейс 25 передает величину снижения потребления электроэнергии удаленному устройству по сети 13. Удаленное устройство определено оператором снижающей потребление электроэнергии системы 10 и в некоторых вариантах осуществления представляет собой центральный сервер 12, от которого исходит сообщение о состоянии потребления электроэнергии. Процесс 210 затем возвращается на этап 216. Этапы 216-224 продолжают выполняться, как описано выше.
В альтернативном варианте процесса 210 из фиг.5 этап 218 может быть опущен. В этом альтернативном варианте сообщения о состоянии потребления электроэнергии, принимаемые на этапе 216, включают конкретные инструкции о том, какие нагрузки подключать или отключать. Например, потребитель может иметь договор с оператором центрального сервера 12, позволяющий управлять снижающим потребление электроэнергии регулятором 24 с помощью центрального сервера 12. На этапе 220 регулятор 27 потребления электроэнергии использует инструкции, принятые от центрального сервера, для управления переключателями 42-45 с целью подключения и/или отключения входящей электроэнергии из сети 16 к выходам и/или от выходов переключающего модуля 31.
Рассмотрим фиг.6 с учетом фиг.1-4. Процесс 310, осуществляемый центральным сервером 12 из фиг.4, включает показанные этапы. Процесс 310 используется центральным сервером 12 для управления снижающими потребление электроэнергии регуляторами 24, которые осуществляют процесс 210 из фиг.5. В процессе 210 снижающие потребление электроэнергии регуляторы 24 определяют величины снижения потребления электроэнергии на этапе 222 и передают их центральному серверу 12 на этапе 224.
Процесс 310 начинается на этапе 312, где модуль 108, определяющий состояние электрической сети, определяет, изменилось ли состояние электрической сети 16 таким образом, что сообщение о состоянии потребления электроэнергии должно быть отправлено снижающим потребление электроэнергии системам 20, соединенным с электрической сетью 16. Модуль 108, определяющий состояние электрической сети, может принимать через сетевой интерфейс 106 и сеть 13 показания о состоянии электрической сети от поставщика 14 электроэнергии. Модуль 108, определяющий состояние электрической сети, может также быть соединен с оборудованием электрической сети и быть способен самостоятельно определять состояние электрической сети.
Изменения в состоянии электрической сети, которые могут привести к положительному определению на этапе 312, включают следующие ситуации: уровень спроса на электроэнергию приближается к максимальной производительности электрической сети, или уровень спроса на электроэнергию приближается к некоторому пороговому уровню, связанному с максимальной производительностью электрической сети 16. Уровень максимальной производительности, используемый на этапе 312, может изменяться. Например, уровень максимальной производительности электрической сети 16 может временно снижаться в связи с необходимостью отведения электроэнергии в другие электрические сети или другие части электрической сети 16.
Другие изменения, которые могут привести к положительному определению на этапе 312, включают ожидаемые изменения спроса, такие как, например, ожидаемые пики и снижения спроса, которые происходят ежедневно, например, по причине рабочих графиков. Изменения, которые обнаруживаются на этапе 312, могут приводить к ужесточению, смягчению или отмене предыдущих запросов о снижении потребления электроэнергии. Модуль, определяющий состояние электрической сети, может также осуществлять мониторинг характеристик напряжения и частоты в сети и использовать эти величины в определении того, изменяется ли состояние электрической сети.
Если на этапе 312 определено, что состояние электрической сети изменилось и дает основания для снижения потребления электроэнергии (или для отмены либо изменения тем или иным образом предыдущего запроса о снижении потребления электроэнергии), процесс 310 переходит на этап 313, где модуль 108, определяющий состояние электрической сети, определяет, требуется ли или оправдано ли снижение потребления электроэнергии ввиду изменений состояния электрической сети. Определение на этапе 313 может включать определение издержек (например, дополнительных издержек или общих издержек) на предоставление дополнительной электроэнергии для ожидаемого в будущем роста потребления электроэнергии. Если производительность электрической сети приближается к пределу производительности, могут быть введены в работу дополнительные генерирующие электроэнергию системы. Дополнительные генерирующие электроэнергию системы могут представлять собой генераторы, работа которых может быть очень дорогостоящей по сравнению с работой обычных электростанций, работающих, например, на угле, природном газе и т.д.
