CN103733462A - 分布式能量网管理 - Google Patents

Abstract

一种用于能量网的分布式系统的布置，所述布置包括：处理电路和耦接至该处理电路的多个目的地节点。处理电路被配置成：基于多个目的地节点的期望合计指标来计算多个目的地节点中的每个目的地节点的期望目的地指标，其中，期望合计指标包括表示碳消耗的信息；向多个目的地节点中相应的一个目的地节点传达每个期望目的地指标。多个目的地节点中的每个目的地节点被配置成从处理电路接收期望目的地指标，并且在显示器上显示期望目的地指标。

Description

分布式能量网管理

技术领域

本发明涉及能量管理系统的领域，并且更具体地，涉及生成能量分配目标并且将该能量分配目标分发给网内的多个节点的管理系统。

背景技术

气候变化的问题催生了创建碳中和家庭、碳中和设施甚至碳中和城市的目标等。实现碳中和或者接近碳中和需要表征碳用量的方法，以及以智能方式控制碳用量的方法。

测量和控制碳用量的一个重要要素涉及确定消费者所使用的每单位能量的“碳含量”。消费者的能耗与所消耗的能量的碳含量一起定义消费者的“碳足迹”。碳足迹可以广义地定义为对由个人、组织、事件或者产品直接和间接造成的温室气体总排放的测量。每单位能量的碳含量影响在给定的碳足迹中可能消耗的能量的量。例如，如果每单位能量的碳含量低（例如，在风力涡轮机发电中），则较高的消耗仍然可以产生相对适中的碳足迹。如果每单位能量的碳含量高（例如，在燃煤电厂生成的能量中），则较低的消耗仍然可以产生相对大的碳足迹。

因此，试图减少其碳足迹的消费者和其他组织关注所消耗的能量是来自通常与低碳含量的能量相关联的可再生源（例如，太阳能），还是来自非可再生源（例如，烃类化石燃料）。使用低碳含量的可再生能量源的激励有限。因此，可再生能量源与非可再生能量源的比率依然很低。

目前，很少向消费者传达他们可获得的能量的碳含量。取决于如关于风、太阳和波浪能系统的气象条件、以及来自网的其他部分的过度生产等这样的因素，可再生源能量对于消费者的可用性可能变化很大。因此，目前，消费者无法实时调节其能耗以适应在给定日期中可用的可再生源能量的量。此外，不存在可以在全市范围内帮助协调碳用量的系统。

因此，需要一种全新的能量网设计来协助向消费者提供有助于个体以及在全市范围内实现碳用量目标的信息。

发明内容

可以通过根据本发明的原理所实施的系统和方法来达到以上目标。在本发明的至少一些实施方式中，区域性碳用量目标被分配并且传达至该区域内的各个消费者。

第一实施方式是用于能量网的分布式系统的布置，所述布置包括处理电路和耦接至处理电路的多个目的地节点。处理电路被构造成：基于多个目的地节点的期望合计指标来计算多个目的地节点中的每个目的地节点的期望目的地指标，其中，期望合计指标包括表示碳消耗的信息；并且向多个目的地节点中的相应一个目的地节点传达每个期望目的地指标。多个目的地节点中的每一个目的地节点被构造成从处理电路接收期望目的地指标，并且在显示器上显示期望目的地指标。

通过参考以下详细描述和附图，上述特征和优点以及其他方面对于本领域普通技术人员而言会变得更容易明白。

附图说明

图1示出了结合本发明的至少一些实施方式的能量管理系统的框图；

图2示出了可以实施图1的实施方式的示例性城市的代表图；

图3示出了可以用作图1的能量管理系统的各个部件的计算机系统的框图；

图4示出了图1的整合管理系统的示例性操作集合的流程图；

图5示出了图1的区管理系统的示例性操作集合的流程图；

图6示出了图1的系统的消费者系统接口的示意性框图；以及

图7示出了图6的消费者系统接口的示例性操作集合的流程图。

本发明可以采用各种部件和部件的布置以及各种方法的形式。附图仅用于示出示例性实施方式和替代实施方式的目的，并不被解释为限制本发明。

具体实施方式

参考图1，提供了能量管理系统100的示意图。能量管理系统100具有节点设置在多个级别上的分层设计。级别和节点与城市内消费者的划分对应。在图1的该示例性系统中，能量管理系统100与被划分为多个区的城市对应，每个区具有多个能量用户或消费者。例如，图2示出了被划分为区82、84以及86的城市80的简化示例的代表框图。每个区具有若干个能量消费者。

参考图1，系统100的示例性实施方式因此包括三个级别：城市级别、区级别以及消费者级别。然而，应当理解，还可以有其他数量的级别。例如，网可以设计为具有四个或五个层级，以使得另外的级别用于镇区和社区（或城市街区）。

在本文描述的示例性实施方式中，系统100包括整合管理系统（IMS）110形式的单个城市级别节点。系统100还包括被称为区管理系统DMS₁…DMS_n的n个区级别节点。图1仅示出了节点DMS₁120和DMS_n130。IMS110被可操作地连接，以通过适合的数据链路122、132与DMS₁120和DMS_n130进行通信。IMS110还被配置成通过适合的数据链路与一个或更多个能量供应商或经销商50、52等进行通信。每个能量供应商或经销商50、52被配置成向与系统100相关联的各个消费者传输电能。此外，每个能量供应商或经销商50、52被配置成提供来自不同类型的发生器（如煤、太阳、水电、原子核等）的能量。能量供应商50、52被配置成传达能量可用性信息，包括关于不同源的可用性的信息，或者，关于所传输的能量的碳含量的信息。

