CN103852633A - 需量反应判断装置及其需量反应判断方法 - Google Patents

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Abstract

一种需量反应判断装置及其需量反应判断方法。需量反应判断装置通过网络与电力系统连线。需量反应判断装置自电力系统接收用电量信息，并根据用电量信息决定电力系统的用电模式。需量反应判断装置根据用电模式计算电力需量，并判断电力需量是否超过用电量门槛值。当电力需量超过用电量门槛值时，需量反应判断装置通知电力系统进行用电设备卸载。

Description

需量反应判断装置及其需量反应判断方法
技术领域
本发明关于一种需量反应判断装置及其需量反应判断方法。更具体而言，本发明的需量反应判断装置及其需量反应判断方法主要根据电力系统不同的运作模式，通过不同的用电模型判断用电需量。
背景技术
目前常见于电力公司以及使用端间的一种电力供需模式，由双方共同订定电力使用量的契约。而契约内容主要规定，当使用端于特定时间区段(如十五分钟或半小时)中使用的电力总量，并未超过约定的电力使用量上限时，使用端将可以相对较优惠的费率结算电费；相反地，当使用端于特定时间区段中使用的电力总量，超过约定的电力使用量上限时，使用端将可能以相对较贵的费率结算电费。
据此，如何于用电的过程中，正确地预估特定时间区段的电力总量，使得使用端得据以即时地调整电力设备的用电，以避免电力总量超过约定的电力使用上限所导致的多余成本支出，确为使用端需积极研究的技术。
然而，已知的电力总量预测技术，多为针对特定的电力使用环境所研发，因此，当有使用端的电力使用环境产生改变时，其原本使用的电力总量预测技术将无法相应地调整，使得所预测出的电力总量与实际的电力总量产生明显的差距，如此一来，使用端对是否需调整电力设备的用电方式将产生严重的误判，进而导致违反契约的机率提升或电力设备的使用效率降低。
综上所述，如何针对使用端可能产生的用电环境变化，动态地调整电力总量预测方式，使得所预测的总用电量的正确性大幅提升，乃业界亟需努力的目标。
发明内容
为解决前述问题，本发明提供了一种需量反应(Demand Response)判断装置及其需量反应判断方法，其主要可动态地判断电力系统不同的运作模式，并针对不同的运作模式，使用不同的用电模型判断用电需量。
为完成前述目的，本发明提供了一种用于需量反应判断装置的需量反应判断方法。需量反应判断装置通过网络与电力系统连线。需量反应判断方法包含下列步骤：(a)令需量反应判断装置自电力系统接收至少一用电量信息；(b)令需量反应判断装置根据至少一用电量信息决定电力系统的用电模式；(c)令需量反应判断装置根据用电模式计算电力需量；(d)令需量反应判断装置判断电力需量是否超过用电量门槛值。当电力需量超过用电量门槛值时，需量反应判断装置发送超量消息至电力系统，以通知电力系统进行用电设备卸载。
为完成前述目的，本发明又提供了一种需量反应判断装置，通过网络与电力系统连线。需量反应判断装置包含收发器、处理器以及存储器。收发器用以自电力系统接收至少一用电量信息。处理器用以根据至少一用电量信息决定电力系统的用电模式，并根据用电模式计算电力需量。处理器更用以判断电力需量是否超过存储器储存的用电量门槛值。当电力需量超过用电量门槛值时，处理器更用以通过收发器发送超量消息至电力系统，以通知电力系统进行用电设备卸载。
通过上述所揭露的技术特征，本发明的需量反应判断装置及其需量反应判断方法将得以根据电力系统的用电变化，动态地调整电力总量预测方式，并以更正确且有效率地的方式完成总用电量的预测性计算。
附图说明
图1A本发明的第一实施例的需量反应判断装置与电力系统连线的示意图；
图1B本发明的第一实施例的需量反应判断装置的示意图；
图2本发明的第二实施例的需量反应判断方法的流程图；以及
图3本发明的第三实施例的需量反应判断方法的流程图。