Еще один способ увеличения подачи электроэнергии, который тоже может быть дорогостоящим, - это приобретение электроэнергии у других поставщиков и передача приобретенной электроэнергии в электрическую сеть. Закупочная цена может быть очень высокой, в зависимости от соотношения между спросом и предложением. Когда растет спрос, например, по причине того, что другие электрические сети тоже нуждаются в большем количестве электроэнергии, растет и цена. Если издержки на удовлетворение ожидаемого роста потребления электроэнергии достаточно велики, а ожидаемая экономия при снижении потребления электроэнергии превышает издержки на стимулирование потребителей для снижения ими потребления электроэнергии, то определение на этапе 313 может быть положительным, и процесс 310 переходит на этап 314. В некоторых вариантах осуществления, где требуется получение прибыли, экономия электроэнергии должна быть достаточно высокой, чтобы превышать прибыль, которую требуется получить, и издержки на стимулирование, для положительного определения на этапе 313. Если на этапе 313 сделано отрицательное определение, процесс 310 повторяет этап 312 до тех пор, пока состояние электрической сети не изменится.
Если положительное определение сделано на этапе 313, процесс 310 переходит на этап 314, где модуль 108, определяющий состояние электрической сети, передает через сетевой интерфейс 106 сообщение о состоянии потребления электроэнергии множеству снижающих потребление электроэнергии устройств, таких как снижающие потребление электроэнергии регуляторы 24, относящиеся к снижающим потребление электроэнергии системам 20. Сообщения о состоянии потребления электроэнергии, передаваемые на этапе 314, могут включать различные инструкции для управления работой снижающих потребление электроэнергии систем 20. Например, сообщения о состоянии потребления электроэнергии могут включать инструкции, запрашивающие снижение потребления электроэнергии, отмену предыдущего снижения потребления электроэнергии, запрашивающие выраженную в процентах величину снижения потребления электроэнергии или запрашивающие выраженную абсолютным значением величину снижения потребления электроэнергии. Помимо этого, сообщения о состоянии потребления электроэнергии, передаваемые на этапе 314, могут включать информацию, относящуюся к уровню вознаграждения (например, величину тарифа или величину экономии), которое предлагается за определенные уровни снижения потребления электроэнергии. Сообщение о состоянии потребления электроэнергии может включать инструкции о том, что следует отключить. Эти инструкции могут включать, например, инструкции о том, какие нагрузки или, по меньшей мере, какие типы нагрузок (например, кондиционер воздуха, отопительный прибор, телевизор, компьютер, игровое оборудование, стереосистему и т.д.) следует отключить. Сообщение о состоянии потребления электроэнергии может ссылаться на предыдущее сообщение о состоянии потребления электроэнергии и влиять различными способами на инструкции предыдущего сообщения о состоянии потребления электроэнергии. Инструкции, содержащиеся в сообщении о состоянии потребления электроэнергии, могут быть не обязательными для исполнения, и регулятору 27 потребления электроэнергии может быть предоставлена возможность на основании того, как он сконфигурирован, определять, является ли снижение потребления электроэнергии необходимым. Инструкции могут быть обязательными для исполнения, и снижающие потребление электроэнергии системы не имеют возможности выбирать, следует ли исполнять эти инструкции. Некоторые сообщения о состоянии потребления электроэнергии, передаваемые на этапе 314, могут содержать запросы оценок потребления электроэнергии, текущего или прошлого, или оценок снижения потребления электроэнергии (например, величины, на которую потребление электроэнергии было снижено относительно исходного уровня в ответ на инструкцию о снижении потребления электроэнергии).
На этапе 316 сетевой интерфейс 106 принимает показания о снижении потребления электроэнергии нагрузками, относящимися к каждому из множества снижающих потребление электроэнергии устройств, которым на этапе 314 были переданы сообщения о состоянии потребления электроэнергии. Показания о снижении потребления электроэнергии, принимаемые на этапе 316, представляют собой оценку снижения потребления электроэнергии, определенную снижающими потребление электроэнергии системами 20, как описано выше применительно к процессу 210, показанному на фиг.5. Показания о снижении потребления электроэнергии могут приниматься периодически от снижающих потребление электроэнергии систем 20 в периоды времени, когда электрическая сеть 16 находится в состоянии снижения потребления электроэнергии. Показания о снижении потребления электроэнергии могут также приниматься в ответ на передачу центральным сервером на этапе 314 сообщения о состоянии потребления электроэнергии, запрашивающего оценку снижения потребления электроэнергии. Центральный сервер 12 запрашивает оценку снижения потребления электроэнергии, когда состояние электрической сети изменяется, и/или когда на этапе 312 определяется, что требуется другое сообщение о состоянии потребления электроэнергии.
