BRPI0720002A2 - POWER AGGREGATION SYSTEM FOR DISTRIBUTED ELECTRIC RESOURCES - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE AGREGAÇÃO DE ENERGIA PARA RECURSOS ELÉTRICOS DISTRIBUÍ- DOS".Report of the Invention Patent for "DISTRIBUTED ENERGY POWER AGGREGATION SYSTEM".
PEDIDOS RELACIONADOSRELATED ORDERS
Esse pedido reivindica prioridade para o pedido de patente pro- visório US N0 60/869.439 para Bridges et al., intitulado, "A Distributed Energy Storage management System", depositado em 11 de dezembro de 2006, e aqui incorporado a título de referência; pedido de patente provisório US N0 60/915.347 para Bridges et al., intitulado, "Plug-in-Vehicle Management Sys- tem", depositado em 1 de maio de 2007 e aqui incorporado a título de refe- rência; e o pedido de patente US N0 11/836.747 para Bridges et al., intitula- do, "Power Aggregation System for Distributed Electric Resources", deposi- tado em 9 de agosto de 2007, e aqui incorporado a título de referência. ANTECEDENTESThis application claims priority for US provisional patent application No. 60 / 869,439 to Bridges et al., Entitled "A Distributed Energy Storage Management System", filed December 11, 2006, and incorporated herein by reference; US Patent Application No. 60 / 915,347 to Bridges et al. entitled "Plug-in-Vehicle Management System", filed May 1, 2007 and incorporated herein by reference; and US Patent Application No. 11 / 836,747 to Bridges et al. entitled, "Power Aggregation System for Distributed Electric Resources", filed August 9, 2007, and incorporated herein by reference. BACKGROUND
Os sistemas de transporte, com sua alta dependência de com- bustíveis fósseis, são especialmente intensivos em carbono. Ou seja, as u- nidades físicas de trabalho realizado no sistema de transporte tipicamente descarregam uma quantidade significantemente maior de CO2 na atmosfera do que as mesmas unidades de trabalho executado eletricamente.Transport systems, with their high reliance on fossil fuels, are especially carbon intensive. That is, the physical units of work performed on the transport system typically discharge significantly more CO2 into the atmosphere than the same electrically executed work units.
A rede de energia elétrica contém instalação inerente limitada para armazenar energia elétrica. A eletricidade deve ser gerada constante- mente para satisfazer uma demanda incerta, que muitas vezes resulta em supergeração (e por isso energia desperdiçada) e algumas vezes resulta em sub-geração (e, por conseguinte, falhas de energia).The power grid contains inherent limited installation for storing power. Electricity must be constantly generated to meet uncertain demand, which often results in over generation (and thus wasted energy) and sometimes results in subgeneration (and therefore power outages).
Os recursos elétricos distribuídos, em massa podem, em princí- pio, fornecer um recurso significante para abordar os problemas acima. No entanto, a infraestrutura de serviços de energia atual necessita provisão e flexibilidade que são exigidas para agregar um grande número de recursos em pequena escala (por exemplo, baterias para veículos elétricos) para sa- tisfazer necessidades em media e grande escala de serviços de energia. Uma única bateria de veículo é insignificante quando comparada com as necessidades da rede de energia. O que é necessário é uma maneira de coordenar vastos números de baterias para veículos elétricos, a medida que os veículos elétricos se tornam mais populares e prevalentes.Bulk distributed electrical resources can in principle provide a significant resource for addressing the above problems. However, today's energy services infrastructure needs the provision and flexibility that are required to aggregate a large number of small-scale resources (eg, batteries for electric vehicles) to meet large and medium-sized energy service needs. . A single vehicle battery is insignificant compared to the needs of the power grid. What is needed is a way to coordinate vast numbers of batteries for electric vehicles as electric vehicles become more popular and prevalent.
As interfaces elétricas e de comunicação de nível baixo para permitir carga e descarga de veículos elétricos com respeito à rede, são 5 descritas na patente US N0 5.642.270 para Green et al., Green et al., intitu- lada "Battery Powered Electric Vehicle and Electrical supply System", aqui incorporada a título de referência. A referência de Green descreve um siste- ma de carga e comunicação bidirecional para veículos elétricos conectados a rede, mas não aborda as exigências de processamento de informação de 10 lidar com grandes populações móveis de veículos elétricos, as complexida- des de faturamento (ou compensação) dos proprietários do veículo, nem com as complexidades de montar pools móveis de veículos elétricos em re- cursos de energia agregados robustos o bastante para suportar contratos de serviço de energia de empresa com operadoras da rede.Low-level electrical and communication interfaces to allow charging and discharging of electric vehicles with respect to the grid are described in US Patent No. 5,642,270 to Green et al., Green et al., Entitled "Battery Powered Electric". Vehicle and Electrical supply System ", incorporated herein by reference. Green's reference describes a two-way charging and communication system for networked electric vehicles, but does not address the information processing requirements of dealing with large mobile electric vehicle populations, billing (or compensation) complexities. ) of the vehicle owners, nor the complexities of assembling mobile electric vehicle pools on aggregate energy resources robust enough to support company energy service contracts with network operators.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
A figura 1 é um diagrama de um sistema de agregação de ener- gia exemplar.Figure 1 is a diagram of an exemplary energy aggregation system.
A figura 2 é um diagrama de conexões exemplares entre um ve- ículo elétrico, a rede de energia, e a Internet.Figure 2 is a diagram of exemplary connections between an electric vehicle, the power grid, and the Internet.
A figura 3 é um diagrama em bloco de conexões exemplaresFigure 3 is a block diagram of exemplary connections.
entre um recurso elétrico e um servidor de controle de fluxo do sistema de agregação de energia.between an electrical resource and a power control system flow control server.
A figura 4 é um diagrama de um Ieiaute exemplar do sistema de agregação de energia.Figure 4 is a diagram of an exemplary power system assembly.
A figura 5 é um diagrama de áreas de controle exemplares noFigure 5 is a diagram of exemplary control areas in the
sistema de agregação de energia.energy aggregation system.
A figura 6 é um diagrama de centros de controle de fluxo múlti- plos no sistema de agregação de energia.Figure 6 is a diagram of multiple flow control centers in the power aggregation system.
A figura 7 é um diagrama em bloco de um servidor de controle de fluxo exemplar.Figure 7 is a block diagram of an exemplary flow control server.
A figura 8 é um diagrama em bloco de um módulo de fluxo líqui- do de energia inteligente remoto exemplar. A figura 9 é um diagrama de uma primeira técnica exemplar paraFigure 8 is a block diagram of an exemplary remote intelligent power liquid flow module. Figure 9 is a diagram of a first exemplary technique for
ii
localizar um local de conexão de um recurso elétrico em uma rede de ener- gia.locate a connection point for an electrical resource in a power grid.
A figura 10 é um diagrama de uma segunda técnica exemplar para localizar um local de conexão de um recurso elétrico na rede de energi- a.Figure 10 is a diagram of a second exemplary technique for locating an electrical resource connection location in the power grid.
A figura 11 é um diagrama de uma terceira técnica exemplar pa- ra localizar um local de conexão de um recurso elétrico na rede de energia.Figure 11 is a diagram of a third exemplary technique for locating an electrical resource connection location in the power grid.
A figura 12 é um diagrama de uma quarta técnica exemplar para localizar um local de conexão de um recurso elétrico na rede parcialmente interligada.Figure 12 is a diagram of a fourth exemplary technique for locating an electrical resource connection location in the partially interconnected network.
A figura 13 é um diagrama de medidas de segurança exempla- res em uma implementação de veículo para casa do sistema de agregação de energia.Figure 13 is a diagram of exemplary safety measures in a home vehicle implementation of the power aggregation system.
A figura 14 é um diagrama de medidas de segurança exempla-Figure 14 is a diagram of exemplary safety measures.
res quando fontes elétricas múltiplas fluem energia para uma casa no siste- ma de agregação de energia.when multiple electrical sources flow energy into a home in the power aggregation system.
A figura 15 é um diagrama de bloco de um disjuntor inteligente exemplar do sistema de agregação de energia.Figure 15 is a block diagram of an exemplary intelligent circuit breaker of the power aggregation system.
A figura 16 é um diagrama de fluxo de um método exemplar deFigure 16 is a flow chart of an exemplary method of
agregação de energia.energy aggregation.
A figura 17 é um diagrama de fluxo de um método exemplar de comunicativamente controlar um recurso elétrico de agregação de energia.Figure 17 is a flow diagram of an exemplary method of communicatively controlling an electrical power aggregation feature.
A figura 18 é um diagrama de fluxo de um método exemplar de medição de energia bidirecional de um recurso elétrico.Figure 18 is a flow chart of an exemplary method of measuring bidirectional energy of an electrical resource.
A figura 19 é um diagrama de fluxo de um método exemplar de determinar um local de rede elétrica de um recurso elétrico.Fig. 19 is a flow chart of an exemplary method of determining a mains location of an electrical resource.
A figura 20 é um diagrama de fluxo de um método exemplar de programar agregação de energia.Figure 20 is a flow chart of an exemplary method of programming power aggregation.
A figura 21 é um diagrama de fluxo de um método exemplar deFigure 21 is a flow chart of an exemplary method of
isolamento inteligente.Smart isolation.
A figura 22 é diagrama de fluxo de um método exemplar de es- tender uma interface de usuário para agregação de energia.Fig. 22 is a flow chart of an exemplary method of extending a user interface for power aggregation.
A figura 23 é um diagrama de fluxo de um método exemplar de adquirir e manter os proprietários de veículo elétrico em um sistema de a- gregação de energia.Figure 23 is a flow chart of an exemplary method of acquiring and maintaining electric vehicle owners in an energy aggregation system.
5 DESCRIÇÃO DETALHADA Síntese5 DETAILED DESCRIPTION Summary
É descrito aqui um sistema de agregação de energia para recur- sos elétricos distribuídos, e métodos associados. Em uma implementação, o sistema exemplar se comunica através da Internet e/ou algumas outras re- 10 des públicas ou privadas com numerosos recursos elétricos individuais co- nectados a uma rede de energia (daqui por diante, "rede"). Através de co- municação, o sistema exemplar pode dinamicamente agregar esses recur- sos elétricos para fornecer serviços de energia a operadoras da rede (por exemplo, empresas concessionárias, Operadores de Sistema Independente 15 (ISO), etc.). Os "serviços de energia" como usados aqui, referem-se à distri- buição de energia bem como outros serviços auxíliares incluindo resposta de demanda, regulamentação, reservas de giratórias, reservas não giratórias, desequilíbrio de energia, e produtos similares. "Agregação" como usado aqui refere-se a habilidade para controlar os fluxos de energia para dentro e para 20 fora de um conjunto de recursos elétricos espacialmente distribuídos com o propósito de fornecer um serviço de energia de magnitude maior. "Operador de rede de energia" como usado aqui, refere-se à entidade que é responsá- vel por manter a operação e a estabilidade da rede de energia dentro ou a- través de uma área de controle elétrico. O operador da rede de energia pode 25 constituir alguma combinação de processos manual/humano, a- ção/intervenção e automatizados controlando sinais de geração em resposta aos sensores do sistema. Um "operador de área de controle" é um exemplo de uma operadora de rede de energia. "Área de controle" como usado aqui, refere-se a uma porção contida da rede elétrica com portas de entrada e de 30 saída definidas. O fluxo líquido de energia na rede nessa área deve igualar (dentro de uma tolerância de erro) a soma do consumo de energia dentro da área e o fluxo de energia de saída a partir da área. "Rede de energia" como usado aqui significa um sistema de dis- tribuição de energia/rede que conecta os produtores de energia com os con- sumidores de energia. A rede pode incluir geradores, transformadores, inter- conectores, estações de comutação, subestações, alimentadores, e equipa- 5 mento de segurança como parte de tanto/ambos o sistema de transmissão (isto é, energia de grande quantidade) quanto o sistema de distribuição (isto é, energia de varejo). O sistema de agregação de energia exemplar é verti- calmente escalável para uso com uma vizinhança, uma cidade, um setor, uma área de controle, ou (por exemplo) um dos oito Interconectores de 10 grande escala no Conselho de Confiabilidade Elétrica Norte Americano (NERC). Além disso, o sistema exemplar é horizontalmente escalável para uso no fornecimento de serviços de energia para múltiplas áreas de rede simultaneamente.Described herein is an energy aggregation system for distributed electrical resources and associated methods. In one implementation, the exemplary system communicates via the Internet and / or some other public or private networks with numerous individual electrical resources connected to a power grid (hereinafter, the "grid"). Through communication, the exemplary system can dynamically aggregate these electrical resources to provide power services to grid operators (eg, utility companies, Independent System Operators 15 (ISO), etc.). "Energy services" as used herein refer to energy distribution as well as other ancillary services including demand response, regulation, revolving reserves, non-revolving reserves, energy imbalance, and the like. "Aggregation" as used herein refers to the ability to control energy flows in and out of a spatially distributed set of electrical resources for the purpose of providing a service of greater magnitude. "Power Grid Operator" as used herein, refers to the entity that is responsible for maintaining the operation and stability of the power grid within or through an electrical control area. The power grid operator may constitute some combination of manual / human, action / intervention and automated processes controlling generation signals in response to system sensors. A "control area operator" is an example of a power grid operator. "Control area" as used herein refers to a contained portion of the mains with defined input and output ports. The net energy flow in the network in this area shall equal (within an error tolerance) the sum of the energy consumption within the area and the output energy flow from the area. "Power grid" as used herein means a power distribution / grid system that connects power producers with power consumers. The network may include generators, transformers, interconnectors, switching stations, substations, feeders, and safety equipment as part of both / the transmission system (ie large-scale power) as well as the transmission system. distribution (ie retail energy). The exemplary power aggregation system is vertically scalable for use with a neighborhood, city, sector, control area, or (for example) one of eight large-scale 10 Interconnectors on the North American Electrical Reliability Council ( NERC). In addition, the exemplary system is horizontally scalable for use in providing power services to multiple network areas simultaneously.
"Condições de rede", como usado aqui, significa a necessidade 15 por mais ou menos energia fluindo para dentro ou para fora de uma seção da rede de energia elétrica, em uma resposta para um de um número de condições, por exemplo, mudanças de suprimento, mudanças de demanda, contingências e falhas, eventos de inclinação, etc. Essas condições de rede tipicamente se manifestam como eventos de qualidade de energia tais como 20 eventos de sub- ou de supertensão e eventos de sub- ou de super- frequência."Grid conditions" as used herein means the need for more or less energy flowing into or out of a section of the power grid in a response to one of a number of conditions, for example, changes in power. supply, demand changes, contingencies and failures, tilt events, etc. These grid conditions typically manifest as power quality events such as under- or overvoltage events and under- or over-frequency events.
"Eventos de qualidade de energia", como usado aqui tipicamente refere-se a manifestações de instabilidade de rede de energia incluindo des- vios de tensão e desvios de frequência; adicionalmente, eventos de qualida- 25 de de energia como usado aqui também inclui outros distúrbios na qualidade da energia distribuída pela rede de energia tal como pulsos de tensão de subciclo e harmônicos."Power quality events" as used herein typically refers to manifestations of power grid instability including voltage deviations and frequency deviations; in addition, power quality events as used herein also include other disturbances in power quality distributed over the power grid such as subcyclic voltage pulses and harmonics.
"Recurso elétrico" como usado aqui tipicamente refere-se a enti- dades elétricas que podem ser comandadas para fazer alguma dessas três coisas: obter energia (atuar como carga), fornecer energia (atuar como gera- ção ou fonte de energia), e armazenar energia. Os exemplos podem incluir sistemas de bateria/carga/inversor para veículos elétricos ou híbridos, repo- sitórios de baterias de veículo elétrico usados, mas aproveitáveis, armaze- nagem de energia fixada, geradores de célula combustível, geradores de emergência, cargas controláveis, etc."Electrical resource" as used herein typically refers to electrical entities that can be commanded to do any of these three things: get power (act as a load), provide power (act as a generation or power source), and store energy. Examples may include battery / charge / inverter systems for electric or hybrid vehicles, used but serviceable electric vehicle battery repositories, fixed energy storage, fuel cell generators, emergency generators, controllable loads, etc. .
"Veículo elétrico" é usado amplamente aqui em referência a veí- 5 culos elétricos puros e elétricos híbridos, tal como veículos elétricos híbridos "plug-in" (PHEVs), especialmente veículos que têm significante capacidade de armazenagem de bateria e que se conectam à rede de energia para re- carregar a bateria. Mais especificamente, veículo elétrico significa um veícu- lo que adquire alguma ou toda da sua energia para movimento e outros pro- 10 pósitos a partir da rede de energia. Além do mais, um veículo elétrico tem um sistema de armazenagem de energia, que pode consistir em baterias, capacitores, etc., ou alguma combinação deles. Um veículo elétrico pode ou não pode ter a capacidade de fornecer energia de volta para a rede elétrica."Electric vehicle" is widely used here in reference to pure electric and hybrid electric vehicles, such as plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), especially vehicles that have significant battery storage capacity and that connect to the power grid to recharge the battery. More specifically, an electric vehicle means a vehicle that acquires some or all of its energy for movement and other purposes from the power grid. Moreover, an electric vehicle has an energy storage system, which may consist of batteries, capacitors, etc., or some combination of them. An electric vehicle may or may not have the ability to supply power back to the power grid.
