本發(fā)明涉及在配電網(wǎng)絡中的裝置管理。具體地但不是唯一地，涉及消耗網(wǎng)絡能量和/或向網(wǎng)絡提供能量的裝置的控制。

背景技術(shù)：

從發(fā)電機(諸如發(fā)電廠)到消費者(諸如家庭住戶和企業(yè))的電的供應通常經(jīng)由配電網(wǎng)絡發(fā)生。圖1示出包括輸電網(wǎng)100和配電網(wǎng)102的示例性配電網(wǎng)絡。輸電網(wǎng)100被連接到發(fā)電廠，該發(fā)電廠可為核電站或燃氣發(fā)電廠，例如，通過使用連接至配電網(wǎng)102的電力線路，諸如架空電力線路線，從發(fā)電廠以非常高的電壓(例如，在英聯(lián)邦，通常為204kV的量級；然而，在不同國家是不同的)輸送大量的電能；雖然，為簡潔起見，在這里僅示出一個配電網(wǎng)102，但是在實施過程中，典型的輸電網(wǎng)向多個配電網(wǎng)供電。輸電網(wǎng)100經(jīng)由變壓器106被鏈接到配電網(wǎng)102，該變壓器將電力供應轉(zhuǎn)換為較低的電壓(在英聯(lián)邦，通常為50kV的量級；然而，在不同國家是不同的)以用于在配電網(wǎng)102中分配。配電網(wǎng)102繼而經(jīng)由變電站108鏈接到本地網(wǎng)絡(諸如向家庭用戶114、和向工業(yè)消費者諸如工廠110供電的城市網(wǎng)絡112)，該變電站包括用于轉(zhuǎn)換至較低電壓的另外變壓器。較小發(fā)電廠(諸如風電場116)也可被連接到配電網(wǎng)102并向其供電。

在一些情況下，管理電力消耗和/或供應裝置的工作特性是可取的。例如，與給定網(wǎng)絡相關聯(lián)的總功耗隨著時間推移變化很大；例如，高峰耗電周期可發(fā)生在許多消費者使用他們的空調(diào)單元時的夏天的一天中的最熱部分或在冬季使用電加熱時。也可能存在不同地理區(qū)域之間電能需求的很大變化；一般難以向被稱為“熱點”的高需求區(qū)域供應所需電能的量，從而導致在這些區(qū)域的潛在電力切斷、增加的電廠峰值發(fā)電和/或網(wǎng)絡資源的低效分配。

類似地，在配電網(wǎng)102中流動的電的其它特性，諸如頻率或無功電力特性會由于例如發(fā)電廠或其它來源的電力供應的突然喪失而遇到不可取的變化。

現(xiàn)有技術(shù)方法包含，通過用戶被要求監(jiān)測例如智能電表上的能源價格并對來自電供應商的價格信號做出響應，向電消費者提供價格和其它信息。然而，這使用戶承擔相對大的執(zhí)行監(jiān)測的負擔。

其它方法包含在中心位置遠程監(jiān)測網(wǎng)絡中的耗電裝置并例如在高需求的時間期間發(fā)送禁用該裝置的命令的方法。然而，從中心位置協(xié)調(diào)多個裝置的運行會給在中心位置的處理資源和/或通信帶寬/資源帶來相對大的壓力。

本發(fā)明的目標是至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一些問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了控制在電力電網(wǎng)中流動的電的一個或多個電特性的方法，所述電力電網(wǎng)被連接到分布的多個電力單元，每個所述電力單元被布置為從所述電力電網(wǎng)消耗電力和/或向所述電力電網(wǎng)提供電力，所述方法包括：

在所述分布的多個電力單元的第一電力單元接收指令，以便控制從所述電力電網(wǎng)消耗電力和/或向所述電力電網(wǎng)提供電力，所述指令包含指示控制函數(shù)的數(shù)據(jù)，所述控制函數(shù)表示在控制周期期間將由所述分布的多個電力單元對所述一個或多個電特性做出的貢獻的特性；

從數(shù)據(jù)存儲器檢索資料信息，所述資料信息指示在所述控制周期期間利用第一電力單元做出的貢獻的一個或多個特性；

基于所述控制函數(shù)和所述資料信息，在所述第一電力單元確定在所述控制周期期間將由所述第一電力單元對所述一個或多個電特性做出的第一電力單元貢獻；并且

根據(jù)所述第一電力單元貢獻控制從所述電力電網(wǎng)消耗電力和/或向所述電力電網(wǎng)提供電力。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了包括在計算機化裝置上執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法的指令的計算機程序。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了控制電力單元執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法的電力單元的控制裝置。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了用于控制在電力電網(wǎng)中流動的電的一個或多個有功或無功電特性的方法，所述電力電網(wǎng)被連接到分布的多個電力單元，每個所述電力單元被布置為從所述電力電網(wǎng)消耗電力和/或向所述電力電網(wǎng)提供有功或無功功率，所述方法包括：

在控制系統(tǒng)確定將由多個電力單元對一個或多個電特性做出的貢獻，每個電力單元被布置為在控制周期期間從所述電力電網(wǎng)消耗電力和/或向所述電力電網(wǎng)提供電力；

基于所確定的貢獻和與所述分布的多個電力單元中的第一多個電力單元相關的資料信息，在所述控制系統(tǒng)選擇所述第一多個電力單元，所述資料信息包含與所述電力單元的一個或多個工作特性相關的信息；

在所述控制系統(tǒng)生成提供所確定的貢獻的特性的表示的控制函數(shù)；并且

經(jīng)由所述控制系統(tǒng)的通信裝置，向所述第一多個電力單元發(fā)送指令以便控制電力消耗和/或供應，所述指令包含所述控制函數(shù)的指示。

根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了包括在計算機化裝置上執(zhí)行根據(jù)第四方面的方法的指令的計算機程序。

根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了被布置執(zhí)行根據(jù)第四方面的方法的控制系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了用于控制在電力電網(wǎng)中流動的電的一個或多個電特性的控制系統(tǒng)，所述電力電網(wǎng)被連接到分布的多個電力單元，每個電力單元被布置為從所述電力電網(wǎng)消耗電力和/或向所述電力電網(wǎng)提供電力，所述控制系統(tǒng)包括：