系统100还包括分别耦接至相应DMS_x的大量消费者节点或终端用户节点。在图1的简化示例中，终端用户节点包括建筑管理系统BMS₁₁、BMS_n1和BMS_n3，以及家庭管理系统HMS₁₂、HMS₁₃和HMS_n2。DMS₁120被可操作地耦接以经由各自的通信链路142、152以及162与建筑管理系统BMS₁₁140、家庭系统HM₁₂150以及另一建筑管理系统HMS₁₃160进行通信。类似地，DMS_n130被可操作地耦接以经由相应的通信链路172、182以及192与建筑管理系统BMS_n1170、建筑管理系统HMS_n2180以及建筑管理系统BMS_n3190进行通信。

在图1的实施方式中，IMS110包括智能网控制器（SGC）102的功能。图3示出了可以用于执行IMS110和SGC102的操作的计算系统300的示例。可以使用类似的结构来执行DMS₁120和DMS_n130的操作。参考图3，计算系统300包括处理电路302、显示器304、一个或更多个用户输入装置306、通信电路308以及多种类型的存储器310。

处理电路302包括一个或更多个微处理器或协处理器、以及现有技术已知的支持这样的通用微处理器或专用计算装置的所有支持电路。显示器304可以适当地为商用显示器，如LCD或其他类型的平面屏幕显示器。用户输入装置306包括键盘、触摸屏、小键盘、定点装置和/或任何其他熟知的计算机输入装置。通信电路308可以是如下适合的通信电路：用于以有线或无线的方式连接至局域网（未示出），局域网进而可以可操作地连接至互联网、电力线载波网络、无线网络等。存储器310可以包括通常与通用计算装置相关联的易失性存储器装置和非易失性存储器装置。应当理解，本文中所示的存储器310可以包含物理上与处理电路302没有位于相同的盒或外壳中的海量数据存储器。还应当理解，计算系统300可以用作如下的服务器：与客户端计算机配合（未示出）从而以现有技术中熟知的方式执行计算系统300的用户接口操作。

存储器310包含通过处理电路302执行的、用于网指标分配311的编程指令。当通过处理电路302执行时，这些指令执行本文中所述的归属于IMS110和/或智能网控制器102的操作。

参考图1和图3两者，存储器310包含与网相关联的历史数据。网历史数据包含与网相关联的周期信息。周期数据可以基于每个日历日的小时数据、日数据、周数据或月数据。此外，历史数据包括能耗目标。例如，过去数年的每天的历史数据包括期望能耗限制/目标以及实际的能耗水平。处理电路302根据需要将这样的数据存储到存储器310以及从存储器310获取这样的数据，以执行如本文中所述的SGC102和/或IMS110的操作。

根据本发明的该实施方式，SGC102经由存储在存储器310中的指标分配软件311配置成生成全市的期望指标DI。期望指标是在该示例性实施方式中被定义为绿色指标的参数的期望值（例如，设定点）。绿色指标是提供碳用量的指示、度量或近似估算的参数。关于电力消耗，可以基于能耗和每单位能量的碳含量来近似估算碳用量。如上所述，能量发生器的类型可以极大地影响碳用量。例如，通过太阳能生成的、所消耗的大量能量具有低的碳用量值，而通过燃煤电厂生成的相对少量的能量具有高的碳用量值。因此，绿色指标是由所消耗的能量的每单位能量的碳含量所衡量的、能耗的度量。绿色指标还可以考虑任何“隐含的”碳，如在相关的电能产生设备的建设中所消耗的碳。因此，关于电能消耗，个人、设施或地区的绿色指标可以计算为：

$\mathrm{GI}=\underset{n=1}{\overset{x}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{cons}}_n*{\mathrm{cc}}_n)$

其中，存在N个不同的电力发生器，值cons_n是对每个发生器n提供的能耗的度量，并且值cc_n是对发生器n生成的每单位能量的碳含量的度量。在该绿色指标实现中，期望降低绿色指标GI。然而，应当理解，可以（基于能耗和所消耗的能量的碳含量）使用绿色指标的其他变体，其中可能期望增加绿色指标。应当理解，虽然在本文中为了清楚起见使用术语“绿色指标”，但是由于其涉及电能，所以实际的指标并不一定是对“绿色程度”的度量，而是对碳消耗的度量。

可以通过消耗较少的能量、使用提供具有较少碳含量的能量的能量发生器或两者来实现本文讨论的实施方式中的绿色指标GI的降低。在本文讨论的示例中，绿色指标值被标准化为例如人均值。以这样的方式，可以在直观上对照城市的整体绿色指标以及对照其他实体的绿色指标来测量单个消费者的绿色指标。可以使用各种方法来考虑没有固定“人口”的商行。替代通过人口进行标准化，可以对所占用的每单位面积（例如，每建筑平方英尺）的绿色指标进行标准化。可以实施其他方法来对绿色指标进行标准化以能够在城市绿色指标、区绿色指标以及消费者绿色指标目标之间进行有意义的比较。

应当理解，碳用量必然包含除电力消耗以外的项，例如加热燃料（天然气、油、丙烷等）和车辆燃料。虽然本文中提供的描述不直接处理那些因素，但明显的是，本文中所述的方法可以与确定、分配以及控制与加热燃料和车辆燃料具体相关的碳用量的方法结合，以便确定个人、场所或社区的综合绿色指标。

再次具体参考图1，SGC102被配置成生成城市的期望绿色指标、或者简单地为期望指标（DI）。期望指标DI是表示在一个时间段（如一天、一周或一月）内城市的目标的绿色指标值。基于包括历史气象数据（例如，日均高温和湿度）、气象预报、预报的能耗需求以及整体的碳用量目标等许多因素来计算期望指标。SGC102还考虑网/地区的历史特性数据以及预测的来自可再生能量源的能量（下文中通常称为“绿色能量”）的可用性。最后，可以通过特定消费者满足能耗目标的承诺来部分地确定期望指标DI。

