CN114765369A - 利用多时间尺度的家用能量管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了利用多时间尺度的家用能量管理系统。一种用于住宅环境的电力管理系统包括与多个电器耦接的控制器。多个传感器与控制器耦接并且分别耦接到多个电器。所述控制器与传感器和电器协作以生成用于向多个电器输送电力的需求响应计划。所述需求响应计划包括基于电力消耗的区域模式来调节电力输送的移位策略，将电力的家用消耗维持在家用消耗上限以下的卸除策略，以及基于所述多个电器的各个操作循环的调制策略，所述调制策略防止所述多个电器中的多于一个电器内的同时峰值电事件。这些策略同时实施。

Description

利用多时间尺度的家用能量管理系统
技术领域
本公开总体上涉及向各种家用电器输送电力。更具体地，装置涉及用于有效地向各种家用电器输送电力以将家用能量消耗维持在大体一致的水平并且避免能量消耗的尖峰的电力管理系统。
背景技术
相关技术中已知的电力管理系统存在许多期待被改善的技术特征。
发明内容
根据本公开的一个方面，一种用于住宅环境的电力管理系统包括与多个电器耦接的控制器。多个传感器与控制器耦接并且分别耦接到多个电器。所述控制器与多个传感器和多个电器协作以生成用于向多个电器输送电力的需求响应计划。所述需求响应计划包括移位策略(shifting strategy)，该移位策略被配置为根据电力消耗的区域模式对多个电器的激活和电力输送进行排序。所述需求响应计划包括卸除策略(shedding strategy)，该卸除策略被配置为将电力的家用消耗维持在家用消耗上限以下。所述控制器响应于电力的家用消耗达到所述家用消耗上限而选择性地停用所述多个电器中的至少一个电器。所述需求响应计划包括调制策略(modulating strategy)。多个电器的各个操作循环由所述控制器选择性地进行，以将所述电力的家用消耗维持在低于所述家用消耗上限的优选消耗范围内。所述移位策略、所述卸除策略和所述调制策略同时实施。
根据本公开的另一方面，一种用于住宅环境的电力管理系统包括与多个电器耦接的控制器。多个传感器与控制器耦接并且分别耦接到多个电器。所述控制器与多个传感器和多个电器协作以生成用于向多个电器输送电力的需求响应计划。所述需求响应计划包括基于电力消耗的区域模式来调节电力输送的移位策略。所述需求响应计划包括将电力的家用消耗维持在家用消耗上限以下的卸除策略。所述需求响应计划包括基于所述多个电器的各个操作循环的调制策略，所述调制策略防止所述多个电器中的多于一个电器内的同时峰值电事件。所述移位策略、所述卸除策略和所述调制策略同时实施。
根据本公开的又一方面，一种用于管理家用电力消耗的方法包括监测多个电器的电力消耗以确定所述多个电器的各个操作循环和电力的家用消耗。基于所述多个电器的各个操作循环生成需求响应计划的调制策略。生成基于与家用消耗上限相关的电力的家用消耗的需求响应计划的卸除策略。生成基于电力消耗的区域模式的需求响应计划的移位策略。所述调制策略、所述卸除策略和所述移位策略同时操作。
本领域技术人员将通过参考以下说明书、权利要求书和附图来进一步理解和明白本公开的这些和其他特征、优点和目的。
附图说明
在附图中：
图1是示出利用各种电动消费电器的家庭的示意图；
图2是示出了需求响应计划的一个方面的示意图，其示出了各种策略及其与时间尺度的关系；
图3是示出需求响应计划的移位策略的一个方面的示意图；
图4是示出需求响应计划的卸除策略的一个方面的示意图；
图5是示出需求响应计划的调制策略的一个方面的示意图；
图6是示出随时间的示例性功耗曲线图的示意图；
图7是示出在示例性洗衣循环期间洗衣机的示例性功耗曲线图的示意图；
图8是示出功耗曲线的示意图，该功耗曲线示出了洗碗机的功耗并且根据洗碗机的各个部件的操作来描绘；
图9是示出图8的功耗曲线并根据餐具清洗循环的操作阶段描绘曲线图的示意图；以及
图10是示出用于管理家用电力消耗的方法的线性流程图。
附图中的部件不一定按比例绘制，而是强调在此描述的原理。
具体实施方式
当前示出的实施例主要存在于与电力管理系统相关的方法步骤和装置部件的组合中，电力管理系统生成用于管理家庭内电力的使用的需求响应计划。因此，在适当的情况下，已经通过附图中的常规符号来表示装置部件和方法步骤，附图仅示出了与理解本公开的实施例相关的那些具体细节，从而不会利用受益于本文的描述的本领域普通技术人员将容易明白的细节来模糊本公开。此外，说明书和附图中相同的数字表示相同的元件。