處理裝置；以及

通信裝置，

其中，所述處理裝置被布置成：

確定將由多個電力單元對所述一個或多個電特性做出的貢獻，每個電力單元被布置為在控制周期期間從所述電力電網(wǎng)消耗電力和/或向所述電力電網(wǎng)提供電力；

基于所確定的貢獻和與所述分布的多個電力單元中的第一多個電力單元相關的資料信息，選擇所述第一多個電力單元，所述資料信息包含與所述電力單元的一個或多個工作特性相關的信息；

生成提供所確定的時變貢獻的特性的表示的控制函數(shù)；并且

經(jīng)由通信裝置，向所述第一多個電力單元發(fā)送指令，以便控制電力消耗和/或供應，所述指令包含所述控制函數(shù)的指示。

根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了用于控制在電力電網(wǎng)中流動的電的一個或多個特性的方法，所述電力電網(wǎng)被連接到分布的多個電力單元，每個電力單元被布置為從所述電力電網(wǎng)消耗電力和/或向所述電力電網(wǎng)提供電力，所述方法包括：

在控制系統(tǒng)確定將由多個電力單元對所述一個或多個特性做出的時變貢獻，每個所述電力單元被布置為在控制周期期間從所述電力電網(wǎng)消耗電力和/或向所述電力電網(wǎng)提供電力；

基于所確定的貢獻和與所述分布的多個電力單元中的第一多個電力單元相關的資料信息，在所述控制系統(tǒng)選擇所述第一多個電力單元，所述資料信息包含與所述電力單元的一個或多個工作特性相關的信息；

經(jīng)由所述控制系統(tǒng)的通信裝置，向所述第一多個電力單元中的每一個發(fā)送指令，以便在所述控制周期期間控制電力消耗和/或供應，

其中，被發(fā)送給所述第一多個電力單元中的給定的一個的指令包含由所給定的電力單元對所述一個或多個特性做出的時變貢獻的頻域表示。

通過下面僅借助于示例參考附圖給出的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的另外特征和優(yōu)點將變得顯而易見。

附圖說明

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的配電網(wǎng)絡；

圖2示出用于實施本發(fā)明的實施例的包括中心節(jié)點、多個控制節(jié)點和多個電力單元的系統(tǒng)；

圖3a示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性電力單元和電力單元控制單元；

圖3b示出圖3a的數(shù)據(jù)存儲的內(nèi)容的示例；

圖4示出圖2的中心節(jié)點的示例；

圖5示出圖4的數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容的示例；

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實施例所使用的控制節(jié)點；

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實施例所使用的示例性裝置數(shù)據(jù)庫；

圖8a為根據(jù)本發(fā)明的實施例的在控制節(jié)點執(zhí)行的示例性過程的流程圖，該控制節(jié)點用于控制在電力電網(wǎng)中流動的電的一個或多個電特性；

圖8b為根據(jù)本發(fā)明的實施例的在電力單元執(zhí)行的示例性過程的流程圖，該電力單元用于控制在電力電網(wǎng)中流動的電的一個或多個電特性；

圖9為示出用在本發(fā)明的實施例中的示例性控制函數(shù)的曲線圖；

圖10為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例所使用的示例性集成控制函數(shù)的曲線圖；

圖11示出電力單元的有限時間長度分配的預期分配的效果；

圖12a為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的被劃分為區(qū)間的控制函數(shù)的曲線圖；

圖12b示出根據(jù)本發(fā)明實施例的被劃分為多個貢獻的貢獻；

圖13示出根據(jù)本發(fā)明的實施例所使用的示例性控制函數(shù)的特性；以及

圖14示出根據(jù)本發(fā)明的實施例所使用的控制函數(shù)的時域表示和兩個頻域表示。

具體實施方式

圖2示出本發(fā)明的實施例可被實施的配電網(wǎng)絡。網(wǎng)絡包括被連接至一個或多個控制節(jié)點202的中心節(jié)點200。每個控制節(jié)點可覆蓋地理區(qū)域，例如國家、地區(qū)、州、郵政代碼或電市場區(qū)或包括用戶樓宇(即，住宅或工作場所)的任何其它區(qū)域。每個控制節(jié)點202經(jīng)由變電站和/或配電饋線通過電力線路206連接到在下文中被稱為電力單元208的能量消耗/供應裝置208a至208l。電力單元208a至208l中的每一個通常消耗和/或提供電能。消耗電能的電力單元208的示例包含家用電器，諸如電熱水器、空調(diào)機組和洗衣機，以及工業(yè)設施，諸如工廠的機器。電能提供者的示例包含電能發(fā)電機，諸如太陽能電池板和風力渦輪機，以及電存儲裝置，諸如電池。其它電力單元208可在一些時間消耗電能而在另外時間提供電能，諸如個人電動汽車(PEV)；PEV通常具有存儲大量電的能力，并且在靜止時可被連接到電網(wǎng)，從而在高需求的時間通過在此時將存儲在PEV的電池中的電反饋回網(wǎng)絡，允許它們被用作網(wǎng)絡的電源。

本文所使用的術(shù)語“電力單元”包含各種家用電器或裝置，以及此類家用電器和裝置的集合，諸如特定的商業(yè)樓宇或房屋。電力單元208a至208l中的每者可被注冊到控制方案，其中裝置的擁有者準許該控制方案運營商控制向/從電力單元208a至208l傳遞的能量。

雖然，出于簡化起見，只有十二個電力單元208a至208l在圖2中示出，但是應理解，在實施過程中，網(wǎng)絡通常應包括數(shù)百或數(shù)千個此類裝置。