主要元件符号说明：
1需量反应判断装置
10超量消息
11收发器
12未超量消息
13处理器
15存储器
2网络
3电力系统
30至少一用电量信息
具体实施方式
以下将通过实施例来解释本发明内容。然而，本发明的实施例并非用以限制本发明需在如实施例所述的任何环境、应用或方式方能实施。因此，关于实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以直接限制本发明。需说明者，以下实施例及图示中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示。
请参考图1A-1B。其中，图1A为本发明第一实施例的一需量反应(ResponseDemand)判断装置1与一电力系统3连线的示意图，需量反应判断装置1通过一网络2与电力系统3连线。图1B本发明第一实施例的需量反应判断装置1的示意图，需量反应判断装置1包含一收发器11、一处理器13以及一存储器15。
需特别说明者，本领域的技术人员应可轻易思及，第一实施例所述的电力系统3为包含一般电力设备回路以及具可通讯功能的智慧型电表等元件的常见电力系统，其主要可通过网络传送电力相关信息至本发明的需量反应判断装置1，俾需量反应判断装置1进行进一步的分析。据此，于后续实施例叙述中，将着重于需量反应判断装置1如何分析用电量信息，而不再赘述电力系统3的组成。第一实施例的网络元件互动将于下文中予以进一步阐述。
首先，需量反应判断装置1的收发器11自电力系统3接收至少一用电量信息30。其中，至少一用电量信息30可包含单位时间用电量、总用电量或用电时间周期等相关信息。据此，需量反应判断装置1的处理器13便可根据至少一用电量信息30，决定电力系统3的一用电模式(未绘示)，例如：时间周期性用电型态或用电量关联性用电型态。
接着，需量反应判断装置1的处理器13于决定电力系统3的用电模式后，便可根据用电模式，预先计算电力系统3后续可能会消耗的一电力需量(未绘示)。随后，需量反应判断装置1的处理器13判断电力需量是否超过储存于存储器15中的一用电量门槛值(未绘示)，例如：使用端与电力公司约定的电力使用量上限。
当需量反应判断装置1的处理器13判断电力需量超过用电量门槛值时，代表电力系统3后续可能产生的用电总量将会超过电力使用量上限，据此，需量反应判断装置1的处理器13通过收发器11，传送一超量消息10至电力系统3，藉以通知电力系统3针对较次要的电力设备进行设备卸载，以避免电力系统3后续可能产生的用电总量超过电力使用量上限。
另一方面，当需量反应判断装置1的处理器13判断电力需量并无超过用电量门槛值时，代表电力系统3仍有多余电量的使用空间，据此，需量反应判断装置1的处理器13可通过收发器11，传送一未超量消息12至电力系统3，藉以通知电力系统3将稍早卸载或尚未使用的电力设备进行用电设备装载，以提升电力系统3的运作效益。
须特别说明者，虽需量反应判断装置1的处理器13判断电力需量并无超过用电量门槛值时，代表电力系统3仍有多余电量的使用空间，然而，若无适当的电力设备可供装载(例如：电力设备装载后仍使电力需量超过用电量门槛值)，电力系统3将不会进行电力设备装载。简言之，当电力需量超过用电量门槛值时，电力系统3将会进行设备卸载，然电力需量未超过电量门槛值时，电力系统3不一定会进行设备装载。
以下将通过三种电力系统可能具有的用电模式做进一步的例示。第一，当至少一用电信息30包含一用电量周期，且用电量周期显示电力系统3的用电状况呈现周期性循环(例如每日中午十二点用电量较高，晚上十二点用电量较低)，则需量反应判断装置1便可根据至少一用电量信息30的用电量周期，决定电力系统3的用电模式为一周期用电模式。据此，需量反应判断装置1的处理器13便可根据周期性用电模式，决定电力系统3的一用电量周期模型，并根据用电量周期模型预测性地计算电力需量。
