EP4150553A1 - Power management method - Google Patents

Power management method

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Publication number
EP4150553A1
EP4150553A1 EP21725769.0A EP21725769A EP4150553A1 EP 4150553 A1 EP4150553 A1 EP 4150553A1 EP 21725769 A EP21725769 A EP 21725769A EP 4150553 A1 EP4150553 A1 EP 4150553A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
zone
energy
function
parameters
transmitter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21725769.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Pierre VOROPAIEFF
Jean-Bernard EYTARD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agrid
Original Assignee
Agrid
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agrid filed Critical Agrid
Publication of EP4150553A1 publication Critical patent/EP4150553A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply

Definitions

  • the present invention relates to a method of managing the energy consumed by at least one energy consuming device in an area of space.
  • the present invention also relates to an associated management installation.
  • solutions have been developed to reduce the energy consumption of a building. Such solutions generally use complex modeling of the building. They are thus long and tedious to deploy on a large scale. In addition, the solutions developed for one type of building are not easily transposable to another type of building.
  • the subject of the invention is a method for managing the energy consumed by at least one energy consuming device in an area of space, the method being implemented by a management installation comprising: a . at least one transmitter associated with at least one energy consuming device, each transmitter being able to send data relating to the energy consumption and / or the state of the associated energy consuming device (s), b. at least one actuator associated with at least one energy consuming device, each actuator being able to actuate the associated energy consuming device (s) as a function of commands received by the actuator, and c. an optimization device suitable for generating commands intended for each actuator as a function of data sent by each transmitter, the management method comprising: a. an initialization phase comprising: i.
  • the supply of a physical model of the zone being a function describing the evolution of a descriptive parameter of the zone as a function of at least a first group of parameters dependent on the energy consuming device (s) of the area, ii. the supply of an objective function materializing an energy objective to be satisfied for the area of the space, the objective function depending on the parameters of the first group of parameters, iii. the provision of an optimization problem aiming to minimize the objective function under a set of constraints, the constraints comprising at least:
  • a second constraint relating to compliance with a comfort constraint relating to a user of the zone comprising at each successive instant: i. the sending, by each transmitter of the management installation, of data relating to energy consumption and / or the state of the associated energy consuming device (s), ii. the determination, by the optimization device, of a value for the descriptive parameter and of a value for each parameter of the first group of parameters as a function of the data transmitted by each transmitter, iii. the resolution, by the optimization device, of the optimization problem as a function of the determined values so as to obtain an optimal value for each parameter of the first group of parameters at the following instant, and iv.
  • the method comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to all the technically possible combinations:
  • the operating phase includes the actuation of the energy-consuming device (s) by the corresponding actuator (s) according to the command (s) sent by the optimization device, the actuation being advantageously carried out automatically;
  • the management installation comprises a home automation unit capable of communicating, on the one hand, with each transmitter and each actuator and, on the other hand, with the optimization device, the data sent by each transmitter being transmitted to the device. optimization via the home automation unit, the commands generated and sent by the optimization device being transmitted to each actuator via the home automation unit;
  • the physical model of the area is determined by the optimization device from the following steps: a. the provision of a historical data from the transmitters of the area management facility, b. determining a history of values for each parameter of the physical model of the area based on the data history provided, c. providing a generic model, and d. the calibration of the generic model for the area according to the history of values determined for each parameter to obtain the physical model of the area;
  • the management installation further comprises at least one additional transmitter not associated with an energy consuming device and capable of sending data independent of the energy consuming devices and relating to the area, the physical model of the area being, moreover, a function of at least a second group of parameters independent of the energy consuming device (s) of the zone, the operating phase comprising the sending at each successive moment, by each additional transmitter of the installation management, of data relating to the zone, the operating phase further comprising the determination, by the optimization device, of a value for each parameter of the second group of parameters as a function of the data transmitted by each transmitter additional, the resolution of the optimization problem also being a function of the values determined for each parameter of the second group of parameters; the second constraint stipulates that the descriptive parameter is included in a range of predetermined values;
  • the first group of parameters comprises at least one parameter chosen from among the following parameters: the power consumed by the or by each energy consuming device in the zone, the set temperature of at least one or each device in the zone and the current operating state of at least one or each device in the zone;
  • the physical model of the zone is a thermal model and the descriptive parameter is the average interior temperature in the zone, or the physical model of the zone is a light power model and the descriptive parameter is relative to the average light power in the area.
  • the zone comprises only one energy consuming device, the physical model of the zone being the physical model of said energy consuming device;
  • the objective to be met is chosen from: minimizing energy consumption in the area, minimizing the energy bill in the area and minimizing a carbon cost in the area.
  • the present description further relates to an installation for managing the energy consumed by at least one energy consuming device in an area of the space
  • the management installation comprising: a. at least one transmitter associated with at least one energy consuming device, each transmitter being able to send data relating to energy consumption and / or the state of the associated energy consuming device (s), b. at least one actuator associated with at least one energy consuming device, each actuator being able to actuate the associated energy consuming device (s) as a function of commands received by the actuator, and c. an optimization device suitable for generating commands for each actuator based on data sent by each transmitter, the management installation being suitable for implementing a management method as described above.
  • Figure 1 a schematic representation of an example of energy consuming devices and an installation for managing the energy consumption of said devices
  • Figure 2 a schematic representation of an example of an area of space (living in a building) comprising different energy consuming devices, and
  • FIG. 3 a flowchart of an example of a management process.
  • Zone 5 of space is, for example, an area of a building or any other area of space comprising one or more energy consuming devices 6.
  • Each energy-consuming device 6 is specific to consuming energy.
  • the energy is, for example, of an electrical nature or of any other nature, such as gas or fuel oil.
  • Each energy-consuming device 6 is, for example, supplied with energy by an external or internal power source.
  • an external power source is, for example, the electrical network and an internal power source is, for example, a battery or a cell.
  • zone 5 of the space is a room in a building.
  • zone 5 includes five energy consuming devices 6, namely an electric heater 6A, an air conditioner 6B, a record player 6C, a television 6D and a light fixture 6E.
  • the energy consuming devices 6 are connected to the mains supply.
  • the management installation 4 comprises at least one transmitter 7, at least one actuator 8, a home automation box 9 (optional) and an optimization device 10.
  • Each transmitter 7, each actuator 8 and the home automation box 9 are arranged in the zone 5 of the considered space.
  • Each transmitter 7 is associated with at least one energy-consuming device 6 of zone 5.
  • the number of transmitters 7 is adapted according to the intended application so that all the energy-consuming devices 6 considered for the zone 5 are associated with at least one transmitter 7.
  • each transmitter 7 is associated with an energy consuming device 6 which is specific to it.
  • Each transmitter 7 is able to send data relating to the energy consumption and / or the state of the corresponding energy consuming devices 6.
  • the installation 4 comprises at least one additional transmitter 7a not associated with an energy-consuming device 6 and capable of sending data independent of the energy-consuming devices 6.
  • the data are, for example, relative data. to the environment of zone 5. More precisely, the data are, for example, the temperature outside of zone 5 or the level of sunshine of zone 5.
  • Each transmitter 7, 7a is able to send the corresponding data either directly to the optimization device 10, or via the home automation unit 9 when such a unit exists.
  • the communication between each transmitter 7, 7bis and the home automation unit 9 when such a unit exists is, for example, carried out by a wireless link, for example, via the Z-Wave protocol or by Wi-Fi or even Bluetooth.
  • Each transmitter 7, 7a is, for example, chosen from: a wireless wall switch and a multifunction sensor.
  • the functionalities of the multifunction sensor are, for example, chosen from motion detection, opening detection, temperature measurement and light measurement.
  • Each actuator 8 is associated with at least one energy-consuming device 6 of zone 5.
  • the number of actuators 8 is adapted according to the intended application so that all the energy-consuming devices 6 considered for the zone 5 are associated with at least one actuator 8.
  • each actuator 8 is associated with an energy consuming device 6 which is specific to it.
  • Each actuator 8 is able to receive a command from the optimization device 10.
  • the command is transmitted either directly by the optimization device 10, or via the home automation unit 9 when such a unit exists.
  • the communication between each actuator 8 and the home automation unit 9 when such a unit exists is, for example, carried out by a wireless link, for example, via the Z-Wave protocol or by Wi-Fi or even Bluetooth.
  • Each actuator 8 is able to actuate the corresponding energy-consuming device (s) 6 so as to execute the command received.
  • the command is, for example, a command to start, stop or modify the programming of the corresponding energy-consuming device (s) 6.
  • the home automation unit 9 is able to communicate, on the one hand, with the transmitters 7 and actuators 8 of the management installation 4 and, on the other hand, with the device. optimization 10.
  • the communication between the home automation unit 9 and the optimization device 10 is, for example, carried out via an Internet box placed in zone 5.
  • the optimization device 10 comprises a data processing unit 16 and memories 18.
  • the optimization device 10 is, for example, hosted by one or more remote servers (in English "cloud").
  • the data processing unit 16 interacts with a computer program product.
  • the computer program product comprises an information medium readable by the data processing unit 16.
  • the readable information medium is a medium suitable for storing electronic instructions and capable of being coupled to a bus of a. computer system.
  • the information medium is a memory 18 of the optimization device 10.
  • the information carrier stores the computer program including program instructions.
  • the computer program is loadable on the data processing unit 16 and is adapted to cause the implementation of an energy management method when the computer program is implemented on the processing unit. 16 of the optimization device 10.
  • the energy management method will be described in more detail in the remainder of the description.
  • At least one memory 18 of the optimization device 10 is configured to store, for a predetermined period (possibly unlimited), the data coming from the home automation unit 7 and the commands generated by the processing unit 16.
  • the processing unit 16 and all the memories 18 of the management device are hosted on the same server.
  • the processing unit 16 and at least the memory 18 on which are stored the data coming from the home automation unit 7 and the commands generated by the processing module 16 are hosted on separate servers. In this case, the servers are able to communicate with each other.
  • FIG. 3 illustrates an example of the steps of an energy management method.
  • the management process comprises two distinct phases: an initialization phase 100 and an operational phase 200.
  • the initialization phase 100 is a calibration phase during which the method (and in particular the optimization device 10) is adapted to the zone 5 considered, as well as to the energy objective to be satisfied and to the constraints to be respected. for zone 5.
  • the initialization phase 100 therefore takes place each time a new zone 5 is considered.
  • the operating phase 200 is an implementation phase which takes place after the corresponding initialization phase 100.
  • the operating phase 200 is implemented at different successive instants, and preferably at each instant so as to control over time the various energy-consuming devices 6 of zone 5. By the term “every instant”, it is heard at each predefined time step.
  • the time step is, for example, of the order of seconds or minutes or hours.
  • the time step allows implementation in real time.
  • the initialization phase 100 includes a step 110 of providing a physical model of area 5.