Показания, принимаемые на этапе 316, передаются модулю 112, вычисляющему снижение потребления электроэнергии. На этапе 318 модуль 112, вычисляющий снижение потребления электроэнергии, оценивает суммарное снижение потребления электроэнергии путем складывания индивидуальных показаний о снижении потребления электроэнергии, которые были приняты на этапе 316. Оценка суммарного снижения потребления электроэнергии и показания об индивидуальных снижениях потребления электроэнергии сохраняются в памяти 104 для использования модулем 110, вычисляющим вознаграждение за экономию электроэнергии, при расчете суммарных и индивидуальных вознаграждений, заработанных за снижение потребления электроэнергии, инициированное снижающими потребление электроэнергии системами 20 в ответ на прием запросов о снижении потребления электроэнергии.
На этапе 320 модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, определяет суммарное вознаграждение, заработанное за обеспечение суммарного снижения потребления электроэнергии, инициированного в ответ на прием снижающими потребление электроэнергии устройствами сообщения о состоянии потребления электроэнергии, которое было передано на этапе 314. Предпочтительно, в контрактах между оператором центрального сервера 12 (в случаях, когда поставщик 14 электроэнергии, эксплуатирующий электрическую сеть 16, не является владельцем центрального сервера 12) и поставщиком 14 электроэнергии оговариваются предварительно определенные тарифы вознаграждения. Тарифы вознаграждения могут изменяться в зависимости от величины снижения потребления электроэнергии. Например, более высокий тариф вознаграждения может быть предусмотрен за более высокие величины снижения потребления электроэнергии. Альтернативно, более низкие тарифы вознаграждения могут быть предусмотрены за более высокие величины снижения потребления электроэнергии. Модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, определяет суммарную величину вознаграждения путем умножения суммарного снижения потребления электроэнергии на соответствующий тариф вознаграждения.
На этапе 322 модуль, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, определяет в суммарном вознаграждении индивидуальные части, которые были заработаны индивидуальными снижающими потребление электроэнергии устройствами. Модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, определяет в суммарном вознаграждении индивидуальные части, соответствующие каждому из снижающих потребление электроэнергии устройств, которым на этапе 314 были переданы сообщения о состоянии потребления электроэнергии. Модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, вычитает часть суммарного вознаграждения перед определением индивидуальных частей, с тем, чтобы покрыть издержки, а в некоторых случаях обеспечить прибыль. Модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, затем определяет в уменьшенном суммарном вознаграждении (т.е. после вычитания издержек и/или прибыли) индивидуальные части пропорционально, основываясь на отношениях оценок индивидуального снижения потребления электроэнергии к оценке суммарного снижения потребления электроэнергии.
После определения суммарного и индивидуальных вознаграждений на этапах 320 и 322 процесс 310 возвращается на этап 312 для определения того, когда следует передать следующее сообщение о состоянии потребления электроэнергии при изменении состояния электрической сети.
Рассмотрим фиг.7 с учетом фиг.1-3. Процесс 260, осуществляемый снижающей потребление электроэнергии системой 20 из фиг.2, включает показанные этапы. Процесс 260 отличается от процесса 210 из фиг.5 тем, что оценки снижения потребления электроэнергии не определяются снижающим потребление электроэнергии регулятором 24 с помощью определяющего потребление электроэнергии модуля 29, а вместо этого вычисляются удаленным устройством (например, центральным сервером 12), которому передаются величины исходного потребления электроэнергии и сниженного потребления электроэнергии.
Этапы 212-214 являются такими же, что и аналогичные этапы в процессе 210.
На этапе 268 определяющий потребление электроэнергии модуль 29 определяет величину или величины исходного потребления электроэнергии. Величины исходного потребления электроэнергии могут определяться для каждой из нагрузок переменного тока, либо одна величина исходного потребления электроэнергии может быть определена для всех нагрузок переменного тока суммарно, в зависимости от варианта осуществления. На этапе 270 сетевой интерфейс 25 передает величину исходного потребления электроэнергии удаленному устройству, например, центральному серверу 12, которое соединено с сетью 13. Этапы 268 и 270 могут повторяться периодически в течение периодов, когда электрическая сеть 16 находится в исходном состоянии.
Этап 216 является таким же, что и аналогичный этап в процессе 210. На этапе 218 регулятор 27 потребления электроэнергии определяет, следует ли изменять то, какие нагрузки подключены для приема электроэнергии, и если да, то в какой степени. Этап 218 является таким же, что и аналогичный этап в процессе 210, и те же критерии, что описаны выше, могут использоваться регулятором 27 потребления электроэнергии.
