CN103003829A - 能源服务交付平台 - Google Patents

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Abstract

一种资源管理客户装置（客户机，102）包括：到有助于连接到资源管理服务器（服务器，104）的广域网（WAN，106）的接口；以及与多个相关资源监视和控制设备（设备，120，122）通信的至少一个通信接口（116，118）。安全密钥接口（128）接纳电子访问设备（130），该电子访问设备（130）安全地存储至少包括唯一标识符、服务器连接数据、和加密在客户机（102）与服务器（104）之间传输的信息的一个或多个加密密钥的信息。客户机（102）使用存储在电子访问设备（130）中的服务器连接数据，经由WAN（106）建立与服务器（104）的连接，接收来自设备（120，122）的状态消息，处理接收的状态消息，并加密和经由WAN（106）向服务器（104）发送设备（120，122）的相应状态信息。经由WAN（106）接收和解密来自服务器（104）的加密的资源控制信息。而且，处理接收的资源控制信息并向设备（120，122）发送相应控制消息。

Description

能源服务交付平台
技术领域
本发明涉及资源管理，尤其涉及在优选实施例中包含管理位于多个地理上分散的站点上的、像电力负载和发电机那样的能源资源的方法、装置和系统的平台。
背景技术
能耗大户有强烈的经济动机投资于错综复杂的能源管理项目。例如，一些消耗大户可能管理它们自己的能耗，雇用专门的工作人员和/或与咨询公司签订合同来实现能源管理计划和基础设施。最近一个时期，即在过去二三十年中，已经开始出现新玩家以一般称为能源服务公司（ESCO）的能源部门的形式为这种需要服务。
广义地说，许多ESCO起虚拟零售商的作用，代表它们的客户从供应商那里购电，并为那些客户提供能源管理服务。在可替代模型中，ESCO可以，例如，通过销售基于它们对客户能源资源的管理的服务并将收入的一部分支付给它们的客户而运行于正常电力市场之外。
在任何情况下，ESCO都能够与能耗大户合作，以便通过较高的效率以及通过将消耗与市场信号对接来降低成本。例如，在澳大利亚国家电力市场（NEM）中，现货批发市场使得能够提前半小时购电。现货价格是高度动态的，随供需而变，以及可能每五分钟一次地频繁更新。在能耗的时间和/或水平上具有灵活性的能耗大户能够响应现代价格而改变它们的需求，降低它们的成本，以及促进整个能源系统的运行效率的总体提高。ESCO能够，例如，通过管理它们客户的能耗和有效地将高峰使用时间的需求减少量“销售”回能源供应商，使能源供应商又能够减少为需求高峰供应保持的预留容量水平，扮演与这种所谓“需求侧响应”有关的有用角色。
对于以提高能源效率和在较长时期内降低维护成本为目标的项目，ESCO还能够起项目开发者的作用。在ESCO项目中可能采用各种措施来实现节能，包括高效照明、采暖、空调和其他电器的使用、和集中式能源管理系统的提供和运行。因此，通常，ESCO项目需要在相对较长运行期内才能回收的大量初始资本投资。初始投资的成本通过节能来偿还，以及ESCO往往承担与初始节能预测有关的风险。大多数这样基于绩效的能效项目包括纳入该项目的总成本中的在整个项目生命周期内对装备的维护。
根据这个对ESCO活动的简要总结，显而易见，目前，小规模能耗者没有通过ESCO提供的服务实现高效率和成本节约的相同机会，因为经济利益补偿不了资本投资和维护成本。当使用适用于单站点电力管理的解决方案时，即使相对温和的改造也需要修改现有布线、专用设备控制硬件，和/或只提供站点电力消耗的局部监视和控制。尤其，基于安装本地发电和/或智能家庭自动化系统的能源管理建议可能是昂贵的、低效的、不适用于改造老旧房子和商业楼宇。不过，像住宅和小型商业站点那样的小规模消耗者的电力消耗的特征在于极大量的广泛分布的设备，以及监管的电价、和对高峰网络需求的不相称影响。可以预计，预期的技术进步和生活方式的改变只会加剧这种状况。例如，电动汽车可能代表电网将运行的方式的深刻变化，因为大多数这样的汽车在众多住宅站点上将与电网连接。
于是，越来越迫切地需要提供可以在遍布主要人口聚居中心的小住宅和商业站点的当前储备库上实际部署的成本划算能源管理策略和系统。像燃气和水那样的其他资源也存在类似的要求。本发明试图解决这种需要。
发明内容
在一个方面中，本发明提供了包括如下的资源管理客户装置：
到有助于连接到资源管理服务器的广域网（WAN）的接口；
配置成与和该资源管理客户装置相关联的多个资源监视和控制设备通信的至少一个通信接口；以及
配置成接纳电子访问设备的安全密钥接口，该电子访问设备安全地存储至少包括唯一标识符、资源管理服务器连接数据、和加密在该资源管理客户装置与该资源管理服务器之间传输的信息的一个或多个加密密钥的信息，
其中，该资源管理客户装置被配置成：
使用存储在该电子访问设备中的资源管理服务器连接数据，经由WAN建立与资源管理服务器的连接；