第二，当至少一用电量信息包含一第一总用电量以及一第二总用电量，且第一总用电量与第二总用电量间具有关联性时(例如特定时间测得的第一总用电量与下一时间测得的第二总用电量具固定的差额)，则需量反应判断装置1便可根据至少一用电量信息的第一总用电量以及第二总用电量，决定电力系统3的用电模式为一总用电关联模式。据此，需量反应判断装置1的处理器13便可根据总用电关联模式，决定电力系统3的一总用电关联模型，并根据总用电关联模型计算电力需量。
第三，当至少一用电量信息包含一第一总用电量、一第二总用电量以及一第三总用电量，且第一总用电量、第二总用电量以及第三总用电量间具回归(Regression)关系时，则需量反应判断装置1便可根据至少一用电量信息的第一总用电量、第二总用电量以及第三总用电量，决定电力系统3的用电模式为一回归用电模式。据此，需量反应判断装置1的处理器13便可根据回归用电模式，决定电力系统3的一回归模型，并根据回归模型计算电力需量(例如使用支持向量回归(Support Vector Regression)进行计算)。
另需特别强调者，当电力系统3计算电力需量的回归模型采支持向量回归时，为提升电力需量预测的准确性，本发明更可引入主成分分析(Principle ComponentAnalysis，PCA)模式，用以加强电力系统3的用电状况分析。而先说明，由于主成分分析模式为已知技术，因此其内容将不再赘述。详言之，于回归模型采支持向量回归的情况下，需量反应判断装置1的处理器13更可利用主成分分析模式，分析第一总用电量的设备用电状态、第二总用电量的设备用电状态以及第三总用电量的设备用电状态，并据以决定电力系统3的回归用电模式。如此一来，用电模式的判断结果将更为精确。
更进一步来说，若于电力系统的不同设备上分别安装电量侦测硬件，则至少一用电量信息便包含各设备的用电状态。据此，需量反应判断装置1的处理器13便可利用主成分分析模式，根据至少一用电量信息分析第一总用电量的设备用电状态、第二总用电量的设备用电状态以及第三总用电量的设备用电状态，藉以得知电力系统3各设备的耗电程度。如此一来，由于需量反应判断装置1的处理器13可通过主成分分析模式获知电力系统3更进一步的电力使用状况，则其于利用至少一用电量信息30的设备用电状态判断电力系统3的回归用电模式时，将可获得更为准确的结果。
需特别说明者，需量反应判断装置1可同时通过前述三种方式，针对电力系统3的用电模式进行判断，而需量反应判断装置1将会选择符合程度最高的模式作为计算模型的依据。其中，周期用电模式通过用电的时间点决定模型、关联模式通过总用电量决定模型或回归模式通过用电量的回归关系决定模型，皆应本领域技术人员可于参考本发明后轻易思及的技术方式，因此不再赘述。
更者，由于本发明为预估性地计算电力需量，因此，需量反应判断装置计算出的电力需量并不可能完全符合实际电力使用量，则计算所得的电力需量相对于特定的门槛值，皆具有对应的误判率。然而，过高或过低的误判率都将造成电力系统整体使用效率降低，据此，本发明亦针对用电量门槛值的设定做进一步的处理，藉以平衡误判率。
具体而言，需量反应判断装置1的存储器15更用以储存数个预设电力门槛值(未绘示)，需量反应判断装置1的处理器13便可根据用电模式所计算出的电力需量，判断对应于数个预设电力门槛值的数个超电力误判率(未绘示)。随后，需量反应判断装置1的处理器13便自数个超电力误判率中决定至少一第一超电力误判率。其中，挑选的标准在于至少一第一超电力误判率须小于一预设超电力误判率(即使用端可接受的误判率)。
接着，需量反应判断装置1的处理器13进一步判断至少一第一超电力误判率中具最大数值者为一第二超电力误判率。最后，因每一误判率皆有相对应的门槛值，因此，需量反应判断装置1的处理器13便可反向地判断相对应于第二超电力误判率的一主要电力门槛值，并指定主要电力门槛值为用电量门槛值。
