专利名称：能源管理装置和方法
技术领域：
本发明的方案涉及一种能源管理装置和方法，更具体地讲，涉及这样一种能源管理装置和方法其能够使用户通过预测单个设备的能源消耗费用的方法合理地使用能源， 以与在其中能源价格随时间变化的智能电网社会中有效使用有限能源资源的最新趋势保
持一致。
背景技术：
到目前为止，已根据最大的需求量供应例如电、气和水的各种能源，并且能源价格依此固定。然而，为了更有效地使用有限的能源资源并降低能源消耗，近来已经构想了按各时间段或季节来区分能源价格的方案。作为用于促进有效使用能源的技术，智能电网(Smart Grid)或智能电表(Smart Meter)已成为关注的对象。所述智能电网是通过信息技术(IT)与电力网的结合而使消费者彼此双向地交换实时信息，从而能够优化能源效率并创造新附加值的下一代电力网。从用户的观点来看，所述智能电网是根据能源价格的变化在最合适的时间段来使用能源。所述智能电表是指向其添加了通信功能的数字电表。所述智能电表能够执行电力使用量的实时调查或者电力供应商和消费者之间的双向通信。因此，无需抄表员亲自访问住户也能够进行远程实时检查，因此所述智能电表能够精确地测量电力使用量。因此，所述智能电表能够获得例如节省计量费用及能源这样的有益效果。同时，为了在智能电网社会中更有效地使用能源，不但应该检测安置在能源消耗场所的各能源消耗设备的能源使用信息，而且还应该掌握各能源消耗设备的个体状态。特别地，用户的最大兴趣是节约能源消耗费用。因此，从用户的观点来看，为了单个地处理能源消耗设备，需要单个地检测安置在能源消耗场所的各能源消耗设备的能源消耗费用。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种能源管理装置和方法，其通过以下方法来控制负载使用以计量器检测到的能源消耗量信息来估计各能源消耗设备的运行状态；以及通过估计出的运行状态来预测单个能源消耗设备的当前或未来的能源消耗费用，因此能够使用户更有效地使用能源。根据本发明的方案，提供了一种能源管理装置，所述装置包括估计组件，其被配置为基于由计量器检测到的根据时间的能源变化来估计单个能源消耗设备的运行状态；分析组件，其被配置为基于对单个能源消耗设备的消耗时间的分析来分析单个能源消耗设备的电力消耗量；接收组件，其被配置为从中央服务器接收根据时间的能源价格信息；和预测组件，其被配置为基于单个能源消耗设备的电力消耗量和能源价格信息来预测单个能源消耗设备的能源消耗费用。优选地，所述装置进一步包括能源控制组件，所述能源控制组件被配置为基于所述预测组件的预测结果向所述单个能源消耗设备提供能源或切断来自所述单个能源消耗设备的能源。优选地，所述能源控制组件直接地控制能源消耗设备的电力或者可以控制能源消耗设备所连接的插座。优选地，所述能源控制组件将对于能源消耗设备的控制结果传送到用户便携式终端和屋内显示器(IHD)中的至少一个。优选地，所述预测组件将预测出的单个能源消耗设备的能源消耗费用和总能源消耗费用传送到中央服务器、用户便携式终端和IHD中的至少一个。优选地，所述预测组件监测预测出的单个能源消耗设备的能源消耗费用和总能源消耗费用中的至少一个是否超过了预定的最大值。优选地，基于监测到的结果，所述估计组件将警告信息传送到用户便携式终端和 IHD中的至少一个。根据本发明的另一方案，提供了一种能源管理方法，所述方法包括基于由计量器检测到的根据时间的能源变化，估计单个能源消耗设备的运行状态；基于对单个能源消耗设备的消耗时间的分析，分析单个能源消耗设备的电力消耗量；从中央服务器接收根据时间的能源价格信息；以及基于单个能源消耗设备的电力消耗量和能源价格信息，预测单个能源消耗设备的能源消耗费用。优选地，所述方法进一步包括基于预测出的结果，通过向所述单个能源消耗设备提供能源或切断来自所述单个能源消耗设备得能源来控制能源。优选地，能源的控制直接地控制能源消耗设备的电力或者可以控制能源消耗设备所连接的插座。优选地，能源的控制将对于能源消耗设备的控制结果传送到用户便携式终端和 IHD中的至少一个。优选地，将所述预测出的单个能源消耗设备的能源消耗费用和总能源消耗费用传送到中央服务器、用户便携式终端和IHD中的至少一个。当预测出的单个能源消耗设备的能源消耗费用超过预定的最大值时，基于监测到的结果，优选地将警告信息传送到用户便携式终端和IHD中的至少一个。