经由该通信接口接收来自资源监视和控制设备的状态消息；
处理接收的状态消息，并加密和经由WAN向资源管理服务器发送资源监视和控制设备的相应状态信息；
经由WAN接收和解密来自资源管理服务器的加密的资源控制信息；以及
处理接收的资源控制信息并向资源监视和控制设备发送相应控制消息。
在特别优选实施例中，受到管理的资源是像包括电力负载和发电机的电力资源那样的能源资源。在可替代实施例中，本发明可以应用于像燃气和/或水那样的其他资源。
有利的是，能源资源管理客户装置和资源监视和控制设备之间的通信接口包括，例如，实现ZigBee协议的无线通信接口和/或电力线信接口的一个或多个。资源监视和控制设备可以适用于插入普通家庭电源插座中，或插入仪表箱的标准断路器槽口中。因此，每个资源监视和控制设备能够监视和/或控制像单个插座供电的那些那样的单独家用电器，或与仪表箱的相应断路器槽口连接的整个电路。在后一种情况下，资源监视和控制设备有利地并入断路器功能，以便它们成为传统断路器的替代插件。
优选的是，WAN接口是到互联网的接口。这可以是，例如，直接或经由本地网络和宽带路由器或调制解调器与传统住宅或商业宽带互联网服务的连接。
这样，本发明的实施例能够使像家庭住宅或小型商业楼宇那样的小规模站点无需任何新布线，或修改安装在该站点上的当前设备组地受到能源资源管理系统的监管。对这种进步的关键贡献在于提供了能够与像ESCO运行的服务器那样的能源管理服务器通信，以及也与多个本地资源监视和控制设备通信的能源管理客户装置，该本地资源监视和控制设备可以配置成，例如，收集像功率和电压那样的供电度量，打开和闭合它们所附的电路，和/或提供断路器功能，以及在如下的详细描述中进一步讨论的其他可能性。
而且，以可以装进能源管理客户装置中的安全“密钥”的形式提供电子访问设备能够使能源管理客户装置和相关资源监视和控制设备受到特定ESCO运行的能源管理服务器的管理。尤其，安全密钥设备可以由特定ESCO发放，存储它自己的唯一标识符以便识别顾客、使能源管理客户装置可以识别和接触能源管理服务器的服务器连接数据（像IP地址或URL那样）、和保护在能源管理客户装置与能源管理服务器之间传输的信息的加密密钥，其保证顾客敏感信息不会被截取以及未授权远程设备不能经由WAN劫持和控制能源管理客户装置。
因此，总的来说，可以在站点本身上无需任何干预地使小规模站点受到ESCO的管理。因此，体现本发明的能源管理系统的部署可以以相对较低成本以及最低持续维护要求地实现。
在另一个方面中，本发明提供了适合与具有相应安全密钥接口的资源管理客户装置一起使用的电子访问设备，该电子访问设备被配置成存储包括如下的信息：
唯一标识符；
资源管理服务器连接数据；以及
加密在该资源管理客户装置与该资源管理服务器之间传输的信息的一个或多个加密密钥，
从而，在该电子访问设备与该资源管理客户装置的对接的情况下，使该资源管理客户装置能够实现包括如下步骤的方法：
使用存储在该电子访问设备中的资源管理服务器连接数据，经由广域网（WAN）建立与资源管理服务器的连接；
接收来自多个资源监视和控制设备的状态消息；
处理接收的状态消息，并加密和经由WAN向资源管理服务器发送资源监视和控制设备的相应状态信息；
经由WAN接收和解密来自资源管理服务器的加密的资源控制信息；以及
处理接收的资源控制信息并向资源监视和控制设备发送相应控制消息。
在进一步的方面中，本发明提供了操作资源消耗和控制系统的方法，该资源消耗和控制系统包括至少一个资源管理服务器、至少一个资源管理客户装置、和与该资源管理客户装置相关联的多个资源监视和控制设备，该方法包括：
提供适用于经由安全密钥接口与资源管理客户装置对接的电子访问设备，该电子访问设备存储至少包括唯一标识符、资源管理服务器连接数据、和加密在该资源管理客户装置与该资源管理服务器之间传输的信息的一个或多个加密密钥的信息；
使用存储在该电子访问设备中的资源管理服务器连接数据，经由WAN建立资源管理客户装置与资源管理服务器之间的连接；
建立包含资源管理客户装置和相关资源监视和控制设备的全连接数据通信网络；
资源管理客户装置经由全连接数据通信网络接收来自资源监视和控制设备的状态消息；
资源管理客户装置处理接收的状态消息，并加密和经由WAN连接向资源管理服务器发送资源监视和控制设备的相应状态信息；
资源管理客户装置经由WAN连接接收和解密来自资源管理服务器的加密的资源控制信息；以及
资源管理客户装置处理接收的资源控制信息并经由全连接数据通信网络向资源监视和控制设备发送相应控制消息。
本发明的进一步特征和优点将从如下优选实施例的详细描述中明显看出，该优选实施例只作为例子提供，而不应该理解为限制如在前面任何陈述中所讨论，或在所附权利要求书中所限定的本发明的范围。
附图说明
现在参照附图描述本发明的优选实施例，在附图中相同标号表示相同特征件以及其中：
图1是体现本发明的系统的框图；
图2(a)和2(b)例示了按照本发明实施例的两种示范性可替代客户服务安排；以及
