节能相关申请的交叉引用
此申请要求2008年12月4日提交的题为“ENERGY REDUCTION”
的U.S.专利申请号12/328714(律师代理号：026808-005000US)的优先权，
为了所有目的，其通过全文引用被并入本文。
此申请也要求2008年12月4日提交的题为“ENERGY SAVINGS
AGGREGATION”的U.S.专利申请号12/328703(律师代理号：
026808-004700US)的优先权，为了所有目的，其通过全文引用被并入本
文。
背景
在电网中，需求响应指的是响应于供给条件管理来自用户的需求，例
如，使电力用户在紧要时间或响应于市场价格减小他们的消耗。在需求响
应中，用户响应于电力公司的要求或市场价格状况可切断或减少负载，称
为卸载。卸载的替代方式为现场发电以补充电网。在紧张的电力供应的状
况下，需求响应能够显著地提高系统可靠性，减小峰值价格以及，通常，
减小电价波动。因为电力系统的规模通常对应于峰值需求(加上误差和未
预见的事件的容限)，降低峰值需求减小总的发电站和资金成本要求。依
赖于发电设施的配置，需求响应也可用于在高产量和低需求的时候增加需
求(负载)。由于诸如风力的间歇电源在系统中的比例增长，需求响应在
有效管理电网方面可能变的越来越重要。
需求响应通常用于指用来鼓励用户减小需求，因此减小电力的峰值需
求的机制。电力用户一般需要一些动机来响应来自需求响应提供者的要
求。例如，电力公司可通过在短期内上涨电价来创建基于收费的动机。电
力公司能够在酷暑期间对选择的高用量使用者施加强制性的削减，该使用
者对于其参与将获得补偿。高电能使用者可接收折扣或其它基于坚定承诺
的动机以减小在高需求期间的功率。
概要
根据本公开的示例的功率减小系统包括一种功率减小系统，其包括：
输入，其被配置以从电源接收功率；输出，其被配置以提供输出功率到负
载；开关，其耦合到输入和输出；网络接口，其被配置以从网络接收功率
状态消息；控制器，其耦合到开关和网络接口以及被配置以响应于功率状
态消息来控制开关以选择地耦合/去耦输入到/自输出；以及能量消耗模
块，其耦合到输入以及被配置以确定由输入提供到输出的能量的能量消耗
量，该输出被耦合到输入，其中网络接口被耦合到能量消耗模块以及还被
配置以向连接到网络的远程设备传输能量消耗量。
该功率减小系统的实施方式可包括一个或多个以下特征。能量消耗量
为减小的能量消耗量，其基于(1)在所述控制器从至少一个所述输出去
耦所述输入的时间段由所述输入提供的能量以及(2)所述时间段的基线
能量消耗估算量。所述能量消耗模块还被配置以基于在没有输出由所述控
制器从所述输入去耦的时间段由所述输入提供的能量来确定所述基线能
量消耗估算量，以及在存储器存储所述基线能量消耗估算量。所述能量消
耗模块被配置以基于所存储的基线能量消耗估算量确定多个时间段的平
均基线消耗估算量，其中所述平均基线消耗估算量的时间段包括小时、日、
星期、月和年的至少一个。所接收的功率状态消息包括指示取消由先前接
收的功率状态消息引起的动作的信息。所述功率状态消息包括信息，所述
信息关于从所述输入去耦的设备类型的指令，关于从所述输入去耦的具体
的输出的指令，关于待产生的能量减小量的指令中的至少一个，或将被接
收的针对产生的能量减小水平的补偿水平。所述系统还包括备用电源，其
中所述控制器还被配置以耦合所述备用电源到至少一个所述输出。所述备
用电源包括不间断电源。所述能量消耗量是减小的能量消耗量，所述减小
的能量消耗量基于(1)在所述控制器从至少一个所述输出去耦所述输入
的时间段提供给所述多个输出的能量以及(2)所述时间段的多个基线能
量消耗估算量，以及其中所述能量消耗模块还被配置以基于提供到所述多
个输出中的每个的能量确定所述多个基线能量消耗估算量。所述能量消耗
量包括第一能量消耗量和第二能量消耗量，所述第一能量消耗量基于响应
于任何功率状态消息，在没有输出由所述控制器从所述输入去耦时由所述
输入提供的能量，所述第二能量消耗量基于响应于所述功率状态消息，当
至少一个所述输出由所述控制器从所述输入去耦时由所述输入提供的能
量
一种功率减小的示例的方法包括：从电源接收功率；提供从所述电源
接收的功率到耦合到多个负载的多个输出；从网络接收功率状态消息；响
应于接收所述功率状态消息，控制耦合到所述电源和所述输出的开关以选
择地耦合/去耦所述电源到/自所述输出；确定由所述输入提供到所述输出
的能量的能量消耗量，所述输出被耦合到所述输入；以及向连接到所述网
络的远程设备传输所述能量消耗量。
该方法的实施方式可包括一个或多个以下特征。所述能量消耗量为减
小的能量消耗量，所述减小的能量消耗量基于(1)响应于所述功率状态
消息，在所述电源选择地从至少一个所述输出去耦的时间段由所述电源提
供的能量以及(2)所述时间段的基线能量消耗估算量。控制至少一个开
关以耦合至少一个所述输出到备用电源。所述备用电源包括不间断电源。
基于响应于所述功率状态消息，在没有输出被控制以从所述电源去耦的时
间段由所述负载消耗的能量，确定所述基线能量消耗量，以及在存储器存
储所述基线能量消耗量。该方法包括向远程设备传输减小的能量消耗量到
网络。该方法可包括控制至少一个开关将至少一个输出耦合到备用电源。
该备用电源是不间断电源。所述能量消耗量是减小的能量消耗量，所述减
小的能量消耗量基于(1)在所述电源选择地从至少一个所述输出去耦的
时间段，提供给所述多个输出的能量以及(2)所述时间段的多个基线能
量消耗估算量，所述方法还包括基于提供到所述多个输出中的每个的能量
确定所述多个基线能量消耗估算量。所述能量消耗量是第一能量消耗量和
第二能量消耗量，所述第一能量消耗量基于响应于任何功率状态消息，在
没有输出由所述控制器从所述输入去耦时，由所述输入提供的能量，以及
所述第二功率消耗量基于响应于所述功率状态消息，在至少一个所述输出
由所述控制器从所述输入去耦时，由所述输入提供的能量。
示例的实施方式包括其上存储了指令序列的计算机可读介质，所述指