Если на этапе 218 определено, что подключение и отключение нагрузок не требуется, процесс 260 возвращается на этап 216 для ожидания приема следующего сообщения о состоянии потребления электроэнергии. Если предварительно определенное количество времени проходит на этапе 216 без приема нового сообщения о состоянии потребления электроэнергии, процесс 260 переходит с этапа 216 на этап 218 с тем, чтобы снова определить, являются ли изменения требуемыми или желательными.
Если на этапе 218 определено, что должно быть осуществлено подключение/отключение электроэнергии к выходам/от выходов, процесс 260 переходит на этап 220, где регулятор 27 потребления электроэнергии управляет одним или более из переключателей 42-45 для выборочного подключения и/или отключения входящей электроэнергии, принимаемой от сети 16, к выходам и/или от выходов переключающего модуля 31. Этап 220 является таким же, что и аналогичный этап в процессе 210, и те же критерии, что описаны выше, могут использоваться регулятором 27 потребления электроэнергии.
На этапе 272 определяющий потребление электроэнергии модуль 29 определяет величину сниженного потребления электроэнергии на основании количества электроэнергии, подаваемой источником входящей электроэнергии на нагрузки. Те же самые способы, что были использованы для вычисления величин исходного потребления электроэнергии на этапе 268, используются для вычисления величины сниженного потребления электроэнергии на этапе 272. На этапе 274 сетевой интерфейс 25 передает величину сниженного потребления электроэнергии удаленному устройству, например центральному серверу 12, которое соединено с сетью 13.
После передачи величины сниженного потребления электроэнергии на этапе 274 процесс 260 переходит на этап 276. На этапе 276 регулятор 27 потребления электроэнергии определяет, вернулось ли состояние электрической сети к исходному состоянию (например, сообщение о состоянии потребления электроэнергии, принятое на этапе 216, показало, что предыдущие действия по снижению потребления электроэнергии должны быть отменены). Если это так, процесс 260 возвращается на этап 268 для вычисления исходного потребления электроэнергии. Если на этапе 276 определено, что электрическая сеть не находится в исходном состоянии, процесс 260 возвращается на этап 216 для приема другого сообщения о состоянии потребления электроэнергии. Когда снижающая потребление электроэнергии система 20 использует процесс 260, центральный сервер 12 вычисляет величины снижения потребления электроэнергии на основании величин исходного потребления электроэнергии, передаваемых на этапе 270, и на основании величин сниженного потребления электроэнергии, передаваемых на этапе 274. Вознаграждения вычисляются так, как описано выше со ссылкой на фиг.6, с использованием исторических исходных величин, соответствующих аналогичному периоду времени (например, аналогичному времени суток, дню недели и/или времени года), которые были ранее переданы центральному серверу той же самой снижающей потребление электроэнергии системой 20.
Рассмотрим фиг.8 с учетом фиг.1-4. Процесс 410, осуществляемый центральным сервером 12 из фиг.4, включает показанные этапы. В процессе 410 центральный сервер 12 принимает периодические показания о потреблении электроэнергии от снижающих потребление электроэнергии устройств, как было описано выше при описании фиг.7. Это является отличием от процесса 310, в котором центральный сервер принимает показания об оценках снижения потребления электроэнергии, которые были определены индивидуальными снижающими потребление электроэнергии системами 20.
На этапе 412 сетевой интерфейс 106 принимает показания об исходном потреблении электроэнергии, относящиеся к множеству снижающих потребление электроэнергии устройств, таких как снижающие потребление электроэнергии регуляторы 24. Величины потребления электроэнергии, принимаемые на этапе 412, отражают потребление электроэнергии, когда ни одна из нагрузок не отключена от электрической сети. Оценки исходного потребления электроэнергии принимаются периодически и сохраняются в памяти 104 для построения базы данных исходного потребления электроэнергии. Исходные значения потребления электроэнергии увязываются с периодами времени, например с частью часа, временем суток, днем недели, неделями месяца, месяцами года и т.д. При сохранении истории исходного потребления электроэнергии за большой период времени, охватывающий целый год, величины исходного потребления электроэнергии могут отражать, каким образом величины потребления электроэнергии зависят от климата, сезонной активности, личного образа жизни потребителей и т.д.
Далее величины исходного потребления электроэнергии, которые сохранены в памяти, могут совместно обрабатываться (например, могут определяться среднее значение, среднее взвешенное значение, усредненное по времени значение и т.д.) с вновь принимаемыми величинами исходного потребления электроэнергии за аналогичные периоды времени. Этим способом величины исходного потребления электроэнергии могут быть приближены к статистическому среднему.