图3是例示操作图1的系统的方法的流程图。
具体实施方式
总体而言，本发明的优选实施例提供了能够在能源服务公司（ESCO）运行的服务器与多个客户站点之间安全通信的能源管理系统。每个客户站点经由能源管理客户装置来管理，能源管理客户装置在本文中也被描述为能源服务网关或“ESBox”的。ESBox还管理客户站点上的计量、开关和断路设备的自配置网状网络。ESBox与ESCO服务器之间的安全和可信通信使用电子访问设备来实现，电子访问设备在本文中也被描述为能源服务访问密钥或“ESkey”，它被配置成安全地存储至少包括唯一标识符、ESCO服务器连接数据和一个或多个加密密钥的信息。计量、开关和断路设备包含资源监视和控制设备，资源监视和控制设备在本文中也被描述为小型智能仪表或“MSM”，它被配置成与ESBox建立网状网络，以及经由网状网络交换状态和控制消息。在优选实施例中，网状网络包含电力线通信协议和无线通信协议的混合形式。
现在转到图1，图1所示的是体现本发明的系统100的框图。系统100包括ESBox能源管理客户装置102，它经由像互联网那样的广域网（WAN）106与管理ESCO运行的服务器104通信。在一种直截了当的实现中，ESBox 102是包含微处理器108、适当非易失性存储体110、和易失性存储器（例如，随机访问存储器）112的相对传统计算设备。这些部件以及与ESBox的操作有关的附加外围接口的进一步细节将在下面作更详细描述。虽然ESBox的内部框架对应于传统计算设备，但当具体化成消费品时，ESBox优选地被配置成要求最小最终用户配置的简单紧凑电器。的确，在理想情况下，只有要求的用户配置才将ESBox与电源连接以及与互联网106连接（例如，经由本地宽带调制解调器），插入ESCO发放的ESkey 130，和接通电源。下面提供如何可以实现这种配置的容易性的进一步细节。
现在将更详细地描述ESBox装置102。尤其，如上所述，装置102包括与非易失性存储器/存储设备110对接的处理器108。非易失性存储设备110可以是，例如，硬盘驱动器，或像闪速存储器那样的固态非易失性存储体。非易失性存储体110主要用于包含操作装置102，以及实现和操作将本发明的特征具体化的各种软件部件所需的程序和数据。可以实现装置102的适当配置和编程的手段（例如，相关编程语言、软件开发环境等）在技术上是众所周知的，于是本文不作详细讨论。
ESBox装置102进一步包括易失性存储器112，它包含与装置102的操作有关的程序指令和临时数据。微处理器108也能够通过网络接口114经由互联网106通信，网络接口114可以是与提供互联网访问的宽带调制解调器或路由器通信的有线接口（例如，以太网）或无线接口（例如，WiFi）。处理器108还能够经由电力线通信接口116和本地无线通信接口118通信，本地无线通信接口118可以是，例如，ZigBee接口。
本地通信接口116，118使ESBox装置102能够与多个资源监视和控制设备，即，MSM 120，122通信。如示范性系统100所示，与MSM 120的通信经由无线通信接口116，而与MSM 122的通信经由电力线通信接口116。一般说来，每个MSM可以为无线，例如，ZigBee通信，电力线通信，或两者而配置。在本发明的范围内，可能有MSM的各种实施例。例如，一种类型的MSM可以实现成将其配置成装在仪表箱的标准断路器槽口中。这种类型的MSM能够监视客户站点上的相应电路上的用电（即，电压和电流），以及并入断路器功能，以便在电流抽取过大的情况下断开电路。一种可替代类型的MSM被配置成插入标准电源插座中，例如，使相应设备或电器能够经由“搭载”安排被插入。这种类型的MSM能够监视搭载设备或电器的用电，即，电压和电流，并且还可以包括断路器功能。也可以将包括冰箱、洗碗机、空调等的一些电器设计成并入适当MSM，但这不是实现本发明实施例的关键。但是，有利的是，这样的“集成”MSM可能能够访问像降低功率工作模式那样的设备特定功能，使能源管理得到进一步改善。
重要的是，所有MSM都包括开关功能，即，对所附连的电路、电器或设备断电的能力。
每个MSM 120，122都与电网124连接（通常经由站点的配电网络和仪表箱）。
再次转到ESBox 102，在任何给定时间，易失性存储器112都包含供微处理器108执行的程序指令126的主体。程序指令126将包括与MSM 120，122的通信、和与ESCO服务器104的通信的本发明的各种软件实现的特征具体化。
ESBox 102进一步包括电子访问设备或ESKey 130可以可操作地与ESBox 102连接的接口128。ESKey接口128可以是，例如，USB接口、智能卡接口等。
