ES2622113T3 - Cartera gestionada, sistema de respuesta a la demanda - Google Patents

Abstract

Un método para cambiar el consumo de energía de una cartera de cargas de energía (180, 182, 184, 186; 522- 526) conectado a una red (112) de distribución de energía que tiene cada una un consumo de energía, comprendiendo dicho método: recibir, en una unidad (160) central, una función (504) de respuesta a la cartera que indica una respuesta de energía deseada de dicha cartera de cargas (180, 182, 184, 186; 522-526) de energía a una señal capaz de ser medida sobre dicha red (112) de distribución en cada una de dichas cargas (180, 182, 184, 186; 522-526) de energía; recibir una función de optimización que tiene un término que indica para cada carga (180, 182, 184, 186, 522-526) de energía una probabilidad de que cada una de dicha carga (180, 182, 184, 186, 522-526) de energía tendrá una cantidad de energía disponible a valores de señal particulares; maximizar dicha función de optimización para producir para cada una de dicha carga (180, 182, 184, 186, 522-526) de energía una función de respuesta local que indica una cantidad de cambio de energía en respuesta a variaciones en dicha señal; y enviar dichas funciones de respuesta local a sus respectivas cargas (180, 182, 184, 186, 522-526) de energía desde dicha unidad (160) central, por lo que dicha función (504) de respuesta a cartera se realiza mediante la operación combinada de dichas funciones de respuesta local.

Description

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DESCRIPCION

Cartera gestionada, sistema de respuesta a la demanda Campo de la invencion

La presente invencion se relaciona en general con la gestion de energla. Mas especlficamente, la presente invencion se relaciona con el control local independiente de una carga de energla, por ejemplo, electrica, de gas, con base en gestion centralizada de la cartera.

Antecedentes de la invencion

La gestion de la energla es buscada a muchos niveles hoy en dla para diferentes tipos de energla. En el mercado de la electricidad hay una gestion local de la energla en sitios industriales o residencias, y la gestion de energla de la red de distribucion y la red de trasmision. En el mercado del gas natural hay una gestion local as! como una gestion en el sistema de transmision de gas. Pero, los operadores de la red encuentran crecientemente diflcil gestionar aspectos de sus respectivas redes de energla tales como: balanceo del suministro de electricidad con la demanda y respuesta a desviaciones en la frecuencia con respecto a la red electrica; y balanceo del suministro con la demanda y respuesta a cambios de presion con respecto a la red de gas natural.

En general, un operador de una red puede tener como mandato el comportamiento de, o proveer incentivos financieros para sus productores de energla o sus consumidores de energla con el fin de asegurar una red electrica o una red de gas natural estables y responsables. Especlficamente, en el area de la electricidad, un operador de red puede comprar la capacidad de regulacion de consumidores industriales y/o productores de energla. Un consumidor o productor que ofrezca tal servicio recibira el mandato de reducir o incrementar su consumo de potencia cuando es requerido por el operador de la red con el fin de mantener estabilidad y calidad de la red. Puede haber un requerimiento especlfico de que una reduction o incremento en el consumo de energla sea estable durante un perlodo relativamente largo de tiempo, o que tal reduccion o incremento ocurra rapidamente. De manera importante, un operador de red desea gestionar las cargas a nivel de cartera en vez de al nivel de carga individual.

Un tiempo de respuesta rapido puede ser particularmente importante para un operador de una red de electricidad. Un operador de una red debe, por mandato, mantener la frecuencia de la energla ofrecida sobre la red estable, 60 Hz en los Estados Unidos y 50 Hz en Europa, pero puede ser diflcil mantener la frecuencia de la red dentro de un margen permisible. Por ejemplo, si una planta de energla es desconectada inesperadamente, hay una gran cantidad de energla no disponible repentinamente, la demanda excede el suministro y la frecuencia de la red disminuira. De la misma manera, la frecuencia sobre la red caera si entran en llnea grandes cargas industriales y el suministro es lento para satisfacer esa demanda. Si la frecuencia de la red disminuye, la frecuencia puede ser llevada a su nivel de referencia reduciendo el consumo de energla en la red o incrementando el suministro. Pero, puede ser complicado dar un mandato de reduccion en el consumo de energla entre una coleccion diversa de consumidores industriales. Y, tal vez de manera mas importante, puede ser muy diflcil alcanzar una reduccion en el consumo de energla tan rapidamente como lo busca un operador de la red para alcanzarla-tlpicamente en el orden de segundos, mas que en el orden de minutos. Un sistema de gestion centralizada puede no ser capaz de detectar la desviacion, programar una reduccion en la energla, y suministrar las programaciones a las cargas industriales de manera confiable en cantidad tan corta de tiempo. Puede suceder tambien lo contrario. Cuando el suministro es mayor que la demanda, sucede por ejemplo en el caso de un presupuesto bajo de production de energla renovable, la frecuencia se elevara por encima de su nivel de referencia, 50 Hz o 60 Hz. Esto puede ser compensado disminuyendo la produccion de energla o incrementando el consumo de energla.

De la misma manera, en una red de gas natural, la presion tiene que ser mantenida a un cierto nivel de referencia. Aunque es mucho mas facil almacenar gas natural, hay casos en donde debido a un evento inesperado la presion de la red cae o se eleva. En este caso, el control de consumo en otros sitios, vecinos, es una solution para llevar la presion de regreso a su nivel de referencia original.

Las tecnicas del arte anterior incluyen utilizar un conmutador binario sencillo a una carga que desconectara la carga total cuando el conmutador detecta que la frecuencia de la energla ha caldo hasta un cierto nivel, por ejemplo, la carga es desconectada cuando la frecuencia cae a 49.9 Hz. Sin embargo, esta es una tecnica estatica en la cual el conmutador es un dispositivo de hardware aislado que esta asegurado para desconectar siempre la carga a una frecuencia en particular; tal dispositivo podrla conmutar de manera rlgida la carga de tal manera por muchos meses o anos sin tener en cuenta otra information. Esta tecnica tambien trabaja “unilateralmente”, en el sentido de que no permite que los gestionadores operativos locales se rehusen a “los requerimientos” de activation de energla con base en restricciones operativas o de negocio. Ademas, esta tecnica se lleva a cabo a nivel de carga y no se beneficia de ninguna optimization de la cartera.

La Patente de los Estados Unidos No. 8,417,391, concedida a Rombouts J.W. et al., “Automated demand-response

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energy management system”, se relaciona principalmente con la determinacion de los parametros de control optimos para cargas, y la utilizacion de estos parametros para determinar programaciones. No discute una respuesta a la frecuencia, ni esta dirigida a como superar la respuesta inherente relativa lenta del control central.

La EP 2560136 A1, a nombre de Massey J.S. et al., “Method, system and computer program product for scheduling demand events”, esta relacionada principalmente con la programacion de eventos de respuesta a demanda. Esta metodologla trabaja “unilateralmente” en el sentido de que no permite que los gestionadores operativos locales se reducen a “requerimientos” de activacion de energla con base en restricciones operativas o de negocio. Ademas, esta tecnica se lleva a cabo a nivel de carga y no se beneficia de ninguna optimizacion de la cartera.

La EP 2595014 A2, a nombre de Greene et al., “Staggering and feathering of demand response and energy supply change in a energy management of an electrical system", lleva a cabo el corte de picos en un sistema de energla cerrado, pero su carga no es disparada en un estado local.

La WO 2013010266 a nombre de Metcalfe et al., “Method and system for providing local primary frecuency response”, optimiza la respuesta a caldas locales fijando puntos de control operativos, pero no hay una activacion central de la cartera.

La US 2009/012916, que nombra Barnett, "Sistema y Metodo de Optimizacion de Energla", describe en los parrafos [00841 ]-[0091] para optimizar el consumo de energla por cargas cuando cambia la frecuencia de la red. Las activaciones de carga se reducen centralmente si la frecuencia de la red esta por debajo de una frecuencia nominal y aumenta cuando la frecuencia de la red esta por encima de esa frecuencia nominal y se pueden tener en cuenta las restricciones de carga.

De acuerdo con lo anterior, hay necesidades tecnicas que permitan que las cargas locales respondan rapidamente a cambios en las caracterlsticas de una red, tales como una desviacion en la frecuencia de la red electrica, a la vez que permite todavla que un operador de la red gestione cargas a nivel de cartera.

Resumen de la invencion

Para lograr lo anterior, y de acuerdo con el proposito de la presente invencion, se divulga un sistema y tecnicas para la gestion de energla que permite que un operador de una red gestione una cartera de cargas de energla a nivel de cartera agregada, a la vez que responde rapida y confiablemente a cambios en las caracterlsticas de la red.

Se utiliza una metodologla hibrida en la cual un sitio central, basado en un mandato de un operador de la red para reducir, o incrementar, la energla de acuerdo con las desviaciones de frecuencia dentro de una banda de frecuencia, determina los disparadores de frecuencia optimos a los cuales cada carga dentro de una cartera reducirlan, o incrementarlan, la energla. De manera simbolica, las cargas estan “apiladas” dentro de su banda de frecuencia con el fin de optimizar la respuesta a una calda global de la cartera de tal manera que la energla confiable optima es suministrada a la cartera en el caso de una desviacion de frecuencia en la red. Estos disparadores, y las correspondientes reducciones individuales de carga de energla son entregados periodicamente desde el sitio central, en respuesta a cambios en el comportamiento de las cargas y las redes, a las cargas individuales. Cuando se presenta una desviacion de la frecuencia, cada carga es capaz de reducir independientemente, esto es, sin interaccion con el mundo exterior del sitio industrial, su consumo de energla de acuerdo con los disparadores y reducciones de energla correspondientes que ha recibido previamente. Cada disparador indica la carga para reducir o incrementar la energla de acuerdo con el estado de la red segun se mida localmente: no se necesita basarse en el sistema central para detectar una desviacion de frecuencia y luego entregar reducciones de energla en tiempo real.

Una caracterlstica muy util de la invencion es que puede utilizarse un conjunto amplio de cargas con confiabilidad variable para contribuir con energla flexible a la cartera. En efecto, las necesidades restrictivas del operador de la red en terminos de confiabilidad de energla son un reto que se debe satisfacer utilizando una unidad de carga o produccion, puesto que una carga individual tlpicamente no tiene energla flexible disponible el 100% del tiempo, bien sea porque las maquinas no estan funcionando o por las condiciones circundantes industriales. Con esta invencion, incluso los recursos con condiciones circundantes industriales complicadas o baja disponibilidad de energla pueden hacer parte de una cartera dentro de la cual su energla es utilizada para balancear la red. La consecuencia es que habra mas energla flexible a disposicion del sistema, una ventaja clara para los operadores de red, y que los proveedores de tal energla flexible son capaces de aprovechar los incentivos monetarios ofrecidos por los operadores de la red para su servicio.

Realizaciones de la presente invencion son capaces de gestionar de manera flexible una cartera de carga de tal manera que la cartera completa puede ser dirigida para desprender una cantidad total de energla cuando la frecuencia de la red esta dentro de cierta banda de frecuencia. Por ejemplo, si la frecuencia de la red cae entre 49.8 Hz a 49.9 Hz, la presente invencion es capaz de gestionar unas cargas de tal manera que la cartera completa es capaz de desprender hasta un objetivo de 10 MW, por ejemplo. En un ejemplo particular, si la frecuencia de la red

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cae por debajo del if mite superior en un 10%, hasta 49.89 Hz, la presente invencion es capaz de reducir el consumo de su cartera en un 10% del objetivo, esto es, reducir su consumo en 1 MW. Asl, la invencion puede reducir el consumo de energla de una cartera con base en una reduccion de frecuencia en una forma tanto lineal como no lineal, tal como digital. Sin embargo, una realizacion de la invencion es capaz de responder y reducir el consumo de energla de la cartera dentro de aproximadamente un segundo asumiendo que, por ejemplo, parte de las cargas que constituyen la cartera tienen tiempos de respuesta suficientemente cortos.

Aunque se describen realizaciones que son pertinentes a una red electrica en la cual se detecta una desviacion de frecuencia, la presente invencion incluye un sistema y metodos mas generales que proveen energla flexible altamente confiable, la respuesta rapida a partir de una cartera de cargas de energla distribuidas en respuesta a monitorizacion de senales locales en cada una de las cargas de energla. El sistema es altamente confiable porque una vez que libera parametros que han sido enviados a cada una de las cargas de energla, cada carga de energla puede ajustar independientemente su consumo de energla en respuesta a una senal de la red medida localmente. Se provee confiabilidad adicional minimizando cuando se requiere una reconfiguration de cargas de energla, esto es, los parametros de entrega. El sistema provee una respuesta rapida, del orden de 100 ms, debido a la capacidad de cada carga de energla local de llevar a cabo mediciones de senal locales en tiempo real y efectuar el control de su carga en tiempo real sin necesidad de esperar ninguna instruction de una localization central cuando se mide una senal local significativa. Energla flexible significa que la cartera global de cargas puede incrementar o disminuir su uso de energla con base en la action conjunta de todas las cargas locales dentro de la cartera.