每個注冊的電力單元208a至208l具有關聯(lián)的電力單元控制單元210a至2101，其控制向/從電力單元208a至208l的傳輸能量。圖3a示出電力單元208和電力單元控制單元210的示例性布置。電力單元控制單元210包括控制元件304(其用于降低/增加電力單元208向/從配電網(wǎng)絡102供應/消耗能量)以及采用例如智能電表302的形式的測量裝置?？刂圃?04可包括開關和/或任何電氣或電子裝置，開關用于將電力裝置與/從配電網(wǎng)絡102連接/斷開，所述任何電器或電子裝置允許電力單元208的功能設置點改變電力單元208的電消耗/供應(例如，恒溫或濕度傳感器、光照傳感器、壓力傳感器和紅外傳感器、變頻器等)。

電力單元控制單元210也包括數(shù)據(jù)存儲器，其存儲涉及關聯(lián)的電力單元208的資料信息。圖3b示出數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)容的示例。對于被記錄在用戶數(shù)據(jù)庫406中的每個電力單元208，其存儲了：用于識別電力單元208和/或電力單元208所屬的組的關聯(lián)電力單元標識符512；在本文中被稱為“偽標識符”的也識別電力單元208的另一個標識符514；識別與電力單元208相關聯(lián)的位置的位置標識符516；用戶定義的可用性518；和工作特性，諸如可用貢獻(available contribution，諸如電力單元208可供使用的能量的量520)，以及貢獻率特性(諸如單元的功率特性522，例如最大或平均功率消耗/供應)。

電力單元控制單元210可被布置經(jīng)由通信接口306從控制節(jié)點202接收指令和向該控制節(jié)點發(fā)送電表測量結(jié)果。如上所述，電力單元控制單元210可包括用于進行此類測量的智能電表。也可使用測量各個電力單元208或電力單元組的貢獻和/或特性的其它方法。例如，在一些實施例中，可使用在WO2011/092265中描述的方法。

電力單元控制單元210包括處理器308，其被布置成控制智能電表302測量裝置、控制元件304和通信接口306的功能。雖然，電力單元控制單元210在這里被示為與電力單元208分開的獨立裝置，但是在一些實施例中，電力單元控制單元210被集成到電力單元208。

中心節(jié)點200的示例性部件在圖4中示出。中心節(jié)點200包括時鐘402、采用處理器404的形式的處理裝置、用戶數(shù)據(jù)庫406、采用通信接口408的形式的通信裝置和采用用戶接口410的形式的輸入裝置。

用戶數(shù)據(jù)庫406存儲含有用戶信息的用戶賬戶。用戶數(shù)據(jù)庫406的示例性記錄結(jié)構(gòu)在圖5中示出。用戶數(shù)據(jù)庫406包括用戶標識符502、姓名504、地址506、密碼508和包括由每個用戶擁有的電力單元208的列表的裝置字段510。對于被記錄在用戶數(shù)據(jù)庫406中的每個電力單元208，其存儲了與被存儲在數(shù)據(jù)存儲310中的與對應電力單元相關聯(lián)的信息對應的信息，即用于識別電力單元208的關聯(lián)電力單元標識符512、偽標識符514、識別與電力單元208相關聯(lián)的位置的位置標識符516、用戶定義的可用性518和工作特性，諸如可用貢獻(諸如電力單元208可供使用的能量的量520)以及單元的電力特性522的貢獻率特性(例如最大或平均有功或無功功率消耗/供應)。工作特性也可定義電力單元208的裝置類型(即，該裝置為例如空調(diào)單元、冰箱還是浸沒式加熱器)以及其它特性，諸如能量回收特性。用戶數(shù)據(jù)庫406也可包含組細節(jié)和/或聯(lián)系細節(jié)，諸如用戶的地址或電話號碼。被存儲在用戶數(shù)據(jù)庫406中的信息的使用將在下面更詳細描述。

用戶界面410被布置成經(jīng)由固定或無線通信裝置(諸如ADSL、公用蜂窩系統(tǒng)(諸如GSM和/或3G/4G或?qū)Ｓ脽o線網(wǎng)絡(例如基于ZigbeeTM的))、或電力線路通信)來向/從用戶傳送和接收信息。用戶數(shù)據(jù)庫406可以被用戶經(jīng)由用戶界面410使用認證裝置和訪問控制機制(諸如通過正確輸入存儲在用戶數(shù)據(jù)庫406中的密碼)來訪問和更新。用戶能夠經(jīng)由用戶界面410將一個或多個電力單元208注冊到他/她的用戶賬戶，和/或更新存儲在用戶數(shù)據(jù)庫406中的與電力單元相關聯(lián)的信息。

控制節(jié)點202的示例性部件在圖6中示出?？刂乒?jié)點202包括時鐘602、采用處理器604的形式的處理裝置、采用數(shù)據(jù)庫606的形式的數(shù)據(jù)存儲器、采用通信接口608的形式的通信裝置、采用輸入裝置610的形式的輸入裝置以及存儲器612，該存儲器可包括永久存儲器(例如，只讀存儲器(ROM)或臨時存儲器(例如，隨機存取存儲器(RAM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM))。雖然存儲器612被示出與裝置數(shù)據(jù)庫606分開，但是在一些情況下，它們可被組合，例如裝置數(shù)據(jù)庫606可被包含在存儲器612中。

裝置數(shù)據(jù)庫606含有用戶數(shù)據(jù)庫406的一部分，其可經(jīng)由可在通信接口408和通信接口608之間建立的通信鏈路被傳送至控制節(jié)點202。這些通信可經(jīng)由固定或無線網(wǎng)絡，并且包括根據(jù)例如ADSL、公用蜂窩系統(tǒng)(諸如GSM和/或3G/4G或?qū)Ｓ脽o線電網(wǎng)絡的通信(例如基于ZigbeeTM的))或電力線路通信。

裝置數(shù)據(jù)庫606的示例性記錄結(jié)構(gòu)在圖7中示出。裝置數(shù)據(jù)庫606包含涉及電力單元208的資料信息，諸如裝置標識符702、偽標識符704、裝置位置706和裝置工作特性(諸如用戶定義的可用性708和工作特性720、722)，諸如上面關于用戶數(shù)據(jù)庫206所述。