每个ESKey 130包括提供信息的安全存储的内部存储器和电子设备132。尤其，ESKey的信息内容由发放ESCO建立，用户不能轻易访问，只有当ESKey 130与接口128已经连接后才可用于ESBox 102。通常，ESKey 130的信息内容被加密，以及ESBox 102和ESKey 130两者被配置成能够在包含在ESKey 130上的任何信息被解密和可用于ESBox微处理器108之前核实相互的真实性。在一些实施例中，例如，ESKey 130可以实现成如下面参考文献所述的信任扩展设备（TED）：Nepal,S.Zik,J.,Hwang,H.and Moreland,D.,"Trust ExtensionDevice:Providing Mobility and Portability of Trust in CooperativeInformation Systems,"OTM 2007,Part I,ONCS 4083,Meersman,R.and Tari,Z.(Editors),Springer-Verlag Berlin Heidelberg:2007,pages 253 to 271。特此通过引用将前述的出版物全文并入本文中。
存储在ESKey 130的存储器/电子设备132中的信息至少包括如下元素：
·唯一标识符，其使ESKey 130以及通过扩展，使ESBox 102能够被ESCO服务器104识别和验证；
·与ESCO服务器104相关联的连接信息，其可以是，例如，互联网协议地址或URL；以及
·一个或多个加密密钥，其可以用于加密经由互联网106在ESBox 102与ESCO服务器104之间传输的信息。
建立ESBox 102与ESCO服务器104之间的可信通信和加密它们之间通信的重要性可以从如下事实中认识到：ESCO服务器104能够向ESBox 102发出操作MSM 120，122的指令，以及从ESBox 102发送到ESCO服务器104的消息可以包括与客户站点上的当前和/或历史上能源使用有关的敏感信息。因此，作为实现信息的信任和安全加密的重点的ESKey 130的提供是实施本发明的优选实施例的重点。
如图1所示的系统100的最终部件是能源供应部门134，它包括发电机、配电器、调节器等。ESCO可以代表它们的客户从这个部门购电，以及在也为那些客户提供能源管理服务的同时，又起能源零售商的作用。可替代地，ESCO可以，例如，通过销售基于它们对客户能源资源的管理的服务并将收入的一部分支付给它们的客户而运行于正常电力市场之外。虽然那些客户仍然以正常电价从能源供应部门134内的零售商那里购买它们的电力，但由于由ESCO管理能源使用引起的效率和/或源于ESCO向能源供应部门134提供的服务的收入，实现了总体成本节约。
ESCO经由ESBox 102管理像家庭住宅和小型商业楼宇那样的小型站点上的能耗的能力使这些较小消耗者能够在成本节约和能源效率方面获得以前只有希望使基础设施和运营成本合理的能耗大户才能获得的利益。
图2(a)和2(b)示意性地描绘了例示通过使用ESKey 130可获得的利益的两种不同情形。在这两个例子200，214中，示出了第一和第二客户ESBox装置202，208，以及由不同ESCO运行的两个分立管理服务器206，212。在显示在图2(a)中的第一例子200中，每个客户由两个ESCO的不同一个服务。第一客户具有运行服务器206的第一ESCO发放的ESKey 204。存储在ESKey 204上的信息标识该客户，并促进ESBox 202与ESCO服务器206之间的通信。第二客户具有运行服务器212的第二ESCO已发放的ESKey 210。于是，存储在ESKey210上的信息标识第二客户，并促进与第二ESCO服务器212的通信。
在显示在图2(b)中的第二种情形214中，第二客户也是运行服务器206的第一ESCO的顾客。于是，第二客户具有现在由第一ESCO已发放的不同ESKey 216。存储在ESKey 216上的信息向第一ESCO标识第二客户，并促进ESBox 208与第一ESCO服务器206之间的通信。
从例示在图2(a)和2(b)中的例子200，214中可以认识到，像ESKey那样的便携式电子访问设备的使用向ESCO和它们的客户提供了进一步的利益。尤其，ESBox可以是与MSM一起，可以无需任何专业知识、技能、资历或授权地安装在像小型商业或住宅站点那样的任何站点上的标准电器（即，商品）。一旦预订了ESCO的服务，就将简单插入客户的ESBox中的相应ESKey提供给客户。然后使客户站点能够无需任何实地考察或安装地马上受到ESCO的管理。ESBox 102和MSM 120，122的成本可能相对较低，于是使初始资本支出达到最小。这样，本发明的实施例能够使向小型站点提供ESCO服务在经济上真正可行。
