TW201644133A - 可變饋出能量管理 - Google Patents

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阿塔爾拉席德亞梅柯巴爾
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Abstract

本發明揭示用於管理能量管理系統內的能耗的機制和技術。在一個實施例中，該能量管理系統包括發電機以及控制複數個負載設備的啟動的管理控制器。該管理控制器被通訊地耦合至計量表，該計量表量測在該能量管理系統與外部電網之間傳遞的電能。該管理控制器使用來自該計量表的資訊來監視在該能量管理系統與外部電網之間的電能傳遞並從外部電網接收饋出限制訊息。該管理控制器處理該饋出限制訊息並至少部分地基於處理該饋出限制訊息來修改該複數個負載設備中的至少一個負載設備的啟動排程。

Description

可變饋出能量管理 【相關申請】
本專利申請案主張於2015年2月24日提出申請的美國臨時申請案第62/120,239號和於2015年10月28日提出申請的美國申請案第14/925,592號的優先權。
所揭示的標的的實施例大體而言係關於分散式能量源管理領域，且更特定言之係關於用於管理可變輸出分配與本端能量負載之間的能量傳遞的系統和方法。
電網形成從供應商向能量消耗者遞送電功率的互連網路。在傳統情況下，電網功率源從集中式大規模發電機向消耗者網站處的大量最終電負載遞送能量。電網電源管理被設計成支援並遵循此種很大程度上是單向的電能流動。
能量源的持續發展已導致電網和能量設施分發電能的方法的改變。亦即，技術進步已造成現場消耗者能量控制系統的湧現。該等消耗者能量控制系統使得本端能量產生系統(諸如基於家的光伏系統)能將電能供應給外部的集中式電網網路。本端能量產生系統可包 括從相對非可耗盡源產生電能的能量產生器。此類能量產生器可包括光伏系統和風力渦輪系統。
非集中式電能產生器的日益流行提供了與電網供應的穩定性相關的挑戰。為了維持供應，能源供應商已利用消費者激勵來減少從分散式源的能量汲取並增加從局部化源的能量汲取。該等消費者激勵常被稱為回購補貼(feed-in tariff)。
揭示用於管理能量管理系統內的能耗的各種實施例。在一個實施例中，該能量管理系統包括配置成控制複數個負載設備的啟動的管理控制器。該管理控制器處理饋出限制訊息。該饋出限制訊息指示與饋出限制時段相關聯的功率限制。在一個實施例中，該管理控制器決定饋出限制時段上的預測平均過剩功率位準，並至少部分地基於該預測平均過剩功率位準來修改該複數個負載設備中的至少一個負載設備的啟動排程。
在一些實施例中，揭示一種用於管理能量管理系統內的負載的方法，該能量管理系統包括配置成控制複數個負載設備的啟動的管理控制器，該方法包括：該管理控制器至少部分地基於饋出限制訊息來決定與饋出限制時段相關聯的功率限制；決定該饋出限制時段上的平均過剩功率位準；及至少部分地基於該平均過剩功率位準和該饋出限制訊息來修改該複數個負載設備中的至少一個負載設備的啟動排程。
在一些實施例中，決定平均過剩功率位準包括：估計在該饋出限制時段期間將由發電機產生的第一能量總額；及估計在該饋出限制時段上將由該複數個負載設備消耗的第二能量總額。
在一些實施例中，決定平均過剩功率位準包括：比較將產生的第一能量總額與將消耗的第二能量總額；及至少部分地基於該比較來決定該饋出限制時段上的平均過剩功率位準。
在一些實施例中，估計將消耗的第二能量總額包括識別該複數個負載設備中被排程成在該饋出限制時段期間將被啟動的一或多個負載設備。
在一些實施例中，估計將消耗的第二能量總額包括：決定與該複數個負載設備中的該一或多個負載設備相關聯的功耗參數；及估計該饋出限制時段上的未排程能耗值。
在一些實施例中，該方法進一步包括：該管理控制器至少部分地基於發電機的即時功率產生和該複數個負載設備的即時功耗來決定饋出功率位準；決定該饋出功率位準是否超過該功率限制；及至少部分地基於決定該饋出功率位準是否超過該功率限制來調整該發電機的輸出功率位準。
在一些實施例中，該方法進一步包括：該管理控制器向外部電網傳遞功率，該功率是由發電機產生 的；及至少部分地基於該饋出限制訊息和經修改的啟動排程來調整向該外部電網傳遞的功率。
在一些實施例中，修改啟動排程進一步包括：該管理控制器決定該平均過剩功率位準是否超過該功率限制達指定餘量；及至少部分地基於決定該平均過剩功率位準超過該功率限制達該指定餘量來決定要修改設備啟動排程。
在一些實施例中，該複數個負載設備包括可變功率位準設備和恆定功率位準設備，並且修改啟動排程包括：決定該平均過剩功率位準是否超過可調節負載閾值；回應於決定該平均過剩功率位準超過該可調節負載閾值，選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動；至少部分地基於選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動來決定第二平均過剩功率位準；及至少部分地基於第二平均過剩功率位準來決定是否要排程該可變功率位準設備或另一恆定功率位準設備。
在一些實施例中，該方法進一步包括：在修改啟動排程之後，該管理控制器決定至少一個未排程負載設備的能耗；及至少部分地基於該至少一個未排程負載設備的能耗來調整啟動排程。
在一些實施例中，該方法進一步包括：決定該平均過剩功率位準的價值，其中修改啟動排程進一步至少部分地基於該平均過剩功率位準的價值。
在一些實施例中，揭示一種控制能量管理系統內的複數個負載設備的啟動的管理控制器，該管理控制器包括：處理器以及用於儲存指令的記憶體，該指令在由該處理器執行時使該管理控制器：至少部分地基於饋出限制訊息來決定與饋出限制時段相關聯的功率限制；決定該饋出限制時段上的平均過剩功率位準；及至少部分地基於該平均過剩功率位準和該饋出限制訊息來修改該複數個負載設備中的至少一個負載設備的啟動排程。
在一些實施例中，該指令在由該處理器執行時使該管理控制器：估計在該饋出限制時段期間將由發電機產生的第一能量總額；及估計在該饋出限制時段上將由該複數個負載設備消耗的第二能量總額。
在一些實施例中，該指令在由該處理器執行時使該管理控制器：比較將產生的第一能量總額與將消耗的第二能量總額；及至少部分地基於該比較來決定該饋出限制時段上的平均過剩功率位準。
在一些實施例中，估計將消耗的第二能量總額包括識別該複數個負載設備中被排程成在該饋出限制時段期間將被啟動的一或多個負載設備。
在一些實施例中，估計將消耗的第二能量總額包括：決定與該複數個負載設備中的該一或多個負載設備相關聯的功耗參數；及估計該饋出限制時段上的未排程能耗值。
在一些實施例中，該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：至少部分地基於發電機的即時功率產生和該複數個負載設備的即時功耗來決定饋出功率位準；決定該饋出功率位準是否超過該功率限制；及至少部分地基於決定該饋出功率位準是否超過該功率限制來調整該發電機的輸出功率位準。
在一些實施例中，該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：向外部電網傳遞功率，該功率是由發電機產生的；及至少部分地基於該饋出限制訊息和經修改的啟動排程來調整向該外部電網傳遞的功率。
在一些實施例中，該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：決定該平均過剩功率位準是否超過該功率限制達指定餘量；及至少部分地基於決定該平均過剩功率位準超過該功率限制達該指定餘量來修改設備啟動排程。
在一些實施例中，該複數個負載設備包括可變功率位準設備和恆定功率位準設備，並且其中該指令在由該處理器執行時使該管理控制器：決定該平均過剩功率位準是否超過可調節負載閾值；回應於決定該平均過剩功率位準超過該可調節負載閾值，選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動；至少部分地基於選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動來決定第二平均過剩功率位準；及至少部分地基 於第二平均過剩功率位準來決定是否要排程該可變功率位準設備或另一恆定功率位準設備。