可以用于期望指标DI的历史数据之一是在先前时间段内通过面积实现的实际指标AI。实际指标是根据实际使用的能量以及所用能量的每单位能量的碳含量而计算的绿色指标。SGC102可以使用加权时间窗口来考虑来自紧接的先前时间段的AI，以及来自若干时间段的那些AI，所述加权时间窗口采集季节趋势、采集与周中各天（工作日和周末）有关的趋势以及影响碳用量的其他趋势。下面将更详细地讨论先前时间段的AI的确定和计算。

SGC102被进一步配置成对于分层系统100中的n个区中的每个区生成期望指标（DDI₁…DDI_n）。SGC102基于城市的期望网绿色指标DI和其他参数来计算值DDI₁…DDI_n。特别地，SGC102优选地生成各个区的期望绿色指标DDI₁…DDI_n，以使得（通过人口或面积加权的）复合加权平均等于城市绿色指标DDI。在简单的情况中，如果期望网绿色指标DDI的值为25，则期望区指标DDI₁…DDI_n的每个指标的值可以适当为25。

然而，根据本发明，SGC102无需均等地向各个区分配绿色指标。相反，SGC102基于附加因素（例如，每个区的历史消耗数据）来分配期望区指标DDI₁…DDI_n。例如，在城市的尤其老旧部分中，老旧区域可能更难以实现与已经建设得更节能的新区相同的绿色指标（人均碳用量）。同样地，在大型工业区域中，居民平均碳用量将是大型住宅区域的数倍。因此，SGC被配置成使用每个区的历史能量用量数据来确定期望区指标DDI₁…DDI_n。在该实施方式中，历史数据可以包含每个区的一个或更多个先前实际绿色指标值ADI₁…ADI_n。SGC102还基于消费者对具体绿色指标水平的承诺（如有）来确定期望区指标DDI₁…DDI_n。

参考图2提供期望区指标DDI₁…DDI_n的示例性确定。再次参考图2，假设城市80的人口为1000，并且三个区82、84以及86的人口分别为400、400以及200。假设区82为包括较老和能效相对较低的家庭的大型住宅区。还假设区84是较新并且效率较高的住宅区，而区86是大型工业区。

基于这些假设，确定城市80的总碳用量值，然后基于上述因素在各区之间分配总碳用量值。然后，可以根据各区分配的总碳用量值获得区绿色指标。例如，如果城市的期望指标DI为“25”，则城市80的总碳用量值（人口*DI）为25000（任意单位）。在这样的情况下，SGC102生成区82、84以及86的绿色指标DDI₈₂、DDI₈₄以及DDI₈₆，使得组合的所有区的总碳用量值等于城市的总碳用量。换句话说，SGC102遵循以下等式：

DI*1000=DDI₈₂*400+DDI₈₄*400+DDI₈₆*200，

或者

25000=DDI₈₂*400+DDI₈₄*400+DDI₈₆*200。

如果历史数据表明第一区82和第三区84需要较多的人均能量用量，那么那些区的期望区指标DDI₈₂和DDI₈₆将高于第二区84的期望区指标DDI₈₄。因此，在一个示例中，SGC102可以确定以下值：DDI₈₂=28.3，DDI₈₆=28.3，以及DDI₈₄=20。这使得第一区82和第三区86能够比第二区84人均使用更多的碳。

除上述功能外，SGC102和/或IMS110被配置成基于从外部源接收到的信息来计算城市的先前时期的实际绿色指标AI。AI值表示前一天或其他时间段达到的实际绿色指标。IMS110可以基于通过系统100中的其他元件（例如，从区管理系统DMS₁…DMS_n）提供的消耗信息来适当地计算AI。

除上述情况外，SBC102和IMS110还可以被配置成提供关于来自多个能量发生器的能量的可用性的信息。如以下将讨论的，IMS110也许能够确认在给定的一天中可得到多少由太阳、风、水电以及燃煤电厂生成的能量来供使用。可以通过能量供应商/经销商50、52来适当地提供这样的信息。以下将联系图4讨论关于IMS110/SBC102的操作的进一步的细节。

再次参考系统100的各个元件，除了存储器310存储适合执行下文所述的DMS操作的程序指令外，DMS₁可以适当为与图3类似的计算装置。

DMS₁经由软件配置成从IMS110接收区的期望指标DDI₁。DMS₁还被配置成生成每个终端用户或消费者（即，其区中的每个建筑/家庭）的绿色指标（DCI₁₁、DCI₁₂以及DCI₁₃）等。DMS₁120被构造成基于期望区指标DDI₁和其他参数生成每个期望建筑/家庭指标DCI_1x。特别地，DMS₁被配置成生成各家庭和建筑的期望绿色指标DCI₁₁…DCI₁₃，使得区的总体碳用量达到区的DCI₁。为此，DMS₁120可以以类似于SGC102用于生成区绿色期望指标DDI₁…DDI_n的方式来适当地生成值DCI₁₁…DCI₁₃。与区期望绿色指标一样，基于场所的历史消耗信息、特定消费者的承诺以及其他因素生成每个终端用户或消费者的期望指标。通过考虑历史因素（包括过去的消耗），可以生成每个场所的实际的绿色指标。DMS₁₁120还被配置成分别向BMS₁₁140、HM₁₂150以及HMS₁₃160提供值DCI₁₁、DCI₁₂以及DCI₁₃。

如以下将进一步详细讨论的，DMS₁120还被配置成基于原始的期望区指标DDI₁和消费者BMS₁₁、HMS₁₂以及HMS₁₃的任何承诺来确定和提供修正区指标RDI₁，以进一步降低其各自的碳消耗。例如，如果由HMS₁₂服务的消费者能够承诺比其分配的指标DCI₁₂低（或好）的指标，那么消费者可以向DMS₁120提供承诺的指标CCI₁₂。在这样的情况下，DMS₁120会生成修正区指标RDI₁，RDI₁基于通过消费者的承诺CCI₁₂所调整的原始期望指标DDI₁。以这样的方式，区实际上可以实现优于原始分配的指标的总体指标。DMS₁被配置成将修正区指标RDI₁传达至IMS110。