Adicionalmente, aunque se describen realizaciones en las cuales las partes concuerdan cambios de consumo de energla particulares en respuesta a cambios de senal en la red, la invencion se aplica de manera mas general a una funcion de respuesta acordada que indica la respuesta de energla deseada de la cartera de cargas en respuesta a la senal. La funcion de respuesta puede ser lineal o no lineal; los cambios de energla especlficos descritos mas adelante en respuesta a cambios de frecuencia en la red son un ejemplo de una funcion de respuesta especlfica. Y, los parametros de entrega descritos mas abajo, por ejemplo, niveles de energla locales y disparadores de frecuencia asociados para cada carga, son un ejemplo especlfico de funciones de respuesta locales, derivados de la funcion de respuesta de la cartera, que son entregados desde el sitio central a las cargas individuales.

La presente invencion esta relacionada con un metodo para cambiar el consumo de energla de una cartera de cargas de energla conectada a una red de distribution de energla que tiene cada uno un consumo de energla, comprendiendo dicho metodo:

recibir, en una unidad central, una funcion de respuesta de cartera que indica una respuesta de energla deseada de dicha cartera de cargas de energla, ante una senal capaz de ser medida sobre dicha red de distribucion en cada una de dichas cargas de energla;

recibir una funcion de optimization que tiene un termino que indica para cada carga de energla una probabilidad de que dicha carga de energla tendra una cantidad de energla disponible a valores de senal particulares;

maximizar dicha funcion de optimizacion para producir para dicha cada carga de energla una funcion de respuesta local que indica una cantidad de cambio de energla en respuesta a variaciones en dicha senal; y

enviar dichas funciones de respuesta local a sus respectivas cargas de energla desde dicha unidad central, por lo que dicha funcion de respuesta a la cartera se realiza mediante la operation combinada de dichas funciones de respuesta local.

Realizaciones del metodo de acuerdo con la invencion, comprenden ademas:

despues de dicho envlo, la detection por cada una de dichas cargas de energla que dicha senal ha cambiado de un valor normal en cada una de dichas cargas de energla; y

en respuesta a dicha deteccion, cada carga de energla que cambia independientemente su consumo de energla por dicha cantidad de cambio de energla dictada por dicha funcion de respuesta local de cada una de dichas cargas de energla.

Realizaciones del metodo de acuerdo con la invencion, comprenden ademas:

ordenar dichas cargas de energla disminuyendo la disponibilidad de energla de cada una de dichas cargas.

En realizaciones del metodo de acuerdo con la invencion, dicha disponibilidad de energla es la probabilidad de que cada carga de energla sea capaz de cambiar su consumo de energla en el futuro por dicha cantidad de cambio de energla sin violar una condition de contorno de cada una de dichas cargas de energla.

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En realizaciones del metodo de acuerdo con la invencion, dicha funcion de optimizacion tiene ademas un termino negativo que indica para cada carga de energla una probabilidad de que un tiempo de respuesta para cambiar dicho consumo de energla de cada una de dichas cargas de energla es mayor que un tiempo de respuesta requerido de un operador de red.

En realizaciones del metodo de acuerdo con la invencion, dicha funcion de optimizacion tiene ademas un termino negativo que indica para cada carga de energla una probabilidad de que dicha carga de energla tendra una cantidad de energla disponible menor que un porcentaje de dicha cantidad de cambio de energla.

En realizaciones del metodo de acuerdo con la invencion, dicha red de distribucion de energla es una red electrica, en donde dichas cargas de energla son cargas electricas, y en donde dicha senal es una frecuencia de dicha red electrica.

En realizaciones del metodo de acuerdo con la invencion, dicha frecuencia es inferior que una frecuencia de operacion normal de dicha red de electricidad, comprendiendo adicionalmente dicho metodo:

ordenar dichas cargas electricas disminuyendo la probabilidad de que cada una de dichas cargas electricas podra reducir su consumo de energla en el futuro por cada una de dicha cantidad de cambio de energla, cargas con una probabilidad mas alta que tengan una funcion de respuesta local que responda a valores mas altos de dicha frecuencia.

En realizaciones del metodo de acuerdo con la invencion, dicha frecuencia es mas alta que una frecuencia de funcionamiento normal de dicha red electrica, comprendiendo ademas dicho metodo:

ordenar dichas cargas electricas disminuyendo la probabilidad de que cada una de dichas cargas electricas podra reducir su consumo de energla en el futuro por cada una de dicha cantidad de cambio de energla, cargas con una probabilidad mas alta que tengan una funcion de respuesta local que responda a valores inferiores de dicha frecuencia.

En realizaciones del metodo de acuerdo con la invencion, un operador de red de dicha red de energla requiere que dicho consumo de energla de dicha cartera de cargas de energla cambie en dicha cantidad de energla deseada cuando dicha senal varie a lo largo de un rango de senal.

En realizaciones del metodo de acuerdo con la invencion, dichas cargas de energla son cargas de gas, en donde dicha red de distribucion de energla es una red de distribucion de gas, y en donde dicha senal es una presion de dicha red de gas.

En realizaciones del metodo de acuerdo con la invencion, dicha funcion de respuesta de cartera es una funcion lineal.

La presente invencion se relaciona adicionalmente con un sistema para cambiar el consumo de energla de una cartera de cargas de energla conectada a una red de distribucion de energla que tiene cada una un consumo de energla, comprendiendo dicho sistema:

una unidad de computo central dispuesta para recibir una funcion de respuesta de cartera que indica una respuesta de energla deseada de dicha cartera de cargas de energla a una senal capaz de ser medida sobre dicha red de distribucion en cada una de dichas cargas de energla, estando dispuesta dicha unidad de computo central para recibir una funcion de optimizacion que tiene un termino que indica para cada carga de energla una probabilidad de que cada una de dicha carga de energla tendra una cantidad de energla disponible a valores de senal particulares;

una unidad de computo de algoritmo acoplada a dicha unidad de computo central dispuesta para maximizar dicha funcion de optimizacion para producir para cada una de dicha carga de energla una funcion de respuesta local indicando una cantidad de cambio de energla en respuesta a variaciones en dicha senal; y

una unidad de computo de entrega acoplada a dicha unidad de computo central y dispuesta para entregar dichas funciones de respuesta local a sus respectivas cargas de energla a partir de dicha unidad de computo central, por lo que dicha funcion (504) de respuesta a la cartera se realiza mediante la operacion combinada de dichas funciones de respuesta local.

En realizaciones del sistema de acuerdo con la invencion, dicha red de distribucion de energla es una red electrica, en donde dichas cargas de energla con cargas electricas, y en donde dicha senal es una frecuencia de dicha red electrica.

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Breve descripcion de los dibujos

La invencion, junto con las ventajas adicionales de la misma, puede ser entendida mejor con referencia a la siguiente descripcion tomada en conjuncion con los dibujos acompanantes.

La figura 1 ilustra un sistema de distribucion de energla de acuerdo con una realizacion de la invencion.

La figura 2 es un diagrama de bloques que ilustra una realizacion de un sistema de manejo de energla usado en conjuncion con el sistema de distri bucion de energla.

La figura 3 es una grafica que muestra la frecuencia de una red de energla a lo largo de un barrido de tiempo de aproximadamente 25 minutos.

La figura 4 es una grafica de la distribucion de probabilidad de una frecuencia particular que ocurre dentro de la banda de frecuencia para una red de energla particular.

La figura 5 es otra grafica de la distribucion de probabilidad de una frecuencia particular que ocurre entre una frecuencia f1 y una frecuencia f2.

La figura 6 es una grafica que ilustra como la energla consumida por dos cambios de carga con el tiempo afecta as! la configuracion de las cargas.

La figura 7 es una grafica que ilustra como una cartera de cargas locales responde a cambios en frecuencia de una red de energla.

La figura 8 es un diagrama de bloques mas detallado de la unidad central y de las unidades locales, sitios de carga, de la figura 2.

La figura 9 es un diagrama de flujo que describe el proceso mediante el cual la configuracion de las cargas ocurre centralmente en una unidad central, por ejemplo.

La figura 10 es un diagrama de flujo que describe una realizacion mediante la cual puede llevarse a cabo la etapa 716.

La figura 11 ilustra como la Carga 2 restringira su energla en respuesta a una disminucion de la frecuencia de red utilizando los parametros de entrega mostrados en la Tabla 1.

La figura 12 ilustra el efecto de utilizar un parametro de retardo.

La figura 13 es un diagrama de flujo que describe una realizacion en la cual una unidad local entrega puntos de fijacion de maquina para su carga.

La figura 14 es un diagrama de flujo que describe un proceso de reconfiguration de la invencion.

Las figuras 15A y 15B ilustran un sistema de ordenador adecuado para implementar realizaciones de la presente invencion.

Descripcion detallada de las realizaciones

Tal como se menciono mas arriba, la presente invencion es aplicable a energla suministrada a traves de una red de distribucion que permite distribucion continua. Esto incluye energla suministrada a traves de electricidad o gas natural. Aunque la invencion esta descrita con respecto a cargas individuales que desprenden energla cuando la frecuencia cae, la invencion es igualmente aplicable a cargas solicitantes para incrementar el consumo de energla cuando la frecuencia se eleva o cambia en un estado de red diferente a esa frecuencia. Y, aunque la descripcion que sigue provee numerosos ejemplos pertinentes a la red de electricidad, una persona experimentada en el arte entendera que la invencion es igualmente aplicable a otros tipos de redes de distribucion de energla que tienen diferentes estados de red, y que estas redes de distribucion de energla tambien se beneficiaran de la optimization a nivel de cartera implementada independientemente a nivel local como se describe a continuation.

Sistema de distribucion de energla

La figura 1 ilustra un sistema 100 de distribucion de energla de acuerdo con una realizacion de la invencion. De manera ventajosa, la presente invencion provee a cualquiera de un cierto numero de actores en energla la

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capacidad de mandar que una cartera de cargas reduzca su consumo de energla en cantidades prescritas en respuesta a una reduction de frecuencia en la red, y alcance una respuesta en el orden de 100 ms utilizando control independiente a nivel de carga local. Un operador de red puede requerir que una cartera de consumidores industriales reduzca su consumo de energla en respuesta a una reduccion de frecuencia y un requerimiento tlpico es que el tiempo de respuesta para reducir la energla sea del orden de segundos, tal como 15 segundos. Un sistema completamente centralizado, con un tiempo de respuesta relativamente lento, que controla las cargas de una cartera puede no ser capaz de alcanzar este tiempo de respuesta. Adicionalmente, los conmutadores de carga locales del arte anterior son rlgidos, no tienen en cuenta los cambios en la red o entre las cargas, y no ajustan las cargas individuales de la cartera en una forma coordinada. De acuerdo con lo anterior, la presente invention utiliza una metodologla hlbrida en la cual una unidad central determina periodicamente los disparadores de frecuencia para cada carga con base en la optimization de la cartera completa y luego libera estos disparadores de tal manera que cada carga puede actuar inmediatamente e independientemente de la unidad central para reducir la energla cuando se detecta una reduccion de frecuencia.

Se muestra una red 104 de transmision tlpica que transmite electricidad a lo largo de grandes distancias. Una instalacion 106 de energla produce electricidad a traves de medios tradicionales tales como una planta de quema de carbon, una planta nuclear, una planta de quema de petroleo, una planta de gas natural, etc., y tambien puede utilizar fuentes renovables tales como las generadas por viento, biomasa, solar, hidroelectrica, olas o mareas. Tradicionalmente, una companla de servicio producira y suministrara energla, aunque ahora un productor de energla podrla producir energla pero no suministrarla, mientras que un proveedor de energla suministra electricidad a los consumidores pero podrla no producirla. Tal proveedor de energla puede o puede no tener instalaciones de production en si mismo, y es tlpicamente activo como un comerciante de energla, comprando y vendiendo energla dependiendo de las condiciones del mercado y los cambios de cartera. Todas estas instalaciones, productores y proveedores estan abarcados generalmente con la referencia 106.

La red 104 de transmision esta conectada a una red 112 de distribution local que suministra la energla a consumidores residenciales, comerciales e industriales de electricidad. Ademas de las instalaciones y las redes, los operadores de las redes tienen tambien una mano en el suministro de energla. Un operador de un sistema de transmision, TSO, 108, por ejemplo Elia System Operator SA de Belgica, o la National Grid Electricity Transmission PLC del Reino Unido, mantiene la estabilidad de la parte de alto voltaje de la red de transmision mientras que un operador de un sistema de distribucion, DSO, 114, por ejemplo, Energinet en Dinamarca, Eandis o Infrax en Belgica, etc., mantiene la estabilidad de la red 112 de distribucion a bajo voltaje. Cada uno de TSO o DSO podrla tambien manejar voltaje medio. Otra entidad es un individuo, o una funcion, en un proveedor de energla denominado un balanceador 116 quien busca mantener el balance tanto en el suministro de energla como en la demanda para evitar ineficiencias y para evitar multas impuestas por el TSO. Una entidad similar es un comercializador 116, tambien en el proveedor, quien comercializa energla con otros actores de la energla. Cada uno de 108, 114 o 116 puede usar un ordenador 121-123 conectado a una red global tal como el internet. Todas estas entidades que manejan colectivamente productores, proveedores, instalaciones, operadores, balanceadores y comercializadores de energla son denominados colectivamente como los “actores de la energla”.

Tal como sera explicado en mayor detalle mas adelante, un operador de red, tal como una TSO o DSO, o un proveedor de energla, que tiene mandato para mantener su propio suministro y cartera de demanda balanceados, esta en comunicacion con una unidad central, incluyendo ordenadores servidores, bases de datos, metodos y hardware de comunicacion, permitiendo que cada operador de red o proveedor ordene las reducciones de energla prescritas de una cartera de cargas para que ocurran dentro de un cierto numero de segundos en respuesta a desviaciones particulares de la frecuencia en la red. La Patente de los Estados Unidos No. 8,417,391 divulga tecnicas para maximizar la flexibilidad de energla de una carga de energla y por lo tanto se incorpora aqul como referencia.