在一些實施例中，該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：在修改啟動排程之後，決定至少一個未排程負載設備的能耗；及至少部分地基於該至少一個未排程負載設備的能耗來調整啟動排程。
在一些實施例中，該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：決定該平均過剩功率位準的價值，其中修改啟動排程進一步至少部分地基於該平均過剩功率位準的價值。
在一些實施例中，一種其中儲存有機器可執行指令的非暫態機器可讀儲存媒體，該等機器可執行指令包括用於執行以下操作的指令：決定與饋出限制時段相關聯的功率限制，該功率限制至少部分地基於饋出限制訊息；決定該饋出限制時段上的平均過剩功率位準；及至少部分地基於該平均過剩功率位準和該饋出限制訊息來修改複數個負載設備中的至少一個負載設備的啟動排程。
在一些實施例中，用於決定平均過剩功率位準的指令包括用於執行以下操作的指令：估計在該饋出限制時段期間將由發電機產生的第一能量總額；及估計在該饋出限制時段上將由該複數個負載設備消耗的第二能量總額。
在一些實施例中，用於估計平均過剩功率位準的指令包括用於執行以下操作的指令：比較將產生的第一能量總額與將消耗的第二能量總額；及至少部分地基於比較將產生的第一能量總額與將消耗的第二能量總額來決定該饋出限制時段上的平均過剩功率位準。
在一些實施例中，用於估計將消耗的第二能量總額的指令包括用於識別該複數個負載設備中被排程成在該饋出限制時段期間被啟動的一或多個負載設備的指令。
在一些實施例中，用於估計將消耗的第二能量總額的指令包括用於執行以下操作的指令：決定與該複數個負載設備中的該一或多個負載設備相關聯的功耗參數；及估計該饋出限制時段上的未排程能耗值。
在一些實施例中，該非暫態機器可讀儲存媒體進一步包括用於執行以下操作的指令：至少部分地基於發電機的即時功率產生和該複數個負載設備的即時功耗來決定饋出功率位準；決定該饋出功率位準是否超過該功率限制；及至少部分地基於決定該饋出功率位準是否超過該功率限制來調整該發電機的輸出功率位準。
在一些實施例中，該非暫態機器可讀儲存媒體進一步包括用於執行以下操作的指令：向外部電網傳遞功率，該功率是由發電機產生的；及至少部分地基於該饋出限制訊息和經修改的啟動排程來調整向該外部電網傳遞的功率。
在一些實施例中，用於修改啟動排程的指令包括用於執行以下操作的指令：決定該平均過剩功率位準是否超過該功率限制達指定餘量；及至少部分地基於決定該平均過剩功率位準超過該功率限制達該指定餘量來決定要修改設備啟動排程。
在一些實施例中，該複數個負載設備包括可變功率位準設備和恆定功率位準設備，並且其中用於修改啟動排程的指令包括用於執行以下操作的指令：決定該平均過剩功率位準是否超過可調節負載閾值；回應於決定該平均過剩功率位準超過該可調節負載閾值，選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動；至少部分地基於選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動來決定第二平均過剩功率位準；及至少部分地基於第二平均過剩功率位準來決定是否要排程該可變功率位準設備或另一恆定功率位準設備。
在一些實施例中，該非暫態機器可讀儲存媒體進一步包括用於執行以下操作的指令：在修改啟動排程之後，決定至少一個未排程負載設備的能耗；及至少部分地基於該至少一個未排程負載設備的能耗來調整啟動排程。
在一些實施例中，該非暫態機器可讀儲存媒體進一步包括用於執行以下操作的指令：決定該平均過剩功率位準的價值，其中修改啟動排程進一步至少部分地基於該平均過剩功率位準的價值。
在一些實施例中，揭示一種控制能量管理系統內的複數個負載設備的啟動的管理控制器，該管理控制器包括：用於決定與饋出限制時段相關聯的功率限制的構件，該功率限制至少部分地基於饋出限制訊息；用於決定該饋出限制時段上的平均過剩功率位準的構件；及用於至少部分地基於該平均過剩功率位準和該饋出限制訊息來修改該複數個負載設備中的至少一個負載設備的啟動排程的構件。
在一些實施例中，該管理控制器進一步包括：用於估計在該饋出限制時段期間將由發電機產生的第一能量總額的構件；及用於估計在該饋出限制時段上將由該複數個負載設備消耗的第二能量總額的構件。
在一些實施例中，該管理控制器進一步包括：用於比較將產生的第一能量總額與將消耗的第二能量總額的構件；及用於至少部分地基於比較將產生的第一能量總額與將消耗的第二能量總額來決定該饋出限制時段上的平均過剩功率位準的構件。
在一些實施例中，該管理控制器進一步包括用於識別該複數個負載設備中被排程成在該饋出限制時段期間被啟動的一或多個負載設備的構件。
在一些實施例中，該管理控制器進一步包括：用於決定與該複數個負載設備中的該一或多個負載設備相關聯的功耗參數的構件；及用於估計該饋出限制時段上的未排程能耗值的構件。
在一些實施例中，該管理控制器進一步包括：用於至少部分地基於發電機的即時功率產生和該複數個負載設備的即時功耗來決定饋出功率位準的構件；用於決定該饋出功率位準是否超過該功率限制的構件；及用於至少部分地基於決定該饋出功率位準是否超過該功率限制來調整該發電機的輸出功率位準的構件。
在一些實施例中，該管理控制器進一步包括：用於向外部電網傳遞功率的構件，該功率是由發電機產生的；及用於至少部分地基於該饋出限制訊息和經修改的啟動排程來調整向該外部電網傳遞的功率的構件。
在一些實施例中，該管理控制器進一步包括：用於決定該平均過剩功率位準是否超過該功率限制達指定餘量的構件；及用於至少部分地基於決定該平均過剩功率位準超過該功率限制達該指定餘量來決定要修改設備啟動排程的構件。
在一些實施例中，該管理控制器進一步包括：用於決定該平均過剩功率位準是否超過可調節負載閾值的構件；用於回應於決定該平均過剩功率位準超過該可調節負載閾值，選擇恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動的構件；用於至少部分地基於選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動來決定第二平均過剩功率位準的構件；及用於至少部分地基於第二平均過剩功率位準來決定是否要排程可變功率位準設備或另一恆定功率位準設備的構件。
在一些實施例中，該管理控制器進一步包括：用於決定至少一個未排程負載設備的能耗的構件；及用於至少部分地基於該至少一個未排程負載設備的能耗來調整啟動排程的構件。
在一些實施例中，該管理控制器進一步包括：用於決定該平均過剩功率位準的價值的構件；及用於進一步至少部分地基於該平均過剩功率位準的價值來修改啟動排程的構件。
100‧‧‧能量管理系統(EMS)
102‧‧‧管理控制器
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105‧‧‧恆溫器
106‧‧‧加熱、通風和空調(HVAC)單元
108‧‧‧水再循環泵
110‧‧‧電池管理單元
112‧‧‧控制模組
114‧‧‧控制模組
116‧‧‧控制模組
118‧‧‧微型熱電聯產(CHP)單元
120‧‧‧光伏(PV)面板
122‧‧‧電池
124‧‧‧控制模組
126‧‧‧控制模組
128‧‧‧控制模組
130‧‧‧逆變器
131‧‧‧控制模組
132‧‧‧負載中心
133‧‧‧控制模組
134‧‧‧計量表
135‧‧‧發電機控制器
136‧‧‧外部電網
138‧‧‧外部電網伺服器
200‧‧‧控制器設備
202‧‧‧網路介面
204‧‧‧處理器
205‧‧‧通訊介面
206‧‧‧天線
207‧‧‧介面控制器
210‧‧‧記憶體
212‧‧‧應用空間
215‧‧‧資源管理應用
216‧‧‧負載設備條目
