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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft den Energieverbrauch uns insbesondere den Verbrauch an elektrischer Energie durch Energieverbraucher.
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Der Stromverbrauch eines Standortes wird gewöhnlich in monatlichen Intervallen so berechnet, dass die gesamte Anzahl an Kilowattstunden, die in einem Monat verbraucht wird, mit einem Zähler gemessen wird. Verbesserte Zähler bzw. Messgeräte ermöglichen es, dass der Stromverbrauch eines gemessenen Standortes in kürzeren Intervallen, wie beispielsweise in Sekundenintervallen oder kürzer, gemessen und zusammengetragen werden kann. Die Messdaten können dazu verwendet werden, einen detaillierten Verbrauch elektrischer Lasten in einem Messort zu identifizieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält ein Verfahren ein Empfangen von Daten im Zusammenhang mit Zeiträumen, in denen Typen elektrischer Geräte an einem Messort verwendet werden, und Speichern der Daten in einer Datenbank, Zuordnen demographischer Daten zu dem Messort und Speichern der zugeordneten demographischen Daten in der Datenbank, Definieren eines demographischen Typs, der dem Messort zugeordnet ist, Verarbeiten der Daten im Zusammenhang mit den Zeiträumen, in denen die Typen elektrischer Geräte an dem Messort verwendet werden, und der dem Messort zugeordneten demographischen Daten, um Zeiträume zu definieren, in denen Typen elektrischer Geräte durch demographische Typen verwendet werden, die dem dem Messort zugeordneten demographischen Typ ähnlich sind, und Identifizieren eines alternativen Zeitraums, in dem wenigstens ein elektrisches Gerät der Typen elektrischer Geräte verwendet werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein System zur Analyse elektrischer Daten eine erste Datenbank, die gemessene Lastdaten eines Messorts aufweist, wobei die gemessenen Lastdaten Typen elektrischer Geräte und Zeiten enthält, in denen jeder elektrische Gerätetyp an dem Messort verwendet wird, eine zweite Datenbank, die dem Messort zugeordnete demographische Daten aufweist, und einen Prozessor, der betriebsfähig ist, um Daten von der ersten Datenbank und der zweiten Datenbank zu empfangen und eine dritte Datenbank zu generieren, die die Zeiten, in denen jeder elektrische Gerätetyp verwendet wird, für einen demographischen Typ, der einem dem Messort zugeordneten demographischen Typ ähnlich ist, enthält.
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Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen offenkundig.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, ist in den Ansprüchen am Schluss der Beschreibung besonders angegeben und deutlich beansprucht. Das Vorstehende sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
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1 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines Systems 100, das einen Prozessor enthält.
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2 veranschaulicht ein Blockschaltbild, das eine demographische Datenbank, eine Datenbank für gemessene Lasten und eine Datenbank für elektrische Netzeinrichtungen enthält.
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3 veranschaulicht beispielhafte Einträge der Datenbank für gemessene Lasten nach 2.
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4 veranschaulicht beispielhafte Einträge der demographischen Datenbank nach 2.
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5 veranschaulicht beispielhafte Einträge der Datenbank für elektrische Netzeinrichtungen nach 2.
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6 veranschaulicht beispielhafte Einträge in der D-L-Datenbank nach 2.
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7 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.
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Die detaillierte Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung gemeinsam mit Vorteilen und Merkmalen anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Stromversorger erzeugen elektrische Leistung unter Verwendung vielfältiger Erzeugungsanlagen. Zum Beispiel kann ein Stromversorger Leistung erzeugen, indem er einen kohlebefeuerten Dampfturbinengenerator, der Leistung erzeugt, und einen Gasturbinengenerator verwendet, der dazu verwendet werden kann, um die Erzeugungskapazität während Spitzenlastzeiträume zu erhöhen. Während Spitzenlastzeiträume können die Versorger ferner aus anderen Netzen eingekaufte Leistung empfangen. Die von der Gasturbine erzeugte oder von einem anderen System bezogene Leistung ist häufig teurer als die durch die Dampfturbine erzeugte Leistung. Versorger, die derartige Netze betreiben, können elektrischen Verbrauchern sog. Demand-Response(Nachfrage-Reaktions)-Anreize (Anreize zur Veränderung der Verbraucherlast als Reaktion auf Marktpreise oder Leistungsabrufe) bieten, um den elektrischen Verbrauch während Betriebszeiträume, wie beispielsweise während der Spitzenlastzeiträume, zu reduzieren. Einigen Verbrauchertypen, wie beispielsweise industriellen oder kommerziellen Verbrauchern, können Versorger Anreize anbieten, um Leistung während Zeiträume mit geringerer Last zu verbrauchen. Zum Beispiel kann eine Fabrik, die Strom nutzt, die Fabrikbetriebsstunden verschieben, um einen Verbrauch elektrischer Leistung während Spitzenlastzeiten zu vermeiden.