輸入裝置610可被布置成從團體(諸如控制方案運營商)接收指令。輸入裝置610可包括固定輸入裝置，諸如鍵盤和/或鼠標；另外或另選地，它可包括用于經(jīng)由固定或無線通信裝置(諸如ADSL、公用蜂窩系統(tǒng)(諸如GSM和/或3G/4G或?qū)Ｓ脽o線電網(wǎng)絡(例如基于Zigbee^TM)或電力線路通信)遠程接收指令的通信接口。

控制節(jié)點202被布置成經(jīng)由通信接口608向電力單元208發(fā)送請求，如下面更詳細描述。

這些請求可使用存儲在裝置數(shù)據(jù)庫606中的裝置標識符702基于對等(peer to peer)發(fā)送；裝置標識符702可包括網(wǎng)絡地址(諸如IP地址)，其允許出于發(fā)送這些請求的目的使電力單元208被識別。

另外或另選地，從控制節(jié)點202至電力單元208的通信可采用廣播的形式。例如，裝置數(shù)據(jù)庫606可存儲用于識別電力單元208被分配的組的一個或多個標識符。旨在用于由特定組接收的傳輸可包含與這些組相關聯(lián)的標識符，以便啟用在該組中的電力單元208從而確定它們是否旨在接收該傳輸?shù)臉俗R符。

在一些實施例中，電力單元208可基于一個或多個分類方法(諸如電力裝置119是電力消耗還是電力產(chǎn)生裝置、根據(jù)電力單元208能夠做出的貢獻的量的分類方法、根據(jù)時間可用性的分類方法等等)被分配至組。

在一些實施例中，組可被劃分為一個或多個子組級，以便在該組中提供可被選擇的更大粒度。

例如，與電力單元208所屬的組和子組相關聯(lián)的每個標識符可被動態(tài)改變以反映相對于組和子組的成員的電力單元208的適用性的變化；此類變化可例如通過控制節(jié)點202來確定。

電力單元208和/或它們的關聯(lián)電力單元控制單元210包含通信接口306，其用于從控制節(jié)點202接收請求和其它信息以及用于向該控制節(jié)點發(fā)送信息。在這里，為簡潔起見，參考接收和/或發(fā)送信息的電力單元208，而沒有參考電力單元控制單元210；然而，應理解，在參考該電力單元時，也包含向和/或從關聯(lián)電力單元控制單元210發(fā)送信息。

存儲在裝置數(shù)據(jù)庫606中的一些數(shù)據(jù)從已由用戶提供的在中心節(jié)點200的用戶數(shù)據(jù)庫406接收；例如，位置標識符516和用戶定義裝置可用性518通常以此方式被提供給裝置數(shù)據(jù)庫606。上述的偽標識符514被用于此目的。存儲在裝置數(shù)據(jù)庫606中的用于給定電力單元208的偽標識符704與在用戶數(shù)據(jù)庫406中的用于所述給定電力單元208的偽標識符514相同或?qū)?。在存儲在用戶?shù)據(jù)庫406中的信息發(fā)生變化時，例如由于用戶經(jīng)由用戶界面410改變的信息(諸如與他/她的一個或多個裝置相關聯(lián)的可用性)，中心節(jié)點200的處理器404可經(jīng)由通信接口408將此變化傳送至控制節(jié)點202。數(shù)據(jù)的變化使用對應的電力單元208的偽標識符來傳送，從而啟用控制節(jié)點202的處理器604以識別在裝置數(shù)據(jù)庫606中的相關電力單元208并對裝置數(shù)據(jù)庫606中的對應條目做出必要的變化。相似地，與指定電力單元208相關的從控制節(jié)點202被發(fā)送至中心節(jié)點200的任何數(shù)據(jù)可使用偽標識符來發(fā)送以識別相關的電力單元208。

出于以下原因，以此方式使用偽標識符提高數(shù)據(jù)安全。首先，由于偽標識符不同于用于在控制節(jié)點202和各個電力單元208之間通信的裝置標識符，違法的第三方監(jiān)控通信更難以確定電力單元208的位置或涉及通信的任何其它特性。第二，與裝置標識符相比之下，偽標識符它們自身并不提供關于例如所討論的電力單元208的網(wǎng)絡位置的任何信息。例如，在電力單元208的可用性信息被傳送的情況下這是有利的，因為向可能在“聆聽”任何通信的第三方透露電力單元208的位置和其可用于被控制的時間兩者顯然是不可取的，因為后者可指示電力單元208所處的位置在此時將不被占用的屬性。偽標識符可頻繁改變(例如每天)，以便進一步提高數(shù)據(jù)安全。

在中心節(jié)點200和控制節(jié)點202之間的通信通常經(jīng)由通信接口408、608。

圖8a示出控制節(jié)點202控制在配電網(wǎng)102中流動的電的一個或多個特性的方法。在下面的論述中，提及執(zhí)行各種行為的控制節(jié)點202。雖然為簡潔起見被省略，但是應理解，適當時，行為通常由運行存儲在存儲器612中的軟件的處理器604結(jié)合時鐘602執(zhí)行。

在步驟800，控制節(jié)點202確定對在電力電網(wǎng)102中流動的電的一個或多個特性做出的貢獻(contribution)。通常所做出的貢獻是隨時間變化的，即在做出貢獻的控制周期期間改變；然而在一些情況下，貢獻在控制周期期間并不是隨時間變化的，例如方形貢獻。此確定可基于一個或多個特性的監(jiān)測。在一些實施例中，控制節(jié)點202將被監(jiān)測值和閾值進行比較并在被監(jiān)測值超出閾值時啟動過程以控制該過程。例如，如果被監(jiān)測特性為電網(wǎng)頻率，如果被監(jiān)測頻率偏離給定范圍(例如，49Hz至51Hz)，則控制節(jié)點202可被布置成啟動控制周期。在一些布置中，數(shù)學技術(shù)(例如，多項式擬合技術(shù))可被采用以識別被監(jiān)測特性的未來偏離，并且圖8的過程以未來偏離的預期啟動。