  • the physical model is a function describing the evolution of a descriptive parameter P d of zone 5 as a function of at least a first group of parameters u depending on the energy consuming device (s) 6 of zone 5.
  • the physical model is also a function of at least a second group of parameters h independent of the energy consuming device (s) 6 in zone 5.
  • the descriptive parameter P d is a parameter relating to a characteristic of zone 5 and capable of changing over time as a function of the values of the parameters u of the first group, and, where appropriate, of the values of the parameters h of the second group.
  • the descriptive parameter P d depends on the targeted application.
  • the descriptive parameter P d is the average interior temperature Ti in zone 5, the average interior brightness of zone 5 or the average temperature of an element, such as a hot water tank, present in the room. zone 5.
  • the first group of parameters u is a set of parameters relating to characteristics of zone 5 that are dependent or intrinsically linked to the operation of energy consuming devices 6.
  • the first group of parameters u comprises at least one of the following parameters from among: the power consumed (electrical power if electrical devices) by or by each device 6 of zone 5 (overall power consumed or power consumed by device by appliance), the setpoint temperature of at least one or each appliance 6 in zone 5 and the current operating state (off or on) of at least one or each appliance 6 in zone 5.
  • the second group of parameters h is a set of parameters relating to characteristics of zone 5 independent of the operation of energy consuming devices 6. In other words, the operation of energy consuming devices 6 of zone 5 n 'does not influence the values of the parameters h of the second group.
  • the second group of parameters h includes the outside temperature in zone 5, the level of sunshine in zone 5, the occupancy rate (in number of people) in zone 5, the air quality in zone 5 or the proportion of glazed surface in zone 5.
  • the physical model of zone 5 is determined by the optimization device 10 as a function of a generic model and of a history of values, measured specifically for zone 5, by the transmitters 7 of the installation. management 4.
  • the generic model is, for example, a “gray box” type model, that is to say a model using a simplified physical representation of a zone of space.
  • the generic model is of the “white box” or “black box” type.
  • a history of values is then determined for the descriptive parameter P d , the parameters u of the first group of parameters and, where appropriate, the parameters h of the second group of parameters.
  • the determination is, for example, carried out by the optimization device 10.
  • the optimization device 10 then performs a calibration of the generic model according to the history of values, which makes it possible to obtain the physical model specific to the zone 5 considered.
  • Calibration consists, for example, of a learning phase of the generic model.
  • the physical model of zone 5 is a thermal model and the descriptive parameter P d is the average interior temperature Ti in zone 5.
  • the first group of parameters u comprises at least the electrical power consumed by the or each device of zone 5.
  • the second group of parameters h comprises at least one parameter chosen from: the temperature outside of zone 5, the overall level of sunshine of zone 5, the solar flux entering through any glass walls of the zone 5 and the occupancy rate (number of people) of zone 5.
  • the values of the coefficients and matrices (eg: a, A and B) defining the function f are calibrated, which allows an explicit knowledge of the function f.
  • the function f makes it possible to give the value of by a simple operation.
  • thermal aspect is given by way of illustration. Those skilled in the art will understand that the present invention applies to any other type of physical models or areas of space considered.
  • the physical model of zone 5 is a model of light power and the descriptive parameter P d relates to the average light power in zone 5.
  • zone 5 comprises a single power consuming device 6 and the physical model of zone 5 is the physical model of said power consuming device 6.
  • the power consuming device. 6 is a hot water tank and the physical model is the thermal model of the hot water tank.
  • Zone 5 is an electric vehicle, the power consuming device 6 is a battery, and the physical model is the physical model of the battery charging and discharging.
  • the initialization phase 100 includes a step 120 of determining an objective function G materializing an energy objective to be satisfied for zone 5.
  • the objective function G depends at least on the parameters u of the first group of parameters.
  • the function G does not depend on the parameters h of the second group of parameters.
  • the objective to be met is chosen from: minimizing energy consumption in zone 5, minimizing the energy bill in zone 5 and minimizing a carbon cost in zone 5.
  • the objective function G aims, for example, to: minimize the total energy consumption of zone 5 over a horizon of T time step and is written as
  • the function G is a linear function.
  • the objective function G is non-linear. It is, for example, quadratic, polynomial or even exponential.
  • the initialization phase 100 includes a step 130 of determining an optimization problem aimed at minimizing the objective function G under a set of constraints.
  • the optimization problem is, therefore, a single-objective problem under multiple constraints.
  • the set of constraints includes at least two constraints, namely:
  • the first constraint stipulates that the evolution of the descriptive parameter P d of zone 5 is consistent with the physical model of zone 5.
  • the second constraint is a predetermined constraint based on user preferences.
  • the second constraint is personalized by name according to the users of zone 5.
  • the second constraint relates, for example, to the descriptive parameter P d of zone 5.
  • the second constraint stipulates that the descriptive parameter P d is included in a range of predetermined values (limited descriptive parameter).
  • the first constraint is compliance with the thermal model given by the function f, namely:
  • the second constraint which is a comfort constraint, concerns the average interior temperature Ti in zone 5 (the building in this case).
  • the second constraint thus materializes for example in the form of the following inequation:
  • K ineq (Ti) (7) - 21.19 - 7 )) meaning both 7) - 21 £ 0 or 7) £ 21 and 19 - 7) £ 0 or 7)> 19.
  • the 19 ° C and 21 ° C terminals are called comfort terminals.
  • the optimization problem is written in the form of a minimization of a function G depending on the first group of parameters u that we want to control under a set of constraints.
  • the G function corresponds, for example, to minimizing energy consumption, the energy bill or the carbon cost.
  • the optimization problem is written as follows: mm (G (u)) (5)
  • the comfort constraint is, for example, relative to a minimum light power in zone 5.
  • the comfort constraint is, for example, relative to the temperature of the water in the hot water tank over a given time range.
  • the comfort constraint is, for example, relative to the date on which the battery must be charged.
  • the operating phase 200 comprises a step 210 for sending (at any time), by each transmitter 7 of the management installation 4, data relating to the energy consumption and / or the state of the consuming device (s). energy 6 associates. Where applicable, each additional transmitter 7a also sends data relating to zone 5.
  • the data is received by the optimization device 10, possibly via the home automation box 9 when such a box exists.
  • the operating phase 200 comprises a step 220 of determining, by the optimization device 10, a value for the descriptive parameter Pd, a value for each parameter u of the first group of parameters and, where appropriate, worth for each parameter h of the second group of parameters as a function of the data transmitted by each transmitter 7, 7a.
  • the operating phase 200 includes a step 230 for solving the optimization problem as a function of the values received so as to obtain an optimal value for each parameter u of the first group of parameters at the following instant.
  • a step is performed by the optimization device 10, in particular by the processing module 16, that is to say it is implemented by computer.
  • the resolution of the optimization problem is done using an optimal control algorithm, such as dynamic programming or the Pontryagin maximum principle.
  • the resolution of the optimization problem is, for example, carried out by means of an algorithm of the augmented Lagrangian type, of an algorithm of the interior points type or even of a projected gradient type algorithm.
  • the algorithms used are of the simplex type.
  • the resolution of the optimization problem is not based on a genetic type algorithm.
  • the operating phase 200 comprises a step 240 of generating, by the optimization device 10, at least one command for each energy consuming device 6 of zone 5 according to the optimum values obtained.
  • the control allows the operation of 6 energy consuming devices to be changed (different operating programs, on-off).
  • the control consists in controlling the energy consuming devices 6 to reach these optimum values.
  • Each command generated is sent to the corresponding actuator (s), possibly via the home automation unit 9 when such a unit exists.
  • the operating phase 200 comprises a step 250 of actuating the energy-consuming device (s) 6 by the corresponding actuator (s) according to the command (s) sent by the optimization device 10.
  • the actuation is advantageously carried out automatically (without user intervention). This makes it possible to automatically control the energy consuming devices 6 in zone 5.
  • the actuation step 250 is carried out under the control of the user who decides whether or not to send the commands generated to the energy consuming devices 6.
  • the method makes it possible to determine the commands of each energy consuming device in a few milliseconds or a few tenths of a second depending on the degree of precision of the physical model and the choice of modeling (continuous or discrete, linear or not).
  • Such a method is easily adaptable to all types of physical models. It is also easy to add or modify the constraints of the optimization problem. For example, the modification of the comfort constraint is easily done by changing the parameters of the KJneq comfort function.
  • the thermal case it is for example possible to prevent the passage from an air conditioning mode to a heating mode.
  • the process reduces energy waste.
  • controlling energy-consuming devices makes it possible to optimize consumption in buildings while satisfying user comfort.

Abstract

The present invention relates to a method for managing the power consumed by at least one power-consuming apparatus (6) in a spatial region (5), the management method comprising: - supplying a physical model of the region (5), - supplying an objective function that embodies a power objective to be met for the region (5), - supplying an optimisation problem aimed at minimising the objective function under a set of constraints, - resolving, by means of an optimisation device (10), the optimisation problem according to data originating from each consumer device (6) to obtain optimum values, and - generating and sending, by means of the optimisation device (10), at least one command to one or more consumer devices according to the obtained optimum values.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE : Procédé de gestion d’énergie TITLE: Energy management process
La présente invention concerne un procédé de gestion de l’énergie consommée par au moins un appareil consommateur d’énergie dans une zone de l’espace. La présente invention concerne aussi une installation de gestion associée. The present invention relates to a method of managing the energy consumed by at least one energy consuming device in an area of space. The present invention also relates to an associated management installation.
Etre capable de maîtriser sa consommation énergétique en vue de réduire ses coûts et son impact carbone est une demande croissante chez de nombreux acteurs, aussi bien particuliers qu’industriels. Being able to control energy consumption in order to reduce costs and carbon impact is a growing demand from many players, both individuals and industry.
A cet effet, des solutions ont été développées pour réduire la consommation énergétique d’un bâtiment. De telles solutions utilisent généralement des modélisations complexes du bâtiment. Elles sont, ainsi, longues et fastidieuses à déployer à grande échelle. En outre, les solutions développées pour un type de bâtiment ne sont pas aisément transposables à un autre type de bâtiment. To this end, solutions have been developed to reduce the energy consumption of a building. Such solutions generally use complex modeling of the building. They are thus long and tedious to deploy on a large scale. In addition, the solutions developed for one type of building are not easily transposable to another type of building.