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Versorger haben festgestellt, dass industrielle und kommerzielle Stromverbraucher, die in einem Demand-Response-Programm (Nachfrage-Reaktions-Programm) partizipieren können, aufgrund der geringen Anzahl industrieller Verbraucher im Vergleich zu der Anzahl von Haushaltverbrauchern relativ leicht zu identifizieren sind. Andere Verbrauchertypen, wie beispielsweise Haushalts- oder kleine Unternehmensverbraucher, können Leistung während Spitzenlastzeiträume verbrauchen, die in anderen Zeiten verbraucht werden könnte. Versorger bieten derartigen Haushaltsverbrauchern Demand-Response-Anreizprogramme an, die die Verbraucher animieren, Leistung während Zeiträume außerhalb der Spitzenlasten oder während anderer mehr erwünschter Verbrauchszeiträume, auf eine ähnliche Weise wie die vorstehend beschriebenen kommerziellen oder industriellen Verbraucher, zu verbrauchen. Jedoch gestaltet sich eine Identifikation von Haushaltverbrauchern, die von einem derartigen Anreizprogramm profitieren können, aufgrund der Vielfalt von Haushalts- und kleinen Unternehmensverbrauchern und der Unterschiede bei den Verbrauchsgewohnheiten derartiger Verbraucher schwierig. Zum Beispiel können einige Verbraucher in einem bestimmten Gebiet oder einer bestimmten Region generell keine elektrischen Geräte während Spitzenzeiträume betreiben. Andere Verbraucher in einer Region können keine bestimmten Geräte, wie beispielsweise Geschirrspüler oder Wäschetrockner, besitzen, die Leistung während Spitzenzeiträume verbrauchen können. Ferner ziehen Versorger angesichts der größten Vorteile es häufig vor, ein geografisches Gebiet zu identifizieren, das eine große Anzahl von Haushaltverbrauchern enthalten würde, die ein Anreizprogramm nutzen können.
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Die nachstehend beschriebenen Verfahren und Systeme ermöglichen einem Versorger, Stromverbrauchsdaten für Stromverbraucher zu erfassen bzw. zu sammeln und spezielle Zeiten zu identifizieren, in denen elektrische Geräte betrieben werden. Unter Verwendung demographischer Daten, die z.B. Wohnungstypen (z.B. Einfamilienhäuser oder Appartments) enthalten, können Profile von Stromverbrauchsgewohnheiten für bestimmte demographische Gruppen oder Typen mit bestimmten demographischen Parametern generiert werden. Diese Profile können gemeinsam mit demographischen Daten für bestimmte Regionen dazu verwendet werden festzustellen, ob ein bestimmtes Demand-Response-Anreizprogramm für eine Region praktikabel und skalierbar ist.