现在转到图3，图3所示的是例示操作系统100的方法的流程图300。在步骤302中，客户站点预订ESCO服务，并被提供相应ESKey。在步骤304中，将ESKey装入客户ESBox中，然后客户ESBox能够经由互联网与ESCO服务器连接。几乎在相同时间（步骤的次序是无关紧要），在步骤306中建立包含ESBox 102和站点120，122上的各种MSM的网状网络。对于ESBox 102与MSM 120之间的无线通信，根据ZigBee协议，将ESBox 102配置成ZigBee协调器（ZC）。因此，ESBox 102能够开始形成对等网络，并存储有关该网络的信息，该网络也起与ZigBee网络中的节点之间的通信有关的安全密钥的信任中心和总务库的作用。优选的是，使MSM 120尽可能保持简单和低成本，于是，通常是ZigBee终端设备（ZED）。
类似地，ESBox 102经由电力线通信接口116与MSM 122通信，并使这些MSM并入网状网络中。类似的算法可以像用于形成ZigBee无线网络那样用于建立电力线网络。优选的是，不同网络协议在共同应用层上通过ESBox 102桥接，以便能够与MSM进行使用两种通信形式的无缝通信。应该认识到，与MSM的通信无需局限于无线和电力线通信，尽管这些被认为是最实用的，成本划算的和可普遍适用的。一些MSM可以配有多个通信接口（例如，无线和电力线两者），以及这样的MSM也可以有利地在对等网络内提供桥接功能。
在优选实施例中，每个MSM 120，122唯一地与ESBox 102配对，以便在未得到ESBox 102验证的情况下不允许与其他设备通信。ESBox 102与一个或多个MSM 120，122之间的配对可以由厂方设置，例如，以便ESBox与许多配对MSM成一组地销售。可替代地，可以像在蓝牙TM协议下采用的那样，在安装时，例如，通过ESBox和每个MSM的配对功能的接近同时开启来建立配对。应该认识到，对设备初始配对的要求提高了对等网络的安全性，并保证了在ZigBee安全通信所需的设备之间建立起必要信任。
一旦与ESCO服务器连接，以及已经建立起MSM的网络，就开始ESBox 102的正常持续运行。如流程图300所例示，ESBox 102一般牵涉到两种活动。步骤308和310涉及从MSM收集和传送信息，而步骤312和314涉及依照从ESCO服务器104接收的要求控制MSM的运行。
尤其，在步骤308中，ESBox 102接收MSM发送的消息。这样的消息一般包含像电路、电器或设备是否处在活动状态那样的状态信息，以及当前和/或历史的能源使用。状态信息还可以包括警告和/或过载状况，或断路器已经开启的指示。在步骤310中，ESBox 102接收和记录状态信息，并处理它以便报告回ESCO服务器104。报告回服务器104的信息可以包括各个电器或设备、特定电路、和/或整个客户站点的当前和/或历史的能源使用。该信息还可以包括，例如，基于特定站点政策和/或过去消耗的预测能耗。所有这种信息可以由ESCO服务器104用于管理站点上的能耗，和为客户获取成本和效率利益。
在另一个方向上，在步骤312中，ESBox 122接收来自ESCO服务器104的消息。这些消息可以包括像关闭特定设备（例如，空调），或在特定时期降低站点总消耗所需的请求和/或要求那样的控制信息。ESCO服务器104可能能够要求关闭电器和/或降低消耗的程度通常通过客户与ESCO之间的特定服务政策来建立。客户可以，例如，以降低电价为回报同意在约定时段（像一年那样）内的某个最大持续时间上施加临时消耗限制。这些类型的“需求-响应”协议使ESCO能够管理其客户的总消耗，有利地降低那些时段内的需求。
ESBox 102接收和处理ESCO服务器104发送的消息，并且在步骤314中，如有需要以及在需要时，将适当相应控制消息发送给MSM。
在各种实施例中，系统100代表的基础设施以及相应方法300可以用于开发和提供有益于最终消耗者和/或供应部门134的多种多样不同服务。下面非穷尽地列出潜在服务。
需求侧响应
术语“需求侧响应”指的是消耗者在高峰需求的时候，在适当合同条款下同意降低能耗。也就是说，以同意在请求时降低消耗为交换，消耗者接受电价降低和/或以这样的降低为交换的支付或回扣。例如，消耗者可以在合同规定的需求响应中，同意服务ESCO可以有效地将每年总共多达25个小时“销售”给供应商134，使它们能够降低供应系统内的预留容量。
优化住宅能源使用的需求侧做法以及适当算法被描述在如下参考文献中：Wang,C.,de Groot,M.,和Merendy,P.，″A Service-OrientedSystem for Optimizing Residential Energy Use,"IEEE InternationalConference on Web Services(ICWS),2009,pages 735 to 742，特此通过引用将该公开全文并入本文中。需求侧响应的其他做法也是可以的，例如，涉及小型商业场所所采取的做法有可能不同于针对住宅站点的做法。
电费审计
从MSM收集的数据可以由ESBox 102和/或ESCO服务器140核对，以便与客户的电力帐户进行比较。尤其，当采用可变、基于需求的电价时，最终消耗者难以核实它们的能源零售商发出的帐单的正确性。因此，经由ESCO服务进行详细对帐的能力可能是被人们寄予厚望的。
电费估计