Os "sistemas de armazenagem de energia" de veículo elétrico (baterias, supercapacitores, e/ou outros dispositivos de armazenagem de energia) são usados aqui como um exemplo representativo de recursos elé- tricos intermitentemente ou permanentemente conectados à rede que podem ter entrada e saída dinâmica de energia. Tais baterias podem funcionar co- mo uma fonte de energia ou uma carga. Uma coleção de baterias de veículo elétrico agregadas pode se tornar um recurso estatisticamente estável atra- vés de numerosas baterias, apesar de tendências de conexão periódica re- conhecível (por exemplo, um aumento no número total de veículos conecta- dos à rede de noite; uma redução no número coletivo de baterias conecta- das conforme a permuta da manhã começa, etc.). Através de vastos núme- ros de baterias de veículo elétrico, as tendências de conexão são prognosti- cáveis e tais baterias se tornam um recurso estável e confiável para recorrer, a rede ou uma parte da rede (tal como a casa de uma pessoa em um ble- caute) deve experimentar uma necessidade de aumento ou diminuição de energia. A coleta de dados e armazenagem também possibilita que o siste- ma de agregação de energia prognostique o comportamento da conexão em uma base por usuário.Electric vehicle "energy storage systems" (batteries, supercapacitors, and / or other energy storage devices) are used herein as a representative example of intermittently or permanently connected electrical resources that can be input and output energy dynamics. Such batteries may operate as a power source or charge. A collection of bundled electric vehicle batteries can become a statistically stable resource across numerous batteries, despite recognizable periodic connection trends (for example, an increase in the total number of vehicles connected to the grid at night; a reduction in the collective number of batteries connected as the morning change begins, etc.). Across vast numbers of electric vehicle batteries, connection trends are predictable and such batteries become a stable and reliable resource for recourse, the network or part of the network (such as a person's home in a blepute) should experience a need for increased or decreased energy. Data collection and storage also enables the power aggregation system to predict connection behavior on a per user basis.
Sistema Exemplar A figura 1 mostra um sistema de agregação de energia exemplar 100. Um centro de controle de fluxo 102 é comunicativamente acoplado com uma rede, tal como uma mistura de pública/privada que inclui a Internet 104, e inclui um ou mais servidores 106 fornecendo um serviço de agregação de 5 energia centralizado. A "Internet" 104 será usada aqui como representativa de muitos tipos diferentes de misturas de redes comunicativas e misturas de rede. Via uma rede, tal como a Internet 104, o centro de controle de fluxo 102 mantém comunicação 108 com operadoras da rede(s) de energia, e de comunicação 110 com recursos remotos, isto é, comunicação com recursos 10 elétricos periféricos 112 (nós/dispositivos de uma rede de energia de "extre- midade" ou de "terminal") que são conectados à rede de energia 114. Em uma implementação, comunicadores de linha de transmissão de energia (PLCs), tais como aqueles que incluem ou consistem em pontes Ethernet através de linha de transmissão de energia 120 são implementados em Ιο- ί 5 cais de conexão de modo que o "últimos quilômetro" (nesse caso, últimos metros- por exemplo, em uma residência 124) de comunicação da Internet com recursos remotos é implementado pelo mesmo fio que conecta cada recurso elétrico 112 à rede de energia 114. Por conseguinte, cada local físi- co de cada recurso elétrico 112 pode ser associado com uma ponte de linha 20 de transmissão de energia através da Ethernet 120 correspondente (daqui por diante, "ponte") em ou próximo ao mesmo local como o recurso elétrico 112. Cada ponte 120 é tipicamente conectada a um ponto de acesso na In- ternet de um proprietário do local; como será descrito em maiores detalhes abaixo. O meio de comunicação de centro de controle de fluxo 102 para o 25 local de conexão, tal como uma residência 124, pode obter muitas formas, tais como modem de cabo, DSL, satélite, fibra, WiMax1 etc. Em uma varia- ção, os recursos elétricos 112 podem conectar com a Internet por um meio diferente do mesmo fio de energia que os conecta à rede de energia 114. Por exemplo, um recurso elétrico 112 dado pode ter sua própria capacidade 30 sem fio para conectar diretamente com a Internet 104 e, desse modo, com o centro de controle de fluxo 102.Exemplary System Figure 1 shows an exemplary power aggregation system 100. A flow control center 102 is communicatively coupled with a network, such as a public / private mix that includes the Internet 104, and includes one or more servers 106 providing a centralized 5 power aggregation service. "Internet" 104 will be used herein to represent many different types of communicative network mixtures and network mixtures. Via a network, such as the Internet 104, flow control center 102 maintains communication 108 with operators of the power network (s), and communication 110 with remote resources, that is, communication with peripheral electrical resources 10 (nodes). / devices of a "end" or "terminal" power grid) that are connected to the power grid 114. In one implementation, power line communicators (PLCs), such as those that include or consist of Ethernet bridges over power transmission line 120 are implemented on 5 connection piers so that the "last kilometer" (in this case, last meters - for example, in a residence 124) of Internet communication features remote devices is implemented by the same wire that connects each electrical resource 112 to the power grid 114. Therefore, each physical location of each electrical resource 112 can be associated with a corresponding Ethernet 120 power transmission line bridge (hereinafter, "bridge") at or near the same location as electrical resource 112. Each bridge 120 is typically connected to an access point on the - ternet of a site owner; as will be described in more detail below. Flow control center communication means 102 for the connection location, such as a residence 124, can take many forms, such as cable modem, DSL, satellite, fiber, WiMax1 etc. In one variation, electrical resources 112 may connect to the Internet via a different medium than the same power cord that connects them to power network 114. For example, a given electrical resource 112 may have its own wireless capacity 30. connect directly to the Internet 104 and thereby to the flow control center 102.
Os recursos elétricos 112 do sistema de agreqação de energia 100 exemplar podem incluir as baterias de veículos elétricos conectadas à rede de energia 114 em residências 124, áreas de estacionamento 126, etc.; as baterias em um repositório 128, geradores de célula combustível, barra- gens privadas, plantas de energia convencionais, e outros recursos que pro- duzem eletricidade e/ou armazenam eletricidade fisicamente ou eletricamen- te.Electrical resources 112 of exemplary power system 100 may include electric vehicle batteries connected to power network 114 in households 124, parking areas 126, etc .; batteries in a 128 repository, fuel cell generators, private dams, conventional power plants, and other resources that produce electricity and / or store electricity physically or electrically.
Em uma implementação, cada recurso elétrico 112 participante ou grupo de recursos locais tem um módulo de fluxo líquido de energia inte- ligente (IPF) remoto correspondente 134 (daqui por diante, "módulo IPF re- moto" 134). O centro de controle de fluxo 102 centralizado administra o sis- tema de agregação de energia 100 por comunicação com os módulos IPF remotos 134 distribuído perifericamente entre os recursos elétricos 112. Os módulos IPF remotos 134 executam diversas funções diferentes, incluindo prover o centro de controle de fluxo 102 com os estados de recursos remo- tos; controlar a quantidade, direção e sincronização de energia sendo trans- ferida para dentro ou para fora de um recurso elétrico 112 remoto; fornecer medição de energia que está sendo transferida para dentro ou para fora de um recurso elétrico 112 remoto; fornecer medidas de segurança durante a transferência de energia e mudanças de condições na rede de energia 114; atividades de informação; e fornecer controle autocontido de transferência de energia e medidas de segurança quando a comunicação com o centro de controle de fluxo 102 for interrompida. Os módulos IPF remotos 134 serão descritos em maiores detalhes abaixo.In one implementation, each participating local resource 112 or group of local resources has a corresponding remote intelligent power net flow module (IPF) 134 (hereinafter, "remote IPF module" 134). Centralized flow control center 102 manages power aggregation system 100 by communicating with remote IPF modules 134 distributed peripherally among electrical resources 112. Remote IPF modules 134 perform a number of different functions, including providing the control center. flow 102 with remote resource states; controlling the amount, direction, and timing of energy being transferred into or out of a remote electrical feature 112; provide metering of energy being transferred into or out of a remote electrical resource 112; provide security measures during power transfer and changing conditions in the power grid 114; information activities; and provide self-contained power transfer control and safety measures when communication with flow control center 102 is interrupted. Remote IPF modules 134 will be described in more detail below.
A figura 2 mostra uma outra vista de conexões elétricas e comu- nicativas exemplares para um recurso elétrico 112. Nesse exemplo, um veí- culo elétrico 200 inclui um banco de bateria 202 e um módulo IPF remoto 134 exemplar. O veículo elétrico 200 pode se conectar a um receptáculo da parede convencional (tomada da parede) 204 de uma residência 124, o re- ceptáculo da parede 204 representando a borda periférica da rede de ener- gia 114 conectada via uma linha de transmissão de energia residencial 206.Figure 2 shows another view of exemplary electrical and commu- nication connections for an electrical resource 112. In this example, an electric vehicle 200 includes a battery bank 202 and an exemplary remote IPF module 134. The electric vehicle 200 may connect to a conventional wall receptacle (wall socket) 204 of a dwelling 124, the wall receptacle 204 representing the peripheral edge of the power grid 114 connected via a power transmission line. residential 206.
Em uma implementação, fio de energia 208 entre o veículo elé- trico 200 e a receptáculo da parede 204 pode ser composto somente de fio IIn one implementation, power cord 208 between the electric vehicle 200 and wall receptacle 204 may be comprised only of wire I
convencional e isolamento para conduzir energia de corrente alternada (CA)and insulation to conduct alternating current (AC) power
tt
para e a partir do veículo elétrico 200. Na figura 2, um módulo de conexão da localidade 210, específico de localização executa a função de ponto de acesso à rede - nesse caso, o ponto de acesso à Internet. Uma ponte 120 se 5 interpõe entre o receptáculo 204 e o ponto de acesso à rede de modo que o fio de energia 208 pode também carregar comunicações de rede entre o veí- culo elétrico 200 e o receptáculo 204. Com tal ponte 120 e módulo de cone- xão da localidade 210 no lugar em um local de conexão, nenhum outro fio especial ou meio físico é necessário para se comunicar com o módulo IPF 10 remoto 134 do veículo elétrico 200, diferente de um fio de energia 208 con- vencional para fornecer corrente de linha residencial em tensão convencio- nal. A montante do módulo de conexão da localidade 210, a energia e a co- municação com o veículo elétrico 200 são solucionadas na linha de trans- missão de energia 206 em um cabo de Internet 104.to and from the electric vehicle 200. In Figure 2, a location-specific locale connection module 210 performs the network access point function - in this case, the Internet access point. A bridge 120 interposes between receptacle 204 and the network access point so that power wire 208 can also carry network communications between electric vehicle 200 and receptacle 204. With such bridge 120 and location 210 connection in place at a connection location, no other special wire or media is required to communicate with the remote IPF 10 module 134 of the electric vehicle 200, other than a conventional power wire 208 to provide residential line current in conventional voltage. Upstream of the locality connection module 210, power and communication with the electric vehicle 200 are solved on the power transmission line 206 on an Internet cable 104.
Alternativamente, o fio de energia 208 pode incluir característi-Alternatively, power cord 208 may include features such as
cas de segurança não encontradas em fios de energia e de extensão con- vencionais. Por exemplo, um plugue elétrico 212 do fio de energia 208 pode incluir componentes de proteção elétrica e/ou mecânica para impedir o mó- dulo IPF remoto 134 de eletrificar ou expor os condutores machos do fio de energia 208 quando os condutores estão expostos a um usuário humano.safety cables not found in conventional power and extension cords. For example, an electrical plug 212 from power cord 208 may include electrical and / or mechanical protective components to prevent remote IPF module 134 from electrifying or exposing the male conductors of power cord 208 when the conductors are exposed to a human user.
A figura 3 mostra uma outra implementação do módulo de cone- xão da localidade 210 da figura 2, em maiores detalhes. Na figura 3, um re- curso elétrico 112 tem um módulo IPF remoto 134 associado, incluindo uma ponte 120. O fio de energia 208 conecta o recurso elétrico 112 à rede de 25 energia 114 e também ao módulo de conexão da localidade 210 de modo a se comunicar com o servidor de controle de fluxo 106.Figure 3 shows another implementation of the locality connection module 210 of Figure 2 in greater detail. In Figure 3, an electrical resource 112 has an associated remote IPF module 134, including a bridge 120. Power cord 208 connects electrical resource 112 to power grid 114 and also to locality connection module 210 so communicating with flow control server 106.
O módulo de conexão da localidade 210 inclui um outro caso de uma ponte 120', conectada a um ponto de acesso de rede 302, que pode incluir tais componentes como um roteador, comutador, e/ou modem, para 30 estabelecer uma conexão através de fios ou sem fio com, nesse caso a In- ternet 104. Em uma implementação, o fio de energia 208 entre as duas pon- tes 120 e 120' é substituído por uma ligação de Internet sem fio, tal como um transceptor sem fio no módulo IPF remoío 134 e um roteador sem fio no mó- dulo de conexão da localidade 210.The locale connection module 210 includes another case of a bridge 120 ', connected to a network access point 302, which may include such components as a router, switch, and / or modem, to establish a connection via wired or wireless, in this case Internet 104. In one implementation, the power wire 208 between the two points 120 and 120 'is replaced by a wireless Internet connection, such as a wireless transceiver on the IPF module 134 and a wireless router in the locality connection module 210.
Leiautes de Sistema ExemplarExemplary System Layouts
A figura 4 mostra um Ieiaute exemplar 400 do sistema de agre- 5 gação de energia 100. O centro de controle de fluxo 102 pode ser conectado a muitas entidades diferentes, por exemplo, via a Internet 104, para comuni- car e receber informação. O Ieiaute exemplar 400 inclui recursos elétricos 112, tais como os veículos elétricos "plug-in" 200, fisicamente conectados à rede dentro de uma única área de controle 402. Os recursos elétricos 112 se 10 tornam um recurso de energia para operadoras da rede 404 utilizarem.Fig. 4 shows an exemplary layout 400 of power generation system 100. Flow control center 102 can be connected to many different entities, for example via the Internet 104, to communicate and receive information. The exemplary Ieiaute 400 includes 112 electrical features, such as plug-in electric vehicles 200, physically connected to the network within a single control area 402. Electrical features 112 become a power resource for 404 network operators use.
O Ieiaute exemplar 400 também inclui usuários finais 406 classi- ficados em proprietários de recursos elétricos 408 e proprietários de local de conexão elétrica 410, quem pode ou não pode ser um e os mesmos. De fato, os acionistas em um sistema de agregação de energia 100 exemplar inclu- 15 em a operadora de sistema no centro de controle de fluxo 102, o operadora da rede 404, o proprietário do recurso 408, e o proprietário do local 410 em que o recurso elétrico 112 está conectado à rede de energia 114.The exemplary Ieiaute 400 also includes 406 end users classified into 408 electrical resource owners and electrical wiring location owners 410, who may or may not be one and the same. In fact, the shareholders in an exemplary power aggregation system 100 included the system operator at flow control center 102, the network operator 404, the resource owner 408, and the owner 410 where electrical resource 112 is connected to power network 114.
Os proprietários de local de conexão elétrica 410 podem incluir:Homeowners 410 may include:
• Áreas de aluguel de carro - as companhias de aluguel de carro muitas vezes têm uma grande porção da sua frota estacionada na área. Eles• Car Rental Areas - Car rental companies often have a large portion of their fleet parked in the area. They
podem adquirir as frotas de veículos elétricos 200 e, participar em um siste- ma de agregação de energia 100, gerar rendimento a partir da frota ociosa de veículos.they can acquire electric vehicle fleets 200 and, participate in an energy aggregation system 100, generate revenue from idle vehicle fleets.
• Áreas de estacionamento público - os proprietários de área de estacionamento podem participar no sistema de agregação de energia 100• Public parking areas - parking area owners can participate in the energy aggregation system 100
para gerar rendimento a partir dos veículos elétricos estacionados 200. Aos proprietários de veículo pode ser oferecido estacionamento grátis, ou incen- tivos adicionais, em troca por fornecer serviços de energia.to generate revenue from parked electric vehicles 200. Vehicle owners may be offered free parking, or additional incentives, in return for providing energy services.
• Estacionamento no local de trabalho - os empregadores podem participar de um sistema de agregação de energia 100 para gerar rendimen- to a partir dos veículos elétricos 200 dos empregados estacionados. Aos empregados podem ser oferecidos incentivos em troca por fornecer serviços de energia.• Workplace parking - Employers can participate in an energy aggregation system 100 to generate income from the parked employees' electric vehicles 200. Employees may be offered incentives in return for providing energy services.
• Residências - uma garagem de casa pode meramente ser e- quipada com um módulo de conexão da localidade 210 para possibilitar ao proprietário da casa participar no sistema de agregação de energia 100 e• Residences - a home garage may merely be equipped with a locality connection module 210 to enable the homeowner to participate in the power system 100 and
gerar rendimento a partir de um carro estacionado. Também, a bateria do veículo 202 e os eletrônicos de energia associados dentro do veículo podem fornecer backup de energia local, durante momentos de pico de carga ou interrupções de energia.generate income from a parked car. Also, vehicle battery 202 and associated power electronics within the vehicle may provide backup of local power during times of peak charging or power outages.