类似于DMS₁120，DMS_n130被配置成生成其区中的每个建筑/家庭的期望指标（DCI_n1、DCI_n2以及DCI_n3）。DMS_n130被配置成基于期望区指标DDI_n和其他参数生成每个期望建筑/家庭指标DCI_nx。DMS_n130还被配置成向相应的系统BMS_n1170、HMS_n2180以及BMS_n3190提供值DCI_n1、DCI_n2以及DCI_n3。DMS_n还被配置成基于原始的期望区指标DDI₁和消费者BMS_n1、HMS_n2以及BMS_n3的任何承诺来确定和提供修正区指标RDI₁，以进一步降低其个体碳消耗。

家庭装置（例如，HM₁₂）包括至系统100的接口，或者叫系统接口，其向消费者显示由其相应的DMS_x计算的其期望绿色指标。系统接口可以采用如下形式：家庭计算机、个人通信装置（如智能电话），或者，安装到或连接至用户的恒温器或其他设备的特定单元（如未示出但在本领域已知的电表装置或负荷控制装置）。优选地，用户的系统接口具有将期望指标以及对个人可以如何改变他或她的消耗模式以影响期望指标的实现进行确认的其他信息传达给个人的能力。这样的装置可以利用在智能网上可用的信息（例如，消费者可用的“绿色”能量的量）。此外，优选地，用户的系统接口还具有向上游传达来自消费者的、实现优于消费者的初始DCI值的绿色指标的“承诺”的能力。以下将进一步提供关于该性能的另外的细节。

建筑管理系统（例如，BMS_xy）是大型建筑（例如，办公楼）的较复杂的建筑自动化系统的一部分。BMS_xy的系统接口可以采用HVAC（暖通空调）系统工作站、安防工作站或别的控制器的形式。以下将联系图7提供关于系统HM_xy和BMS_xy的系统接口的操作和结构的进一步的细节。

在图1的系统的一般操作中，SGC102在每个时间段（如，每日）的开始确定网的期望指标（DI）。如以上讨论的，SGC102基于网的历史信息、前日消耗信息以及天气信息和其他外部信息来生成DDI₁。

优选地，SGC102利用实现该区的碳中和的总体目标来确定DI值。为此，SGC102可以从计算这样的值的适合的源（例如，科学设施或政府设施）接收碳中和目标或阈值。换句话说，这样的源可以确定需要什么水平的人均碳消耗、每栋建筑碳消耗或每个地区的碳消耗来实现这天（周、月或年）的碳中和状态。然而，在确定期望指标DI时，SGC102不是仅仅选择DI值，该DI值实现或对应指定时间段的碳中和。事实上，日能量需求天天都在显著变化，绿色能量的可用性也在天天改变。因此，维持稳定的日绿色指标是不现实的。相应地，SGC生成DI值，使得长期的城市的趋势是朝向碳中和。因此，考虑到能量需求、天气以及绿色能量的可用性，在任何给定的日子可以选择DI是高于还是低于需要实现那天的碳中和的DI。

图4示出了在系统100的操作中可以通过图1的SGC102和/或IMS100执行的示例性操作集合。将理解的是，虽然以流程图形式示出图4的操作，但是不需以任何特定的顺序执行图4的步骤，并且图4的步骤确实可以组成在计算装置（例如，图3的装置300）上执行的不同处理。可以每天适当地执行一次图4的步骤。

在步骤401中，IMS110从能量供应商50，或者更具体地，从能量供应商50的计算装置（下文中称为能量供应商50）接收可从多个发生器的每个得到的能量的量和/或定价的确认。每种发生器具有与其相关的碳含量值。通过示例的方式，能量供应商可以向IMS110提供如下确认：可以从燃煤电厂、水电厂、风力涡轮源以及太阳能量源得到多少能量来供给下个时间段。能量供应商50可以以任何适合的方式（例如，通过提供来自每种源的能量的报价和/或来自每种源的最大分配和价格）提供该信息。

在步骤402中，IMS110确定前一时间段内（例如，前一天）城市的AI。为此，IMS100从DMS₁…DMS_n中获取前一天内各个区的合计ADI_x值。IMS使用这些值ADI₁…ADI_n来确定前一天全市的AI。如果基于每个人对AI进行标准化，则可以通过以下求和运算来计算每个区j的合计AI：

$\mathrm{AI}=\underset{f=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{ADI}}_f*{\mathrm{populatlan}}_f).$

在步骤404中，IMS110将计算出的AI值和区值ADI₁…ADI_n连同至少其所属日期的时间戳或其他指示器一起存储在存储器（例如，图3的存储器310）中。

在步骤406中，IMS110（经由SGC102）对下一时间段内城市的期望指标DI进行计算。如以上进一步讨论的，SGC102基于以下项确定DI：历史数据（如最近的AI值）、季节性数据（如过去数年类似日期的消耗数据或AI数据）、天气预报、预测的各种能量发生器的能力、以及可能有助于基于全市来预测能量用量的任何其他信息。至少，SGC102应生成或者获得次日的能量需求预测，和对次日的、来自各种能量发生器的能量的潜在城市用量的预测或估计。对可从各种类型的能量发生器得到的能量的预测或估计根据与在步骤401中通过能量供应商50、52提供的各种类型的发生器有关的定价/可用性信息来获取。当已知各种发生器（燃煤电厂、水电、风、太阳）的可用容量和预测的需求时，可以计算智能绿色指标目标。SGC102可以基于定价因素来确定来自各种源的能量的全市用量。例如，虽然对于城市可以得到充足的太阳能，但是专门从供应商50、52购买太阳能会太贵。相应地，SGC102可以基于可用性和定价（从能量供应商50、52接收到的数据）来适当地确定来自各种源的能量的有利混合。