Il existe donc un besoin pour un procédé de gestion de l’énergie consommée par des appareils dans une zone de l’espace qui soit simple à mettre en œuvre et adaptable facilement à différents types d’espace. There is therefore a need for a method of managing the energy consumed by devices in an area of space which is simple to implement and easily adaptable to different types of space.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de gestion de l’énergie consommée par au moins un appareil consommateur d’énergie dans une zone de l’espace, le procédé étant mis en œuvre par une installation de gestion comprenant : a. au moins un émetteur associé à au moins un appareil consommateur d’énergie, chaque émetteur étant propre à envoyer des données relatives à la consommation énergétique et/ou à l’état du ou des appareils consommateurs d’énergie associés, b. au moins un actionneur associé à au moins un appareil consommateur d’énergie, chaque actionneur étant propre à actionner le ou les appareils consommateurs d’énergie associés en fonction de commandes reçues par l’actionneur, et c. un dispositif d’optimisation propre à générer des commandes à destination de chaque actionneur en fonction de données envoyées par chaque émetteur, le procédé de gestion comprenant : a. une phase d’initialisation comprenant : i. la fourniture d’un modèle physique de la zone, le modèle physique étant une fonction décrivant l’évolution d’un paramètre descriptif de la zone en fonction d’au moins un premier groupe de paramètres dépendants du ou des appareils consommateurs d’énergie de la zone, ii. la fourniture d’une fonction objectif matérialisant un objectif énergétique à satisfaire pour la zone de l’espace, la fonction objectif dépendant des paramètres du premier groupe de paramètres, iii. la fourniture d’un problème d’optimisation visant à minimiser la fonction objectif sous un ensemble de contraintes, les contraintes comprenant au moins : To this end, the subject of the invention is a method for managing the energy consumed by at least one energy consuming device in an area of space, the method being implemented by a management installation comprising: a . at least one transmitter associated with at least one energy consuming device, each transmitter being able to send data relating to the energy consumption and / or the state of the associated energy consuming device (s), b. at least one actuator associated with at least one energy consuming device, each actuator being able to actuate the associated energy consuming device (s) as a function of commands received by the actuator, and c. an optimization device suitable for generating commands intended for each actuator as a function of data sent by each transmitter, the management method comprising: a. an initialization phase comprising: i. the supply of a physical model of the zone, the physical model being a function describing the evolution of a descriptive parameter of the zone as a function of at least a first group of parameters dependent on the energy consuming device (s) of the area, ii. the supply of an objective function materializing an energy objective to be satisfied for the area of the space, the objective function depending on the parameters of the first group of parameters, iii. the provision of an optimization problem aiming to minimize the objective function under a set of constraints, the constraints comprising at least:
1. une première contrainte relative au respect du modèle physique de la zone, 1. a first constraint relating to compliance with the physical model of the area,
2. une deuxième contrainte relative au respect d’une contrainte de confort relative à un utilisateur de la zone, b. une phase d’exploitation comprenant à chaque instant successif : i. l’envoi, par chaque émetteur de l’installation de gestion, de données relatives à la consommation énergétique et/ou à l’état du ou des appareils consommateurs d’énergie associés, ii. la détermination, par le dispositif d’optimisation, d’une valeur pour le paramètre descriptif et d’une valeur pour chaque paramètre du premier groupe de paramètres en fonction des données émises par chaque émetteur, iii. la résolution, par le dispositif d’optimisation, du problème d’optimisation en fonction des valeurs déterminées de sorte à obtenir une valeur optimale pour chaque paramètre du premier groupe de paramètres à l’instant suivant, et iv. la génération et l’envoi, par le dispositif d’optimisation, d’au moins une commande d’au moins un actionneur de l’installation de gestion en fonction des valeurs optimales obtenues. Selon d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : 2. a second constraint relating to compliance with a comfort constraint relating to a user of the zone, b. an operating phase comprising at each successive instant: i. the sending, by each transmitter of the management installation, of data relating to energy consumption and / or the state of the associated energy consuming device (s), ii. the determination, by the optimization device, of a value for the descriptive parameter and of a value for each parameter of the first group of parameters as a function of the data transmitted by each transmitter, iii. the resolution, by the optimization device, of the optimization problem as a function of the determined values so as to obtain an optimal value for each parameter of the first group of parameters at the following instant, and iv. the generation and sending, by the optimization device, of at least one command for at least one actuator of the management installation as a function of the optimum values obtained. According to other advantageous aspects of the invention, the method comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to all the technically possible combinations:
- la phase d’exploitation comprend l’actionnement du ou des appareils consommateurs d’énergie par le ou les actionneurs correspondants en fonction de la ou des commandes envoyées par le dispositif d’optimisation, l’actionnement étant avantageusement réalisé automatiquement ; - the operating phase includes the actuation of the energy-consuming device (s) by the corresponding actuator (s) according to the command (s) sent by the optimization device, the actuation being advantageously carried out automatically;
- l’installation de gestion comprend un boîtier domotique propre à communiquer, d’une part, avec chaque émetteur et chaque actionneur et, d’autre part, avec le dispositif d’optimisation, les données envoyées par chaque émetteur étant transmises au dispositif d’optimisation par l’intermédiaire du boîtier domotique, les commandes générées et envoyées par le dispositif d’optimisation étant transmises à chaque actionneur par l’intermédiaire du boîtier domotique ; - the management installation comprises a home automation unit capable of communicating, on the one hand, with each transmitter and each actuator and, on the other hand, with the optimization device, the data sent by each transmitter being transmitted to the device. optimization via the home automation unit, the commands generated and sent by the optimization device being transmitted to each actuator via the home automation unit;
- le modèle physique de la zone est déterminé par le dispositif d’optimisation à partir des étapes suivantes : a. la fourniture d’un historique de données en provenance des émetteurs de l’installation de gestion de la zone, b. la détermination d’un historique de valeurs pour chaque paramètre du modèle physique de la zone en fonction de l’historique de données fourni, c. la fourniture d’un modèle générique, et d. la calibration du modèle générique pour la zone en fonction de l’historique de valeurs déterminé pour chaque paramètre pour obtenir le modèle physique de la zone ; - the physical model of the area is determined by the optimization device from the following steps: a. the provision of a historical data from the transmitters of the area management facility, b. determining a history of values for each parameter of the physical model of the area based on the data history provided, c. providing a generic model, and d. the calibration of the generic model for the area according to the history of values determined for each parameter to obtain the physical model of the area;
- l’installation de gestion comprend, en outre, au moins un émetteur additionnel non associé à un appareil consommateur d’énergie et propre à envoyer des données indépendantes des appareils consommateurs d’énergie et relatives à la zone, le modèle physique de la zone étant, en outre, fonction d’au moins un deuxième groupe de paramètres indépendants du ou des appareils consommateurs d’énergie de la zone, la phase d’exploitation comprenant l’envoi à chaque instant successif, par chaque émetteur additionnel de l’installation de gestion, de données relatives à la zone, la phase d’exploitation comprenant, en outre, la détermination, par le dispositif d’optimisation, d’une valeur pour chaque paramètre du deuxième groupe de paramètres en fonction des données émises par chaque émetteur additionnel, la résolution du problème d’optimisation étant aussi fonction des valeurs déterminées pour chaque paramètre du deuxième groupe de paramètres ; - la deuxième contrainte stipule que le paramètre descriptif est compris dans une plage de valeurs prédéterminées ; - the management installation further comprises at least one additional transmitter not associated with an energy consuming device and capable of sending data independent of the energy consuming devices and relating to the area, the physical model of the area being, moreover, a function of at least a second group of parameters independent of the energy consuming device (s) of the zone, the operating phase comprising the sending at each successive moment, by each additional transmitter of the installation management, of data relating to the zone, the operating phase further comprising the determination, by the optimization device, of a value for each parameter of the second group of parameters as a function of the data transmitted by each transmitter additional, the resolution of the optimization problem also being a function of the values determined for each parameter of the second group of parameters; the second constraint stipulates that the descriptive parameter is included in a range of predetermined values;
- le premier groupe de paramètres comprend au moins un paramètre choisi parmi les paramètres suivants : la puissance consommée par les ou par chaque appareil consommateur d’énergie de la zone, la température de consigne d’au moins un ou de chaque appareil de la zone et l’état courant de fonctionnement d’au moins un ou de chaque appareil de la zone ; - the first group of parameters comprises at least one parameter chosen from among the following parameters: the power consumed by the or by each energy consuming device in the zone, the set temperature of at least one or each device in the zone and the current operating state of at least one or each device in the zone;
- le modèle physique de la zone est un modèle thermique et le paramètre descriptif est la température intérieure moyenne dans la zone, ou le modèle physique de la zone est un modèle de puissance lumineuse et le paramètre descriptif est relatif à la puissance lumineuse moyenne dans la zone, ou la zone comprend seulement un appareil consommateur d’énergie, le modèle physique de la zone étant le modèle physique dudit appareil consommateur d’énergie ; - the physical model of the zone is a thermal model and the descriptive parameter is the average interior temperature in the zone, or the physical model of the zone is a light power model and the descriptive parameter is relative to the average light power in the area. zone, where the zone comprises only one energy consuming device, the physical model of the zone being the physical model of said energy consuming device;
- l’objectif à satisfaire est choisi parmi : la minimisation de la consommation énergétique dans la zone, la minimisation de la facture énergétique dans la zone et la minimisation d’un coût carbone dans la zone. - the objective to be met is chosen from: minimizing energy consumption in the area, minimizing the energy bill in the area and minimizing a carbon cost in the area.
La présente description concerne, en outre, une installation de gestion de l’énergie consommée par au moins un appareil consommateur d’énergie dans une zone de l’espace, l’installation de gestion comprenant : a. au moins un émetteur associé à au moins un appareil consommateur d’énergie, chaque émetteur étant propre à envoyer des données relatives à la consommation énergétique et/ou à l’état du ou des appareils consommateurs d’énergie associés, b. au moins un actionneur associé à au moins un appareil consommateur d’énergie, chaque actionneur étant propre à actionner le ou les appareils consommateurs d’énergie associés en fonction de commandes reçues par l’actionneur, et c. un dispositif d’optimisation propre à générer des commandes à destination de chaque actionneur en fonction de données envoyées par chaque émetteur, l’installation de gestion étant propre à mettre en œuvre un procédé de gestion tel que décrit précédemment. The present description further relates to an installation for managing the energy consumed by at least one energy consuming device in an area of the space, the management installation comprising: a. at least one transmitter associated with at least one energy consuming device, each transmitter being able to send data relating to energy consumption and / or the state of the associated energy consuming device (s), b. at least one actuator associated with at least one energy consuming device, each actuator being able to actuate the associated energy consuming device (s) as a function of commands received by the actuator, and c. an optimization device suitable for generating commands for each actuator based on data sent by each transmitter, the management installation being suitable for implementing a management method as described above.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l’invention, donnée à titre d’exemple uniquement, et en référence aux dessins qui sont : - [Fig 1] figure 1 , une représentation schématique d’un exemple d’appareils consommateurs d’énergie et d’une installation de gestion de la consommation énergétique desdits appareils, Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the following description of embodiments of the invention, given by way of example only, and with reference to the drawings which are: - [Fig 1] Figure 1, a schematic representation of an example of energy consuming devices and an installation for managing the energy consumption of said devices,
- [Fig 2] figure 2, une représentation schématique d’un exemple d’une zone de l’espace (habitat dans un bâtiment) comprenant différents appareils consommateurs d’énergie, et - [Fig 2] Figure 2, a schematic representation of an example of an area of space (living in a building) comprising different energy consuming devices, and
- [Fig 3] figure 3, un organigramme d’un exemple d’un procédé de gestion. - [Fig 3] Figure 3, a flowchart of an example of a management process.