出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”及它们的衍生词应涉及如图1中定向的公开内容。除非另有说明，术语“前”应指元件的更靠近预期观看者的表面，术语“后”应指元件的更远离预期观看者的表面。然而，应当理解，本公开可采取各种替代取向，除非明确地相反地指定。还应当理解，附图中示出并在以下说明书中描述的特定装置和过程仅仅是所附权利要求中限定的发明概念的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其他物理特性不应被认为是限制性的，除非权利要求另有明确说明。
术语“包含”、“包括”或它们的任何其他变体旨在覆盖非排他的包括，使得包括一系列元件的过程、方法、物品或装置不仅包括那些元件，还可以包括未明确列出或未被该工艺、方法、物品或装置固有的其他元件。在没有更多限制的情况下，在“包括...”之前的元件不排除在构成该元件的过程、方法、物品或装置中存在额外的相同元件。
参照图1至图5，附图标记10总体上指的是并入住宅环境中的需求响应计划，例如并入家庭12中，用于管理电力14的输送及其消耗。需求响应计划10监测家庭12内的各种电器16，并利用用于输送电力14的各种策略，使得电力14的家庭消耗18保持在优选消耗范围20内并且低于家庭消耗上限22。需求响应计划10使用各种时间尺度24来实施这些策略，其中这些时间尺度24可以根据月份或季节、根据小时和天、以及根据秒、分钟和小时。可以利用其他时间尺度24来生成需求响应计划10及其各种策略。这些各种时间尺度24以及需求响应计划10的各种策略如何使用这些时间尺度24将在下面更全面地讨论。
根据该设备的各个方面，如图1至图5所示，用于家庭12或其他住宅环境的电力管理系统30包括与多个电器16耦接的控制器32。家庭12可以是独立住宅、共管公寓或联排别墅环境、城市环境、公寓综合体、建房分区、农村环境和其他类似的住宅环境的形式。多个传感器34与控制器32耦接并且分别耦接到多个电器16。控制器32与多个传感器34和多个电器16一起操作，以生成用于向多个电器16输送电力14的需求响应计划10。
再次参照图1至图5，需求响应计划10包括移位策略36，该移位策略36被配置为根据电力消耗42的区域模式40对多个电器16的激活38和电力14的输送进行排序。需求响应计划10还包括卸除策略50，该卸除策略50被配置为将电力14的家用消耗18维持在家用消耗上限22以下。为了实现这一点，控制器32可以选择性地激活、选择性地停用和延迟多个电器16中的至少一个电器16的各种激活38。各种电器16的这种激活、停用和延迟可以响应于电力14的家用消耗18达到或至少接近家用消耗上限22。需求响应计划10还包括调制策略60。在调制策略60中，多个电器16的各个操作循环62由控制器32选择性地执行和排序，以将电力14的家用消耗18保持在优选消耗范围20内。该优选消耗范围20通常低于家用消耗上限22。在实施需求响应计划10时，移位策略36、卸除策略50和调制策略60被同时实施，并且可以彼此重叠，如图2中示意性地示例的。此外，需求响应计划10可以在时间尺度24的范围内操作。这些时间尺度24的范围可以从短到秒到长运行时间尺度，沿着月到季节的顺序和更长的时间帧。
现在参照图1至图3，移位策略36通常涉及影响多个电器16的各种电力消耗曲线70的长期变化。由移位策略36产生的改变可以由各种因素形成，这些因素可以包括但不限于公共事业设备定价信息、太阳能和其他替代能源的可用性、与电力14的提供有关的行为影响和效率改进、电器16的用户和多个电器16本身。使用定价信息，控制器32可以监测电力14的费用的波动，并且确定哪些时间段对于多个电器16操作可能是最有效的，以便使用户的资源最大化。另外，与控制器32组合的多个电器16可以向用户通知关于利用某些电器16的最佳时间。太阳能的可用性可以允许在白天期间发生一个或多个电器16的激活38，使得激活38可以至少部分地使用替代能源来操作电器16。这些替代能源可以包括但不限于太阳能、风能、地热、水力发电及其他能源等。
作为示例而非限制，控制器32和多个电器16可以向用户通知电力14的费用的波动和可替代能源的可用性，其可以向用户通知何时操作电器16或何时不操作电器16。以这种方式，控制器32和多个电器16可以利用电力14的使用时间定价模型。此外，这些提示可以帮助在家庭12内产生行为改变，该行为改变可以用于管理电力14的家用消耗。
可以考虑到，控制器32可并入家庭12内，可并入电器16中的一个或多个内，或者可并入为基于云的计算网络、物联网(IoT)设备、它们的组合及其他类似装置的一部分。另外，控制器32可以至少部分地通过电网和由电网及其部件提供的电网信号来操作。控制器32还可以至少部分地结合在某些排放监测设施内，所述排放监测设施监测与电网和其他公共事业设备相关的边际偏移排放。