还应当理解，SGC102将确定DI，使得无需不现实地降低消耗。如以上讨论的，虽然目标可以为实现接近碳中和的平均绿色指标，但是日目标将基于绿色能量的消耗模式和可用性而变化。

其后，在步骤408中，SGC102基于总体DDI来计算区期望指标DDI_s，或者DDI₁…DDI_n。如以上讨论的，考虑每个区的特定需求、结构以及能力，SGC102在各区中有效地分配绿色指标目标。为此，SGC102发现一种满足以下等式的解决方案：

DI*POP=DDI₁*DIST_POP₁+…+DDI_n*DIST_POP_n

其中，POP表示总人口（或其他标准化因素），并且DIST_POP_x是区x的人口（或其他标准化因素）。

当确定DDI₁...DDI_n的值时，步骤410中的IMS110向各个区管理系统DMS₁120...DMS_n130提供这些值。IMS110也可以向各个区管理系统DMS₁120...DMS_n130提供关于来自各种能量发生器的可用能量的信息。IMS110可能在将来自各种发生器（燃煤、水、太阳、风等）的能量分配至各区中发挥一些作用。然而，其他系统也可能独立地执行该分配。因此，IMS110也可能不提供关于来自各种发生器的可用能量的信息，或者提供关于来自已经被别的系统确定的各种发生器的能量的分配的信息。

其后，在步骤412中，IMS110从各个区管理系统DMS₁120...DMS_n130中接收修正区期望指标RDI₁...RDI_n。基于原始的期望区指标DDI₁...DDI_n和任何承诺通过各个区管理系统DMS₁120...DMS_n130来计算修正指标RDI_x，以实现消费者的较低的消耗值或绿色指标。以下将联系图5进一步详细讨论该操作。

在步骤414中，IMS110基于所有修正区指标RDI₁...RDI_n的总和来计算修正指标RI。对于没有修正区指标的任何区，可以使用原始值DDI_x。

由于图4的操作，IMS110/SGC102执行多重任务，包括：合计并且存储先前时间段的消耗信息、确定所期望的全市碳消耗指标DI以及确定所期望的区碳消耗指标，以使得（如果实现）整个城市实现期望指标DI。在该实施方式中，IMS110/SGC102基于各个终端用户的以下累积承诺进一步确定修正碳消耗指标RI，以降低其消耗并且/或者实现给定日（或其他时间段）的较少的碳消耗。

如以上讨论的，修正期望指标RI可以以多种方式来使用。在一种实施方式中，IMS110可以将所得到的降低的需求水平传送至供应商50、52以便实现更好的定价，或者要求供应商50、52在给定的价格点制造可用的更低碳的能量。以这样的方式，消费者和终端用户具有协调以使更多能量由低碳源生成的能力。

例如，在步骤414或之后，SGC102/IMS110可以向供应商50传达以下信息：请求基于修正指标RI修正能量可用信息。特别地，如果修正指标RI相比原始计算的期望指标DI有显著提高，则IMS110可以请求基于减少的碳用量（或者甚至减少的总体用量）来更有利地定价，碳用量减少是由导致修正指标的承诺造成的。然后，IMS110会按照步骤401从供应商50接收修正的可用信息，优选地具有较好的定价项目（item）。在一些情况下，如果城市可以进一步减少其需求，则供应商50可以提供表明甚至更好的项目的信息。然后，IMS110会基于供应商的进一步提议来计算新的期望指标。其后，IMS110可以使用新的期望指标再次执行图4的操作。以这样的方式，IMS110（和一般来说，城市）可以以重复方式来要求能量供应商50（能量供应商50也可以以重复方式来要求IMS110）减少碳用量和/或总体能耗。

图5示出了由每个DMS_x执行的以实现系统100的功能的操作。如同图4，无需以精确给定的顺序执行图5的操作，并且图5的操作可以组成在计算装置（例如，图3的装置300）上执行的不同处理。可以每天适当地执行一次图5的步骤。

在步骤502中，DMS_x（例如，DMS₁110）确定之前时间段（例如，前一天）的区的ADI_x。为此，DMS_x从各种消费者系统BMS_xy和HM_xy中获取其各自的前一天的实际绿色指标ACI_xy值。DMS_x使用这些值ACI_xy来确定前一天的全区的ADI_x。如果基于每个人对ADI_x进行标准化，那么可以通过以下求和运算来计算合计ADI_x：

${\mathrm{ADI}}_x=\underset{f=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{ACI}}_{\mathrm{xf}}*{\mathrm{populatian}}_{\mathrm{xf}})$

其中，ACI_xj是区x中第j个建筑或家庭系统的实际绿色指标，值population_xj是区x中第j个建筑或家庭系统的人口标准化值（即，与区x中第j个建筑或家庭系统相关的人数）。

在步骤504中，IMS110存储计算出的区的ADI_x值，并且进一步向IMS110传送该区值ADI_x。

在步骤506中，区管理系统DMS_x从IMS110接收区的期望绿色指标DDI_x。

其后，在步骤508中，DMS_x基于区的总体期望指标DDI_x来计算区中每个消费者系统的期望指标DCI_xj。例如，DMS₁基于值DDI₁来计算BMS₁₁140的期望绿色指标DCI₁₁、HMS₁₂150的期望绿色指标DCI₁₂以及HMS₁₃160的期望绿色指标DI₁₃。如上讨论，DMS_x以考虑到每个消费者的具体需求、结构以及能力的方式来在各消费者系统之间分配绿色指标目标。为此，DMS_x找到一种解决方案，其中满足以下等式：

