JP2014510508A - 仮想発電所 - Google Patents

Abstract

仮想発電所（１０）は電力消費デバイス（６０）に電力送達網（４０，５０）を介して電力を提供するための発電機（２０）を含む。仮想発電所（１０）は応答性負荷制御装置（１２０）をさらに含み、応答性負荷制御装置は関連する応答性負荷（３０）を有する。応答性負荷制御装置（１２０）は電力送達網（４０，５０）の動作を安定させるために電力送達網（４０，５０）の物理変数に対して応答性負荷（３０）の電力消費を制御する。応答性負荷（３０）は応答サインを実行し、応答サインの実行から生じる応答性負荷の電力需要をモニタリングし中央コントローラ（１４０）に通信する。応答性負荷（３０）によって供給される情報から、中央コントローラ（１４０）は利用可能な応答性負荷容量の測定値を決定し、その測定値が、次に、仮想発電所による電力供給の管理の改善を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は供給網にわたって１つ以上の電力消費デバイスに電力を供給するための仮想発電所に関する。本発明の仮想発電所は、仮想発電所が負荷に従った特性を示すように１つ以上の電力消費デバイスの電力消費を変えるように適応された１つ以上の電力消費デバイスに結合された１つ以上の発電デバイスを備える。本発明は仮想発電所が負荷に従った特性を示すように仮想発電所を動作させる方法にも関し、その方法を実装するためのソフトウェア製品にも関する。本発明はさらに仮想発電所で使用するための負荷応答性電力消費デバイスにも関する。

発明の背景
従来の発電所に対する性能パラメータは、
（ａ）電気エネルギーのキロワット時（ｋＷ）当たりの発電コスト、
（ｂ）ｋＷの発電容量当たりの初期投資コスト
（ｃ）時間応答性、及び
（ｄ）環境影響
を含む。時間応答性は速度の測定値であり、その速度の測定値を用いて、発電所の電力出力が調節されることができる。例えば、原子炉は貧弱な時間応答性を有するが、ガス火力発電所は良好な時間応答性を有する。

電力供給網とも呼ばれる電力送達網が供給網に電力を供給する様々な種類の発電所を有することは、技術的に発達した国において一般的に行われている。こうした発電所は、例えば、石炭火力発電機、石油火力発電機、ガス火力発電機、水力発電機、風力発電機、及び太陽電池発電機を含んでもよい。電力送達網に電力を供給する異なる種類の発電所を有することは、電力供給における時間に対する変動を平滑化でき、その変動は別の方法では個々の発電所の電力の出力の変動から生じる可能性があるものである。こうした変動は、例えば、風力タービンの場合における風の速度の変化、又は太陽電池の場合における雲量の変化から生じる可能性がある。同様に、電力送達網に対する電力要求もまた変動の影響を受けやすく、例えば、北ヨーロッパでは、通常、電熱器の使用により、夏期よりも冬期に電力消費が多い。

電力送達網及び電力送達網に結合された発電機を管理することは、特に、利用可能な結合された発電容量と電力需要との間に生じ得る予測不可能で動的に変化する不均衡に対応する必要性により複雑な作業となる。電力送達網の交流周波数が、発電機からの電力供給と消費者の要求との間の不均衡の結果として、例えば５０．０Ｈｚの名目上の値から変化することを可能にすることが従来行われている。
関連技術の記載

特許文献１（”Ｇｒｉｄ Ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｄｅｖｉｃｅ”；発明者−Ｄａｖｉｄ Ｈｉｒｓｔ）は、応答性負荷性能の提供のための、電力送達網における自律的に制御された電力消費デバイスの使用を記載する。しかし、自律的に制御された応答性負荷を利用する電力送達網のオペレータが、利用可能な応答性負荷容量の大きさを時間内の任意の所与の瞬間に正確に評価することは困難で有り得る。また、応答性電力消費デバイスによって提供される応答性負荷サービスの程度を決定することが困難であることが有り得、このことが、こうした応答性負荷性能に対する適切な金銭的支払い又は報酬を計算することを非常に困難なものにする。

自律的に制御された応答性負荷が応答性負荷サービスを提供するように適応された家庭用冷蔵庫である場合、冷蔵庫が販売後に冷蔵庫の平均的な耐久年数の間継続的に使用されることを想定することは妥当であるので、こうした応答性負荷冷蔵庫の販売記録は考えられる利用可能な応答性負荷容量の表示を提供できる。しかし、この手法はより断続的に動作する自律的に制御された応答性負荷にはあまり適していない。こうした断続的な応答性負荷は、プラグインハイブリッド車両を含むが、それには限定されず、プラグインハイブリッド車両は、バッテリ及び関連するバッテリチャージャが応答性負荷機能を提供できる夜に充電される場合が多いが、日中の間、こうした車両は使用されるので電力送達網に結合されない場合が多い。