Des appareils consommateurs d’énergie 6 et une installation 4 de gestion de l’énergie consommée par lesdits appareils consommateurs d’énergie 6 sont illustrés par la figure 1. Energy-consuming devices 6 and an installation 4 for managing the energy consumed by said energy-consuming devices 6 are illustrated in Figure 1.
Les appareils consommateurs d’énergie 6 et au moins certains éléments de l’installation de gestion 4 sont disposés dans une zone 5 de l’espace. La zone 5 de l’espace est, par exemple, une zone d’un bâtiment ou toute autre zone de l’espace comprenant un ou plusieurs appareils consommateurs d’énergie 6. The energy consuming devices 6 and at least some elements of the management installation 4 are arranged in a zone 5 of the space. Zone 5 of space is, for example, an area of a building or any other area of space comprising one or more energy consuming devices 6.
Chaque appareil consommateur d’énergie 6 est propre à consommer de l’énergie. L’énergie est, par exemple, de nature électrique ou de toute autre nature, tel que du gaz ou encore du fioul. Each energy-consuming device 6 is specific to consuming energy. The energy is, for example, of an electrical nature or of any other nature, such as gas or fuel oil.
Chaque appareil consommateur d’énergie 6 est, par exemple, alimenté en énergie par une source d’alimentation externe ou interne. Dans le cas d’un appareil électrique, une source d’alimentation externe est, par exemple, le réseau électrique et une source d’alimentation interne est, par exemple, une batterie ou une pile. Each energy-consuming device 6 is, for example, supplied with energy by an external or internal power source. In the case of an electrical device, an external power source is, for example, the electrical network and an internal power source is, for example, a battery or a cell.
En particulier, dans l’exemple illustré par la figure 2, la zone 5 de l’espace est une pièce d’un bâtiment. Dans cet exemple, la zone 5 comprend cinq appareils consommateurs d’énergie 6, à savoir un radiateur électrique 6A, un climatiseur 6B, un tourne-disque 6C, un téléviseur 6D et un luminaire 6E. Dans cet exemple, les appareils consommateurs d’énergie 6 sont connectés à l’alimentation secteur. In particular, in the example shown in Figure 2, area 5 of the space is a room in a building. In this example, zone 5 includes five energy consuming devices 6, namely an electric heater 6A, an air conditioner 6B, a record player 6C, a television 6D and a light fixture 6E. In this example, the energy consuming devices 6 are connected to the mains supply.
L’installation de gestion 4 comprend au moins un émetteur 7, au moins un actionneur 8, un boîtier domotique 9 (optionnel) et un dispositif d’optimisation 10. Chaque émetteur 7, chaque actionneur 8 et le boîtier domotique 9 sont disposés dans la zone 5 de l’espace considéré. The management installation 4 comprises at least one transmitter 7, at least one actuator 8, a home automation box 9 (optional) and an optimization device 10. Each transmitter 7, each actuator 8 and the home automation box 9 are arranged in the zone 5 of the considered space.
Chaque émetteur 7 est associé à au moins un appareil consommateur d’énergie 6 de la zone 5. Le nombre d’émetteurs 7 est adapté en fonction de l’application visée de sorte que tous les appareils consommateurs d’énergie 6 considérés pour la zone 5 soient associés à au moins un émetteur 7. Dans l’exemple illustré par la figure 1, chaque émetteur 7 est associé à un appareil consommateur d’énergie 6 qui lui est propre. Chaque émetteur 7 est propre à envoyer des données relatives à la consommation énergétique et/ou à l’état des appareils consommateurs d’énergie 6 correspondants. Each transmitter 7 is associated with at least one energy-consuming device 6 of zone 5. The number of transmitters 7 is adapted according to the intended application so that all the energy-consuming devices 6 considered for the zone 5 are associated with at least one transmitter 7. In the example illustrated by FIG. 1, each transmitter 7 is associated with an energy consuming device 6 which is specific to it. Each transmitter 7 is able to send data relating to the energy consumption and / or the state of the corresponding energy consuming devices 6.
En complément facultatif, l’installation 4 comprend au moins un émetteur additionnel 7bis non associé à un appareil consommateur d’énergie 6 et propre à envoyer des données indépendantes des appareils consommateurs d’énergie 6. Les données sont, par exemple, des données relatives à l’environnement de la zone 5. Plus précisément, les données sont, par exemple, la température à l’extérieure de la zone 5 ou le niveau d’ensoleillement de la zone 5. As an optional addition, the installation 4 comprises at least one additional transmitter 7a not associated with an energy-consuming device 6 and capable of sending data independent of the energy-consuming devices 6. The data are, for example, relative data. to the environment of zone 5. More precisely, the data are, for example, the temperature outside of zone 5 or the level of sunshine of zone 5.
Chaque émetteur 7, 7bis est propre à envoyer les données correspondantes soit directement au dispositif d’optimisation 10, soit par l’intermédiaire du boîtier domotique 9 lorsqu’un tel boîtier existe. La communication entre chaque émetteur 7, 7bis et le boîtier domotique 9 lorsqu’un tel boîtier existe est, par exemple, réalisée par une liaison sans fil, par exemple, via le protocole Z-Wave ou par Wi-Fi ou encore Bluetooth. Each transmitter 7, 7a is able to send the corresponding data either directly to the optimization device 10, or via the home automation unit 9 when such a unit exists. The communication between each transmitter 7, 7bis and the home automation unit 9 when such a unit exists is, for example, carried out by a wireless link, for example, via the Z-Wave protocol or by Wi-Fi or even Bluetooth.
Chaque émetteur 7, 7bis est, par exemple, choisi parmi : un interrupteur mural sans fil et un capteur multifonctions. Les fonctionnalités du capteur multifonctions sont, par exemple, choisies parmi la détection de mouvements, la détection d’ouverture, la mesure de température et la mesure de luminosité. Each transmitter 7, 7a is, for example, chosen from: a wireless wall switch and a multifunction sensor. The functionalities of the multifunction sensor are, for example, chosen from motion detection, opening detection, temperature measurement and light measurement.
Chaque actionneur 8 est associé à au moins un appareil consommateur d’énergie 6 de la zone 5. Le nombre d’actionneurs 8 est adapté en fonction de l’application visée de sorte que tous les appareils consommateurs d’énergie 6 considérés pour la zone 5 soient associés à au moins un actionneur 8. Dans l’exemple illustré par la figure 1, chaque actionneur 8 est associé à un appareil consommateur d’énergie 6 qui lui est propre. Each actuator 8 is associated with at least one energy-consuming device 6 of zone 5. The number of actuators 8 is adapted according to the intended application so that all the energy-consuming devices 6 considered for the zone 5 are associated with at least one actuator 8. In the example illustrated by FIG. 1, each actuator 8 is associated with an energy consuming device 6 which is specific to it.
Chaque actionneur 8 est propre à recevoir une commande en provenance du dispositif d’optimisation 10. La commande est transmise soit directement par le dispositif d’optimisation 10, soit par l’intermédiaire du boîtier domotique 9 lorsqu’un tel boîtier existe. La communication entre chaque actionneur 8 et le boîtier domotique 9 lorsqu’un tel boîtier existe est, par exemple, réalisée par une liaison sans fil, par exemple, via le protocole Z- Wave ou par Wi-Fi ou encore Bluetooth. Each actuator 8 is able to receive a command from the optimization device 10. The command is transmitted either directly by the optimization device 10, or via the home automation unit 9 when such a unit exists. The communication between each actuator 8 and the home automation unit 9 when such a unit exists is, for example, carried out by a wireless link, for example, via the Z-Wave protocol or by Wi-Fi or even Bluetooth.
Chaque actionneur 8 est propre à actionner le ou les appareils consommateurs d’énergie 6 correspondants de sorte à exécuter la commande reçue. Each actuator 8 is able to actuate the corresponding energy-consuming device (s) 6 so as to execute the command received.
La commande est, par exemple, une commande de mise en marche, de mise à l’arrêt ou encore de modification de la programmation du ou des appareils consommateurs d’énergie 6 correspondants. The command is, for example, a command to start, stop or modify the programming of the corresponding energy-consuming device (s) 6.
Le boîtier domotique 9 est propre à communiquer, d’une part, avec les émetteurs 7 et actionneurs 8 de l’installation de gestion 4 et, d’autre part, avec le dispositif d’optimisation 10. La communication entre le boîtier domotique 9 et le dispositif d’optimisation 10 est, par exemple, réalisée via une box Internet disposée dans la zone 5. The home automation unit 9 is able to communicate, on the one hand, with the transmitters 7 and actuators 8 of the management installation 4 and, on the other hand, with the device. optimization 10. The communication between the home automation unit 9 and the optimization device 10 is, for example, carried out via an Internet box placed in zone 5.
Le dispositif d’optimisation 10 comprend une unité de traitement de données 16 et des mémoires 18. Le dispositif d’optimisation 10 est, par exemple, hébergé par un ou plusieurs serveurs à distance (en anglais « cloud »). The optimization device 10 comprises a data processing unit 16 and memories 18. The optimization device 10 is, for example, hosted by one or more remote servers (in English "cloud").
L’unité de traitement de données 16 est en interaction avec un produit programme d’ordinateur. Le produit programme d’ordinateur comporte un support d’informations lisible par l’unité de traitement de données 16. Le support lisible d’informations est un médium adapté à mémoriser des instructions électroniques et capable d’être couplé à un bus d’un système informatique. Dans cet exemple, le support d’informations est une mémoire 18 du dispositif d’optimisation 10. The data processing unit 16 interacts with a computer program product. The computer program product comprises an information medium readable by the data processing unit 16. The readable information medium is a medium suitable for storing electronic instructions and capable of being coupled to a bus of a. computer system. In this example, the information medium is a memory 18 of the optimization device 10.
Sur le support d’informations est mémorisé le programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme. Le programme d’ordinateur est chargeable sur l’unité de traitement de données 16 et est adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé de gestion d’énergie lorsque le programme d’ordinateur est mis en œuvre sur l’unité de traitement 16 du dispositif d’optimisation 10. Le procédé de gestion d’énergie sera décrit plus en détails dans la suite de la description. The information carrier stores the computer program including program instructions. The computer program is loadable on the data processing unit 16 and is adapted to cause the implementation of an energy management method when the computer program is implemented on the processing unit. 16 of the optimization device 10. The energy management method will be described in more detail in the remainder of the description.