另外或另選地，貢獻可基于經(jīng)由輸入裝置610接收的信息來確定。

貢獻可被請求以便校正或補償特性的偏離。例如，基于上述的監(jiān)測和/或經(jīng)由輸入裝置610的指令，可識別出電力供應的目前或未來下降，補償此下降可能需要采用需求減少的形式的貢獻。例如，由于天氣狀況的變化，可再生能源，諸如風力或太陽能發(fā)電機的電力供應下降(或上升)。因此，此類電源的電力供應的變化可基于天氣的預期變化來預計。

在步驟802，選擇被控制以便提供貢獻的電力單元208。該選擇可基于存儲在裝置數(shù)據(jù)庫606中的資料信息來執(zhí)行。例如，如果將要做出的貢獻為減少消耗，電力單元208可基于工作特性信息被選擇，使得被選擇電力單元208的組合總平均消耗等于所需的消耗減少的最大量。該選擇可包括例如根據(jù)上述的分類方法選擇一組電力單元208。

在步驟804，生成控制函數(shù)，該控制函數(shù)提供在步驟800所確定的貢獻的表示。

在步驟806，控制節(jié)點經(jīng)由通信接口608向被選電力單元208發(fā)送指令(這里提及的向/從電力單元208發(fā)送的信息包含向/從關聯(lián)電力單元控制單元210發(fā)送的數(shù)據(jù)；相似地，提及的由電力單元208執(zhí)行的行為包含由電力單元控制單元210所執(zhí)行的相應行為)。指令可使用存儲在步驟802所選的電力單元208的裝置數(shù)據(jù)庫606中存儲的裝置標識符702來尋址，或可使用例如上述的組標識符來向裝置組廣播。指令包含控制函數(shù)的指示，并致使控制單元208控制電力消耗和/或供應，如現(xiàn)在參考圖8b所述。

圖8b示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的接收指令和控制電力供應/消耗的單個電力單元208的示例。在步驟808，電力單元208接收在步驟806由控制節(jié)點202所發(fā)送的指令。該指令包含在控制節(jié)點202所生成的控制函數(shù)。

在步驟810，電力單元208從數(shù)據(jù)存儲器310檢索資料信息。基于此資料信息和所收到的控制函數(shù)，電力單元208在步驟812確定在由控制函數(shù)定義的控制周期期間電力單元208所做出的貢獻。所檢索的資料信息可包含，例如指示在控制周期期間電力單元208可用來做出的有功或無功能量的量的信息。另選地，電力單元208可從包含在數(shù)據(jù)存儲器310中的其它信息(例如電力單元208的電力特性322、在控制周期期間該裝置可用來做出貢獻的時間段等)導出可用來貢獻的能量的量。電力單元208基于控制函數(shù)確定特性，諸如開始時間和/或其貢獻的時間分配，如下面詳細描述的。

在步驟814，根據(jù)在上面的步驟812所確定的貢獻來控制向和/或從控制裝置流動的電力。

因此，在本發(fā)明的實施例中，由電力單元208自身來執(zhí)行對來自各個電力單元208的貢獻的特性的確定，從而減輕控制節(jié)點202協(xié)調(diào)來自各個電力單元208的貢獻的負擔。由控制節(jié)點202所生成的控制函數(shù)充當分配函數(shù)(諸如概率分配函數(shù))，各個電力單元208根據(jù)該概率分配函數(shù)來控制它們的貢獻。來自多個電力單元208的組合貢獻累積出等于或接近總體預期貢獻的結(jié)果。

由于控制節(jié)點202只需要向多個電力單元208廣播單個控制函數(shù)，而不是向每個的單獨裝置廣播個別方案，所以控制節(jié)點202的處理負擔以及傳輸資源的負擔明顯減輕。

圖9為示出表示需要對在配電網(wǎng)102中流動的電的特性做出的時變貢獻的控制函數(shù)f(t)的示例的曲線圖。如上所述，該貢獻可由控制節(jié)點202基于電網(wǎng)的監(jiān)測和/或可基于在控制節(jié)點202接收到的(例如來自網(wǎng)絡運營商的)信息來確定。在該示例中，我們假設所需的貢獻為電力消耗/供應平衡朝向減少的電力消耗的量的偏移，所述減少的電力消耗的量的偏移在零和W(max)之間的時間段T內(nèi)隨時間變化。

總需求的能量貢獻為在圖9下的面積?？刂乒?jié)點202基于包含在裝置數(shù)據(jù)庫606中的資料信息(諸如例如在控制周期期間的貢獻的可用性和電力單元208在控制周期期間可提供的電力的量)，選擇能夠在控制周期期間(即，應用控制函數(shù)的時間段)集體提供該總能量貢獻的電力單元208。

選擇電力單元208所依據(jù)的其它標準如下所述。

在圖9的示例中，在控制節(jié)點202基于所確定的貢獻通過歸一化來生成所述控制函數(shù)，使得其具有在所確定的貢獻等于W(max)的時間點提供的P＝1的比例值。該歸一化可另選在電力單元208執(zhí)行。

現(xiàn)在描述電力單元208可確定其貢獻的特性的示例性方法。

我們參考圖10來描述第一方法。在該方法中，控制函數(shù)f(t)在控制周期T內(nèi)積分以產(chǎn)生另外的函數(shù)P(t)。圖10示出為在圖9中示出的控制函數(shù)f(t)的積分的，經(jīng)歸一化以便其值在0和1之間改變的示例函數(shù)P(t)。

已生成P(t)，電力單元208生成隨機數(shù)R；在圖10的情況下，所生成的隨機數(shù)具有在0和1之間的值。接著，電力單元208識別函數(shù)P(t)具有值R的時間t_R。接著，該時間值t_R充當用于確定電力單元208的貢獻的時間特性的基礎，如現(xiàn)在所描述的。

通常，值t_R充當貢獻的分布的中心。在電力單元208能夠在兩種工作狀態(tài)(接通和斷開)下工作并且在狀態(tài)之間切換所需的時間可忽略不計的情況下，貢獻可采用方波的形式；在這種情況下，時間t_R可被設置為在貢獻的開始時間和結(jié)束時間的中點。