この問題に対処する１つの方法は、電力送達網のオペレータが、負荷が電力送達網の平衡を保つように、中央位置から空間的に分布させられたスレーブ電力消費デバイスを遠隔制御出来るように通信システムを提供することである。こうした手法は通信サービスとしてインターネットを使用して米国で利用される。しかし、この手法はネットワークのオペレータと空間的に分布させられた電力消費デバイスとの間の通信の信頼性に非常に依存するので、この手法はサイバーアタック又は他の形態の通信途絶の影響を受けやすい。

国際公開第２００６／１２８７０９号パンフレット

本発明は、公知の電力供給サービスと比較して、より応答性で、より信頼可能で、仮想発電所と関連付けられる通信システムの中断の可能性に対してより堅牢な仮想発電所を提供しようとする。

本発明の第１の局面に従って、１つ以上の電力消費デバイスに電力送達網を介して電力を提供するための仮想発電所が提供され、仮想発電所は、１つ以上の発電機、それぞれの１つ以上の電力消費負荷を有する少なくとも１つの応答性負荷制御装置、電力消費負荷による応答サインの実行の間の電力消費負荷の電力消費の変化をモニタリングするための１つ以上の電力消費モニタ、及び協調した応答サインの実行の間の電力消費負荷の電力消費のモニタリングされた変化を表す負荷データを受信するように適応されたコントローラを含み、応答性負荷制御装置は、（ｉ）電力送達網のモニタリングされた物理的変化及び／又は（ｉｉ）応答性負荷制御装置と通信される制御信号に対して１つ以上の負荷の電力消費を制御するように適応され、少なくとも１つの応答性負荷制御装置は、協調して応答サインを実行することを１つ以上の電力消費負荷に行わせるようにさらに適応され、コントローラは利用可能な応答性負荷容量を前記負荷データから決定するようにさらに適応される。

本発明を用いて、仮想発電所は、公知の電力供給サービスと比較して、動作の不確実性が低く、電力送達網の動作の安定化を行うことができる。なぜならば仮想発電所は利用可能な応答性負荷容量を確認できるからである。

好適には、電力送達網の物理的変化は交流電流又は交流電圧の周波数である。１つ以上の電力消費負荷は１つ以上の電力消費デバイスの間で空間的に配置されることも好ましい。

コントローラは少なくとも１つの応答性負荷制御装置と通信してもよく、コントローラは応答サインが電力消費負荷によって実行されるように少なくとも１つの応答性負荷制御装置にリクエストを出すように適応されてもよい。また、応答性負荷制御装置は、応答サインの実行のためのリクエストをコントローラから受信すると、コントローラに承認を伝送するように適応されてもよい。さらに、コントローラは電力消費負荷によって実行される応答サインを応答性負荷制御装置に通信するようにさらに適応されてもよい。

好適な実施形態において、１つ以上の応答性負荷制御装置はメモリを含み、電力消費負荷による実行のための１つ以上の応答サイン、及び、１つ以上の応答サインが将来実行される時を識別するスケジューリングデータがメモリに格納される。

好適な実施形態において、コントローラは１つ以上の電力消費モニタと通信し、１つ以上の電力消費モニタはコントローラに負荷データを通信するように適応される。或いは、少なくとも１つの応答性負荷制御装置はそれぞれの１つ以上の電力消費モニタと通信してもよく、コントローラに負荷データを通信するように適応される。

任意選択的に、応答性負荷制御装置は局所的パラメータをモニタリングするためのセンサを含んでもよく、応答性負荷制御装置は、前記局所的にモニタリングされたパラメータがしきい値を超えた時に、電力消費負荷による応答サインの実行を行わせるように適応される。

仮想発電所の一実施形態において、少なくとも１つの応答性負荷制御装置、及び少なくとも１つの応答性負荷制御装置のそれぞれの１つ以上の電力消費デバイスが電力送達網に自律的負荷応答を提供する。

第２の局面において、本発明は上で記載された仮想発電所において使用するための応答性負荷を提供し、応答性負荷は、１つ以上の電力消費負荷、及び（ｉ）電力送達網のモニタリングされた物理的変化及び／又は（ｉｉ）応答性負荷制御装置に通信された制御信号に対して１つ以上の電力消費負荷の電力消費を制御するように適応された応答性負荷制御装置を含み、応答性負荷制御装置は１つ以上の電力消費負荷に協調して応答サインを実行させるようにさらに適応される。

好適には、応答性負荷制御装置は１つ以上の電力消費負荷によって実行される応答サインに対するリクエストをコントローラから受信するように適応される。また、応答性負荷制御装置は電力消費負荷によって実行される応答サインをコントローラから受信するようにさらに適応されてもよい。