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1 veranschaulicht eine beispielshafte Ausführungsform eines Systems 100, das einen Prozessor 102 enthält. Der Prozessor 102 ist kommunikationsmäßig mit einer Anzeigevorrichtung 104, Eingabevorrichtungen 106 und einem Speicher oder einer Datenbank 108 verbunden. Zähler bzw. Messgeräte 101 sind mit Lastgeräten 103 an Messorten 105 und dem Prozessor 102 kommunikationsmäßig verbunden. Ein Messort 105 kann z.B. eine Wohnstätte oder einen kommerziellen Standort umfassen. Die Lastgeräte 103 können eine beliebige Art einer Vorrichtung umfassen, die elektrische Energie verbraucht, wie z.B. Klimaanlagen, Heizungsanlagen, Öfen, Waschmaschinen und Trockner, Geschirrspüler, Fernseher, Toaster oder ähnliche Geräte irgendeiner anderen Bauart. Die Zähler 101 sind betriebsfähig, um die durch die Lastgeräte 103 verbrauchte elektrische Energie zu messen und aufzuzeichnen. Der Zähler 101 enthält einen Prozessor und einen Speicher, die dem Zähler ermöglichen, den Verbrauch von Elektrizität durch die Lastgeräte 103 über kurze Zeitintervalle (von z.B. 1 Sekunde oder weniger) zu messen und aufzuzeichnen. Die Aufzeichnung des Stromverbrauches über den Intervallen kann verwendet werden, um zu identifizieren, welche speziellen Lastgeräte 103 Energie in einem bestimmten Zeitraum verbrauchen, indem die aufgezeichneten Daten ausgewertet und die Lastgeräte 103 auf der Basis der Lastverbrauchscharakteristika derartiger Geräte identifiziert werden. Zum Beispiel kann der Zähler 101 den Stromverbrauch über einem Zeitraum eines Tages in Intervallen von einer halben Sekunde aufzeichnen. Die durch den Zähler 101 aufgezeichneten Daten können analysiert werden, um Zeiträume zu bestimmen, in denen ein spezielles Lastgerät 103 (z.B. ein Toaster oder Geschirrspüler) Elektrizität verbraucht. Die Analyse kann z.B. einen Vergleich von Strom- und Spannungsmesswerten über einem Zeitraum mit Stromverbrauchskennwerten der Lastgeräte 103 enthalten. Die Analyse kann durch den veranschaulichten Prozessor 102 oder einen anderen (nicht veranschaulichten) Prozessor durchgeführt werden. Sobald die speziellen Lastgeräte 103 identifiziert worden sind, können die Daten durch den Prozessor 102 weiterverarbeitet werden.
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2 veranschaulicht ein Blockschaltbild, das eine demographische Datenbank 202, eine Datenbank 204 für gemessene Lasten und eine Datenbank 208 für elektrische Netzeinrichtungen bzw. -betriebsmittel enthält, die in dem Speicher 108 (nach 1) gespeichert sein können. Wenn ein bestimmter Messort 105 vorliegt, können spezielle Lastgeräte 103 und die Zeiten, in denen die Lastgeräte 103 Strom verbrauchen, identifiziert und dem Messort 105 zugeordnet sowie in der Datenbank 204 für gemessene Lasten gemeinsam mit dem Messort 105 zugeordneten demographischen Daten gespeichert werden. Die demographische Datenbank 204 enthält demographische Daten und Parameter für Stromverbraucher in einem Gebiet. Zum Beispiel kann die demographische Datenbank 202 für eine bestimmte Postleitzahl Prozentsätze oder Anzahl von Arten von Wohnstätten (z.B. Einfamilienhäuser, Appartements, Eigentumswohnungen), mittlere Familieneinkommen und Informationen über jahreszeitlich bedingte Wetterbedingungen enthalten. Die Datenbank 208 für elektrische Netzeinrichtungen enthält detaillierte Daten in Bezug auf den Ort und die Versorgungsbereiche spezieller Netzeinrichtung, wie z.B. elektrischer Umspannwerke.
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Die demographische Datenbank 202 und die Datenbank 204 für gemessene Lasten werden durch den Prozessor 102 zu einer Demographie-Last(D-L)-Datenbank 206 zusammengesetzt und in dem Speicher 108 gespeichert. Die D-L-Datenbank 206 kann z.B. dazu verwendet werden, Stromverbrauchsverhalten von Verbrauchern an einem finanziellen und/oder demographischen Ort zu identifizieren, die geändert werden können, um den Elektrizitätsverbrauch zu reduzieren.