Sistema de manejo de energla

La figura 2 es un diagrama de bloques que ilustra una realization de un sistema 140 de manejo de energla utilizada en conjuncion con el sistema 100 de distribucion de energla. Se muestra una unidad 160 central en comunicacion con un operador 210 de red y cualquier numero de cargas 180-186 de energla en una cartera. La unidad 160 central incluye un ordenador 162 de interfaz con usuario, servidores 164 para ordenador y una base de datos 168, y esta basada preferiblemente en la nube, aunque se contemplan otros esquemas tales como servidores en un centro de datos colocalizados, una infraestructura de servidores dedicada, ordenadores personales, o un ambiente distribuido. En una realizacion la unidad 160 central es manejada por Restore N.V. de Belgica y la unidad es un conjunto de servidores dedicados en un centro de datos colocalizado.

En una realizacion, el ordenador 162 de interfaz, u ordenadores, manejan el sistema 140 y proveen una interfaz a los ordenadores 164 y a las cargas 180-186; coordina la comunicacion con el operador 210 de red y con las cargas; y generalmente provee un extremo frontal a la unidad central. La unidad central recibe los terminos de contrato del operador 210 de red indicando una funcion de respuesta de cartera particular que define la cantidad de energla flexible que va a ser provista como una funcion de una senal que puede ser medida localmente sobre la red, por

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ejemplo, una banda de frecuencia, un tiempo de respuesta, y cuanta potencia deberla desprender la cartera global de cargas si la frecuencia cae al punto mas bajo de esa banda. Con base en esos terminos, la unidad central calcula un conjunto de parametros de entrega local para cada carga en la cartera utilizada para configurar la unidad de procesamiento de cada carga. Estos parametros de entrega describen una funcion de respuesta local que define la cantidad de energla que va ser provista por cada una de las cargas individuales como respuesta a un cambio medido localmente en la senal de red. Los parametros de entrega son enviados a cada carga y cada carga es capaz entonces de gestionar su energla en tiempo real con base en una desviacion de frecuencia que detecta localmente. El operador de red no envla directamente senales a las cargas individuales ni controla directamente las cargas en tiempo real. Un ejemplo tlpico de tal funcion de respuesta local describe una relacion lineal entre la desviacion de frecuencia de la red y la cantidad de energla flexible provista. Enfocaremos la atencion en este ejemplo en el texto que sigue. Notese, sin embargo, que la funcion de respuesta local, que mapea la senal local a la energla flexible, puede tener un comportamiento no lineal tambien.

Ejemplos de funciones de respuesta no lineales incluyen los siguientes. El ejemplo mas simple de una funcion de respuesta no lineal es una funcion de respuesta digital tal como “si frecuencia < X, entonces no hacer nada; si frecuencia >= X, proveer la cantidad maxima de energla flexible”. En otro ejemplo, se asume una red de gas natural y que se utiliza un contenedor de gas para balancear. En este caso, la funcion de respuesta podrla parecer tal como V=signo (d, da, donde V es el volumen que agregamos, o retiramos en caso de que V sea negativo, del contenedor, d es la diferencia entre la presion de referencia y la presion real en la red de gas, a es un parametro y el signo (x, es + 1 cuando x>0 y -1 cuando x<0).

El ordenador 162 es cualquier ordenador adecuado, tal como un ordenador portatil o de mesa, utilizado por un individuo para gestionar el sistema 140. Los datos pueden ser almacenados dentro de la base de datos, o bases de datos, 168. Un motor de algoritmos y un motor de entrega ejecutan el ordenador servidor 164 o servidores, con el fin de llevar a cabo las tecnicas descritas aqul. La unidad 160 central tiene una comunicacion con una red 170 de comunicacion con la cual se comunica con todas las diversas cargas que gestiona. Los parametros de entrega pueden ser suministrados a traves de una red 170 de comunicaciones a cada una de las cargas 180-186. En una realizacion, los servidores en cada carga estan conectados de manera segura a traves de IPSec VPNs a una red inalambrica privada y a VPN privado utilizando cable de fibra, lo cual permite el acoplamiento de sistemas de control locales y cargas que tienen conectividad en internet, utilizando sistemas inalambricos o conectadas directamente a la red de cable de fibra privada. En el sitio de cada carga, se instala un amortiguador para gestionar la transferencia de datos entre los servidores 164 y los sistemas de control local de las cargas.

Ejemplos de carga 180-186 electricas que pueden beneficiarse del uso de la presente invencion son sitios de manufactura, almacenes de enfriamiento, ordenadores, hornos industriales y otras cargas termicas, ordenadores, centros de datos, redes para recarga de vehlculos electricos, plantas hidroelectricas para almacenamiento bombeado, electrolisis industrial, equipos agricolas, equipos HVAC, equipos para el manejo de materiales, sistemas para el bombeo de petroleo y gas, cervecerlas, etc. En general, una carga electrica es adecuada para uso con la presente invencion en tanto la carga este conectada a la red electrica, y que bien tenga un sistema de control local unido a la misma, o que pueda ser conectada a un sistema de control local. Cada carga es en general una maquina autonoma o un conjunto de maquinas en un sitio industrial que acuerda estar sujeto a un control de nivel de energla por la unidad central. Estos sitios industriales pueden conectarse a la red de electricidad desde diferentes localizaciones geograficas, y tlpicamente son partes de corporaciones industriales separadas.

Ejemplos de configuration de carga

La figura 3 es una grafica 300 que muestra la frecuencia 310 de una red de energla a lo largo de un lapso de tiempo de aproximadamente 25 minutos. Una banda 314 de frecuencia varla desde 49.8 Hz hasta 49.9 Hz. Como se muestra, la frecuencia cae por debajo de 49.9 Hz durante un perlodo de tiempo antes de elevarse de nuevo. Un conjunto de cargas 318 ordenadas muestra Cargas 1, 2 y 3 ordenadas en una forma particular dentro de la banda 314 de frecuencia y que representan una cantidad particular de energla, en este caso, 10 MW, que puede ser entregada. En este ejemplo, se asume que un operador de red a dictado terminos de contrato a la unidad central proveyendola con la banda 314 de frecuencia y la cantidad de 10 MW que debe ser entregada por la cartera de cargas si la frecuencia cae a 49.80 Hz.

Se entiende que dentro de una carga de cartera, puede ser deseable desconectar, o reducir la energla, a cargas en un orden particular. Por ejemplo, las Cargas 1, 2 y 3 se muestran organizadas de tal manera que la Carga 1 sera dirigida para reducir el consumo de energla en 3 MW, por ejemplo, si la frecuencia cae por debajo de 49.9 Hz, la Carga 2 reducira la energla en 4 MW si la frecuencia cae por debajo de aproximadamente 49.87 Hz, y la Carga 3 reducira la energla en 3 MW si la frecuencia cae por debajo de aproximadamente 49.83 MHz. Asl, si la frecuencia de la red cae a cualquier lugar en la banda de frecuencia de 49.8 Hz a 49.9 Hz, la invencion es capaz de reducir el consumo de energla de la cartera en hasta 10 MW. En este ejemplo, una activation de la cartera de cargas se presenta cuando la frecuencia cae a 49.9 HZ, y una activacion de cada carga individual sucede cuando se alcanza su punto de disparo de la frecuencia unida superior, por ejemplo, 49.87 Hz en el caso de la Carga 2.

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Adicionalmente, las cargas pueden ser ordenadas en la banda de frecuencia dependiendo de criterios tales como: cargas con la energla maxima disponible se pueden ordenar mas arriba, cargas que tengan energla disponible para un perlodo de tiempo mas largo pueden ser ordenadas mas arriba, cargas con la menor volatilidad son ordenadas mas arriba, cargas con el tiempo de respuesta mas rapido son ordenadas mas arriba, etc. La energla disponible se refiere a la flexibilidad de energla de una carga en particular. Por ejemplo, si la Carga 1 opera normalmente a 5 MW, o necesita esta cantidad con el fin de operar, o legalmente se espera esta cantidad, pero temporalmente reduce su consumo de energla a 2 MW de energla, produciendo un impacto aceptable sobre la carga con el cual concuerda el operador de carga, entonces puede decirse que la Carga 1 tiene una disponibilidad de energla de 3 MW, significando que su energla puede ser reducida en una carga de 3 MW para una cierta duracion. El grado de esa duracion esta definido tlpicamente por un amortiguador dentro del sistema industrial en si mismo. Un ejemplo es la baja temperatura de un almacen de enfriamiento. Cuando los compresores, que producen la baja temperatura, son desconectados por una cantidad de tiempo limitada, esto tiene solamente un impacto moderado en la temperatura dentro del almacen de enfriamiento en un plazo corto a medio. De la misma manera, si un fabricante tiene cierta reserva de bienes producidos, la planta puede detener la produccion durante una cierta cantidad de tiempo mientras se entregan los productos de la reserva. Otras cargas pueden tener una disponibilidad de potencia inferior y pueden ser ordenadas mas abajo en el cumulo. Por el contrario, una carga que opera actualmente a 5 MW de energla puede ser capaz de aceptar otro 1 MW de energla y todavla funcionar apropiadamente, teniendo as! una disponibilidad de energla de 1 MW, en la realizacion en la cual se pide que las cargas consuman mas energla. Incluso si la disponibilidad instantanea de energla de una carga es regularmente alta, puede ser mas importante que la energla este disponible para una cantidad particular de tiempo. Asl, puede ordenarse una carga que tiene una cierta disponibilidad de energla durante un perlodo relativamente largo de tiempo mas alta que una carga similar que tiene una disponibilidad de energla mucho mayor pero fluctuante. En general, la energla disponible se refiere a la energla de una carga que puede ser desconectada, o incrementada, de manera confiable, sin romper ninguna condicion de contorno industrial de la carga, esto es, ninguna restriccion que dicte como la carga deberla ser operada.

La volatilidad de la carga se refiere a la cantidad de cambio de consumo de energla de una carga durante el tiempo. Algunas cargas pueden estar siempre en volatilidad cero, mientras que otras cargas pueden muy frecuentemente iniciar o suspender una alta volatilidad. Una carga altamente volatil no puede depender de la energla entregada rapidamente si hay una alta probabilidad de que la carga se agote. Las cargas menos volatiles pueden ser ordenadas mas arriba en la lista. Un tiempo de respuesta rapido significa que la carga es capaz de entregar una cierta cantidad de energla de una manera relativamente rapida. En el dominio de la respuesta de frecuencia a la demanda, las cargas que pueden responder en el orden de segundos pueden ser ordenadas mas arriba en la lista. La determinacion del ordenamiento de las cargas puede utilizar uno de estos criterios, puede basarse en una combinacion de estos criterios, y es dependiente de los terminos de contrato para el operador de red. En general, las cargas que son mas capaces de entregar energla de manera confiable son ordenadas mas arriba en el cumulo.

Como se muestra, las Cargas 1, 2 y 3 reciben la asignacion de sub-bandas de frecuencia que no se superponen. Sin embargo, es posible que las cargas sean ordenadas de tal manera que una o mas cargas se superpongan. Por ejemplo, ambas Cargas 1 y 2 pueden ser ordenadas primero de tal manera que ambas cargas sean dirigidas a entregar energla cuando la frecuencia cae por debajo de 49.9 Hz. O, si la Carga 1 representa la banda de frecuencia de 49.9 Hz hacia abajo hasta aproximadamente 49.87 Hz, la Carga 2 puede ser ordenada de tal manera que represente la banda de frecuencia de 49.89 Hz hacia abajo hasta 49.83 Hz. Adicionalmente, no es estrictamente necesario que las bandas de frecuencia sean contiguas. Por ejemplo, si la Carga 1 representa la banda de 49.9 Hz hasta 49.87 Hz, la Carga 2 puede representar la banda de 49.85 Hz a 49.83 Hz. Y, una sub-banda de frecuencia puede ser simplemente una frecuencia individual, por ejemplo, 49.84 Hz, en vez de un rango de frecuencias.

Como se menciono, la presente invencion tiene un tiempo de respuesta rapido en cuanto a que si la frecuencia de la red cae por debajo de un punto disparador para una carga particular, la carga puede entregar la energla requerida inmediatamente, esto es, en el orden de segundos o menos. Por ejemplo, asumiendo que la Carga 1 es una carga binaria que actualmente consume 6 MW, y que tiene una disponibilidad de energla de 3 MW, si la frecuencia cae por debajo de 49.90 Hz la carga detectara la frecuencia de red localmente y cortara 3 MW inmediatamente.