好適な実施形態において、応答性負荷はメモリをさらに備え、１つ以上の応答サイン、及び１つ以上の応答サインが将来実行される時を識別するスケジュールデータがメモリに格納される。

応答性負荷は１つ以上の電力消費負荷の電力消費をモニタリングするための少なくとも１つの電力消費モニタをさらに備えてもよく、応答性負荷制御装置は応答サインの実行の間の電力消費負荷の電力消費のモニタリングされた変化を表す負荷データをコントローラに通信するように適応される。

第３の局面において、本発明は上に記載されたように仮想発電所において使用するためのコントローラを提供し、コントローラは協調した応答サインの実行の間の１つ以上の電力消費負荷の電力消費のモニタリングされた変化を表す負荷データを受信するように適応され、利用可能な応答性負荷容量を前記負荷データから決定するようにさらに適応される。

好適には、コントローラは、１つ以上の応答性負荷制御装置と通信するように、そして、応答性負荷制御装置の制御の下で１つ以上の電力消費負荷によって実行される応答サインに対するリクエストを出すようにさらに適応される。また、コントローラは１つ以上の電力消費負荷によって実行される応答サインを１つ以上の応答性負荷制御装置に通信するようにさらに適応されてもよい。

第４の局面において、本発明は１つ以上の発電機を備える仮想発電所を動作させる方法を提供し、その方法は、
（ａ）それぞれの１つ以上の電力消費負荷を有する少なくとも１つの応答性負荷制御装置を提供することであって、応答性負荷制御装置は、ｉ）電力送達網のモニタリングされた物理的変化及び／又はｉｉ）応答性制御装置に通信される制御信号に対して１つ以上の負荷における電力消費を制御するように適応される、提供すること、
（ｂ）協調して応答サインを実行することを１つ以上の電力消費負荷に行わせること、
（ｃ）応答サインの実行の間の電力消費負荷の電力消費をモニタリングすること、
（ｄ）応答サインの実行の間の電力消費負荷のモニタリングされた電力消費を表す負荷データをコントローラに通信すること、及び
（ｅ）利用可能な応答性負荷容量を前記負荷データから決定すること
を包含する。

方法はコントローラが１つ以上の電力消費負荷による応答サインの実行のために少なくとも１つの応答性負荷制御装置にリクエストを出すステップをさらに包含してもよい。任意選択的に、応答性負荷制御装置は、電力消費負荷による応答サインの実行のためのリクエストを受信すると、コントローラに承認を発行してもよい。

さらに、方法はコントローラが電力消費負荷によって実行される応答サインを少なくとも１つの応答性負荷制御装置に通信するステップをさらに包含してもよい。

複数の電力消費負荷に対する好適な実施形態において、方法は、電力消費負荷を複数のサブグループに分割すること、各サブグループに応答サインを連続的に実行させること、及び各サブグループに対して利用可能な応答性負荷容量を決定することをさらに包含してもよい。

任意選択的に、方法は、局所パラメータをモニタリングすること、及び局所的にモニタリングされたパラメータがしきい値を超えた時に、電力消費負荷に応答サインを実行させることをさらに包含してもよい。

第５の局面において、本発明は機械読み取り可能なデータキャリアに記録されたソフトウェア製品を提供し、ソフトウェア製品は上で記載された方法を実装するための実行可能な命令を含む。

本明細書における「応答性負荷」の言及はネットワーク上で電力レベルを変えることができるネットワークに結合されたあらゆるデバイスへの言及として意図される。従って、位相応答性負荷は、工業プラント、電力送達網及び発電機及び他の設備から電力を引く工業用電動電気器具及び家庭用電動電気器具、並びに電力送達網から供給される電力を増加／減少させる電気器具及びデバイスを含むことを意図される。

また、本明細書における「利用可能な応答性負荷容量」の言及は一般的に、時間に固有な応答性負荷容量情報と仮想発電所の応答性負荷容量との両方を含むことを意図される。前者の場合、容量情報は実質的にリアルタイムで取得されることが好ましく、時の経過と共に頻繁に及び／又は定期的に収集されてもよい。後者の場合、容量情報は、一度だけ収集されてもよく、又はほとんど収集されなくてもよく、及び／又は不規則な間隔で収集されてもよい。

本発明の特徴は、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲を逸脱することなく、様々な組み合わせで組み合わされることができることが理解される。

本発明の実施形態はここで以下の図面を参照して単に例として記載される。
図１は本発明に従った仮想発電所の図である。 図２は本発明に従った別の仮想発電所の図である。 図３は図１及び図２に図示されたような仮想発電所を実装する際に使用するための応答性負荷の図である。 図４は制御施設に戻るように提供された応答性負荷機能の確認を提供するために応答性負荷から戻る通信の図である。