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3 veranschaulicht beispielhafte Einträge der Datenbank 204 für gemessene Lasten. Die Einträge enthalten ein Feld 302 für den geografischen Ort (geografische Lage) oder Netzort, ein Feld 304 für den Verbrauchertyp, ein Feld 306 für den Monat oder die Jahreszeit, ein Feld 308 für das Lastgerät und ein Feld 310 für die Nutzungszeit. In der veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform sind die Felder mit der Lastgerätenutzung und Zeiten für drei unterschiedliche Zählerorte gefüllt. Im Betrieb kann die Datenbank 204 für gemessene Lasten Einträge von Hunderten oder Tausenden von Verbraucherorten enthalten.
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4 veranschaulicht beispielhafte Einträge der demographischen Datenbank 202. Die Einträge enthalten ein Feld 402 für den geografischen Ort (geografische Lage) oder Netzort, ein Feld 404 für den Verbrauchertyp, ein Feld 406 für das Familieneinkommen, ein Feld 408 für die Wintertemperatur und ein Feld 410 für die Sommertemperatur. Die veranschaulichten beispielhaften Einträge der Datenbank 202 stellen lediglich Beispiele dar und können andere ähnliche Daten oder Parameter, wie z.B. detailliertere Temperatur- oder Jahreszeitdaten oder die Anzahl von Bewohnern an einem Verbraucherort, enthalten.
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5 veranschaulicht beispielhafte Einträge der Datenbank 208 für elektrische Netzeinrichtungen. Die Einträge enthalten ein Feld 502 für den geografischen Ort oder Netzort, ein Feld 504 für Umspannwerke am Ort und ein Feld 506 für Spitzenlastzeiten am Umspannwerk.
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6 veranschaulicht beispielhafte Einträge in der D-L-Datenbank 206. Die D-L-Datenbank wird durch Verarbeitung der demographischen Datenbank 202, der Datenbank 204 für gemessene Lasten und der Datenbank 208 für elektrische Netzeinrichtungen gefüllt. Die Einträge der D-L-Datenbank 206 enthalten ein Feld 602 für den Ort (die Lage), ein Feld 604 für den Verbrauchertyp, ein Feld 606 für den Prozentsatz der Verbrauchertypen, ein Feld 608 für Lastgeräte an den Orten, ein Feld 610 für die mittlere Nutzungsdauer, ein Feld 612 für den Prozentsatz des eingesetzten Lastgerätes, ein Feld 614 für das Familieneinkommen, ein Feld 616 für die Wintertemperaturen, ein Feld 618 für die Sommertemperaturen und ein Feld 620 für Umspannwerke am Ort.
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7 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Identifikation elektrischer Verbraucher und Regionen, die von einem Stromnachfrage-Reaktions-Anreizprogramm (Demand-Response-Anreizprogramm) profitieren würden. In dieser Hinsicht kann die Demographie-Last-Datenbank 206 (nach 2) dazu verwendet werden, das beispielhafte Verfahren zu implementieren. Bezugnehmend auf 7 werden im Block 702 Daten im Zusammenhang mit den Zeiträumen, in denen Geräte an einem Messort verwendet werden, empfangen und in einer Datenbank gespeichert. Im Block 704 werden demographische Daten dem Messort zugeordnet und in der Datenbank gespeichert. Im Block 706 wird ein demographischer Typ definiert und dem Messort zugeordnet. Zum Beispiel kann ein demographischer Typ enthalten: „Einfamilienhaus; Einkommen > $80.000; Ort: 30303.“ Im Block 708 werden Zeiträume, in denen elektrische Gerätetypen durch ähnliche demographische Typen, die dem demographischen Typ des Messortes ähnlich sind, verwendet werden, definiert. Zum Beispiel werden Zeiträume für eine bestimmte Gerätenutzung (z.B. eines Geschirrspülers; 0900–1000) für Einfamilienhäuser am Ort 30303 identifiziert. Es werden ein oder mehrere alternative Zeiträume, in dem bzw. denen das Gerät verwendet werden kann, im Block 710 identifiziert. Die alternativen Zeiträume können unter Verwendung von z.B. Netzbelastungsdaten und durch Vergleich der Netzbelastungsdaten mit den Zeiträumen für die spezielle Gerätenutzung bestimmt werden. Im Block 712 wird ein demographischer Typ, der den alternativen Zeitraum für die Gerätenutzung realisieren kann, identifiziert. Wenn der demographische Typ identifiziert ist, kann der Versorger ein Nachfrage-Reaktions-Programm (Demand-Response-Programm) für den demographischen Typ z.B. durch Vergleich des alternativen Zeitraums mit Lastzeiten für Netzkomponenten, die Leistung zu dem dem demographischen Typ zugeordneten Ort liefern, implementieren. Alternativ können derartige Daten dazu verwendet werden, elektrische Geräte zu entwickeln, die eingerichtet werden können, um während des alternativen Zeitraums zu arbeiten. Die resultierenden Daten, einschließlich der D-L-Datenbank 206 (nach 2) können im Block 714 über die Anzeigevorrichtung 104 (nach 1) für einen Benutzer ausgegeben werden.