令序列包括使处理器执行以下步骤的指令：从网络接收功率状态消息；响
应于接收所述功率状态消息来控制开关以选择地耦合/去耦所述电源到/自
所述输出，所述开关被耦合到电源和多个输出，其中所述输出被耦合到多
个负载；确定由所述输入提供到所述输出的能量的能量消耗量，所述输出
被耦合到所述输入；以及使发射器向连接到所述网络的远程设备传输所述
能量消耗量。
本公开的实施方式可提供一个或多个以下功能。多个零售电能使用者
(从单个房主到多家庭住宅，或小型办公楼)可在电力短缺期间参与将节
约的功率售给电力公司。能够自愿和/或自动地并且没有带来不便地减小能
量消耗。能够测量、聚集、核实、控制以及奖励小型的单个用户的能量节
约。可减小电网的峰值功率需求，例如，避免诸如降压、停电等的功率故
障。本公开对于更多领域的适用性将从下文提供的详细描述中变得明显。
附图简述
图1为功率减小聚集系统的实施方式的图解，其用于减小供应给连接
到电网的用户的峰值功率。
图2为功率减小系统的一个实施方式的方框图，其用于选择地控制供
应给连接到图1的电网的负载的功率。
图3为在图2中所示的功率减小系统的一个实施方式的示意图。
图4为在图1中所示的用于减小峰值功率的功率减小聚集系统的中央
服务器的一个实施方式的方框图。
图5为通过图2的功率减小系统执行的过程的一个实施方式的流程
图。
图6为通过图4的中央服务器执行的过程的一个实施方式的流程图。
图7为通过图2的功率减小系统执行的过程的另一个实施方式的流程
图。
图8为通过图4的中央服务器执行的过程的另一个实施方式的流程
图。
在附图中，类似的组件和/或特征可具有相同的引用标签。此外，相同
类型的各种组件可通过在参考标签后接破折号和第二个标签来区分，所述
第二个标签在类似的组件之间区分。如果在说明书中仅使用第一个标签，
描述适用于具有相同的第一引用标签的类似组件的任何一个而不考虑第
二个引用标签。
详细描述
在此提供的公开描述了通过方法和/或装置体现的技术等其他方面，所
述方法和/或装置用于控制供应给连接到电网的用户的功率从而管理峰值
功率需求。例如，中央服务器被提供用于聚集小型电能使用者的大量的能
量节约，以此方式来满足电力公司的降低峰值功率的需要，同时对小型能
量用户提高与节约的能量的量成比例的奖励和付款。中央服务器经通信网
络传输功率状态消息到连接到电网的用户从而减小电网上的需求。功率状
态消息包括指令，该指令指示与用户联系的功率减小系统选择地控制由电
网供应到连接到功率减小系统的负载的功率。
功率状态消息被传输到连接到电网的可编程功率减小设备以选择地
控制供应到各种用户负载的功率。当功率减小设备接收表示要求功率减小
的功率状态消息时，功率减小设备确定从哪个负载切断或减小功率。可编
程功率减小设备能够被编程以基于各种优先权切断到不同负载的功率。功
率减小设备将表示能量减小的量或能量消耗的量的信息发回中央服务器
以用于聚集目的。此外，功率减小设备也能够耦合负载到备用电源，例如，
不间断电源。例如，中央服务器和功率减小设备的其它实施方式都在说明
书和权利要求的范围之内。
图1为用于减小供应到连接到电网16的用户的峰值功率的功率减小
使用系统10的实施方式的图解。系统10包括功率减小聚集系统，其包括
中央服务器12和多个功率减小系统20-1到20-n。多个用户家庭和/或小型
企业18-1到18-n每个都包括单独的功率减小系统20-1到20-n。系统10
还包括发电站14，其提供功率到电网16。家庭18被连接到电网16。功率
减小系统20被耦合到电网16以及家庭18的负载，所述家庭18与每个功
率减小系统20相关联。
功率减小系统20通过网络13可通信地连接到中央服务器12。网络
13能包括一个或多个有线的或无线的网络。有线的网络能够包括电话网络
(例如，简单的老式电话系统或POTS)，电缆网络，计算机网络，例如，
LAN、MAN、WAN、电力线通信等。无线的网络能够包括蜂窝电话网络、
WiFi网络、卫星网络等。网络13提供在功率减小系统20和中央服务器
12之间的双向通信。中央服务器12通过网络13传输功率状态消息到功率
减小系统20以及从功率减小系统20接收关于能量减小和/或能量消耗的信
息。
在系统10中，中央服务器12在这里通过网络13可通信地连接到发
电站14，该发电站14供应功率到电网16。在其它实施方式中，中央服务
器能够位于发电站。中央服务器12能够通过网络13从发电站14接收功
率状态指令和/或表示电网16的状态的信息。
发电站14能够联络中央服务器12以要求(例如，指定的和/或预先安
排的数量的)能量减小。例如，发电站14在响应于确定例如，在峰值功
率使用期间，如果不中断或提供备用的线路容量其不能满足功率需求，它
可能会这样做。中央服务器12然后通过将功率状态消息发送到与各个使
用者相关联的功率减小系统20以减小参与的各个使用者的能量使用，以
及累加聚集的总能量节约。该聚集的能量节约被发送到电力公司，且能够
生成费用给中央服务器12的操作者。依次地，操作者将分配该费用的一
部分给参与的各个使用者，优选地在数量上与实际节约的能量成比例。可
能产生被传输的功率状态消息的电网状态的改变能够包括接近电网16的
容量或与电网16的容量相关的阈值水平的功率需求电平。在其它情况下，
电网16的一些容量可被暂时降低，因为需要将功率转移到其它电网或电
网16的其它部分。
功率状态消息由中央服务器12使用以影响各个功率减小系统20供应
功率到耦合到它们的各种负载的方式。中央服务器12能够传输功率状态
消息到单个的功率减小系统20或到所有的功率减小系统20。中央服务器
12能够基于与单个系统20相关联的当前使用电平和/或基于过去使用电平
确定接收功率状态消息的单个的功率减小系统。
功率状态消息能够包括用于控制功率减小系统20的操作的各种指令。
例如，功率状态消息能够包括要求功率减小、取消先前的功率减小、要求
功率消耗中减小的百分比，或要求绝对的功率减小量的指令。此外，功率
状态消息能够包括关于补偿水平的信息，例如，价格或节约量，该信息被