添付の図面において、下線付きの数字は、下線付きの数字が配置された項目又は下線付きの数字が隣接する項目を表すために利用される。下線のない数字は、下線のない数字を項目に連結する線によって識別された項目に関する。数字に下線がなく、関連付けられた矢印が付属する時には、下線のない数字は矢印が指している一般的な項目を識別するために使用される。

図１において、仮想発電所は概略的に１０で示され、応答性負荷３０として動作するように適応された１つ以上の電力消費デバイスに電力結合網４０を介して結合された１つ以上の発電機２０を備える。仮想発電所１０は１つ以上の空間的に分布させられた電力消費デバイス６０に電力送達網５０を介して結合される。１つ以上の応答性負荷３０は電力消費デバイス６０から空間的に離れていてもよく、電力結合網４０は図１に示されるように電力送達網５０とは別個であってもよい。あるいは、図２に示されるように、１つ以上の応答性負荷３０及び電力結合網４０は１つ以上の電力消費デバイス６０の間で空間的に分布させられてもよく、共通の電力送達網５０は応答性負荷３０及び電力消費デバイス６０の両方に電力を供給する。さらなる代替案（図示せず）において、仮想発電所は電力消費デバイス６０から空間的に離れた応答性負荷３０及び電力消費デバイス６０の間で空間的に分布させられた応答性負荷デバイス３０を組み合わせてもよい。

１つ以上の応答性負荷３０は国際公開２００６／１２８７０９号に記載された自律応答性負荷などの自律応答性負荷であり得るが、それらには限定されない。自律応答性負荷３０は、負荷が電力送達網の平衡を保つように、外部制御又は外部コマンドとは独立して、自律応答性負荷の電力消費を変えるように適応される。自律応答性負荷３０は、電力結合網４０の物理パラメータをモニタリングすることによって、負荷が平衡を保つことが必要とされるか否かを決定する。負荷が平衡を保つために応答性負荷３０によってモニタリングすることに適した電力結合網４０の物理パラメータは電力結合網の交流動作周波数であり、例えば、実質的に欧州においては５０Ｈｚである。

或いは、１つ以上の応答性負荷３０は遠隔制御されてもよい。遠隔制御応答性負荷３０に関して、遠隔制御応答性負荷の電力消費は、制御センター又は調整センター１４０などの空間的に離れた場所から伝送される電力制御信号の形態の受信されたコマンドに応答して変化させられる。調整センター１４０の目的は、負荷に従った機能を達成するために、１つ以上の応答性負荷３０を利用することによって１つ以上の電力消費デバイス６０の電力消費を用いて１つ以上の発電機２０による発電の平衡を保つことである。調整センター１４０は、電力送達網のオペレータの制御下にあり、そのオペレータによって動作させられてもよく、又は電力送達のオペレータに応答性負荷サービスを届ける第三者の制御下にあり、その第三者によって動作させられてもよい。またさらなる代替案において、応答性負荷３０は自律動作及び遠隔制御動作の両方を組み合わせるように適応されてもよい。

応答性負荷が図３に示される。各応答性負荷３０は負荷コントローラ１２０を含み、負荷コントローラ１２０は、電力結合網４０に結合され、少なくとも１つの電力消費要素１００と通信する。負荷コントローラ１２０は、電力結合網４０のモニタリングされた物理パラメータによって及び／又は負荷コントローラ１２０によって受信された遠隔伝送されたコマンドに応答して決定された大きさまで電力を消費することを負荷コントローラ１２０の１つ以上の電力消費要素１００に行わせるように動作可能である。図３において、負荷コントローラ１２０は仮想発電所１０の遠隔制御センター又は遠隔コントローラ１４０から信号１８０を受信するための通信インタフェース１３０をさらに含む。信号１８０は、例えば、ワイヤレス伝送、有線伝送、光ファイバ伝送、ｄ艶話、衛星、インターネットなどの、１つ以上の異なる通信媒体、通信網、及び通信プロトコルを使用してコントローラ又は調整センター１４０によって通信されてもよい。図３において、応答性負荷に対する着信信号１８０及び応答性負荷からの発信信号１９０を含む二方向通信が示される。調整センター１４０から応答性負荷３０への信号１８０だけを含む一方向通信もまた想定される。