La figura 4 es una grafica 340 de la distribucion de probabilidad de una frecuencia particular que se presenta dentro de la banda 314 de frecuencia para una red de energla particular. Como se muestra en la grafica 340 es altamente probable que cuando la frecuencia cae por debajo de 49.9 Hz habra una variacion 344 desde aproximadamente 49.86 Hz hasta aproximadamente 49.88 Hz, y es improbable que la frecuencia caiga mucho por debajo de aproximadamente 49.85 Hz. Con el fin de responder a las desviaciones de frecuencia mas probables, puede ser importante que se usen cargas confiables para entregar energla cuando se presentan las desviaciones de frecuencia mas probables. De acuerdo con lo anterior, las cargas pueden ser acumuladas como se muestran en 318 de tal manera que una carga mas capaz de entregar energla de manera confiable se coloque mas arriba en el cumulo que una carga que es menos capaz de entregar energla. Asl, en este ejemplo la Carga 1 es colocada mas arriba en el cumulo y cubre la sub-banda de frecuencia que incluye la region 344 porque ha sido determinado que la Carga 1 es la carga mas confiable. De la misma manera, las cargas menos confiables son colocadas mas abajo en el cumulo porque es menos probable que haya un desplazamiento de frecuencia que requiera estas cargas menos confiables para entregar energla.

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La figura 5 es otra grafica 360 de la distribution de probabilidad de una frecuencia particular que se presenta entre la frecuencia f1 y la frecuencia f2. Como se muestra, las frecuencias mas probables de la red de energla se presentan en 374 y 378, mientras que las frecuencias menos probables se presentan a 384 y dentro de la region diflcilmente a 388. En esta realization alternativa, puede ser mas importante acumular cargas de tal manera que las cargas sean capaces de entregar energla cubriendo frecuencias correspondientes a regiones pico 374 y 378. Asl, las cargas pueden ser ordenadas de tal manera que las cargas mas capaces de entregar energla puedan ser activadas cuando la frecuencia esta en 374 y 378, mientras que las cargas menos capaces de entregar energla pueden ser activadas cuando la frecuencia esta en 388. A diferencia de la acumulacion descrita mas arriba con respecto a la figura 4, una carga correspondiente a las frecuencias en 384 puede ser menos capaz de entregar energla que una carga correspondiente a las frecuencias a 378.

La figura 6 es una grafica 400 que ilustra como la energla consumida por dos cambios de cargas con el tiempo afecta asl la configuration de las cargas. En este ejemplo, el uso de energla en porcentaje esta representado graficamente contra el tiempo. Se muestra una Carga 1 y una Carga 2 que consumen energla durante un perlodo de tiempo, en este caso mas de 97 minutos. En un primer tiempo 432 la Carga 1 esta en una capacidad del 100% y tiene una energla mas estable mientras que la Carga 2 esta a menos de una capacidad de 80% y tiene una energla menos estable. La unidad central puede decidir entonces que con base en la estabilidad de la Carga 1 y su mayor disponibilidad de potencia, esta deberla ser ordenada por encima de la carga 2 en la banda de frecuencia. El orden de activation se muestra en la lista 442, significando que a medida que la frecuencia de la red cae en una banda de frecuencia particular, la Carga 1 sera activada primero. Esta lista es entregada a las cargas individuales, junto con los otros parametros de entrega, no mostradas.

Sin embargo, en el tiempo 434 la energla consumida por la Carga 1 esta cayendo dramaticamente y su porcentaje de uso de energla es inferior que el uso de energla de la Carga 2. Por ejemplo, el uso de energla promedio de la Carga 2 esta ligeramente por encima de 70% mientras que el uso de energla de la Carga 1 cae por debajo de 70%. Con base en esta information, la unidad central decide entonces reconfigurar estas cargas. Por ejemplo, puede fijarse un parametro que requiere la reconfiguration si el uso de energla de una carga cae por debajo de un umbral de 70%. Puesto que la Carga 1 tiene ahora un uso de energla inferior que la Carga 2, y puede tener menos disponibilidad de energla, se produce una nueva lista 444 ordenada por la unidad central que muestra la Carga 2 colocada mas arriba que la Carga 1 incluso aunque la Carga 2 sea menos estable. Ademas, la cantidad de energla flexible atribuida a la Carga 2 puede ser incrementada mientras que la de la Carga 1 disminuirla. Esta nueva lista es entregada entonces a las cargas individuales.

En el tiempo 436 el uso de energla de la Carga 1 se ha elevado por encima de un umbral particular, o ha regresado a un estado particular, el cual de nuevo indica una reconfiguracion de las cargas por parte de la unidad central. De acuerdo con lo anterior, una nueva lista 446 ordenada es producida y entregada a las cargas. Asociada con cada carga en la lista ordenada hay una sub-banda de frecuencia que indica en que frecuencia, o frecuencias, la carga particular deberla entregar energla y por cuanto, por ejemplo, tal como se muestra en la figura 3. En este ejemplo, la configuracion y reconfiguracion de las cargas se presenta antes de que la frecuencia de la red caiga en las sub- bandas de frecuencia cubiertas por las Cargas 1 y 2. En una realizacion particular, cada carga necesita recibir solamente su colocation en la lista y sus parametros de entrega especlficos.

En otro ejemplo de reconfiguracion, se consideran las cargas de la figura 3. Si la frecuencia cae en la sub-banda correspondiente a la Carga 2, la Carga 1 se ha cortado, entregando 3 MW, y la Carga 2 a comenzado a entregar energla. En el curso de la monitorizacion continua del estado de cada carga, la unidad central detecta que la Carga 1 debe ser encendida de nuevo, tal vez debido a una restriction del proceso. Por lo tanto, se presenta una reconfiguracion; la Carga 1 de nuevo consume 3 MW y se pide que la Carga 3 se desconecte, entregando 3 MW. Efectivamente, esto da como resultado un reordenamiento del cumulo de carga de tal manera que la Carga 3 esta en la parte superior, la Carga 2 permanece en el medio y la Carga 1 esta en la parte inferior. Asl, puede presentarse una reconfiguracion mientras que la frecuencia de la red esta en la banda de frecuencia mandada asl como ocurre antes de que la frecuencia caiga en la banda.

La figura 7 es una grafica 500 que ilustra como una cartera de cargas locales responde a cambios de frecuencia en una red de energla. Como se muestra, el eje x es la frecuencia de la red de energla y el eje y es la energla total requerida para que la red permanezca estable, desde la perspectiva de una planta de energla que produce energla. El punto 502 representa una red en su frecuencia deseada, por ejemplo, 50 Hz en Europa. La llnea 504 es el nivel de energla requerido, indicando que a medida que la frecuencia de la red cae, se requiere mas energla suministrada, o una reduction en energla utilizada por las cargas, para estabilizar la red. Por el contrario, a medida que la frecuencia se eleva, se produce menos energla, o se requiere un incremento en la energla usada por las cargas, para estabilizar la red. Este ejemplo muestra que un operador de red desea una respuesta lineal a una desviacion en la frecuencia.

Se muestra un dominio 510 de frecuencia particular entre la frecuencia f1 y la frecuencia f2 para una cartera de cargas 522-526 locales. En este ejemplo, un operador 210 de red a requerido que la unidad 160 central gestione la energla usada por la cartera 522-526 de cargas de tal manera que la energla total usada por la cartera sea reducida

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si la frecuencia de la red cae a cualquier lugar en la banda de frecuencia entre f1 y f2. La frecuencia cae entre 502 y f1 puede ser manejada de otras maneras as! como para incrementos de frecuencia por encima de 502.

De acuerdo con lo anterior, la unidad 160 central determina que la frecuencia historica en la red tiene una probabilidad mostrada por la distribucion 530 entre las frecuencias f1 y f2. La unidad central tambien determina que dividira el dominio 510 de frecuencia entre subdominios 542-546, y que las cargas locales seran ordenadas: 522, 524 y 526. Asl, cuando la frecuencia caiga por debajo de f1 y este dentro del primer subdominio 542, la carga 522 local reducirla su consumo de energla en una cantidad designada. Cuando la frecuencia sobre la red esta dentro del segundo subdominio 544, la carga 524 local reducira su consumo de energla en una cantidad designada. De manera similar, la carga 526 local reduce su consumo de energla en una cantidad designada cuando la frecuencia esta dentro del subdominio 546. Cada cantidad designada es determinada a priori por la unidad central, puede ser diferente para cada carga, y, el total de la cantidad designada es la reduccion de nivel de energla total requerida por el operador de la red si la frecuencia cae a f2. De manera ventajosa, estos subdominios de frecuencia, el ordenamiento de las cargas locales y la cantidad designada para cada carga son determinados por la unidad central y son entregados a cada carga. Asl, cada carga local es capaz de detectar independientemente una reduccion en frecuencia sobre la red para reducir su propia utilizacion de energla segun se indique sin esperar ningun comando desde la unidad central para reducir la energla. A cualquier frecuencia dada dentro de la banda f1-f2, el efecto combinado de todas las reducciones de energla por parte de las cargas locales sera equivalente a la reduccion de energla requerida por el operador de red para esa cartera.

Diagrama de bloques

La figura 8 es un diagrama de bloques mas detallado de la unidad central y las unidades locales, sitios de carga, de la figura 2. Como se menciono, un sistema central que no solamente determine cuales cargas ajustar pero tambien controle directamente cada carga en respuesta a la desviacion de la frecuencia no sera rapido o confiable lo suficientemente cuando son frecuentemente necesarios tiempos de respuesta del orden de segundos. Por ejemplo, cuando hay una desviacion significativa de frecuencia en la red y el consumo de energla de una cartera de cargas debe disminuirse inmediatamente, la ejecucion de los calculos y el envlo de las senales de control desde un sistema central a cada carga individual seran demasiado lentos. Si sucede que la comunicacion con una de las cargas falla durante tal desviacion, la energla de la carga no sera capaz de ser restringida, significando que no habra entrega de energla al operador de la red en tal sistema centralizado. La presente invencion aborda estos problemas.

En general, la gestion de la cartera es manejada centralmente mediante un motor 622 de algoritmo y un motor 624 de entrega que pueden ejecutarse en el servidor 164 de ordenador en la unidad 160 central, por ejemplo. El control distribuido es manejado por cada sitio 180, 181 de carga utilizando unidades de ordenador 670, 680 locales. El motor 624 de entrega monitoriza continuamente cada estado de carga, consumo de energla, disponibilidad de energla, estabilidad de energla, etc., sobre la red 170 de comunicaciones, y entrega un nuevo conjunto de parametros de entrega para cada unidad local si el motor 622 de algoritmo indica la necesidad de una reconfiguracion de las cargas dentro de la cartera. El motor 622 de algoritmo es responsable de aprender el comportamiento de cada carga dentro de la cartera y de recalcular un conjunto de parametros de entrega locales para cada carga basado en: estimation y prediction de la capacidad de cada carga para entregar energla, y estimation y prediccion del estado de la red de energla. Asl, el motor de algoritmo creara periodicamente una lista ordenada de cargas, tal como la mostrada en la figuras 3, 6 y 7, y tambien creara un conjunto especlfico de parametros de entrega locales para cada carga. Cada conjunto de parametros de entrega incluye una sub-banda de frecuencia en la cual la carga local deberla entregar energla, y cuanta energla deberla ser entregada. La unidad central en esencia crea una carga virtual, un agregado en su cartera de carga locales, que es la respuesta de frecuencia optima para la red.

Como se menciono, el control local esta distribuido entre las cargas de la cartera. Una vez que cada carga, por ejemplo, la unidad 670 local de carga 180 ha recibido su conjunto particular de parametros de entrega locales desde la unidad 160 central cada carga es capaz de reducir su energla independientemente de cualquier control central. Si la frecuencia de la red cae, cada carga reducira la energla de acuerdo con su conjunto de parametros de entrega sin que sea necesario esperar ninguna senal de comandos de la unidad central. Asl, la gestion de la cartera es implementada sin depender de ninguna unidad central que detecte una desviacion de la frecuencia en tiempo real. El control local es mas robusto e incrementa el tiempo de respuesta.

Al usar el medidor 674 de frecuencia y el medidor 676 de energla, cada carga es capaz de detectar de manera continua la frecuencia actual de la red y su propio consumo de energla. Si la frecuencia en la carga alcanza el punto disparador de la carga, o esta dentro de la sub-banda de frecuencia, entonces la carga es activada inmediatamente e independientemente utiliza sus parametros de entrega para reducir su consumo de energla. Como es sabido en el arte, un Fieldbus 678 es un protocolo para red de ordenadores utilizado en la industria para control distribuido en tiempo real de maquinaria industrial. Una persona experimentada en el arte entendera como utilizar un Fieldbus y el hardware y controladores de ordenador asociados con el fin de reducir el consumo de energla en una carga. Desde luego, tambien pueden utilizarse otros protocolos de red para controlar la maquinaria en una carga.

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Asl, una sub-banda de frecuencia y una reduccion de energla por mandato recibido de la unidad central en un tiempo anterior a la desviacion de frecuencia se utilizan para reducir la energla consumida por la carga con base unicamente en la information obtenida localmente cuando se presenta esa desviacion de frecuencia. Una vez que la frecuencia de la red cae en la sub-banda de frecuencia para una carga particular no hay necesidad de que la carga espere instrucciones de la unidad central. Tambien, con base en la retroalimentacion de las cargas, la unidad 160 central puede reconfigurar periodicamente las cargas y distribuir nuevos parametros de entrega locales a cada una de las cargas. Los parametros de entrega pueden cambiarse con base en cambios detectados dentro de una carga tal como una reduccion en la energla utilizada por la carga, estabilidad de energla disminuida en la carga, tiempo de respuesta incrementado por la carga, disponibilidad de energla disminuida, carga no disponible, etc.