通过以下结合附图对实施方式的描述，本发明的这些和/或其他方案和优点将变得显而易见并且更容易理解，在附图中，图1显示了根据本发明的能源管理系统的一个实施方式；图2显示了根据本发明的能源管理系统的另一实施方式；图3至图8显示了图示用于估计本发明相关的各能源消耗设备的运行状态的方法的实例；
图9显示了图示估计组件的实例； 图10显示了能源价格结构的实例；图11至图14显示了用于预测未来的能源消耗费用的方法的多种实例；图15显示了图示能源控制组件的实例；图16和图17显示了其中能源控制组件控制能源消耗设备的结构相关的多种实例；图18和图19显示了根据本发明的能源管理装置的实施方式；图20显示了根据本发明的能源管理的具体实施方式
；图21和图22显示了其上显示有能源管理信息的显示屏的实例；以及图23和图M显示了根据本发明的能源管理方法的实施方式。
具体实施例方式在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。然而，本发明不限于所述的实施方式而是可以以不同的形式实施。提供这些实施方式仅是出于解释说明的目的以及使本领域的技术人员充分地理解本发明的范围。此外，说明书中使用的术语是在考虑本发明的功能的基础上进行限定的并且可以根据用户或操作者的意图和通常习惯而改变。因此，应该基于说明书的全部内容来进行限定。在本发明中，能源是指电能。参考图1，由能源供应公司11供应的电能沿着能源输送线11-1被供应给能源消耗场所，从而被能源消耗设备16-1至16-k使用。所述能源消耗设备16-1至16-k为使用电能运行的设备，例如，电冰箱、电视(TV) 机、加热设备、冷却设备和照明设备。计量器13被安装在能源消耗场所处。所述计量器13是指检测通过能源消耗设备16-1至16-k使用的能源相关信息(例如能源消耗量)的电子计量表。根据本发明的能源管理系统至少包括估计组件21、分析组件22、接收组件23和预测组件对。在能源管理系统中，在同一装置中可以整体地配置一个或多个估计组件21、分析组件22、接收组件23和预测组件24，以便在与其他组件通信的同时执行其功能。在能源管理系统中，一个或多个估计组件21、分析组件22、接收组件23和预测组件M的功能可以被配置为由计量器13来执行。所述能源管理系统可进一步包括能源控制组件25。基于估计组件21的估计结果， 所述能源控制组件25控制能源消耗设备16-1至16-k。参考图2，中央服务器15可以被配置为执行预测组件M的功能。所述中央服务器15为能源供应公司11通过其提供能源相关服务的服务器。所述中央服务器15可以通过多种通信网络(例如无线网状网络、电力线通信网络和互联网络)传送能源价格信息。所述估计组件21基于由计量器13检测到的根据时间的能源变化来估计各能源消耗设备16-1至16-k的运行状态，例如，哪个能源消耗设备在运行。为此目的，估计组件21保持关于各能源消耗设备每单位时间的能源消耗量的信息。所述信息可以在制造所述系统时预先输入，或者被配置为由用户输入。在后一种情况下，所述估计组件21可以设置用户接口(UI)，该接口能够使用户输入关于各能源消耗设备每单位时间的能源消耗量的信息，或者可以从另一设备接收由用户输入的信息。
将参照图3至图6描述用于基于由计量器13检测到的根据时间的能源变化(特别地，每单位时间的总能源消耗量)来估计各能源消耗设备的运行状态的方法。参考图3，当由计量器13在时刻‘ta’检测到的总能源消耗量为‘Qa’，由计量器13 在另一时刻‘tb’检测到的总能源消耗量为‘Qb’，且‘tb-ta’为单位时间时，每单位时间的总能源消耗量的变化为‘Qb-Qa’。在这种情况下，Qb > Qa。每单位时间的总能源消耗量的变化意味着在运行的能源消耗设备已经发生了变化。如图4所示，所述估计组件21将‘Qb-Qa’与关于各能源消耗设备每单位时间的预先输入的能源消耗量的信息相比(S311)。然后，估计组件21搜索具有在一定误差范围内对应于‘Qb-Qa’的每单位时间的能源消耗量的能源消耗设备，并估计出对应的能源消耗设备处于断开状态然后在时刻‘ta’改变为接通状态(S312)。参考图5，当由计量器13在时刻‘ta’检测到的总能源消耗量为‘Qa’，由计量器13 在另一时刻‘tb’检测到的总能源消耗量为‘Qb’，且‘tb-ta’为单位时间时，每单位时间的总能源消耗量的变化为‘Qb-Qa’。