此外，作为移位策略36的一部分，行为影响可用于通过可传达给用户的各种激励随时间改变用户的行为。可以向电器16的用户建议某些费用对舒适性的权衡。这些可以包括建议在一天中的某些时间期间在紧邻区域或区域内的总功耗可能较低时利用多个电器16中的一个或多个的行为。某些其他行为建议可以经由控制器32和多个电器16传达给用户。
在移位策略36内，根据各种效率计划操作电器16可用于提高电器16本身的效率。这些效率还相对于家庭12内的其他电器16以及电力14的总体家庭消耗来实现。
现在参照图1、图2和图4，需求响应计划10的卸除策略50通常可用于利用在整个典型日子以及非典型日子期间家庭12内的电力消耗42的模式。通常，家庭12在夜间时间经历电力14的家用消耗18的斜坡上升80。因此，在该斜坡上升80期间，控制器32与多个电器16组合可以建议在特定电器16的激活38中的延迟，直到电力消耗42的该斜坡上升80已经至少部分地减少之后。在卸除策略50的某些方面中，关闭电器16中的一个或多个，并且停止到电器16的电力14，以便防止电力14的家用消耗18达到家用消耗上限22。这通常会发生在停电或灯火管制的情况下。在这种情况下，来自电网的信号可由控制器32接收，用于实施卸除策略50。卸除策略50被实施为在一天的某些时段(例如，在灯火管制或停电状况期间，或者在某些情况下，在斜坡上升80期间)降低电力14的家用消耗18。
还可以考虑到，在灯火管制或停电状况下，卸除策略50可以与移位策略36结合使用。通过这些策略50、36的这种协作动作，当这种关闭发生时，控制器32可以向用户传达一个或多个电器16需要在稍后的时间重新启动。可以考虑到，控制器32可以建议更好的时间来重启电器16，或者可以在更合适的时间自动重启电器16。卸除策略50被实施为在一天的某些时段(例如斜坡上升80期间)降低电力14的家用消耗18。
作为示例而非限制，在晚上时间期间(例如在晚餐之后)激活洗碗机82可导致洗碗机82被控制器32延迟，直到电力消耗42的晚上斜坡上升80已经减弱之后。这将具有在特定时间之后，例如在凌晨2点之后启动洗碗机82的激活38的效果。关于其他电器16，其可导致特定电器16的连续激活38的延迟。在冰箱84的情况下，压缩机86(其通常可例如每十分钟启动)可使用卸除策略50调节，以每12分钟或某一其他时间帧启动，以减少一天中的特定时间期间的电力消耗42。使用卸除策略50，电力14的家用消耗可以保持在家用消耗上限22以下。因此，可以使电力14的家用消耗的峰值最小化，以将电力14的家用消耗18维持在优选消耗范围20内。
现在参照图1、图2和图5，需求响应计划10的调制策略60包括对于电器16的激活38进行排序和定时。这些激活38通常根据较短的时间尺度24操作。这些较短的时间尺度24通常涉及在多个电器16内发生的各个操作循环62、各个激活38和序列。该调制策略60可导致对多个电器16的操作循环62的排序和定时的改变，使得多个电器16中的多于一个电器16的相应峰值电事件90不同时发生，而是可被调整为以顺序模式发生。因此，调制策略60使用与多个电器16合作的控制器32来调整多个电器16的各个操作循环62的排序和定时，使得峰值电事件90发生在分开且不同的时间段。
作为示例而非限制，多个电器16可包括但不限于冰箱84、洗碗机82和洗衣设备16，例如洗衣机100、烘干机102和组合式洗衣机/烘干机。电器还可以包括烤箱、空调、各种烹饪用具、排风机和通过使用电力14操作的其他电器。这些电器16中的每一个典型地包括在其各自的操作循环62期间的一个或多个峰值电事件90。在冰箱84的情况下，峰值电事件90可包括冰箱84的制冷系统内的压缩机86的操作。在洗碗机82的情况下，峰值电事件90可以是加热元件104的操作或各种流体泵106的操作的形式。在洗衣设备16的情况下，峰值电事件90可以是加热元件104或马达108的操作的形式。使用调制策略60，这些和其他峰值电事件90可以被排序以在不相似的时间发生，使得多个峰值电事件90不同时发生。
除了移位策略36、卸除策略50和调制策略60之外，需求响应计划10还可以包括成形策略(shaping strategy)。在某些情况下，成形策略可以与移位策略36结合。成形策略36包括控制器32和多个电器16与用户进行通信，以使与电器16的激活38的优选时间帧有关的某些行为动作以及与电力消耗42有关的其他活动移位。如上文所讨论的，这可包括在许多家庭12中的电力消耗的斜坡上升80之后的时间段启动洗碗机82的建议。需求响应计划10内可包括其他行为改变，其中此类行为改变可包括但不限于：增加冰箱84内的温度设置、配置用于家庭12的HVAC系统的恒温器、使用处于较低热设置的烘干机102、使用需要较少时间的洗衣操作循环62、在洗衣机100内优选冷水操作循环62而不是温水或热水操作循环62、它们的组合、以及可以由控制器32或多个电器16建议的其他类似行为策略。