提供用于在某个水平的功率减小。功率状态消息能够包括关于去耦什么的
指令。例如，该指令能够包括关于哪些负载或至少哪些负载类型(例如，
空调、热水器、电视、计算机、游戏机、立体声音响，等。)要去耦的指
令。功率状态消息可以指先前的功率状态消息和以各种方式影响先前功率
状态消息的指令。例如，功率状态消息能够包含用于取消或修改先前指令
的指令。包含在功率状态消息的指令能够为可选的并且其能够由功率控制
器27基于其如何被配置来确定是否期望功率减小。指令也能够为强制性
的以及功率减小系统可能不具有选择是否听从指令的能力。一些功率状态
消息能够包含用于当前的和/或过去的能量使用评估的要求，或能量减小评
估(例如，响应于减小功率的指示，将能量使用的数量减小到基线水平以
下)的要求。
关于图2，能量减小系统20包括功率减小控制器24，以及主配电板
26。系统20可全部地或部分地在房屋18内，或完全在房屋18外部。功
率减小控制器24经线路30连接到配电板26。线路30可包含多个电线以
及可被包含在单个机械导管内。主配电板26经一个或多个线路32连接到
在房屋18内的适合的AC负载以及经适合的线路33连接到电网16。功率
减小系统20包括可选的备用电源22。可选的备用电源22能够为不间断电
源(UPS)、发电机或其它替代能源，例如，太阳能或风能。可选的备用电
源22被耦合到功率减小控制器24的交换模块31。模块31能连接电源22
到配电板26以使备用电源22能够供应功率到一个或多个AC负载。
功率减小控制器24也包括耦合到存储器23的一个或多个处理器21。
处理器21能够包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器
(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可
编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、其它电
子单元，或它们的组合。
处理器21被配置以存储通过一个或多个接口接收的数据以及处理和
将数据存储在存储器23。存储器23能够在处理器21内或在处理器21外
部实现。存储器可为长期的、短期的、易失的、非易失的，或另外类型的
存储器，且不限制为任何特定类型的存储器或任何数量的设备。
处理器21也被配置以发送/接收数据和/或指令到/自网络接口25，发
送数据/指令到控制器27，以及从能量消耗模块29和交换模块31接收数
据。网络接口25被配置以传输和接收数据到/自网络13。
交换模块31包含开关，如以下参考图3描述的。开关的输出被耦合
到连接到配电板26的负载。开关被配置以选择地耦合输出到输入电源，
例如，电网16，或如果存在，备用电源22。
控制器模块27被耦合到交换模块31。控制器模块27被配置以控制在
交换模块31中的开关以选择地耦合/去耦功率到/自负载。控制器模块27
响应于接收功率状态消息，能从电网线路33去耦选择的负载。控制器27
能够选择地耦合先前去耦的负载以接收功率作为状况改变(例如，响应于
接收功率状态消息，该功率状态消息取消或修改先前接收的功率状态消
息)。由控制器模块27执行的其它功能的细节参考图5和图7在以下描述。
能量消耗模块29被耦合到交换模块31和控制器模块27。能量消耗模
块能够被耦合到交换模块31的一个或多个输入和/或耦合到负载的一个或
多个输出。能量消耗模块29被配置以确定由负载消耗的能量的量。能量
消耗模块29能够例如，当耦合到开关的输出时，确定由每个负载分别消
耗的能量的量，和/或例如，当耦合到来自电网的输入时，确定由输入电源
提供的总能量。使用从控制器模块27获得的关于哪个开关被连接到电网
以及可选地哪个开关被连接到备用电源的信息，能量消耗模块29能够确
定哪个输出被包括在能量消耗计算中。
能量消耗模块29能够确定基线能量的量，以及响应于从中央服务器
12接收功率状态消息的功率减小控制器24，确定减小的能量消耗的量。
减小的能量消耗的量为在(1)在控制器模块27从至少一个输出去耦输入
期间，由输入提供到负载的能量，以及和(2)先前确定的基线能量消耗
的量之间的差。基线能量消耗的量为预期的能量消耗的指示。基线能量消
耗量优选地基于在没有负载由功率减小控制器24可控制地去耦时的时间
段的多个过去的能量消耗量的历史平均。
优选地，基线能量消耗量为每个负载单独确定。以此方式，基线能量
消耗量能够反映互不相关的负载的能量使用的改变。例如，一些负载的基
线能量消耗量可取决于外部温度和/或湿度，例如，空调和热水器，但其它
不是。加热器和空调的基线能量消耗量则可被存储作为除时间(天、星期、
年等)之外的外部温度和湿度的函数。
作为能量消耗模块29计算基线能量消耗量和减小的能量消耗量的替
代，能量消耗模块29能够以相同的方式确定在所有时间段供应到负载的
能量的能量消耗量，并发送这些量到处理器21。处理器21然后通过网络
13经网络接口25发送这些量到中央服务器12。以此方式，由能量消耗模
块29使用相同的方法确定所有时间段的能量消耗量，不论负载是否被可
控制地去耦。中央服务器12周期性地传输要求能量消耗量的功率状态消
息到功率减小系统20。当能量消耗量在正常的电网状况期间被功率减小系
统20要求时，在功率减小指令没有起作用的期间，中央服务器12存储接
收的能量消耗量作为基线能量消耗量。当能量消耗量由中央服务器12在
功率减小指令起作用的期间要求时，中央服务器使用接收的能量消耗量以
通过从对应类似时间段(例如，一天中的某一时间、一星期中的某一天、
一年中的某一天等)的先前存储的基线消耗量减去接收的能量消耗量来确
定减小的能量消耗量
参考图3，功率减小控制器24的交换模块31包括负载开关42-45。配
电板26包括连接到电网16的线路50和52。连接到AC负载的线路62-65，
以及电路断路器72-75。开关42-45的输出包括保险丝48以及被连接到每
个线路62-65，所述线路62-65连接到AC负载。控制器模块27和能量消