如果由控制節(jié)點202所選的每個電力單元208使用上述的方法，則提供具有幅值和至少對應于由圖9表示的貢獻的近似外形的集體貢獻。這是因為給定電力單元208選擇用于做出貢獻的給定時間實例的概率與在該給定時間實例的控制函數(shù)的值成正比，意味著多個此類電力單元208的貢獻總和也至少近似沿循該控制函數(shù)的外形。該方法并不需要在功率單元208的任何復雜的控制機制；其可以使用如上所述的簡單接通/斷開機制來實施。

電力單元208提供它們在有限時間跨度內(nèi)的貢獻的這一事實意味著集體響應的外形可“展開”，從而導致偏離預期外形的貢獻的外形。例如，圖11示出預期貢獻為方波的示例；在此情況下，來自所選電力單元208的有限長度的能量貢獻產(chǎn)生具有傾斜邊而非垂直邊的貢獻。

這可通過下列方法來解決。取代基于上述技術(shù)來確定時間t_R，電力單元208將控制周期劃分為多個離散區(qū)間I₁…I₆。圖12a示出電力單元208接收指示控制周期長度T的控制函數(shù)的示例。電力單元208將控制周期T劃分為長度為T₀的區(qū)間，長度T₀可等于電力單元208可用于貢獻的時間長度。在本示例中，T不是實際的多個T₀，因此包含長度小于T₀的T₁的一個時間段。雖然，在本示例中，電力單元208已選擇最終的區(qū)間I₆具有減少的長度T₁，具有減少長度T₁的區(qū)間可包含在區(qū)間序列中的點。

通過將控制周期劃分為獨立的區(qū)間I₁…I₆，電力單元208隨機選擇一個區(qū)間，并在所選的區(qū)間期間提供貢獻。在具有減少長度T₁的區(qū)間I₆被選擇的情況下，如果電力單元208能夠減少其貢獻的長度，則電力單元208可如此做，使得貢獻的時間長度減少為T₁。

該方法允許多個電力單元208向配電網(wǎng)102集體提供方形的能量貢獻。給定足夠大數(shù)量的功率單元208，預期外形的貢獻由電力單元208的組合貢獻提供。

在收到表示預期方形貢獻的控制函數(shù)時，電力單元208可根據(jù)其特性(諸如電力單元208可用于貢獻的時間長度)將控制周期劃分為區(qū)間?？刂乒?jié)點202并不需要具有關于這些特性的任何特定數(shù)據(jù)；區(qū)間的長度的確定由電力單元208分別執(zhí)行。

在控制周期的長度為電力單元208可用于提供貢獻的時間段的若干倍數(shù)時，這種將控制周期劃分為離散區(qū)間的方法可能是特別適合的。因此，給定的電力單元208可基于控制周期的長度對比可用貢獻的長度，而選擇使用該后者方法還是上述參考圖10的方法。例如，關于控制周期除以可用貢獻的長度可存在閾值，在該閾值之上，使用參考圖12a所述的方法。

在預期貢獻的外形不是方形并且不能逼近方形的情況下，預期外形可以通過將預期貢獻劃分為多個貢獻來提供(或逼近)，并且每個貢獻由不同控制函數(shù)表示，每個控制函數(shù)被提供給不同組的電力單元208。

在圖12b中示出在左手曲線圖中示出的貢獻被劃分為在右手側(cè)示出的三個獨立貢獻的示例。三個貢獻中的每者由單獨的控制函數(shù)表示并被發(fā)送給由控制節(jié)點202選擇的單獨電力單元組208。來自單獨的組的組合貢獻求和為在左手側(cè)曲線(或其逼近)中示出的預期貢獻。

在貢獻的預期外形不能容易地由方形組形成的情況下，控制節(jié)點202可平坦化該外形，以便提供預期外形的逼近。

現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的實施例控制其貢獻的電力單元208的另一示例。在該另一示例中，電力單元208識別在例如由模塊402所指示的時間點的控制函數(shù)的值。電力單元208接著通過改變電力單元208的工作狀態(tài)，根據(jù)所識別的值控制有功或無功電力消耗或供應，以便其在與由控制函數(shù)所定義的時間成比例的不同的工作狀態(tài)中工作。

例如，我們考慮僅具有兩種工作狀態(tài)接通和斷開的電力單元208，該電力單元在接通狀態(tài)消耗給定量的電力以及在斷開狀態(tài)不消耗電力。在此情況下，在給定時間點處給定一控制函數(shù)的值P，并假設由電力單元208所提供的貢獻是減少電力消耗，則電力單元208以斷開的狀態(tài)經(jīng)歷與P相等的比例的時間。

例如，電力單元208可使用作為逆變器一部分所實施的脈寬調(diào)制(PWM)方法來實施其貢獻。在該方法中，電力單元208通常以快速的節(jié)奏被切換接通和斷開，其中，花在接通或斷開上面的時間的比例由在相關時間的控制函數(shù)的值確定。切換的節(jié)奏通常被布置成使得其不會不利地影響電力單元208的運行。切換的節(jié)奏可根據(jù)裝置的性質(zhì)來改變；例如，對于電加熱裝置，切換可為每分鐘幾次，而對于電動機，切換可高達每秒數(shù)萬次。

雖然在上述示例中，電力單元208僅具有兩種工作狀態(tài)，但是在本發(fā)明的實施例中，可使用具有任何數(shù)量的工作狀態(tài)的電力單元208。在電力單元208具有不止兩種工作狀態(tài)的情況下，可存在能夠控制電力單元208的多種不同的方式以便產(chǎn)生由控制函數(shù)定義的響應。

例如，我們考慮作為電力的消費者具有三種工作狀態(tài)的電力單元208：狀態(tài)1，不消耗電力；狀態(tài)2，電力單元208消耗最大功耗的50％的電力；以及狀態(tài)3，電力單元208消耗其最大功耗的100％電力。我們假設在給定時間的控制函數(shù)的值指示電力單元208應產(chǎn)生其最大功耗的75％的電力。在此情況下，這可以通過以狀態(tài)2運行50％時間和以狀態(tài)3運行50％時間來實現(xiàn)。另選地，這可以通過以狀態(tài)1中運行25％時間和以狀態(tài)3運行的75％時間來實現(xiàn)。另選的替代方案使用所有三種工作狀態(tài)也是可能的，例如，以狀態(tài)1運行10％時間、以狀態(tài)2運行30％時間和以狀態(tài)3運行60％時間。任何合適的狀態(tài)組合可被用在本發(fā)明的實施例中。