结合到需求响应计划10中的这些建议可以基于各种因素和从电器16、家庭、电力14的家用消耗18以及家庭内的其他因素导出的信息来提供。这些建议还可以基于以电网信号的形式存在于电网及其部件中的外部条件以及与边际偏移排放相关的信息。该电网和排放相关信息可以基于地理区域的尺度范围。这些地理区域可以是建房分区、街区、公寓综合体、邻居、城市、县、它们的组合以及其他地理尺度。
再次参照图1至图5，如上所述，需求响应计划10在各种时间尺度24上通过移位策略36、卸除策略50和调制策略60来实现。在某些时间，这些各种策略可能彼此不兼容或至少部分地不一致，使得可能需要策略之一的计划激活38优先于其他策略的计划激活38。因此，可以考虑到需求响应计划10的各种策略可以在分级框架中操作。在此架构中，控制器32可被配置为实施调制策略60作为主要策略。当调制策略60与卸除策略50或移位策略36不一致时，控制器32用于首先实施与调制策略60相关的激活38。另外，当控制器32将卸除策略50实施为次要策略时，卸除策略50可能与移位策略36不一致。在该实例中，控制器32可被配置为越过与移位策略36有关的不一致激活38而实施与卸除策略50有关的激活38。可以考虑到，可以实现其他分级框架，例如越过卸除策略50而实施的移位策略36。典型地，在较短时间尺度24上运行的策略将通常取代在较长时间尺度24上运行的策略。
再次参照图1至图5，用于家庭12的电力管理系统30可以包括耦接到多个电器16的控制器32。多个传感器34与控制器32耦接并且分别与多个电器16耦接。根据设备的各个方面，多个传感器34可以包括电流传感器、温度传感器和可以与控制器32耦接的其他类似传感器，以及包括在多个电器16中的一个或多个内的处理器120。使用多个传感器34，与多个电器16相关的信息可以被传送到控制器32，用于存储和处理以生成需求响应计划10以及移位策略36、卸除策略50和调制策略60。
除了传感器34之外，用于电力管理系统30的控制器32可以与向各种电器16输送电力14的各种开关耦接。控制器32还可以与用于各种电器16的处理器120耦接，使得控制器32可以协调多个电器16的操作和多个电器16的各个循环。在设备的这个方面中，控制器32可以被配置为通过使用多个电器16的机构、编程和电路来管理和控制电器16的操作循环62。这包括多个电器16的各种峰值电事件90的操作。控制器32与多个传感器34和多个电器16协作，以生成用于向多个电器16输送电力14的需求响应计划10。
如上所述，需求响应计划10包括移位策略36，移位策略36基于电力消耗42的区域模式40来调节电力14的输送。电力消耗42的该区域模式40可以基于特定区域内的电力14的区域费用、替代能源的可用性以及其他类似的基于区域的因素。这些因素可以基于一年中某些季节可能具有与其他季节不同的价格和可用性的时间。控制器32还与多个传感器34和多个电器16协作以生成需求响应计划10的卸除策略50。如上所述，该卸除策略50将电力14的家用消耗18保持在家用消耗上限22以下。控制器32与多个传感器34和多个电器16组合还生成调制策略60。需求响应计划10的该调制策略60通常基于多个电器16的各个操作循环62。调制策略60操作以防止在家庭12内的多个电器16中的多于一个电器16内的峰值电事件90的同时操作。控制器32使得移位策略36、卸除策略50和调制策略60彼此同时地实施，以使电力14的家用消耗18的效率最大化并且使家庭12内电力14的总体使用最小化。
现在参照图1至图6，可以相对于各种电器16来实施需求响应计划10。图6反映了冰箱84随时间的典型电力14消耗曲线70。该电力消耗曲线70反映用于冰箱84的压缩机86的操作循环62。间歇峰值电事件90可指示制冰机、水分配器或电器16的除霜循环的操作。随着时间的推移，需求响应计划10可被实现用于使冰箱84内的电消耗42最大化，以调节峰值电事件90的定时，并且还使压缩机86运行的时间最小化。使用移位策略36，可以在电力14的费用降低的时间保存压缩机86的更长的激活38以及峰值电事件90的激活38。电力14的费用的这些波动可以在每天以及在一天的整个过程中变化。延迟这些激活38(例如除霜循环)的发生在节省用户支付电器16的运行费用时的资源方面可能是有用的。
也可以实施冰箱84的卸除策略50和调制策略60。卸除策略50可以将电力14的消耗移位到一天中的不同时间，而不必减少总的预期能量消耗。调制策略60可以包括在非常短的时间尺度24上延迟或排序冰箱84的操作循环62或操作循环62的部分的激活38，以防止峰值电事件90的激活38与家庭12内的另一电器16的峰值电事件90同时发生。