• Vizinhança residencial - os vizinhos podem participar em um sistema de agregação de energia 100 e serem equipados com dispositivos• Residential neighborhood - neighbors can participate in a 100 power aggregation system and be equipped with devices
de distribuição de energia (desenvolvido, por exemplo, por grupos de coope- rativa com o proprietário da casa) que gera rendimento a partir dos veículos elétricos estacionados 200.energy distribution (developed, for example, by cooperative groups with the homeowner) that generates income from parked electric vehicles 200.
• As operações de rede 116 da figura 4 coletivamente incluem interações com mercados de energia 412, as interações de operadoras da• Network operations 116 in figure 4 collectively include interactions with 412 energy markets,
rede 404, e as interações de controladores automatizados de rede 118 que executam controle físico automático da rede de energia 114.404, and the interactions of automated network controllers 118 that perform automatic physical control of the power network 114.
O centro de controle de fluxo 102 pode também ser acoplado com fontes de informação 414 para recepção de relatórios sobre o tempo, 20 eventos, informações de preço, etc., coletivamente chamadas de informação adquirida. Outras fontes de dados 414 incluem os acionistas do sistema, ba- ses de dados públicas, e dados históricos do sistema, que podem ser usa- dos para otimizar a performance do sistema e satisfazer restrições no siste- ma de agregação de energia 100 exemplar.Flow control center 102 may also be coupled with information sources 414 for receiving weather reports, 20 events, price information, etc., collectively referred to as acquired information. Other 414 data sources include system shareholders, public databases, and historical system data, which can be used to optimize system performance and satisfy constraints on the exemplary power aggregation system 100.
Por conseguinte, um sistema de agregação de energia 100 e-Therefore, a 100 ee energy aggregation system
xemplar pode consistir em componentes que:xemplar may consist of components that:
• se comunicam com os recursos elétricos 112 para reunir dados e atuar carregando/descarregando os recursos elétricos 112;• communicate with electrical resources 112 to gather data and act by loading / unloading electrical resources 112;
• reunir preços de energia em tempo real;• gather energy prices in real time;
· reunir estatísticas de recurso em tempo real;· Gather resource statistics in real time;
• prognosticar o comportamento de recursos elétricos 112 (se- qüência, localização, estado (tal como estado de carga da bateria) no mo- mento de conectar/desconectar);• predict the behavior of electrical resources 112 (sequence, location, state (such as battery charge state) at on / off time);
• prognosticar o comportamento da rede de energia 114/carga.• predict the behavior of the power grid 114 / load.
• cifrar comunicações para privacidade e segurança de dados;• encrypt communications for privacy and data security;
• acionar carregamento dos veículos elétricos 200 para otimizar alguma(s) figura(s) de mérito;• trigger charging of electric vehicles 200 to optimize some merit figure (s);
• oferecer diretrizes ou garantias em torno da disponibilidade da carga por vários pontos no futuro, etc.;• offer guidelines or warranties around the availability of cargo at various points in the future, etc .;
Esses componentes podem estar operando em um recurso de computação único (computador, etc.), ou em um conjunto distribuído de re- cursos (tanto fisicamente colocalizado quanto não).These components may be operating on a single computing resource (computer, etc.), or on a distributed set of resources (both physically and non-physically placed).
Os sistemas de IPF exemplares em tal Ieiaute 400 podem forne- cer muitos benefícios: por exemplo, serviços auxiliares com custo inferior (isto é, serviços de energia), controle de granulação fina (tanto temporaria- mente quanto espacialmente) sobre a programação do recurso, níveis de 15 confiabilidade e de serviço garantidos, níveis de serviço aumentados via programação de recurso inteligente, estabilidade de fontes de geração in- termitente tal como geração de energia eólica e solar.Exemplary IPF systems in such a Yeiaute 400 can provide many benefits: for example, lower cost ancillary services (ie power services), fine grain control (both temporarily and spatially) over resource scheduling. guaranteed reliability and service levels, increased service levels via intelligent feature programming, stability of intermittent generation sources such as wind and solar power generation.
O sistema de agregação de energia 100 exemplar possibilita a uma operadora de rede 404 controlar os recursos elétricos 112 agregados 20 conectados à rede de energia 114. Um recurso elétrico 112 pode atuar como uma fonte de energia, carga, ou armazenagem, e o recurso 112 pode exibir combinações dessas propriedades. O controle de um recurso elétrico 112 é a habilidade para a acionar o consumo de energia, geração, ou armazena- gem de energia de um agregado desses recursos elétricos 112.Exemplary power aggregation system 100 enables a network operator 404 to control aggregate electrical resources 112 connected to power network 114. An electrical resource 112 may act as a source of energy, charge, or storage, and resource 112 can display combinations of these properties. Control of an electrical resource 112 is the ability to trigger the energy consumption, generation, or storage of energy from an aggregate of these electrical resources 112.
A figura 5 mostra a função de múltiplas áreas de controle 402 noFigure 5 shows the function of multiple control areas 402 in the
sistema de agregação de energia 100 exemplar. Cada recurso elétrico 112 pode ser conectado ao sistema de agregação de energia 100 dentro de uma área de controle elétrico específica. Um único exemplo do centro de controle de fluxo 102 pode administrar recursos elétricos 112 de múltiplas áreas de 30 controle distintas 501 (por exemplo, áreas de controle 502, 504 e 506). Em uma implementação, essa funcionalidade é alcançada através de logicamen- te separar os recursos dentro do sistema de aqreqação de energia 100. Por exemplo, quando as áreas de controle 402 incluem um número arbitrário de áreas de controle, a área de controle "A" 502, a área de controle "B" 504, ..., área de controle "n" 506, então as operações de rede 116 podem incluir ope- radoras de área de controle correspondentes 508, 510, ..., e 512. Uma divi- 5 são adicional em uma hierarquia de controle que inclui grupamentos de divi- são de controle acima e abaixo das áreas de controle 402 ilustradas permite ao sistema de agregação de energia 100 escalar para as grades de energia 114 de diferentes magnitudes e/ou variar números de recursos elétricos 112 conectados com uma rede de energia 114.100 exemplary power aggregation system. Each electrical resource 112 may be connected to power aggregation system 100 within a specific electrical control area. A single example of flow control center 102 can manage electrical resources 112 from multiple discrete control areas 501 (e.g., control areas 502, 504, and 506). In one implementation, this functionality is achieved by logically separating resources within the power system 100. For example, when control areas 402 include an arbitrary number of control areas, control area "A" 502, control area "B" 504, ..., control area "n" 506, then network operations 116 may include corresponding control area operators 508, 510, ..., and 512. An additional division in a control hierarchy that includes control division groups above and below the control areas 402 illustrated allows power aggregation system 100 to scale to power grids 114 of different magnitudes and / or vary numbers of electrical resources 112 connected with a power grid 114.
A figura 6 mostra um Ieiaute exemplar 600 de um sistema deFigure 6 shows an exemplary Ieiaute 600 from a system of
agregação de energia 100 exemplar que usa múltiplos centros de controle de fluxo 102 e 102'. Cada centro de controle de fluxo 102 e 102' tem seus próprios usuários finais respectivos 406 e 406'. As áreas de controle 402 a serem administradas por cada exemplo específico de um centro de controle 15 de fluxo 102 podem ser designadas dinamicamente. Por exemplo, um pri- meiro centro de controle de fluxo 102 pode administrar a área de controle A 502 e a área de controle B 504, enquanto um segundo centro de controle de fluxo 102' administra a área de controle n 506. Do mesmo modo, os opera- dores da área de controle correspondente (508, 510 e 512) são servidos pe- 20 Io menos centro de controle de fluxo 102 que serve suas áreas de controle diferentes respectivas.exemplary power aggregation 100 using multiple flow control centers 102 and 102 '. Each flow control center 102 and 102 'has its own respective end users 406 and 406'. Control areas 402 to be administered by each specific example of a flow control center 15 may be dynamically assigned. For example, a first flow control center 102 may administer control area A 502 and control area B 504, while a second flow control center 102 'manages control area n 506. Similarly , the corresponding control area operators (508, 510 and 512) are served by the least flow control center 102 serving their respective different control areas.
Servidor de Controle de Fluxo ExemplarExemplary Flow Control Server
A figura 7 mostra um servidor exemplar 106 do centro de contro- le de fluxo 102. A implementação ilustrada na figura 7 é somente um exem- 25 pio de configuração, para propósitos descritivos. Muitos outros arranjos dos componentes ilustrados ou mesmo de diferentes componentes que constitu- em um servidor exemplar 106 do centro de controle de fluxo 102 são possí- veis dentro do escopo da matéria objeto. Tal servidor exemplar 106 e o cen- tro de controle de fluxo 102 podem ser executados em hardware, software, 30 ou combinações de hardware, software, firmware, etc.Fig. 7 shows an exemplary server 106 of flow control center 102. The implementation illustrated in Fig. 7 is only a configuration example for descriptive purposes. Many other arrangements of the illustrated components or even of different components constituting an exemplary server 106 of flow control center 102 are possible within the scope of the subject matter. Such exemplary server 106 and flow control center 102 may be run on hardware, software, 30 or combinations of hardware, software, firmware, etc.
O servidor de controle de fluxo exemplar 106 inclui um adminis- trador de conexão 702 para se comunicar com os recursos elétricos 112, um mecanismo de prognóstico 704 que pode incluir um mecanismo de aprendi- zado 706 e um mecanismo de estatísticas 708, um otimizador de restrição 710, e um administrador de interação de rede 712 para receber sinais de controle da rede 714. Os sinais de controle da rede 714 podem incluir sinais de controle de geração, tal como sinais de controle automatizado de geração (AGC). O servidor de controle de fluxo 106 pode ainda incluir uma base de dados/depósito de informações 716, um servidor da web 718 para apresen- tar uma interface de usuário aos proprietários de recursos elétricos 408, ope- radoras da rede 404, e proprietários de local de conexão elétrica 410; um administrador de contrato 720 para negociar os termos do contrato com mercados de energia 412, e um mecanismo de aquisição de informação 414 para rastrear o tempo, novos eventos relevantes, etc., e baixar informação de bases de dados públicas e privadas 722 para prognosticar o comporta- mento de grandes grupos dos recursos elétricos 112, monitorar preços de energia, negociar contratos, etc.Exemplary flow control server 106 includes a connection manager 702 for communicating with electrical resources 112, a prediction engine 704 which may include a learning engine 706 and a statistics engine 708, a restriction 710, and a network interaction administrator 712 for receiving control signals from network 714. Control signals from network 714 may include generation control signals, such as automated generation control (AGC) signals. Flow control server 106 may further include a database / information store 716, a web server 718 for presenting a user interface to electrical resource owners 408, 404 network operators, and network owners. electrical connection location 410; a contract administrator 720 to negotiate the terms of the energy market contract 412, and an information acquisition mechanism 414 to track time, new relevant events, etc., and download information from public and private databases 722 to predict the behavior of large groups of electrical resources, monitoring energy prices, negotiating contracts, and so on.
Operação de um Servidor de Controle de Fluxo ExemplarOperation of an exemplary flow control server
O administrador de conexão 702 mantém um canal de comuni- cações com cada recurso elétrico 112 que é conectado ao sistema de agre- gação de energia 100. Isto é, o administrador de conexão 702 permite que 20 cada recurso elétrico 112 conecte e se comunique, por exemplo, usando o Protocolo da Internet (IP) se a rede é a Internet 104. Em outras palavras, os recursos elétricos 112 chamam a casa. Isto é, em uma implementação eles sempre iniciam a conexão com o servidor 106. Essa faceta possibilita que os módulos IPF exemplares 134 lidem com problemas com firewalls, endere- 25 çamento de IP, confiabilidade, etc.Connection manager 702 maintains a communication channel with each electrical resource 112 that is connected to power aggregation system 100. That is, connection manager 702 allows 20 each electrical resource 112 to connect and communicate, for example, using the Internet Protocol (IP) if the network is Internet 104. In other words, electrical resources 112 call home. That is, in one implementation they always initiate the connection to server 106. This facet enables exemplary IPF modules 134 to handle problems with firewalls, IP addressing, reliability, etc.
Por exemplo, quando um recurso elétrico 112, tal como um veí- culo elétrico 200 se conecta em casa 124, o módulo IPF 134 pode se conec- tar ao roteador da casa via a conexão de linha de transmissão de energia. O roteador irá designar ao veículo 20 um endereço (DHCP), e o veículo 200 30 pode se conectar ao servidor 106 (nenhum buraco no firewall é necessário dessa direção).For example, when an electrical resource 112, such as an electric vehicle 200 connects to the home 124, the IPF module 134 may connect to the home router via the power line connection. The router will assign vehicle 20 an address (DHCP), and vehicle 200 30 can connect to server 106 (no holes in the firewall are required from this direction).
Se a conexão é terminada por qualquer razão (incluindo casos IIf the connection is terminated for any reason (including cases I
de interrupções do servidor), então o módulo IPF 134 sabe chamar a casa outra vez e conectar o próximo recurso de servidor disponível.outages), then the IPF 134 module can call home again and connect the next available server resource.
O administrador de interação de rede 712 recebe e interpreta sinais da interface do controlador automatizado de rede 118 de um operador de rede 404. Em uma implementação, o administrador de interação de rede 712 também gera sinais para transferir aos controladores automatizados de rede 118. O escopo dos sinais a serem transferidos depende de acordos ou contratos entre as operadoras da rede 404 e o sistema de agregação de e- nergia 100 exemplar. Em uma situação o administrador de interação de rede 712 transfere informação sobre a disponibilidade de recursos elétricos 112 agregados para receber energia da rede 114 ou suprir energia para a rede 114. Em uma outra variação, um contrato pode permitir que o administrador de interação de rede 712 transfira sinais de controle ao controlador automa- tizado de rede 118 - para controlar a rede de energia 114, submeter às res- trições incorporadas do controlador automatizado de rede 118 e submeter ao escopo de controle permitido pelo contrato.The network interaction administrator 712 receives and interprets signals from the automated network controller interface 118 from a 404 network operator. In one implementation, the network interaction administrator 712 also generates signals for transfer to the automated network controllers 118. The scope of the signals to be transferred depends on agreements or contracts between the network operators 404 and the exemplary energy aggregation system 100. In one situation, the network interaction administrator 712 transfers information about the availability of aggregate electrical resources 112 to receive power from network 114 or supply power to network 114. In another variation, a contract may allow the network interaction administrator 712 transfer control signals to the automated network controller 118 - to control the power grid 114, subject to the built-in restrictions of the automated network controller 118, and subject to the scope of control permitted by the contract.
A base de dados 716 pode armazenar todos os dados relevan- tes para o sistema de agregação de energia 100 incluindo registros de re- curso elétrico, por exemplo, para os veículos elétricos 200, informação de conexão elétrica, dados de medição de energia por veículo, as preferências do proprietário do recurso, informação de conta, etc.Database 716 can store all relevant data for power aggregation system 100 including electrical resource records, eg for electric vehicles 200, electrical connection information, energy metering data per vehicle , resource owner preferences, account information, etc.
O servidor da web 718 fornece uma interface de usuário aos a- cionistas do sistema, como descrito acima. Tal interface de usuário serve primeiramente como um mecanismo para transportar informação aos usuá- 25 rios, mas em alguns casos, a interface de usuário serve para adquirir dados, tais como preferências, dos usuários. Em uma implementação, o servidor da web 718 pode também iniciar contato com proprietários de recurso elétrico 408 participantes para anunciar ofertas para trocar energia elétrica.The 718 web server provides a user interface to system shareholders as described above. Such a user interface primarily serves as a mechanism for conveying information to users, but in some cases the user interface serves to acquire data, such as preferences, from users. In one implementation, the 718 web server may also initiate contact with 408 participating power owners to announce offers to exchange power.
O administrador de negociação/contrato 720 interage com as operadoras da rede 404 e seus mercados de energia associados 412 para determinar a disponibilidade do sistema, determinação de preço, níveis de serviço, etc. O mecanismo de aquisição de informação 414 se comunica com as bases de dados públicas e privadas 722, como mencionado acima, para reunir dados que são relevantes para a operação do sistema de agregação de energia 100.The negotiate / contract administrator 720 interacts with 404 network operators and their associated energy markets 412 to determine system availability, pricing, service levels, etc. Information acquisition mechanism 414 communicates with public and private databases 722, as mentioned above, to gather data that is relevant to the operation of power aggregation system 100.
5 O mecanismo de prognóstico 704 pode usar dados do depósito5 Prediction Engine 704 Can Use Depot Data
de dados 716 para fazer prognósticos sobre o comportamento do recurso elétrico, tal como quando os recursos elétricos 112 irão conectar e desco- nectar, disponibilidade de recurso elétrico global, carga de sistema elétrico, preços de energia em tempo real, etc. Os prognósticos possibilitam que o 10 sistema de agregação de energia 100 utilize mais completamente os recur- sos elétricos 112 conectados à rede de energia 114. O mecanismo de a- prendizado 706 pode rastrear, registrar e processar o comportamento do recurso elétrico real, por exemplo, através de aprender o comportamento de uma amostra ou seção transversal de uma grande população de recursos 15 elétricos 112. O mecanismo de estatísticas 708 pode aplicar várias técnicas probabilísticas para o comportamento do recurso para perceber tendências e fazer prognósticos.716 data to make predictions about electrical resource behavior, such as when electrical resources 112 will connect and disconnect, global electrical resource availability, electrical system load, real-time energy prices, etc. Predictions enable the power aggregation system 100 to more fully utilize electrical resources 112 connected to power network 114. Learning engine 706 can track, record and process the behavior of the actual electrical resource, for example. by learning the behavior of a sample or cross-section of a large population of electrical resources 112. The statistics engine 708 can apply various probabilistic techniques for resource behavior to sense trends and make predictions.