На этапе 414 модуль 108, определяющий состояние электрической сети, определяет, вышла ли электрическая сеть 16 из исходного состояния. Те же самые критерии, что были описаны выше со ссылкой на этап 312 процесса 310, могут быть использованы на этапе 414. Если состояние электрической сети не изменилось, процесс 410 возвращается на этап 412. Если на этапе 414 определено, что состояние электрической сети изменилось, например, потребление электроэнергии приближается к максимальной производительности, нарушения подачи электроэнергии снижают производительность системы и т.д., процесс 410 переходит на этап 415. На этапе 415 модуль, определяющий состояние электрической сети, определяет, дает ли измененное состояние электрической сети основания для действия в форме запроса снижений потребления электроэнергии. Те же самые критерии, что описаны выше со ссылкой на этап 313, могут быть использованы на этапе 415. Если отрицательное определение сделано на этапе 415, процесс 410 возвращается на этап 412. Если положительное определение сделано на этапе 415, процесс 410 переходит на этап 416.
На этапе 416 модуль 108, определяющий состояние электрической сети, передает через сетевой интерфейс 106 сообщение о состоянии потребления электроэнергии по меньшей мере двум из снижающих потребление электроэнергии устройств. Сообщение о состоянии потребления электроэнергии включает информацию о необходимой величине снижения потребления электроэнергии (выраженной в процентах и/или абсолютных значением), типах устройств, которые следует отключить, тарифах и/или скидках, которые могут быть получены в зависимости от величины снижения потребления электроэнергии, или любую информацию, о которой шла речь выше при описании сообщений о состоянии потребления электроэнергии.
На этапе 418 сетевой интерфейс 106 принимает показания о сниженном потреблении электроэнергии, относящиеся к каждому из множества снижающих потребление электроэнергии устройств, которым на этапе 416 были переданы сообщения о состоянии потребления электроэнергии. Показания о сниженном потреблении электроэнергии, принимаемые на этапе 418, определяются снижающими потребление электроэнергии системами 20 таким же образом, что и показания об исходном потреблении электроэнергии, но показания о сниженном потреблении электроэнергии отражают сниженное потребление электроэнергии, поскольку снижающие потребление электроэнергии системы 20 сконфигурированы для отключения нагрузок в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии. Показания о потреблении электроэнергии принимаются периодически от снижающих потребление электроэнергии систем 20 или в ответ на передачу центральным сервером сообщения, запрашивающего оценку сниженного потребления электроэнергии.
На этапе 420 модуль 112, вычисляющий снижение потребления электроэнергии, оценивает индивидуальные величины снижения потребления электроэнергии, соответствующие снижающим потребление электроэнергии устройствам, на основании (1) показаний о сниженном потреблении электроэнергии, принятых на этапе 418, и (2) исторических величин исходного потребления электроэнергии, принятых на этапе 412 и сохраненных в памяти 104. Модуль 112, вычисляющий снижение потребления электроэнергии, затем определяет оценку суммарного снижения потребления электроэнергии путем складывания показаний об индивидуальном снижении потребления электроэнергии, которые были вычислены на этапе 420. Оценка суммарного снижения потребления электроэнергии и показания об индивидуальном снижении потребления электроэнергии сохраняются в памяти 104 для использования модулем 110, вычисляющим вознаграждение за экономию электроэнергии, при расчете суммарного и индивидуальных вознаграждений, заработанных снижением потребления электроэнергии.
На этапах 422 и 424 модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, определяет суммарное и индивидуальные вознаграждения, заработанные за обеспечение снижения потребления электроэнергии в ответ на сообщения о состоянии потребления электроэнергии. Модуль 110, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, на этапах 422 и 424 использует те же алгоритмы, что были описаны выше со ссылкой на этапы 320 и 322 процесса 310.
На этапе 426 модуль 108, определяющий состояние электрической сети, определяет, изменилось ли состояние электрической сети 16 таким образом, что имеются основания для нового сообщения о состоянии потребления электроэнергии. Если определено, что состояние электрической сети не изменилось, процесс 410 возвращается на этап 418 для приема дополнительных величин сниженного потребления электроэнергии и проходит через этапы 420-426, как описано выше.
Если на этапе 426 определено, что состояние электрической сети изменилось, процесс 410 переходит на этап 428. На этапе 428, если определено, что новое состояние электрической сети представляет собой исходное состояние, процесс 410 переходит на этап 430. На этапе 430 модуль 108, определяющий состояние электрической сети, передает сообщение об исходном состоянии электрической сети всем снижающим потребление электроэнергии устройствам, которым на этапе 416 было отправлено сообщение о состоянии потребления электроэнергии, отличном от исходного. Процесс 410 затем возвращается на этап 412, с тем чтобы вновь принять показание об исходном потреблении электроэнергии.