在这种情况下，Qa > Qb。因此，如果‘Qb-Qa’的值(为负㈠值)变为正⑴值，则每单位时间的总能源消耗量的变化为‘Qa-Qb’。如图6所示，估计组件21将‘Qa-Qb’与关于各能源消耗设备每单位时间的预先输入的能源消耗量的信息相比(S321)。然后，估计组件21搜索具有在一定误差范围内对应于‘Qa-Qb’的每单位时间的能源消耗量的能源消耗设备，并估计出对应的能源消耗设备处于接通状态然后在时刻‘ta’改变为断开状态(S322)。将参照图7和图8描述其中估计组件21估计各能源消耗设备16-1至16_k的运行状态的具体实例。图7显示了能源消耗设备Ll至L5每单位时间的能源消耗量。所述能源消耗设备 Ll至L5分别为每单位时间使用Ql至Q5的电能的设备。如上所述，所述能源消耗设备Ll至L5分别为每单位时间使用Ql至Q5的电能的设备的信息，可以在制造所述系统时预先输入，或者可被配置为由用户输入。图8a显示了由计量器13检测到的在各周期的总能源消耗量的波动状态。在此， 各周期为单位时间段。在周期1每单位时间的总能源消耗量为Q2，并且在周期2每单位时间的总能源消耗量为‘Q2+Q4，。也就是说，在图8a中，对于周期1和周期2每单位时间的总能源消耗量的变化为 Q4。因此，当将Q4与预先输入的各能源消耗设备每单位时间的能源消耗量相比时，估计组件21能够估计出在周期2的起始时刻能源消耗设备L4的运行状态从断开状态变为接通状态。在周期3每单位时间的总能源消耗量为‘Q2+Q4+Q1，。也就是说，在图8a中，对于周期2和周期3每单位时间的总能源消耗量的变化为Q1。因此，当将Ql与预先输入的各能源消耗设备每单位时间的能源消耗量相比时，估计组件21能够估计出在周期3的起始时刻能源消耗设备Ll的运行状态从断开状态变为接通状态。相似地，如果在图8a的周期5中每单位时间的总能源消耗量减少了 Q2，则估计组件21能够估计出在周期5的起始时刻能源消耗设备L2的运行状态从接通状态变为断开状态。如上所述，通过将总能源消耗量的变化与预先输入的各能源消耗设备每单位时间的能源消耗量相比，估计组件21能够估计各能源消耗设备的运行状态。图8b显示了通过使用估计组件21经由前述的方法估计能源消耗设备Ll至L5的运行状态而获得的结果。基于各能源消耗设备的消耗时间，所述分析组件22分析单个能源消耗设备的电力消耗量。也就是说，因为如上所述通过估计组件21估计出关于各能源消耗设备的运行状态的信息，所以能够通过所述信息检测各能源消耗设备的消耗时间，并且能够使用各能源消耗设备的消耗时间和每单位时间的能源消耗量来分析电力消耗量。所述分析组件22可以分析能够通过关于各能源消耗设备的运行状态的信息而检测到的各种信息，例如，单个能源消耗设备每单位时间的能源消耗量或累计的能源消耗量。参考图9，基于通过分析组件22和能源价格信息分析出的各能源消耗设备的电力消耗量的信息，预测组件M预测各能源消耗设备当前或未来的能源消耗费用。所述预测组件M基本上预测单个能源消耗设备的能源消耗费用。然而，如果需要，则通过使得单个能源消耗设备的能源消耗费用相加，所述预测组件M可以预测总能源消耗费用。所述接收组件23可以从中央服务器15接收能源价格信息，或者能源价格信息可以由用户12输入。在图2所示的其中中央服务器15执行预测组件M的功能的实施方式中，可以使用价格信息数据库15-1的能源价格信息。所述能源价格可具有多种结构。如果能源价格是固定的，则所述能源价格信息具有简单的结构，例如元/KWh，元/KVarh或元/KVAh。然而，所述能源价格可根据按能源消耗量或时间累计定价、分时定价、尖峰定价、 实时定价等而变化。下面表1显示了按累计定价的实例，其中单位价格随能源消耗量的增加而增加。表 1
周期第一周期第二周期第三周期第四周期累计消耗量[KWh] 100101 200201 300301 400单位价格[元/KWh]55. 10113.80168. 30248. 60 图IOa显示了在商业街、工厂、大型建筑物中经常使用的分时(TOU)定价，其中电价根据时间段而变化。图IOb显示了尖峰定价(CPP)，其中电价根据时间段而变化，并且特别地，电价在尖峰时间段非常高。图IOc显示了实时定价(RTP)，其中电价实时变化。所述预测组件M可使用下面的等式1来预测单个能源消耗设备的当前能源消耗费用。[等式1]