Em uma implementação, o mecanismo de prognóstico 704 exe- cuta prognósticos via filtragem colaborativa. O mecanismo de prognóstico 20 704 pode também executar prognósticos por usuário de um ou mais parâme- tros, incluindo, por exemplo, tempo de conexão, duração de conexão, estado da carga no momento da conexão e localização da conexão. De modo a e- xecutar prognóstico por usuário, o mecanismo de prognóstico 704 pode pu- xar por informações, tais como dados históricos, tempo de conexão (dia da 25 semana, semana do mês, mês do ano, férias, etc.), estado da carga em co- nexão, local da conexão, etc. Em uma implementação, um prognóstico de séries de tempo pode ser computado via uma rede neutra recorrente, uma rede Bayesiana dinâmica, ou outro modelo gráfico direto.In one implementation, the prognostic mechanism 704 performs predictions via collaborative filtering. The prediction mechanism 20 704 may also perform user predictions of one or more parameters, including, for example, connection time, connection duration, state of charge at time of connection, and connection location. In order to perform prediction by user, the prediction engine 704 can search for information such as historical data, connection time (25 week day, week of month, month of year, vacation, etc.), load status, connection location, etc. In one implementation, a time series prognosis can be computed via a recurring neutral network, a dynamic Bayesian network, or another direct graphical model.
Em uma situação, para um usuário desconectado da rede 114, o mecanismo de prognóstico 704 pode prognosticar o tempo da próxima cone- xão, o estado da carga no momento da conexão, o local da conexão (e pode designar uma probabilidade/indício). Uma vez que o recurso 112 foi conec- IIn one situation, for a user disconnected from network 114, the forecasting mechanism 704 may predict the time of the next connection, the state of the load at the time of connection, the location of the connection (and may designate a probability / clue). Since appeal 112 has been connected to
tado, o tempo de conexão, estado da carga na conexão, e local de conexão, se tornam ainda entradas para refinamentos dos prognósticos da duração da conexão. Esses prognósticos ajudam a guiar prognósticos de disponibilidade total do sistema bem como para determinar uma função de custo mais preci- 5 so para alocação do recurso.However, the connection time, connection charge state, and connection location also become inputs for refinements of connection duration predictions. These forecasts help guide total system availability forecasts as well as to determine a more accurate cost function for resource allocation.
A construção de um modelo de prognóstico parametrizado para cada usuário único não é sempre escalável no tempo ou espaço. Por isso, em uma implementação, em vez do uso de um modelo para cada usuário no sistema 100, o mecanismo de prognóstico 704 constrói um conjunto reduzi- do de modelos onde cada modelo no conjunto reduzido é usado para prog- nosticar o comportamento de muitos usuários. Para decidir como agrupar usuários similares para criação e designação do modelo, o sistema 100 pode identificar características de cada usuário, tais como número de únicas co- nexões/desconexões por dia, o(s) tempo(s) de conexão típico(s), duração média da conexão, média do estado de carga e tempo de conexão, etc., e pode criar grupos de usuários em qualquer um espaço característico com- pleto ou em espaço característico reduzido que é computado via um algorit- mo de redução da dimensionalidade tal como Análise de Componentes Prin- cipais, Projeção Aleatória, etc. Uma vez que o mecanismo de predição 704 tem usuários designados para um cluster, os dados coletivos de todos os usuários nesse grupo são usados para criar um modelo prognosticável que será usado para prognósticos de cada usuário no grupo. Em uma implemen- tação, o procedimento de designação do grupo é variado para otimizar o sis- tema 100 para velocidade (menos grupos), para precisão (mais grupos), ou alguma combinação das duas.Building a parameterized prediction model for each unique user is not always scalable in time or space. Therefore, in one implementation, instead of using one model for each user in system 100, predictive engine 704 builds a reduced set of models where each model in the reduced set is used to predict the behavior of many users. In deciding how to group similar users for model creation and designation, system 100 can identify characteristics of each user, such as number of unique connections / disconnects per day, typical connection time (s). , average connection duration, average charge state and connection time, etc., and can create user groups in either a full feature space or a reduced feature space that is computed via a dimensionality reduction algorithm. such as Principal Component Analysis, Random Projection, etc. Since the prediction engine 704 has users assigned to a cluster, the collective data of all users in this group is used to create a predictable model that will be used for predictions of each user in the group. In one implementation, the group assignment procedure is varied to optimize system 100 for speed (fewer groups), for precision (more groups), or some combination of the two.
Essa técnica de grupamento exemplar tem múltiplos benefícios. Primeiro, ela possibilita um conjunto de modelos reduzido, e, desse modo parâmetros reduzidos de modelo, que reduz o tempo de computação para fazer prognósticos. Ela também reduz o espaço de armazenagem dos parâ- 30 metros do modelo. Segundo, identificando traços de personalidade (ou ca- racterísticas) de novos usuários para o sistema 100, esses novos usuários podem ser designados para um grupo existente de usuários com traços simi- lares, e o modelo do grupo, construído dos dados extensivos dos usuários existentes, pode fazer prognósticos mais precisos acerca do novo usuário mais rapidamente porque ele está alavancando a performance histórica de usuários similares. É claro que, com o tempo, os usuários individuais podem 5 mudar seus comportamentos e podem ser redesignados para novos grupos que se encaixam melhor ao seu comportamento.This exemplary grouping technique has multiple benefits. First, it enables a reduced model set, and thus reduced model parameters, which reduces computing time to make predictions. It also reduces the storage space of the model's 30 meters. Second, by identifying personality traits (or characteristics) of new users for system 100, these new users can be assigned to an existing group of users with similar traits, and the group model, built from extensive user data. can make more accurate predictions about the new user faster because it is leveraging the historical performance of similar users. Of course, over time, individual users may change their behavior and may be reassigned to new groups that better fit their behavior.
O otimizador de restrição 710 combina informação do mecanis- mo de predição 704, do depósito de dados 716, e o administrador do contra- to 720 para gerar sinais de controle de recurso que irão satisfazer as restri- 10 ções do sistema. Por exemplo, o otimizador de restrição 710 pode sinalizar um veículo elétrico 200 para carregar seu banco de bateria 202 em uma taxa de carregamento certa e mais tarde descarregar o banco de bateria 202 para transferir energia para a rede de energia 114 em uma certa taxa de transfe- rência: as taxas de transferência de energia e as programações de sincroni- 15 zação das transferências de energia otimizadas para ajustar o comporta- mento de conectar e desconectar individual rastreado do particular veículo elétrico 200 e também otimizadas para ajustar um suprimento de energia diariamente e demandar "ciclo de respiração" da rede de energia 114.Constraint optimizer 710 combines information from prediction engine 704, data warehouse 716, and contract administrator 720 to generate resource control signals that will satisfy system constraints. For example, constraint optimizer 710 may signal an electric vehicle 200 to charge its battery bank 202 at a certain charge rate and later to discharge battery bank 202 to transfer power to power grid 114 at a certain charge rate. transfer: power transfer rates and power transfer synchronization schedules optimized to adjust the individual tracked on and off behavior of the particular electric vehicle 200 and also optimized to adjust a daily power supply and demand "breathing cycle" from the power grid 114.
Em uma implementação, o otimizador de restrição 710 desem- 20 penha um papel chave em converter sinais de controle de rede 714 ou fon- tes de informação 414 nos sinais de controle do veículo, mediado pelo admi- nistrador de conexão 702. O mapeamento de sinais de controle de rede 714 de uma operadora de rede 404 ou fontes de informação 414 em sinais de controle que são transferidos a cada recurso elétrico único 112 no sistema 25 100 é um exemplo de um problema de otimização de restrição específico.In one implementation, constraint optimizer 710 plays a key role in converting network control signals 714 or information sources 414 into vehicle control signals, mediated by connection manager 702. network control signals 714 from a network operator 404 or information sources 414 in control signals that are transferred to each single electrical resource 112 in system 25 100 is an example of a specific constraint optimization problem.
Cada recurso 112 tem restrições associadas, tanto duras quanto brandas. Exemplos de restrições de recurso podem incluir: sensibilidade do proprietário ao preço, estado de carga do veículo (por exemplo, se o veículo 200 está completamente carregado, ele não pode participar do carregamen- 30 to na rede 114), a quantidade de tempo prognosticada até o recurso 112 desconectar do sistema 100, a sensibilidade do proprietário para rendimento versus estado de carga, os limites elétricos do recurso 114, as imposições de carregamento manua! pelos proprietários do recurso 408, etc. As restri- ções em um recurso particular 112 podem ser usadas para designar um cus- to para ativação de cada uma das ações particulares do recurso. Por exem- plo, um recurso cujo sistema de armazenagem 202 tem pouca energia ar- 5 mazenada nele terá um baixo custo associado com a operação de carrega- mento, mas um custo muito alto para a operação de geração. Um recurso completamente carregado 112 que é prognosticado para estar disponível por dez horas terá uma operação de geração de custo menor do que um recurso completamente carregado 112 que está prognosticado para ser desconecta- 10 do dentro dos próximos 15 minutos, representando a conseqüência negativa de distribuir um recurso menos do que cheio ao seu proprietário.Each feature 112 has associated restrictions, both hard and soft. Examples of resource constraints may include: owner's price sensitivity, vehicle load state (for example, if vehicle 200 is fully loaded, it cannot participate in network load 114), the predicted amount of time until feature 112 disconnects from system 100, the owner's sensitivity to efficiency versus state of charge, the electrical limits of feature 114, the manua charging charges! by owners of resource 408, etc. Restrictions on a particular resource 112 can be used to designate a cost for activating each of the resource's particular actions. For example, a resource whose storage system 202 has little energy stored in it will have a low cost associated with the loading operation, but a very high cost for the generation operation. A fully loaded resource 112 that is predicted to be available for ten hours will have a lower cost generating operation than a fully loaded resource 112 that is predicted to be disconnected within the next 15 minutes, representing the negative consequence of deploying. a less than full resource to its owner.
A seguir está um exemplo de situação de converter um sinal de geração 714 que compreende um nível de operação do sistema (por exem- plo, -10 megawatts para +10 megawatts, onde + representa carga, - repre- 15 senta geração) para um sinal de controle de veículo. Vale a pena perceber que porque o sistema 100 pode medir os fluxos líquidos de energia real em cada recurso 112, o nível de operação do sistema real é conhecido em todos os momentos.The following is an example of converting a 714 generation signal that comprises a system operating level (for example, -10 megawatts to +10 megawatts, where + represents load, - represents generation) to a Vehicle control sign. It is worth noting that because system 100 can measure net flows of real energy at each resource 112, the actual system operating level is known at all times.
Nesse exemplo, assumindo que o nível de operação do sistema inicial é de 0 megawatts, os recursos não são ativos (obtendo ou distribuindo energia da rede), e o nível de contrato do serviço de agregação negociado para a próxima hora é de ± 5 megawatts.In this example, assuming the initial system operating level is 0 megawatts, resources are not active (getting or distributing power from the grid), and the negotiated aggregation service contract level for the next hour is ± 5 megawatts. .
Nessa implementação, o sistema de agregação de energia 100 exemplar mantém três listas de recursos disponíveis 112. A primeira lista 25 contém recursos 112 que podem ser ativados para carregamento (carga) em ordem prioritária. Existe uma segunda lista dos recursos 112 ordenados por prioridade para descarregamento (geração). Cada um dos recursos 112 nessas listas (por exemplo, todos os recursos 112 podem ter uma posição em ambas as listas) tem um custo associado. A ordem prioritária das listas é 30 diretamente relacionada ao custo (isto é, as listas são classificadas de me- nor custo para maior custo). Designar os valores de custo para cada recurso 112 é importante porque ele possibilita a comparação de duas operações que alcançarem resultados similares com respeito à operação do sistema. Por exemplo, adicionar uma unidade de carregamento (carga, obtendo ener- gia a partir da rede) para o sistema é equivalente a remover uma unidade de geração. Para, executar qualquer operação que aumenta ou diminui a pro- 5 dução do sistema, podem existir múltiplas escolhas de ação e em uma im- plementação o sistema 100 seleciona a operação de custo mais baixo. A terceira lista de recursos 112 contém recursos com restrições duras. Por e- xemplo, os recursos cujos proprietários 408 impuseram ao sistema 100 for- çar o carregamento serão colocados na terceira lista de recursos estáticos.In this implementation, the exemplary power aggregation system 100 maintains three available resource lists 112. The first list 25 contains resources 112 that can be activated for loading in priority order. There is a second list of resources 112 sorted by priority for offloading (generation). Each of the resources 112 in these lists (for example, all resources 112 may have a position in both lists) has an associated cost. The priority order of the lists is directly related to the cost (ie the lists are ranked from lowest cost to highest cost). Assigning cost values to each resource 112 is important because it enables the comparison of two operations that achieve similar results with respect to system operation. For example, adding a load unit (load, getting power from the grid) to the system is equivalent to removing a generation unit. To perform any operation that increases or decreases system output, there may be multiple action choices and in one implementation system 100 selects the lowest cost operation. The third feature list 112 contains features with hard restrictions. For example, resources whose owners 408 have forced system 100 to force load will be placed on the third list of static resources.
No tempo "1", o nível de operação solicitado pela operadora daAt time "1", the level of operation requested by the operator of the
rede muda para +2 megawatts. O sistema ativa o carregamento dos primei- ros recursos "n" da lista, onde "n" é o número de recursos cuja carga aditiva é prognosticada para igual a 2 megawatts. Depois dos recursos serem ativa- dos, o resultado das ativações é monitorado para determinar o resultado real 15 da ação. Se mais de 2 megawatts de carga estão ativos, o sistema irá inabili- tar o carregamento em ordem de prioridade reversa para manter a operação do sistema dentro da tolerância de erro especificado pelo contrato.network changes to +2 megawatts. The system activates loading of the first resources "n" from the list, where "n" is the number of resources whose additive load is predicted to equal 2 megawatts. After resources are activated, the result of activations is monitored to determine the actual result 15 of the action. If more than 2 megawatts of load is active, the system will disable reverse priority loading to keep system operation within the error tolerance specified by the contract.
Do tempo "1" até o tempo "2", o nível de operação solicitado permanece constante em 2 megawatts. No entanto, o comportamento de 20 alguns dos recursos elétricos pode não ser estático. Por exemplo, alguns veículos 200 que são parte da operação do sistema de 2 megawatts podem ser se tornar completos (estado de carga = 100%) ou podem se desconectar do sistema 100. Outros veículos 200 podem se conectar ao sistema 100 e demandar carregamento imediato. Todas essas ações irão causar uma mu- 25 dança no nível de operação do sistema de agregação de energia 100. Por isso, o sistema 100 continuamente monitora o nível de operação do sistema e ativa ou desativa os recursos 112 para manter o nível de operação dentro da tolerância de erro especificada pelo contrato.From time "1" to time "2", the requested operating level remains constant at 2 megawatts. However, the behavior of some of the electrical features may not be static. For example, some vehicles 200 that are part of the 2 megawatt system operation may become full (load state = 100%) or may disconnect from system 100. Other vehicles 200 may connect to system 100 and require immediate charging. . All of these actions will cause a change in the operating level of the power aggregate system 100. Therefore, system 100 continuously monitors the system's operating level and enables or disables features 112 to keep the operating level within. error tolerance specified by the contract.
No tempo "2", o nível de operação solicitado pela operadora da rede diminui para -1 megawatts. O sistema consulta as listas de recursos disponíveis e escolhe o conjunto de custo mais baixo para alcançar um nível de operação do sistema de -1 megawatts. Especificamente, o sistema se move seqüencialmente através das listas de prioridade, comparando o custo de geração habilitar a geração versus desabilitar o carregamento, e ativar o recurso de custo mais baixo em cada etapa de tempo. Uma vez que o nível de operação alcança -1 megawatts, o sistema 100 continua a monitorar o nível real de operação, procurando por desvios que poderiam exigir a ativa- ção de um recurso 112 adicional para manter o nível de operação dentro da tolerância de erro especificado pelo contrato.At time "2", the level of operation requested by the network operator decreases to -1 megawatts. The system queries the available resource lists and chooses the lowest cost set to achieve a -1 megawatt system operating level. Specifically, the system moves sequentially through the priority lists, comparing the generation cost enable generation versus disable loading, and enable the lowest cost feature at each time step. Once the operating level reaches -1 megawatts, system 100 continues to monitor the actual operating level, looking for deviations that could require activating an additional 112 feature to keep the operating level within error tolerance. specified by the contract.