仮想発電所１０の動作は１つ以上の発電機２０が電力を発生させることからなり、電力は１つ以上の応答性負荷３０及び１つ以上の電力消費デバイス６０に網４０、５０を介して送達される。１つ以上の発電機２０からの電力出力ＰＯは１つ以上の電力消費デバイス６０の電力消費ＰＣと同様に変化する。こうした変化に応答して、１つ以上の応答性負荷３０は自律的又は遠隔制御のいずれかで１つ以上の応答性負荷の電力消費ＰＲを変化させることにより、１つ以上のデバイス６０及び１つ以上の負荷３０の総電力消費（ＰＣ＋ＰＲ）が発電機２０からの電力出力ＰＯと実質的に等しく維持される。網４０、５０の名目動作周波数ｆ_０における周波数偏差Δｆ_０は、方程式１（方程式１）
Δｆ_０＝Ｇ（ｆ_０，ΔＰ） 方程式１
によって定義されるように、総電力消費（ＰＣ＋ＰＲ）及び電力出力ＰＯの間の不均衡ΔＰの関数Ｇであり、式中、ΔＰ＝ＰＯ−（ＰＣ＋ＰＲ）であり、すなわち、
Δｆ_０＝Ｇ（ｆ_０，（ＰＯ−（ＰＣ＋ＰＲ））） 方程式２
である。こうして、負荷コントローラ１２０は周波数偏差Δｆ_０がゼロになるように応答性負荷３０の電力消費ＰＲを調節するが、Ｇ、ＰＯ、及びＰＣは少なくとも部分的には予測できない何らかの考えられる方法で変化する。

例えば、１つ以上の発電機２０が、調節されるか否か、網４０、５０から切断されるか否か、若しくは網４０、５０に接続されるか否かを決定する時、又は１つ以上の発電機２０のうちのいずれが、調節されるか、網４０、５０から切断されるか、若しくは網４０、５０に接続されるかを決定する時に、１つ以上の応答性負荷の電力消費ＰＲを変えるために１つ以上の応答性負荷３０の容量に関する情報を調整センター１４０が取得することが望ましい。こうした応答性負荷容量の情報は、調整センター１４０が、協調的に、そして好適には実質的に同時に時間応答サインを適用するために負荷コントローラ２０を介して１つ以上の応答性負荷デバイス３０にコマンド１８０を伝送することによって取得される。時間応答サインは各応答性負荷デバイス３０の電力消費ＰＲにおける小さい短期摂動からなる。この摂動は、対応するサイン又は摂動が、例えば、周波数偏差Δｆ_０における網４０、５０の物理パラメータ又は物理変数で検知可能となる。累積的であったとしても、こうした小さく時間的に限られた摂動信号は網４０、５０の動作を妨げず、１つ以上の電力消費デバイス６０にとって実質的に識別不能である。「小さい」によって、摂動信号に対する振幅の±１０％未満の変動を意味し、さらに任意選択的には、摂動信号に対する振幅の±５％未満の変動を意味し、最も任意選択的には、摂動信号に対する振幅の±１％未満の変動を意味する。摂動が網４０、５０の動作を妨げないことをさらに確実なものにするために、好適には、応答性負荷３０のサブグループ、例えば２０％だけが時間応答サインを実装するように調整センター１４０によって指示される。網の物理パラメータにおける摂動の大きさは利用可能な応答性負荷容量を表すので、摂動を識別するための物理パラメータのモニタリングは応答性負荷容量の測定値が抽出されることを可能にする。

応答性負荷はメモリ（図示せず）を含んでもよく、応答性負荷３０によって将来実行される１つ以上の時間応答サインがメモリに格納される。さらに、メモリは、例えば、応答サインが実行される１つ以上の将来の日付及び時間を識別するスケジューリングデータを含んでもよい。

応答サインの実行は１つ以上の応答性負荷３０における電力消費の対応する変化をもたらす。この変化は、１つ以上の応答性負荷３０において１つ以上のセンサ２００を使用してモニタリング又は測定され、測定帰還信号２１０として通信網を介して調整センター１４０に戻すように通信される。調整センター１４０は帰還信号２１０を受信し、１つ以上の応答性負荷３０の電力消費における対応する測定された変化を収集する。電力消費における収集された測定された変化は利用可能な応答性負荷容量の代表的な値である。

遠隔伝送されるコマンド１８０が応答サインの実行をもたらすためのものである場合には、トリガが受信されるとすぐに、応答性負荷３０が応答サインを実行する準備が整うことを確実なものにするために、コマンドの前に、予備トリガが応答性負荷３０に伝送されてもよい。

自律応答性負荷３０は応答サインが実行される日付及び時間だけでなく１つ以上の応答サインを事前にプログラミングされてもよい。これは、調整センター１４０が、最小の通信トラフィックで、１つ以上の所定の日付及び時間で、利用可能な応答性負荷容量を決定することを可能にする。

上で記載されたような利用可能な応答性負荷の計算は、コンピュータ計算デバイスによって実行可能な一組のプログラム命令からなるソフトウェアで調整センター１４０において実装されることが好ましい。ソフトウェアは、有形メモリに格納されることが好ましく、有形メモリは、例えば、ＲＯＭ又は他の機械読み取り可能なデータ格納媒体であるが、それらには限定されない。同様に、例えば、網及び負荷の基準値を計算するための網の動作に関する変数データはバッファリングされ、ＲＡＭ又は他の機械読み取り可能／書き込み可能な格納媒体などの有形メモリに格納される。