PWM控制的開始時間可被隨機化，以便防止多個電力單元208同步調(diào)制，多個電力單元的同步調(diào)制會產(chǎn)生不可取的配電網(wǎng)102中的電力消耗/供應平衡的變化。隨機化可通過例如生成在0和1之間的隨機數(shù)并基于所生成的數(shù)來選擇在預定義開始區(qū)間(例如，1ms)內(nèi)的開始時間來實施。

在該另一示例中，每個電力單元208提供與控制函數(shù)的值成正比的時變貢獻。因此，來自多個電力單元208的集體貢獻求和為大致具有由控制節(jié)點202所確定的貢獻的預期外形和幅值的貢獻。給定的使用PWM方法做出貢獻的電力單元208通過不同時間的不同裝置貢獻，在整個控制周期內(nèi)或其一部分做出貢獻。

應指出，對于由控制節(jié)點202所選的任何電力單元組208，該組的不同電力單元208可使用不同的方法來控制它們的貢獻。例如，該組的一個或多個電力單元208可使用參考圖10所述的方法來提供貢獻，一個或多個可使用參考圖11所述的方法，和/或一個或多個電力單元208中的不同電力單元可使用上述的PWM方法。在一些情況下，電力單元208可具有實施如上所述的控制方法的多種形式的能力，并且根據(jù)個別情況來選擇哪種方法使用，例如隨機選擇或根據(jù)裝置的環(huán)境狀況、或經(jīng)由工廠或現(xiàn)場已編程的優(yōu)先級、或通過控制節(jié)點202的控制。

如上所述，控制節(jié)點202可基于每個電力單元208在控制周期期間可做出的貢獻(例如，有功或無功能量)的量來選擇電力單元208。

在一些情況下，電力單元208可基于電力特性(諸如電力單元208能夠提供的最大有功或無功電力)來選擇。在電力單元208僅基于可用能量貢獻來選擇時，如果所選的電力單元208的可用電力不足以輸送對應于高峰值的貢獻率，則這會使控制函數(shù)在這些高峰值產(chǎn)生外形的失真。因此，控制節(jié)點202可至少部分基于電力單元208可輸送的最大電力來選擇電力單元208，以便總的組合最大電力輸送至少等于控制函數(shù)的峰值。

控制節(jié)點202通常并不需要訪問指示由每個電力單元208所實施的用于控制其貢獻的特定方法的信息。供應貢獻的方法可以被授權(quán)給各個電力單元208。

然而一些情況下，對于控制節(jié)點202而言，訪問指示由電力單元208所實施的控制方法的數(shù)據(jù)可能是有利的；例如，該數(shù)據(jù)可作為存儲在裝置數(shù)據(jù)庫606中的工作特性的一部分來存儲。在控制函數(shù)具有高峰值的情況下，這會抑制或防止集體貢獻的失真，例如現(xiàn)在參考圖13所解釋的。

可由控制節(jié)點202訪問的數(shù)據(jù)可指示三種類型的電力單元208：

a)不能更改其貢獻的持續(xù)時間的電力單元208；

b)能夠改變其貢獻的持續(xù)時間但是不能更改其瞬態(tài)電力的電力單元

208(例如，簡單的接通/斷開裝置)；

c)能夠更改其瞬態(tài)電力的電力單元208。

類型a)和b)的電力單元208可使用上述參考圖10和11a的方法。在電力單元208的貢獻的可用時間長度為控制周期的高比例長度的情況下，在一些情況下，可省略選擇以避免輪廓外形的失真。然而，在一些情況下，例如失真程度是可接受的情況下，可包含此類電力單元208并使用參考圖10所述的方法。類型c)的電力單元208可使用上述的另外方法，例如PWM方法。

圖13示出總時間長度為T并包含具有特性時間長度Tp的峰值1200的控制函數(shù)的示例。對于類型a)和b)的電力單元208，控制函數(shù)可如上所述參考圖12b被細分。

類型b)的電力單元208可限制它們做出貢獻的時間的長度，以便使用參考圖11a所述的方法，以便它們僅在控制周期的相對小的比例上做出貢獻。

對于貢獻率以與控制函數(shù)的值成正比的方式進行控制的類型c)的電力單元208，如果控制函數(shù)的均值的峰值為高，則電力單元208可被阻止在控制周期T期間提供它們的全部可用貢獻。

因此，在這種情況下，類型b)和類型c)兩者的電力單元208可做出對于在控制周期T期間的總可用貢獻的貢獻。在選擇電力單元208時，控制節(jié)點202可考慮這點。例如，控制節(jié)點202可運行由可用電力單元208執(zhí)行的貢獻的仿真，該仿真考慮了工作特性(諸如電力單元208的類型(例如，a)、b)或c))和/或貢獻的可用持續(xù)時間)，并選擇能夠提供預期總貢獻而且預期外形這兩者的電力單元208的組合。

通過使用上述方法，基于表示由電力單元組208對電特性做出的貢獻的控制函數(shù)，各個電力單元208基于資料信息和控制函數(shù)確定它們的各個貢獻的特性。這產(chǎn)生了大致符合由控制函數(shù)表示的總貢獻的集體貢獻。由于各個貢獻的特性由各個電力單元208它們自己確定，所以減輕了控制節(jié)點202的伴隨著協(xié)調(diào)各個電力單元208的貢獻的特性的負擔。此外，因為相同的控制函數(shù)被廣播給電力單元組208，因此，相比于向各個電力單元208發(fā)送各個指令的情況，傳輸資源具有更少的負擔。