218‧‧‧負載設備條目
219‧‧‧未排程能耗記錄
220‧‧‧負載設備條目
223‧‧‧發電機輸出記錄
225‧‧‧管理代碼
227‧‧‧設備啟動排程
230‧‧‧作業系統(OS)
233‧‧‧發電機管理應用
302‧‧‧管理控制器
304‧‧‧計量表
306‧‧‧負載設備
307‧‧‧發電機
308‧‧‧外部電網
312‧‧‧設備探索訊息
314‧‧‧功率傳遞狀態訊息
316‧‧‧饋出限制訊息
318‧‧‧內部記憶體存取
319‧‧‧啟動排程訊息
320‧‧‧啟動排程訊息
321‧‧‧啟動排程訊息
322‧‧‧經修改饋出限制訊息
324‧‧‧淨能量傳遞訊息
326‧‧‧啟動排程訊息
404‧‧‧步驟
406‧‧‧步驟
408‧‧‧步驟
410‧‧‧步驟
412‧‧‧步驟
414‧‧‧步驟
416‧‧‧步驟
417‧‧‧步驟
432‧‧‧步驟
434‧‧‧步驟
436‧‧‧步驟
438‧‧‧步驟
440‧‧‧步驟
442‧‧‧步驟
460‧‧‧步驟
462‧‧‧步驟
464‧‧‧步驟
466‧‧‧步驟
468‧‧‧步驟
470‧‧‧步驟
472‧‧‧步驟
474‧‧‧步驟
500‧‧‧電腦系統
502‧‧‧處理器
504‧‧‧記憶體
505‧‧‧匯流排
506‧‧‧網路介面
508‧‧‧儲存設備
510‧‧‧資源管理單元
經由參照附圖可以更好地理解本發明各實施例。
圖1是圖示根據一個實施例的聯網電能傳遞環境的架構視圖的方塊圖；圖2是圖示根據一些實施例的控制器設備的特徵的方塊圖；圖3是圖示根據一個實施例的負載管理訊息傳遞協定的示圖；圖4A是圖示根據一個實施例的在負載管理期間執行的處理和通訊的流程圖；圖4B圖示了示出根據一個實施例的在負載管理期間執行的處理和通訊的流程圖；圖4C圖示了示出根據一個實施例的在負載管理期間執行的處理和通訊的流程圖；及 圖5圖示了用於實施本案的實施例的示例性電腦系統。
以下描述揭示體現本文的標的的示例性技術和結構。然而應理解，所描述的實施例在沒有該等特定細節的情況下亦可實踐。在其他實例中，眾所熟知的指令實例、協定、結構和技術未被詳細示出以免淡化本描述。
圖1是圖示根據一個實施例的聯網電能傳遞環境的架構視圖的方塊圖。圖1圖示能量管理系統(EMS)100和外部電網136。EMS 100包括多個互連的發電機和負載設備。EMS 100可實施在家、企業，或其他環境內。EMS 100可增強其負載設備和子系統的能量效率，並且降低能量成本。
如圖1中所示，EMS 100連接至外部電網136，該外部電網136可連接至一或多個能量源，諸如發電廠(未圖示)。EMS 100既可以從外部電網136接收電功率又可以向外部電網136傳送電功率，其中該交換由計量表134監視。EMS 100包括管理控制器102，其用作對與EMS 100相關聯的各種能量相關設備的集中式能量控制器。
圖1中的實線、點線和間斷點劃線表示所圖示的能量傳遞環境內的各個設備之間的通訊和功率傳遞連接。實線表示直流(DC)功率傳遞。間斷點劃線表示 交流(AC)功率傳遞。點線表示設備之間的通訊通道。該等功率連接和通訊通道可以是單向或雙向的。例如，EMS 100內的設備可經由通訊通道將其各自相應的工作狀態資訊傳送給管理控制器102。該等設備可至少部分地基於接收到的資料及/或控制指令來決定是否要更新其工作狀態。
負載設備包括加熱、通風和空調(HVAC)單元106，其提供包封結構(諸如，家)內的溫度控制。HVAC單元106的啟動由恆溫器105控制。恆溫器105被配置成監視HVAC單元106關於空氣溫度的工作狀態。恆溫器105可從管理控制器102接收排程指令。該等排程指令使得對HVAC單元106的排程能夠與EMS 100內的其他負載設備的排程相協調，如以下將進一步論述的。負載設備進一步包括水再循環泵108和電池管理單元110。
EMS 100可以用來自本端發電機的功率來補充接收自外部電網136的能量。在所圖示的實施例中，EMS 100連接至兩個本端發電機：光伏(PV)面板120和微型熱電聯產(CHP)單元118。PV面板120部分地由逆變器130控制，該逆變器130亦作用於將由PV面板120產生的直流(DC)功率轉換成交流(AC)功率。逆變器130可實施最大功率點追蹤及/或其他技術以改良對PV面板120的利用。逆變器130可向管理控制器102報告即時及/或所記錄的能量產生速率(例如，以kW 計的功率)以及與PV面板120相關聯的其他功率產生參數。在一些實施例中，逆變器130從管理控制器102接收控制指令。
微型CHP單元118可利用來自燃料源(未圖示)的燃料來產生功率而同時為本端包封空間產生可回收熱能。產生功率和可回收熱能可被稱為聯產。微型CHP單元118可類似地向管理控制器102報告即時及/或所記錄的能量產生速率和其他參數(諸如所儲存熱能水平及/或水溫)。管理控制器102可基於EMS 100的功耗需求和功率輸出限制來改變微型CHP單元118的工作狀態。
EMS 100進一步包括一或多個本端能量儲備，諸如用於在本機存放能量的電池122。電池122連接至電池管理單元110，其可以對電池122進行監視、充電和放電。電池管理單元110可向管理控制器102報告由電池122儲存的電荷量、即時的充電或放電速率，以及所記錄的充電及電荷位準和速率。
本端能量儲備(諸如由電池122儲存的能量儲備)允許EMS 100儲存可從外部電網136接收的或者由本端發電機(例如，PV面板120)產生的超額能量。由電池122提供的本端能量儲備可提供用於在一段時間上協調能耗的增加的靈活性。此外，本端能量儲備亦可削弱在大量負載設備同時活躍時從外部電網136汲取的淨能量中的尖峰。
計量表134監視並致動在外部電網136與EMS 100之間的能量傳遞。負載中心132可經由計量表134從外部電網136接收AC功率，並且可將此功率分配給各種負載設備。負載中心132亦可從本端能量源(諸如微型CHP單元118和逆變器130)接收AC功率。另外，負載中心132可提供用於手動地啟用和停用負載和子系統的存取口。
如圖1中進一步圖示的，管理控制器102連接至連通性集線器104。在一些實施例中，連通性集線器104可被實施為具有Wi-Fi能力的路由器。連通性集線器104可作用於使管理控制器102能夠與各種負載設備(例如，HVAC單元106)、能量儲備(例如，電池122)和發電機(PV面板120)通訊。連通性集線器104可進一步使得管理控制器102能與外部網路伺服器(諸如外部電網伺服器138)通訊。
對於設備連通性，負載、發電機和能量儲備可包括用於實現與管理控制器102的通訊的控制模組。在所圖示的實施例中，發電機(諸如微型CHP單元118和PV面板120)各自具有此類控制模組(分別圖示為124和126)以經由連通性集線器104接收指令並向管理控制器102發送資料。類似地，負載設備(諸如恆溫器105、水再循環泵108和電池管理單元110)各自具有相應的控制模組112、114和116。逆變器130具有控制模組131，且計量表134具有控制模組133。電池122 具有控制模組128。通訊可使得必須使用既定的協定以達成相容性。該等協定可包括Wi-Fi®、藍芽®、電力線通訊、Zigbee®、Z-Wave、乙太網路及/或其他通訊協定。該等控制模組可在其相應設備的外部或者被併入到其相應設備內。
為了簡化EMS 100的擴展，管理控制器102可支援對發電機和負載設備的特定(ad-hoc)探索。例如，管理控制器102可以週期性地(或者基於使用者指令)發出用於探索包括系統相容控制模組的未配置設備的請求。
在一些實施例中，管理控制器102可使用智慧能源簡檔2.0(SEP2.0)標準(亦被稱為電氣電子工程師協會P2030.5標準)來與EMS 100內的設備通訊。該通訊標準提供了專門設計成支援區域網路內的各種智慧能源設備之間的通訊的應用層。SEP2.0標準獨立於端設備(例如，EMS 100中的設備)的媒體存取控制(MAC)層和實體層地來起作用，由此提升了增加的相容性。
