CN104221243A

CN104221243A - 用于管理为自消费而本地产生并且分发给属于一个或多个用户社区的多个用户的电能的方法和装置

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Publication number: CN104221243A
Application number: CN201380011907.1A
Authority: CN
Inventors: A·斯特里乌利
Original assignee: Sisvel Technology SRL
Current assignee: Sisvel Technology SRL
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2033-03-01
Also published as: ITTO20120181A1; EP2820737A1; WO2013128422A1; CN104221243B; JP2015510386A; US10559961B2; JP6458317B2; EP2820737B1; US20150032279A1

Abstract

描述了一种用于管理向用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的电能供应的方法，所述社区具有可用的用于从本地源(100)产生电能的至少一个系统和用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统，该方法包括以下步骤：确定去往所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的每个用户的、来自所述用于从本地源(100)产生能量的至少一个系统和来自所述用于供应由外部分销商(11)管理的电能的至少一个系统的电能组合的供应，其中所述电能组合能够具体地为每个用户确定；对于所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的每个用户，根据要分发给所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的其他用户的来自所述本地源(100)的电能，调节来自所述本地源(100)的电能部分的供应，从而与所述用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统相比，优先直接从所述用于从本地源(100)产生能量的系统取得电能。还描述了用于管理向属于所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的用户的电能供应的设备和系统。

Description

用于管理为自消费而本地产生并且分发给属于一个或多个用户社区的多个用户的电能的方法和装置

技术领域

本发明涉及电能分发系统的领域，更具体而言涉及用于管理为自消费而本地产生并且分发给属于一个或多个用户社区的多个用户的电能的方法和装置。

本发明的范围涉及对可以由也可以是其最终用户的主体本地产生的电能的管理。

这种类型的能量生产通常利用所谓的可再生源，诸如像：太阳辐射、风或生物质燃烧。

本发明适用于分布式电力生产情境的所有典型背景；但是，优选的应用涉及：通过属于通常居住在生产现场附近的潜在用户的社区的系统，对从可再生源(下文中称为FER：(意大利语为FontiEnergia Rinnovabile)，即FER可再生能源，以下在没有任何限定意图的情况下对其进行引用)产生的能量的管理。

背景技术

在许多情况下，私有FER系统和为了私用的FER系统是用于转换太阳能的系统：近年来，光伏系统经历了显著的发展，这主要是因为两个因素：非常强的诱因，这种诱因使得让生活在发达国家的人在这种系统中投资是有利的，以及用于购买这种系统所致的成本的显著降低。

根据现有技术系统设计，从私有光伏系统获得的产量注定是自消费的，即，所产生的能量可以直接被系统所有者消费而不馈送到配电系统中，否则就可以经双向计量仪馈送到公共网络中。

因此，一般而言，由FER产生的能量第一次由安装在生产系统下游的计量仪进行测量。然后，它被分成两部分：一部分本地消费，另一部分馈送到网络中。因此，需要另一个计量仪来计量由每个系统馈送到网络(一般是公共网络)中的能量。

这种系统的一个非常重要的特征是电力生产在地域范围内扩散和分散。到处都有许多小的和非常小的系统，其重要部分与私人住宅关联。电能生产的这个新特点肯定对一个国家的电力系统的通用基础架构有非常强的影响，电能生产不再仅仅发生在一些大的发电厂，而是还发生在大量小的发电中心。一般而言，与大发电厂相反，朝小型分布式能源数量增加的趋势是由增加数量的FER驱动的，但理论上不仅仅局限于FER。虽然参考FER和光伏系统的示例性情况，但是本发明的范围实际上扩展到用于以本地和分布式方式产生电能的任何系统，诸如像利用风、生物质、矿物燃料等的电力生产系统。

因此，以下描述一般将参考通用本地能源FLE(意大利语是Fonti Locali di Energia)。

因此，根据现有技术，本地电力生产系统FLE或FER的内含物布局需要所产生的作为交流电流变得可用的能量在第一次通过执行测量总产量的功能的计量仪时被测量。随后，能量可以被本地用户消费或者馈送到本地能量分销商并出售给后者。清楚的是，与本地分销商的能量交换一般而言是双向交换，因为其中本地产生的过剩能量出售给本地分销商的情况不是唯一可能的情况。事实上，情况有可能是本地产生的能量不足以满足本地用户的需求，因此后者将必须从本地分销商购买能量。根据现有技术，在这种情况下，本地系统和分销商之间的计量仪一般来说是双向计量仪。

对于更复杂的自消费需求(例如，共同拥有的系统)，或者更一般地说对于涉及用户社区的需求，出现了许多问题，包括由各单个用户提供自消费的受控管理的问题，这些用户全都单独地连接到网络，每个用户都有其自己的测量从网络中取得的电力的计量仪，并且他们必须保持连接到网络，因为，如果本地产量不足，那么他们必须被允许从网络取得能量。