Au moins une mémoire 18 du dispositif d’optimisation 10 est configurée pour mémoriser, pendant une durée prédéterminée (éventuellement illimitée), les données en provenance du boîtier domotique 7 et les commandes générées par l’unité de traitement 16. At least one memory 18 of the optimization device 10 is configured to store, for a predetermined period (possibly unlimited), the data coming from the home automation unit 7 and the commands generated by the processing unit 16.
Dans un exemple, l’unité de traitement 16 et toutes les mémoires 18 du dispositif de gestion sont hébergées sur un même serveur. En variante, l’unité de traitement 16 et au moins la mémoire 18 sur laquelle sont mémorisées les données en provenance du boîtier domotique 7 et les commandes générées par le module de traitement 16 sont hébergés sur des serveurs distincts. Dans ce cas, les serveurs sont propres à communiquer entre eux. In one example, the processing unit 16 and all the memories 18 of the management device are hosted on the same server. As a variant, the processing unit 16 and at least the memory 18 on which are stored the data coming from the home automation unit 7 and the commands generated by the processing module 16 are hosted on separate servers. In this case, the servers are able to communicate with each other.
Le fonctionnement de l’installation de gestion d’énergie 4 va maintenant être décrit en référence à l’organigramme de la figure 3 qui illustre un exemple des étapes d’un procédé de gestion d’énergie. The operation of the energy management installation 4 will now be described with reference to the flowchart of FIG. 3 which illustrates an example of the steps of an energy management method.
Le procédé de gestion comprend deux phases distinctes : une phase d’initialisation 100 et une phase d’exploitation 200. The management process comprises two distinct phases: an initialization phase 100 and an operational phase 200.
La phase d’initialisation 100 est une phase de calibration au cours de laquelle le procédé (et notamment le dispositif d’optimisation 10) est adapté à la zone 5 considérée, ainsi qu’à l'objectif énergétique à satisfaire et aux contraintes à respecter pour la zone 5. La phase d’initialisation 100 a donc lieu à chaque fois qu’une nouvelle zone 5 est considérée. La phase d’exploitation 200 est une phase de mise en œuvre qui a lieu après la phase d’initialisation 100 correspondante. La phase d’exploitation 200 est mise en œuvre à différents instants successifs, et de préférence à chaque instant de sorte à contrôler au cours du temps les différents appareils consommateurs d’énergie 6 de la zone 5. Par le terme « chaque instant », il est entendu à chaque pas de temps prédéfini. Le pas de temps est, par exemple, de l’ordre des secondes ou des minutes ou des heures. Avantageusement, le pas de temps permet une mise en œuvre en temps réel. The initialization phase 100 is a calibration phase during which the method (and in particular the optimization device 10) is adapted to the zone 5 considered, as well as to the energy objective to be satisfied and to the constraints to be respected. for zone 5. The initialization phase 100 therefore takes place each time a new zone 5 is considered. The operating phase 200 is an implementation phase which takes place after the corresponding initialization phase 100. The operating phase 200 is implemented at different successive instants, and preferably at each instant so as to control over time the various energy-consuming devices 6 of zone 5. By the term “every instant”, it is heard at each predefined time step. The time step is, for example, of the order of seconds or minutes or hours. Advantageously, the time step allows implementation in real time.
La phase d’initialisation 100 comprend une étape 110 de fourniture d’un modèle physique de la zone 5. The initialization phase 100 includes a step 110 of providing a physical model of area 5.
Le modèle physique est une fonction décrivant l’évolution d’un paramètre descriptif Pd de la zone 5 en fonction d’au moins un premier groupe de paramètres u dépendants du ou des appareils consommateurs d’énergie 6 de la zone 5. Optionnellement, en fonction de l’application, le modèle physique est aussi fonction d’au moins un deuxième groupe de paramètres h indépendants du ou des appareils consommateurs d’énergie 6 de la zone 5. The physical model is a function describing the evolution of a descriptive parameter P d of zone 5 as a function of at least a first group of parameters u depending on the energy consuming device (s) 6 of zone 5. Optionally, depending on the application, the physical model is also a function of at least a second group of parameters h independent of the energy consuming device (s) 6 in zone 5.
Le paramètre descriptif Pd est un paramètre relatif à une caractéristique de la zone 5 et susceptible d’évoluer dans le temps en fonction des valeurs des paramètres u du premier groupe, et le cas échéant des valeurs des paramètres h du deuxième groupe. The descriptive parameter P d is a parameter relating to a characteristic of zone 5 and capable of changing over time as a function of the values of the parameters u of the first group, and, where appropriate, of the values of the parameters h of the second group.
Le paramètre descriptif Pd est fonction de l’application visée. Par exemple, le paramètre descriptif Pd est la température intérieure moyenne Ti dans la zone 5, la luminosité intérieure moyenne de la zone 5 ou encore la température moyenne d’un élément, tel qu’un ballon d’eau chaude, présent dans la zone 5. The descriptive parameter P d depends on the targeted application. For example, the descriptive parameter P d is the average interior temperature Ti in zone 5, the average interior brightness of zone 5 or the average temperature of an element, such as a hot water tank, present in the room. zone 5.
Le premier groupe de paramètres u est un ensemble de paramètres relatifs à des caractéristiques de la zone 5 dépendantes ou intrinsèquement liées au fonctionnement des appareils consommateurs d’énergie 6. The first group of parameters u is a set of parameters relating to characteristics of zone 5 that are dependent or intrinsically linked to the operation of energy consuming devices 6.
Par exemple, le premier groupe de paramètres u comprend au moins l’un des paramètres suivants parmi : la puissance consommée (puissance électrique si appareils électriques) par les ou par chaque appareil 6 de la zone 5 (puissance consommée globale ou puissance consommée appareil par appareil), la température de consigne d’au moins un ou de chaque appareil 6 de la zone 5 et l’état courant de fonctionnement (arrêt ou marche) d’au moins un ou de chaque appareil 6 de la zone 5. For example, the first group of parameters u comprises at least one of the following parameters from among: the power consumed (electrical power if electrical devices) by or by each device 6 of zone 5 (overall power consumed or power consumed by device by appliance), the setpoint temperature of at least one or each appliance 6 in zone 5 and the current operating state (off or on) of at least one or each appliance 6 in zone 5.
Le deuxième groupe de paramètres h est un ensemble de paramètres relatifs à des caractéristiques de la zone 5 indépendantes du fonctionnement des appareils consommateurs d’énergie 6. En d’autres termes, le fonctionnement des appareils consommateurs d’énergie 6 de la zone 5 n’influe pas sur les valeurs des paramètres h du deuxième groupe. Par exemple, le deuxième groupe de paramètres h comprend la température extérieure à la zone 5, le niveau d’ensoleillement de la zone 5, le taux d’occupation (en nombre de personnes) de la zone 5, la qualité de l’air dans la zone 5 ou encore la proportion de surface vitrées dans la zone 5. The second group of parameters h is a set of parameters relating to characteristics of zone 5 independent of the operation of energy consuming devices 6. In other words, the operation of energy consuming devices 6 of zone 5 n 'does not influence the values of the parameters h of the second group. For example, the second group of parameters h includes the outside temperature in zone 5, the level of sunshine in zone 5, the occupancy rate (in number of people) in zone 5, the air quality in zone 5 or the proportion of glazed surface in zone 5.
Dans un exemple, le modèle physique de la zone 5 est déterminé par le dispositif d’optimisation 10 en fonction d’un modèle générique et d’un historique de valeurs, mesurées spécifiquement pour la zone 5, par les émetteurs 7 de l’installation de gestion 4. Le modèle générique est, par exemple, un modèle de type « boite grise », c’est-à-dire un modèle utilisant une représentation physique simplifiée d’une zone de l’espace. Dans un autre exemple, le modèle générique est de type « boîte blanche » ou « boîte noire ». In one example, the physical model of zone 5 is determined by the optimization device 10 as a function of a generic model and of a history of values, measured specifically for zone 5, by the transmitters 7 of the installation. management 4. The generic model is, for example, a “gray box” type model, that is to say a model using a simplified physical representation of a zone of space. In another example, the generic model is of the “white box” or “black box” type.
En fonction de l’historique de données fourni, il est alors déterminé un historique de valeurs pour le paramètre descriptif Pd, les paramètres u du premier groupe de paramètres et, le cas échéant, les paramètres h du deuxième groupe de paramètres. La détermination est, par exemple, effectuée par le dispositif d’optimisation 10. As a function of the data history provided, a history of values is then determined for the descriptive parameter P d , the parameters u of the first group of parameters and, where appropriate, the parameters h of the second group of parameters. The determination is, for example, carried out by the optimization device 10.
Le dispositif d’optimisation 10 effectue alors une calibration du modèle générique en fonction de l’historique de valeurs, ce qui permet d’obtenir le modèle physique spécifique à la zone 5 considérée. La calibration consiste, par exemple, en une phase d’apprentissage du modèle générique. The optimization device 10 then performs a calibration of the generic model according to the history of values, which makes it possible to obtain the physical model specific to the zone 5 considered. Calibration consists, for example, of a learning phase of the generic model.
Dans un mode de réalisation décrit dans ce qui suit, le modèle physique de la zone 5 est un modèle thermique et le paramètre descriptif Pd est la température intérieure moyenne Ti dans la zone 5. In one embodiment described in the following, the physical model of zone 5 is a thermal model and the descriptive parameter P d is the average interior temperature Ti in zone 5.
Dans ce mode de réalisation, le premier groupe de paramètres u comprend au moins la puissance électrique consommée par les ou chaque appareil de la zone 5. In this embodiment, the first group of parameters u comprises at least the electrical power consumed by the or each device of zone 5.
Dans ce mode de réalisation, le deuxième groupe de paramètres h comprend au moins un paramètre choisi parmi : la température extérieure à la zone 5, le niveau d’ensoleillement global de la zone 5, le flux solaire entrant par les éventuelles parois vitrées de la zone 5 et le taux d’occupation (nombre de personnes) de la zone 5. In this embodiment, the second group of parameters h comprises at least one parameter chosen from: the temperature outside of zone 5, the overall level of sunshine of zone 5, the solar flux entering through any glass walls of the zone 5 and the occupancy rate (number of people) of zone 5.
Dans ce mode de réalisation, la fonction f du modèle thermique est donnée par l’équation suivante : = f(Ti u) (1) où : In this embodiment, the function f of the thermal model is given by the following equation: = f (T i u) (1) where:
• Ti désigne la température intérieure moyenne dans la zone 5, • Ti designates the average interior temperature in zone 5,
• h désigne un deuxième groupe de paramètres (vecteur) indépendants des appareils consommateurs d’énergie 6, et • h designates a second group of parameters (vector) independent of energy consuming devices 6, and
• u désigne un premier groupe de paramètres (vecteur) dépendants des appareils consommateurs d’énergie 6. Un tel modèle thermique est évolutif puisqu’il décrit l’évolution de la température intérieure moyenne Ti de la zone 5 en fonction d’autres paramètres. La fonction f est explicite et paramétrée, elle dépend, ainsi, de différents coefficients. • u designates a first group of parameters (vector) dependent on energy consuming devices 6. Such a thermal model is scalable since it describes the change in the average interior temperature Ti of zone 5 as a function of other parameters. The function f is explicit and parameterized, so it depends on different coefficients.