管理控制器102的實施例包括儲存機器可執行指令的記憶體，該等機器可執行指令使得管理控制器102執行本文描述的任務和功能性。管理控制器102可進一步包括資源管理應用(圖1中未圖示)及/或與資源管理應用通訊。資源管理應用可包括與負載設備功率和能量消耗參數、配置和啟動排程相關聯的程式指令和資 料。資源管理應用將在以下對圖2的論述中更詳細地描述。
EMS 100進一步包括發電機控制器135，其可被併入到逆變器130內或以其他方式與逆變器130共處一地。發電機控制器135作用於控制和調節PV面板120的輸出功率位準。發電機控制器135經由控制模組131或其自己的通訊介面與管理控制器102、計量表134、外部電網136和負載設備通訊地耦合。
在一些其他實施例中，管理控制器102被嵌入在該等負載設備之一(諸如恆溫器105)中。在一些實施例中，管理控制器102及/或發電機控制器135被嵌入在連通性集線器104中。在又其他實施例中，管理控制器102及/或發電機控制器135及其相關聯的功能性被分佈在多個設備上。另外，管理控制器102及/或發電機控制器135可具有分散式能力，諸如經由雲端計算設施促進的彼等分散式能力。
圖2是圖示根據一些實施例的控制器設備的特徵的方塊圖。控制器設備200可代表圖1中圖示的管理控制器102及/或發電機控制器135。在圖2中，控制器設備200是具有延伸超出與其他因介面而異的電腦控制器相關聯的彼等特徵以外的特徵的「智慧」控制器。儘管未圖示，但是控制器設備200可包括使用者輸入/輸出系統、顯示器，及/或其他合適的元件。控制器設備200包括網路介面202，其可以是用於跨網路(諸如網際網 路)與外部電網伺服器通訊的無線或有線介面。控制器設備200進一步包括處理器204和記憶體210。記憶體210和處理器204協調地作用於管理使控制器設備200能夠執行與本端發電機和負載設備相關聯的各種能量管理任務的程式和資料。控制器設備200進一步包括通訊介面205。通訊介面205可支援Wi-Fi®、Zigbee®、藍芽®等中的一或多者。通訊介面205包括用於直接或經由集線器(例如，圖1中的連通性集線器104)與各種發電設備和負載設備通訊的介面控制器207。通訊介面205亦包括用於產生並維持與其他介面賦能式EMS設備的無線連通性的天線206。
記憶體210包括非暫態機器可讀儲存媒體，其儲存控制該控制器設備200的操作的程式和支援資料。在所圖示的實施例中，記憶體210儲存作業系統(OS)230並且包括其中維持資源管理應用215的應用空間212。OS 230可以是諸如在智慧型電話中所見的靈活的多用OS，或者可以是具有更有限和專門的功能性的嵌入式OS。OS 230一般包括用於管理控制器設備200內的硬體和軟體元件以及向該等硬體和軟體元件提供服務的代碼。除了其他代碼和指令，OS 230亦可包括程序管理代碼，其包括用於使應用代碼與系統硬體和軟體對接的指令。OS 230亦可包括用於分配和管理記憶體以供應用和系統級程式使用的記憶體管理代碼。OS 230可進一步包括I/O系統管理代碼，其包括使控制器的 硬體能夠與外部系統(諸如使用者的智慧型電話)通訊的設備驅動程式。
資源管理應用215包含管理代碼225(機器可執行指令)和相關聯的資料，包括負載設備功率和能耗參數、配置和啟動排程。例如，資源管理應用215可以是用於協調負載設備的啟用和停用(諸如以參照圖4和5描述的方式)的使用者應用。
資源管理應用215進一步包括負載設備條目216、218和220，其中每個條目與相應的負載設備相關聯。所圖示的負載設備條目各自包括負載類別欄位(負載設備條目216的LDTYPE_1、負載設備條目218的LDTYPE_2和負載設備條目220的LDTYPE_3)，其與功率額定欄位(負載設備條目216的RTG_1、負載設備條目218的RTG_2和負載設備條目220的RTG_3)級聯或以其他方式在邏輯上相關聯。每個負載類別欄位包括指定控制器設備200在負載設備排程期間可應用的電負載類別的資料。在一個實施例中，負載類別包括針對恆定功率位準設備的類型1負載。恆定功率位準設備是獨立於由控制器設備200進行的排程地以相對恆定的功率位準來操作的設備。例如，水再循環泵108可以是類型1負載。負載類別可進一步包括針對基於獨立於功率控制器排程的工作週期來操作的設備的類型2負載，諸如圖1中圖示的HVAC單元106。負載類別可進一步包括針對以可調節或以其他方式可變的功率位準來操作的可變功 率設備的類型3負載，諸如圖1中圖示的電池管理單元110。
資源管理應用215進一步包括(或在邏輯上關聯於)發電機輸出記錄223和未排程能耗記錄219。該等記錄可被儲存在任何合適的資料儲存(諸如關聯式資料庫)中。發電機輸出記錄223可儲存與一或多個發電機(諸如圖1中圖示的PV面板120和微型CHP單元118)相關聯的能量及/或功率輸出參數。此類參數可以是製造商度量及/或可包括在EMS內隨時間推移所量測和記錄的歷史功率/能量輸出度量。未排程能耗記錄219可包括與EMS相關聯的歷史功率/能耗度量。該等度量可指示EMS內的所有未排程電負載(例如，手動啟動的燈)的累積功率及/或能耗及/或消耗模式。
資源管理應用215可進一步包括(或以其他方式在邏輯上關聯於)包括排程資訊的設備啟動排程227。排程資訊可包括針對負載設備和發電機所記錄的啟動排程。設備啟動排程227可進一步包括用於根據排程資訊來啟用及/或停用負載設備和發電機的指令。在管理代碼225的執行期間，控制器設備200可以關聯於負載設備條目216、218和220內的資訊地來處理排程資訊以決定可關聯於饋出限制訊息地來處理的能耗模式。控制器設備200可基於饋出限制訊息、能耗模式，以及即時功率輸出和能耗變動來排程負載設備，如參照圖4進一步詳細描述的。注意，在本案中，「饋出(feed-out)」 代表在本端產生或產生並被供應給外部電網或某個其他外部能量或功率消耗者的功率或能量。術語「饋出」可與業內常用的術語「回購(feed-in)」可互換地使用。
替換地，或者補充於維持資源管理應用215地，應用空間212可維持發電機管理應用233。發電機管理應用233可包括用於追蹤負載設備的啟動狀態以決定負載設備的即時綜合功耗水平的管理代碼。發電機管理應用233可進一步包括用於將綜合功耗水平與由饋出限制訊息所指定的功率限制作比較的代碼。在一些實例中，控制器設備200被配置為發電機控制器，諸如發電機控制器135。發電機管理應用233可提供用於基於當前綜合功耗水平是否超過所指定的功率限制來調節發電機(例如，PV面板)的輸出功率位準的控制指令。圖4的論述進一步詳細地描述了此點。
圖3是圖示根據一個實施例的負載管理訊息傳遞協定的示圖。該示例性負載管理訊息傳遞協定中可操作地涉及的實體包括管理控制器302、計量表304、一或多個負載設備306、發電機307和外部電網308。管理控制器302可包括用於管理能量管理系統內的負載啟動和負載啟動排程的硬體及/或軟體。外部電網308向由管理控制器302管理的能量管理系統提供外部電功率源。計量表304是用於量測在外部電網308與該能量管理系統之間傳遞的電能和功率位準的傳遞的設備。計量表304被通訊地且電學地耦合至外部電網308和管理控 制器302兩者。負載設備306是消耗由發電機307及/或外部電網308中任一者或其組合供應的電功率的設備。負載設備306可包括通訊介面，諸如用於與管理控制器302通訊的本端無線介面。
如圖所示，該協定始於管理控制器302與負載設備306之間的設備探索訊息312。管理控制器302與一或多個負載設備306交換設備探索請求和回應訊息以獲得關於負載設備的組成和配置的系統資訊。
管理控制器302藉由與計量表304交換功率傳遞狀態訊息314來監視該能量管理系統與外部電網308之間的電能傳遞。在監視該能量管理系統與外部電網308之間的能量傳遞的同時，管理控制器302從外部電網308接收饋出限制訊息316。在一個實施例中，管理控制器302直接從外部電網308接收饋出限制訊息316。替換地，管理控制器302可經由計量表304來接收饋出限制訊息316。饋出限制訊息316指定可從該能量管理系統饋出至外部電網308的最大功率位準(例如，以kW計)。替換地，饋出限制訊息316可包括指定將在指定時段上從該能量管理系統饋出至外部電網308的最大能量總額或功率位準的訊息。