权利要求
1.一种能源管理装置，所述装置包括估计组件，其被配置为基于由计量器检测到的根据时间的能源变化来估计单个能源消耗设备的运行状态；分析组件，其被配置为基于对单个能源消耗设备的消耗时间的分析来分析单个能源消耗设备的电力消耗量；接收组件，其被配置为从中央服务器接收根据时间的能源价格信息；以及预测组件，其被配置为基于单个能源消耗设备的电力消耗量和能源价格信息来预测单个能源消耗设备的能源消耗费用。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括能源控制组件，所述能源控制组件被配置为基于所述预测组件的预测结果向所述单个能源消耗设备提供能源或切断来自所述单个能源消耗设备的能源。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述能源控制组件直接地控制能源消耗设备的电力或者控制能源消耗设备所连接的插座。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述能源控制组件将用于能源消耗设备的控制结果传送到用户便携式终端和屋内显示器的至少一个。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述预测组件将预测出的单个能源消耗设备的能源消耗费用和总能源消耗费用传送到中央服务器、用户便携式终端和屋内显示器中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述预测组件监测预测出的单个能源消耗设备的能源消耗费用和总能源消耗费用中的至少一个是否超过了预定的最大值。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，基于监测到的结果，所述估计组件将警告信息传送到用户便携式终端和屋内显示器中的至少一个。
8.一种能源管理方法，所述方法包括基于由计量器检测到的根据时间的能源变化，估计单个能源消耗设备的运行状态；基于对单个能源消耗设备的消耗时间的分析，分析单个能源消耗设备的电力消耗量；从中央服务器接收根据时间的能源价格信息；以及基于单个能源消耗设备的电力消耗量和能源价格信息，预测单个能源消耗设备的能源消耗费用。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括基于预测出的结果，通过向所述单个能源消耗设备提供能源或切断来自所述单个能源消耗设备的能源来控制能源。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述控制能源的步骤直接地控制能源消耗设备的电力或者控制能源消耗设备所连接的插座。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述控制能源的步骤将用于能源消耗设备的控制结果传送到用户便携式终端和屋内显示器中的至少一个。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，将预测出的单个能源消耗设备的能源消耗费用和总能源消耗费用传送到中央服务器、用户便携式终端和屋内显示器中的至少一个。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，当预测出的单个能源消耗设备的能源消耗费用超过了预定的最大值时，基于监测到的结果，将警告信息传送到用户便携式终端和屋内显示器中的至少一个。
全文摘要
本发明公开了能源管理装置和方法。通过使用计量器检测每单位时间的总能源消耗量的变化然后将所述变化与预先输入的各能源消耗设备每单位时间的能源消耗量对比来估计各能源消耗设备的运行状态。如果估计出了各能源消耗设备的运行状态，则能够检测各能源消耗设备的消耗时间和电力消耗量，从而预测当前或未来的能源消耗费用。以各种方式应用预测出的结果从而有效地使用能源。
文档编号G06F19/00GK102314548SQ20111019210
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月4日 优先权日2010年7月2日
发明者吴正桓, 孙东民, 朴宰成 申请人:Ls产电株式会社