Если на этапе 428 определено, что новое состояние потребления электроэнергии не является исходным состоянием, процесс 410 возвращается на этап 416, где новое сообщение о состоянии потребления электроэнергии, содержащее новые инструкции о снижении потребления электроэнергии, передается снижающим потребление электроэнергии системам 20. Инструкции нового сообщения о состоянии потребления электроэнергии зависят от того, как изменилось состояние электрической сети. Если состояние является менее благоприятным, дополнительные снижающие потребление электроэнергии устройства могут получить запрос о снижении потребления электроэнергии, либо могут быть запрошены большие снижения потребления электроэнергии. Если состояние является более благоприятным, некоторые снижающие потребление электроэнергии устройства могут получить инструкции об отмене действий по снижению потребления электроэнергии, либо могут быть запрошены меньшие снижения потребления электроэнергии. Другие типы инструкций, которые были описаны выше, могут быть включены в новое сообщение о состоянии потребления электроэнергии, передаваемое на этапе 416. Процесс 410 проходит через остальные этапы так, как описано выше.
Необходимо отметить, что этапы процессов 210, 260, 310 и 410 могут быть совмещены, переставлены и, в некоторых случаях, опущены. Эти процессы являются лишь примерами, и другие процессы тоже входят в объем описания и формулы изобретения.
Изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления.
Настоящей заявкой испрашивается приоритет по заявке на патент США, которая имеет номер 12/328,714 (номер, присвоенный документу патентным поверенным: 026808-005000US), называется «Система и способ снижения потребления электроэнергии», была подана 04 декабря 2008, и ссылка на которую означает ее полное включение в описание настоящей заявки.
Настоящей заявкой также испрашивается приоритет по заявке на патент США, которая имеет номер 12/328,703 (номер, присвоенный документу патентным поверенным: 026808-004700US), называется «Система и способ для определения суммарной сэкономленной электроэнергии», была подана 04 декабря 2008, и ссылка на которую означает ее полное включение в описание настоящей заявки.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Способ интеллектуального управления нагрузкой в изолированных энергосистемах в аварийных режимах и устройство для его осуществления | 2022 |
|
RU2812195C1 |
| ФИНАНСИРУЕМЫЕ ЗА СЧЕТ РЕКЛАМЫ СЛУЖБЫ ДОСТУПА К ДАННЫМ | 2008 |
|
RU2446470C2 |
| Система управления энергопотреблением | 2022 |
|
RU2821067C2 |
| СОХРАНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗВИТОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ И ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЕМ ПОДСТАНЦИИ | 2010 |
|
RU2480885C1 |
| УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА И СПОСОБ ИСТОЧНИКА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ | 2009 |
|
RU2506680C2 |
| СЕТЕВАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ЗАДАЧИ (ВАРИАНТЫ) | 2013 |
|
RU2568289C2 |
| АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА СБОРА ДАННЫХ О ПОТРЕБЛЕНИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ И СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ | 2014 |
|
RU2595939C2 |
| СЕТЕВАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА | 2008 |
|
RU2502122C2 |
| УПРАВЛЕНИЕ ШАБЛОНАМИ АКТИВАЦИИ | 2011 |
|
RU2595968C2 |
| Способ и система для информирования о характеристиках работы газовой турбины в реальном времени | 2013 |
|
RU2627742C2 |
Изобретение относится к области регулирования потребления электрической энергии, в частности, к системе и способу снижения потребления в системах потребления по запросу. Технический результат заключается в создании улучшенной системы регулирования с целью снижения потребления электроэнергии. Система для снижения потребления электроэнергии включает центральный сервер и множество снижающих потребление электроэнергии устройств. Центральный сервер системы содержит сетевой интерфейс, сконфигурированный для передачи и приема информации в/из коммуникационной сети; модуль, определяющий состояние электрической сети, соединенный с сетевым интерфейсом и сконфигурированный для передачи сообщения о состоянии потребления электроэнергии через сетевой интерфейс и сеть по меньшей мере двум снижающим потребление электроэнергии устройствам, соединенным с сетью; модуль, вычисляющий вознаграждение за экономию электроэнергии, сконфигурированный для определения суммарного вознаграждения, заработанного за обеспечение суммарного снижения потребления электроэнергии, инициируемого по меньшей мере двумя снижающими потребление электроэнергии устройствами в ответ на прием сообщения о состоянии потребления электроэнергии, а также сконфигурированный для определения в суммарном вознаграждении индивидуальных частей, относящихся к каждому из снижающих потребление электроэнергии устройств. 5 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.