许多共同拥有的系统或者(更一般地说)社区系统已经安装、存在并在运营。这些是其中多个主体为了创建例如合适大小的光伏系统而组织起来并投资的情况。这种集体性投资允许从规模经济并且在有些情况下从公共区域(例如，共同拥有的建筑物的屋顶)使用受益。

在这种典型集体系统中，系统连接到分销商的网络(个人用户通常也(但不是必需)连接到分销商的网络)。所述分销商的任务是吸收系统产生的能量并且向单个的用户供应他们所需的能量。所产生的能量和消耗的能量之间的平衡可以离线进行：因此，在不经过外部分发系统的情况下，不存在在能量通过发电系统变得可用时可以立即被使用的真正的能量自消费。

最常见的现有技术对这个问题提供非常简化的解决方案，因为它采用本地分销商的存在来吸收大部分电能产量，有可能具有只局限于单个用户的极低的本地化自消费(通常在共同所有权中)。这种类型的管理允许对社区系统也应用旨在用于特征在于具有单个用户的私有系统的相同布局。

现有技术没有提出允许为多个用户最大化本地化自消费的解决方案，仍然存在一个或多个分销商能吸收并向所连接的用户供应能量。

为了使电网发展成日益经济的系统，其中能量运输被最小化，并且为了使消费中心变得越来越自治，清楚的是，本地化的自消费是应当追求的目标。实际上，当能量一产生就可以现场被消费时，关于运输、管理和存储成本都获得了节约。

因此，需要解决的问题是允许属于一社区的分立的单个用户在本地产生的能量馈送到能量分销商的网络中之前直接消费这种能量。但是，这种单个的用户必须通过独立的计量仪连接到能够在本地发电缺乏或不足的任何时候满足他们能量需求的能量分销商。

更一般地说，需要解决的问题是允许连接到通用分销商(或者甚至是不同的分销商)的用户为协调的电力消耗管理而结合到一起，这种协调包括本地产生的能量的直接消费以及关联的计量。

本地产生的并自消费的能量的配给必须以足够的灵活性来处理，因为，当多个用户在请求他们的能量份额时发生竞争时，可用的能量必须根据每个用户的权利来划分，因为一般来说有可能社区的用户对能量生产成本的贡献不同。

最后，重要的是该解决方案提供让社区包括(并有可能拒绝接纳)参与电能生产和自消费的用户的可能性。一般来说，重要的是社区可以在没有特定限制的情况下被修改和扩张：为此，就涉及装置而言，该解决方案基于为每个新用户另外安装一个装置并且系统的通用布局可缩放并可容易升级是有用的。

专利JP-2003-134672-A描述了用于管理由一组用户本地产生的电能的系统。该系统允许多个用户共同拥有产生能量的光伏设施，从而根据分配给分组用户的固定份额使用所生成的电力或者把任何额外的电能都出售给电力公司，其中每个用户向电力公司订购了电力购买。这个系统旨在确保因本地源而可用的能量与组中每个用户的权利成比例的固定且公平的分发。当任何用户的光伏发电系统生成电能过剩时，过剩的电能被出售给电力公司。在本地生成的电能在用户之间固定分发的情况下，当用户需要更多能量时，他/她将必须从网络购买，从而产生在电力公司网络之间往返的毫无意义的双重运输，其中过剩的能量被一个或多个用户产生并出售给电力公司，并且能量从网络返回给需要更多能量的用户，这导致更高的成本和线路损耗。因此，该专利中所描述的系统没有解决上述关于本地消费优化和能量节约的问题。

发明内容

因此，本发明的一目的是提供用于管理为自消费而本地产生并且分发给属于一个或多个用户社区的多个用户的电能的方法和装置，该方法和装置适于克服上述问题。

本发明的一个目的是提供用于管理电能向用户社区的供应的方法，所述社区具有可用的用于从本地源产生电能的至少一个系统以及用于供应由外部分销商管理的电能的至少一个系统，该方法的特征在于包括以下步骤：确定去往所述用户的社区的每个用户的、来自所述用于从本地源产生电能的至少一个系统和来自所述用于供应由外部分销商管理的电能的至少一个系统的电能组合的供应，所述电能组合依每个用户而定；对所述用户的社区的每个用户，根据要分发给所述用户的社区的其他用户的来自所述本地源的电能，调节来自所述本地源的电能部分的供应，从而相对于所述用于供应由外部分销商管理的电能的至少一个系统，优先直接从所述用于从本地源产生能量的系统取得电能。

本发明的另一目的是用于管理向属于用户的社区的一用户的电能供应的设备，所述社区具有可用的用于从本地源产生电能的至少一个系统和用于供应由外部分销商管理的电能的至少一个系统，该设备的特征在于包括：用于组合来自所述用于从本地源产生能量的至少一个系统和来自所述用于供应由外部分销商管理的电能的至少一个系统的电能的装置；用于根据要分发给所述用户的社区的其他用户的来自所述本地源的电能，调节从所述本地源供应给所述一用户的电能部分的装置；所述调节装置配置为，相对于所述用于供应由外部分销商管理的电能的至少一个系统，优先直接从所述用于从本地源产生能量的系统取得电能。