由于ESBox 102和/或ESCO服务器140能够使用MSM提供的计量信息保留能源使用的持续记录，所以可以根据核对的计量数据和相应电价信息，在任何时候向客户提供未结费用的当前估计。客户能够，例如，登录到针对它们的ESCO服务帐户的基于万维网接口中，从那里查看未结电费的估计。
虚拟使用时间计费
虽然每个ESCO客户与它们的能源零售商可以具有包括相关电价的单独供应合同，但可以在客户与ESCO之间针对“虚拟”使用时间电价签订单独市场外合同。尤其，ESCO可以与客户签订向客户支付费用以便远离电网高峰需求时间，或远离高现货市场电力价格地转移需求的合同。虚拟使用时间电价可以提供比可在客户与它们的能源零售商的合同下应用的可变电价更细粒度地控制电力消耗。
消耗优化
在能源供应商已经实现了动态定价电价的情况下，ESCO服务器104可以通过以降低总能源成本的方式调度设备使用，帮助客户优化消耗。这在像商业大楼那样，存在可能进行调度的较大量设备的大型站点上可能更实用和有效。
详细用电监视
作为电费估计的扩展，ESCO客户也可能能够查阅与它们的过去和当前用电有关的任何时候的详细信息。例如，可以每小时、每天、每周、每月等时段地提供总结用电的详细图形和/或表格。这些服务可以，例如，经由基于万维网的帐户交付。
可疑用电警报
ESCO可能能够在可疑、异常、和/或意外能源使用的情况下，例如，经由SMS、电子邮件、电话或其他手段向客户提供警告。例如，可能使客户能够为被计量设备和电路建立预期用电范围的时间表。可替代地，可以将ESBox 102和/或ESCO服务器104配置成掌握客户在一段时间内的典型使用。然后，每当发生超出预期范围的使用时，就警告客户。也可以检测特定事件，像在住宅正常空置期间加热炉电路显示读数那样，或在检测到短路的情况下，发出警告。
电力质量监视
MSM可能能够针对像电压和电流那样的基本量测量能源使用。因此，MSM将知道，例如，供应的电压偏离可接受水平的时间。然后可以将这个信息报告回ESCO服务器104，ESCO服务器104能够核对来自多个站点的信息，以便监视不同地理区域中的电力质量。可以将电力质量数据传送给供应部门内的相关操作人员，以帮助识别和排除故障。
电网故障检测
在电力质量监视之外的进一步服务水平上，ESCO可以使用从一批站点收集的信息不仅识别可能电力质量问题，而且代表供应商促进特定故障检测和诊断。对电力质量读数的特定分析可以，例如，使ESCO能够识别和诊断特定地理区域内本地故障变压器的存在。然后可以将这个信息传递给相关供应商。
远程电路/设备电力开关
由于ESCO服务器104能够经由ESBox 102开启和/或关闭与MSM 120，122连接的各个电路、电器或设备，所以可以提供使客户能够，例如，经由它们的ESCO万维网帐户接口远程操作这样电路和设备的设施。当然，开启特定设备的能力也依赖于那种设备的设置。
从电网断开分布式发电
虽然这个描述的大部分内容已经提供了与MSM 120，122连接的各种设备是负载（即，耗能设备）的例子。但这不是对系统的限制，以及MSM也可以与像光伏太阳能电池板，或热电联产（CHP）单元那样的本地发电设备连接。这样的分布式发电设备将未用的产出能量反馈回电网。相应MSM也可起从电网断开分布式发电单元的作用。这可以，例如，作为一项服务提供给可能希望断开引起问题的发电设备，或可能希望在电网维护之前断开发电设备的电网运营商。
紧急减载
可以使客户能够，或根据合同要求客户识别像等离子电视、空调等那样包含自决负载的特定设备或电路。然后，作为一种避免总体停电的手段，ESCO服务器104能够根据供应部门134的请求，通过断开这样的设备促进紧急减载。
绿色能源
ESCO服务器104还可能能够参与自决负载（例如，SPA浴场、游泳池水泵等）的用电与更高水平的可再生能源进入电网的可行性的协调。这样的负载可能具有灵活的工作时间，使得可以，例如，在太阳能发电的高峰期开启它们。ESCO服务器104可以利用来自具有本地发电能力，像安装在屋顶上的太阳能电池板那样，和不仅仅是供应部门内的发电公司提供的可再生发电的其他客户站点的可用于它的信息。
频率控制辅助服务（FCAS）
在一些实施例中，ESCO可以将客户站点上的小负载汇集成可交易FCAS设施。这可以通过使用可以为FCAS响应武装的专门MSM，或通过非常可靠连接来实现。
可再生能源证书（REC）审计
附在带有可再生能源证书（REC）的装备上的MSM可以用于监视通过特殊安装提供的实际效率利益。关于这方面，监视可以是持续的，或可用于一段足够长时间，以便使REC能够给出准确的评价。
虚拟零售
依照上面参照图1到3所述的本发明的实施例，ESCO客户通常也是特定能源零售商的顾客。也就是说，零售商不时地依照如零售商与客户签订的正常电价向客户计费净耗电。ESCO能够代表客户，例如，通过向供应商销售合同规定的需求响应获得的任何经济利益通过ESCO的支付传递给顾客。顾客可能认为这是低效的或不方便的安排，因为接着要求他们与他们选择的零售商和ESCO两者打交道。