在接收到饋出限制訊息316之後，管理控制器302可向一或多個負載設備306傳送啟動排程訊息319。管理控制器302傳送啟動排程訊息319以獲得啟動排程和功耗參數。作為回應，負載設備306可傳送包 含啟動排程和功耗參數的啟動排程訊息320。管理控制器302處理啟動排程訊息320以決定功耗參數。替換地，管理控制器302可經由內部記憶體存取318來存取負載設備資訊。在啟動排程訊息320內接收到的資訊可包括當前被排程成將在由饋出限制訊息316所指定的饋出限制時段期間被啟動的負載設備的身份。啟動排程訊息320可進一步指定該饋出限制時段的其中諸負載設備306被排程成將被啟動的(諸)部分。啟動排程訊息320可進一步包括與每個當前被排程的負載設備相關聯的功耗/能耗參數。基於由饋出限制訊息316所指定的功率限制和饋出限制時段，以及負載設備排程和功耗參數，管理控制器302可修改在該饋出限制時段上對一或多個負載設備的排程。排程修改可包括修改當前被排程成將在該饋出限制時段期間被啟動的負載設備的啟動時段。排程修改可另外或替換地包括排程當前未被排程成將在該饋出限制時段期間被啟動的負載設備。管理控制器302可隨後產生經修改的設備啟動排程並在經修改啟動排程訊息321內向負載設備306傳送經修改的設備啟動排程。
基於經修改的啟動排程訊息321和饋出限制訊息316，管理控制器302向發電機307傳送經修改饋出限制訊息322，其可指定對將由發電機307之一產生的功率位準的限制。管理控制器302可進一步與計量表304交換淨能量傳遞訊息324以監視該能量管理系統與 外部電網308之間的淨能量傳遞。例如，管理控制器302可向計量表304請求在該能量管理系統與外部電網308之間傳遞的淨能量。淨能量傳遞訊息324可包括來自計量表304的回應，其指定在該能量管理系統與外部電網308之間傳遞的淨能量。所傳遞的淨能量可以是在一段時間上從外部電網308傳遞至該能量管理系統的能量總額。所傳遞的淨能量可以另外或替換地是在一段時間上從該能量管理系統傳遞至外部電網308的能量總額。
使用淨能量傳遞訊息324，管理控制器302可決定能量傳遞度量，該能量傳遞度量使得管理控制器302能夠追蹤該能量管理系統中的未排程負載設備的能耗。未排程負載設備可以代表未被包括在啟動排程中的負載設備(例如，手動啟動的燈和電子設備)。如關於圖4所描述的，可藉由從總能耗中減去經排程能耗來決定未排程能耗。經排程能耗可包括經排程設備(亦即，被包括在啟動排程中的設備)的當前能耗。經排程設備的當前能耗可藉由識別哪些經排程設備當前被啟動了來決定。可存取啟動排程訊息320及/或經修改啟動排程訊息321以識別哪些經排程設備當前被啟動了。
管理控制器302可處理未排程能耗和發電機能量輸出以產生經調整的啟動排程訊息326並將其發送給負載設備306。經調整的啟動排程訊息326指定一或多個負載設備在其上被排程成將針對饋出限制時段的全部或部分被啟動的時間區間。例如，所指定的饋出限制 時段可以是1月3日從10：30 AM開始到6：30 AM的8小時的時段。經調整的啟動排程訊息326可包括指定一或多個負載設備針對1月3日在10：30 AM到6：30 AM之間的一或多個時間區間被啟動的資料和指令。
圖4A是圖示根據一個實施例的在負載管理期間執行的處理和通訊的流程圖。在方塊404處，管理控制器與計量表通訊以監視在能量管理系統與外部電網之間的電能傳遞。管理控制器可即時地監視電能傳遞，此舉可包括監視由計量表量測的功率位準(例如，由計量表以千瓦(kW)來量測的功率位準)。替換地，管理控制器可藉由監視由計量表量測的能量總額(例如，由計量表以千瓦時(kWh)量測的能量總額)來直接監視能量傳遞。特定言之，管理控制器可監視傳遞進入或離開該能量管理系統的淨能量。管理控制器可使用淨能量總額來修改該能量管理系統中的諸負載設備的啟動排程。在一些實例中，管理控制器可使用淨能量總額連同饋出限制訊息來修改該能量管理系統內的諸負載設備的啟動排程。
在方塊406處，管理控制器在於計量表處監視能量傳遞的同時接收或處理饋出限制訊息。在一個實施例中，可以在管理控制器處從外部源(例如，外部電網)接收饋出限制訊息。在另一實施例中，饋出限制訊息可在管理控制器的製造商或分銷商處被安裝在管理控制器中。在一些實施例中，多個饋出限制訊息可被接收 或安裝並由管理控制器處理。在饋出限制訊息被傳送了的情況下，饋出限制訊息可從電網伺服器系統，或某個其他外部源傳送至計量表及/或直接傳送至管理控制器。
饋出限制訊息可指定將在饋出限制時段上從該能量管理系統饋出至外部電網的饋出限制(例如，以kW計)。饋出限制訊息亦可指示將在饋出限制時段上從該能量管理系統饋出至外部電網的最大能量總額(例如，以kWh計)。在一個實施例中，饋出限制訊息可指示在某個時間段期間(例如，1PM-3PM)，沒有能量可被饋出。在另一實施例中，饋出限制訊息或某種其他訊息可指示將饋出的能量的價值，例如，該消費者將因饋出能量而得到電力公司支付多少錢。在此種情形中，管理控制器可基於能量的價值來作出是要饋出能量還是將其用於為本端負載供電的決定。在方塊406處，管理控制器可進一步處理接收到的饋出限制訊息以決定所指定的饋出限制和相關聯的饋出限制時段，並且在一些情形中可決定將回饋給外部電網的能量的價值。
管理控制器可基於饋出限制訊息和啟動排程來調整饋出至外部電網的功率位準，該啟動排程可如本文所描述地被修改。排程修改可始於管理控制器決定在饋出限制時段上的預測平均過剩功率位準。如方塊408所示，管理控制器可估計該能量管理系統內的一或多個發電機在饋出限制時段上將產生的能量總額。管理控制器可藉由存取發電機啟動資料來估計發電機的能量輸 出，該發電機啟動資料可儲存在啟動排程中(例如，參見圖2中的設備啟動排程227)。該啟動排程指定哪個(些)發電機被排程成在饋出限制時段期間以及針對饋出限制時段的什麼部分進行操作。發電機能量輸出資料可包括相應發電機設備的歷史功率及/或能量輸出資料。管理控制器亦可藉由存取所記錄的發電機能量輸出資料(例如，圖2中的發電機輸出記錄223)來估計發電機設備的能量輸出。可基於諸如天氣預報、歷史消耗模式和佔用資訊等資料來進一步估計發電機的能量輸出。
可基於能量產生估計並基於在饋出限制時段上將消耗的估計能量總額來預測平均過剩功率位準。估計能耗始於方塊410處，其中管理控制器可存取當前負載設備啟動排程。在方塊412處，管理控制器可使用當前負載設備啟動排程來識別哪些負載設備被排程成在饋出限制時段期間的某個點以及針對饋出限制時段的什麼部分被啟動。針對每個負載設備的負載設備啟動排程可由管理控制器集中地維持在記憶體中。在一些實例中，負載設備啟動排程可被包含在由負載設備維持的個體記錄中。該等記錄可以是管理控制器可存取的。
如方塊414所示，管理控制器決定該能量管理系統在饋出限制時間段期間的總計經排程和未排程能耗的估計。總計經排程能耗估計可至少部分地基於功率及/或能量額定資料(諸如可從圖2中的負載設備條目216、218和220獲得)來計算。總計經排程能耗計算 可進一步基於負載設備啟動排程。負載啟動排程與功率及/或能量額定資料一起被處理以獲得在饋出限制時段上的總計經排程能耗。總計經排程能耗可進一步基於諸如天氣預報、歷史消耗模式和佔用資訊等資料。管理控制器藉由將所決定的經排程能耗與未排程能耗值相加來產生所估計的總計經排程和未排程能耗。未排程能耗值可基於儲存在圖2中的未排程能耗記錄219中的歷史未排程功耗資料來估計。
如方塊416所示，管理控制器可決定該饋出限制時段上的淨饋出能量容量。為了決定淨饋出能量容量，管理控制器可將要產生的所估計能量總額(方塊408)與所估計的總計能耗(方塊410-414)作比較。在一個實施例中，淨饋出能量容量可被決定為能量產生估計超過所估計的總計經排程和未排程能耗的能量總額。管理控制器可基於饋出限制時間段上的所決定淨能量來決定預測平均過剩功率位準(方塊417)。