Em uma implementação, um mecanismo de custeio exemplar é alimentado por informação na mistura de geração de rede em tempo real para determinar as conseqüências marginais de carregamento ou de gera- ção (veículo 200 para a rede 114) sobre uma "pegada de carbono", o impac- to nos recursos de combustível fóssil e no ambiente em geral. O sistema exemplar 100 também possibilita otimização para qualquer métrica de custo, ou uma combinação ponderada de diversos. O sistema 100 pode otimizar figuras de mérito que podem incluir, por exemplo, uma combinação de ma- ximização de valor econômico e minimização de impacto ambiental, etc.In one implementation, an exemplary costing mechanism is fed by information into the real-time grid generation mix to determine the marginal loading or generation consequences (vehicle 200 to grid 114) on a "carbon footprint", the impact on fossil fuel resources and the environment in general. The exemplary system 100 also enables optimization for any cost metric, or a weighted combination of several. System 100 can optimize merit figures which may include, for example, a combination of economic value maximization and environmental impact minimization, etc.
Em uma implementação, o sistema 100 também usa custo como uma variável temporal. Por exemplo, se o sistema 100 programa um pacote de descarga para carregar durante uma janela de tempo próximo, o sistema 100 pode prognosticar seu perfil de custo antecipado à medida que ele car- rega, permitindo que o sistema 100 adicionalmente otimize, de forma adap- tável. Isto é, em algumas circunstâncias o sistema 100 sabe que terá um recurso de geração de alta capacidade por um certo tempo futuro.In one implementation, system 100 also uses cost as a time variable. For example, if system 100 schedules a download package to load over a close window of time, system 100 can predict its anticipated cost profile as it loads, allowing system 100 to further optimize accordingly. - table. That is, in some circumstances system 100 knows that it will have a high capacity generation capability for some future time.
Múltiplos componentes do servidor de controle de fluxo 106 constituem um sistema de programação que tem múltiplas funções e com- ponentes:Multiple components of flow control server 106 constitute a programming system that has multiple functions and components:
• coleção de dados (reúne dados em tempo real e armazena da- dos históricos);• data collection (gathers data in real time and stores historical data);
• projeções via o mecanismo de prognóstico 704, que capta da- dos em tempo real, dados históricos, etc.; e produz previsões de disponibili- dade de recurso;• projections via prognostic mechanism 704, which captures real-time data, historical data, etc .; and produces resource availability forecasts;
• constrói otimizações em previsões de disponibilidade de recur- so, restrições, tais como sinais de comando de operadoras da rede 404, pre- ferências do usuário, condições de tempo, etc. As otimizações podem tomar a forma de planos de controle de recurso que otimizam uma métrica deseja- da.• builds optimizations on resource availability forecasts, constraints such as 404 network operator command signals, user preferences, weather conditions, etc. Optimizations can take the form of resource control plans that optimize a desired metric.
A função de programação pode possibilitar um número de servi-The programming function can allow a number of services to be
ços de energia úteis, incluindo:useful energy services including:
• serviços auxiliares, tais como serviços de resposta rápida e regulagem rápida;• ancillary services such as rapid response and rapid regulation services;
• energia para compensar por súbitos, previsíveis ou inespera- das instabilidades da rede;• energy to compensate for sudden, predictable or unexpected network instabilities;
• resposta para demandas de rotina e instáveis;• response to routine and unstable demands;
• estabilidade de fontes de energia renováveis (por exemplo, complementar energia gerada pelo vento).• stability of renewable energy sources (eg complementing wind power).
Um sistema de agregação de energia 100 exemplar agrega e controla a carga apresentada por carregar/transferir muitos veículos elétricos 200 para fornecer serviços de energia (serviços de energia auxiliar) tais co- mo reservas de regulagem e de giro. Por conseguinte, é possível satisfazer exigências de tempo de chamada de operadoras da rede 404 somando-se múltiplos recursos elétricos 112. Por exemplo, doze cargas de operação de 5kW cada podem ser desabilitadas para prover 60Rw de reservas de giro por uma hora. Contudo, se cada carga pode ser desabilitada por no máximo minutos e o tempo de chamada mínimo é de duas horas, as cargas po- dem ser desabilitadas em série (três em um tempo) para fornecer 15kW de reservas para duas horas. Naturalmente, são possíveis intercalações de re- cursos elétricos individuais mais complexos pelo sistema de agregação de energia 100.An exemplary power aggregation system 100 aggregates and controls the load presented by charging / transferring many electric vehicles 200 to provide power services (auxiliary power services) such as throttling and reserve reserves. Accordingly, it is possible to satisfy call time requirements from network operators 404 by adding multiple electrical resources 112. For example, twelve operating loads of 5kW each can be disabled to provide 60Rw of working reserves for one hour. However, if each load can be disabled for a maximum of minutes and the minimum call time is two hours, the loads can be disabled in series (three at a time) to provide 15kW of reserves for two hours. Naturally, more complex individual electrical resources interleaving are possible by the energy aggregation system 100.
Para uma empresa concessionária (ou entidade de distribuição de energia elétrica) maximizar a eficiência da distribuição, a empresa con- cessionária necessita minimizar os fluxos de potência reativa. Tipicamente, 30 existe um número de métodos usados para minimizar os fluxos de potência reativa incluindo comutação de bancos de indutor ou de capacitor no sistema de distribuição para modificar o fator de potência em diferentes partes do sistema. Para administrar e controlar esse suporte dinâmico de Volt-ampére Reativo (VAR) eficientemente, ele deve ser feito de uma maneira ciente lo- cal. Em uma implementação, o sistema de agregação de energia 100 inclui circuitos de correção do fator de potência, colocados em veículos elétricos 5 200 com o módulo IPF remoto 134 exemplar, possibilitando, por conseguin- te, tal serviço. Especificamente, os veículos elétricos 200 podem ter capaci- tores (ou indutores) que podem ser dinamicamente conectados à rede inde- pendente de se o veículo elétrico 200 está carregando, distribuindo energia, ou fazendo nada. Esse serviço pode então ser vendido para as empresas 10 concessionárias para suporte do VAR dinâmico a nível de distribuição. O sistema de agregação de energia 100 pode tanto sentir a necessidade por suporte VAR de uma maneira distribuída e por uso dos módulos IPF remotos 134 distribuídos para tomar ações que fornecem suporte VAR sem interven- ção da operadora de rede 404.For a utility (or utility) to maximize distribution efficiency, the utility needs to minimize reactive power flows. Typically, there are a number of methods used to minimize reactive power flows including switching inductor or capacitor banks in the distribution system to modify the power factor in different parts of the system. To effectively manage and control this Dynamic Reactive Volt-Amp (VAR) support, it must be done in a local aware manner. In one implementation, the power aggregation system 100 includes power factor correction circuits placed on electric vehicles 5,200 with the exemplary remote IPF module 134, thereby enabling such a service. Specifically, electric vehicles 200 may have capacitors (or inductors) that can be dynamically connected to the grid regardless of whether electric vehicle 200 is charging, distributing power, or doing anything. This service can then be sold to 10 utility companies for distribution-level dynamic VAR support. Power aggregation system 100 may both feel the need for distributed VAR support and the use of distributed remote IPF modules 134 to take actions that provide VAR support without intervention from network operator 404.
Módulo IPF Remoto ExemplarExemplary Remote IPF Module
A figura 8 mostra o módulo IPF remoto 134 das figuras 1 e 2 em maiores detalhes. O módulo IPF remoto 134 ilustrado é somente uma confi- guração de exemplo, para propósitos descritivos. Muitos outros arranjos dos componentes ilustrados ou até componentes diferentes que constituem umFigure 8 shows the remote IPF module 134 of figures 1 and 2 in more detail. The remote IPF module 134 illustrated is an example configuration only for descriptive purposes. Many other arrangements of the illustrated components or even different components that constitute a
módulo IPF remoto 134 exemplar são possíveis dentro do escopo da matériaexemplary remote IPF module 134 are possible within the scope of the subject
ii
objeto. Tal módulo IPF remoto 134 exemplar tem alguns componentes de hardware e alguns componentes que podem ser executados em hardware, software ou combinações de hardware, software, firmware, etc.object. Such exemplary remote IPF module 134 has some hardware components and some components that may run on hardware, software or combinations of hardware, software, firmware, etc.
O exemplo ilustrado de um módulo IPF remoto 134 é represen- 25 tado por uma implementação adequada para um veículo elétrico 200. Por conseguinte, alguns sistemas de veículos 800 são incluídos como parte do módulo IPF remoto 134 exemplar em consideração à descrição. No entanto, em outras implementações, o módulo IPF remoto 134 pode excluir alguns ou todos os sistemas de veículos 800 de serem contados como componentes 30 do módulo IPF remoto 134.The illustrated example of a remote IPF module 134 is represented by a suitable implementation for an electric vehicle 200. Accordingly, some vehicle systems 800 are included as part of the exemplary remote IPF module 134 in consideration of the description. However, in other implementations, remote IPF module 134 may exclude some or all vehicle systems 800 from being counted as components 30 of remote IPF module 134.
Os sistemas de veículos 800 descritos incluem um computador de veículo e interface de dados 802, um sistema de armazenaqem de ener- gia, tal como um banco de bateria 202, e um inversor/carregador 804. Além dos sistemas de veículos 800, o módulo IPF remoto 134 também inclui um controlador de fluxo líquido de energia comunicativo 806. O controlador de fluxo líquido de energia comunicativo 806 por sua vez inclui alguns compo- 5 nentes que estão em interface com a energia de CA da rede 114, tal como um comunicador de linha de transmissão de energia, por exemplo, uma pon- te Ethernet através de linha de transmissão de energia 120, e um sensor de corrente ou de corrente/tensão (energia) 808, tal como um transformador de detectar corrente.The vehicle systems 800 described include a vehicle computer and data interface 802, an energy storage system such as a battery bank 202, and an inverter / charger 804. In addition to the vehicle systems 800, the module Remote IPF 134 also includes a communicative power flow controller 806. The communicative power flow controller 806 in turn includes some components that interface with network AC power 114, such as a communicator. power transmission line, for example, an Ethernet bridge through power transmission line 120, and a current or current / voltage (power) sensor 808, such as a current sensing transformer.
O controlador de fluxo líquido de energia comunicativo 806 tam-The communicative power flow controller 806 also
bém inclui a Ethernet e componentes de processamento de informação, tal como um processador 810 ou microcontrolador e um endereço de controle de acesso ao meio (MAC) associado à Ethernet 812; memória de acesso aleatório volátil 814, memória não-volátil 816 ou armazenagem de dados, 15 uma interface tal como uma interface RS-232 818 ou uma interface CANbus 820; uma interface de camada física Ethernet 822, que possibilita fiação e sinalização de acordo com os padrões Ethernet para a camada física através de meios de acesso da rede na MAC/Camada de Ligação de Dados e um formato de endereçamento comum. A interface de camada física Ethernet 20 822 fornece interface elétrica, mecânica e procedural para o meio de trans- missão - isto é, em uma implementação, usando a ponte Ethernet através de linha de transmissão de energia 120. Em uma variação, sem fio ou outros canais de comunicação com a Internet 104 são usados no lugar da ponte Ethernet através de linha de transmissão de energia 120.It also includes Ethernet and information processing components, such as an 810 processor or microcontroller and a medium access control (MAC) address associated with Ethernet 812; volatile random access memory 814, nonvolatile memory 816 or data storage, an interface such as an RS-232 818 interface or a CANbus 820 interface; an Ethernet 822 physical layer interface, which enables wiring and signaling to Ethernet standards for the physical layer through MAC / Data Link Layer network access means and a common address format. The Ethernet 20 822 physical layer interface provides the electrical, mechanical, and procedural interface to the transmission medium - that is, in one implementation, using the Ethernet bridge over power transmission line 120. In one variation, wireless or other Internet communication channels 104 are used in place of the Ethernet bridge through power transmission line 120.
O controlador de fluxo líquido de energia comunicativo 806 tam-The communicative power flow controller 806 also
bém inclui um medidor de fluxo líquido de energia bidirecional 824 que ras- treia transferência de energia para e de cada recurso elétrico 112, nesse caso o banco de bateria 202 de um veículo elétrico 200.It also includes a two-way net energy flow meter 824 that tracks energy transfer to and from each electrical resource 112, in this case the battery bank 202 of an electric vehicle 200.
O controlador de fluxo líquido de energia comunicativo 806 ope- ra tanto dentro, ou conectado a um veículo elétrico 200 quanto outro recurso elétrico 112 para possibilitar agregação de recursos elétricos 112 introduzi- dos acima (por exemplo, via uma interface de comunicação com fio ou sem fio). Esses componentes acima listados podem variar entre diferentes im- plementações do controlador de fluxo líquido de energia comunicativo 806, mas as implementações tipicamente incluem:The communicative power flow controller 806 operates either within or connected to an electric vehicle 200 or other electrical feature 112 to enable aggregation of electrical features 112 introduced above (e.g. via a wired communication interface or wireless). These components listed above may vary between different implementations of the 806 communicative power flow controller, but implementations typically include:
• um mecanismo de comunicações dentro do veículo que possi- bilita a comunicação com outros componentes do veículo;• an in-vehicle communications mechanism that enables communication with other vehicle components;
• um mecanismo para se comunicar com o centro de controle de• a mechanism for communicating with the control center of
fluxo 102;flow 102;
• um elemento de processamento;• a processing element;
• um elemento de armazenagem de dados;• a data storage element;
· um medidor de potência; e· A power meter; and
• opcionalmente, uma interface de usuário.• optionally a user interface.
As implementações do controlador de fluxo de energia comuni- cativo 806 podem possibilitar a funcionalidade incluindo:Implementations of the 806 communicative power flow controller can enable functionality including:
• executar comportamentos pré-programados ou de aprendizado• perform preprogrammed or learning behaviors
quando o recurso elétrico 112 está fora de execução (não conectado à Inter- net 104, ou o serviço está indisponível);when electrical feature 112 is out of execution (not connected to Internet 104, or service is unavailable);
• armazenar perfis de comportamento localmente armazenados em memória cache para conectividade em "roaming" (o que fazer quando está carregando em um sistema estranho ou em operação desconectada,• store locally cached behavior profiles for roaming connectivity (what to do when loading on a foreign system or in disconnected operation,
isto é, quando não existe conectividade de rede);ie when there is no network connectivity);
• permitir que o usuário imponha o comportamento do sistema• allow user to enforce system behavior
corrente; echain; and
• medir informação de fluxo líquido de energia e armazenar da- dos de medição durante operação fora de execução para transação posteri- or.• measure net energy flow information and store metering data during out-of-execution operation for subsequent transaction.
Por conseguinte, o controlador de fluxo líquido de energia comu- nicativo 806 inclui um processador central 810, interfaces 818 e 820 para comunicação dentro do veículo elétrico 200, um comunicador de linha de transmissão de energia, tal como uma ponte Ethernet através de linha deAccordingly, the communicative power flow controller 806 includes an 810 central processor, interfaces 818 and 820 for communication within the electric vehicle 200, a power line communicator, such as an Ethernet bridge over power line.
transmissão de energia 120 para comunicação externa ao veículo elétrico 200, e um medidor de fluxo líquido de energia 824 para medir o fluxo de e- nergia para e do veículo elétrico 200 via uma linha de transmissão de ener- gia 208 CA conectada.power transmission 120 for communication external to the electric vehicle 200, and a net energy flow meter 824 for measuring the energy flow to and from the electric vehicle 200 via a connected 208 AC power transmission line.
Operação do Módulo IPF ExemplarExemplary IPF Module Operation
Continuando com os veículos elétricos 200 como representativos de recursos elétricos 112, durante os períodos quando um tal veículo elétrico 200 está estacionado e conectado à rede 114, o módulo IPF remoto 134 ini- cia uma conexão ao servidor de controle de fluxo 106, registra ele próprio, e espera por sinais do servidor de controle de fluxo 106 que direciona o módu- lo IPF remoto 134 para ajustar o fluxo líquido de energia para dentro ou para fora do veículo elétrico 200. Esses sinais são comunicados ao computador do veículo 802 via a interface de dados, que pode ser qualquer interface a- dequada incluindo a interface RS-232 818 ou a interface CANbus 820. O computador do veículo 802, seguindo os sinais recebidos do servidor de controle de fluxo 106, controla o inversor/carregador 804 para carregar o banco de bateria 202 do veículo ou para descarregar o banco de bateria 202 em upload para a rede 114.Continuing with electric vehicles 200 as representative of electrical resources 112, during periods when such an electric vehicle 200 is parked and connected to network 114, remote IPF module 134 initiates a connection to flow control server 106, he records. and waits for signals from the flow control server 106 directing the remote IPF module 134 to adjust the net power flow into or out of the electric vehicle 200. These signals are communicated to the vehicle computer 802 via the data interface, which may be any suitable interface including the RS-232 818 interface or the CANbus 820 interface. The vehicle computer 802, following the signals received from the flow control server 106, controls the inverter / charger 804 to charge the battery bank 202 of the vehicle or to discharge the battery bank 202 uploaded to network 114.