Puesto que cada carga recibe periodicamente sus propios parametros de entrega, cada vez que se detecta una activation, esto es, se detecta frecuencia de la red por debajo de un umbral particular, cada carga es capaz de ajustar independientemente su consumo de energla. Asl, un hibrido de control central y control local se utiliza con el fin de no solamente gestionar la cartera como un todo, sino tambien para responder tan rapidamente como sea posible a una activacion.

Diagramas de flujo - Configuration central

La figura 9 es un diagrama de flujo que describe el proceso mediante el cual la configuracion de las cargas se presenta centralmente en la unidad 160 central, por ejemplo. La etapa 708 de monitorizacion local monitoriza el estado de cada una de las cargas locales tales como un consumo de energla instantaneo, frecuencia de red, temperatura y la carga y otros estados variables relevantes para cada recurso flexible, tales como corriente en un horno electrico, presion en un compresor, temperatura interna en un cuarto de refrigeration, etc. Esta informacion de estado es recibida en el motor 624 de entrega y es alimentada en la forma de registros en el motor 622 de algoritmo. La etapa 712 de monitorizacion no local incluye otros datos relevantes no especlficos para una carga particular tal como la frecuencia de la red medida por el operador de la red, energla suministrada a la red, la temperatura promedio a lo largo de la region en donde se presenta la transmision o distribution, cantidad de energla importada desde los palses vecinos, precio puntual de la electricidad, etc. Esta informacion es alimentada en la forma de datos de mercado y registros en el motor 622 de algoritmo tambien. La base de datos 720 historica tambien acepta en tiempo real la informacion local y no local almacenando asl la informacion historica para ser usada para predicciones. Por ejemplo, una historia de la utilization de energla de una carga particular puede ser utilizada para predecir como la carga usara la energla en el futuro, y una historia de la frecuencia de la red puede ser utilizada para predecir cuando hay probabilidad de una desviacion de la frecuencia. Esta informacion historica tambien es alimentada en la forma de registros y la historia de configuracion en la etapa 716 de configuracion.

Una etapa 730 de prediction recibe informacion de la monitorizacion y desde la base de datos historica con el fin de predecir un estado futuro de la red de energla, tal como su frecuencia, o un estado de una carga, tal como la disponibilidad de potencia para cada carga, la volatilidad de la potencia que se debe esperar, como los parametros monitorizados relacionados con las condiciones de contorno industriales cambiaran, etc. Por ejemplo, la etapa 730 puede predecir que en media hora habra una calda de frecuencia de 80 mHz, requiriendo asl que el 80% de la energla contratada sea activada. Esta informacion puede ser utilizada entonces en la etapa 716 para configurar la cartera de cargas.

Ademas, la etapa de calibration recibe los terminos 734 de contrato de un operador 210 de la red. Como se menciono previamente, el operador de la red puede entrar en acuerdo con un operador de la unidad central que requiere que la unidad central reduzca energla a una cartera en particular de cargas cuando la frecuencia de la red de energla cae a dentro de una banda de frecuencia particular. Por ejemplo, la figura 3 ilustra simbolicamente tales terminos de contrato en los cuales la unidad central esta obligada a comenzar a reducir la energla a su cartera de cargas cuando la frecuencia cae por debajo de 49.9 Hz, y esta obligada adicionalmente a reducir la energla en un total de 10 MW si la frecuencia cae a 49.8 Hz. Un termino contractual adicional puede dictar que la energla sera reducida linealmente en respuesta a una reduccion de frecuencia, por ejemplo, una reduccion de 1 MW para cada calda de .01 Hz por debajo de 49.9 Hz. En otras palabras, un termino contractual puede dictar que la energla consumida por la cartera completa es reducida pro rata de acuerdo con la desviacion de la frecuencia. En otras realizaciones, un termino de contrato puede dictar una relation no lineal entre una desviacion de frecuencia y una reduccion de energla requerida, tal como la desconexion de una carga o cargas completamente cuando una frecuencia particular se dispara por debajo de aproximadamente diez segundos, por debajo de aproximadamente quince segundos, etc., y puede incluir la longitud de la restriction de energla. Notese que los requerimientos del operador de la red estan a nivel de la cartera; el operador de la red no dicta cambios de energla a nivel de carga individual en respuesta a desviaciones de la frecuencia.

Como se menciono anteriormente, la invention en general se aplica a la optimization del rendimiento de una cartera de cargas de energla en respuesta a senales medidas localmente, asl como a las realizaciones de respuesta a frecuencia descritas. En general por lo tanto, la monitorizacion 708 local incluye el estado de cada carga de energla dentro de la cartera, y para una carga electrica, incluye otra informacion de estado tal como el estatus de equipos individuales, encendido/apagado/fallos, variables de proceso, temperatura o presion de fluidos o gases en un

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proceso industrial, etc. Tambien, restricciones, condiciones de contorno industrial, sobre cada carga de energla son tenidas en cuenta cuando se determinan los puntos fijos de maquinas locales en la etapa 768, pero tambien pueden ser considerados durante la etapa 716. Adicionalmente, aunque los terminos 734 contractuales anteriores son pertinentes a una desviacion de frecuencia, puede introducirse cualquier termino contractual adecuado que requiera un cambio de energla particular de la cartera en respuesta a una senal medida localmente de la red electrica. Ejemplos de tales terminos contractuales son las respuestas requeridas de cargas cuando el voltaje o corriente medidos localmente en la red exceden, o estan por debajo de, ciertos niveles. Y, la monitorizacion 712 no local incluye cualquiera de los datos relevantes mencionados mas arriba u otros datos que sean pertinentes a la capacidad de predecir la disponibilidad de energla de la carga de energla, o que son pertinente a los terminos contractuales.

La figura 10 es un diagrama de flujo que describe una realizacion mediante la cual puede llevarse a cabo la etapa 716 de configuracion. En la etapa 804 se recuperan los datos historicos de la base de datos 720 tal como datos locales para cada carga que incluyen el consumo de energla a lo largo del tiempo, frecuencia medida en la carga, otra information del estado de la carga que indica como la carga ha consumido energla, por ejemplo, temperatura interna de la carga y otras variables del estado de la carga, y cuando la carga no ha estado disponible debido a, por ejemplo, problemas en maquinas, reparaciones, mantenimiento, tiempo de desconexion de la planta, etc. Los datos historicos no locales tambien son recuperados tales como una temperatura regional, datos de red, incluyendo frecuencia, desbalance global, importacion/exportacion, etc., y precio puntual de la electricidad.

En la etapa 808 se construye un modelo estadlstico para cada carga individual y tambien para la cartera de cargas. Utilizando la informacion historica, el modelo estadlstico por carga modela el consumo de energla de la carga con el tiempo y puede ser utilizado para estimar la disponibilidad de energla de cada carga. Ademas de los datos locales que registran la energla utilizada por la carga con el tiempo, otros datos locales registran la disponibilidad de energla de las cargas flexibles. Por ejemplo, los datos locales tambien registran cargas que pueden ser conectadas o desconectadas, o tienen su consumo de energla reducidos sin efectos adversos. Ademas de un modelo estadlstico por carga, puede construirse un modelo estadlstico conjunto para la cartera completa utilizando cada modelo de carga y la informacion de correlation para la carga como un todo. Por ejemplo, para una cartera de cuartos frlos, la temperatura de la region es una informacion de correlacion relevante que puede ser utilizada para construir un modelo estadlstico conjunto. Los modelos estadlsticos pueden ser construidos utilizando una variedad de tecnicas; especlficamente, pueden usarse tecnicas tales como procedimientos de comparacion momentanea, modelos ARIMA, para las cargas individuales y modelos de copula para la distribucion conjunta.

En la etapa 812 se calcula una rata de exito historico para cada carga utilizando activaciones previas. En esta realizacion, la rata de exito puede ser definida por la forma como la carga se ha comportado con respecto a los terminos 734 contractuales. Por ejemplo, los terminos contractuales pueden incluir un tiempo de respuesta en segundos en los cuales la carga debe ser desconectada y un nivel de energla particular basado en un disparador de frecuencias. Una carga que reduce la energla dentro del tiempo de respuesta y que tambien reduce su consumo de energla de acuerdo con una desviacion de frecuencia particular tendra una rata de exito superior y probablemente sera colocada mas arriba en el cumulo de cargas, por ejemplo, el cumulo 318. En contraste, una carga que no se desconecta con el tiempo de respuesta o que no reduce su energla en una cantidad de acuerdo con una desviacion de frecuencia probablemente sera colocada hacia el fondo de un cumulo de cargas. Otra manera de definir la rata de exito es que la rata de exito de una carga es inversamente proporcional a los castigos que ha recibido historicamente durante una activation. Esta informacion sobre la rata de exito sera utilizada durante la etapa de maximization mas adelante para ayudar a acumular cargas apropiadamente.

La etapa 816 predice la disponibilidad futura de cada carga. La disponibilidad de carga significa que la carga esta operando y que hay energla de consumo disponible para ser activada, esto es, tiene su consumo de energla reducido incrementado. La disponibilidad futura incluye la disponibilidad planeada de cada carga, o de cada maquina en un sitio particular, y tiene en cuenta programaciones de reparaciones y mantenimiento futuros, as! como tiempos conocidos cuando una maquina o carga no estara operando. Un tiempo de desconexion no planeado para una carga es tenido en cuenta entrenando un algoritmo de aprendizaje de la maquina para predecir el tiempo de desconexion con base en la historia de las variables de estado de carga locales.

Esta etapa predice una probabilidad de que una carga no este disponible en el futuro, una probabilidad mas alta indica que la carga estarla colocada mas abajo en un cumulo de cargas. Si una carga se hace de repente no disponible antes de que se presente una activacion entonces puede ocurrir una reconfiguration en la etapa 715, mientras que si la carga se hace no disponible durante una activacion se incurrira entonces en una sancion.

En la etapa 820 se define una funcion F de optimization que producira los parametros de entrega optimos cuando se maximiza. Un ejemplo de una funcion F de optimizacion se muestran a continuation en la formula 1.

F = IiPr(Pi>maxp{fi,pi}) - a ZPr(Ti>TT) - b ZPr($ maxp{fi,pi}>Pi) + c (Z maxp{fi,pi} - Poferta)

El conjunto {f^p} es un conjunto ordenado de tuplas de frecuencia-energla. Este conjunto es utilizado por el algoritmo

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local para determinar la cantidad de energla pi requerida que requiere ser desconectada cada vez que la frecuencia cae por debajo de fi. Este conjunto se denomina banda de activacion.

El valor {fi,pj es la energla maxima que es mencionada en el conjunto ordenado de tuplas de frecuencia-energla. Por lo tanto, esta es la cantidad de energla flexible requerida que se requiere de la carga para entregar correctamente una respuesta de frecuencia, para cada posible valor de la frecuencia de red.

Pr(Pi>maXp{fi,pJ) indica la probabilidad de que la carga i, dada una banda de activacion indicada por ff,pj, tiene un consumo Pi de energla disponible mayor que la cantidad requerida maxp{fi,pi}. En general, cuando se ofrece energla flexible a una TSO, se recibe una remuneracion, denominada la capacidad de pago, que es proporcional a la cantidad total de energla flexible ofrecida, Poferta. Si la energla disponible, sin embargo, cae por debajo de esa cantidad, deben pagarse sanciones, denominadas sanciones de capacidad. El termino bajo consideracion maximiza la probabilidad de que la energla disponible, disponible para ser reducida o incrementada, es mayor que la energla requerida. Por lo tanto, maximiza el pago de capacidad y minimiza la sancion de capacidad.

Pr(Ti>TT) indica la probabilidad de que el tiempo de respuesta Ti sea mayor que el permitido por el contrato tt. Esta es una version estilizada de un termino de sancion.

Pr(^ maxp{fi,pi}>Pi) indica la probabilidad de que la energla Pi disponible de carga i caiga por debajo de un cierto umbral, el cual es una fraccion ^ de la energla flexible requerida maxp{fi,pi} para esa carga. Esta es una version idealizada de la probabilidad de reconfiguracion.

El algoritmo de configuration global asegura que la suma de toda la energla flexible requerida es mayor que o igual a la cantidad de energla requerida que es ofrecida al operador Poferta del sistema de transmision tambien denominada la capacidad. Esta es la razon para el termino en la funcion de optimization. Las constantes “a”, “b” y “c” son coeficientes positivos determinados a traves de, por ejemplo, la validation cruzada de los datos historicos.

Asl, la funcion F es una funcion objetivo que mapea un conjunto de tuplas frecuencia-energla {fi,pi} para cada carga i hasta un numero. Por lo tanto, el procedimiento numerico calcula el valor de F para un conjunto grande de valores diferentes {fi,pi} para determinar sus valores optimos, esto es los valores que maximizan F. El conjunto {fi,pi} denota un conjunto de tuplas tales como {(49.85 Hz, 10 MW), (49.9 Hz, 5 MW), (50Hz, 0 MW)} que parametrizan la funcion de respuesta de la carga i, por lo tanto el Indice i. Pi es la energla flexible consumida por la carga I; este es un numero aleatorio extraldo de la distribucion historica.