在方塊432處，管理控制器可決定該平均過剩功率位準是否超過饋出限制達指定餘量。饋出限制可在管理控制器在較早時間接收或儲存的饋出限制訊息中指定。若該平均過剩功率位準沒有超過饋出限制達指定餘量，則該程序可在方塊460(圖4C)處繼續，其中管理控制器(或發電機控制器)執行對功率產生和消耗的即時追蹤。同樣在方塊460處，管理控制器亦可基於所產生的即時功率位準和所消耗的即時功率位準來決定饋 出功率位準。若即時追蹤表明饋出功率位準超過饋出限制(方塊462)，則管理控制器(或發電機控制器)可向至少一個發電機發出功率降低指令(方塊464)。
在一實施例中，該指定餘量可與能量的價值有關。在此種情形中，管理控制器可決定與過剩功率相關聯的成本如何以及該過剩功率對外部電網而言有多少價值。在一些情形中，外部電網可能對於向外部電網饋出功率提供極少或沒有財政激勵。在該指定餘量與能量的價值有關時，管理控制器可決定在修改和不修改針對饋出限制時段的啟動排程的情況下的能量成本，以決定修改啟動排程在財政上是否合理。管理控制器可決定要對啟動排程作出導致對消費者的最大財政收益的修改。
返回方塊432(圖4B)，若該平均過剩功率位準超過饋出限制達指定餘量，則管理控制器決定該平均過剩功率位準是否超過與可調節負載類型相關聯的功率位準閾值(方塊434)。在一些實例中，該可調節負載類型可以是以可調節的可變方式汲取電功率(亦即，以可調節的或以其他方式可變的功率位準來操作)的負載。例如，電池充電器是將被包括在該負載類型類別中的可變功率位準設備。若未超過該可調節負載閾值(方塊434)，則管理控制器決定可調節負載設備是否可用於針對饋出限制時段的至少某個部分被排程(方塊442)。若可調節負載設備是可用的，則管理控制器選擇將針對饋出限制時段的至少一部分被排程的可調節負 載設備(方塊438)。管理控制器可隨後從方塊438返回到方塊408以估計將由發電機產生的電能。
返回方塊434，若該平均過剩功率位準超過該可調節負載閾值，則管理控制器開始排程序列(方塊436、438、440、442)。該排程序列可使用負載設備類別以按照負載類型來排程各負載。在一些實施例中，管理控制器使用諸如可在圖2的負載設備條目216、218和220中指定的負載類型。該排程序列始於方塊436處。在方塊436處，管理控制器決定類型1負載設備是否可用於在饋出限制時段的至少一部分期間被排程。在一個實施例中，類型1負載設備可與按連續方式並以相對恆定的功率位準進行操作的設備相關聯。例如，水再循環泵可被分類為類型1。類型資訊可以在負載設備記錄中。若類型1負載設備可用於被排程，則管理控制器針對饋出限制時段的至少一部分排程其。若類型1負載設備不可用於在饋出限制時段期間被排程，則管理控制器決定類型2負載設備是否可用於在饋出限制時段的至少一部分期間被排程(方塊440)。在一個實施例中，類型2負載設備基於獨立於管理控制器排程的工作週期來操作(亦即，在所排程啟動期間斷電和上電)。例如，由恆溫器控制的HVAC系統可被分類為類型2負載設備。若類型2負載設備可用於被排程，則管理控制器針對饋出限制時段的至少一部分排程其。若類型2負載設備不可用於在饋出限制時段期間被排程，則管理控制器決定可調節負載設備 是否可用於在饋出限制時段的至少一部分期間被排程(方塊442)。若可調節負載設備不可用於在饋出限制時段期間被排程，則該程序繼續至步驟460。在一些實施例中，可存在多於或少於三種類型的負載，並且每種類型的負載可基於該負載類型的特性被反覆運算地檢查。
管理控制器可按在排程類型2負載設備之前排程類型1負載設備的模組化方式來修改排程。在排程了每個附加的負載設備(在方塊438處)之後，(在方塊408-417處決定的)預測平均過剩功率位準增量式地減少。在排程類型1和類型2負載之後，管理控制器針對饋出限制時段排程可調節負載設備(方塊442和438)以消耗其餘過剩功率位準的至少一部分。在該實施例中，管理控制器可在排程可調節負載之前排程未知類型(例如，類型1和類型2)的負載。
返回圖4C中的方塊460，管理控制器可發動或繼續對功率產生和消耗的即時追蹤。若即時追蹤指示超過由饋出限制訊息指定的饋出限制的饋出功率位準(方塊462)，則管理控制器或發電機控制器可向至少一個發電機設備發出功率降低指令(方塊464)。
在方塊466處，管理控制器監視由未排程負載設備(例如，個人電子設備或其他手動啟用/停用的設備)消耗的能量總額。在方塊468處，管理控制器監視由可變發電機(諸如PV面板)產生的能量總額。管理控 制器在一時間區間△T上監視該等潛在可變的能量度量(方塊470)以決定在饋出限制時段開始之前及/或在饋出限制時段期間是否需要附加的排程修改。在一個實施例中，管理控制器可決定所有當前活躍/操作的經排程和未排程負載設備在△T上的總計能耗。管理控制器可藉由從總計能耗中減去所有當前活躍/操作的經排程設備的能耗來決定當前活躍/操作的未排程能耗。管理控制器可追蹤該能量管理系統內的一或多個發電機的實際能量輸出。在一個實施例中，管理控制器基於來自計量表或來自發電機併入的功率/能量輸出量測設備的量測資料來決定來自一或多個發電機的實際能量輸出。
如方塊470所示，可在△T上收集發電機輸出和未排程能耗資訊以決定實際能量產生以及未排程能耗值。未排程能耗值可以代表未曾被排程的當前活躍設備。在方塊472處，管理控制器將實際能量產生和未排程能耗值與在圖4A中的方塊408和414處處理的預測性地估計的能量產生和未排程能耗值作比較。回應於實際能量產生和未排程能耗值偏離預測性地估計的值達一餘量(方塊474)，再次預測性地估計平均過剩功率位準(方塊408-417)。該預測性估計可至少部分地基於所決定的實際能量產生和未排程能耗值。啟動排程被相應地調整(再次修改)，如該程序在方塊432處再次開始所示。若實際值與預測值之間的偏離不超過閾值，則能量產生和未排程能耗追蹤繼續(方塊466)。
圖5圖示了用於實施本案的實施例的示例性電腦系統。在圖5中，電腦系統500具有資源管理單元510。電腦系統500包括處理器502，但是可包括多個處理器、多個核心，及/或多個節點。電腦系統500包括記憶體504，記憶體504可以是系統記憶體(例如，快取記憶體、SRAM、DRAM、零電容器RAM、雙電晶體RAM、eDRAM、EDO RAM、DDR RAM、EEPROM、NRAM、RRAM、SONOS、PRAM等中的一或多者)或者上面已經描述的非暫態機器可讀儲存媒體的可能實現中的任何一或多者。電腦系統600亦包括匯流排505(例如，PCI、ISA、PCI-Express、HyperTransport®、InfiniBand®、NuBus等)，網路介面506(例如，乙太網路介面、訊框中繼介面、同步光學網路介面、無線介面等)，以及儲存設備508(例如，光學儲存、磁性儲存等)。資源管理單元510實施用於實現以上參照圖1-4描述的特徵的功能性。資源管理單元510可執行促進其中在能量管理系統與外部電網之間傳遞能量的環境內的能量管理的操作。資源管理單元510可執行系統管理操作，其包括基於接收到的饋出限制訊息來修改設備啟動排程。該等操作中的任何一個操作皆可部分地(或完全地)在硬體中及/或在處理器502上實施。例如，該功能性可以用特殊應用積體電路來實施、在處理器502中所實施的邏輯中實施、在周邊設備或卡上的輔助處理器中實施等。此外，各實現可 包括較少元件或圖5中未圖示的附加元件(例如，附加網路介面、周邊設備等)。
應理解，圖1-5是意欲幫助理解實施例的實例，而不應被用於限制實施例或限制請求項的範圍。各實施例可執行附加操作、執行較少操作、以不同次序執行操作、並行地執行操作，以及以不同方式執行一些操作。在一些實施例中，管理控制器可個體地或與其他設備相組合地實施圖4的操作。
如本領域技藝人士將瞭解的，所揭示的標的的各態樣可實施為系統、方法或電腦程式產品。因此，所揭示的標的的實施例可採取全硬體實施例、全軟體實施例(包括韌體、常駐軟體、微代碼等)，或組合了軟體與硬體態樣的一個實施例的形式，其在本文中可全部被統稱為「電路」、「模組」或「系統」。此外，所揭示的標的的實施例可採取實施在其上含有電腦可讀取程式碼的一或多個電腦可讀取媒體中的電腦程式產品的形式。