于是，在一些实施例中，ESCO可以成为负责所有顾客计费的电力零售商。可以想像，ESCO将能够通过汇集顾客帐户和请求批量折扣，或通过提出使用控制设施拉平需求来协商更便宜的电力供应。反过来，ESCO向它的客户提供更有竞争力的电价，并能够以降低电价的形式，和/或直接将回扣打在客户帐户上的形式，并入例如来自需求响应容量的销售的经济回报。
在像应用于澳大利亚的那种那样的典型监管环境下，基于显示在图1中的一般系统框架100的虚拟零售要求证明MSM 120，122是合法计量设备。
仪表读数
如果可以证明MSM是合法电力计量设备则可以获得的进一步利益是ESCO接着可以向零售商提供自动仪表读数服务。但是，即使MSM未得到证明，零售商也可以根据可用作实际现场仪表读数之间的中间帐目的基础的MSM读数从ESCO获取“估计的”仪表读数。这可以使现场读数的要求能够，例如，从每季度减少到每年。
分户计量
在进一步的实施例中，系统100可以用于在多个消耗者共享单个物理仪表的站点上能够进行分户计量。这可以包括，例如，得到服务的写字楼、公寓等。尤其，各个消耗者的用电可以根据它们的相应MSM读数来确定。这些应该与如现场物理仪表所测量的该站点的总用电相符。
智能仪表回传备份
在一些实施例中，能源服务基础设施100可以用于在采用智能仪表的系统中向电网运营商提供备份通信网络。也就是说，在通信故障的情况下，或在通信基础设施不完善的情况下，现场智能仪表可以与ESBox 102管理的无线和/或电力线通信网络连接，然后ESBox 102可以使智能仪表通信经由互联网106路由到ESCO服务器104，再从ESCO服务器104将它们传递给电网运营商。
供应合同回购
在一些实施例中，基础设施100也可以使ESCO能够参与和/或促进回购协议的形成。例如，ESCO可能能够识别像使用空调那样，具有相关消费特征的一群消费者。在这些环境下，可以在预计热浪之前，根据回购协议为这群消费者买卖供应合同中的股份。卖方获取该时期内有保障收入的利益，而买方有效地对热浪对消耗和现货市场价格的影响持某种立场。
电力价格对冲
目前，例如，在澳大利亚国家电力市场上，发电厂可以通过成为零售商对冲较低的现货市场价格，因此从住宅供应电价的较高底价中获益。相反，零售商也可以通过拥有发电业务对冲较高的现货市场价格。在一些实施例中，基础设施100可以用于实现成批零售帐户的证券化，从而使发电厂可以无需运行它们自己的零售业务地获得相同对冲利益。这也使零售商可以通过开发供应合同的更均衡投资组合分散风险。
碳核算
当使用MSM提供的计量设施时，可以通过将使用与用于供应耗能的发电类型相关联而计算站点的确切温室气体排放量。由于改变供应不同比例耗电的发电能力的混合的不同消耗模式，总消耗类似的站点可能具有不同温室气体排放量。类似地，不同类型的本地发电设施（例如，太阳能面板或CHP）在不同时段产生可用于本地使用的电力。于是，基于实际MSM读数的碳核算服务可以对站点的反映其实际总温室气体排放量的碳等级作适当调整。
碳补偿计划
系统100进一步使ESCO能够支持使消耗者能够自动补偿它们的温室气体排放量的认购服务。例如，参与像上述那样的碳核算方案的消耗者可以授权ESCO代表它们就任何净碳排放自动购买补偿信贷。
电动车管理
车辆到电网（V2G）服务能够改进存储在电动车电池中的电力的管理。例如，电动车在它的电池中可能存储了数十千瓦时的电力。优选的是，在相对较低需求期间，和/或在可获得较高水平的可再生能源期间对车辆充电。可以在高峰需求期间以溢价率将无需存储能源卖还给电网。
在系统100的一些实施例中，与电动车充电点相关联的MSM可以用于监视电动车电池的电力的流进流出。这可以用于实现更有效的和更成本划算的V2G服务，从而顾客可能能够通过提供电网支持使收入最大化，以及使从电网对电动车充电的成本最小化。该服务也可以包括识别电动车在离家远的时候可以参与V2G服务的充电站。
家庭消费和设备配置规划
ESCO可以分析从客户站点接收的数据，以便得出随电器和设备的不同配置而变的那些站点的能流模型。通过提供使客户能够与能流模型交互，从而了解不同设备配置和使用模式对能源成本以及温室气体排放的影响的在线设施，使消耗者能够提高能源效率，减少排放，以及节省金钱。
发电削减
在在特定区域内存在多个本地发电设备的情况下，电力分销商可能希望限制顾客的入网电力，以避免电力从相应分站的净输出。传统配电网络的许多部件是为只发生在单个方向上的电力流设计的。至少在短中期内，由网络运营商支付ESCO服务费，附加未用电力入网电价，而不是升级这样的网络元件可能更成本划算。ESCO可以控制与发电设备相关联的各个MSM，以便削减入网电力。然后经由ESCO将产生的而不是输送给电网的电力的支付款传递给消耗者，而不是作为消耗者电费单上的“真正”入网电价。
虚拟发电机
当ESCO拥有带有受到管理的发电设备的足够大量客户时，它就可能处在将这些大量分布式电力资产协调成能够参与到电力市场中的“虚拟电站”的位置上。较小的集合将更适合柜台交易（OTC）合约。