考虑到这一点，可以想到，虽然可以以分级方式实现需求响应计划10的各种策略，但是也可以分级地处理某些电器16。冰箱84被配置成在电器16的寿命期间维持特定温度范围，可被给予比其他电器16更能够在各种循环期间延迟激活38的优先级。因此，控制器32在开发需求响应计划10和实施需求响应计划10的各种策略时考虑这些考虑因素。
还可以想到，特定电器16内的各种功能也可以被给予分级优先级。作为示例而非限制，维持制冷腔内温度的压缩机86的激活38通常将被给予比除霜循环的激活38或制冰循环的激活38更高的优先级。如前所述，需要压缩机86在电器16的寿命期间将电器16内的温度保持在一致的范围内。这必然要求压缩机86以规则的方式激活，从而可以保持该温度。相反，除霜循环的激活38或制冰机的激活38可延迟至少数分钟或数小时。控制器32可以利用这些分级的且基于优先级的考虑因素来生成和实现需求响应计划10。
现在参照图1至图5和图7，图7反映了洗衣机100在特定操作循环62上的电力消耗曲线70。如电力消耗曲线70所示，在该循环期间以泵106的激活38、加热元件104的操作和马达108的操作以旋转洗衣设备16的叶轮或滚筒的形式发生某些峰值电事件90。移位策略36的类似实施方式可与冰箱84一样地用于洗衣设备16。使用移位策略36提供的建议的一些示例可以采取确定何时应当激活特定洗衣操作循环62或者何时控制器32应当主动地延迟特定操作循环62的实施的形式。
使用卸除策略50，可以停止某些操作循环62的实施，以避免在特定的一天内超过家用消耗上限22。以这种方式，卸除策略50减少由洗衣设备16使用的电力14的家用消耗18。如上文所论述，当特定的一天内发生某些激活38时，卸除策略50可与移位策略36协作以进行移位。以这种方式，卸除策略50可用于在停电或灯火管制状况下停止电器16的操作。移位策略36可用于补充卸除策略50，以重新激活各种电器16的某些更必要的功能。因此，使用卸除策略50和移位策略36的组合，某些操作循环62激活的时间可以根据需求响应计划10的各种策略而改变，并且当在家庭12内的其他电器16内发生某些激活38时改变。作为示例而非限制，洗碗机82的激活可被取消，同时洗衣机100的漂洗循环的启动可被延迟至少几分钟以避免干扰另一电器16的另一峰值电事件90。另外，洗衣机100的旋转循环的激活38同样可以被延迟。
现在参照图1至图5、图8和图9，在图8和图9中示出了关于洗碗机82的电力消耗曲线70。以上关于移位策略36、卸除策略50和调制策略60所包括的考虑因素类似于关于冰箱84和洗衣机100所描述的那些考虑因素。洗碗机82通常可被视为优先级较低的电器16，因为该激活38通常可在没有监督的情况下在深夜发生。另外，由于洗碗机82内对于腐败和细菌生长的担忧较少，所以不同循环中的延迟可以在洗碗机82内延长。在冰箱84中，保持恒定的温度与要食用的食物的状况有关。关于洗衣机100，将循环延迟太长可能导致被处理的衣物内的霉菌和其他细菌种群的增长。洗碗机82内的碟子(通常是固体表面)对于这些考虑因素可能具有较低的担忧。因此，洗碗机82的各个循环在每个特定循环的激活38之间可经历更大的延迟。因此，相对于多个电器16的其他器具16，移位策略36、卸除策略50和调制策略60能够以相对于洗碗机82更大的变化来实施。因此，洗碗机82的操作循环62(通常可花费大约两个小时)可被延长到大约四个小时。然而，因为该操作循环62可在夜间发生，所以洗碗机82的用户可能不知道用于完成该特定操作循环62的延长时间段。
再次参照图9，洗碗机82的各个元件的各种电力消耗曲线70可以被分解为各种组成部分和类别，以利用移位策略36、卸除策略50和调制策略60。在图8中，电力消耗曲线70根据洗碗机82的每个部件而分解。在循环的第一部分期间，某些部件可以彼此同时出现，例如加热元件104、马达108和泵106。图9反映了洗碗机82的操作循环62的简化分解为随时间发生的三个不同部分。可以使用需求响应计划10的策略的不同组合来操作这些电力消耗曲线70中的每一个。使用图8的策略，移位策略36和调制策略60可被实施为指示何时针对洗碗机82的一个部件相对于洗碗机82的其他部件发生某些激活38。作为示例而非限制，加热元件104的激活38与用于洗碗机82的马达108和泵106的激活38之间的相互作用可以改变，以使关于洗碗机82的电力14的家用消耗最大化。
当相对于图9观察时，卸除策略50和移位策略36可用于指示何时启动操作循环62的每一部分，以使电力14的家用消耗18最大化并且还避免在任何特定时间达到家用消耗上限22。使用这些策略，可以在一天的过程中使电力14的使用最大化，以防止电力14的家用消耗18中不必要的尖峰。