Par exemple, la fonction f est une fonction linéaire s’écrivant sous la forme suivante : f(Ti^,u) = a. Ti + A^ + B. u (2) où a, A et B sont respectivement un coefficient et deux matrices qui modélisent le comportement thermique du bâtiment et dépendent, par exemple, des paramètres physiques du bâtiment (caractéristiques d’isolation, du bâti). For example, the function f is a linear function written in the following form: f (T i ^, u) = a. T i + A ^ + B. u (2) where a, A and B are respectively a coefficient and two matrices which model the thermal behavior of the building and depend, for example, on the physical parameters of the building (insulation characteristics, built).
Sur l’ensemble des données historiques, les valeurs des coefficients et matrices (ex : a, A et B) définissant la fonction f sont calibrées, ce qui permet une connaissance explicite de la fonction f. Ainsi, pour toute valeur du paramètre descriptif Ti, des paramètres u du premier groupe de paramètres et des paramètres h du deuxième groupe de paramètres, la fonction f permet de donner la valeur de par une opération simple. On all the historical data, the values of the coefficients and matrices (eg: a, A and B) defining the function f are calibrated, which allows an explicit knowledge of the function f. Thus, for any value of the descriptive parameter Ti, of the parameters u of the first group of parameters and of the parameters h of the second group of parameters, the function f makes it possible to give the value of by a simple operation.
Il est à noter que l’aspect thermique est donné à titre d’exemple illustratif. L’homme du métier comprendra que la présente invention s’applique à tout autre type de modèles physiques ou de zones de l’espace considérées. It should be noted that the thermal aspect is given by way of illustration. Those skilled in the art will understand that the present invention applies to any other type of physical models or areas of space considered.
Ainsi, dans un autre mode de réalisation, le modèle physique de la zone 5 est un modèle de puissance lumineuse et le paramètre descriptif Pd est relatif à la puissance lumineuse moyenne dans la zone 5. Thus, in another embodiment, the physical model of zone 5 is a model of light power and the descriptive parameter P d relates to the average light power in zone 5.
Dans encore un autre mode de réalisation, la zone 5 comprend un seul appareil consommateur d’énergie 6 et le modèle physique de la zone 5 est le modèle physique dudit appareil consommateur d’énergie 6. Par exemple, l’appareil consommateur d’énergie 6 est un ballon d’eau chaude et le modèle physique est le modèle thermique du ballon d’eau chaude. Dans un autre exemple, la zone 5 est un véhicule électrique, l’appareil consommateur d’énergie 6 est une batterie et le modèle physique est le modèle physique de la charge et de la décharge de la batterie. In yet another embodiment, zone 5 comprises a single power consuming device 6 and the physical model of zone 5 is the physical model of said power consuming device 6. For example, the power consuming device. 6 is a hot water tank and the physical model is the thermal model of the hot water tank. In another example, Zone 5 is an electric vehicle, the power consuming device 6 is a battery, and the physical model is the physical model of the battery charging and discharging.
La phase d’initialisation 100 comprend une étape 120 de détermination d’une fonction objectif G matérialisant un objectif énergétique à satisfaire pour la zone 5. La fonction objectif G dépend au moins des paramètres u du premier groupe de paramètres. En revanche, la fonction G ne dépend pas des paramètres h du deuxième groupe de paramètres. The initialization phase 100 includes a step 120 of determining an objective function G materializing an energy objective to be satisfied for zone 5. The objective function G depends at least on the parameters u of the first group of parameters. On the other hand, the function G does not depend on the parameters h of the second group of parameters.
Avantageusement, l’objectif à satisfaire est choisi parmi : la minimisation de la consommation énergétique dans la zone 5, la minimisation de la facture énergétique dans la zone 5 et la minimisation d’un coût carbone dans la zone 5. Lorsque le premier groupe de paramètres u comprend comme paramètre la puissance consommée par le ou les appareils consommateurs d’énergie 6, la fonction objectif G vise par exemple à : minimiser la consommation énergétique totale de la zone 5 sur un horizon de T pas de temps et s’écrit sous la forme Advantageously, the objective to be met is chosen from: minimizing energy consumption in zone 5, minimizing the energy bill in zone 5 and minimizing a carbon cost in zone 5. When the first group of parameters u includes as a parameter the power consumed by the energy-consuming appliance (s) 6, the objective function G aims, for example, to: minimize the total energy consumption of zone 5 over a horizon of T time step and is written as
- minimiser la facture énergétique totale de la zone 5 sur un horizon de T pas de temps et s’écrit sous la forme : avec p le prix du kilowattheure à chaque pas de temps, ou - minimize the total energy bill of zone 5 over a horizon of T time step and is written in the form: with p the price of the kilowatt-hour at each time step, or
- minimiser un coût carbone de la zone 5 sur un horizon de T pas de temps et s’écrit sous la forme : G(u) = ål k(t). u(t) avec k le coût carbone de la production à chaque pas de temps. - minimize a carbon cost of zone 5 over a horizon of T time step and is written in the form: G (u) = ål k (t). u (t) with k the carbon cost of production at each time step.
Dans cet exemple, la fonction G est une fonction linéaire. Néanmoins, en variante, la fonction objectif G est non-linéaire. Elle est, par exemple, quadratique, polynomiale ou encore exponentielle. In this example, the function G is a linear function. However, as a variant, the objective function G is non-linear. It is, for example, quadratic, polynomial or even exponential.
La phase d’initialisation 100 comprend une étape 130 de détermination d’un problème d’optimisation visant à minimiser la fonction objectif G sous un ensemble de contraintes. Le problème d’optimisation est, ainsi, un problème mono-objectif sous contraintes multiples. The initialization phase 100 includes a step 130 of determining an optimization problem aimed at minimizing the objective function G under a set of constraints. The optimization problem is, therefore, a single-objective problem under multiple constraints.
L’ensemble de contraintes comprend au moins deux contraintes, à savoir : The set of constraints includes at least two constraints, namely:
- une première contrainte relative au respect du modèle physique de la zone 5, et- a first constraint relating to compliance with the physical model of zone 5, and
- une deuxième contrainte relative au respect d’une contrainte de confort relative à un utilisateur de la zone 5. - a second constraint relating to compliance with a comfort constraint relating to a user in zone 5.
La première contrainte stipule, ainsi, que l’évolution du paramètre descriptif Pd de la zone 5 est cohérent avec le modèle physique de la zone 5. The first constraint thus stipulates that the evolution of the descriptive parameter P d of zone 5 is consistent with the physical model of zone 5.
La deuxième contrainte est une contrainte prédéterminée en fonction des préférences utilisateur. Avantageusement, la deuxième contrainte est personnalisée nominativement en fonction des utilisateurs de la zone 5. The second constraint is a predetermined constraint based on user preferences. Advantageously, the second constraint is personalized by name according to the users of zone 5.
La deuxième contrainte porte, par exemple, sur le paramètre descriptif Pd de la zone 5. Avantageusement, la deuxième contrainte stipule que le paramètre descriptif Pd est compris dans une plage de valeurs prédéterminées (paramètre descriptif borné). The second constraint relates, for example, to the descriptive parameter P d of zone 5. Advantageously, the second constraint stipulates that the descriptive parameter P d is included in a range of predetermined values (limited descriptive parameter).
Dans l’exemple d’un modèle thermique de la zone 5 tel que décrit précédemment, la première contrainte est le respect du modèle thermique donné par la fonction f, à savoir : La deuxième contrainte qui est une contrainte de confort concerne la température intérieure moyenne Ti dans la zone 5 (le bâtiment en l’occurrence). La deuxième contrainte se matérialise donc par exemple sous la forme de l’inéquation suivante : In the example of a thermal model of zone 5 as described previously, the first constraint is compliance with the thermal model given by the function f, namely: The second constraint, which is a comfort constraint, concerns the average interior temperature Ti in zone 5 (the building in this case). The second constraint thus materializes for example in the form of the following inequation:
KlneqVÎ) £ 0 (4)K l ne q VÎ) £ 0 (4)
Par exemple, si la température intérieure moyenne Ti souhaitée est entre 19°C et 21 °C, la fonction Kineq(Ti ) s’écrit sous la forme suivante : Kineq(Ti ) = (7) - 21,19 - 7)) signifiant à la fois 7) — 21 £ 0 soit 7) £ 21 et 19 — 7) £ 0 soit 7) > 19. Les bornes 19°C et 21 °C sont, appelées bornes de confort. For example, if the desired average interior temperature Ti is between 19 ° C and 21 ° C, the function K ineq (Ti) is written as follows: K ineq (Ti) = (7) - 21.19 - 7 )) meaning both 7) - 21 £ 0 or 7) £ 21 and 19 - 7) £ 0 or 7)> 19. The 19 ° C and 21 ° C terminals are called comfort terminals.
Ainsi, dans cet exemple, le problème d’optimisation s’écrit sous la forme d’une minimisation d’une fonction G dépendant du premier groupe de paramètres u que l’on souhaite contrôler sous un ensemble de contraintes. La fonction G correspond, par exemple, à la minimisation de la consommation énergétique, de la facture énergétique ou du coût carbone. Le problème d’optimisation s’écrit ainsi sous la forme suivante : mm(G(u)) (5)Thus, in this example, the optimization problem is written in the form of a minimization of a function G depending on the first group of parameters u that we want to control under a set of constraints. The G function corresponds, for example, to minimizing energy consumption, the energy bill or the carbon cost. The optimization problem is written as follows: mm (G (u)) (5)
Sous les contraintes Under the constraints
Dans un autre exemple, lorsque le modèle physique de la zone 5 est un modèle de puissance lumineuse, la contrainte de confort est, par exemple, relative à une puissance lumineuse minimale dans la zone 5. Lorsque le modèle physique de la zone 5 est le modèle thermique d’un appareil, tel qu’un ballon d’eau chaude, la contrainte de confort est, par exemple, relative à la température de l’eau dans le ballon d’eau chaude sur une plage de temps donnée. Lorsque le modèle physique de la zone 5 est le modèle thermique d’un appareil, tel qu’une batterie, la contrainte de confort est, par exemple, relative à la date à laquelle la batterie doit être chargée. In another example, when the physical model of zone 5 is a light power model, the comfort constraint is, for example, relative to a minimum light power in zone 5. When the physical model of zone 5 is the thermal model of a device, such as a hot water tank, the comfort constraint is, for example, relative to the temperature of the water in the hot water tank over a given time range. When the physical model of zone 5 is the thermal model of a device, such as a battery, the comfort constraint is, for example, relative to the date on which the battery must be charged.