本发明的一特定目的是提供如在所附权利要求中提出的用于管理为自消费而本地产生并且分发给属于一个或多个用户社区的多个用户的电能的方法和装置，其中权利要求是本说明书的组成部分。

附图说明

本发明的进一步的目标和优点将从以下对其优选实施例(及变体)的具体描述并且从附图变得清楚，附图仅仅是作为非限制性例子提供的，其中：

图1描述根据现有技术的FLE的内含物布局。

图2描述根据本发明的具有多个用户对直接自消费的管理的FLE的内含物布局。

图3描述为了实现本发明而需要安装在每个用户处的设备的基本元件。

图4示出在图3中示意性图示的设备的一些进一步的优选特征。

在附图中，箭头指示电力流的方向，而数据传输可以在所有电连接线上双向发生。

在附图中，相同的标号和字母标识相同的元件或部件。

具体实施方式

图1描述由标号100指示的用于本地电力生产FLE的系统的插入的布局。这种现有技术布局允许能量或者被FLE所有者自消费，或者馈送到由本地能量服务分销商(下文中称为DLSE(意大利语为Distributore Locale di Servizi Energetici))管理的网络：在附图中，所述DLSE的网络由标号110指定。图1的布局只需要两个计量仪：测量FLE 100产生的全部能量的计量仪200，和测量在单个互连点利用DLSE发生的能量交换的计量仪210。

因此，通用块100可以是各种本质的FLE，其具体描述对于本发明的目的是没有必要的。总的来说，FLE 100提供输出连接，其中电能以与公共配电网兼容的形式可用，即作为交流电流可用(因此，如果必要的话，假设FLE可以包括用于DC/AC转换的反相器级)。

如可以看到的，由位于FLE下游的计量仪200产生并测量的能量可以在馈送到分销商的网络中之前朝着私人用户UP传送。

如前所述，计量仪210是双向的，并且因此可以计量所产生的并且未使用的、馈送到网络中的能量(出售的能量)，以及当本地产量不足时用户向分销商请求的能量(购买的能量)。实际上，常常发生从能量的角度看具有FER电力生产系统的用户不能完全自给自足并且当他/她自己的系统产生能量不足或者完全不产生能量时需要能量的情形，并且这种可能性必须被考虑。

就此而言，太阳能或风能转换系统是示例性的，因为太阳能辐射和风不能依赖于能量需求而被随意“激活”；因此，存在用户将需要从公共网络取得能量的可能性，于是，这种能量必须被适当地计量。这进一步解释了为什么与DLSE的关系必须由双向计量仪来支持。

图2示出根据本发明的FLE 100的基本管理图。在这个例子中，FLE 100属于用户UP1…UPN的社区，这些用户可以在能量馈送到DLSE 110的网络中之前消费由其产生的能量。

如在图2的布局中所示出的，所提出的解决方案从图1的典型布局开始，对其添加了许多新设备300(这些设备将必须安装：每个所述新设备300将对应于每个用户)。此外，可以有向用户组共享的设备供电的共同所有权用户UC，诸如对于共同拥有的建筑物、楼梯照明、电梯、公共加热系统等。必须指出，在本发明的框架内，术语“共同拥有的”不应当理解为局限于共同拥有建筑物或房屋的用户，而是在更一般的意义上，比如指属于一个组并且不管以什么名义有权使用FLE产生的能量的任何用户。

当安装所述设备300时应当在实践中被采用的舒适的解决方案是在每个用户所需的计量仪220附近安装它们，以便连接到分销商。所述新设备300的功能可以标准化，使得它们在将来可以集成到有望在短期和中期变得普及的所谓智能计量仪中，因而变成新类型智能计量仪的功能特征。

图2示出了计量仪220：它们是常规计量仪，诸如通常由DLSE安装在每个用户的那些计量仪，用于测量能耗并设置等级(rate)和任何其它合同条件(时隙、功率限制等)。它们可以是或者传统计量仪(即，机电计量仪)或者最新一代的计量仪(例如，智能计量仪)。它们是对应的共同所有权用户UPN的N个计量仪并且通常是单向计量仪，即，它们只测量每个单个用户的消耗。

作为整体，图2示出了具有FLE的社区组织的一个例子。如前所述，这种布局代表现有技术布局的进化，并且因此包括至少一个双向计量仪210，该双向计量仪210要安装在社区产生但未自消费的能量可以在其馈送到本地能量服务分销商DLSE(或者更一般地说，在该社区外部并且能够与其交换电能的主体)的网络中的点。

独立于单个用户的计量仪，双向计量仪210的存在方便了单个用户在社区中的包括/从社区中排出，而不需要对与各个分销商的关系的任何动作，不管是单个用户的分销商还是社区系统连接到的分销商。