Periodicamente, o módulo IPF remoto 134 transmite informação com respeito aos fluxos de energia para o servidor de controle de fluxo 106. Se, quando o veículo elétrico 200 está conectado à rede 114, não existe percursos de comunicação para o servidor de controle de fluxo 106 (isto é, o 20 local não está equipado apropriadamente, ou existe uma falha na rede), o veículo elétrico 200 pode seguir um comportamento pré-programado ou de aprendizado de operação fora de execução, por exemplo, armazenado como um conjunto de instruções na memória não-volátil 816. Em tal caso, as tran- sações de energia podem também estar armazenadas em memória cache 25 não-volátil 816 para posterior transmissão para o servidor de controle de flu- xo 106.Periodically, remote IPF module 134 transmits information regarding power flows to flow control server 106. If, when electric vehicle 200 is connected to network 114, there are no communication paths to flow control server 106 (that is, the site is not properly equipped, or there is a mains failure), the electric vehicle 200 may follow a preprogrammed or learning out-of-execution behavior, for example, stored as a set of instructions in the non-volatile memory 816. In such a case, the power transmissions may also be stored in non-volatile cache memory 816 for later transmission to the flow control server 106.
Durante os períodos quando o veículo elétrico 200 está em ope- ração como transporte, o módulo IPF remoto 134 escuta passivamente, re- gistrando os dados de operação do veículo selecionado para posterior análi- 30 se e consumo. O módulo IPF remoto 134 pode transmitir esses dados para o servidor de controle de fluxo 106 quando um canal de comunicações se tor- na disponível. IDuring periods when the electric vehicle 200 is in transport operation, the remote IPF module 134 listens passively, recording the operating data of the selected vehicle for later analysis and consumption. Remote IPF module 134 can transmit this data to flow control server 106 when a communications channel becomes available. I
Medir os fluxos líquidos de energia ExemplarMeasure net flows of exemplary energy
Potência é a taxa de consumo de energia por intervalo de tem- po. A potência indica a quantidade de energia transferida durante um certo período de tempo, por conseguinte, as unidades de potência são quantida- 5 des de energia por unidade de tempo. O medidor de fluxo líquido de energia 824 exemplar mede a potência para um recurso elétrico 112 dado através de um fluxo bidirecional - por exemplo, energia da rede 114 para o veículo elé- trico 200 ou do veículo elétrico 200 para a rede 114. Em uma implementa- ção, o módulo IPF remoto 134 pode localmente armazenar leituras do medi- 10 dor de fluxo líquido de energia 824 para assegurar transações precisas com o servidor de controle de fluxo 106, mesmo se a conexão para o servidor está temporariamente inativa, ou se o próprio servidor está indisponível.Power is the rate of energy consumption per time interval. Power indicates the amount of energy transferred over a certain period of time, therefore power units are amounts of energy per unit of time. The exemplary net energy flow meter 824 measures power for an electrical resource 112 given through a bidirectional flow - for example, power from grid 114 to electric vehicle 200 or from electric vehicle 200 to grid 114. In a remote IPF module 134 can locally store power meter readings 824 to ensure accurate transactions with flow control server 106, even if the connection to the server is temporarily down, or if the server itself is unavailable.
O medidor de fluxo líquido de energia 824 exemplar, em conjun- ção com os outros componentes do módulo IPF remoto 134 possibilita ca- racterísticas amplas do sistema no sistema de agregação de energia 100 exemplar que incluem:The exemplary 824 net power flow meter in conjunction with the other components of the remote IPF module 134 enables broad system features in the exemplary power aggregation system 100 including:
• rastrear o uso de energia em uma base de recurso elétrico es- pecífico;• track energy use on a specific electrical resource basis;
• monitorar a qualidade da energia (checar se a tensão, frequên- cia, etc. desviam dos seus pontos de operação nominal, e nesse caso, notifi- car as operadoras da rede, e modificar potencialmente o recurso de fluxos de energia para ajudar a corrigir o problema);• monitor power quality (check that voltage, frequency, etc. deviate from their rated operating points, in which case notify network operators, and potentially modify the power flow feature to help correct the problem);
• faturamento de um veículo específico e transações para uso de• billing for a specific vehicle and transactions for use of
energia;energy;
· faturamento móvel (suporte para faturamento preciso quando o· Mobile billing (support for accurate billing when the
proprietário do recurso elétrico não é o proprietário do local de conexão elé- trica 410 (isto é, não o proprietário da conta do medidor). Dados do medidor de fluxo líquido de energia 824 podem ser capturados no veículo elétrico 200 para faturamento;electrical resource owner is not the owner of the electrical wiring location 410 (ie not the meter account owner). 824 Net Power Flow Meter data can be captured on electric vehicle 200 for billing;
· integração com um medidor inteligente no local de carregamen-· Integration with a smart meter at the charging point
to (troca de informação bidirecional); eto (bidirectional information exchange); and
• resistência a adulteração (por exemplo, quando o medidor de fluxo líquido de energia 824 está protegido dentro de um recurso elétrico 112 tal como um veículo elétrico 200).• tamper resistance (for example, when the net power flow meter 824 is protected within an electrical feature 112 such as an electric vehicle 200).
Localizador de Recurso MóvelMobile Resource Locator
O sistema de agregação de energia 100 exemplar também inclui várias técnicas para determinar o local da rede elétrica de um recurso elétri- co 112 móvel, tal como um veículo elétrico 200 plug-in. Os veículos elétricos 200 podem se conectar à rede 114 em numerosos locais e o controle e tran- sação precisos de troca de energia podem ser possibilitados através de co- nhecimento específico do local de carregamento.The exemplary power aggregation system 100 also includes various techniques for determining the mains location of a mobile power 112 such as a plug-in 200 electric vehicle. Electric vehicles 200 can connect to grid 114 in numerous locations, and precise control and switching of power can be made possible through specific knowledge of the charging location.
Algumas das técnicas exemplares para determinar os locais de carregamento do veículo elétrico incluem:Some of the exemplary techniques for determining electric vehicle charging locations include:
• questionar um identificador único para a localização (via aco- plado, sem fio, etc.), que pode ser:• question a unique identifier for the location (via coupled, wireless, etc.), which may be:
- a ID única do hardware da rede no site de carregamento;- the unique hardware ID of the network at the upload site;
- a ID única do medidor inteligente localmente instalada, através de comunicação com o medidor;- the unique ID of the locally installed smart meter through communication with the meter;
- uma ID única instalada especificamente para esse propósito em um site; e- a unique ID installed specifically for this purpose on a website; and
- usar GPS ou outras fontes de sinal (celular, WiMax, etc.) para estabelecer um local "flexível" (geográfico estimado), que é então refinado com base nas preferências e dados históricos do usuário (por exemplo, os veículos tendem a ser conectados na residência do proprietário 124, não uma residência de vizinho).- use GPS or other signal sources (cellular, WiMax, etc.) to establish a "flexible" (estimated geographic) location, which is then refined based on user preferences and historical data (eg vehicles tend to be connected to owner's residence 124, not a neighbor's residence).
A figura 9 mostra uma técnica exemplar para solucionar a locali- zação física da rede 114 de um recurso elétrico 112 que está conectada ao sistema de agregação de energia 100 exemplar. Em uma implementação, o módulo IPF remoto 134 obtém o endereço Controle de Acesso ao Meio (MAC) 902 do modem de rede localmente instalado ou roteador (ponto de acesso na Internet) 302. O módulo IPF remoto 134 então transmite esse úni- co identificador MAC para o servidor de controle de fluxo 106, que usa o i- dentificador para solucionar a localização do veículo elétrico 200.Figure 9 shows an exemplary technique for solving the physical location of network 114 of an electrical resource 112 that is connected to the exemplary power aggregation system 100. In one implementation, remote IPF module 134 obtains the Media Access Control (MAC) address 902 from the locally installed network modem or router (Internet access point) 302. Remote IPF module 134 then transmits this unique identifier. MAC for flow control server 106, which uses the identifier to troubleshoot the location of the electric vehicle 200.
Para discernir sua localização física, o módulo IPF remoto 134 pode também, algumas vezes, usar os endereços MAC ou outros identifica- dores únicos de outro equipamento fisicamente instalado próximo que pode se comunicar com o módulo IPF remoto 134, incluindo um medidor "inteli- gente" da concessionária 904, uma caixa de cabo de TV 906, uma unidade 5 baseada em RFID 908, ou uma unidade de ID exemplar 910 que é capaz de se comunicar com o módulo IPF remoto 134. A unidade de ID exemplar 910 é descrita em mais detalhes na figura 10. Os endereços MAC 902 não dão sempre informação sobre a localização física da peça de hardware associa- da, mas em uma implementação o servidor de controle de fluxo 106 inclui 10 uma base de dados de rastreamento 912 que relaciona endereços MAC ou outros identificadores com uma localização física associada do hardware. Dessa maneira, um módulo IPF remoto 134 e o servidor de controle de fluxo 106 podem encontrar um recurso elétrico móvel 112 sempre que ele se co- nectar à rede de energia 114.To discern its physical location, remote IPF module 134 may also sometimes use MAC addresses or other unique identifiers from other physically installed equipment nearby that can communicate with remote IPF module 134, including an "intelligent" meter. 904, a 906 TV cable box, an RFID 908-based unit 5, or an exemplary ID unit 910 that is capable of communicating with the remote IPF module 134. The exemplary ID unit 910 is described. in more detail in figure 10. MAC addresses 902 do not always give information about the physical location of the associated hardware, but in one implementation flow control server 106 includes a tracking database 912 that lists addresses MAC or other identifiers with an associated physical hardware location. In this manner, a remote IPF module 134 and flow control server 106 may encounter a mobile electrical resource 112 whenever it connects to power network 114.
A figura 10 mostra uma outra técnica exemplar para determinarFigure 10 shows another exemplary technique for determining
uma localização física de um recurso elétrico móvel 112 na rede de energia 114. Uma unidade de ID exemplar 910 pode ser conectada na rede 114 em ou próximo a um local de carregamento. A operação da unidade de ID 910 é como a seguir. Um recurso elétrico 112 recentemente conectado procura por 20 recursos localmente conectados através de transmissão de um Ping ou mensagem na área de recepção sem fio. Em uma implementação, a unidade de ID 910 responde 1002 ao Ping e transporta um identificador único 1004 da unidade de ID 910 de volta para o recurso elétrico 112. O módulo IPF remoto 134 do recurso elétrico 112 então transmite o identificador único 25 1004 para o servidor de controle de fluxo 106, que determina a localização da unidade de ID 910 e através do Proxy, o exato ou o aproximado local da rede do recurso elétrico 112, dependendo do tamanho da área de captação da unidade de ID 910.a physical location of a mobile electrical resource 112 in power network 114. An exemplary ID unit 910 may be connected to network 114 at or near a charging location. The operation of ID 910 unit is as follows. A newly connected 112 electrical resource searches for 20 locally connected resources by transmitting a Ping or message in the wireless reception area. In one implementation, ID unit 910 responds 1002 to Ping and carries a unique identifier 1004 from ID unit 910 back to electrical resource 112. Remote IPF module 134 of electrical resource 112 then transmits unique identifier 25 1004 to flow control server 106, which determines the location of the ID 910 unit and through the Proxy, the exact or approximate network location of electrical resource 112, depending on the size of the ID 910 unit's pickup area.
Em uma outra implementação, o recurso elétrico 112 recente- mente conectado procura por recursos localmente conectados através de transmissão de um Ping ou mensagem que inclui o identificador único 1006 do recurso elétrico 112. Nessa implementação, a unidade de ID 910 não ne- cessita confiar ou reusar a conexão sem fio, e não responde de volta ao mó- dulo IPF remoto 134 do recurso elétrico 112, mas responde 1008 diretamen- te ao servidor de controle de fluxo 106 com uma mensagem que contém seu próprio identificador único 1004 e o identificador único 1006 do recurso elé- 5 trico 112 que foi recebido na mensagem Ping. O servidor de controle de flu- xo 106 central então associa o identificador único 1006 do recurso elétrico 112 com um estado "conectado" e usa o outro identificador único 1004 da unidade de ID 910 para determinar ou aproximar a localização física do re- curso elétrico 112. A localização física não tem que estar próxima, se uma 10 unidade de ID 910 está associada com somente um local de rede exato. O módulo IPF remoto 134 fica sabendo que o Ping é bem-sucedido quando ele escuta de volta do centro de controle de fluxo 106 com confirmação.In another implementation, newly connected electrical resource 112 looks for locally connected resources by transmitting a Ping or message that includes unique identifier 1006 of electrical resource 112. In this implementation, ID unit 910 does not need to rely on. or reuse the wireless connection, and does not respond back to remote IPF module 134 of electrical feature 112, but responds 1008 directly to flow control server 106 with a message containing its own unique identifier 1004 and identifier 1006 of the electrical resource 112 that was received in the Ping message. Central flow control server 106 then associates the unique identifier 1006 of electrical resource 112 with a "connected" state and uses the other unique identifier 1004 of ID unit 910 to determine or approximate the physical location of the electrical resource. 112. The physical location does not have to be close if an ID 910 unit is associated with only one exact network location. Remote IPF module 134 learns that Ping succeeds when it listens back from flow control center 106 with confirmation.
Tal unidade de ID 910 exemplar é particularmente útil em situa- ções em que o percurso de comunicações entre o recurso elétrico 112 e o servidor de controle de fluxo 106 é via uma conexão sem fio que ela própria não possibilita determinação exata de localização de rede.Such an exemplary ID 910 unit is particularly useful in situations where the communications path between the electrical resource 112 and the flow control server 106 is via a wireless connection which itself does not allow exact determination of network location.
A figura 11 mostra um outro método 1100 e sistema 1102 exem- plar para determinar a localização de um recurso elétrico móvel 112 na rede de energia 114. Em uma situação em que o recurso elétrico 112 e o servidor 20 de controle de fluxo 106 conduzem comunicações via um esquema de sina- lização sem fio, é ainda desejável determinar a localização da conexão física durante períodos de seqüência com a rede 114.Figure 11 shows another exemplary method 1100 and system 1102 for determining the location of a mobile electrical resource 112 in power network 114. In a situation where electrical resource 112 and flow control server 20 conduct communications via a wireless signaling scheme, it is still desirable to determine the location of the physical connection during sequence periods with the network 114.
As redes sem fio (por exemplo, GSM, 802.11, WiMax) compre- endem muitas células ou torres em que cada uma transmite identificadores 25 únicos. Adicionalmente, a intensidade da conexão entre uma torre e clientes móveis conectando-se à torre é uma função da proximidade do cliente à tor- re. Quando um veículo elétrico 200 está conectado à rede 114, o módulo IPF remoto 134 pode adquirir os identificadores únicos das torres disponíveis e relaciona isto à intensidade do sinal de cada conexão, como mostrado na 30 base de dados 1104. O módulo IPF remoto 134 do recurso elétrico 112 transmite essa informação ao servidor de controle de fluxo 106, onde a in- formação é combinada com dados de inspeção, tal como a base de dados IWireless networks (eg GSM, 802.11, WiMax) comprise many cells or towers in which each transmits unique identifiers. Additionally, the strength of the connection between a tower and mobile clients connecting to the tower is a function of the customer's proximity to the tower. When an electric vehicle 200 is connected to network 114, remote IPF module 134 can acquire the unique towers identifiers available and relates this to the signal strength of each connection, as shown in database 1104. Remote IPF module 134 of electrical resource 112 transmits this information to flow control server 106, where information is combined with inspection data, such as database I
1106 de modo que um mecanismo de inferência de posição 1108 pode dis-1106 so that a position inference mechanism 1108 can
ii
por em triângulos ou de outro modo inferir a localização física do veículo elé- trico 200 conectado. Em uma outra capacitação, o módulo IPF 134 pode u- sar as leituras de intensidade para solucionar a localização do recurso dire- tamente, em cujo caso o módulo IPF 134 transmite a informação de localiza- ção em vez da informação de intensidade do sinal.by triangulating or otherwise inferring the physical location of the connected electric vehicle 200. In another capability, the IPF 134 module can use the intensity readings to resolve the resource location directly, in which case the IPF 134 module transmits the location information instead of the signal strength information.
Por conseguinte, o método exemplar 1100 inclui adquirir (1110) a informação de intensidade do sinal; comunicando (1112) a informação de intensidade do sinal adquirida ao servidor de controle de fluxo 106; e inferin- do (1114) a localização física usando informação de localização de torre ar- mazenada e os sinais adquiridos do recurso elétrico 112.Accordingly, exemplary method 1100 includes acquiring (1110) the signal strength information; communicating (1112) the acquired signal strength information to the flow control server 106; and inferring (1114) the physical location using stored tower location information and signals acquired from the electrical resource 112.
A figura 12 mostra um método 1200 e sistema 1202 para usar sinais de um sistema de posicionamento global por satélite (GPS) para de- terminar uma localização física de um recurso elétrico 112 na rede de ener- 15 gia 114. Usando GPS um módulo IPF remoto 134 para solucionar sua locali- zação física na rede de energia de uma maneira não exata. Essa informação de localização ruidosa do GPS é transmitida ao servidor de controle de fluxo 106, que a usa com uma base de dados de informação 1204 para inferir a localização do recurso elétrico 112.Figure 12 shows a method 1200 and system 1202 for using signals from a global satellite positioning system (GPS) to determine a physical location of an electrical resource 112 in the power grid 114. Using GPS an IPF module 134 to resolve your physical location on the power grid in an inaccurate manner. This noisy GPS location information is transmitted to the flow control server 106, which uses it with an information database 1204 to infer the location of the electrical resource 112.