本发明的一第二实施例为一需量反应判断方法，其流程图请参考图2。第二实施例的方法用于一需量反应判断装置(例如前述实施例的需量反应判断装置1)，该需量反应判断装置通过一网络与一电力系统连线。第二实施例的详细步骤如下所述。
首先，执行步骤201，令该需量反应判断装置自该电力系统接收至少一用电量信息。接着，执行步骤202，令该需量反应判断装置根据该至少一用电量信息决定该电力系统的一用电模式。执行步骤203，令该需量反应判断装置根据该用电模式计算一电力需量。
最后，执行步骤204，令该需量反应判断装置判断该电力需量是否超过一用电量门槛值。其中，当该电力需量超过该用电量门槛值时，执行步骤205，令该需量反应判断装置发送一超量消息至该电力系统，以通知该电力系统进行用电设备卸载。反之，当该电力需量未超过该用电量门槛值时，执行步骤206，令该需量反应判断装置传送一未超量消息至该电力系统，以通知该电力系统进行用电设备装载。
同样地，本发明的需量反应判断方法亦可通过三种方式，于步骤202及步骤203中，进一步地判断电力系统可能具有的用电模式。第一，于步骤202中，当该至少一用电信息包含一用电量周期，且用电量周期显示该电力系统的用电状况呈现周期性循环，则该需量反应判断装置便可根据该至少一用电量信息的用电量周期，决定该电力系统的用电模式为一周期用电模式。据此，该需量反应判断装置便可于步骤203中，根据该周期性用电模式，决定该电力系统的一用电量周期模型，并根据该用电量周期模型预测性地计算该电力需量。
第二，于步骤202中，当该至少一用电量信息包含一第一总用电量以及一第二总用电量，且该第一总用电量与该第二总用电量间具有关联性时，则该需量反应判断装置便可根据该至少一用电量信息的第一总用电量以及第二总用电量，决定该电力系统的用电模式为一总用电关联模式。据此，该需量反应判断装置便可于步骤203中，根据该总用电关联模式，决定该电力系统的一总用电关联模型，并根据该总用电关联模型计算该电力需量。
第三，于步骤202中，当该至少一用电量信息包含一第一总用电量、一第二总用电量以及一第三总用电量，且该第一总用电量、该第二总用电量以及该第三总用电量间具回归关系时，则该需量反应判断装置便可根据该至少一用电量信息的第一总用电量、第二总用电量以及第三总用电量，决定该电力系统的用电模式为一回归用电模式。据此，该需量反应判断装置便可于步骤203中，根据该回归用电模式，决定该电力系统的一回归模型，并根据该回归模型计算该电力需量。
另一方面，为提升电力需量预测的准确性，本发明的需量反应判断方法同样可引入主成分分析模式，用以加强该电力系统的用电状况分析。详言之，于步骤201中，该需量反应判断装置更可利用主成分分析模式，根据该至少一用电量信息分析该第一总用电量的设备用电状态、该第二总用电量的设备用电状态以及该第三总用电量的设备用电状态，并于步骤202中，根据该第一总用电量的设备用电状态、该第二总用电量的设备用电状态以及该第三总用电量的设备用电状态，决定该电力系统的该用电模式为该回归用电模式。其中，该回归用电模式为支持向量回归模式。如此一来，该用电模式的判断结果将更为精确。
本发明的一第三实施例为一需量反应判断方法，其流程图请参考图3。第三实施例的方法用于一需量反应判断装置(例如前述实施例的需量反应判断装置1)，该需量反应判断装置通过一网络与一电力系统连线。第三实施例的详细步骤如下所述。
首先，执行步骤301，令该需量反应判断装置自该电力系统接收至少一用电量信息。接着，执行步骤302，令该需量反应判断装置根据该至少一用电量信息决定该电力系统的一用电模式。执行步骤303，令该需量反应判断装置根据该用电模式计算一电力需量。
接着，执行步骤304，令该需量反应判断装置根据该用电模式计算的该电力需量，判断对应于数个预设电力门槛值的数个超电力误判率。执行步骤305，令该需量反应判断装置自该等超电力误判率中决定至少一第一超电力误判率。其中，该至少一第一超电力误判率小于一预设超电力误判率。