DDI_x*DIST_POP_x=DCI_x1*CUST_POP_x1+...+DCI_xn*CUST_POP_xn

其中，DIST_POP_x表示区x的总人口（或其他标准化因素），并且CUST_POP_xj是区x中第j个消费者的人口（或其他标准化因素）。

一旦确定DCI_xj的值，则在步骤510中DMS_x向区中的各个消费者系统提供该值。因此，例如，DMS₁会向相应的系统BMS₁₁140、HM₁₂150以及HMS₁₃160提供值DCI₁₁、DCI₁₂以及DCI₁₃。DMS_x也可以向相应的消费者系统提供关于来自各种能量发生器的可用能量的信息。

以这样的方式，智能地选择各种终端用户建筑系统CMS₁₁₁140、HM₁₁₂150、CMS₁₁₃160、CMS_1n1170、CMS_1n2180以及CMS_1n3190的期望指标以实现整个城市的期望碳消耗指标DI。

可以看出，除系统、区以及城市的期望绿色指标的向下传播和分配外，系统100还操作来实现在先前时间段内将实际绿色指标向上传播至SGC102和其他中间节点。

图1的实施方式的一个优点是：其允许向各个终端用户传达碳用量目标，其中，对目标进行选择以帮助实现全社区的碳用量目标。以这样的方式，可以使各个能量消费者了解他们可以如何有意义地帮助减少或至少限制碳和/或能量用量。如以下将讨论的，图1的系统100可以在辅助达到城市或地区的碳中和方面实现了很多其他的改进。这些改进可以包括自动减载以实现绿色期望指标、对多余碳用量分配进行交易等。

其后，在步骤512中，DMS_x从各个终端用户建筑管理系统（例如，BMS₁₁140、HM₁₂150以及HMS₁₃160）接收任何终端用户承诺以实现与在步骤510中向其提供的期望指标DCI_x,y不同的碳消耗指标。如以下将讨论的，终端用户或消费者可以基于很多因素（例如，用户降低消耗或者获取额外绿色（低碳）能量的使用权的能力）来在一个时间段（即，次日）内选择性地承诺绿色指标或碳消耗。优选地，该承诺值CIC_xy低于在步骤510中向用户提供的DCI_xy。

在步骤514中，DMS_x对修正区指标RDI₁…RDI_n进行计算。通过采用原始的期望区指标DDI_x并且基于CIC_xy值对其进行改变来计算修正指标RDI_x。

例如，认为HM₁₂中的用户已经承诺该时间段内的碳用量为在步骤510中原始分配给HM₁₂的碳用量的50%。换句话说，CDC₁₂=0.5*（DCI₁₂）。DMS₁基于以分配中的用户的50%的减小量而减小的原始区期望指标DDI₁来计算修正区指标RDI₁。以这样的方式，该时间段内区的指标DDI₁可以通过区内用户的累积承诺来减小，以便减小他们的碳/能量消耗。

在步骤516中，DMS_x向IMS110提供修正区指标RDI_x。如上所述，IMS110可以基于修正区指标RDI₁…RDI_n来计算新的全市或全地区的指标RI。

为了执行系统100向消费者的绿色指标传达和传播特征，终端用户装置（例如，HM₁₂150、BMS_n1170等）包括使得能够向终端用户传达信息（以及从终端用户传达信息）的用户接口。在商业设施或大型设施（例如，BMS₁₁140）的情况下，建筑自动化系统（例如，HVAC系统、消防安全系统或者安防系统）可能具有可以用作系统100的用户接口的计算机工作站。在住宅终端用户的情况下，家庭计算机可以用作系统100的用户接口。然而，应当理解，住宅环境中的HVAC控制器（即，恒温器）常常包含可以允许与系统100进行交互的足够的用户接口工具（例如，触摸屏）。

图6示出了包括实施图1的系统的增强特征所需的基本部件的示例性系统接口600。系统接口600可以适当地用作图1的BMS_xy系统或HM_xy系统中的任一个系统。系统接口600包括处理电路602、显示器604、用户输入装置606、通信电路608以及存储器610。处理电路602可操作地耦接，以接收来自用户输入装置606的输入、向显示器604提供输出显示信息、以及将数据传达至存储器610和通信电路608和从存储器610和通信电路608传达数据。如上讨论，系统接口600的元件可以被配置成家庭计算机、建筑系统工作站、或者甚至为带有触摸屏显示器的墙体温控装置。通信电路608包括能够经由通信链路（例如，图1的链路142、152、162中的任一个）与至少区管理系统DMS_x进行通信的任何电路。

存储器610包含足以执行以下讨论的图7的消费者接口操作的程序指令等。如果系统接口600实施为家庭计算机或其他计算机工作站，则可以通过互联网或某种其他网络从服务器下载消费者接口编程指令。在一些情况下，可以在图1的IMS110中实施该服务器。

现在参考图7，描绘的流程图包含如下的示例性操作集合：可以通过系统接口600的处理电路602执行以向终端用户提供通过图1的系统100传达的信息，以及向用户提供用于控制能量用量的各种选项和/或可以用于裁剪能量用量的信息。

在步骤702中，处理电路602接收用户的期望指标（例如，图1的DCI_xy）。如以上结合权利要求1所讨论的，处理电路602从其相应的区建筑管理系统（例如，DMS_x）经由通信链路接收用户的DCI_xy。参考图6，信息通过通信电路610被从通信链路传达至处理电路602。