这种布局突出了单个用户如何可以经设备300从本地生产取得能量。每个用户有一个设备(共同所有权的并且一般而言参与本地生产的社区的每个用户至少有一个)；设备是设想作为需要添加到就像作为例子在图1中所示的已知系统布局的唯一设备的创新对象。如前所述是创新设备的设备300通常执行以下功能：

·如果有足够的本地能量可用，它们就拒绝接纳来自网络的供应；

·它们向各个用户提供必需的瞬间电力，如果必要的话，能够通过组合从分销商DLSE的网络供应的能量和取自由FLE提供的本地生产的能量来进行提供；

·它们计量取自本地生产的能量，并且能够

·与其他用户的设备通信，以便处理对本地产生的能量的争夺。

还应当指出，在整体上通用的情境中，关于必须只连接到一个运行商的能量生产系统FLE不存在约束；从理论上讲，它可以连接到几个分销商，并且社区可以与不同的对方(interlocutors)交换其能量。当一方是正常的公共分销商而其它主体是能够与它们的邻居交换能量的相邻社区时，这后一个选项可以被证明是相当有用的。

图3示出了一个所述创新设备300，突出了其主要部分。

与常规计量仪220关联又与每个用户关联的电力线110不像现在常见的那样直接连接到那个具体用户的住宅网络；而是通过创新设备300连接到用户，设备300至少包括：

√组合器310，允许向用户供应网络电力和本地产生的电力；

√“智能”计量仪320，适于计量由FLE本地产生并供应给用户的能量部分(这种消费是为内部共同所有权管理目的而测量的)；

√元件330，由二极管符号表示，该元件阻止不是来自本地生产系统的能量流向双向计量仪210，从而允许来自所述用于从本地源(100)产生电能的至少一个系统的电能只在所述设备(300)与其关联的所述用户的方向流动。

如果用户的瞬间需求通过内部产量得以满足，则组合器310将断开来自网络的供应，从而确保内部产量的最大可能采用；它还可以限制从外部公共网络对完全满足用户需求所需的能量的供应。

智能计量仪320还执行除简单计量任务之外的功能：实际上，对社区而言，一般来说感兴趣的是自消费尽可能多能量，而对单个的用户而言，一般来说感兴趣的是消费本地产生的能量(因为其等效成本更低)。

当本地产量不足以满足整个共同所有权的需求时，对于从内部生产可用的能量，存在潜在的竞争，能量必须根据之前协商好的管理标准或策略在单个的用户之间划分；例如，如果有些共同拥有者对FLE的安装贡献更多，他们就有资格预期在划分可用能量时按比例地考虑他们的更大贡献。

被采用来在属于社区的用户之间划分本地产生的能量的标准以及更一般地说策略可以以各种方式定义并且可能需要在不同用户的设备300之间不同层面的通信；这可以从其中设备300完全不通信从而把它们自己限制成根据应用到每个用户的固定限制被动地划分本地产生的能量而不考虑其他用户的消耗(并且由此无需与其它设备300通信)的极端情况到其中设备300彼此通信从而交换用于实现为用户社区定义的能量划分标准所需信息的情况变动。

在特别简单的情况下，假设所有用户都有权得到由社区FLE本地产生的瞬间电力P_FLE(t)的相等份额。因此，N个用户中每一个用户都有资格得到额定电力P_FLE(t)/N。

如果只要用户U_i吸收比额定值少的电力就给予自消费优先级，那么对应的设备300(D_i)将把其自己限制成通过，如果可用的话，从FLE取得所需能量的全部来供应其。

在图3或4的分支100-310上可以有可传送电力的动态限制器，其具有等于额定值的瞬间值，使得每个用户只被允许消费这个数量的本地产生的电力。

用于用户社区的可以从FLE获得的总瞬间电力值P_FLE(t)可以通过单向计量仪200，例如经相同的电力线或者经专用数据线，传送到设备300。设备300可以容易地从这个总值获得对于每一个用户来说都是相等的并且可用的阈值，即P_FLE(t)/N。

如果指派给用户的最大电力部分P_FLE(t)/N不足以满足用户的能量需求，则组合器310将通过从DLSE网络110取得其来把缺少的部分添加到那部分。

因此，以适当的监视频率，设备300可以监视其用户的瞬间电力消费和可以从FLE 100获得的瞬间电力P_FLE(t)，并且可以控制组合器310来顺从总可用能量的使用标准，根据用户的瞬间电力需求确保到所关联用户的电力连续性。

当然，智能计量仪320可以测量来自本地系统100并提供给其对应用户的能量，从而允许最终计数实际上被社区的单个用户自消费的能量部分。

由FLE产生的超过单个用户消费总数的瞬间电量可以经双向计量仪210出售给DLSE网络110，计量仪210将测量其值。

更复杂的情况考虑共同所有权能量管理标准，根据这个标准，虽然仍然基于平等原则，但是本地用户所需的超过额定部分P_FLE(t)/N的任何电力吸收过剩都可以通过优先从本地生产直接供应来满足，从而最大化能量自消费，以减少(detriment)卖给DLSE的数量，但是不强迫任何其他共同所有权用户从网络110取得电力来满足他们的瞬间电力需求。