耗模块29被示出为单个的块，但是分别提及。虽然仅示出了四个开关42-45
和对应的保险丝48以及负载线路62-65，但可使用其它数量。
每个开关42-45能够被放置在三种状态中的任何一种，即连接其输出
负载线路62-65到功率线路50、52中的一个，经线路82或线路84连接其
输出负载线路62-65到可选的备用电源22，或连接其输出负载线路62-65
到断开的位置/端子92-95(例如，开路，没有连接到备用电源22或任意功
率线路50、52)。
控制器模块27被耦合到开关42-45以及选择地耦合和去耦输出负载线
路62-65，经线路82或线路84连接到AC负载、到/自电网16、开路断开
端子92-95，以及备用电源22。能量消耗模块29被耦合到输出功率线路
62-65以及监控提供到AC负载的功率。使用从控制器模块27获得的开关
状态信息，能量消耗模块29能够确定输出功率由电网供应还是由备用电
源22供应。使用该信息，能量消耗模块能够确定是否将所测量的输出能
量包括在由电网提供的总能量的量中。
作为被耦合到输出路线62-65的替代，能量消耗模块29能够被耦合到
功率线路50和52，或耦合到开关42-45的输入线路。在这些情况下由能
量消耗模块确定的能量的量将为从电网接收的能量的量。测量在开关42-45
的输入线路的能量使用允许测量每个负载的能量使用。由电网提供的能量
计算在该情况下被简化，因为计算不受开关42-45的状态的影响。
控制器模块27被配置以根据一种或多种方法选择地从开关42-45耦合
和去耦某些负载，所述方法包括但不限于相关联的负载的优先级，预先确
定的或可编程的负载管理设置，以及关于当负载抽拉功率时哪个负载能够
被去耦合(例如，当微波炉抽拉功率时，用户不想让它去耦合)的可编程
的设置。控制器模块27能够由用户基于几个不同的标准重新配置以去耦
负载。控制器模块27能够被配置为，例如，在其它类型的负载之前去耦
某个类型的负载。例如，可在冰箱电路被去耦之前去耦空调电路。
在确定哪个负载被耦合和/或去耦合方面，能够由控制器模块27使用
的标准包括：与由其它负载抽拉的功率量相比的由一负载抽拉的功率量，
与要求的功率减小量相比的由负载抽拉的功率量(例如，为了去耦最小的
负载以满足所要求的量，首先去耦最大的抽拉负载)，使用者定义的与其
他抽拉功率的负载相比的一负载的重要性或关键性的优先级，和/或提供最
小的通电时间占空比到负载。控制器模块27能够要求经使用者接口(未
在图3中示出)来自使用者的使用者输入，以允许使用者确定哪个负载被
去耦。也能使用其它标准以确定哪个负载被去耦和/或耦合到电网16。
控制器模块27能够被配置为基于取决于一天中的某个时间、一星期
中的某天、一年中的某个时间等的优先级去耦负载。例如，用于家庭使用
的控制器模块27被配置为期望当人在家时不去耦某些负载，以及期望当
人不在家时去耦某些负载。控制器模块27被配置为在工作日但不是在周
末去耦某些负载，反之亦然。控制器模块27也优选地被配置为在一年中
的不同时间去耦不同的负载。
控制器模块27被配置为为了满足所要求的功率减小，例如，某一百
分比、阈值或绝对功率减小阈值(例如，许多千瓦时)而去耦负载。以上
讨论的优先级被利用以选择负载被去耦的顺序以尝试达到要求的功率减
小阈值。
控制器模块27能够被配置为去耦和再耦合负载到功率输入以使负载
在减小的占空比运行。例如，冰箱电路能够被去耦一段时间并且然后再被
耦合一段时间。此外，控制器模块27不仅能够控制负载为开/关，也可以
控制负载为部分开或部分关。减小的占空比开/关时段或部分开部分关电平
能够基于各种因素变化，例如，一天中的时间、温度(例如，用于空调或
其它气候控制负载)等。控制器模块27也能够通过调整控制设置例如，
恒温器设置、亮度等间接耦合或去耦负载。
控制器模块27能够被配置为只有在满足一个或多个卸载标准时才去
耦某些负载，例如，节约的阈值量或提供的费用，例如，提供的每千瓦时
成本的减小或某个价格。优选地，从中央服务器12接收的功率状态消息
包括节约数量总额或每千瓦时价格，其被提供以将功率消耗减小阈值量。
节约数量或价格能够取决于功率减小的百分比或绝对量，其被引入以响应
供应。例如，对于在1kw到5kw之间的功率减小，发电站可提供每千瓦时
收取的费用减少10％，对于在5kw到10kw之间的功率减小，提供15％的
减少等。控制器模块27被配置为基于优先级、卸载标准、提供的/可用的
动机，多少负载在抽拉功率，哪些负载在抽拉功率(例如，高优先级负载、
低优先级负载等。)、一天中的时间、一周中的日子、季节等确定哪些负载
被卸载以及卸载多少。再次，在选择负载被去耦的顺序时，能够利用以上
讨论的优选级方法从而达到阈值水平。
参考图4，中央服务器12包括耦合到存储器104的处理器102。处理
器102能够包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、
数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列
(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、其它电子单元，或
它们的组合。
处理器102被配置以处理从网络接口106接收的数据和/或将该数据存
储在存储器104上。存储器104能够在处理器102内或在处理器102外部
实现。存储器104可为长期的、短期的、易失的、非易失的，或另外的存
储器以及不限制为任何特定类型的存储器或任何数量的设备。
处理器102也被配置以通信数据和/或指令到和/或自网络接口106、电
网状态模块108、功率节约计算模块110，以及功率减小模块112。
网络接口106被配置以通过网络13传输和接收数据。网络接口106
能够传输功率状态消息到功率减小系统20。另外，网络接口106能传输和
接收信息到和自发电站14。例如，网络接口106能够从发电站14接收使
功率减小开始或取消的指令。此外，网络接口106能够通过网络13传输