1. Система для снижения потребления электроэнергии, содержащая:
вход, сконфигурированный для приема электроэнергии от источника электроэнергии,
множество выходов, сконфигурированных для подачи выходящей электроэнергии на множество нагрузок,
множество переключателей, соединенных со входом и множеством выходов,
сетевой интерфейс, сконфигурированный для приема из коммуникационной сети сообщения о состоянии потребления электроэнергии,
регулятор потребления электроэнергии, соединенный с переключателями и сетевым интерфейсом и сконфигурированный для управления переключателями с целью выборочного подключения входа к выходам или отключения входа от выходов в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии, и
определяющий потребление электроэнергии модуль, соединенный со входом и сконфигурированный для определения величины снижения потребления электроэнергии на основании разницы между (1) количеством электроэнергии, подаваемой со входа на выходы, которые соединены со входом, в период времени, в течение которого регулятор потребления электроэнергии отключил вход от по меньшей мере одного из выходов; и (2) оценкой исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени,
при этом сетевой интерфейс соединен с определяющим потребление электроэнергии модулем и сконфигурирован для передачи величины снижения потребления электроэнергии удаленному устройству, соединенному с коммуникационной сетью.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что определяющий потребление электроэнергии модуль дополнительно сконфигурирован для определения оценки исходного потребления электроэнергии на основании количества электроэнергии, подаваемой со входа в период времени, в течение которого ни один из выходов не отключен от входа регулятором потребления электроэнергии; и сохранения оценки исходного потребления электроэнергии в памяти.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что определяющий потребление электроэнергии модуль дополнительно сконфигурирован для определения оценки среднего исходного потребления электроэнергии для множества периодов времени на основании сохраняемых оценок исходного потребления электроэнергии, причем периоды времени, для которых определяется оценка среднего исходного потребления электроэнергии, представляют собой по меньшей мере один из следующих периодов: час, день, неделя, месяц и год.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что принимаемое сообщение о состоянии потребления электроэнергии содержит информацию, предписывающую отменить действие, инициированное ранее принятым сообщением о состоянии потребления электроэнергии.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что сообщение о состоянии потребления электроэнергии содержит информацию, включающую по меньшей мере одну из следующих инструкций: инструкции о том, какой тип устройств следует отключить от входа; инструкции о том, какой конкретный выход следует отключить от входа; инструкции о величине снижения потребления электроэнергии, которое требуется инициировать, или об уровне вознаграждения, которое будет получено за тот или иной уровень инициированного снижения потребления электроэнергии.
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит резервный источник электроэнергии, а регулятор потребления электроэнергии дополнительно сконфигурирован для подключения резервного источника электроэнергии по меньшей мере к одному из выходов.
7. Система по п.6, отличающаяся тем, что резервный источник электроэнергии представляет собой источник бесперебойного питания.
8. Система для снижения потребления электроэнергии, содержащая:
вход, сконфигурированный для приема электроэнергии от источника электроэнергии,
множество выходов, сконфигурированных для подачи выходящей электроэнергии на множество нагрузок,
множество переключателей, соединенных со входом и множеством выходов,
сетевой интерфейс, сконфигурированный для приема из коммуникационной сети сообщения о состоянии потребления электроэнергии,
регулятор потребления электроэнергии, соединенный с переключателями и сетевым интерфейсом и сконфигурированный для управления переключателями с целью выборочного подключения входа к выходам или отключения входа от выходов в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии, и
определяющий потребление электроэнергии модуль, соединенный со входом и сконфигурированный для определения величины снижения потребления электроэнергии на основании разницы между (1) количеством электроэнергии, подаваемой на множество выходов в период времени, в течение которого регулятор потребления электроэнергии отключил вход от по меньшей мере одного из выходов, и (2) множеством оценок исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени, причем определяющий потребление электроэнергии модуль дополнительно сконфигурирован для определения множества оценок исходного потребления электроэнергии на основании количества электроэнергии, подаваемой на каждый из множества выходов,
при этом сетевой интерфейс соединен с определяющим потребление электроэнергии модулем и сконфигурирован для передачи величины снижения потребления электроэнергии удаленному устройству, соединенному с коммуникационной сетью.