La phase d’exploitation 200 comprend une étape 210 d’envoi (à chaque instant), par chaque émetteur 7 de l’installation de gestion 4, de données relatives à la consommation énergétique et/ou à l’état du ou des appareils consommateurs d’énergie 6 associés. Le cas échéant, chaque émetteur additionnel 7bis envoie également des données relatives à la zone 5. The operating phase 200 comprises a step 210 for sending (at any time), by each transmitter 7 of the management installation 4, data relating to the energy consumption and / or the state of the consuming device (s). energy 6 associates. Where applicable, each additional transmitter 7a also sends data relating to zone 5.
Les données sont reçues par le dispositif d’optimisation 10, éventuellement par l’intermédiaire du boîtier domotique 9 lorsqu’un tel boîtier existe. The data is received by the optimization device 10, possibly via the home automation box 9 when such a box exists.
La phase d’exploitation 200 comprend une étape 220 de détermination, par le dispositif d’optimisation 10, d’une valeur pour le paramètre descriptif Pd, d’une valeur pour chaque paramètre u du premier groupe de paramètres et, le cas échéant, d’une valeur pour chaque paramètre h du deuxième groupe de paramètres en fonction des données émises par chaque émetteur 7, 7bis. The operating phase 200 comprises a step 220 of determining, by the optimization device 10, a value for the descriptive parameter Pd, a value for each parameter u of the first group of parameters and, where appropriate, worth for each parameter h of the second group of parameters as a function of the data transmitted by each transmitter 7, 7a.
La phase d’exploitation 200 comprend une étape 230 de résolution du problème d’optimisation en fonction des valeurs reçues de sorte à obtenir une valeur optimale pour chaque paramètre u du premier groupe de paramètres à l’instant suivant. Une telle étape est effectuée par le dispositif d’optimisation 10, notamment par le module de traitement 16, c’est-à-dire qu’elle est mise en œuvre par ordinateur. The operating phase 200 includes a step 230 for solving the optimization problem as a function of the values received so as to obtain an optimal value for each parameter u of the first group of parameters at the following instant. Such a step is performed by the optimization device 10, in particular by the processing module 16, that is to say it is implemented by computer.
Par exemple, dans le cas continu, la résolution du problème d’optimisation est effectuée au moyen d’un algorithme de contrôle optimal, tel que la programmation dynamique ou le principe du maximum de Pontryagin. Dans le cas discret, la résolution du problème d’optimisation est, par exemple, effectuée au moyen d’un algorithme de type Lagrangien augmenté, d’un algorithme de type points intérieurs ou encore d’un algorithme de type gradient projeté. Encore en variante, les algorithmes utilisés sont de type simplexe. For example, in the continuous case, the resolution of the optimization problem is done using an optimal control algorithm, such as dynamic programming or the Pontryagin maximum principle. In the discrete case, the resolution of the optimization problem is, for example, carried out by means of an algorithm of the augmented Lagrangian type, of an algorithm of the interior points type or even of a projected gradient type algorithm. Still as a variant, the algorithms used are of the simplex type.
De préférence, la résolution du problème d’optimisation ne se fonde pas sur un algorithme de type génétique. Preferably, the resolution of the optimization problem is not based on a genetic type algorithm.
La phase d’exploitation 200 comprend une étape 240 de génération, par le dispositif d’optimisation 10, d’au moins une commande pour chaque appareil consommateur d’énergie 6 de la zone 5 en fonction des valeurs optimales obtenues. La commande permet de modifier le fonctionnement des appareils consommateurs d’énergie 6 (programmes de fonctionnement différents, marche-arrêt). The operating phase 200 comprises a step 240 of generating, by the optimization device 10, at least one command for each energy consuming device 6 of zone 5 according to the optimum values obtained. The control allows the operation of 6 energy consuming devices to be changed (different operating programs, on-off).
Ainsi, si les valeurs optimales obtenues sont les valeurs de consommation énergétique à atteindre pour chaque appareil consommateur d’énergie 6, la commande consiste à commander les appareils consommateurs d’énergie 6 pour atteindre ces valeurs optimales. Thus, if the optimum values obtained are the energy consumption values to be achieved for each energy consuming device 6, the control consists in controlling the energy consuming devices 6 to reach these optimum values.
Chaque commande générée est envoyée à ou aux actionneurs correspondants, éventuellement par l’intermédiaire du boîtier domotique 9 lorsqu’un tel boîtier existe. Each command generated is sent to the corresponding actuator (s), possibly via the home automation unit 9 when such a unit exists.
La phase d’exploitation 200 comprend une étape 250 d’actionnement du ou des appareils consommateurs d’énergie 6 par le ou les actionneurs correspondants en fonction de la ou des commandes envoyées par le dispositif d’optimisation 10. The operating phase 200 comprises a step 250 of actuating the energy-consuming device (s) 6 by the corresponding actuator (s) according to the command (s) sent by the optimization device 10.
L’actionnement est avantageusement réalisé automatiquement (sans intervention d’un utilisateur). Cela permet de piloter automatiquement les appareils consommateurs d’énergie 6 de la zone 5. The actuation is advantageously carried out automatically (without user intervention). This makes it possible to automatically control the energy consuming devices 6 in zone 5.
En variante, l’étape d’actionnement 250 est réalisée sous contrôle de l’utilisateur qui décide ou non d’envoyer les commandes générées aux appareils consommateurs d’énergie 6. Ainsi, le procédé permet de déterminer les commandes de chaque appareil consommateur d’énergie en quelques millisecondes ou quelques dixièmes de secondes selon le degré de précision du modèle physique et le choix de la modélisation (continu ou discret, linéaire ou non). As a variant, the actuation step 250 is carried out under the control of the user who decides whether or not to send the commands generated to the energy consuming devices 6. Thus, the method makes it possible to determine the commands of each energy consuming device in a few milliseconds or a few tenths of a second depending on the degree of precision of the physical model and the choice of modeling (continuous or discrete, linear or not).
Un tel procédé est facilement adaptable à tous types de modèles physiques. Il est en outre aisé d’ajouter ou de modifier les contraintes du problème d’optimisation. Par exemple, la modification de la contrainte de confort se fait facilement en changeant les paramètres de la fonction de confort KJneq. Such a method is easily adaptable to all types of physical models. It is also easy to add or modify the constraints of the optimization problem. For example, the modification of the comfort constraint is easily done by changing the parameters of the KJneq comfort function.
Notamment, dans le cas thermique, il est par exemple possible d’empêcher le passage d’un mode climatisation à un mode chauffage. Par exemple, si u=(P_ch, P_cl) correspond à la puissance de chauffage P_ch et à la puissance de climatisation P_cl qu’il est possible de fournir, la puissance de climatisation P ci peut être contrainte à zéro durant l’hiver. Il est également possible d’empêcher que les deux puissances soient non nulles en même temps par l’ajout d’une contrainte de type P_ch*P_cl = 0. In particular, in the thermal case, it is for example possible to prevent the passage from an air conditioning mode to a heating mode. For example, if u = (P_ch, P_cl) corresponds to the heating power P_ch and to the air conditioning power P_cl that it is possible to provide, the air conditioning power P ci can be constrained to zero during the winter. It is also possible to prevent the two powers from being non-zero at the same time by adding a constraint of the type P_ch * P_cl = 0.
Dans un autre exemple, si deux comportements thermiques différents sont constatés dans une zone 5, il est possible de la diviser en deux et d’imposer que les paramètres u sur lesquels on peut agir soient les mêmes. Il y aurait alors deux fonctions f1 et f2 caractérisant le modèle dans chacune des deux zones et un problème d’optimisation de la forme suivante : min(C(u)) In another example, if two different thermal behaviors are observed in a zone 5, it is possible to divide it in two and impose that the parameters u on which we can act are the same. There would then be two functions f1 and f2 characterizing the model in each of the two areas and an optimization problem of the following form: min (C (u))
Sous les contraintes Under the constraints
De telles contraintes ne modifient pas la structure du problème d’optimisation.Such constraints do not change the structure of the optimization problem.
Ainsi, le procédé est simple à mettre en œuvre et adaptable facilement à différents types d’espaces considérés. Thus, the process is simple to implement and easily adaptable to different types of spaces considered.
En outre, le procédé permet de réduire le gaspillage énergétique. En particulier, le pilotage des appareils consommateurs d’énergie permet d’optimiser la consommation dans les bâtiments tout en satisfaisant le confort des utilisateurs. In addition, the process reduces energy waste. In particular, controlling energy-consuming devices makes it possible to optimize consumption in buildings while satisfying user comfort.