现在参照图1至图10，已经描述了需求响应计划10和电力管理系统30的各个方面，公开了用于管理家用电力消耗42的方法400。根据方法400，步骤402包括监测到多个电器16的电力消耗42。该监测帮助控制器32确定多个电器16的各个操作循环62以及电力14的家用消耗18。使用在监视期间获得的该信息，控制器32生成用于需求响应计划10的调制策略60(404)。如上所述，该调制策略60基于多个电器16的各个操作循环62以及多个电器16中的多于一个电器16内的各个峰值电事件90。根据方法400，步骤406包括生成需求响应计划10的卸除策略50。该卸除策略50至少基于与家用消耗上限22相关的电力14的家用消耗18。如上所述，卸除策略50可以延迟某些电器16的激活38或电器16的操作循环62的某些部分，以避免达到该家用消耗上限。
根据方法400，步骤408包括生成需求响应计划10的移位策略36，该移位策略36基于电力消耗42的区域模式40。如上所述，电力消耗42的该区域模式40可以包括关于电力14的定价信息、太阳能的可用性、其他替代电源的可用性、该区域内的季节变化以及其他类似的区域因素。在某些实例中，移位策略36可被配置为考虑区域天气，包括当前天气模式，并且在某些实例中，考虑预测天气模式。根据方法400，控制器32被配置为同时运行调制策略60、卸除策略50和移位策略36(步骤410)。当运行操作这些策略时，可以想到，某些分级优先级可以被编程到控制器32中，用于操作多个电器16以及在各个电器16的每个操作循环62内的各个事件。
再次参照图1至图10，方法400还可包括步骤412，其将各个峰值电事件90排序为在分开且不同的时间段发生。该排序步骤412用于将电力14的家用消耗18维持在低于家用消耗上限22的优选消耗范围20内。
使用在此描述的需求响应计划10，电力管理系统30可以控制电力14的家用消耗18保持在优选范围内，并且还可以避免电力14的消耗中不必要的或不希望的尖峰。需求响应计划10的使用不一定减少电力14的总体使用，然而，管理电力14的消耗可以防止特定家庭12内的这些尖峰。需求响应计划10还可以用于在操作家庭12的电器16时有效地使用用户的资源。这些对许多家庭12的影响可以防止使用电力14出现不必要的尖峰现象，这些影响可以用来最大限度地减少灯火管制、停电和与电网有关的其他不必要事件。可以通过管理从电网获得电力14的房屋内的电力14的消耗来避免对电网的这些不希望的影响。
根据本公开的另一方面，一种用于住宅环境的电力管理系统包括与多个电器耦接的控制器。多个传感器与控制器耦接并且分别耦接到多个电器。所述控制器与多个传感器和多个电器协作以生成用于向多个电器输送电力的需求响应计划。所述需求响应计划包括移位策略，该移位策略被配置为根据电力消耗的区域模式对多个电器的激活和电力输送进行排序。所述需求响应计划包括卸除策略，该卸除策略被配置为将电力的家用消耗维持在家用消耗上限以下。所述控制器响应于电力的家用消耗达到所述家用消耗上限而选择性地停用所述多个电器中的至少一个电器。所述需求响应计划包括调制策略。多个电器的各个操作循环由所述控制器选择性地进行，以将所述电力的家用消耗维持在低于所述家用消耗上限的优选消耗范围内。所述移位策略、所述卸除策略和所述调制策略同时实施。
根据另一方面，电力消耗的区域模式至少部分地由电力的区域费用定义。
根据又一方面，使用调制策略的控制器与多个电器协作，以按顺序模式激活多个电器的相应峰值电事件。
根据本公开的另一方面，相应的峰值电事件发生在分开且不同的时间段。
根据另一方面，所述多个电器包括冰箱、洗碗机和洗衣设备。
根据又一方面，相应的峰值电事件包括冰箱压缩机的操作、洗碗机的加热元件的操作以及用于洗衣设备的加热元件和马达中的至少一个的操作。
根据本公开的另一方面，分级地实施移位策略、卸除策略和调制策略。控制器将调制策略作为主要策略来实施。当调制策略与卸除策略或移位策略不一致时，控制器执行调制策略。
根据另一方面，控制器将卸除策略实施为次级策略，并且当卸除策略与移位策略不一致时，控制器实施卸除策略。
根据又一方面，一种用于住宅环境的电力管理系统包括与多个电器耦接的控制器。多个传感器与控制器耦接并且分别耦接到多个电器。所述控制器与多个传感器和多个电器协作以生成用于向多个电器输送电力的需求响应计划。所述需求响应计划包括基于电力消耗的区域模式来调节电力输送的移位策略。所述需求响应计划包括将电力的家用消耗维持在家用消耗上限以下的卸除策略。所述需求响应计划包括基于所述多个电器的各个操作循环的调制策略，所述调制策略防止所述多个电器中的多于一个电器内的同时峰值电事件。所述移位策略、所述卸除策略和所述调制策略同时实施。