随即，执行步骤306，令该需量反应判断装置判断该至少一第一超电力误判率中具最大数值者为一第二超电力误判率。执行步骤307，令该需量反应判断装置判断相对应于该第二超电力误判率的一主要电力门槛值。其中，该主要电力门槛值为该用电量门槛值。
最后，执行步骤308，令该需量反应判断装置判断该电力需量是否超过一用电量门槛值。其中，当该电力需量超过该用电量门槛值时，执行步骤309，令该需量反应判断装置发送一超量消息至该电力系统，以通知该电力系统进行用电设备卸载。反之，当该电力需量未超过该用电量门槛值时，执行步骤310，令该需量反应判断装置传送一未超量消息至该电力系统，以通知该电力系统进行用电设备装载。
综上所述，本发明的需量反应判断装置及其需量反应判断方法可动态地判断电力系统的用电模式，并根据不同的用电模式计算电力系统的电力需量，而此种方式将为更正确且有效率。
惟上述实施例仅为例示性说明本发明的实施方面，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技艺的人士可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以权利要求书为准。

Claims (14)

1.一种用于一需量反应判断装置的需量反应判断方法，该需量反应判断装置通过一网络与一电力系统连线，该需量反应判断方法包含下列步骤：
(a)令该需量反应判断装置自该电力系统接收至少一用电量信息；
(b)令该需量反应判断装置根据该至少一用电量信息决定该电力系统的一用电模式；
(c)令该需量反应判断装置根据该用电模式计算一电力需量；
(d)令该需量反应判断装置判断该电力需量是否超过一用电量门槛值，当该电力需量超过该用电量门槛值时，该需量反应判断装置发送一超量消息至该电力系统，以通知该电力系统进行用电设备卸载。
2.如权利要求1所述的需量反应判断方法，其特征在于，步骤(d)更包含：
(d1)令该需量反应判断装置判断该电力需量是否超过该用电量门槛值，当该电力需量未超过该用电量门槛值时，该需量反应判断装置传送一未超量消息至该电力系统，以通知该电力系统进行用电设备装载。
3.如权利要求1所述的需量反应判断方法，其特征在于，该至少一用电量信息包含一用电量周期，步骤(b)更包含：
(b1)令该需量反应判断装置根据该至少一用电量信息的该用电量周期，决定该电力系统的该用电模式为一周期用电模式；
其中，步骤(c)更包含：
(c1)令该需量反应判断装置根据该周期性用电模式，决定该电力系统的一用电量周期模型；
(c2)令该需量反应判断装置根据该用电量周期模型计算该电力需量。
4.如权利要求1所述的需量反应判断方法，其特征在于，该至少一用电量信息包含一第一总用电量以及一第二总用电量，步骤(b)更包含：
(b1)令该需量反应判断装置根据该第一总用电量以及该第二总用电量，决定该电力系统的该用电模式为一总用电关联模式；
其中，步骤(c)更包含：
(c1)令该需量反应判断装置根据该总用电关联模式，决定该电力系统的一总用电关联模型；
(c2)令该需量反应判断装置根据该总用电关联模型计算该电力需量。
5.如权利要求1所述的需量反应判断方法，其特征在于，该至少一用电量信息包含一第一总用电量、一第二总用电量以及一第三总用电量，步骤(b)更包含：
(b1)令该需量反应判断装置根据该第一总用电量、该第二总用电量以及该第三总用电量，决定该电力系统的该用电模式为一回归用电模式；
其中，步骤(c)更包含：
(c1)令该需量反应判断装置根据该回归用电模式，决定该电力系统的一用电量回归模型；
(c2)令该需量反应判断装置根据该用电量回归模型计算该电力需量。
6.如权利要求5所述的需量反应判断方法，其特征在于，步骤(a)后更包含：
(a1)令该需量反应判断装置利用主成分分析模式，根据该至少一用电量信息分析该第一总用电量的设备用电状态、该第二总用电量的设备用电状态以及该第三总用电量的设备用电状态；