不像前面所述的情况，在这种情境下，设备300还监视其他用户的电力吸收，以便知道被其他用户吸收的瞬间电力并且能够计算可以从FLE 110取得的最大电力值，同时观察由能量管理标准强加的条件：如果FLE产生的本地瞬间电力小于总的共同所有权需求，那么，当用户吸收过多的电力时，其他用户必须不需要从网络110取得能量来满足他们的需求。

如果满足这个条件，则设备300将向其用户供应由本地源FLE100瞬间产生的全部能量过剩；组合器310将从网络110取得用户可能需要的任何剩余电力部分。如果在不强迫其他用户从网络110满足他们能量需求的一部分的同时只有消费过剩的一部分可以从FLE取得，则设备300将在不破坏那个约束的情况下把电力从FLE的供应限制到所允许的最大值；就像平常一样，组合器310将通过从DLSE网络110取得缺少的电力来补偿剩余的需求。

由其它设备300测出的、与其他共同所有权用户的能量消耗相关的数据可以通过由所有设备300的输入共享的相同电力线上的输送波或者经专用数据线来发送。

可能发生的是，当用户的需求超过额定电力值时，由于本地产量的减少和/或共同所有权用户总吸收的突然增加，本地能量生产不再能足以涵盖吸收过剩。在这种情况下，通过再次把从FLE 100吸收的电力限制到在超限之前被采用的额定值并且通过经组合器310从网络110取得满足用户需求所必需的剩余部分，设备300将使其自己适应新的情况。

还设想有一个或多个特权用户被允许根据专门为他们保留的划分标准为他们自己得到FLE的所有能量，并且只有除那个特权组的总消耗之外的FLE的任何超出产量才可以根据为剩余用户保留的另一个划分标准进行分发，因此，只有在特权用户的总消耗之外有过剩时，属于第二个无特权用户组的用户才有资格使用本地产生的能量。

在另一种情境下，可能发生的是，用户有多样化的(diversified)权利来使用来自本地能量源110的能量，例如，因为他们对本地能量源110的安装有不同的贡献(称为份额q_i)。

考虑一个例子，其中有N＝3个共同所有权用户U₁、U₂和U₃，其中U₁有资格使用FLE产生的能量的50％，而U₂可以使用30％并且U₃可以使用20％。

因此，FLE能量份额将分别是q₁＝0.5，q₂＝0.3并且q₃＝0.2。

假定在前一种情况下对所有三个用户都相同的额定电力P_FLE(t)/3随多样化的额定电力而变，对U₁是q₁·P_FLE(t)，对U₂是q₂·P_FLE(t)并且对U₃是q₃·P_FLE(t)，可以应用已经为等量划分情况所描述的相同能量管理标准。

另外，在这种情境下，可以应用刚性且静态的管理标准，根据该标准，当指派给用户的额定电力被超出时，设备300将总是从网络110取得全部缺少的能量，或者可以应用更灵活的管理标准，根据该标准，在使用DLSE网络之前，设备300将从由FLE产生的超出共同所有权用户总需求的可用部分取得能量。

由设备300实施的本地能量向用户供应的限制也可以是根据适当的日历可编程的。

在任何情况下，设备D_i 300都将根据(as a function of)需要所述能量的潜在用户的个数，调节本地可用能量的划分(根据动态或预设的标准)。一般而言，通过对相同社区的用户使用完全相同或多样化的标准，能够确定在专门用于每个用户的单个设备300中从电力源(本地源100和DLSE网络110)的能量供应策略。它们还可以在安装设备的时候规定或者在操作中变化，以满足任何运营需求，例如，当由于住房单元的细分和整合、共同所有权管理策略的变化等而添加或去除用户时。

分发设备300需要非空的时间间隔，以便能够测量输入和输出电力，以及基于有效的能量标准作出适当的决定并且相应地对能量流起作用。此外，构成设备300的电子或机电元件受可能使设备偏离其额定行为的操作容限影响。出于这些原因，如果额定阈值电力值用于计算，那么，与由配电盘300提供的用户的瞬间需求相比，在电能的供应当中会有突然变化或者甚至中断。

为了避免这个问题，有利地是让设备D_i 300不基于本地源实际产生的瞬间电力P_FLE(t)而是基于一个较低的值P’_FLE(t)来进行其自己的计算，P’_FLE(t)通常比P_FLE(t)少例如10％-20％，从而保持某个安全边际。

因为任何剩余的FLE电力都将出售给网络，所以没有能量被浪费，即，它将不会损失。以这种方式，在突然的吸收峰值的情况下，通过操作组合器机制，设备300可以立刻采取行动，而不造成向用户的电力供应的任何中断。