在步骤704中，处理电路602从不同的能量发生器接收关于用户可用电能的信息。特别地，在给定日子，可能有大量来自可再生能量发生器（风/太阳/波浪）的能量，而在其他日子，可能几乎没有可从这样的源得到的能量。如以上进一步讨论的，这样的源的可用性可能基于天气、设备状态、需求和/或绿色能量需求而天天都不同。因此，在步骤704中，特定用户可以获得表明可从可再生源（风/太阳/水/波浪）获取x千瓦时的电能并且可从非可再生源（燃煤）获取大量电能的信息。在本文描述的实施方式中，处理电路602从其区管理系统DMS_x接收该信息。在其他情况下，独立的能量中介实体（图1中未示出）可以向各个终端用户传达对来自多种能量源（包括可再生和非可再生源的电能发生器）的电能的分配。一般地，处理电路602接收关于用户可以消耗来自每种源的多少能量的信息。

在步骤706中，处理电路602基于接收到的期望指标（步骤702）和关于可用电能的源的信息（步骤704）来计算用户的能耗目标（即，最大量）。如果可获得相对大量的绿色能量，则能耗目标可能相对宽松。然而，如果可获得相对少量的绿色能量，则能耗目标可能会严格（即，低消耗限制）。

如以上进一步讨论的，应当理解，绿色指标管理很可能涉及不止通过这些设施的电能消耗。天然气、原油以及燃煤加热系统也对碳足迹有贡献。这样的信息达到可用的程度时，则可以将其纳入电能消耗目标。例如，处理电路602可以利用前一天的燃气或原油用量（和天气）来预测当天的天然气的用量。对于预测的车用燃料，处理电路602可以简单地询问用户这天的预测的汽油或柴油燃料用量。不管怎样，处理电路602可以被配置成将非电能的预测用量纳入这天的碳用量。在这样的系统中，处理电路602也会基于其他基于碳的能量（非电能）的预测用量来确定电能目标。

在步骤708中，处理电路602显示这天的用户的期望指标和用户的电能消耗目标。如以上讨论的，优选地，将电能消耗目标作为为实现期望绿色指标所需的能耗限制来计算。

在步骤710中，处理电路502向用户提供关于所接收的期望绿色指标的另外动作的许多选项。这些选项可以包括：交易对绿色能量的使用权、允许自动化负荷控制、请求降低消耗的建议、请求实现DCI的不同增强水平的激励。

应当理解，步骤710中所示的特定选项仅是通过示例的方式给出的，并且其他系统可以选择性地执行这些选项以及其他选项的任意组合。

具体参考步骤710中提出的这些选项，第一选项1）是允许用户参与对绿色能量的使用权的交易。特别地，在步骤704中向用户提供来自各种源（包括绿色源和非绿色源）的能量的可用性时，通过系统100可以允许对绿色能量的使用权进行交易。例如，如果一个用户相信其无法实现如步骤708中显示的其额定消耗目标，从而不能实现其期望绿色指标，那么该用户可以考虑缴纳额外费用以获得在这天对更多的绿色能量的使用权。当以另外的方式使消耗减少到要求量行不通时，如果获得额外的绿色能量，则用户也许能够满足这天的DCI。同时，别的用户可能不需要使用给其分配的能耗来实现其绿色指标，所以可以不需要使用如其额定分配的那么多的绿色能量。因此，系统100允许交易绿色能量使用权。这样的交易允许人们以额外的费用来请求额外的绿色能量使用权，并且允许别人以信贷方式而让出其绿色能量使用权。甚至当特定用户可以从其他方面满足其期望绿色指标时，该绿色能量使用权的交易允许进行财务激励以降低消耗。

例如，可以通过整个区的IMS110或者通过别的实体（例如图1中未示出但现有技术已知的能量中介系统）来维护这样的绿色能量交易系统。

在步骤710的第二选项2）中，处理电路602允许用户选择是否使用自动化负荷控制。可以为实现这天的期望绿色指标和能耗目标而使用自动化负荷控制。特别地，已知提供用于住宅的负荷控制系统以及大型建筑自动化系统。负荷控制包括减载以降低消耗。通常执行负荷控制使得减载不会造成危险情况或者损坏财产。例如，减载可以用于临时禁用住宅中的空调装置、水加热装置或者电器。可以在大型HVAC系统中使用负荷控制以改变温度设定点。

如果在步骤710中用户选择该选项，那么用户根据需要允许由处理电路602、DMS_x或者甚至IMS运行软件来在用户的住宅（或设施）处执行负荷控制和/或减载，以实现用户的DCI值。应当理解，许多用户不想让出他们对电能的使用的控制。这样的用户无需选择该选项。然而，期望实现其绿期望绿色指标而不用确定如何和在哪里调整其消耗的其他人可以选择该选项。

在步骤710的第三选项3）中，用户可以简单地请求对降低消耗的建议。例如，用户可以请求关于如下情况的建议：在两个小时内将其温度设定点从74°提高到76°可能如何降低其电力消耗，从而如何影响其这天的绿色指标。为此，处理电路602可以执行这样的能量管理软件：其能够基于行为变化来预测和/或计算电能消耗。在一些情况下，能量管理软件位于DMS_x、IMS110或者一些其他远程服务器装置。不管怎样，一旦确定预测的能耗降低，则可以基于如在步骤704中确定的预测减小和对用户可用的电能量源来确定对绿色指标的影响。使用该功能，用户可以通过探索降低消耗和其对碳用量的影响的可能方法来主动参与降低他的或她的绿色指标。

步骤710的附加选项d）有利于激励用户超出其期望绿色指标所限定的预期或目标。特别地，在该选项中，处理电路602允许用户询问是否可以得到金钱或其他激励以实现用户在这天的期望绿色指标的90%或更少。可以在图1的DMS_x和/或IMS处管理激励。为此，DMS_x或IMS可以响应于该选项的执行向处理电路602传达可用激励。可用激励可以包括提供将DCI保持在这天的指定下限以下的信贷的那些激励。激励的使用甚至可以在能够容易地满足其这天的DCI的人之间实现碳用量的进一步降低。