現(xiàn)在描述根據(jù)方法可另外節(jié)省資源的示例。

如圖9、11a、11b和11c所示的控制函數(shù)的先前示例包括貢獻的時域表示。在本發(fā)明的一些實施例中，從控制節(jié)點202發(fā)送給電力單元208的指令可包含貢獻的頻域表示。控制節(jié)點202可執(zhí)行變換處理以將時域表示變換為頻域表示。該變換過程可包括例如傅里葉變換或小波變換。在收到包含頻域表示的指令時，電力單元208接著執(zhí)行另外的變換處理以將頻域表示變換為時域表示。

時域表示變換為頻域表示可減少定義控制函數(shù)所需的參數(shù)的數(shù)量。為了定義時域表示，可能需要多個參數(shù)，諸如上升和下降時間、開始和停止時間、控制函數(shù)在不同時間實例的值等等。具體地，對于復雜的控制函數(shù)，所需的參數(shù)的數(shù)量可能是很大的，從而給控制節(jié)點202和電力單元208之間的連接帶來負擔。

變換至頻域表示的變換允許減少用于定義控制函數(shù)的參數(shù)的數(shù)量。頻域表示可包括例如一系列復數(shù)，如同在傅里葉級數(shù)的情況下。在該級數(shù)中的項數(shù)可例如根據(jù)質(zhì)量要求來限制。

圖13示出目標控制函數(shù)的示例。以及第五階和第七階傅里葉級數(shù)頻域表示的電力單元208變換至時域表示的變換結(jié)果?？梢钥闯觯谄唠A表示比第五階表示更少偏離目標控制函數(shù)。然而，第七階表示比第五階表示需要更多的參數(shù)，并因此在控制節(jié)點202和電力單元208之間的連接上導致更大的負擔。因此，表示的階數(shù)可根據(jù)所需的控制函數(shù)的質(zhì)量來改變。

上述示例涉及傅里葉變換。然而，應理解，可使用其它類型的變換，包含其它時頻變換，諸如例如包含類似于傅里葉變換的信息但具有小波變換的另外特殊特性的正交和積分小波變換，從而允許在基礎函數(shù)的更高分析頻率處能夠有更高的時間分辨率。

輸送使用如上所述的頻域表示的控制函數(shù)的方法可被應用于其它類型的方案。例如，該方法可被用在控制節(jié)點202向每個單獨裝置指定定時和/或其貢獻的其它特性，而非將其授權(quán)給根據(jù)上述方法的各個裝置的情況下。

雖然上述示例已參考對配電網(wǎng)中的能量供應和/或消耗的貢獻來描述，但是上述方法可同樣應用于在電網(wǎng)100、102中流動的電的其它特性的貢獻。例如，上述方法可被用在需要對電的無功電力特性做出貢獻的情況下，例如結(jié)合在WO2011/147852A2中描述的方法，或需要電力消耗和/或供應的變化以便對電網(wǎng)的頻率特性做出貢獻的情況下。

本文所述的技術(shù)和方法可通過各種裝置來實施。例如，這些技術(shù)可在硬件(一個或多個裝置)、固件(一個或多個裝置)、軟件(一個或多個模塊)或它們的組合中實施。硬件實施可在一個或多個專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理裝置(DSPD)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、被設計成執(zhí)行本文所述的功能的其它電子單元或它們的組合內(nèi)實施。對于固件或軟件，具體實施可通過執(zhí)行本文所述的功能的至少一個芯片組的模塊(例如，程序、函數(shù)等等)來完成。軟件代碼可被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中并由處理器執(zhí)行。數(shù)據(jù)存儲單元可在處理器內(nèi)或處理器外部實施。在后者的情況下，數(shù)據(jù)存儲單元可經(jīng)由本領域中所公知的各種裝置被通信耦接到處理器。另外，本文所述的系統(tǒng)的部件可由另外的部件重新布置和/或互補以便促進關于各個方面的實現(xiàn)，并且它們不局限于在給出的附圖中列出的精確配置，如本領域的技術(shù)人員應理解。

上述實施例應被理解為本發(fā)明的例示性實例。可以設想本發(fā)明的其它實施例。例如，上面描述的用戶可經(jīng)由中心節(jié)點200的用戶界面310與中心節(jié)點200互動并向其提供信息。在一些布置中，用戶可改為使用位于其它地方的用戶界面與中心節(jié)點200互動，或使用互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)與中心節(jié)點200通信。在一些布置中，被描述為由用戶執(zhí)行的通信可改為自動執(zhí)行，例如使用可以適于訪問用戶的日歷和/或其它個人信息以確定與用戶相關聯(lián)的裝置的例如可用時間的計算機算法。

此外，上面提到控制節(jié)點202可存儲指示網(wǎng)絡地址(諸如與其通信的一個或多個電力單元208的IP地址)的地址數(shù)據(jù)。在一些實施例中，例如，電力單元208可具有并入的唯一標識符(諸如用戶身份模塊SIM卡)，在此情況下，地址數(shù)據(jù)包括給定SIM卡的身份號碼，諸如MSISDN號。在一些情況下，電力單元208和控制節(jié)點202之間的通信可通過沿被稱為電力線通信(PLC)的電力線路傳送數(shù)據(jù)來實施。

中心節(jié)點200和控制節(jié)點202可被實施為計算機化裝置。它們在上面被描述為在離散的結(jié)構(gòu)中實施。然而，這些節(jié)點的部件和功能，例如用戶和裝置數(shù)據(jù)庫可以使用多個分布式物理結(jié)構(gòu)的分布式的方式實施。

雖然如圖2所示的系統(tǒng)包括中心節(jié)點200和多個控制節(jié)點202，但是在一些實施例中，沒有使用中心節(jié)點200和/或僅有一個控制節(jié)點202。

雖然上面提到了對配電網(wǎng)102的能量貢獻等，但是本發(fā)明的實施例同樣應用于配電網(wǎng)絡的其它部分，諸如配電網(wǎng)100。

應理解，關于任一實施例所述的任何特征可被單獨使用，或與所述的其它特征組合使用，并且也可結(jié)合任何其它實施例的一個或多個特征或任何其它實施例的任何組合來使用。此外，未在上面描述的等同物及其實施例也可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下采用，其中，本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求中定義。