L’homme du métier comprendra que les modes de réalisation décrits précédemment sont susceptibles d’être combinés entre eux lorsqu’une telle combinaison est compatible. Those skilled in the art will understand that the embodiments described above are likely to be combined with one another when such a combination is compatible.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion de l’énergie consommée par au moins un appareil consommateur d’énergie (6) dans une zone (5) de l’espace, le procédé étant mis en œuvre par une installation de gestion (4) comprenant : a. au moins un émetteur (7) associé à au moins un appareil consommateur d’énergie (6), chaque émetteur (7) étant propre à envoyer des données relatives à la consommation énergétique et/ou à l’état du ou des appareils consommateurs d’énergie (6) associés, b. au moins un actionneur (8) associé à au moins un appareil consommateur d’énergie (6), chaque actionneur (8) étant propre à actionner le ou les appareils consommateurs d’énergie (6) associés en fonction de commandes reçues par l’actionneur (8), et c. un dispositif d’optimisation (10) propre à générer des commandes à destination de chaque actionneur (8) en fonction de données envoyées par chaque émetteur (7), le procédé de gestion comprenant : a. une phase d’initialisation comprenant : i. la fourniture d’un modèle physique de la zone (5), le modèle physique étant une fonction décrivant l’évolution d’un paramètre descriptif (Pd) de la zone (5) en fonction d’au moins un premier groupe de paramètres (u) dépendants du ou des appareils consommateurs d’énergie (6) de la zone (5), ii. la fourniture d’une fonction objectif (G) matérialisant un objectif énergétique à satisfaire pour la zone (5) de l’espace, la fonction objectif (G) dépendant des paramètres (u) du premier groupe de paramètres, iii. la fourniture d’un problème d’optimisation visant à minimiser la fonction objectif (G) sous un ensemble de contraintes, les contraintes comprenant au moins : 1. A method of managing the energy consumed by at least one energy consuming device (6) in an area (5) of space, the method being implemented by a management installation (4) comprising: a . at least one transmitter (7) associated with at least one energy-consuming device (6), each transmitter (7) being able to send data relating to the energy consumption and / or the state of the device (s) consuming d energy (6) associated, b. at least one actuator (8) associated with at least one energy consuming device (6), each actuator (8) being able to actuate the associated energy consuming device (s) (6) according to commands received by the actuator (8), and c. an optimization device (10) suitable for generating commands intended for each actuator (8) as a function of data sent by each transmitter (7), the management method comprising: a. an initialization phase comprising: i. the supply of a physical model of the zone (5), the physical model being a function describing the evolution of a descriptive parameter (P d ) of the zone (5) as a function of at least a first group of parameters (u) dependent on the energy consuming device (s) (6) in zone (5), ii. the supply of an objective function (G) materializing an energy objective to be satisfied for the zone (5) of space, the objective function (G) depending on the parameters (u) of the first group of parameters, iii. the provision of an optimization problem aiming to minimize the objective function (G) under a set of constraints, the constraints comprising at least:
1. une première contrainte relative au respect du modèle physique de la zone (5), 1.a first constraint relating to compliance with the physical model of the zone (5),
2. une deuxième contrainte relative au respect d’une contrainte de confort relative à un utilisateur de la zone (5), b. une phase d’exploitation comprenant à chaque instant successif : i. l’envoi, par chaque émetteur (7) de l’installation de gestion (4), de données relatives à la consommation énergétique et/ou à l’état du ou des appareils consommateurs d’énergie (6) associés, ii. la détermination, par le dispositif d’optimisation (10), d’une valeur pour le paramètre descriptif (Pd) et d’une valeur pour chaque paramètre (u) du premier groupe de paramètres en fonction des données émises par chaque émetteur (7), iii. la résolution, par le dispositif d’optimisation (10), du problème d’optimisation en fonction des valeurs déterminées de sorte à obtenir une valeur optimale pour chaque paramètre (u) du premier groupe de paramètres à l’instant suivant, et iv. la génération et l’envoi, par le dispositif d’optimisation (10), d’au moins une commande d’au moins un actionneur (8) de l’installation de gestion (4) en fonction des valeurs optimales obtenues. 2. a second constraint relating to compliance with a comfort constraint relating to a user of zone (5), b. an operating phase comprising at each successive moment: i. the sending, by each transmitter (7) of the management installation (4), of data relating to the energy consumption and / or the state of the associated energy consuming device (s) (6), ii. the determination, by the optimization device (10), of a value for the descriptive parameter (P d ) and of a value for each parameter (u) of the first group of parameters as a function of the data transmitted by each transmitter ( 7), iii. the resolution, by the optimization device (10), of the optimization problem as a function of the determined values so as to obtain an optimal value for each parameter (u) of the first group of parameters at the following instant, and iv. the generation and sending, by the optimization device (10), of at least one command for at least one actuator (8) of the management installation (4) as a function of the optimum values obtained.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la phase d’exploitation comprend l’actionnement du ou des appareils consommateurs d’énergie (6) par le ou les actionneurs correspondants en fonction de la ou des commandes envoyées par le dispositif d’optimisation (10), l’actionnement étant avantageusement réalisé automatiquement. 2. Method according to claim 1, wherein the operating phase comprises the actuation of the energy-consuming device (s) (6) by the corresponding actuator (s) as a function of the command (s) sent by the optimization device. (10), the actuation being advantageously carried out automatically.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’installation de gestion (4) comprend un boîtier domotique (9) propre à communiquer, d’une part, avec chaque émetteur (7) et chaque actionneur (8) et, d’autre part, avec le dispositif d’optimisation (10), les données envoyées par chaque émetteur (7) étant transmises au dispositif d’optimisation (10) par l’intermédiaire du boîtier domotique (9), les commandes générées et envoyées par le dispositif d’optimisation (10) étant transmises à chaque actionneur (8) par l’intermédiaire du boîtier domotique (9). 3. Method according to claim 1 or 2, wherein the management installation (4) comprises a home automation unit (9) capable of communicating, on the one hand, with each transmitter (7) and each actuator (8) and, on the other hand, with the optimization device (10), the data sent by each transmitter (7) being transmitted to the optimization device (10) via the home automation unit (9), the commands generated and sent by the optimization device (10) being transmitted to each actuator (8) via the home automation unit (9).
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le modèle physique de la zone (5) est déterminé par le dispositif d’optimisation (10) à partir des étapes suivantes : a. la fourniture d’un historique de données en provenance des émetteurs (7) de l’installation de gestion (4) de la zone (5), b. la détermination d’un historique de valeurs pour chaque paramètre (Pd, u, h) du modèle physique de la zone (5) en fonction de l’historique de données fourni, c. la fourniture d’un modèle générique, et d. la calibration du modèle générique pour la zone (5) en fonction de l’historique de valeurs déterminé pour chaque paramètre (Pd, u, h) pour obtenir le modèle physique de la zone (5). 4. Method according to any one of claims 1 to 3, in which the physical model of the zone (5) is determined by the optimization device (10) from the following steps: a. the supply of a data history from the transmitters (7) of the management installation (4) of the zone (5), b. determining a history of values for each parameter (Pd, u, h) of the physical model of zone (5) as a function of the data history provided, c. providing a generic model, and d. the calibration of the generic model for the zone (5) according to the history of values determined for each parameter (Pd, u, h) to obtain the physical model of the zone (5).
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’installation de gestion (4) comprend, en outre, au moins un émetteur additionnel (7) non associé à un appareil consommateur d’énergie (6) et propre à envoyer des données indépendantes des appareils consommateurs d’énergie (6) et relatives à la zone (5), le modèle physique de la zone (5) étant, en outre, fonction d’au moins un deuxième groupe de paramètres (h) indépendants du ou des appareils consommateurs d’énergie (6) de la zone (5), la phase d’exploitation comprenant l’envoi à chaque instant successif, par chaque émetteur additionnel (7) de l’installation de gestion (4), de données relatives à la zone (5), la phase d’exploitation comprenant, en outre, la détermination, par le dispositif d’optimisation (10), d’une valeur pour chaque paramètre (h) du deuxième groupe de paramètres en fonction des données émises par chaque émetteur additionnel (7), la résolution du problème d’optimisation étant aussi fonction des valeurs déterminées pour chaque paramètre (h) du deuxième groupe de paramètres. 5. Method according to any one of claims 1 to 4, wherein the management installation (4) further comprises at least one additional transmitter (7) not associated with an energy consuming device (6) and capable of sending data independent of the energy consuming devices (6) and relating to the zone (5), the physical model of the zone (5) being, moreover, a function of at least a second group of parameters (h ) independent of the energy consuming device (s) (6) of the zone (5), the operating phase comprising the sending at each successive moment, by each additional transmitter (7) of the management installation (4) , of data relating to the zone (5), the operating phase further comprising the determination, by the optimization device (10), of a value for each parameter (h) of the second group of parameters in function of the data transmitted by each additional transmitter (7), the resolution of the optimization problem also being a function of the v alues determined for each parameter (h) of the second group of parameters.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la deuxième contrainte stipule que le paramètre descriptif (Pd) est compris dans une plage de valeurs prédéterminées. 6. Method according to any one of claims 1 to 5, in which the second constraint stipulates that the descriptive parameter (P d ) is included in a range of predetermined values.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le premier groupe de paramètres (u) comprend au moins un paramètre choisi parmi les paramètres suivants : la puissance consommée par les ou par chaque appareil consommateur d’énergie (6) de la zone (5), la température de consigne d’au moins un ou de chaque appareil (6) de la zone (5) et l’état courant de fonctionnement d’au moins un ou de chaque appareil (6) de la zone (5). 7. Method according to any one of claims 1 to 6, wherein the first group of parameters (u) comprises at least one parameter chosen from the following parameters: the power consumed by the or by each energy consuming device (6 ) of the zone (5), the set temperature of at least one or each device (6) of the zone (5) and the current operating state of at least one or each device (6) of the zone (5).
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel : a. le modèle physique de la zone (5) est un modèle thermique et le paramètre descriptif (Pd) est la température intérieure moyenne dans la zone (5), ou b. le modèle physique de la zone (5) est un modèle de puissance lumineuse et le paramètre descriptif (Pd) est relatif à la puissance lumineuse moyenne dans la zone (5), ou c. la zone (5) comprend seulement un appareil consommateur d’énergie (6), le modèle physique de la zone (5) étant le modèle physique dudit appareil consommateur d’énergie (6). 8. A method according to any one of claims 1 to 7, wherein: To. the physical model of zone (5) is a thermal model and the descriptive parameter (P d ) is the average interior temperature in zone (5), or b. the physical model of zone (5) is a light power model and the descriptive parameter (P d ) relates to the average light power in zone (5), or c. the zone (5) comprises only one energy consuming device (6), the physical model of the zone (5) being the physical model of said energy consuming device (6).
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’objectif à satisfaire est choisi parmi : la minimisation de la consommation énergétique dans la zone (5), la minimisation de la facture énergétique dans la zone (5) et la minimisation d’un coût carbone dans la zone (5). 9. Method according to any one of claims 1 to 8, in which the objective to be satisfied is chosen from: minimization of energy consumption in zone (5), minimization of the energy bill in zone (5) and minimization of a carbon cost in zone (5).
10. Installation de gestion (4) de l’énergie consommée par au moins un appareil consommateur d’énergie (6) dans une zone (5) de l’espace, l’installation de gestion (4) comprenant : d. au moins un émetteur (7) associé à au moins un appareil consommateur d’énergie (6), chaque émetteur (7) étant propre à envoyer des données relatives à la consommation énergétique et/ou à l’état du ou des appareils consommateurs d’énergie (6) associés, e. au moins un actionneur (8) associé à au moins un appareil consommateur d’énergie (6), chaque actionneur (8) étant propre à actionner le ou les appareils consommateurs d’énergie (6) associés en fonction de commandes reçues par l’actionneur (8), et f. un dispositif d’optimisation (10) propre à générer des commandes à destination de chaque actionneur (8) en fonction de données envoyées par chaque émetteur (7), l’installation de gestion (4) étant propre à mettre en œuvre un procédé de gestion selon l’une quelconque des revendications 1 à 9. 10. Installation for managing (4) the energy consumed by at least one energy consuming device (6) in an area (5) of the space, the management installation (4) comprising: d. at least one transmitter (7) associated with at least one energy-consuming device (6), each transmitter (7) being able to send data relating to the energy consumption and / or the state of the device (s) consuming d energy (6) associates, e. at least one actuator (8) associated with at least one energy consuming device (6), each actuator (8) being able to actuate the associated energy consuming device (s) (6) according to commands received by the actuator (8), and f. an optimization device (10) suitable for generating commands intended for each actuator (8) as a function of data sent by each transmitter (7), the management installation (4) being suitable for implementing a method of management according to any one of claims 1 to 9.
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