已经假设了一种情况，其中向所有用户的供应都不能中断，即，其中，只要吸收在合同条件内，即，在这种具体情况下是低于最大允许电力的额定值，电源系统就必须确保供应的持续性。

当然，能量管理标准可以适用于可中断用户的情况，其中，虽然只在某些限制之内并且在特定条件下，例如，总是或者在一天当中某些时段和/或在一周的某些天和/或在某些时隙和/或对于某些最大中断间隔，等等，但是电力供应的中断可以被容忍。在这种情况下，配电盘300将在向各个用户供应能量时考虑那个标准，还考虑总的可用能量和共同所有权能量消费。

在可中断用户和不可中断用户在同一个系统中同时存在的情况下，可以使用具有不同优先级组的能量管理标准：一直到第一阈值P1，由FLE生成的电力P_FLE(t)根据给定的划分标准全都分发给不可中断的用户组，而超出P1的能量，一直到阈值P2>P1，根据另一个能量划分标准分发给可中断的用户组。

作为备选方案，P_FLE(t)可以总是预定给不可中断的用户组的需求，而超过所述需求的任何产量都将分发给可中断的用户。

因此，集成到设备300中的智能计量仪320可以彼此通信并且还能够与(共同拥有的或者DLSE提供的)管理服务器通信会是有用的，使得它们可以动态地充当能量流调节器。

因而，当配备通信接口时，设备300中内置的智能计量仪可以充当用于家用消费的“智能”且协调管理的住宅节点。因此，它们可以与单个用户的负荷(例如，家用电器、照明设备、电池充电器、空调系统等)通信，从而能够实现对智能电网来说典型的全部管理型消费技术。

以使用其来实现所谓智能电网的观点，图4是丰富通用设备300的功能的通用框图。特别地，它突出了所述设备可以具有用于执行智能电网典型的更复杂管理功能(例如，依赖于成本信息和瞬间能量可用性，接通/切断负载、与负载通信或调节其吸收)所必需的处理和存储能力。

公共能量分销商的计量仪220与设备300之间的虚线连接指示后者可以包括在其中能量经能够交换信息的智能计量仪分发和其中分发通过只测量所供应能量的简单计量仪按传统方式发生的上下文当中。

在前一种情况下，在存在智能计量仪220的情况下，设备300可以交换对能量管理标准的应用有用的各种本质的数据；这些数据可以包括关于网络110状态的信息(一般的消费高峰、所应用的等级)、消费历史、从网络110吸收的瞬间电力，以及关于共同所有权系统的信息(由用户从FLE吸收的电力)或者，如果设备300还结合了包括前面所述的智能电网功能的话，甚至还有住宅用户装置的状态。这些数据交换可以如图4中所示那样经专用连接线路BD发生，或者通过设备D_i 300和计量仪200之间的电力线。

在所述通过包括设备300提供的优点当中，存在利用智能电网标准还管理其中能量由还未采用这种功能的分销商供应并且因此不使用先进的智能计量仪的情况的可能性。

而且，由于设备300可以与计量仪220(不管是智能计量仪还是传统计量仪)不同，因此方便了在向不同DLSE订购的用户之间消费协调标准的应用。

一般而言，为了能够执行其任务，设备300需要基于存储在本地存储器中的数据运行的数据处理单元(例如，利用微处理器或者有线逻辑)，该本地存储器包含实现期望能量分发标准所需的控制微程序和数据。还可以包括数据通信接口，以允许数据处理单元与其它设备300和/或与共同所有权管理服务器交换信息。

可选地，还可以有用于外部单元(例如，PC、个人数字助理等)的直接通信接口，通过该接口，操作人员可以与设备300交换数据，以便执行各种操作，诸如软件更新、诊断测试、数据交换等。这些后面的操作也可以由适于以集中式方式管理设备300的共同所有权服务器(图中未示出)执行。

在原理上，设备300可以使用集中式配电控制而不是迄今为止所述的分布式控制。利用这种备选方法，系统的所有决定，以及由此其智能，都集中到充当电力流计量仪和调节器的单个中央服务器，该服务器持续地经连接到设备300的数据总线接收关于电力流的信息，基于适用的能量管理标准作出适当的决定，并且把适当的电力流调节命令发送到所述设备。

这允许使用更简单更廉价的设备300，这种设备配备不使这种装置的结构和操作更复杂的简化的操作逻辑；这在它们具有智能电网类型的住宅控制功能的时候是特别期望的，使得它们可以控制并管理直接连接到它们的用户装置。

应当指出，所述共同所有权服务器可以有利地连接到图2的节点A并且使用相同的电力线经输送波与所有设备300通信，而不需要专门的通信线路，但专门的通信线路可以用作备选方案或者附加的措施。