最后，在步骤712中，用户可以基于以下项来输入对下一个时间段的不同绿色指标的承诺：原始期望指标DCI_xy、用户获得额外的低碳能量（即，通过在步骤710中交易更多低碳能量的使用权）的使用权的能力、以及用户使消耗低于在步骤708中显示给用户的消耗目标的能力。

以这样的方式，用户可以协助进一步降低碳消耗。在步骤714中，消费者指标承诺CIC_xy被向上传输至相应的区管理系统DMS_x。如以上结合步骤512和514所讨论的，DMS_x收集所有的消费者承诺CIC_xy，然后基于那些承诺确定修正区指标RDI_x。

上述系统的选项的特征之一是社区中的每个消费者都可以有助于帮助整个社区实现其自己的绿色指标。虽然向个体消费者传达期望绿色指标提供了每个用户的基准，但是步骤710的附加选项帮助每个用户裁剪其能量的消耗和/或购买，以满足其个体目标。

虽然已经通过对示例性处理和系统部件的描述说明了本发明，并且虽然已经相当详细地描述了各种处理和部件，但是申请人无意将所附权利要求的范围限制为这样的细节。本领域技术人员很容易明白另外的优点和修改。因此，从本发明最广泛的方面来讲，本发明不限于所示和所述的具体细节、实施例或者说明性示例。因此，可以在不脱离申请人的总体发明概念的精神或范围的情况下，根据这样的细节进行修改。

Claims (16)

1.一种用于能量网的分布式系统的布置，包括：

处理电路；以及

耦接至所述处理电路的多个目的地节点；

其中，所述处理电路被配置成：

基于所述多个目的地节点的期望合计指标来计算所述多个目的地节点中的每个目的地节点的期望目的地指标，其中，所述期望合计指标包括表示碳消耗的信息，以及

向所述多个目的地节点中相应的一个目的地节点传达每个期望目的地指标；并且

所述多个目的地节点中的每个目的地节点被配置成：

从所述处理电路接收所述期望目的地指标，

在显示器上显示所述期望目的地指标。

2.根据权利要求1所述的布置，还包括：

网控制器；以及

多个中间节点，每个中间节点被耦接至所述网控制器，第一中间节点包括所述处理电路；其中，

所述网控制器被配置成：

计算期望第一指标，

计算所述期望合计指标，

计算至少第二期望合计指标；

向所述处理电路传达所述期望合计指标，并且向第二中间节点传达所述第二期望合计指标。

3.根据权利要求2所述的布置，其中，所述网控制器被配置成：基于所述期望第一指标和历史能耗数据来计算合计期望绿色指标和所述第二合计期望指标。

4.根据权利要求3所述的布置，其中，所述网控制器被配置成每天计算所述合计期望指标。

5.根据权利要求3所述的布置，其中，所述处理电路还被配置成：

基于所述期望合计指标和与所述相应的目的地节点相关联的历史消耗数据来确定每个期望目的地指标。

6.根据权利要求5所述的布置，其中，所述处理电路被配置成每天确定每个期望目的地指标。

7.根据权利要求1所述的布置，其中，所述期望合计指标包括根据能耗信息和与所述能耗信息有关的碳含量信息而推导的值。

8.根据权利要求1所述的布置，其中，所述期望合计指标包括根据来自多个能量源的能量可用性信息和与所述多个源中的每个源相关联的碳值而推导的值。

9.一种用于能量网的布置，包括：

网控制器；

分别耦接至所述网控制器的多个中间节点，以及

分别耦接至关联中间节点的多个目的地节点，其中，

所述网控制器被配置成：

计算所述网的期望第一指标，所述期望指标表示碳消耗，

计算所述多个中间节点中的每个中间节点的期望中间指标，

向所述多个中间节点中的每个中间节点传达所述期望中间指标；所述多个中间节点中的每个中间节点被配置成：

从所述网控制器接收相应的期望中间指标，

计算耦接至所述中间节点的所述多个目的地节点的、目的地节点的期望目的地指标，

向耦接至所述中间节点的所述多个目的地节点中的每个目的地节点传达所述期望目的地指标；并且

所述目的地节点中的每个目的地节点被配置成：

在显示器上显示所述目的地节点的期望目的地指标。

10.根据权利要求9所述的布置，其中，所述目的地节点还被配置成向所述中间节点传达用户生成的调节后目的地指标。

11.根据权利要求9所述的布置，其中，所述中间节点还被配置成:

接收所述用户生成的调节后目的地指标，

至少部分地基于所接收的调节后目的地指标来确定修正中间指标；以及

向所述网控制器传达所述修正中间指标。

12.根据权利要求11所述的布置，其中，所述网控制器还被配置成至少部分地基于所述修正中间指标来计算所述网的修正第一指标。

13.根据权利要求12所述的布置，其中，所述网控制器还被配置成：

向能量供应商节点传达请求，所述请求包括基于所述修正第一指标生成的信息；

从响应于所述请求的能量供应商节点接收能量可用性信息。

14.根据权利要求9所述的布置，其中，所述期望合计指标包括根据能耗信息和与所述能耗信息有关的碳含量信息而推导的值。

15.根据权利要求9所述的布置，其中，所述期望合计指标包括根据来自多个能量源的能量可用性信息和与所述多个源中的每个源相关联的碳值而推导的值。

16.一种用于能量网的分布式系统的布置，包括：

包含编程指令的存储器；

处理电路；以及

通信电路，被可操作地连接，以从远程节点接收期望目的地指标，所述期望目的地指标包括表示与所述布置相关联的电负荷的期望碳消耗的信息，并且

其中，所述处理电路还被配置成：

基于用户生成的信息来生成修正目的地指标，以及

向所述远程节点传达所述修正目的地指标。

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