O método exemplar 1200 inclui adquirir (1206) os dados de po-Exemplary method 1200 includes acquiring (1206) data from
sição ruidosa; comunicar (1208) os dados da posição ruidosa adquirida ao servidor de controle de fluxo 106; e inferir (1210) a localização usando a in- formação de inspeção armazenada e os dados adquiridos.noisy position; communicating (1208) the acquired noisy position data to the flow control server 106; and infer (1210) the location using stored inspection information and acquired data.
Métodos de Transação Exemplares e Outras Funcionalidades O sistema de agregação de energia exemplar 100 suporta asExemplary Transaction Methods and Other Features The exemplary power aggregation system 100 supports the
seguintes funções e alterações:following functions and changes:
1. Ajuste - O sistema de agregação de energia exemplar 100 cria contratos fora do sistema e/ou ofertas em mercados abertos para obter con- tratos para serviços de energia, contratos via o servidor da web 718 e admi- 30 nistrador do contrato 720. O sistema 100 então resolve essas solicitações em exigências de energia específicas mediante comunicado da operadora de rede 404, e comunica essas exigências aos proprietários de veículo 408 através de uma das diversas técnicas de comunicação.1. Adjustment - The exemplary power aggregation system 100 creates out-of-system contracts and / or open market offers to obtain contracts for energy services, contracts via web server 718 and contract administrator 720. System 100 then resolves these requirements on specific power requirements by means of network operator 404, and communicates these requirements to vehicle owners 408 through one of several communication techniques.
2. Distribuição - O administrador de interação de rede 712 aceita os sinais de controle de rede 714 em tempo real das operadoras da rede 404 através de um dispositivo de distribuição de energia, e responde a esses2. Distribution - Network Interaction Administrator 712 accepts real-time network control signals 714 from 404 network operators through a power distribution device, and responds to these
sinais 714 através de distribuição de serviços de energia dos veículos elétri- cos 200 conectados à rede 114.signals 714 through power service distribution of electric vehicles 200 connected to grid 114.
3. Relatório - Depois de um evento de distribuição de energia estar completo, um administrador de transação pode relatar transações de serviços de energia armazenadas na base de dados 716. Um administrador3. Reporting - After a power distribution event is complete, a transaction administrator can report energy service transactions stored in database 716. An administrator
de faturamento decide essas solicitações em transações de faturamento de crédito ou de débito específico. Essas transações podem ser comunicadas a um sistema de faturamento da operadora de rede ou empresa concessioná- ria para reconciliação contábil. As transações podem também ser usadas para fazer pagamentos diretamente aos proprietários do recurso 408.Billing Service decides these requests in specific credit or debit billing transactions. These transactions can be reported to a carrier or utility billing system for accounting reconciliation. Transactions can also be used to make payments directly to resource 408 owners.
Em uma implementação, o módulo IPF remoto 134 residente emIn one implementation, the remote IPF module 134 resident in
veículo pode incluir um administrador de comunicações para receber ofertas para fornecer serviços de energia, mostrá-las ao usuário e permitir que o usuário responda às ofertas. Algumas vezes esse tipo de interação de anún- cio ou de contratação pode ser executada pelo proprietário de recurso elétri- 20 co 408 convencionalmente conectando com o servidor da web 718 do servi- dor de controle de fluxo 106.The vehicle may include a communications administrator to receive offers to provide energy services, show them to the user and allow the user to respond to the offers. Sometimes this type of advertising or hiring interaction can be performed by the power resource owner 408 conventionally connecting to the flow control server web server 718 106.
Em um modelo exemplar de administração de carga ou armaze- nagem baseada no veículo, o sistema de agregação de energia exemplar 100 serve como um intermediário entre os proprietários de veículo 408 (indi- 25 viduais, frotas, etc.) e operadoras da rede 404 (Operadoras de Sistema In- dependente (ISOs), Operadoras de Transmissão Regional (RTOs), empre- sas concessionárias, etc.)In an exemplary vehicle-based load management or storage model, the exemplary power aggregation system 100 serves as an intermediary between vehicle owners 408 (individuals, fleets, etc.) and network operators 404 (Independent System Operators (ISOs), Regional Transmission Operators (RTOs), Concessionaires, etc.)
O recurso elétrico de carga e armazenagem 112 apresentado por um veículo elétrico "plug-in" 200 único não é um recurso substancial o bastante para um ISO ou empresa concessionária para considerar controlar diretamente. No entanto, por agregação muitos veículos elétricos 200 juntos, administrando seu comportamento de carga, e exportando uma interface de controle simples, o sistema de agregação de energia 100 fornece serviços que são disponíveis a operadoras da rede 404.The electric charging and storage feature 112 presented by a single plug-in electric vehicle 200 is not a substantial enough feature for an ISO or utility company to consider controlling directly. However, by bundling many electric vehicles 200 together, managing their charging behavior, and exporting a simple control interface, the power aggregation system 100 provides services that are available to network operators 404.
Do mesmo modo, os proprietários de veículo 408 podem não estar interessados em participar sem que a participação seja fácil, e sem que 5 exista incentivo para fazê-la. Criando-se valor através de administração a- gregada, o sistema de agregação de energia 100 pode fornecer incentivos para os proprietários na forma de pagamentos, custos de carregamento re- duzidos, etc. O sistema de agregação de energia 100 pode também fazer o controle de carregamento do veículo e transferir energia para a rede 114 de 10 modo automático e quase sem interrupção para o proprietário do veículo 408, tornando, desse modo, uma participação agradável.Similarly, vehicle owners 408 may not be interested in participating without participation being easy, and with no incentive to do so. By creating value through aggregated management, the energy aggregation system 100 can provide incentives for homeowners in the form of payments, reduced charging costs, etc. Power aggregation system 100 can also control vehicle loading and transfer power to network 114 automatically and almost without interruption to vehicle owner 408, thereby making a pleasant participation.
Através da colocação de módulos IPF remotos 134 em veículos elétricos 200 que podem medir atributos de qualidade de energia, o sistema de agregação de energia 100 possibilita uma rede de sensor maciçamente distribuída para a rede de distribuição de energia 114. Os atributos de quali- dade de energia que o sistema de agregação de energia 100 pode medir incluem frequência, tensão, fator de potência, harmônicos, etc. Então, nive- lando a infraestrutura de comunicação do sistema de agregação de energia 100, incluindo os módulos IPF remotos 134, esses dados detectados podem ser relatados em tempo real para o servidor de controle de fluxo 106, onde a informação é agregada. Também, a informação pode ser apresentada para a empresa concessionária, ou o sistema de agregação de energia 100 pode corrigir diretamente as condições indesejáveis de rede através do controle do comportamento de transferência de carga/upload de energia do veículo de numerosos veículos elétricos 200, trocando o fator de potência de carga, etc.By placing remote IPF modules 134 on electric vehicles 200 that can measure power quality attributes, power aggregation system 100 enables a massively distributed sensor network to power distribution network 114. Quality attributes that the power aggregation system 100 can measure include frequency, voltage, power factor, harmonics, etc. Then, by leveling the communication infrastructure of the power aggregation system 100, including remote IPF modules 134, this detected data can be reported in real time to flow control server 106, where the information is aggregated. Also, the information may be presented to the utility company, or the power aggregation system 100 can directly correct undesirable network conditions by controlling the vehicle power transfer / upload behavior of numerous electric vehicles 200 by exchanging the load power factor, etc.
O sistema de agregação de energia 100 exemplar pode também fornecer Suprimento de Energia Ininterrupta (UPS) ou energia de backup para uma casa/trabalho, incluindo interconexão do conjunto de circuitos. Em 30 uma implementação, o sistema de agregação de energia 100 permite que os recursos elétricos 112 fluam a energia para fora das suas baterias para a casa (ou trabalho) para energizar alguma ou todas as cargas da casa. Cer- ias cargas podem ser configuradas como cargas chaves para manter "liga- do" durante um evento de perda de energia de rede. Em tal situação, é im- portante manipular o isolamento da residência 124a partir da rede 114. Tal sistema pode incluir circuitos anti-isolantes que têm a habilidade para se comunicar com o veículo elétrico 200, descrito adicionalmente abaixo como uma caixa de interruptor inteligente. A habilidade do módulo IPF remoto 134 para se comunicar permite que o veículo elétrico 200 saiba se é seguro for- necer energia, "seguro" sendo definido como "seguro para trabalhadores da linha da concessionária como resultado do interruptor principal na casa estar em um estado desconectado". Se a energia na rede cair, a caixa de interrup- tor inteligente desconecta da rede e então contata quaisquer veículos elétri- cos 200 ou outros recursos elétricos 112 participando localmente, e solicita- os para iniciar o fornecimento de energia. Quando a energia da rede retorna, a caixa de interruptor inteligente desliga os recursos de energia locais, e en- tão reconecta.The exemplary power aggregation system 100 can also provide Uninterruptible Power Supply (UPS) or backup power for a home / work, including circuitry interconnection. In one implementation, power aggregation system 100 allows electrical resources 112 to flow energy out of its batteries into the home (or work) to energize some or all of the household charges. Certain loads can be set as key loads to keep "on" during a mains power loss event. In such a situation, it is important to manipulate the insulation of the house 124 from the grid 114. Such a system may include anti-insulating circuits having the ability to communicate with the electric vehicle 200, further described below as an intelligent switch box. The ability of the remote IPF module 134 to communicate allows the electric vehicle 200 to know if it is safe to supply power, "safe" being defined as "safe for utility line workers as a result of the home main switch being in a state unplugged". If power to the grid drops, the smart switch box disconnects from the grid, then contacts any locally participating electric vehicles 200 or other electrical resources 112, and prompts them to start the power supply. When utility power returns, the smart switch box shuts off local power resources and then reconnects.
Para faturamento móvel (para quando o proprietário do veículo 408 for diferente do proprietário da conta do medidor 410), existem dois as- pectos importantes para a manipulação do faturamento para levar em conta durante a recarga do veículo elétrico: quem possui o veículo, e quem possui 20 a conta do medidor da concessionária onde a recarga está acontecendo. Quando o proprietário do veículo 408 for diferente do proprietário da conta do medidor 410, existem diversas opções:For mobile billing (for when vehicle owner 408 is different from meter account owner 410), there are two important aspects of handling billing to take into account when recharging the electric vehicle: who owns the vehicle, and who owns 20 the utility meter account where the recharge is going on. When vehicle owner 408 is different from owner of meter 410, there are several options:
1. O proprietário do medidor 410 pode dar carga grátis.1. The owner of meter 410 can give free charge.
2. O proprietário do veículo 408 pode pagar no momento da car- ga (via cartão de crédito, conta, etc.).2. The owner of vehicle 408 may pay at the time of charge (via credit card, account, etc.).
3. Uma conta pré-estabelecida pode ser ajustada automatica- mente.3. A pre-set account can be adjusted automatically.
Sem supervisão do sistema de agregação de energia 100, po- dem ocorrer roubos de serviços. Com ajuste automático da conta, o sistema de agregação de energia 100 registra quando os veículos elétricos 200 car- regam em locais que exigem pagamento, via IDs do veículo e IDs do local, e via medição exemplar do fluxo de energia do tempo anotado dentro/fora do veícuio. Nesses casos, o proprietário do veículo 408 é faturado pela energia usada, e esta energia não é carregada para o proprietário da conta do medi- dor 410 da concessionária (então é impedido um faturamento duplo). Um administrador de faturamento que executa ajuste automático da conta pode 5 ser integrado com a concessionária da energia, ou pode ser implementado como um sistema de débito/crédito separado.Without supervision of the power aggregation system 100, service theft may occur. With automatic account adjustment, the power aggregation system 100 records when electric vehicles 200 charge at locations requiring payment via vehicle IDs and location IDs, and via exemplary time energy flow metering noted in / out of the vehicle. In such cases, the owner of vehicle 408 is billed for the energy used, and this energy is not charged to the owner of the dealer's meter 410 account (so double billing is prevented). A billing administrator who performs automatic account adjustment may be integrated with the utility, or may be implemented as a separate debit / credit system.
Uma estação de carregamento, se grátis ou paga, pode ser ins- talada com uma interface de usuário que apresenta informação útil ao usuá- rio. Especificamente, através de coleta de informação sobre a rede 114, o 10 estado do veículo, e as preferências do usuário, a estação pode apresentar informação tal como o preço da eletricidade corrente, o custo de recarga es- timado, o tempo estimado até a recarga, o pagamento estimado para trans- ferir energia para a rede 114 (tanto total quanto por hora), etc. O mecanismo de aquisição de informação 414 se comunica com o veículo elétrico 200 e 15 com redes de dados públicas e/ou privadas 722 para adquirir os dados usa- dos no cálculo dessa informação.A charging station, whether free or paid, can be installed with a user interface that presents useful information to the user. Specifically, by collecting information about the network 114, the state of the vehicle, and the user's preferences, the station can present information such as the current electricity price, the estimated recharge cost, the estimated time to power up. recharge, the estimated payment to transfer power to grid 114 (both total and hourly), etc. The information acquisition mechanism 414 communicates with the electric vehicle 200 and 15 with public and / or private data networks 722 to acquire the data used in the calculation of this information.
O sistema de agregação de energia 100 exemplar também ofe- rece outras características para o benefício de proprietários de recurso elé- trico 408 (tais como proprietários de veículos):The exemplary power aggregation system 100 also offers other features for the benefit of 408 power owners (such as vehicle owners):
· os proprietários de veículo podem ganhar eletricidade grátis· Vehicle owners can get free electricity
para carregar o veículo em recompensa por participação no sistema.;to charge the vehicle in reward for participating in the system;
• os proprietários de veículo podem experimentar custo de carga reduzido evitando taxas no momento de pico;• vehicle owners may experience reduced charge cost by avoiding charges at peak times;
• os proprietários de veículo podem receber pagamentos basea- dos no serviço de energia real que eles fornecem ao seu veículo;• vehicle owners may receive payments based on the actual energy service they provide to their vehicle;
• os proprietários de veículo podem receber uma tarifa preferen- cial para participar no sistema.• Vehicle owners may receive a preferential rate to participate in the system.
Existem também características entre o sistema de agregação de energia 100 exemplar e as operadoras da rede 404.There are also features between the exemplary power aggregation system 100 and network operators 404.
· o sistema de agregação de energia 100 como agregador de· The power aggregation system 100 as a power aggregator
recurso elétrico pode ganhar uma gratificação da administração (que pode ser alguma função de serviços fornecidos), paga pelo operadora da rede • o sistema de agregação de energia 100 como um agregador de recurso elétrico pode vender em mercados de energia 412;Electricity can earn a management bonus (which may be some function of services provided), paid by the network operator • Power aggregation system 100 as an electricity aggregator can sell in 412 energy markets;
• as operadoras da rede 404 podem pagar pelo sistema de agre- gação de energia 100, mas operar o sistema de agregação de energia 100 elas próprias.• 404 network operators may pay for the energy aggregation system 100, but operate the energy aggregation system 100 themselves.
Segurança e Isolamento Inteligente Remoto ExemplaresExemplary Remote Intelligent Security and Isolation
O sistema de agregação de energia 100 exemplar pode incluir métodos e componentes para implementar padrões de segurança e com segurança acionar operações de descarga de energia. Por exemplo, o sis- tema de agregação de energia 100 exemplar pode usar sensores de linha no veículo bem como equipamento de isolamento inteligente, instalados em locais particulares. Por conseguinte, o sistema de agregação de energia 100 possibilita operações seguras do veículo para a rede. Adicionalmente, o sis- tema de agregação de energia 100 possibilita coordenação automática de recursos para situações de backup de energia.The exemplary power aggregation system 100 may include methods and components for implementing safety standards and safely triggering power discharge operations. For example, the exemplary power aggregation system 100 may use in-vehicle line sensors as well as intelligent isolation equipment installed in particular locations. Therefore, the power aggregation system 100 enables safe operations from vehicle to grid. Additionally, the power aggregation system 100 enables automatic resource coordination for power backup situations.
Em uma implementação, o veículo elétrico 200 contendo um módulo IPF remoto 134 pára o upload de energia do veículo para a rede se o módulo IPF remoto 134 não detectar linha de energia originada da rede 114. Essa pausa de upload de energia impede a eletrificação de um fio que pode ser desplugado, ou eletrificação de uma linha de energia 206 que está sendo reparada, etc. No entanto, isso não impossibilita usar o veículo elétrico 200 para fornecer energia de backup se a energia da rede estiver inativa porque as medidas de segurança descritas abaixo asseguram que não é criada uma condição de isolamento.In one implementation, the electric vehicle 200 containing a remote IPF module 134 stops power upload from the vehicle to the network if the remote IPF module 134 does not detect power line originating from network 114. This power upload pause prevents electrification of a wire that can be unplugged, or electrification of a power line 206 being repaired, etc. However, this does not make it impossible to use electric vehicle 200 to provide backup power if mains power is inactive because the safety measures described below ensure that an isolation condition is not created.
Um equipamento de isolamento inteligente adicional instalado em um local de carregamento pode se comunicar com o módulo IPF remoto 134 de um veículo elétrico 200 para ativação coordenada de upload de e- nergia para a rede 114 se a energia da rede cair. Uma implementação parti- cular dessa tecnologia é a capacidade de backup de energia do veículo para casa.Additional smart isolation equipment installed at a charging location can communicate with the remote IPF module 134 of an electric vehicle 200 for coordinated power upload activation to grid 114 if grid power drops. A particular implementation of this technology is the vehicle's home power backup capability.