本描述已经强调了最大化自消费的机会，以便最小化能量运输和结果产生的损耗和管理低效。适于这种目的的设备300及网络剩余部分的实现和操作的有些例子已经在这里进行了描述。这种例子不应当在绝对或限制的意义上理解，因为设备300和整个共同拥有的能量分发网络也可以根据不同的通用标准来管理。可能发生的是，例如，由于对可再生能源的特殊政府奖励、关税法规或能量市场动态，在某些时期或时隙内，把FLE产生的大部分能量出售给网络而不是自消费掉是有利的，因为，由于其更生态兼容，因此从DLSE网络购买(不可再生)能量的价格低于本地产生的能量的销售价格。因此，一般而言，依赖于本地分销商出售和/或购买电能的价格，能够改变设备分发输入源供应的能量的方式。

更一般地说，设备300和/或共同所有权的集中式服务器可以驱动任何电力流管理标准，甚至与自消费最大化标准不一致，诸如像最大化可以从系统获得的利润、最小化系统的运行成本，等等。

对于其中有多于一个外部供应商的那些情况，可以设想一组变量。

有可能经历进一步发展的一个例子是其中有可能从多个公共分销商而不是仅一个取得能量的情况。在这种情况下，设备300将可调节地经各自的计量仪220连接到这种不同的电力分销商，并且将在任意给定的时刻从以最低的价格出售能量的那个分销商取得能量，同时中断来自其它分销商的电力流。有多个分销商也是有利的，因为利用单个分销商的额定安装电力P_N的固定供应成本高于来自构成等于或大于P_N的总安装电力的两个能量分销商的两个更小供应的成本。而且，这将给出通过把产生的能量出售给不同分销商而最大化可以从本地源获得的利润的可能性，分销商将在一天当中不同的时段和/或在一年当中不同的季节以不同的价格购买能量。

会导致本发明变体的另一种情况是其中用户社区可以不仅从其自己的FLE而且(有可能以不同的优先级)从附近社区的FLE取得能量的情况。这种情况可以确定本地产生并出售给DLSE的能量的进一步减少。

作为其自己的负载，通用设备300还可以处理存储系统或者电动车辆的充电，而且电动车辆可能必须经分立的或者部分分立的基础设施充电。

简言之，这里所描述的设备300代表用于住宅消费从其特征在于个体消费(一般使用来自分销商的能量)的当前状态到其特征在于具有协调消费并有可能通过理性的FER利用而增加能量自给自足程度的能量孤岛的状态进化的简单解决方案。

图4清楚地示出设备300在其通用版本中包括配备存储器341的真正通用服务器340，因为设备300可以以非常灵活的方式用来实现智能电网概念。

清楚的是，从这个观点，设备300可以被认为是真正的住宅服务器，除了这里所描述的用于本发明的功能，它还可以执行并管理智能家庭典型的各种应用，并且因此可以例如包括与舒适、家庭自动化(domotics)、安全、娱乐、遥控等有关的功能。

还可以设想采用适当控制的共同拥有的蓄电器(未在图2中示出，它将连接到节点A)，以便存储由FLE产生的过多能量(例如，当存在太阳辐射或强风时)和/或当能量可以以有利的价格从分销商处购买时由网络110供应的能量，并且在本地产量不足或者当能量不能优惠地网络购买时向用户输出能量。由本地用户共享的共同拥有的蓄电器的存在还允许更好地补偿已经描述过的由设备300或者(如果被使用的话)由集中式服务器引入的运行延迟，从而进一步减小由于这种不可抑制的延迟造成的任何不期望的供应不连续或中断的风险。

本发明可以有利地通过计算机程序来实现，该计算机程序包括在所述程序被计算机执行时实现所述方法一个或多个步骤的编码装置。因此，应当理解，保护范围延伸到所述计算机程序以及包括被记录消息的计算机可读装置，所述计算机可读装置包括在所述程序被计算机执行时实现所述方法一个或多个步骤的编码装置。

上述实施例例子可以有变而不背离本发明保护范围，包括本领域技术人员已知的所有等同设计。

从本发明的应用得出的优点是清楚的。

本发明的主要优点是由属于用户社区的FLE产生的能量可以顺应政府机构强加的控制公共能量分发的法规与约束，根据任何共享标准来管理，而不需要通过干扰来自在FLE安装之前就已经存在的DLSE的能量供应的任何装置。

特别地，非常灵活和多样化的FLE管理标准是可能的，依赖于FLE所属的社区共享的具体需求和期望，这允许例如最大化能量自消费或者从FLE能量生产得到的利润。

另一个优点是由属于用户社区的FLE产生的能量可以通过引入新装置来管理，该新装置可以容易地集成到在FLE激活之前就已经存在的系统当中。

还有另一个优点是这种装置允许所谓智能电网情境的全部概念的逐步实现，而不必等待能量分销商采取主动。

根据以上所述，本领域技术人员将能够在不引入任何更多的构造细节的同时实现本发明的目标。

Claims

1.一种用于管理向属于用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的一用户的电能供应的设备(300)，所述社区具有可用的用于从本地源(100)产生电能的至少一个系统和用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统，其特征在于包括：