结论
本发明的优选实施例能够提供自配置通用能源管理解决方案。这样的实施例满足了使每个耗电或发电站点无需本地电力专家或修改任何电器、电路或设备地受到管理的需要。尤其，本发明的优选实施例提供了适合小型商业和住宅顾客使用、和可以无需任何新布线或修改当前电路、电器和设备组地安装在站点上的本发明人所知唯一的完善能源管理系统。对单站点电力管理的现有技术解决方案要求修改现有布线、专用设备控制硬件，或只提供站点电力消耗的局部监视和控制。
虽然本文已经公开了本发明的优选实施例，但在本发明的范围之内的其他改变和扩展对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。例如，虽然当前优选实施例被设计成主要工作在配电系统中，但也可以部署配置成监视和/或管理像燃气和水供应那样的其他公用服务的其他类型资源监视和控制设备（类似于电力管理系统中的MSM）。于是，本发明的实施例可以容易地适用于其他资源的管理，或真正适用于包括电力、燃气和水公用事业的多种资源的综合管理。因此，本发明的总范围不局限于优选实施例，而是如所附权利要求书所限定。

Claims (8)

1.一种资源管理客户装置，包含：
到有助于连接到资源管理服务器的广域网（WAN）的接口；
配置成与和该资源管理客户装置相关联的多个资源监视和控制设备通信的至少一个通信接口；以及
配置成接纳电子访问设备的安全密钥接口，该电子访问设备安全地存储至少包括唯一标识符、资源管理服务器连接数据、和加密在该资源管理客户装置与该资源管理服务器之间传输的信息的一个或多个加密密钥的信息，
其中，该资源管理客户装置被配置成：
使用存储在该电子访问设备中的资源管理服务器连接数据，经由WAN建立与资源管理服务器的连接；
经由该通信接口接收来自资源监视和控制设备的状态消息；
处理接收的状态消息，并加密和经由WAN向资源管理服务器发送资源监视和控制设备的相应状态信息；
经由WAN接收和解密来自资源管理服务器的加密的资源控制信息；以及
处理接收的资源控制信息并向资源监视和控制设备发送相应控制消息。
2.如权利要求1所述的资源管理客户装置，该资源管理客户装置是配置成与多个相关能源资源监视和控制设备通信，和经由WAN与能源管理服务器连接的能源管理客户装置。
3.如权利要求2所述的资源管理客户装置，其中能源管理客户装置与资源监视和控制设备之间的通信接口包括无线通信接口和电力线通信接口的一种或多种。
4.一种能源管理系统，包括按照权利要求2所述的资源管理客户装置、和适用于插入家庭电源插座中的一个或多个资源监视和控制设备。
5.一种能源管理系统，包括按照权利要求2所述的资源管理客户装置、和适用于插入仪表箱的标准断路器槽口中的一个或多个资源监视和控制设备。
6.如权利要求5所述的能源管理系统，其中该资源监视和控制设备并入断路器功能。
7.一种适合与具有相应安全密钥接口的资源管理客户装置一起使用的电子访问设备，该电子访问设备被配置成存储包括如下的信息：
唯一标识符；
资源管理服务器连接数据；以及
加密在该资源管理客户装置与该资源管理服务器之间传输的信息的一个或多个加密密钥，
从而，在该电子访问设备与该资源管理客户装置对接的情况下，使该资源管理客户装置能够实现包括如下步骤的方法：
使用存储在该电子访问设备中的资源管理服务器连接数据，经由广域网（WAN）建立与资源管理服务器的连接；
接收来自多个相关资源监视和控制设备的状态消息；
处理接收的状态消息，并加密和经由WAN向资源管理服务器发送资源监视和控制设备的相应状态信息；
经由WAN接收和解密来自资源管理服务器的加密的资源控制信息；以及
处理接收的资源控制信息并向资源监视和控制设备发送相应控制消息。
8.一种操作资源消耗和控制系统的方法，该资源消耗和控制系统包括至少一个资源管理服务器、至少一个资源管理客户装置、和与该资源管理客户装置相关联的多个资源监视和控制设备，该方法包括：
提供适用于经由安全密钥接口与资源管理客户装置对接的电子访问设备，该电子访问设备存储至少包括唯一标识符、资源管理服务器连接数据、和加密在该资源管理客户装置与该资源管理服务器之间传输的信息的一个或多个加密密钥的信息；
使用存储在该电子访问设备中的资源管理服务器连接数据，经由WAN建立资源管理客户装置与资源管理服务器之间的连接；
建立包括资源管理客户装置和相关资源监视和控制设备的全连接数据通信网络；
资源管理客户装置经由全连接数据通信网络接收来自资源监视和控制设备的状态消息；
资源管理客户装置处理接收的状态消息，并加密和经由WAN连接向资源管理服务器发送资源监视和控制设备的相应状态信息；
资源管理客户装置经由WAN连接接收和解密来自资源管理服务器的加密的资源控制信息；以及
资源管理客户装置处理接收的资源控制信息并经由全连接数据通信网络向资源监视和控制设备发送相应控制消息。
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