功率减小估算量到发电站14。
电网状态模块108耦合到网络接口106以及被配置以通过网络接口
106向功率减小控制器24传输功率状态消息到网络13。确定何时传输功
率状态消息能够通过电网状态模块108独立地进行，或电网状态模块108
能够经网络接口106从外部电源例如，发电站14接收指令。功率状态消
息能够要求功率减小、要求取消先前的功率减小、要求功率消耗减小的百
分比，或要求绝对的功率减小量。功率状态消息能够包括关于一个或多个
动机的信息，例如，诸如价格或节约量的补偿水平，其在相应量的功率减
小中提供。对于在电网上的所有功率减小控制器24而言，要求的数量能
够为相同的，或要求的数量能够基于诸如当前能量消耗水平，历史基线能
量消耗水平等标准确定。
以上描述的功率控制器模块27的一些功能能够包括在中央服务器12
的电网状态模块108或另外的模块中。例如，电网状态模块108能够被配
置为传输包括关于要去耦什么的指令的功率状态消息。例如，指令能够包
括，例如，关于哪些负载或至少哪个类型的负载(例如，空调、热水器、
电视、计算机、游戏机、立体声音响等)要去耦的指令，关于去耦的功率
数量(百分比或绝对数量)的指令等。
功率节约补偿模块110被配置以确定由于提供聚集的能量减小而获
得的聚集补偿，所述聚集的能量减小由功率减小设备响应于接收由电网状
态模块108传输的电网状态消息而产生。另外，功率节约补偿模块108
被配置以确定与接收功率状态消息的每个功率减小设备相关联的聚集补
偿的单独的部分。功率节约补偿模块110从功率减小模块112接收对应于
功率减小控制器24的单独的功率减小估算量。单独的功率减小估算量由
功率减小模块112组合以确定聚集功率减小估算量。功率节约补偿模块
110从功率减小模块接收聚集功率减小估算量。如以上讨论的，单独的能
量减小估算量能够由单独的功率减小控制器24的单独的能量消耗模块29
确定，或由中央服务器12的功率减小模块112确定。在单独的能量减小
估算量由功率减小控制器24确定的情况下，功率节约补偿模块110优选
地例如，使用电力公司记录来确认和/或验证能量减小估算量，来防止欺
骗性的能量减小要求。
基于发电站协议的用什么支付功率减小，功率节约补偿模块110确定
由聚集的功率减小估算量获得的聚集补偿的量。功率节约补偿模块110
然后能够确定与每个功率减小设备相关联的聚集补偿的单独的部分。中央
服务器12为了覆盖花费和在一些情况下获利，在确定单独的部分之前减
去聚集补偿的部分。功率节约补偿模块110然后能够基于单独的功率减小
估算量与聚集功率减小估算量的比率，成比例地确定减小的聚集补偿的单
独的部分，或确定一些其它的同意补偿的结构，(例如，在减去花费和/
或收益之后)。
单独的补偿部分也能够受到由单独的功率减小设备引起的功率减小
的数量影响。例如，如以上描述的，对于较高水平的功率减小能够提供较
高的价格。在这些情况下，功率节约补偿模块110在确定单独的补偿部分
时能够包括各种价格。确定单独的补偿部分的其它方法在此描述的方法范
围之内。
功率减小模块112被耦合到网络接口106和功率节约模块110。功率
减小模块112被配置以经网络接口106接收与功率减小设备中的每个相关
的负载的能量消耗减小的标记，所述功率减小设备响应于功率状态消息而
产生功率减小。功率减小模块112通过添加单独的能量减小估算量来估算
聚集功率减小。例如，通过在存储器104中存储单独的和聚集的能量减小
估算将其提供给功率节约补偿模块110，从而使功率节约补偿模块110执
行如以上讨论的功能。
由功率减小模块112接收的能量减小的标记能够为单独估算的能量
减小，其由单独的功率减小控制器24的单独的能量消耗模块29计算。功
率减小模块112通过组合这些单独的能量减小估算量计算聚集的能量减
小估算量。
替代能量减小标记作为由能量消耗模块29计算的能量减小估算量，
由功率减小模块112接收的能量减小标记能够为周期性的能量消耗量。功
率减小模块112基于周期性地从功率减小设备发送到中央服务器12的能
量消耗量确定能量减小估算量。功率减小模块112能够使用类似于那些以
上讨论的方法，例如，计算基线能量消耗量、来计算在能量估算量中的减
小量。功率减小模块112记录何时每个功率减小设备在计算基线量的正常
状态，以及何时每个功率减小设备在计算能量减小估算的减小状态。以下
参考图5-图8讨论确定功率减小估算量的更多细节。
参考图5，其参考图1-图3，由图2的功率减小系统20执行的过程
210包括示出的阶段。过程210由功率减小控制器24的各种模块执行。
在该示例中，能量消耗模块29被配置以确定减小的能量消耗量，其包括
计算基线能量消耗量。在阶段212，交换模块31的输入从电源例如，电
网33接收功率。
在阶段214，从在阶段212的电源接收的功率被提供到交换模块31
的输出，其连接到与执行过程210的功率减小控制器24相关联的房屋18
的各种负载。取决于电网33的当前状态为正常的还是不正常的(例如，
功率减小状态)，一些或所有开关42-45在耦合输出和对应的负载到电网
16的状态。
在阶段215，能量消耗模块29为输出/负载确定基线能量消耗估算量。
基线消耗估算量为附接到AC负载的每个输出线路62-65而确定。基线能
量消耗估算量能够周期性地进行，例如，每15分钟、每半小时、每小时
(或其它周期性的和非周期性的间隔)，从而为每个负载开发健全的基线
使用数据库。基线能量消耗估算量能够存储在存储器中以及相互参考日、
星期，年的时间。例如，对于包括空调、热水器、风扇，或受天气影响的
其它设备的负载而言，基线能量消耗估算量也能够相互参考其它参数，例
如，举例，室外的温度和湿度。
在阶段216，网络接口25经网络13从中央服务器12接收功率状态
消息。功率状态消息包含关于功率消耗的要求/指令，以减小功率消耗和/
或取消或修改先前的功率减小要求/指令。
基于在阶段216接收的包含在功率状态消息中的信息，功率控制器
27在阶段218确定是否改变被连接以接收功率的负载。在阶段218进行