可以利用一或多個電腦可讀取媒體的任何組合。電腦可讀取媒體可以是電腦可讀信號媒體或電腦可讀取儲存媒體。電腦可讀取儲存媒體可以是例如但不限於：電子、磁性、光學、電磁、紅外線，或半導體系統、裝置，或設備，或者前述的任何合適組合。電腦可讀取儲存媒體的更為具體的實例(非窮舉列表)可包括以下各項：具有一或多條導線的電連接、可攜式電腦軟碟、 硬碟、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可程式設計唯讀記憶體(EPROM或快閃記憶體)、光纖、可攜式壓縮光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、光學儲存設備、磁性儲存設備，或者前述的任何合適組合。在本文件的上下文中，電腦可讀取儲存媒體可以是能包含或儲存供指令執行系統、裝置或設備使用或者結合其使用的程式的任何有形媒體。
儘管各實施例是參考各種實施和利用來描述的，但是將理解，該等實施例是說明性的且所揭示的標的的範圍並不限於該等實施例。
100‧‧‧能量管理系統(EMS)
102‧‧‧管理控制器
104‧‧‧連通性集線器
105‧‧‧恆溫器
106‧‧‧加熱、通風和空調(HVAC)單元
108‧‧‧水再循環泵
110‧‧‧電池管理單元
112‧‧‧控制模組
114‧‧‧控制模組
116‧‧‧控制模組
118‧‧‧微型熱電聯產(CHP)單元
120‧‧‧光伏(PV)面板
122‧‧‧電池
124‧‧‧控制模組
126‧‧‧控制模組
128‧‧‧控制模組
130‧‧‧逆變器
131‧‧‧控制模組
132‧‧‧負載中心
133‧‧‧控制模組
134‧‧‧計量表
135‧‧‧發電機控制器
136‧‧‧外部電網
138‧‧‧外部電網伺服器

Claims (44)

  1. 一種用於管理一能量管理系統內的負載的方法，該能量管理系統包括配置成控制複數個負載設備的啟動的一管理控制器，該方法包括以下步驟：該管理控制器：至少部分地基於一饋出限制訊息來決定與一饋出限制時段相關聯的一功率限制；決定該饋出限制時段上的一平均過剩功率位準；及至少部分地基於該平均過剩功率位準和該饋出限制訊息來修改該複數個負載設備中的至少一個負載設備的一啟動排程。
  2. 如請求項1所述之方法，其中決定該平均過剩功率位準之步驟包括以下步驟：估計在該饋出限制時段期間將由一發電機產生的一第一能量總額；及估計在該饋出限制時段上將由該複數個負載設備消耗的一第二能量總額。
  3. 如請求項2所述之方法，其中決定該平均過剩功率位準之步驟包括以下步驟：比較將產生的該第一能量總額與將消耗的該第二能量總額；及 至少部分地基於該比較之步驟來決定該饋出限制時段上的該平均過剩功率位準。
  4. 如請求項2所述之方法，其中估計將消耗的該第二能量總額之步驟包括以下步驟：識別該複數個負載設備中被排程成在該饋出限制時段期間將被啟動的一或多個負載設備。
  5. 如請求項4所述之方法，其中估計將消耗的該第二能量總額之步驟包括以下步驟：決定與該複數個負載設備中的該一或多個負載設備相關聯的功耗參數；及估計該饋出限制時段上的一未排程能耗值。
  6. 如請求項1所述之方法，進一步包括以下步驟：該管理控制器：至少部分地基於一發電機的即時功率產生和該複數個負載設備的即時功耗來決定一饋出功率位準；決定該饋出功率位準是否超過該功率限制；及至少部分地基於決定該饋出功率位準是否超過該功率限制之步驟來調整該發電機的一輸出功率位準。
  7. 如請求項1所述之方法，進一步包括以下步 驟：該管理控制器：向一外部電網傳遞功率，該功率是由一發電機產生的；及至少部分地基於該饋出限制訊息和經修改的啟動排程來調整向該外部電網傳遞的該功率。
  8. 如請求項1所述之方法，其中修改該啟動排程之步驟進一步包括以下步驟：該管理控制器：決定該平均過剩功率位準是否超過該功率限制達一指定餘量；及至少部分地基於決定該平均過剩功率位準超過該功率限制達該指定餘量之步驟來決定要修改設備啟動排程。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該複數個負載設備包括一可變功率位準設備和一恆定功率位準設備，並且修改該啟動排程之步驟包括以下步驟：決定該平均過剩功率位準是否超過一可調節負載閾值；回應於決定該平均過剩功率位準超過該可調節負載閾值，選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動； 至少部分地基於選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動之步驟來決定一第二平均過剩功率位準；及至少部分地基於該第二平均過剩功率位準來決定是否要排程該可變功率位準設備或另一恆定功率位準設備。
  10. 如請求項1所述之方法，進一步包括以下步驟：在修改該啟動排程之後，該管理控制器：決定至少一個未排程負載設備的能耗；及至少部分地基於該至少一個未排程負載設備的該能耗來調整該啟動排程。
  11. 如請求項1所述之方法，進一步包括以下步驟：決定該平均過剩功率位準的一價值，其中修改該啟動排程之步驟進一步至少部分地基於該平均過剩功率位準的該價值。
  12. 一種控制一能量管理系統內的複數個負載設備的啟動的管理控制器，該管理控制器包括：一處理器；及用於儲存指令的記憶體，該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器： 至少部分地基於一饋出限制訊息來決定與一饋出限制時段相關聯的一功率限制；決定該饋出限制時段上的一平均過剩功率位準；及至少部分地基於該平均過剩功率位準和該饋出限制訊息來修改該複數個負載設備中的至少一個負載設備的一啟動排程。
  13. 如請求項12所述之管理控制器，其中該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：估計在該饋出限制時段期間將由一發電機產生的一第一能量總額；及估計在該饋出限制時段上將由該複數個負載設備消耗的一第二能量總額。
  14. 如請求項13所述之管理控制器，其中該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：比較將產生的該第一能量總額與將消耗的該第二能量總額；及至少部分地基於該比較來決定該饋出限制時段上的該平均過剩功率位準。
  15. 如請求項13所述之管理控制器，其中估計將消耗的該第二能量總額之步驟包括識別該複數個負載設備中被排程成在該饋出限制時段期間將被 啟動的一或多個負載設備。
  16. 如請求項15所述之管理控制器，其中估計將消耗的該第二能量總額包括：決定與該複數個負載設備中的該一或多個負載設備相關聯的功耗參數；及估計該饋出限制時段上的一未排程能耗值。
  17. 如請求項12所述之管理控制器，其中該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：至少部分地基於一發電機的即時功率產生和該複數個負載設備的即時功耗來決定一饋出功率位準；決定該饋出功率位準是否超過該功率限制；及至少部分地基於決定該饋出功率位準是否超過該功率限制來調整該發電機的一輸出功率位準。
  18. 如請求項12所述之管理控制器，其中該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：向一外部電網傳遞功率，該功率是由一發電機產生的；及至少部分地基於該饋出限制訊息和經修改的啟動排程來調整向該外部電網傳遞的該功率。
  19. 如請求項12所述之管理控制器，其中該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：決定該平均過剩功率位準是否超過該功率限制達 一指定餘量；及至少部分地基於決定該平均過剩功率位準超過該功率限制達該指定餘量來修改設備啟動排程。