La maximization de esta funcion de optimizacion, entonces, determina los mejores valores de {fi,pi} para cada carga, y da como resultado un apilamiento simbolico de las cargas tal como se muestra en la figura 3, asl como valores para otros parametros de entrega tales como parametro de retardo, como se ve mas adelante. Y, como se menciono anteriormente, el resultado optimo puede ser que en las bandas de frecuencia mas probables mas de una carga sea activada simultaneamente, actuando como una carga mas idealizada con muy alta disponibilidad. Simbolicamente, entonces, las cargas de la figura 3 pueden superponerse. En una implementation, todos los valores de los parametros de entrega son determinados maximizando la funcion F. En ese caso, otros parametros estan presentes de manera impllcita en uno o mas de los terminos de la funcion de optimizacion. Como ejemplo, asumase que el conjunto de parametros de entrega contiene un parametro de retardo que evita que la carga se conecte y desconecte demasiado rapidamente. Este parametro de retardo tiene un impacto sobre el tiempo de respuesta de la carga y por lo tanto sobre el termino de sancion ZiPr(Ti>TT) puesto que dos caldas de frecuencia muy rapidamente una despues de la otra estan unidas en una activacion sencilla cuando el parametro de retardo es suficientemente grande. Otras implementaciones determinan algunos de los parametros de entrega llevando a cabo analisis estadlstico de los datos historicos. En el caso del parametro de retardo, tal analisis determina el valor del parametro minimizando la probabilidad de que dos caldas de frecuencia con muy poca diferencia entre una y otra lleven a dos activaciones separadas.

El termino de energla disponible usa el modelo estadlstico de consumo conjunto desarrollado en la etapa 808 para ayudar a calcular la energla disponible. Los terminos de sancion utilizan las ratas de exito historicas de la etapa 812 para calcular las sanciones esperadas dada una cierta acumulacion. Como se menciono, puede aplicarse una sancion si la carga no responde lo suficientemente rapido, y puede aplicarse una sancion si la carga no desconecta suficiente energla durante una activacion. Las sanciones pueden ser evitadas debido a una carga que no responda lo suficientemente rapido a una carga que no desconecte suficiente energla en respuesta a una desviacion particular de la frecuencia colocando esa carga particular mas abajo en el cumulo. Si la frecuencia de la red no cae dentro de la sub-banda de frecuencia asignada a la carga problematica, se evitan entonces las sanciones. Por ejemplo, si un termino de sancion determina que una configuracion particular de carga solamente entrega, reduce, 8 MW a una frecuencia de 49.85 Hz, y que por contrato la cartera deberla suministrar 10 MW a esa frecuencia, se aplicara entonces una sancion y este valor sancion sera sustraldo de la funcion F, reduciendo asl las probabilidades de que esta configuracion particular de cargas sea seleccionada.

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En general, en el contexto de la respuesta en frecuencia a la demanda, un operador de la red recompensa al operador de la unidad 160 central en la cantidad de energla flexible hecha disponible, pero reduce esa recompensa si no se hace disponible suficiente energla flexible, por ejemplo, suministrando solamente una reduccion de 8 MW cuando se prometen 10 MW como se demuestra en la figura 3, o si una activacion no cumple con los terminos del contrato, el tiempo de respuesta no es suficientemente rapido, la reduccion de energla no sigue una desviacion de frecuencia, etc. Mientras que una funcion de optimizacion puede tener solamente esta informacion en cuenta, la funcion de optimizacion puede tener en cuenta opcionalmente el riesgo operativo de llevar a cabo una reconfiguracion y puede favorecer una optimizacion que lleve a cabo menos reconfiguraciones. Por ejemplo, la reconfiguracion puede ser riesgosa porque los parametros de entrega deben ser comunicados exitosamente desde la localizacion central a cada una de las cargas individuales. Adicionalmente, el objetivo de optimizacion puede tener opcionalmente en cuenta el deseo de menores sanciones impuestas por el operador de la red, aunque tal optimizacion pueda significar menos ingresos, por razones de negocio.

La probabilidad del termino de la reconfiguracion utiliza la disponibilidad futura de cada carga determinada en la etapa 816 y hace uso del modelo estadlstico conjunto de la etapa 808 para determinar la probabilidad de si una reconfiguracion es probablemente para el dla siguiente. Por ejemplo, si la probabilidad es alta de que una carga estara fuera de llnea al dla siguiente entonces esta funcion tendra un valor relativamente alto si esa carga esta en el cumulo, reduciendo as! las posibilidades de que esta configuracion particular de cargas sea seleccionada. Se seleccionara probablemente otra configuracion de cargas en la cual la carga fuera de llnea no esta presente en el cumulo. En otro ejemplo, si una carga particular tiene 5 MW de energla disponible en un dla dado, y esta carga esta en el cumulo, pero el modelo estadlstico indica que al dla siguiente la carga tendra solamente 2 MW de energla disponible, esto indica que puede ser necesaria una reconfiguracion al dla siguiente y este termino tendra un valor relativamente alto. Asl, otra configuracion de cargas probablemente dara como resultado un valor mas alto para la funcion de optimizacion.

La etapa 824 maximiza la funcion de optimizacion con el fin de obtener los parametros de entrega optimos para cada carga, tales como la frecuencia, o frecuencias de activacion para cada carga y un nivel de energla correspondiente para cada carga. La maximizacion puede llevarse a cabo utilizando diferentes tecnicas tales como descenso por etapas, maximizacion simple, fusion simulada u otras tecnicas de optimizacion numerica.

Tal como se menciono, la etapa 716 de configuracion en la unidad central da como resultado parametros de entrega optimos para cada carga los cuales son entregados en cada unidad 660-690 local. Otros parametros de entrega para cada carga pueden incluir si o no una reduccion en energla en respuesta a una calda de frecuencia debe ser lineal, una funcion usada para determinar un nivel de energla con base en una frecuencia, una respuesta en tiempo maxima en la cual deberla lograrse una reduccion de energla, una union de energla inferior que dispara una reconfiguracion cuando el consumo de energla instantaneo de la carga cae por debajo del llmite de energla inferior y un parametro de retardo. En general, la respuesta de energla particular de la cartera, debido a un cambio caracterlstico de la red requerido por los terminos del contrato se realiza mediante la accion conjunta de las unidades locales cuando implementan sus correspondientes parametros de entrega.

Los parametros son dependientes del tipo de carga para la cual estan previstos. Por ejemplo, pueden ser cargas continuas, cargas discretas o las asl llamadas cargas “digitales”. Una carga continua puede operar, por ejemplo, desde 0 MW hasta 3 MW y puede ser ajustada para operar en cualquier lugar dentro de este rango. Una carga discreta puede operar solamente a 0 MW, a 1 MW, a 2MW o a 3 MW, pero no a valores intermedios. Una carga “digital” puede estar conectada o desconectada; por ejemplo, puede operar solamente a 0 MW o a 3 MW. En una realizacion, en la cual el descenso de energla de las cargas deberla seguir linealmente a medida que la frecuencia de la red disminuye, puede ser necesario estimar un descenso lineal en energla debido a los diversos tipos de carga. Mas adelante se proveen diversos ejemplos de parametros de entrega.

Los parametros de entrega incluyen un mapa de frecuencia a energla para cada carga que dicta una relacion entre la frecuencia de la red y una reduccion designada de la energla. Corresponded a cada carga individual determinar como entregar la energla designada. Las cargas pueden ser dirigidas para cortar una cierta cantidad de energla una a una a medida que la frecuencia cae, o puede superponer rangos de frecuencia tal que mas de una carga pueda ser dirigida para entregar energla cuando la frecuencia cae hasta cierto punto. Cada unidad sabe en que banda de frecuencia debe activarse, por ejemplo, reducir la energla, con base en su mapa particular de frecuencia a energla. Por ejemplo, cuando la frecuencia disminuya a 49.83 Hz una carga particular sabe que debe entregar 2 MW de energla. La carga usara entonces un algoritmo de entrega local para desconectar cualquier numero de maquinas locales con el fin de entregar 2 MW. Puesto que la frecuencia se eleva por encima de 49.83 Hz entonces la carga puede incrementar su carga en 2 MW, sujeta a cualquier parametro de retardo. En otro ejemplo, se considera una carga que consume 3 MW y la carga es capaz de entregar 1 MW o puede ser desconectada. La carga es asignada a la sub-banda de frecuencia de 49.87 Hz hasta 49.90 Hz. El mapa enviado a esta carga dicta que a 49.90 Hz se entregara 1 MW y a 49.88 Hz se desconectara asl mismo.

La Tabla 1 ilustra conjuntos de parametros de entrega de ejemplo con base en el ejemplo de la figura 3. El parametro Alta Frecuencia indica en cual frecuencia una cierta carga comenzara a ser activada, parcial o

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completamente, mientras que el parametro Baja Frecuencia indica que la carga sera activada completamente. El parametro Continuo indica si la carga puede ser restringida de una manera continua o no. Si es asi, entonces la carga entrega energia linealmente desde 0 MW a Alta Frecuencia hasta una cantidad de energia descrita en el Mapa de Energia a la Baja Frecuencia. Por ejemplo, la Carga 1 entregara 3 MW linealmente. Si no es continuo, entonces la carga restringira su energia a las frecuencias descritas en el parametro Mapa de Energia. Por ejemplo, la Carga 3 restringira todos sus 3 MW prescritos cuando la frecuencia alcance 49.82 Hz.

Tabla 1. Parametros de entrega

Carga

Alta Frecuencia Baja Frecuencia Continuo Mapa de energia

Carga 1

49.90 Hz 49.87 Hz Verdadero 3 MW

Carga 2

49.87 Hz 49.84 Hz Falso {(49.87, 1), (49.865, 1.3), (49.84, 4)}

Carga 3

49.82 Hz 49.82 Hz Falso {(49,82, 3)}

La figura 11 ilustra como la carga 2 restringira su energia en respuesta a la disminucion de la frecuencia de la red utilizando los parametros de entrega mostrados en la Tabla 1. Tal como se muestra, la carga no comienza a reducir su energia hasta que la frecuencia cae a 49.87 Hz 850, punto en el cual la carga comienza a entregar 1 MW. Cuando la frecuencia alcanza 49.865 Hz 852 la carga comienza entonces a entregar un total de 1.3 MW. Esto continua hasta que la frecuencia cae a 49.84 Hz 854 punto en el cual la carga entrega todo de su energia disponible de 4 MW. La carga continua entregando 4 MW 856 a medida que la frecuencia cae incluso mas. Como se muestra en este ejemplo, notese que hay un retardo desde el momento en que la carga comienza a entregar una cantidad particular de energia hasta que ese nivel de energia es alcanzado.

La figura 12 ilustra el efecto de utilizar un parametro de retardo. El parametro de retardo indica un retardo asimetrico particular con el fin de estabilizar la programacion. Como se muestra, cuando la frecuencia 862 de la red cae de 50 Hz hay un corto retardo antes de que la carga sea activada y el nivel 864 de energia de la carga caiga desde aproximadamente 10 MW a 0 MW. Sin embargo, cuando la frecuencia comienza a elevarse desde 49.8 Hz y la activacion de la carga no se necesita mas, se introduce un retardo 866 artificial de tal manera que el nivel de energia no comience a elevarse hasta despues del retardo. El retardo puede ser asimetrico porque cuando la frecuencia comienza a elevarse, el retardo para empezar a incrementar el consumo de energia es mayor que el retardo para hacer disminuir el consumo de energia a medida que la frecuencia comienza a caer.

El parametro de retardo es uno de los parametros de entrega enviados desde la unidad central y puede tener un valor de cero, segundos o un cierto numero de minutos. Debido a que la frecuencia de la red puede fluctuar a una frecuencia particular, causando potencialmente que una carga se desconecte y se conecte rapidamente, es deseable retardar el retorno de la carga. El encendido y apagado de una carga repetidamente puede llevar a un deterioro de su maquinaria y puede no ser posible en algunos casos alcanzar un tiempo de respuesta rapido, para desconectar una carga, si la carga acaba de ser justamente conectada. El retardo de la conmutacion de una carga para encenderla de nuevo una vez que la frecuencia de la red se eleva por encima del punto disparador de la carga aborda estos asuntos. Adicionalmente, mientras que es critico para una carga desconectarse inmediatamente a medida que la frecuencia de la red cae, puede no ser tan importante para el operador de la red que una carga sea reencendida rapidamente a medida que la frecuencia se eleva, y puede no haber una sancion para tal retardo. Una base de datos 720 historica almacena la informacion de frecuencias para la red a lo largo del tiempo y tal information puede ser utilizada para determinar frecuencias en las cuales la fluctuation es comun y en que momentos. Un parametro de retardo significativo puede ser introducido entonces para aquellas cargas que tienen una frecuencia de disparador a la cual ocurre la fluctuacion.

Tal como se menciono mas arriba, la invention tiene aplicaciones mas amplias que los parametros de entrega de salida para cargas locales para enfrentar desviaciones de frecuencia. En general, la salida de la etapa 824 es un conjunto de parametros de entrega como®, para cada carga j, j = 1... L, donde s = 1...S numero de parametros, siendo usado el conjunto de parametros de entrega para cada carga para mapear una senal medida localmente en cada carga hacia un punto fijado o puntos de energia fijados de energia en particular, o puntos conjuntos, para la carga. El efecto de la fijacion de los parametros de entrega sobre las cargas locales realiza el requerimiento de energia para la cartera.