的确定取决于在阶段216接收的包含在功率状态消息中的功率减小要求。
在功率状态消息中的指令能够包括要求的活动或可选的活动。如果功率减
小要求与先前的消息相比没有改变，功率控制器27确定没有改变为必要
的。如果功率状态消息包含新的功率减小要求，则功率控制器确定如果当
前没有满足要求的功率减小标准，应当做出改变。例如，如果功率减小要
求是基线功率消耗的百分比减小，功率控制器27在做确定时将当前的功
率减小量与要求的减小电平比较。如果功率减小要求是去耦具体的负载，
例如，空调、电视等，如果要求的负载没有被去耦，功率控制器27确定
需要进行改变。
在阶段218的确定能够利用优先级和卸载标准或规则、预先确定的或
可编程的负载管理设置、和/或关于当它们抽拉功率时，哪个负载能够被
去耦的可编程设置。优先级标准能够包括按重要性排列的分级列表。如果
在重要性阈值水平之下的任何负载在抽拉功率，功率控制器确定需要改
变。在阶段218考虑的卸载标准能够包括关于在日、星期或年的某些时间
某些负载能够被去耦的规则、关于某些负载将被去耦的最小偿还水平的规
则、关于当前功率消耗水平的规则等。
如果在阶段218确定将不实现负载的耦合和去耦，过程210返回到阶
段216。如果预先确定的时间过去却没有接收到新的功率状态消息，过程
210从阶段216移到阶段218。以此方式，过程210确定如果条件是否改
变以使在阶段218确定改变一个或多个负载的功率连接状态。
如果在阶段218确定功率减小将被实现，过程210继续到阶段220，
在此功率控制器27控制一个或多个开关42-45以选择地将从电网16接收
的输入功率耦合和/或去耦到交换模块31的输出。确定哪些负载被耦合或
去耦的标准能够包括：诸如与由其它负载抽拉的功率量相比的由一负载抽
拉的功率量，与要求的功率减小量相比的由负载抽拉的功率量，使用者定
义的诸如与其他抽拉功率的负载相比的一负载的重要性或关键性的优先
级的标准，和/或提供最小的通电时间占空比到负载的标准。控制器模块
27能够要求经使用者接口(未在图3中示出)的来自使用者的使用者输入，
以允许使用者确定哪些负载被去耦。其它标准也能被使用以确定哪些负载
被去耦和/或耦合到电网16。
在阶段222，能量消耗模块29确定减小的能量消耗量。减小的能量消
耗量基于(1)在一时间段由输入电源提供的能量，在该时间段内，一个
或多个开关被控制以从输入电源去耦一个或多个输出，以及(2)在相同
时间段的基线能量消耗估算量来确定。
在阶段215，能量消耗模块29基于在一时间段内由输入电源提供的
能量确定基线能量消耗估算量，在该时间段内，没有输出由功率控制器模
块27从输入电源去耦。能够为连接到输出线路62-65的每个AC负载计
算基线功率估算量。基线估算量被存储在存储器23中。基线能量消耗估
算量被周期性地确定并存储到存储器从而建立基线能量消耗数据库。基线
能量消耗量按时间段进行分类，所述时间段包括一天中的数小时、一星期
的数天、一年的数星期或数月的分段等。通过存储跨越一整年的大量历史
时间的基线能量消耗量，基线能量量反映能量使用如何受气候、季节活动、
用户的个人行为特点等的影响。存储在存储器中的过去的基线能量消耗量
能够与对应类似时间段的新确定的基线量组合(例如，平均、时间平均、
加权平均，等)。以此方式，基线能量消耗量能够接近于统计平均值。
在阶段224，网络接口25通过网络13向远程设备传输减小的能量消
耗量。远程设备由功率聚集系统10的操作者确定，在一些实施方式中，
为发起功率状态消息的中央服务器12。过程210然后回到阶段216。继续
如以上讨论的执行阶段216到阶段224。
在图5的过程210的替代过程中，阶段218能够被省略。在该替代过
程中，在阶段216接收的功率状态消息包括关于哪些负载被耦合或去耦的
具体的指令。例如，用户能够与中央服务器12的操作者达成一致：通过
中央服务器12控制功率减小控制器24。在阶段220，功率控制器27使用
从中央服务器接收的指令以控制开关42-45将从电网16接收的输入功率耦
合和/或去耦到交换模块31的输出。
参考图6，其参考图1-图4，由图3的中央服务器12执行的过程310
包括示出的阶段。过程310由中央服务器12利用以用于控制执行图5的
过程210的功率减小控制器24。在过程210中，在阶段222，功率减小控
制器24确定减小的能量消耗量，以及在阶段224，将这些发送到中央服
务器12。
过程310在阶段312开始，在此，电网状态模块108确定是否电网
16的状态改变，以使功率状态消息应被发送到连接到电网16的任意功率
减小系统20。电网状态模块108能够经网络接口106和网络13，从发电
站14接收电网状态的指示。电网状态模块108也能够被耦合到电网的设
备以及能够独立确定电网状态。
电网状态的改变可造成在阶段312的肯定的确定，其包括容量附近的
功率需求水平，或在与电网16的容量相关的阈值水平附近的功率需求水
平。在阶段312使用的容量水平能够变化。例如，电网16的容量水平能
够被暂时降低，因为需要将功率转移到其它电网或电网16的其它部分。
其它改变能够造成在阶段312的肯定的确定，其包括期望的需求增
长，例如，举例，由于工作日程安排，预期的需求的最大值和最低值每天
一致地发生，举例。在阶段312被识别的改变能够造成先前的功率减小要
求的增加、降低或取消。电网状态模块也能够监控电网的电压和频率特点
以及使用这些测量来确定电网状态是否改变。
在阶段312，如果确定电网状态被改变以及证实功率减小(或先前的
功率减小状态能够以一些方式被取消或修改)，过程310继续到阶段313，
在此，由于电网状态改变，电网状态模块108确定是否需要或证实功率减
小。
在阶段313的确定能够包括对于预期的未来的功率增长，确定用于获
取额外的功率容量的成本(例如，边际成本或总成本)。由于电网容量在
当前容量限度附近，因此能够将附加的功率生成系统引入线路。附加的功
率生成系统能够为发电机，相比于一般的发电厂，例如，煤、天然气，等，