任意のコンピュータ計算デバイスがコンピュータ計算デバイスに対する言及によって包含されることが意図され、任意のコンピュータデバイスは、そのコンピュータ計算デバイスによって行われる行為を特定する一組の命令を実行できるものである。典型的なコンピュータ計算デバイスが１つ以上のプロセッサを含む処理システムによって例示されてもよい。処理システムはさらにＲＡＭ及び／又はＲＯＭ及び／又は他の形態の揮発性及び不揮発性データストレージを含むメモリサブシステムを含んでもよい。バスシステムが構成要素間の通信のために含まれてもよい。他の遠隔デバイスとの有線又はワイヤレスの通信のための一方向又は二方向の通信インタフェースが含まれてもよい。本明細書に記載される方法のステップは有形メモリに格納された命令を実行する処理デバイスの適切なプロセッサ（又は複数のプロセッサ）によって行われることが理解される。プロセッサという用語はレジスタ及び／又はメモリの動きを管理し、レジスタ及び／又はメモリからの電子データを処理する任意のデバイス又はデバイスの一部分を指してもよい。

先に述べたように、応答性負荷３０は応答性負荷容量を決定するために複数のグルーブにさらに分割されてもよい。各別個のグループが、各グループの利用可能な応答性負荷の別個の測定値が決定されることができるように、異なる所定時間で応答サイン２００を実行してもよい。これは、摂動が網を不安定にするような長さにならないようにすることを確実なものにする。応答性負荷は、例えば、
（ｉ）含まれる応答性負荷３０の種類に従って、例えば、応答速度、
（ｉｉ）例えば、こうした応答性負荷３０の地理的に集中した集団などの、応答性負荷３０の地理的場所、
（ｉｉｉ）負荷応答を提供するために、こうした応答性負荷３０を利用する財務費用に従って、
（ｉｖ）例えば、応答性負荷３０がプラグインハイブリッド車両を使用して実装される時には、こうした車両は充電のために結合される夜間の間、車両が輸送目的で使用される可能性が最も低い時刻等の時刻に従って、及び
（ｖ）無作為に
のうちの１つ以上に分類されてもよい。

仮想発電所１０は仮想発電所の全動作要素に対して共通のタイミングを維持するためのシステム時計を含んでもよい。コマンド１８０が次に、応答サインがシステム時計に対して所定の将来の時間で実行されるように命令してもよい。或いは、１つ以上の応答性負荷３０は、コマンド１８０の受信後に所定の時間間隔で応答サインを実行するように命令されてもよい。またさらなる代替案において、１つ以上の応答性負荷３０はコマンド１８０の受信直後に応答サインを実行してもよい。

コマンド１８０の一部分が応答性負荷３０のうちの１つ以上で受信されていない場合には、任意の自律応答性負荷３０が、自律応答性負荷がコマンド１８０に応答したか否かに関わらず、機能を安定させる応答性負荷を提供するために機能し続ける。従って、調整センター１４０が応答性負荷容量を過大評価することは可能ではない一方で、追加の自律動的応答が利用可能である。さらに、コマンド承認１９０が応答性負荷によって伝送される場合には、調整センター１４０はさらに、受信した承認１９０の数から能動的に利用可能な考えられる多数の応答性負荷３０を決定できる。

コマンド１８０で示された、またはコマンドによって起動された摂動応答サインは、ステップの変化の信号、又は異なる大きさのステップの変化の時間的な順序に対応する信号、時間傾斜信号、時間正弦波信号、時間パルス信号であってもよいが、それらには限定されない。

応答サインは、局所的にモニタリングされた条件トリガ、例えば、しきい値を超える大気二酸化炭素濃度、しきい値を超える湿度、しきい値を超える大気温度、しきい値周波数を超える網４０、５０の周波数偏位などに応答して１つ以上の応答性負荷３０によって実行されてもよい。

好適には、応答性負荷３０は有用な設備であり、応答性負荷が消費する電力を単に無駄にはしない。応答性負荷としての使用に適した電力消費デバイスの例は、
（ａ）地域暖房において使用されるヒータを有する貯水タンク、並びに／又はヒートポンプ、水泳用プール、産業用及び／若しくは家庭用浸水ヒータ、貯水庫及び／若しくは灌漑のための揚水スキームのためのエネルギー供給源のための貯水タンク、
（ｂ）海水から真水を作るための脱塩化プラント、
（ｃ）アーク炉、オーブン、窯、化学処理作業、電解液タンク、
（ｄ）穀物乾燥機、道路照明、産業用冷蔵プラント、換気システム、
（ｅ）無停電電源装置（ＵＰＳ）、再充電可能な電気車両、再充電可能なプロペラ航空機
であるが、それらには限定されない。