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Die technischen Effekte und Vorteile der veranschaulichten Ausführungsformen umfassen Verfahren und Systeme, die es ermöglichen, dass detaillierte Stromverbrauchsdaten an Messorten gemeinsam mit zugeordneten demographischen Daten in einer Datenbank verwendet werden. Die Datenbank kann verwendet werden, um demographische Gruppen zu identifizieren, die von Demand-Response-Programmen oder anderen Anreizen zur Modifikation des Stromverbrauches profitieren können.
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Während die Erfindung im Einzelnen in Verbindung mit lediglich einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte ohne weiteres verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf derartige offenbarte Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Veränderungen, Modifikationen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die hier vorstehend nicht beschrieben sind, die jedoch dem Rahmen und Umfang der Erfindung entsprechen. Außerdem ist es zu verstehen, dass, obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, Aspekte der Erfindung lediglich einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Demgemäß ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen, sondern nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.
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Ein Verfahren enthält ein Empfangen von Daten im Zusammenhang mit Zeiträumen, in denen Typen elektrischer Geräte an einem Messort 105 verwendet werden, und Speichern der Daten in einer Datenbank 202, Zuordnen demographischer Daten zu dem Messort 105 und Speichern der zugeordneten demographischen Daten in der Datenbank 202, Definieren eines demographischen Typs, der dem Messort 105 zugeordnet ist, Verarbeiten der Daten im Zusammenhang mit den Zeiträumen, in denen die Typen elektrischer Geräte an dem Messort 105 verwendet werden, und der demographischen Daten, die dem Messort 105 zugeordnet sind, um Zeiträume zu definieren, in denen Typen elektrischer Geräte durch demographische Typen, die dem dem Messort 105 zugeordneten demographischen Typ ähnlich sind, verwendet werden, und Identifizieren eines alternativen Zeitraums, in dem wenigstens ein elektrisches Gerät der Typen elektrischer Geräte verwendet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- System
- 102
- Prozessor
- 103
- Lastgerät
- 104
- Anzeigevorrichtung
- 105
- Messorte
- 106
- Eingabevorrichtungen
- 108
- Speicher
- 202
- Datenbank
- 204
- Demographische Datenbank
- 206
- D-L-Datenbank
- 208
- Datenbank für elektrische Netzeinrichtungen
- 302
- Netzortfeld
- 304
- Verbraucherfeld
- 306
- Jahreszeitfeld
- 308
- Lastgerätefeld
- 310
- Feld
- 402
- Netzortfeld
- 404
- Verbraucherfeld
- 406
- Familieneinkommensfeld
- 408
- Wintertemperaturfeld
- 410
- Sommertemperaturfeld
- 502
- Netzortfeld
- 504
- Ortsfeld
- 506
- Umspannwerkfeld
- 602
- Ortsfeld
- 604
- Verbraucherfeld
- 606
- Verbrauchertypen-Feld
- 608
- Orte-Feld
- 610
- Feld
- 612
- Feld für verwendete Lastgeräte
- 614
- Familieneinkommensfeld
- 616
- Wintertemperaturenfeld
- 618
- Sommertemperaturenfeld
- 620
- Ortsfeld
- 702–714
- Blöcke