该发电机的操作可能非常昂贵。
增加功率供应的另外的方法，其也可能非常昂贵，为从其它发电站购
买功率以及将购买的功率输送到电网。由于供需因素，购买价格可能非常
昂贵。由于需求增长，例如，由于其它电网也需求更多功率，成本增长。
如果用于供应预期的增长的成本足够高，以及用于减小功率的预期的节约
超过提供到用户以减小功率的成本动机，则在阶段313可能导致肯定的确
定，过程310进行到阶段314。在一些期望收益的实施方式中，为了在阶
段313得出肯定的确定，功率节约应足够高以超过动机的成本以及期望的
收益。如果在阶段312做出否定的确定，过程310重复阶段312直到电网
状态改变。
如果在阶段313得出肯定的确定，过程310继续到阶段314，在此电
网状态模块108经网络接口106传输功率状态消息到诸如与功率减小系统
20相关联的功率减小控制器24的多个功率减小设备。在阶段314传输的
功率状态消息能够包括用于控制功率减小系统20的操作的各种指令。例
如，功率状态消息能够包括要求功率减小、取消先前的功率减小、要求功
率消耗减小的百分比，或要求绝对的功率减小量的指令。此外，在阶段
314传输的功率状态消息能够包括关于补偿水平的信息，例如，用于在某
个水平的功率减小的价格或节约量。功率状态消息能够包括关于去耦什么
的指令。例如，该指令能够包括关于哪些负载或至少哪个类型的负载(例
如，空调、热水器、电视、计算机、游戏机、立体声音响等)要去耦的指
令。功率状态消息能够指先前的功率状态消息和以各种方式影响先前的功
率状态消息的指令。包含在功率状态消息的指令能够为可选的并且其能够
由功率控制器27基于其如何被配置来确定是否期望功率减小。指令也能
够为强制性的以及功率减小系统可能不具有选择是否听从指令的能力。在
阶段314传输的一些功率状态消息能够包含用于当前的和/或过去的能量
使用估算的要求，或能量减小估算(例如，响应于减小功率的指示，能量
使用的数量被减小到基线水平以下)的要求。
在阶段316，网络接口106接收与多个功率减小设备中的每个相关联
的负载的能量消耗减小的标记，功率状态消息在阶段314被传输到该功率
减小设备。在阶段316接收的能量减小标记为由功率减小系统20确定的
能量减小估算量，诸如以上参考在图5中示出的过程210讨论的。能量减
小标记能够在电网16处于功率减小状态的时间段从功率减小系统20周期
性地接收。能量减小标记也能够被接收以响应在阶段314传输要求能量减
小估算的功率状态消息的中央服务器。在阶段312，当电网状态改变和/或
当确定需要另外的功率状态消息时，中央服务器12要求能量减小估算。
在阶段316接收的标记被转发到功率减小模块112。在阶段318，功率
减小模块112通过添加在阶段316接收的单独的能量减小标记来估算聚集
的功率减小。聚集的能量减小估算和单独的能量减小标记被存储到存储器
104以由功率节约计算模块110计算由能量减小获得的聚集的和单独的补
偿，所述功率减小由功率减小系统20在响应于接收功率减小要求时产生。
在阶段320，功率节约模块110确定由于提供聚集的能量减小而获得
的聚集补偿，所述聚集的能量减小在功率减小设备响应于接收在阶段314
传输的功率状态消息而被产生。优选地，在中央服务器12的操作者(在
运行电网16的发电站14不提供中央服务器12的情况下)和发电站14之
间达成的协议被执行以使预定的补偿率被定义。补偿率能够变化作为功率
减小量的函数。例如，较高的补偿率能够负担较高的减小量。替代地，降
低补偿率能够负担较高的减小数量。功率节约模块110通过将聚集能量减
小与适合的补偿率相乘来确定聚集补偿数量。
在阶段322，功率节约补偿模块确定聚集补偿的单独的部分，其由单
独的功率减小设备获得。功率节约补偿模块110确定与每个功率减小设备
相关联的聚集补偿的单独的部分，在阶段314功率状态消息被传输到所述
每个功率减小设备。为了覆盖花费以及在一些情况下获利，功率节约补偿
模块110在确定单独的部分之前减去聚集补偿的部分。功率节约补偿模块
110然后基于单独的功率减小估算量与聚集的能量减小估算的比率，成比
例地确定减小的聚集补偿的单独的部分(在减去花费和/或收益之后)。
在阶段320和阶段322确定聚集和单独的补偿时，过程310返回到阶
段312以确定当电网状态改变时，何时传输下一个功率状态消息。
参照图7，并参考图1-图3，由图2的功率减小系统20执行的过程260
包括示出的阶段。过程260与图5的过程210的不同之处在于，能量减小
估算不是由功率减小设备24利用能量消耗模块29确定，而是由远程设备
计算(例如，中央服务器12)，基线和减小的能量消耗量被传输到该远程
设备。
阶段212-阶段214与过程210的相同阶段相比没有变化。
在阶段268，能量消耗模块29确定基线能量消耗量。基线消耗量能够
被确定用于每个AC负载或单个基线消耗量能够被确定用于所有组合的
AC负载，其取决于实施方式。在阶段270，网络接口25向连接到网络13
的远程设备，例如，中央服务器12传输基线能量消耗量。阶段268和阶
段270能够在电网16处于基线状态的期间周期性地重复。
阶段216与过程210的相同阶段相比没有变化。在阶段218，功率控
制器27确定是否改变被连接以接收功率的负载以及改变多少。阶段218
与过程210的相同阶段相比没有变化，以及以上讨论的相同的方法能够由
功率控制器27执行。
如果在阶段218确定将不实施负载的耦合和去耦，过程260回到阶段
216以等待接收下一个功率状态消息。在阶段216，如果预先确定的时间
量过去却没有接收到新的功率状态消息，过程260从阶段216继续到阶段
218以再次确定是否要求或需要改变。
如果在阶段218确定将实施功率耦合/去耦到输出，过程260继续到阶
段220，在此功率控制器27控制一个或多个开关42-45以选择地耦合和/
或去耦从电网16接收的输入功率到交换模块31的输出。阶段220与过程
210的相同阶段相比没有变化，以及以上讨论的相同的方法能够由功率控