其中，步骤(b1)更包含：
(b2)令该需量反应判断装置根据该第一总用电量的设备用电状态、该第二总用电量的设备用电状态以及该第三总用电量的设备用电状态，决定该电力系统的该用电模式为该回归用电模式，其中，该回归用电模式为一支持向量回归模式。
7.如权利要求1所述的需量反应判断方法，其特征在于，步骤(d)前更包含：
(d1)令该需量反应判断装置根据该用电模式计算的该电力需量，判断对应于数个预设电力门槛值的数个超电力误判率；
(d2)令该需量反应判断装置自所述超电力误判率中决定至少一第一超电力误判率，其中，该至少一第一超电力误判率小于一预设超电力误判率；
(d3)令该需量反应判断装置判断该至少一第一超电力误判率中具最大数值者为一第二超电力误判率；
(d4)令该需量反应判断装置判断相对应于该第二超电力误判率的一主要电力门槛值，其中，该主要电力门槛值为该用电量门槛值。
8.一种需量反应判断装置，通过一网络与一电力系统连线，该需量反应判断装置包含：
一存储器，用以储存一用电量门槛值；
一收发器，用以自该电力系统接收至少一用电量信息；
一处理器，用以根据该至少一用电量信息决定该电力系统的一用电模式，并根据该用电模式计算一电力需量；
其中，该处理器更用以判断该电力需量是否超过该用电量门槛值，当该电力需量超过该用电量门槛值时，该处理器更用以通过该收发器发送一超量消息至该电力系统，以通知该电力系统进行用电设备卸载。
9.如权利要求8所述的需量反应判断装置，其特征在于，该处理器更用以判断该电力需量是否超过该用电量门槛值，当该电力需量未超过该用电量门槛值时，该需量反应判断装置传送一未超量消息至该电力系统，以通知该电力系统进行用电设备装载。
10.如权利要求8所述的需量反应判断装置，其特征在于，该至少一用电信息包含一用电量周期，该处理器更用以根据该至少一用电量信息的该用电量周期，决定该电力系统的该用电模式为一周期用电模式，并根据该周期性用电模式，决定该电力系统的一用电量周期模型，该处理器更用以根据该用电量周期模型计算该电力需量。
11.如权利要求8所述的需量反应判断装置，其特征在于，该至少一用电量信息包含一第一总用电量以及一第二总用电量，该处理器更用以根据该第一总用电量以及该第二总用电量，决定该电力系统的该用电模式为一总用电关联模式，并根据该总用电关联模式，决定该电力系统的一总用电关联模型，该处理器更用以根据该总用电关联模型计算该电力需量。
12.如权利要求8所述的需量反应判断装置，其特征在于，该至少一用电量信息包含一第一总用电量、一第二总用电量以及一第三总用电量，该处理器更用以根据该第一总用电量、该第二总用电量以及该第三总用电量，决定该电力系统的该用电模式为一回归用电模式，并根据该回归用电模式，决定该电力系统的一用电量回归模型，该处理器更用以根据该用电量回归模型计算该电力需量。
13.如权利要求12所述的需量反应判断装置，其特征在于，该处理器更用以利用主成分分析模式，分析该第一总用电量的设备用电状态、该第二总用电量的设备用电状态以及该第三总用电量的设备用电状态，并根据该第一总用电量的设备用电状态、该第二总用电量的设备用电状态以及该第三总用电量的设备用电状态，决定该电力系统的该用电模式为该回归用电模式，该回归用电模式为一支持向量回归模式。
14.如权利要求8所述的需量反应判断装置，其特征在于，该存储器更用以储存数个预设电力门槛值，该处理器更用以根据该用电模式计算的该电力需量，判断对应于所述预设电力门槛值的数个超电力误判率，并自所述超电力误判率中决定至少一第一超电力误判率，该至少一第一超电力误判率小于一预设超电力误判率，该处理器更用以判断该至少一第一超电力误判率中具最大数值者为一第二超电力误判率，并判断相对应于该第二超电力误判率的一主要电力门槛值，该主要电力门槛值为该用电量门槛值。
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