従って、仮想発電所１０は、１つ以上の電力供給網変数に従って（例えば、周波数、調整信号、電圧のうちの１つ以上に応答して）制御された応答性負荷の集団を備え、信号が、
（ａ）テストのためのパターンが通常制御又は応答させられる電気供給網の変数であるように負荷の集団によって受け入れられ実行されるテストのためのパターン（例えば、負荷の集団に対してテストされる電力供給網の周波数パターン）、又は
（ｂ）負荷の集団によって達成される負荷ベクトルであって、負荷ベクトルは、（例えば、メガワットＭＷ又はパーセント％で定義される）一連の電力レベル、及びそれらの電力レベルが達成される回数を含む、負荷ベクトル
を示す負荷の集団に取り付けられた制御システムに送信される。

複雑で動的な負荷パターンを電力システムに入力することは、不可能ではないとしても、困難であることは、既存の要求及び応答電力システムのテストに関する公知の課題である。対照的に、本明細書において記載される仮想発電所に関して、負荷パターン、及びパターンが模擬される定められた時間が、応答性負荷に通信され、次に、モニタリングされたこの負荷パターンに対する送達網の応答によって実行されることができる。

発電又は電力需要のいずれかの将来的な変動が予測されることができる場合には、負荷ベクトルは応答性負荷サービスを事前にプログラミングするために使用されることができる。事前にプログラミングすることは、ベクトルが実行される日付及び時間と共に、仮想発電所における一群の応答性負荷に負荷ベクトルを通信することを含む。負荷ベクトルの一群の応答性負荷による集団的な実行が全体的に網の需要に対する所望の変化又は所望の複数の変化を届ける。さらに、特定された日付及び時間で応答性負荷が負荷ベクトルを実行することを可能にすることを負荷コントローラが確実なものにすることを負荷ベクトルの事前の通知が可能にする。応答性負荷が自律応答性負荷である場合には、負荷ベクトルは負荷ベクトルの実行を無効にする網周波数しきい値を伴う可能性がある。

負荷ベクトルはまた供給網の出来事をモデル化又は模擬するために使用されてもよい。こうした模擬は変化する供給網の変数に対する応答性負荷集団の応答を予測することを助け、例えば緊急時に対する応答に対する供給網の適応性を決定することを助けることができる。

上で記載された実施形態に対する改変は添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく想定される。本発明を記載及び請求するために使用される「含む」、「備える」、「組み込む」、「からなる」、「有する」、「である」などの表現は非限定的に解釈されることが意図され、すなわち、明示的には記載されていない項目、構成要素、又は要素も存在することが可能であることが意図される。単数形に対する言及もまた複数形に関連するように解釈される。添付の特許請求の範囲における括弧内に含まれる数字は、特許請求の範囲の理解を助けることを意図され、どのような意味でも、特許請求の範囲によって請求される主題を限定するようには解釈されるべきではない。

Claims (26)