Diagrama de flujo - Entrega local

La figura 3 es un diagrama de flujo que describe una realization en la cual una unidad local entrega puntos fijados de maquina para su carga. En una primera etapa 740, un ordenador de una unidad local en una carga particular

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recupera informacion local que incluye caracterlsticas de la carga. Adicionalmente, en la etapa 744 la unidad local determina el estado actual, por ejemplo, detectando la frecuencia de corriente de la red de energla en la carga local utilizando el medidor 674 de frecuencia. Tambien pueden determinarse otros estados locales tales como voltaje, presion, rendimiento, temperatura local, corriente electrica, etc. En general, la etapa 744 determina o mide cualquier senal local en la carga de energla local con el fin de determinar un estado de la carga. En la etapa 748 se recupera una historia corta del estado particular mediante la unidad local, por ejemplo, la frecuencia de la red de energla en la carga local durante las pasadas 24 horas.

En la etapa 752 esta informacion historica puede ser limpiada por ejemplo abordando cualquier medicion de errores. En la etapa 756 el estado de corriente efectiva de la red en la carga local es determinada utilizando el estado de corriente y la historia. Por ejemplo, si la frecuencia local es extremadamente volatil, la etapa 756 puede utilizar un promedio a lo largo del tiempo de las frecuencias instantaneas medidas a partir de la etapa 744 con el fin de estimular una frecuencia efectiva la cual sera mejor para calcular un nivel de energla local.

Una vez que se ha determinado una frecuencia, el ordenador de la unidad local recupera los parametros 760 de entrega locales que han sido enviados previamente a la unidad central. Estos parametros incluyen el mapa de frecuencia a energla que dicta como la carga local debe reducir su energla cuando la carga local detecta ciertas frecuencias de la red. Se hace una comparacion entre el estado determinado, la frecuencia de la red y el mapa de frecuencia a energla. Si el estado determinado cae dentro de un rango de frecuencias, o en una frecuencia, indicada por el mapa entonces en la etapa 762 se determina la activacion de la carga. Si no, la unidad local determina entonces continuamente el estado y lo compara con los parametros de entrega. Por ejemplo, la figura 3 muestra simbolicamente un mapa de frecuencia a energla en el cual la Carga 2 debe reducir linealmente su consumo de energla en un total de 4 MW a medida que la frecuencia de la red cae desde aproximadamente 49.87 MW hasta 49.83 MW.

En la etapa 764, la unidad local usa este mapa de frecuencia a energla para determinar cual deberla ser el nivel de energla local de la carga. Por ejemplo, la unidad local determina tanto un nivel R de energla de referencia como una cantidad de energla P activada con base en la frecuencia de la red pasada y actual. El nuevo nivel de energla local, esto es, un nivel de energla absoluto, que la carga deberla alcanzar es entonces R-P, en la actualidad, la carga deberla consumir una cantidad de energla que es tan grande como sea posible pero mas pequena que R-P. Por ejemplo, si la carga esta consumiendo 10 MW y se activa a 2 MW, entonces el nuevo nivel de energla local es 8 MW.

Una vez que el nivel de energla local es determinado, en la etapa 768 se utiliza un algoritmo de entrega local para determinar los puntos de fijacion de maquina reales para cada una de las maquinas que constituyen la carga local. El algoritmo de entrega local y los puntos de fijacion de maquinas reales son dependientes del tipo de carga. Por ejemplo, una carga puede incluir diez diferentes motores cada uno de los cuales puede ser desconectado independientemente. O, una carga puede consistir de una maquina individual con un nivel de energla que es variable continuamente, o la maquina puede bien estar conectada o desconectada. La meta del algoritmo de entrega es controlar las maquinas de las cargas de tal manera que el nivel de energla de la carga coincida tan cercanamente como sea posible con el nivel de energla nuevo. Los puntos de fijacion de las maquinas pueden incluir si una maquina esta conectada o desconectada, un nivel de energla variable para una maquina, una temperatura para una maquina, una presion para un sistema, una corriente para una maquina, y el numero de subcargas actualmente activadas.

Para una carga que consiste de una maquina individual cuya energla puede ser variada continuamente, sera sencillo para el algoritmo de entrega local determinar los puntos de fijacion de maquina, por ejemplo, “reducir energla en 1 MW para cada .01 Hz de calda en frecuencia”. Incluso para cargas que consisten de maquinas multiples cuya energla esta conectada o desconectada, la entrega puede ser tambien relativamente sencilla, por ejemplo, “desconectar una maquina por cada calda de .01 Hz en frecuencia”. Para una carga que tiene una maquina individual, o maquinas multiples, cuya energla esta conectada o desconectada se utilizan otras tecnicas para determinar los puntos de fijacion de maquina con el fin de alcanzar el nuevo nivel de energla. Considerese el ejemplo de una carga binaria en donde la frecuencia de la red cae a 49.89 Hz; por mandato, el nuevo nivel de energla seria 2 MW mas que 3 MW. Debido a que un operador de red tlpicamente mide la energla utilizando promedios de cada 20 segundos, es posible conectar la maquina de 3 MW de su carga y desconectarla con el fin de alcanzar los resultados de un nivel de energla promedio de 2 MW a lo largo de esos 20 segundos. En este ejemplo, el algoritmo de entrega local de la carga determina los puntos de fijacion de maquina de tal manera que la carga se conecte en 2/3 del tiempo y se desconecte a 1/3 del tiempo cada 20 segundos.

En otro ejemplo, asumase que el consumo de energla de la carga puede ser controlado fijando la corriente electrica que fluya a traves de la carga. Dado que el voltaje es V, y el angulo de fase medido entre la corriente y el voltaje es phi, el punto de fijacion de la corriente deberla ser: R-P,/(V * coseno(phi). En otro ejemplo, asumase que una carga tiene n niveles de poder programables utilizando el protocolo Fieldbus utilizando una variable $X que varla desde 1, el mas bajo, hasta n, el mas alto. Con el fin de determinar el mejor valor para la variable $X, la unidad local repite a traves de cada uno de los niveles de energla disponibles desde bajo hasta alto y verifica si el nivel de energla

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resultante serla todavla mas pequeno que R-P. Asumiendo que el nivel m es el primer nivel con un nivel de energla resultante que no es mas pequeno, entonces el punto de fijacion de la carga se determina como $X =, m-1.

Una vez que los nuevos puntos de fijacion de maquina han sido determinados, la carga reduce entonces su energla de manera concordante entregando estos puntos de fijacion a las maquinas utilizando el protocolo 678 Fieldbus, por ejemplo. El tiempo de respuesta desde la deteccion de un desplazamiento en la frecuencia hasta una reduccion en la energla depende del equipo, algun equipo tiene un “retraso”, o necesita disminuir su consumo gradualmente de tal manera que no produzca riesgos, y la latencia de la comunicacion y el tiempo de calculo del software. Para el equipo, el rango va de 0s, ciertos motores electricos, hasta un dla, en procesos complejos con una cantidad importante de partes conectadas, para la comunicacion y software la respuesta es del orden de 10 ms. Tlpicamente, el tiempo total de respuesta es del orden de segundos.

Tambien se provee retroalimentacion para asegurar que la energla alcanzada a traves de los puntos de fijacion coincide tan cercanamente como sea posible con el nivel de energla local calculado. Si no, se ejecuta entonces de nuevo el bucle 756-768. Por ejemplo, el uso de un punto de fijacion de corriente para ajustar la energla no necesariamente es una relacion lineal, necesitando as! el uso de retroalimentacion. Adicionalmente, una vez que ha sido reducida la energla, es posible que la frecuencia de la red de energla cambie, presumiblemente la frecuencia se incrementara si suficientes cargas en la cartera reducen exitosamente su consumo de energla. De acuerdo con lo anterior, la unidad local continua determinando el estado de la red y calcula un nuevo nivel de energla local segun sea necesario. Pueden recibirse nuevos parametros 760 de entrega desde la unidad central en cualquier momento.

En una realizacion particular, el estado de la red y el nivel de energla local son determinados en la unidad local en tiempo real aproximadamente cada segundo. El algoritmo de entrega determina y entrega entonces los puntos de fijacion de maquina inmediatamente y continua haciendo esto, durante la activacion, cada segundo.

Diagrama de flujo - reconfiguracion

La figura 14 es un diagrama de flujo que describe un proceso de reconfiguracion de la invencion. Una vez que la configuracion ha ocurrido centralmente, y los parametros de entrega han sido enviados a cada carga, es ventajoso monitorizar frecuentemente el estatus de las cargas para determinar si es necesaria una reconfiguracion. Mas que reconfigurar las cargas frecuentemente, lo cual es un recurso intensivo y potencialmente riesgoso, la monitorizacion se hace con frecuencia, utilizando datos mlnimos y puede suceder rapidamente, y la reconfiguracion se lleva a cabo solamente cuando sea necesario. En una realizacion, la monitorizacion ocurre cada 10 segundos. En otra realizacion, solamente los cambios de datos son comunicados al sistema central a traves de una suscripcion mediante el sistema central a la monitorizacion local.

Tal como se muestra, las etapas 704-720 son llevadas a cabo en una localizacion central y dan como resultado un conjunto particularizado de parametros de entrega para cada carga local los cuales son distribuidos a las unidades 670-690 locales, por ejemplo. Una unidad 670 local en una carga local incluye un ordenador que acepta entradas de un medidor de frecuencia y un medidor de energla, analiza su conjunto de parametros de entrega recibido desde la unidad central, determina los puntos de fijacion de maquina, y ordena que la carga local reduzca la energla, utilizando el protocolo Fieldbus, por ejemplo.

La retroalimentacion 704 recibida en la unidad central desde cada carga la cual monitoriza continuamente cada estado interno de la carga en la etapa 709. Por ejemplo, el consumo de energla instantaneo y la information del estado de cada carga local son monitorizados. La monitorizacion no local en la etapa 713 puede incluir cualquiera de los datos no locales mencionados mas arriba, pero tlpicamente incluye solo la frecuencia de la red.

En la etapa 715 la unidad central determina si la reconfiguracion deberla ocurrir, esto es, si un cambio local o no local en el estatus dicta que las cargas de la cartera deberlan ser reconfiguradas de tal manera que las cargas se activen a una diferente sub-banda de frecuencia o con diferentes niveles de energla. Esta etapa tambien tiene en cuenta los parametros de entrega de corriente para cada carga. La ventaja de monitorizar en esta etapa es que solamente se requieren datos mlnimos para determinar si deberla ocurrir una reconfiguracion completa. Por ejemplo, la etapa 715 compara el nivel de energla local original para cada carga, determinado en la etapa 764, con el consumo de energla instantaneo para cada carga; si la carga esta utilizando menos energla, por ejemplo, menos de aproximadamente 90% de su nivel de energla durante la configuracion previa, ocurre entonces una reconfiguracion. Cuando una carga consume mas energla, no se dispara la reconfiguracion puesto que esto indica un incremento en la disponibilidad.

En otros ejemplos, si se detecta que la carga de alguna manera se hace no disponible, por ejemplo, un ordenador falla en la unidad 670, o un mal funcionamiento de la maquinaria, o una decision tomada por el propietario de la carga, o no esta disponible, entonces puede indicarse tambien una reconfiguracion. Aunque la monitorizacion esta sucediendo con frecuencia puede no ser deseable reconfigurar la cartera frecuentemente con el fin de reforzar la estabilidad del sistema. En una realizacion, un parametro usado en la etapa 715 limita una reconfiguracion a una al

dla en promedio.

Si es asl, entonces en la etapa 716 se lleva a cabo una nueva configuracion de las cargas en la unidad central. Por ejemplo, la figura 6 muestra un cambio local que da como resultado un nuevo orden para las cargas. Una base 720 historica tambien puede ser utilizada para informar este reordenamiento e incluye: informacion sobre la probabilidad 5 de frecuencia tal como se muestra en las figura 4, 5 y 7; e informacion de ordenamiento de cargas historica. Una vez que las cargas han sido reconfiguradas, y cada carga ha recibido la asignacion de un nuevo mapa de frecuencia a energla, se envla entonces un nuevo conjunto de parametros de entrega a traves de la red 170 de comunicacion a cada una de las unidades locales.

Como se muestra, las unidades 670-690 locales se muestran simbolicamente ordenadas desde arriba hacia abajo 10 en capacidad decreciente para la activacion. En otras palabras, una carga particular que tiene mas energla disponible, mayor estabilidad de energla y un tiempo de respuesta mas rapido, probablemente sera ordenada mas arriba que una carga que tiene menos energla disponible, menos estabilidad de energla, o un tiempo de respuesta mas lento, o una combinacion de las tres. Ademas, se asignan mas unidades capaces a un subdominio de frecuencia cuando hay una mas alta probabilidad de una desviacion en la frecuencia, permitiendo asl una respuesta 15 mas rapida a un desplazamiento de frecuencia probable.