A figura 13 mostra medidas de segurança exemplares em uma situação do veículo para casa, em que um recurso elétrico 112 é usado para fornecer energia para uma carga ou conjunto de carga (como em uma casa). Uma caixa de interruptor 1300 é conectada ao medidor da concessionária 1302. Quando um recurso elétrico 112 está fluindo energia para a rede (ou cargas locais), uma condição de isolamento deve ser impedida por razões de segurança. O recurso elétrico 112 não deve energizar uma linha que con- vencionalmente deve ser considerada sem energia, em uma interrupção de energia, pelos trabalhadores da linha.Figure 13 shows exemplary safety measures in a home vehicle situation, where an electrical feature 112 is used to provide power for a load or charge set (as in a home). A switch box 1300 is connected to the utility meter 1302. When an electrical resource 112 is flowing power to the network (or local loads), an isolation condition must be prevented for safety reasons. Electrical resource 112 should not energize a line that should conventionally be considered unpowered at a power outage by line workers.
Um disjuntor (comutador) de rede inteligente 1304 localmente instalado detecta a linha da concessionária de modo a detectar uma condi- ção de falta de energia e coordena com o recurso elétrico 112 para possibili- tar transferência de energia do veículo para casa. No caso de uma falta de energia, um disjuntor de rede inteligente 1304 desconecta os interruptores de circuito 1306 da rede da concessionária 114 e se comunica com o recur- so elétrico 112 para iniciar os serviços de backup da energia. Quando os serviços da concessionária retornam à operação, o disjuntor de rede inteli- gente 1304 se comunica com o recurso elétrico 112 para inabilitar os servi- ços de backup e reconecta os interruptores à rede da concessionária 114.A locally installed 1304 smart grid breaker (switch) detects the utility line to detect a power outage condition and coordinates with electrical feature 112 to enable power transfer from the vehicle to the home. In the event of a power outage, a smart grid breaker 1304 disconnects circuit breakers 1306 from utility network 114 and communicates with electrical resource 112 to initiate power backup services. When utility services resume operation, smart grid breaker 1304 communicates with electrical feature 112 to disable backup services and reconnects switches to utility network 114.
A figura 14 mostra medidas de segurança exemplares quando os recursos elétricos 112 múltiplos energizam uma casa. Nesse caso, o dis- juntor de rede inteligente 1304 coordena com todos os recursos elétricos 112 conectados. Um recurso elétrico 112 é considerado o "mestre" 1400 para propósitos de gerar um sinal de referência 1402 e os outros recursos são considerados "escravos" 1404 e seguem a referência do mestre 1400. Em um caso em que o mestre 1400 desaparece da rede, o disjuntor de rede in- teligente 1304 designa um outro escravo 1404 para ser a referência/mestre 1400.Figure 14 shows exemplary safety measures when multiple electrical resources 112 energize a home. In this case, the smart grid breaker 1304 coordinates with all connected electrical resources 112. An electrical resource 112 is considered "master" 1400 for purposes of generating a reference signal 1402 and the other features are considered "slave" 1404 and follow the reference of master 1400. In a case where master 1400 disappears from the network, smart grid breaker 1304 designates another slave 1404 to be reference / master 1400.
A figura 15 mostra, em maiores detalhes, o disjuntor de rede in- teligente 1304 das figuras 13 e 14. Em uma implementação, o disjuntor de rede inteligente 1304 inclui um processador 1502, um comunicador 1504 acoplados com recursos elétricos 112, um sensor de tensões 1506 capaz de detectar tanto a linha de CA interna quanto a do lado da concessionária, uma bateria 1508 para operação durante condições de falta de energia e um carregador de bateria 1510 para manter o nível da carga da bateria 1508. Um interruptor ou relé 1512 controlado comuta entre a energia da rede e a energia fornecida por recurso elétrico quando sinalizado pelo processador 1502.Figure 15 shows, in more detail, the smart grid breaker 1304 of figures 13 and 14. In one implementation, the smart grid breaker 1304 includes a processor 1502, a power-coupled communicator 1504, a sensor of 1506 voltages capable of sensing both the internal and utility-side AC lines, a 1508 battery for operation during power outages, and a 1510 battery charger to maintain the 1508 battery charge level. A switch or relay 1512 controlled switches between utility and utility power when signaled by processor 1502.
Opções de Experiência Exemplares para o UsuárioExemplary User Experience Options
O sistema de agregação de energia 100 pode habilitar um núme- ro de características desejáveis do usuário:Power aggregation system 100 can enable a number of desirable user characteristics:
• a coleção de dados pode incluir distância acionada e emprego de combustível, tanto elétrico tanto não elétrico, para permitir derivação e• Data collection may include triggered distance and fuel usage, both electric and non-electric, to allow derivation and
análise de eficiência total do veículo (em termos de energia, despesas, im- pacto ambiental, etc.). Esses dados são exportados para o servidor de con- trole de fluxo 106 para armazenagem 716, bem como para mostrar uma in- terface de usuário no veículo, interface de usuário da estação de carga, e interface do usuário de web/telefone celular.total vehicle efficiency analysis (in terms of energy, expenses, environmental impact, etc.). This data is exported to flow control server 106 for storage 716, as well as to display a vehicle user interface, charging station user interface, and web / mobile phone user interface.
• a carga inteligente toma conhecimento do comportamento do veículo e adapta automaticamente a sincronização do carregamento. O pro- prietário do veículo 408 pode impor e solicitar carregamento imediato se de- sejado.• Intelligent charging takes note of vehicle behavior and automatically adapts charging timing. Vehicle owner 408 may impose and request immediate loading if desired.
Métodos ExemplaresExemplary Methods
A figura 16 mostra um método exemplar 1600 de agregação de energia. No diagrama de fluxo, as operações são sumarizadas em blocos individuais. O método exemplar 1600 pode ser executado por hardware, software, ou combinações de hardware, software, firmware, etc., por exem- pio, por componentes do sistema de agregação de energia 100 exemplar.Figure 16 shows an exemplary method of energy aggregation 1600. In the flow diagram, operations are summarized in individual blocks. The exemplary method 1600 may be performed by hardware, software, or combinations of hardware, software, firmware, etc., for example by components of the exemplary power aggregation system 100.
No bloco 1602, a comunicação é estabelecida com cada um dos recursos elétricos múltiplos conectados a uma rede de energia. Por exemplo, um serviço de controle de fluxo central pode administrar numerosas cone- xões intermitentes com veículos elétricos móveis, cada um dos quais pode 30 se conectar à rede de energia em várias localizações. Um agente remoto no veículo conecta cada veículo à Internet quando o veículo se conecta a uma rede de enerqia. IIn block 1602, communication is established with each of the multiple electrical resources connected to a power grid. For example, a central flow control service may manage numerous intermittent connections with mobile electric vehicles, each of which may connect to the power grid at various locations. A remote agent in the vehicle connects each vehicle to the Internet when the vehicle connects to an energy network. I
No bloco 1604, os recursos elétricos são individualmente sinali-In block 1604 the electrical resources are individually signaled.
ii
zados para fornecer energia para ou obter energia da rede de energia.to supply power to or obtain power from the power grid.
A figura 17 é um diagrama de fluxo de um método exemplar de controlar de modo comunicativo um recurso elétrico para agregação de e- 5 nergia. No diagrama de fluxo, as operações são sumarizadas em blocos in- dividuais. O método exemplar 1700 pode ser executado por hardware, soft- ware, ou combinações de hardware, software, firmware, etc., por exemplo, por componentes do módulo (IPF) de fluxo líquido de energia inteligente 134 exemplar.Figure 17 is a flowchart of an exemplary method of communicatively controlling an electrical resource for energy aggregation. In the flow diagram, operations are summarized in individual blocks. Exemplary method 1700 may be performed by hardware, software, or combinations of hardware, software, firmware, etc., for example, by exemplary intelligent power flow module (IPF) components 134.
No bloco 1702, a comunicação é estabelecida entre um recursoAt block 1702, communication is established between a resource
elétrico e um serviço para agregação de energia.and a service for energy aggregation.
No bloco 1707, a informação associada com o recurso elétrico é comunicada ao serviço.In block 1707, the information associated with the electrical resource is communicated to the service.
No bloco 1706, um sinal de controle baseado em parte na infor- mação é recebido do serviço.In block 1706, a control signal based in part on the information is received from the service.
No bloco 1708, o recurso é controlado, por exemplo, para forne- cer energia à rede de energia ou para obter energia da rede, isto é, para ar- mazenagem.In block 1708, the resource is controlled, for example, to supply power to the power grid or to obtain power from the grid, that is, for storage.
No bloco 1710, o fluxo líquido de energia bidirecional do disposi- tivo elétrico é medido, e usado como parte da informação associada com o recurso elétrico que é comunicado ao serviço no bloco 1704.In block 1710, the bidirectional net energy flow of the electrical device is measured, and used as part of the information associated with the electrical resource that is communicated to the service in block 1704.
A figura 18 é um diagrama de fluxo de um método exemplar de medição de energia bidirecional de um recurso elétrico. No diagrama de flu- xo, as operações são sumarizadas em blocos individuais. O método exem- 25 piar 1800 pode ser executado por hardware, software, ou combinações de hardware, software, firmware, etc., por exemplo, através de componentes da medição de fluxo de energia exemplar 824.Figure 18 is a flow chart of an exemplary method of measuring bidirectional energy of an electrical resource. In the flow diagram, operations are summarized in individual blocks. The exemplary method 1800 may be performed by hardware, software, or combinations of hardware, software, firmware, etc., for example by means of exemplary energy flow measurement components 824.
No bloco 1802, a transferência de energia entre um recurso elé- trico e uma rede de energia é medida de maneira bidirecional.In block 1802, the energy transfer between an electrical resource and a power grid is measured bidirectionally.
No bloco 1804, as medições são transferidas para um serviçoAt block 1804, measurements are transferred to a service
que agrega energia com base em pare nas medições.which adds energy based on stop measurements.
A figura 19 é um diagrama de fluxo de um método exemplar de determinar uma localização de rede elétrica de um recurso elétrico. No dia- grama de fluxo, as operações são sumarizadas em blocos individuais. O mé- todo exemplar 1900 pode ser executado por hardware, software, ou combi- nações de hardware, software, firmware, etc., por exemplo, através de com- 5 ponentes do sistema de agregação de energia 100 exemplar.Fig. 19 is a flow chart of an exemplary method of determining a mains location of an electrical resource. In the flowchart, operations are summarized in individual blocks. The exemplary method 1900 may be executed by hardware, software, or combinations of hardware, software, firmware, etc., for example through components of the exemplary power aggregation system 100.
No bloco 1902, é determinada uma informação de localização física. A informação de localização física pode ser derivada de tais fontes como sinais de GPS ou da intensidade relativa de sinais de torre de celular como um indicador de sua localização. Ou, a informação de localização físi- 10 ca pode derivar através de receber um identificador único associado com um dispositivo próximo, e de encontrar a localização associada com tal identifi- cador único.In block 1902, a physical location information is determined. Physical location information may be derived from such sources as GPS signals or the relative intensity of cell tower signals as an indicator of their location. Or, physical location information may be derived by receiving a unique identifier associated with a nearby device, and finding the location associated with such a unique identifier.
No bloco 1904, uma localização de rede elétrica, por exemplo, de um recurso elétrico ou sua conexão com a rede de energia, é determina- da da informação de localização física.In block 1904, an electrical network location, for example of an electrical resource or its connection to the electrical network, is determined from physical location information.
A figura 20 é um diagrama de fluxo de um método exemplar de programar agregação de energia. No diagrama de fluxo, as operações são sumarizadas em blocos individuais. O método exemplar 2000 pode ser exe- cutado por hardware, software, ou combinações de hardware, software, 20 firmware, etc., por exemplo, por componentes do servidor de controle de flu- xo 106 exemplar.Figure 20 is a flow chart of an exemplary method of programming power aggregation. In the flow diagram, operations are summarized in individual blocks. The exemplary method 2000 may be performed by hardware, software, or combinations of hardware, software, firmware, etc., for example by exemplary flow control server components 106.
No bloco 2002, são admitidas submissões associadas com re- cursos elétricos individuais.In block 2002, submissions associated with individual electrical resources are allowed.
No bloco 2004, a agregação de energia é programada, com ba- se nas submissões de admissão.In block 2004, energy aggregation is programmed, based on admission submissions.
A figura 21 é um diagrama de fluxo de um método de isolamento inteligente exemplar. No diagrama de fluxo, as operações são sumarizadas em blocos individuais. O método exemplar 2100 pode ser executado por hardware, software, ou combinações de hardware, software, firmware, etc., 30 por exemplo, por componentes do sistema de agregação de energia 100 exemplar.Fig. 21 is a flow diagram of an exemplary intelligent isolation method. In the flow diagram, operations are summarized in individual blocks. The exemplary method 2100 may be performed by hardware, software, or combinations of hardware, software, firmware, etc., for example by components of the exemplary power aggregation system 100.
No bloco 2102, é detectado uma interrupção de energia. No bloco 2104, é criada, uma conectividade local - uma rede isolada da rede de energia.At block 2102, a power interruption is detected. In block 2104, a local connectivity is created - a network isolated from the power grid.
No bloco 2106, os recursos de armazenagem de energia local são sinalizados para energizar a conectividade local.At block 2106, local energy storage resources are signaled to energize local connectivity.
A figura 22 é um diagrama de fluxo de um método exemplar deFigure 22 is a flow chart of an exemplary method of
estender uma interface de usuário para agregação de energia. No diagrama de fluxo, as operações são sumarizadas em blocos individuais. O método exemplar 2200 pode ser executado por hardware, software, ou combinações de hardware, software, firmware, etc., por exemplo, por componentes do sis- tema de agregação de energia 100 exemplar.extend a user interface for power aggregation. In the flow diagram, operations are summarized in individual blocks. The exemplary method 2200 may be performed by hardware, software, or combinations of hardware, software, firmware, etc., for example, by components of the exemplary power aggregation system 100.
No bloco 2202, uma interface de usuário é associada com um recurso elétrico. A interface de usuário pode ser mostrada em, no ou perto de um recurso elétrico, tal como um veículo elétrico que inclui um sistema de armazenagem de energia, ou a interface do usuário pode ser mostrada em 15 um dispositivo associado com o proprietário do recurso elétrico, tal como um telefone celular ou computador portátil.In block 2202, a user interface is associated with an electrical feature. The user interface may be shown on or near an electrical resource, such as an electric vehicle that includes an energy storage system, or the user interface may be shown on a device associated with the electrical resource owner. , such as a cell phone or laptop.
No bloco 2204, as preferências e submissões de agregação de energia são admitidas via a interface do usuário. Em outras palavras, um usuário pode controlar um grau de participação do recurso elétrico em uma situação de agregação de energia via a interface do usuário. Ou, o usuário pode controlar as características de tal participação.In block 2204, power aggregation preferences and submissions are admitted via the user interface. In other words, a user can control a degree of electrical resource participation in a power aggregation situation via the user interface. Or, the user can control the characteristics of such participation.
A figura 23 é um diagrama de fluxo de um método exemplar de ganhar e manter os proprietários de veículo elétrico em um sistema de agre- gação de energia. No diagrama de fluxo, as operações são sumarizadas em 25 blocos individuais. O método 2300 exemplar pode ser executado por hard- ware, software, ou combinações de hardware, software, firmware, etc., por exemplo, por componentes do sistema de agregação de energia 100 exem- plar.Figure 23 is a flowchart of an exemplary method of gaining and maintaining electric vehicle owners in an energy aggregation system. In the flow diagram, operations are summarized in 25 individual blocks. The exemplary method 2300 may be performed by hardware, software, or combinations of hardware, software, firmware, etc., for example by components of the exemplary power supply system 100.
No bloco 2302, os proprietários de veículo elétrico são registra- dos em um sistema de agregação de energia para recursos elétricos distri- buídos.In block 2302, electric vehicle owners are registered in an energy aggregation system for distributed electrical resources.
No bloco 2304, um incentivo é fornecido para cada proprietário para participação no sistema de agregação de energia.In block 2304, an incentive is provided for each owner to participate in the energy aggregation system.
No bloco 2306, o serviço continuado recorrente para o sistema de agregação de energia é repetidamente compensado.At block 2306, the recurring continued service to the power aggregation system is repeatedly compensated.
ConclusãoConclusion
Embora sistemas exemplares e métodos tenham sido descritosAlthough exemplary systems and methods have been described
em linguagem específica para características estruturais e/ou atos metodo- lógicos, é para ser entendido que a matéria objeto definida nas reivindica- ções em anexo não é necessariamente limitada às características específi- cas ou atos descritos. Em vez disso, as características específicas e atos 10 são descritos como formas exemplares de implementar os métodos, disposi- tivos e sistemas, etc., reivindicados.In specific language for structural features and / or methodological acts, it is to be understood that the subject matter defined in the appended claims is not necessarily limited to the specific features or acts described. Instead, the specific features and acts 10 are described as exemplary ways of implementing the claimed methods, devices and systems, etc..
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B11A | Dismissal acc. art.33 of ipl - examination not requested within 36 months of filing | ||
B11Y | Definitive dismissal - extension of time limit for request of examination expired [chapter 11.1.1 patent gazette] |