  20. 如請求項12所述之管理控制器，其中該複數個負載設備包括一可變功率位準設備和一恆定功率位準設備，並且其中該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：決定該平均過剩功率位準是否超過一可調節負載閾值；回應於決定該平均過剩功率位準超過該可調節負載閾值，選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動；至少部分地基於選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動來決定一第二平均過剩功率位準；及至少部分地基於該第二平均過剩功率位準來決定是否要排程該可變功率位準設備或另一恆定功率位準設備。
  21. 如請求項12所述之管理控制器，其中該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：在修改該啟動排程之後，決定至少一個未排程負載設備的能耗；及 至少部分地基於該至少一個未排程負載設備的該能耗來調整該啟動排程。
  22. 如請求項12所述之管理控制器，其中該等指令在由該處理器執行時使該管理控制器：決定該平均過剩功率位準的一價值，其中修改該啟動排程進一步至少部分地基於該平均過剩功率位準的該價值。
  23. 一種其中儲存有機器可執行指令的非暫態機器可讀儲存媒體，該等機器可執行指令包括用於以下操作的指令：決定與一饋出限制時段相關聯的一功率限制，該功率限制至少部分地基於一饋出限制訊息；決定該饋出限制時段上的一平均過剩功率位準；及至少部分地基於該平均過剩功率位準和該饋出限制訊息來修改複數個負載設備中的至少一個負載設備的一啟動排程。
  24. 如請求項23所述之非暫態機器可讀儲存媒體，其中該等用於決定該平均過剩功率位準的指令包括用於以下操作的指令：估計在該饋出限制時段期間將由一發電機產生的一第一能量總額；及估計在該饋出限制時段上將由該複數個負載設備 消耗的一第二能量總額。
  25. 如請求項24所述之非暫態機器可讀儲存媒體，其中該等用於估計該平均過剩功率位準的指令包括用於以下操作的指令：比較將產生的該第一能量總額與將消耗的該第二能量總額；及至少部分地基於比較將產生的該第一能量總額與將消耗的該第二能量總額來決定該饋出限制時段上的該平均過剩功率位準。
  26. 如請求項24所述之非暫態機器可讀儲存媒體，其中該等用於估計將消耗的該第二能量總額的指令包括用於識別該複數個負載設備中被排程成在該饋出限制時段期間將被啟動的一或多個負載設備的指令。
  27. 如請求項26所述之非暫態機器可讀儲存媒體，其中該等用於估計將消耗的該第二能量總額的指令包括用於以下操作的指令：決定與該複數個負載設備中的該一或多個負載設備相關聯的功耗參數；及估計該饋出限制時段上的一未排程能耗值。
  28. 如請求項23所述之非暫態機器可讀儲存媒體，進一步包括用於執行以下操作的指令： 至少部分地基於一發電機的即時功率產生和該複數個負載設備的即時功耗來決定一饋出功率位準；決定該饋出功率位準是否超過該功率限制；及至少部分地基於決定該饋出功率位準是否超過該功率限制來調整該發電機的一輸出功率位準。
  29. 如請求項23所述之非暫態機器可讀儲存媒體，進一步包括用於執行以下操作的指令：向一外部電網傳遞功率，該功率是由一發電機產生的；及至少部分地基於該饋出限制訊息和經修改的啟動排程來調整向該外部電網傳遞的該功率。
  30. 如請求項23所述之非暫態機器可讀儲存媒體，其中該等用於修改該啟動排程的指令包括用於執行以下操作的指令：決定該平均過剩功率位準是否超過該功率限制達一指定餘量；及至少部分地基於決定該平均過剩功率位準超過該功率限制達該指定餘量來決定要修改設備啟動排程。
  31. 如請求項23所述之非暫態機器可讀儲存媒體，其中該複數個負載設備包括一可變功率位準設備和一恆定功率位準設備，並且其中該等用於修改該啟動排程的指令包括用於執行以下操作的指令： 決定該平均過剩功率位準是否超過一可調節負載閾值；回應於決定該平均過剩功率位準超過該可調節負載閾值，選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動；至少部分地基於選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動來決定一第二平均過剩功率位準；及至少部分地基於該第二平均過剩功率位準來決定是否要排程該可變功率位準設備或另一恆定功率位準設備。
  32. 如請求項23所述之非暫態機器可讀儲存媒體，進一步包括用於執行以下操作的指令：在修改該啟動排程之後，決定至少一個未排程負載設備的能耗；及至少部分地基於該至少一個未排程負載設備的該能耗來調整該啟動排程。
  33. 如請求項23所述之非暫態機器可讀儲存媒體，進一步包括用於執行以下操作的指令：決定該平均過剩功率位準的一價值，其中修改該啟動排程進一步至少部分地基於該平均過剩功率位準的該價值。
  34. 一種控制一能量管理系統內的複數個負載設備的啟動的管理控制器，該管理控制器包括：用於決定與一饋出限制時段相關聯的一功率限制的構件，該功率限制至少部分地基於一饋出限制訊息；用於決定該饋出限制時段上的一平均過剩功率位準的構件；及用於至少部分地基於該平均過剩功率位準和該饋出限制訊息來修改該複數個負載設備中的至少一個負載設備的一啟動排程的構件。
  35. 如請求項34所述之管理控制器，進一步包括：用於估計在該饋出限制時段期間將由一發電機產生的一第一能量總額的構件；及用於估計在該饋出限制時段上將由該複數個負載設備消耗的一第二能量總額的構件。
  36. 如請求項35所述之管理控制器，進一步包括：用於比較將產生的該第一能量總額與將消耗的該第二能量總額的構件；及用於至少部分地基於比較將產生的該第一能量總額與將消耗的該第二能量總額來決定該饋出限制時 段上的該平均過剩功率位準的構件。
  37. 如請求項35所述之管理控制器，進一步包括用於識別該複數個負載設備中被排程成在該饋出限制時段期間將被啟動的一或多個負載設備的構件。
  38. 如請求項37所述之管理控制器，進一步包括：用於決定與該複數個負載設備中的該一或多個負載設備相關聯的功耗參數的構件；及用於估計該饋出限制時段上的一未排程能耗值的構件。
  39. 如請求項34所述之管理控制器，進一步包括：用於至少部分地基於一發電機的即時功率產生和該複數個負載設備的即時功耗來決定一饋出功率位準的構件；用於決定該饋出功率位準是否超過該功率限制的構件；及用於至少部分地基於決定該饋出功率位準是否超過該功率限制來調整該發電機的輸出功率位準的構件。
  40. 如請求項34所述之管理控制器，進一步 包括：用於向一外部電網傳遞功率的構件，該功率是由一發電機產生的；及用於至少部分地基於該饋出限制訊息和經修改的啟動排程來調整向該外部電網傳遞的該功率的構件。
  41. 如請求項34所述之管理控制器，進一步包括：用於決定該平均過剩功率位準是否超過該功率限制達一指定餘量的構件；及用於至少部分地基於決定該平均過剩功率位準超過該功率限制達該指定餘量來決定要修改設備啟動排程的構件。
  42. 如請求項34所述之管理控制器，進一步包括：用於決定該平均過剩功率位準是否超過一可調節負載閾值的構件；用於回應於決定該平均過剩功率位準超過該可調節負載閾值，選擇一恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動的構件；用於至少部分地基於選擇該恆定功率位準設備以在該饋出限制時段期間被啟動來決定一第二平均過剩功率位準的構件；及 用於至少部分地基於該第二平均過剩功率位準來決定是否要排程一可變功率位準設備或另一恆定功率位準設備的構件。
  43. 如請求項34所述之管理控制器，進一步包括：用於決定至少一個未排程負載設備的能耗的構件；及用於至少部分地基於該至少一個未排程負載設備的該能耗來調整該啟動排程的構件。
  44. 如請求項34所述之管理控制器，進一步包括：用於決定該平均過剩功率位準的一價值的構件；及用於進一步至少部分地基於該平均過剩功率位準的該價值來修改該啟動排程的構件。
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