9. Способ снижения потребления электроэнергии, включающий:
прием электроэнергии от источника электроэнергии,
подачу электроэнергии, принятой от источника электроэнергии, на множество выходов, соединенных с множеством нагрузок,
прием из коммуникационной сети сообщения о состоянии потребления электроэнергии,
управление переключателями, соединенными с источником электроэнергии и выходами, для выборочного подключения источника электроэнергии к выходам или отключения источника электроэнергии от выходов в ответ на прием сообщения о состоянии потребления электроэнергии,
определение величины снижения потребления электроэнергии на основании разницы между (1) количеством электроэнергии, подаваемой источником электроэнергии в период времени, в течение которого источник электроэнергии выборочно отключен от по меньшей мере одного из выходов в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии, и (2) оценкой исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени, и
передачу величины снижения потребления электроэнергии удаленному устройству, соединенному с коммуникационной сетью.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что включает определение оценки исходного потребления электроэнергии на основании количества электроэнергии, потребляемой нагрузками в период времени, когда ни один из выходов не отключен от источника электроэнергии в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии; и сохранение оценки исходного потребления электроэнергии в памяти.
11. Способ по п.9, отличающийся тем, что включает управление по меньшей мере одним из переключателей для подключения по меньшей мере одного из выходов к резервному источнику электроэнергии.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что резервный источник электроэнергии представляет собой источник бесперебойного питания.
13. Способ снижения потребления электроэнергии, включающий:
прием электроэнергии от источника электроэнергии,
подачу электроэнергии, принятой от источника электроэнергии, на множество выходов, соединенных с множеством нагрузок,
прием из коммуникационной сети сообщения о состоянии потребления электроэнергии,
управление переключателями, соединенными с источником электроэнергии и выходами, для выборочного подключения источника электроэнергии к выходам или отключения источника электроэнергии от выходов в ответ на прием сообщения о состоянии потребления электроэнергии,
определение величины снижения потребления электроэнергии на основании разницы между (1) количеством электроэнергии, подаваемой на множество выходов в период времени, в течение которого источник электроэнергии выборочно отключен от по меньшей мере одного из выходов, и (2) множеством оценок исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени, причем указанный способ включает определение множества оценок исходного потребления электроэнергии на основании количества электроэнергии, подаваемой на каждый из множества выходов; и
передачу величины снижения потребления электроэнергии удаленному устройству, соединенному с коммуникационной сетью.
14. Машиночитаемый носитель данных, содержащий сохраненные на нем последовательности инструкций, включающие инструкции, в результате выполнения которых процессор способен:
принимать из коммуникационной сети сообщение о состоянии потребления электроэнергии,
управлять переключателями, которые соединены с источником входящей электроэнергии и множеством выходов, а выходы соединены с множеством нагрузок, для выборочного подключения источника входящей электроэнергии к выходам или отключения источника входящей электроэнергии от выходов в ответ на прием сообщения о состоянии потребления электроэнергии,
определять величину снижения потребления электроэнергии на основании разницы между (1) количеством электроэнергии, подаваемой с источника входящей электроэнергии на выходы, которые соединены с источником входящей электроэнергии в период времени, в течение которого источник входящей электроэнергии выборочно отключен от по меньшей мере одного из выходов, и (2) оценкой исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени,
определять величину снижения потребления электроэнергии на основании разницы между (1) количеством электроэнергии, подаваемой с источника входящей электроэнергии на выходы, которые соединены с источником входящей электроэнергии в период времени, в течение которого источник входящей электроэнергии выборочно отключен от по меньшей мере одного из выходов в ответ на сообщение о состоянии потребления электроэнергии, и (2) оценкой исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени,
определять величину снижения потребления электроэнергии на основании разницы между (1) количеством электроэнергии, подаваемой на множество выходов в период времени, в течение которого источник входящей электроэнергии выборочно отключен от по меньшей мере одного из выходов, и (2) множеством оценок исходного потребления электроэнергии для этого же периода времени, и
использовать передатчик для передачи величины потребления электроэнергии удаленному устройству, соединенному с коммуникационной сетью.
| US 20080284253 A1, 20.11.2008 | |||
| СПОСОБ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОТПУСКА ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ РЕГУЛИРОВАНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИХ ПОТРЕБЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2005 |
|
RU2338313C2 |
| Многоцветный световой сигнал | 1934 |
|
SU41393A1 |
| Устройство бесперебойного электропитания | 1980 |
|
SU907698A1 |
| СПОСОБ, СИСТЕМА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВОМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ УСТАНОВЛЕННЫМИ В ДОМЕ БЫТОВЫМИ ЭЛЕКТРОПРИБОРАМИ | 2000 |
|
RU2242832C2 |
| RU 2006129267 A, 10.03.2008 | |||