·组合装置(Σ)，用于组合来自所述用于从本地源(100)产生能量的至少一个系统和来自所述用于分发由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统的电能；

·调节装置(Σ，320)，用于根据必须供应给所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的其他用户的来自所述本地源(100)的电能，调节从所述本地源(100)供应给所述一用户的电能部分；

·所述调节装置(Σ，320)配置为与所述用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统相比，优先直接从所述用于从本地源(100)产生能量的系统取得电能。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述调节装置(Σ，320)配置为如果所述用于从本地源(100)产生能量的系统能够向所述一用户供应全部所需电能，则拒绝接纳来自所述用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统的电能供应。

3.如权利要求1所述的设备，包括用于计量从所述本地源供应给所述一用户的电能的计量装置(320)。

4.如权利要求1所述的设备，包括用于与和属于所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的其他用户关联的其它设备(300)通信的电子通信接口。

5.如权利要求1所述的设备，包括用于与如下系统通信的接口，该系统用于管理所述用于从本地源(100)产生能量的至少一个系统的电能供应。

6.如权利要求4或5所述的设备，其中，所述用于调节分发给所述一用户的来自所述本地源(100)的电能部分的调节装置(Σ，320)配置为使得基于关于来自所述本地源(100)并且供应给属于所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的其他用户的电能的信息来确定所述部分，所述信息通过所述用于与其它设备(300)通信的接口和/或通过所述用于与管理系统通信的接口被接收。

7.如前面一项或多项权利要求所述的设备，包括用于在从所述用于从本地源(100)产生电能的至少一个系统运输电能的线路上进行单向电力流控制的部件(330)，该部件只允许来自所述用于从本地源(100)产生电能的至少一个系统的电能在所述线路上运送。

8.如前面一项或多项权利要求所述的设备，其中，所述设备(300)物理地集成到电力服务的外部分销商的计量仪(220)中，所述计量仪(200)是智能类型或者是适于只测量可分发电能的计量仪。

9.如前面一项或多项权利要求所述的设备，包括用于连接到电能存储系统的装置，所述连接装置配置为使得允许存储来自所述用于从本地源(100)产生电能的系统和/或来自所述用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统的电能。

10.一种用于管理向用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的电能供应的方法(300)，所述社区具有可用的用于从本地源(100)产生电能的至少一个系统和用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统，其特征在于包括以下步骤：

·确定去往所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的每个用户的、来自所述用于从本地源(100)产生能量的至少一个系统和来自所述用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统的电能组合的供应，其中所述电能组合能够具体地为每个用户确定；

·对于所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的每个用户，根据要分发给所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的其他用户的来自所述本地源(100)的电能，调节来自所述本地源(100)的电能部分的供应，从而与所述用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统相比，优先直接从所述用于从本地源(100)产生能量的系统取得电能。

11.如权利要求10所述的方法，其中，来自所述本地源(100)的所述电能部分对于所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的一个或多个用户是固定的。

12.如权利要求10所述的方法，其中，根据从所述本地源(100)分发给所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的其他用户的电能，来自所述本地源(100)的所述电能部分对于所述用户的社区的一个或多个用户是可变的。

13.如权利要求10所述的方法，其中，从所述本地源(100)供应给所述用户的电能部分的所述调节使得：如果所述用于从本地源(100)产生能量的系统能够向所述用户供应全部所需的电能，则拒绝接纳所述用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统的电能供应。

14.如权利要求10所述的方法，其中，从所述本地源(100)供应给所述用户的电能部分的所述调节还根据从所述用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统购买的电能的购买价格和/或出售给所述用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统的电能的出售价格而被调节。

15.如权利要求10所述的方法，包括控制到电能存储系统的连接的步骤，从而允许存储来自所述用于从本地源(100)产生电能的系统和/或来自所述用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统的电能。

16.如权利要求10至15中任意一项所述的方法，其中，一个或多个所述步骤在所述用户(UP1、UP2、...、UPN)的层面以集中式方式或者以分布式方式执行。

17.一种用于管理向属于用户(UP1、UP2、...、UPN)的社区的用户的电能供应的系统(300)，所述社区具有可用的用于从本地源(100)产生电能的至少一个系统和用于供应由外部分销商(110)管理的电能的至少一个系统，其特征在于：对于每个用户，该系统包括如权利要求1至9中任一项所述的设备(300)。

18.如权利要求17所述的系统，还包括用于执行如权利要求10至16所述的方法的一个或多个步骤的集中式控制器。

19.一种包括程序编码装置的计算机程序，该程序编码装置适于当所述程序在计算机上被执行时实现如权利要求10至16中任一项所述的方法。

20.一种包括被记录的程序的计算机可读装置，所述计算机可读装置包括程序编码装置，该程序编码装置适于当所述程序在计算机上被执行时实现如权利要求10至16中任一项所述的方法。