根据本公开的另一方面，控制器通过根据电力消耗的区域模式激活和停用多个电器中的至少一个电器来实现移位策略。
根据另一方面，电力消耗的区域模式包括电力的区域费用和太阳能可用性中的至少一个。
根据又一方面，控制器通过选择性地激活和停用多个电器以将电力的家用消耗维持在家用消耗上限以下来实施卸除策略。
根据本公开的另一方面，所述控制器响应于电力的家用消耗达到所述家用消耗上限而选择性地停用所述多个电器中的至少一个电器。
根据另一方面，控制器通过将多个电器的相应峰值电事件排序为在分开且不同的时间段发生来实现调制策略，以将电力的家用消耗维持在低于家用消耗上限的优选消耗范围内。
根据又一方面，所述多个电器包括冰箱、洗碗机和洗衣设备。
根据本公开的另一方面，相应的峰值电事件包括冰箱压缩机的操作、洗碗机的加热元件的操作以及用于洗衣设备的加热元件和马达中的至少一个的操作。
根据另一方面，一种用于管理家用电力消耗的方法包括监测多个电器的电力消耗以确定所述多个电器的各个操作循环和电力的家用消耗。
生成基于所述多个电器的各个操作循环的需求响应计划的调制策略。生成基于与家用消耗上限相关的电力的家用消耗的需求响应计划的卸除策略。生成基于电力消耗的区域模式的需求响应计划的移位策略。所述调制策略、所述卸除策略和所述移位策略同时运行。
根据又一方面，生成调制策略的步骤包括确定各个操作循环的相应峰值电事件。该方法还包括将各个峰值电事件排序为在分开且不同的时间段发生以将电力的家用消耗维持在低于家用消耗上限的优选消耗范围内的步骤。
根据本公开的另一方面，分级地实施移位策略、卸除策略和调制策略。控制器将调制策略作为主要策略来实施。当调制策略与卸除策略或移位策略不一致时，控制器执行调制策略。
根据另一方面，控制器将卸除策略实施为次级策略，并且其中，当卸除策略与移位策略不一致时，控制器实施卸除策略。
本领域普通技术人员将理解，所描述的公开内容和其他组件的构造不限于任何特定材料。除非本公开另有说明，本文公开的公开内容的其他示例性实施例可由多种材料构成。
出于本公开的目的，术语“耦接”(以其所有形式)通常指两个部件(电的或机械的)直接或间接地彼此接合。这种接合在性质上可以是固定的，也可以是可移动的。这种接合可以通过两个部件(电的或机械的)和任何附加的中间构件彼此一体地形成为单个整体或者与两个部件一体地形成来实现。除非另有说明，这种接合在性质上可以是永久性的，或者在性质上可以是可移除的或可释放的。
同样重要的是要注意，如示例性实施例中所示的本公开的元件的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了本发明的几个实施例，但是审阅本公开的本领域技术人员将容易理解，在实质上不偏离所列举主题的新颖教导和优点的情况下，许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等)。例如，示出为一体形成的元件可以由多个部件构成，或者示出为多个部件的元件可以一体地形成，界面的操作可以颠倒或以其他方式改变，结构和/或构件或连接器或系统的其他元件的长度或宽度可以改变，设置在元件之间的调节位置的性质或数量可以改变。应当注意的是，系统的元件和/或组件可以由提供足够强度或耐久性的各种材料中的任何一种构造成各种颜色、纹理和组合中的任何一种。因此，所有这些修改都旨在包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的精神的情况下，可以在期望的和其他示例性实施例的设计、操作条件和布置中进行其他替换、修改、改变和省略。
应当理解，在所描述的过程中的任何所描述的过程或步骤可以与其他所公开的过程或步骤组合以形成在本公开的范围内的结构。本文公开的示例性结构和过程是出于说明性目的，而不应被解释为限制。

Claims (20)

1.一种用于住宅环境的电力管理系统，所述电力管理系统包括：
与多个电器耦接的控制器；以及
多个传感器，其与所述控制器耦接并且分别耦接到所述多个电器；其中，
所述控制器与所述多个传感器和所述多个电器协作以生成用于向所述多个电器输送电力的需求响应计划；
所述需求响应计划包括移位策略，该移位策略被配置为根据电力消耗的区域模式对所述多个电器的激活和电力输送进行排序；
所述需求响应计划包括卸除策略，该卸除策略被配置为将电力的家用消耗维持在家用消耗上限以下，其中，所述控制器响应于电力的家用消耗达到所述家用消耗上限而选择性地停用所述多个电器中的至少一个电器；
所述需求响应计划包括调制策略，其中，所述多个电器的各个操作循环由所述控制器选择性地进行，以将所述电力的家用消耗维持在低于所述家用消耗上限的优选消耗范围内；并且