制器27执行。
在阶段272，能量消耗模块29基于由输入电源提供给负载的能量确定
减小的能量消耗量。在阶段268用于计算基线能量消耗量的相同的方法在
阶段272被使用以计算减小的能量消耗量。在阶段274，网络接口25传输
减小的能量消耗量到连接到网络13的远程设备，例如，中央服务器12。
在阶段274传输减小的能量消耗量之后，过程260继续到阶段276。
在阶段276，功率控制器27确定是否电网状态回到基线状态(例如，在阶
段216接收的功率状态消息表示先前的功率减小活动将被取消)。如果为
是，过程260返回到阶段268以计算基线能量消耗。如果在阶段276确定
电网没有在基线状态，过程260返回到阶段216以接收另一功率状态消息。
当功率减小系统20利用过程260时，中央服务器12基于在阶段270传输
的基线能量消耗量以及基于在阶段274传输的减小的能量消耗量计算能量
减小量。参考图6如以上讨论的使用对应于类似的时间帧(例如，日、星
期、月和/或年的类似的时间)的历史基线量来计算补偿，其中历史基线量
通过相同的功率减小系统20事先被传输到中央服务器。
参照图8，并参考图1-图4，由图4的中央服务器12执行的过程410
包括示出的阶段。在过程410中，中央服务器12从功率减小设备接收能
量消耗的周期性标记，诸如以上参考图7讨论的。这与过程310相反，其
中中央服务器接收由单独的功率减小系统20确定的能量减小估算标记。
在阶段412，网络接口106接收与诸如功率减小控制器24的多个功率
减小设备相关的基线能量消耗的标记。在阶段412接收的能量消耗量反映
当没有负载被控制从电网去耦时的功率使用量。基线能量消耗估算量被周
期性地接收并存储在存储器104中，从而建立基线能量消耗数据库。基线
能量消耗量按时间段进行分类，所述时间段包括一天中的数小时、一星期
的数天、一年的数星期或数月的分段等。通过存储跨越一整年的大量历史
时间的基线能量消耗量，基线能量使用量能反映能量消耗量如何受气候、
季节活动、个人行为特点等的影响等。
存储在存储器中的过去的基线能量消耗量能够与对应类似时间段的
新接收的基线量组合(例如，平均、时间平均、加权平均等)。以此方式，
基线能量较少量能够接近于统计平均值
在阶段414，电网状态模块108确定电网16的状态是否从基线状态
改变。以上参考过程310的阶段312讨论的相同的方法能够在阶段414
使用。如果电网状态没有改变，过程410返回到阶段412。如果在阶段414
确定电网状态改变，例如，功率消耗附近容量、断电减小系统容量等，过
程410继续到阶段415。在阶段415，电网状态模块确定改变的电网状态
是否确保要求功率减小的形式的动作。以上参考阶段313讨论的相同的方
法能够在阶段415使用。如果在阶段415得出否定的确定，过程410返回
到阶段412。如果在阶段415得出肯定的确定，过程410继续到阶段416。
在阶段416，电网状态模块108经网络接口106传输功率状态消息到
至少两个功率减小设备。功率状态消息包括关于功率减小量(百分比和/
或绝对量)、去耦的设备类型、能够基于能量减小的量获得的价格和/或折
扣的信息，或如以上参考功率状态消息的讨论的任何信息。
在阶段418，网络接口106接收与多个功率减小设备中的每个相关的
减小能量消耗的标记，功率状态消息在阶段416被传输到所述功率减小设
备。在阶段418接收的减小能量消耗的标记由功率减小系统20以与基线
能量消耗标记的相同的方式确定，但减小能量消耗的标记将反映减小的功
率使用，因为功率减小系统20被配置以响应于功率状态消息而去耦负载。
能量消耗标记从功率减小系统20周期性地被接收或响应于传输要求功率
减小估算量的消息的中央服务器被接收。
在阶段420，功率减小模块112估算与功率减小设备相关的单独的能
量减小量，其基于(1)在阶段418接收的减小的能量消耗标记以及(2)
在阶段412接收并存储在存储器104中的历史的基线能量消耗量。功率减
小模块112然后通过添加在阶段418接收的单独的能量减小标记确定聚集
能量减小估算。聚集能量减小估算和单独的能量减小标记被存储在存储器
104，用于由功率节约计算模块110计算通过能量减小获得的聚集的和单
独的补偿。
在阶段422和阶段424，功率节约补偿模块110确定获得的聚集的和
单独的补偿用于提供能量减小以响应功率状态消息。功率补偿模块110在
阶段422和阶段424使用与以上参考过程310的阶段320和阶段322所述
的类似的方法。
在阶段426，电网状态模块108确定电网16的状态是否改变以使新的
功率状态消息有必要。如果确定电网状态没有改变，过程410返回到阶段
418以接收另外的减小的能量补偿量以及进行如以上讨论的阶段420到阶
段426。
如果在阶段426确定电网状态改变，过程410继续到阶段428。在阶
段428，如果新的电网状态被确定为基线状态，过程410继续进行到阶段
430。在阶段430，电网状态模块108传输基线电网状态消息到所有的功率
减小设备，所述功率减小设备在阶段416已被传输了非基线功率状态消息。
过程410然后返回到阶段412以重新开始接收基线能量补偿标记。
在阶段428，如果新的功率状态被确定为不是基线状态，过程410返
回到阶段416，在阶段416包含新的功率减小指令的新的功率状态消息被
传输到功率减小系统20。新的功率状态消息指令将取决于电网状态如何改
变。如果该状态为较严重的状态，另外的功率减小设备能够被要求减小功
率，或能够要求功率减小的较多。如果该状态为不太严重的状态，一些功
率减小设备能够被指示以取消功率减小动作，或能够要求功率减小的较
少。如以上讨论的其它类型的指令能够被包括在在阶段416传输的新的功
率状态消息中。过程410继续进行如以上讨论的其余的阶段。
应注意到，过程210、过程260、过程310和过程410的阶段能够被
组合、重新布置、组合和在一些例子中被省略。这些过程为示例以及其它
过程在说明书和权利要求的范围之内。
此外，可在此描述不止一个发明。