Aplicabilidad a un incremento de frecuencia de red u otro parametro de red

Tal como se menciono, la presente invencion es aplicable no solamente a un descenso en la frecuencia de la red, que requiere una reduccion en el consumo de energla de la cartera, sino tambien a un incremento en la frecuencia en la red, que requiere que la cartera consuma mas energla. Por ejemplo, mientras que la figura 3 muestra un 20 cumulo de cargas en respuesta a una calda en frecuencia a una banda de frecuencia por debajo de 50 Hz, las cargas pueden ser acumuladas para responder a un incremento de frecuencia por encima de 50 Hz. En este escenario, las cargas mas capaces, con mayor disponibilidad de energla, mas estables, con tiempos de respuesta mas rapidos, etc., son colocadas en las frecuencias mas bajas o alrededor de areas de alta probabilidad de frecuencia. Y, mientras que la figura 7 muestra un apilamiento de cargas 522-526 a la izquierda del punto 502, las 25 cargas pueden ser acumuladas a la derecha del punto 502 para abordar la situacion cuando la frecuencia de red se eleva mas alto de lo normal. Adicionalmente, los terminos 734 contractuales pueden requerir que una cartera de cargas se active mediante una banda de frecuencia de, 50.10 Hz hasta 50.20 Hz, por ejemplo, en Europa, y que la cartera consume un extra de 10 MW en total, por ejemplo, si la frecuencia alcanza 50.20 Hz. Si bien la figura 11 ha sido discutida en el contexto de una carga activada que entrega energla a medida que la frecuencia de la red cae, 30 una persona experimentada en la tecnica entendera que una carga activada puede consumir tambien un programa de energla a medida que la frecuencia se eleva. Tambien, aunque la figura 12 discute un parametro de retardo que introduce un retardo despues de que la frecuencia comienza a elevarse, tal parametro de retardo tambien puede ser utilizado a medida que la frecuencia cae. En general, una persona experimentada en el arte, al leer esta divulgacion, sera capaz de implementar la presente invencion para gestionar una cartera de cargas de tal manera que cuando la 35 frecuencia de la red se eleva por encima del valor normal, que la cartera consume mas energla.

Otro ejemplo de un parametro de red al cual la invencion tambien se aplica es el voltaje. En efecto, pueden presentarse caldas/picos de voltaje a un nivel local o global en la red, y es evidente que la misma metodologla utiliza una cartera de recursos de energla flexible para aliviar de manera optima la red en segundos. Tambien puede utilizarse una senal recibida en una carga diferente a una senal medida. Por ejemplo, un proveedor de energla 40 tambien esta interesado en la flexibilidad de energla con tiempos de respuesta rapidos, por ejemplo, para mantener su cartera en balance. Cuando se utiliza en tales condiciones, la activacion a nivel de la carga local se dispara, por ejemplo, mediante una senal externa enviada por el proveedor de energla mas que por la medicion de la frecuencia de la red.

Aplicabilidad a una red de gas natural

45 Tal como se menciono, una realization de la presente invencion tambien es aplicable a una red de gas natural, y sus respectivas cargas, que entregan energla a traves de gas natural. En esta realizacion, el estado de la red es presion de gas y esta presion de gas es detectada en cada carga local. Si la presion de gas cayera, una carga local detecta esta calda y reduce su consumo de gas natural utilizando el conjunto de parametros de entrega locales enviado por la unidad central. En este caso, los parametros de entrega proveen un mapa de presion a energla, dictando cuanto 50 menos gas natural, energla, debe utilizar la carga en respuesta a una reduccion en la presion. La invencion tambien puede ser utilizada si la presion del gas en la red se eleva. En general, una carga de gas es adecuada para uso dentro de la presente invencion en tanto la carga este conectada a la red de gas, y si tiene un sistema de control local unido a la misma, o puede ser conectado a un sistema de control local.

Realizacion del sistema de ordenador

55 Las figuras 15A y 15B ilustran un sistema 900 de ordenador adecuado para implementar las realizaciones de la

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presente invencion. La figura 15A muestra una forma flsica posible para el sistema de ordenador. Desde luego, el sistema de ordenador puede tener muchas formas flsicas incluyendo un circuito integrado, una tarjeta de circuito impreso, un dispositivo manual pequeno, tal como un telefono movil o PDA, un ordenador personal o un superordenador. El sistema 900 de ordenador incluye un monitor 902, una pantalla 904, una carcasa 906, un disco 908, un teclado 910 y un raton 912. El disco 914 es un medio legible por ordenador para transferir datos hacia y desde el sistema 900 de ordenador.

La figura 15B es un ejemplo de un diagrama de bloques para un sistema 900 de ordenador. Unidos a un sistema de bus 920 hay una amplia variedad de subsistemas. Procesadores 922, tambien denominados como unidades de procesamiento central, o CPUs, estan acoplados a dispositivos de almacenamiento incluyendo la memoria 924. La memoria 924 incluye memoria de acceso aleatorio, RAM, y memoria para solo lectura, ROM. Como es bien conocido en el arte, la ROM actua para transferir datos e instrucciones unidireccionalmente desde la CPU y la RAM se usa tlpicamente para transferir datos e instrucciones de manera bidireccional. Ambos de estos tipos de memorias pueden incluir cualquier medio legible por el ordenador descrito mas adelante. Un disco 926 fijo tambien esta acoplado bidireccionalmente a la CPU 922; provee capacidad de almacenamiento de datos adicionales y tambien puede incluir cualquiera de los medios legibles por ordenador descritos mas abajo. El disco 926 fijo puede ser utilizado para almacenar programas, datos y similares y tlpicamente es un medio de almacenamiento secundario, tal como un disco duro, que es mas lento que el almacenamiento primario. Sera evidente que la informacion retenida dentro del disco 926 fijo, puede, en casos apropiados, ser incorporada de manera normal como memoria virtual en la memoria 924. El disco 914 removible puede tener la forma de cualquiera de los medios legibles por ordenador descritos mas abajo.

La CPU 922 tambien esta acoplada con una variedad de dispositivos de entrada/salida tal como la pantalla 904, teclado 910, raton 912 y altavoces 930. En general, un dispositivo de entrada/salida puede ser cualquiera de: pantalla de video, bolas de desplazamiento, ratones, teclados, microfonos, pantallas tactiles, lectores transductores de cartas, lectores de cinta magnetica o de papel, tabletas, estilos, reconocedores de voz o de escritura, lectores biometricos, u otros ordenadores. La CPU 922 opcionalmente puede estar acoplada con otra red de ordenadores o de telecomunicaciones utilizando la interfaz 940 de red. Con tal interfaz de red, se contempla que la CPU podrla recibir informacion desde la red, o podrla generar informacion hacia la red en el transcurso de la ejecucion de las etapas del metodo descrito mas arriba. Adicionalmente, las realizaciones del metodo de la presente invencion pueden ejecutarse solamente sobre la CPU 922 o pueden ejecutarse sobre una red tal como la internet en conjuncion con una CPU remota que comparte una porcion del procesamiento.

Ademas, las realizaciones de la presente invencion se relacionan adicionalmente con productos para almacenamiento en ordenadores con un medio legible por ordenador que tiene codigo de ordenador en el mismo para llevar a cabo diversas operaciones implementadas por ordenador. Los medios y el codigo de ordenador pueden ser aquellos especialmente disenados y construidos para los propositos de la presente invencion, o pueden ser de la clase bien conocida y disponibles para los que tienen experiencia en las artes del software de ordenadores. Ejemplos de medios legibles por ordenadores, pero que no se limitan a son: medios magneticos tales como discos duros, discos flexibles y cintas magneticas; medios opticos tales como CD-ROMs y dispositivos holograficos; medios magnetoopticos tales como discos flopticos; y dispositivos de hardware que estan especialmente configurados para almacenar y ejecutar codigos de programa, tales como circuitos integrados especificos para una aplicacion, ASICs, dispositivos logicos programables, PLD, y dispositivos ROM y RAM. Ejemplos de codigo de ordenador incluyen codigos de maquina, tales como los producidos por un compilador, y archivos que contienen codigos a nivel mas alto que son ejecutados por un ordenador que utiliza un interprete.

Aunque la invencion anterior ha sido descrita en algun detalle para propositos de claridad de entendimiento, sera evidente que pueden practicarse ciertos cambios y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones anexas. Por lo tanto, las realizaciones descritas deberian ser tomadas como ilustrativas y no restrictivas, y la invencion no deberia de ser limitada a los detalles dados aqui si no que deberia ser definida por las siguientes reivindicaciones y su alcance completo de equivalentes.

Claims (11)

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   Reivindicaciones

   1. Un metodo para cambiar el consumo de energla de una cartera de cargas de energla (180, 182, 184, 186; 522526) conectado a una red (112) de distribucion de energla que tiene cada una un consumo de energla, comprendiendo dicho metodo:

   recibir, en una unidad (160) central, una funcion (504) de respuesta a la cartera que indica una respuesta de energla deseada de dicha cartera de cargas (180, 182, 184, 186; 522-526) de energla a una senal capaz de ser medida sobre dicha red (112) de distribucion en cada una de dichas cargas (180, 182, 184, 186; 522-526) de energla;

   recibir una funcion de optimizacion que tiene un termino que indica para cada carga (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla una probabilidad de que cada una de dicha carga (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla tendra una cantidad de energla disponible a valores de senal particulares;

   maximizar dicha funcion de optimizacion para producir para cada una de dicha carga (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla una funcion de respuesta local que indica una cantidad de cambio de energla en respuesta a variaciones en dicha senal; y

   enviar dichas funciones de respuesta local a sus respectivas cargas (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla desde dicha unidad (160) central, por lo que dicha funcion (504) de respuesta a cartera se realiza mediante la operation combinada de dichas funciones de respuesta local.
2. 2. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1 que comprende ademas:

   despues de dicho envlo detectar en cada una de dichas cargas (180, 182, 184, 186; 522-526) de energla que dicha senal ha variado a partir de un valor normal en cada una de dicha carga (180, 182, 184, 186; 522-526) de energla; y

   en respuesta a dicha detection, cada carga (180, 182, 184, 186; 522-526) de energla que cambia independientemente su consumo de energla por dicha cantidad de cambio de energla dictada por dicha funcion de respuesta local de cada una de dichas cargas (180, 182, 184, 186; 522 - 526) de energla.
3. 3. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, que comprende ademas:

   ordenar dichas cargas (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla disminuyendo la disponibilidad de energla de cada una de dichas cargas (180, 182, 184, 186, 522-526).
4. 4. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 3, en donde dicha disponibilidad de energla es la probabilidad de que cada carga (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla podra cambiar su consumo de energla en el futuro por cada una de dicha cantidad de cambio de energla sin violar una condition de contorno de cada una de dichas cargas (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla.
5. 5. El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde dicha funcion de optimizacion tiene ademas un termino negativo que indica para cada carga (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla una probabilidad de que un tiempo de respuesta para cambiar dicho consumo de energla de cada una de dichas cargas (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla es mayor que el tiempo de respuesta requerido de un operador de red.
6. 6. El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde dicha funcion de optimizacion tiene ademas un termino negativo que indica para cada carga (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla una probabilidad de que dicha cada carga (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla tendra una cantidad de energla disponible menor que un porcentaje de dicha cantidad de cambio de energla.
7. 7. El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde dicha red (112) de distribucion de energla es una red electrica, en donde dichas cargas (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla son cargas electricas, y en donde dicha senal es una frecuencia de dicha red electrica.
8. 8. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 7, en donde dicha frecuencia es menor que una frecuencia de funcionamiento normal de dicha red (112) electrica, comprendiendo ademas dicho metodo:

   ordenar dichas cargas (180, 182, 184, 186, 522-526) electricas disminuyendo la probabilidad de que dicha cada carga (180, 182, 184, 186, 522-526) electrica podra reducir su consumo de energla en el futuro por dicha cada cantidad de cambio de energla, cargas con una probabilidad mas alta que tienen una funcion de respuesta local que responde a valores mas altos de dicha frecuencia.

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9. 9. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 7, en donde dicha frecuencia es mayor que una frecuencia de funcionamiento normal de dicha red (112) electrica, comprendiendo ademas dicho metodo:

   ordenar dichas cargas (180, 182, 184, 186, 522-526) electricas disminuyendo la probabilidad de que dicha cada carga (180, 182, 184, 186, 522-526) electrica podra reducir su consumo de energla en el futuro por dicha cada cantidad de cambio de energla, cargas con una probabilidad mas alta que tienen una funcion de respuesta local que responde a valores mas bajos de dicha frecuencia.
10. 10. El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde un operador de red de dicha red (112) de energla requiere que dicho consumo de energla de dicha cartera de cargas (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla cambie por dicha cantidad de energla deseada cuando dicha senal varle a lo largo de un rango de senal.
11. 11. Un sistema para cambiar el consumo de energla de una cartera de cargas (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla conectada a una red (112) de distribucion de energla que tiene cada uno un consumo de energla, comprendiendo dicho sistema:

    una unidad (160) de computo central dispuesta para recibir una funcion (504) de respuesta a la cartera que indica una respuesta de energla deseada de dicha cartera de cargas (180, 182, 184, 186, 522 a 526) de energla a una senal que puede medirse en dicha red 112) de distribucion en cada una de dichas cargas (180, 182, 184, 186, 522526) de energla, estando dicha unidad (160) de computo central dispuesta ademas para recibir una funcion de optimization que tiene un termino que indica para cada carga (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla una probabilidad de que dicha cada carga (180, 182, 184, 186, 522-526) de energla tendra una cantidad de energla disponible a valores de senal particulares;

    una unidad (622) de computo de algoritmo acoplada a dicha unidad (160) de computo central dispuesta para maximizar dicha funcion de optimizacion para producir para dicha cada carga (180, 182, 184, 186, 522 a 526) de energla una funcion de respuesta local que indica una cantidad de cambio de energla en respuesta a variaciones en dicha senal; y

    una unidad (624) de computo de envlo acoplada a dicha unidad (160) de computo central y dispuesta para enviar dichas funciones de respuesta local a sus respectivas cargas (180, 182, 184, 186, 522 a 526) de energla desde dicha unidad (160) de computo central, por lo que dicha funcion (504) de respuesta a la cartera se realiza mediante la operation combinada de dichas funciones de respuesta local.