所述移位策略、所述卸除策略和所述调制策略同时实施。
2.根据权利要求1所述的电力管理系统，其中，电力消耗的区域模式至少部分地由电力的区域费用来定义。
3.根据权利要求1所述的电力管理系统，其中，使用所述调制策略的控制器与所述多个电器协作，以按顺序模式激活所述多个电器的相应峰值电事件。
4.根据权利要求3所述的电力管理系统，其中，相应的峰值电事件发生在分开且不同的时间段。
5.根据权利要求1所述的电力管理系统，其中，所述多个电器包括冰箱、洗碗机和洗衣设备。
6.根据权利要求5所述的电力管理系统，其中，相应的峰值电事件包括冰箱压缩机的操作、洗碗机的加热元件的操作以及用于洗衣设备的加热元件和马达中的至少一个的操作。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的电力管理系统，其中，分级地实施所述移位策略、所述卸除策略和所述调制策略，其中，所述控制器将所述调制策略作为主要策略来实施，并且其中，当所述调制策略与所述卸除策略或所述移位策略不一致时，所述控制器实施所述调制策略。
8.根据权利要求7所述的电力管理系统，其中，所述控制器将所述卸除策略实施为次级策略，并且其中，当所述卸除策略与所述移位策略不一致时，所述控制器实施所述卸除策略。
9.一种用于住宅环境的电力管理系统，所述电力管理系统包括：
与多个电器耦接的控制器；以及
多个传感器，其与所述控制器耦接并且分别耦接到所述多个电器；其中，
所述控制器与所述多个传感器和所述多个电器协作以生成用于向所述多个电器输送电力的需求响应计划；
所述需求响应计划包括基于电力消耗的区域模式来调节电力输送的移位策略；
所述需求响应计划包括将电力的家用消耗维持在家用消耗上限以下的卸除策略；
所述需求响应计划包括基于所述多个电器的各个操作循环的调制策略，所述调制策略防止所述多个电器中的多于一个电器内的同时峰值电事件；并且
所述移位策略、所述卸除策略和所述调制策略同时实施。
10.根据权利要求9所述的电力管理系统，其中，所述控制器通过根据电力消耗的区域模式激活和停用所述多个电器中的至少一个电器来实施所述移位策略。
11.根据权利要求10所述的电力管理系统，其中，电力消耗的区域模式包括电力的区域费用和太阳能可用性中的至少一个。
12.根据权利要求9所述的电力管理系统，其中，所述控制器通过选择性地激活和停用所述多个电器以将电力的家用消耗维持在家用消耗上限以下来实施所述卸除策略。
13.根据权利要求12所述的电力管理系统，其中，所述控制器响应于电力的家用消耗达到所述家用消耗上限而选择性地停用所述多个电器中的至少一个电器。
14.根据权利要求9所述的电力管理系统，其中，所述控制器通过将所述多个电器的相应峰值电事件排序为在分开且不同的时间段发生来实施所述调制策略，以将电力的家用消耗维持在低于所述家用消耗上限的优选消耗范围内。
15.根据权利要求9至14中任意一项所述的电力管理系统，其中，所述多个电器包括冰箱、洗碗机和洗衣设备。
16.根据权利要求15所述的电力管理系统，其中，相应的峰值电事件包括冰箱压缩机的操作、洗碗机的加热元件的操作以及用于洗衣设备的加热元件和马达中的至少一个的操作。
17.一种用于管理家用电力消耗的方法，该方法包括以下步骤：
监测多个电器的电力消耗以确定所述多个电器的各个操作循环和电力的家用消耗；
基于所述多个电器的各个操作循环生成需求响应计划的调制策略；
生成基于与家用消耗上限相关的电力的家用消耗的需求响应计划的卸除策略；
生成基于电力消耗的区域模式的需求响应计划的移位策略；以及
同时操作所述调制策略、所述卸除策略和所述移位策略。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，生成所述调制策略的步骤包括确定各个操作循环的相应峰值电事件，并且其中，所述方法还包括以下步骤：
将各个峰值电事件排序为在分开且不同的时间段发生以将电力的家用消耗维持在低于家用消耗上限的优选消耗范围内。
19.根据权利要求17至18中任意一项所述的方法，其中，分级地实施所述移位策略、所述卸除策略和所述调制策略，其中，控制器将所述调制策略作为主要策略来实施，并且其中，当所述调制策略与所述卸除策略或所述移位策略不一致时，所述控制器实施所述调制策略。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述控制器将所述卸除策略实施为次级策略，并且其中，当所述卸除策略与所述移位策略不一致时，所述控制器实施所述移位策略。
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