1. １つ以上の電力消費デバイス（６０）に電力送達網（４０，５０）を介して電力を提供するための仮想発電所（１０）であって、前記仮想発電所（１０）は、
   １つ以上の発電機（２０）、
   それぞれの１つ以上の電力消費負荷（１００）を有する少なくとも１つの応答性負荷制御装置（１２０）であって、前記応答性負荷制御装置（１２０）は、ｉ）前記電力送達網（４０，５０）のモニタリングされた物理変数、及び／又はｉｉ）前記応答性負荷制御装置（１２０）に通信された制御信号に対して前記１つ以上の負荷（１００）における電力消費を制御するように適応され、前記少なくとも１つの応答性負荷制御装置（１２０）は協調して応答サインを実行することを前記１つ以上の電力消費負荷（１００）に行わせるようにさらに適応される、少なくとも１つの応答性負荷制御装置（１２０）、
   前記電力消費負荷（１００）による前記応答サインの実行の間の前記電力消費負荷（１００）の前記電力消費の変化をモニタリングするための１つ以上の電力消費モニタ（２００）及び
   協調した前記応答サインの実行の間の前記電力消費負荷（１００）の電力消費のモニタリングされた変化を表す負荷データ（２１０）を受信するように適応されたコントローラ（１４０）であって、前記コントローラ（１４０）は利用可能な応答性負荷容量を前記負荷データ（２１０）から決定するようにさらに適応される、コントローラ（１４０）
   を含む、仮想発電所（１０）。
2. 前記電力送達網（４０，５０）の前記物理変数は交流電流又は交流電圧の周波数である、請求項１に記載の仮想発電所（１０）。
3. 前記コントローラ（１４０）は前記少なくとも１つの応答性負荷制御装置（１２０）と通信し、前記コントローラ（１４０）は前記電力消費負荷（１００）によって実行される応答サインのために前記少なくとも１つの応答性負荷制御装置（１２０）にリクエストを発行するように適応される、請求項１又は２のうちのいずれかに記載の仮想発電所（１０）。
4. 前記応答性制御装置（１２０）は、前記応答サインの実行のためのリクエストを前記コントローラ（１４０）から受信すると、前記コントローラ（１４０）に承認を伝送するように適応される、請求項３に記載の仮想発電所（１０）。
5. 前記コントローラ（１４０）は前記電力消費負荷（１００）によって実行される前記応答サインを前記応答性負荷制御装置（１２０）に通信するようにさらに適応される、請求項３又は４のいずれかに記載の仮想発電所（１０）。
6. 前記１つ以上の応答性負荷制御装置（１２０）はメモリを含み、前記電力消費負荷（１００）による実行のための１つ以上の応答サイン及び前記１つ以上の応答サインが将来実行される時を識別するスケジューリングデータが前記メモリに格納される、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の仮想発電所（１０）。
7. 前記コントローラ（１４０）は前記１つ以上の電力消費モニタ（２００）と通信し、前記１つ以上の電力消費モニタ（２００）は前記コントローラ（１４０）に前記負荷データ（２１０）を通信するように適応される、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の仮想発電所（１０）。
8. 前記少なくとも１つの応答性負荷制御装置（１２０）は、前記それぞれの１つ以上の電力消費モニタ（２００）と通信し、前記コントローラ（１４０）に前記負荷データ（２１０）を通信するように適応される、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の仮想発電所（１０）。
9. 前記応答性負荷制御装置（１２０）は局所パラメータをモニタリングするためのセンサを含み、前記応答性負荷制御装置（１２０）は、前記局所的にモニタリングされたパラメータがしきい値を超えた時に、前記電力消費負荷（１００）による前記応答サインの実行をもたらすように適応される、請求項１〜請求項８のうちのいずれか１項に記載の仮想発電所（１０）。
10. 前記１つ以上の電力消費負荷（１００）は前記１つ以上の電力消費デバイス（６０）の間で空間的に配置される、請求項１〜請求項９のうちのいずれか１項に記載の仮想発電所（１０）。
11. 前記少なくとも１つの応答性負荷制御装置（１２０）、及び前記少なくとも１つの応答性負荷制御装置のそれぞれの１つ以上の電力消費デバイス（１００）は、前記電力送達網（４０，５０）に自律負荷応答を提供する、請求項１〜請求項１０のうちのいずれか１項に記載の仮想発電所（１０）。
12. 請求項１〜請求項１１のうちのいずれか１項に記載の仮想発電所（１０）で使用するための応答性負荷（３０）であって、前記応答性負荷（３０）は１つ以上の電力消費負荷（１００）を含み、応答性負荷制御装置（１２０）は、ｉ）前記電力送達網（４０，５０）のモニタリングされた物理変数及び／又はｉｉ）前記応答性負荷制御装置（１２０）に通信される制御信号に対して、前記１つ以上の電力消費負荷（１００）における電力消費を制御するように適応され、前記応答性負荷制御装置（１２０）は協調して応答サインを実行することを前記１つ以上の電力消費負荷（１００）に行わせるようにさらに適応される、応答性負荷（３０）。
13. 前記応答性負荷制御装置（１２０）は前記応答サインが前記１つ以上の電力消費負荷（１００）によって実行されるリクエストをコントローラ（１４０）から受信するように適応される、請求項１２に記載の応答性負荷（３０）。
14. 前記応答性負荷制御装置（１２０）は前記電力消費負荷（１００）によって実行される前記応答サインを前記コントローラ（１４０）から受信するようにさらに適応される、請求項１３に記載の応答性負荷（３０）。
15. メモリをさらに備え、１つ以上の応答サイン、及び前記１つ以上の応答サインが将来実行される時を識別するスケジュールデータが前記メモリに格納される、請求項１２〜１４のうちのいずれか１項に記載の応答性負荷（３０）。
16. 前記１つ以上の電力消費負荷（１００）の前記電力消費をモニタリングするための少なくとも１つの電力消費モニタ（２００）をさらに備え、前記応答性負荷制御装置（１２０）は、前記応答サインの実行の間の前記電力消費負荷（１００）の前記電力消費のモニタリングされた変化を表す負荷データ（２１０）を前記コントローラ（１４０）に通信するように適応される、請求項１２〜請求項１５のうちのいずれかに記載の応答性負荷（３０）。
17. 前記コントローラ（１４０）は、協調した応答サインの実行の間の１つ以上の電力消費負荷（１００）の前記電力消費のモニタリングされた変化を表す負荷データ（２１０）を受信するように適応され、利用可能な応答性負荷容量を前記負荷データ（２１０）から決定するようにさらに適応される、請求項１〜請求項１０のうちのいずれか１項に記載の仮想発電所（１０）で使用するためのコントローラ（１４０）。
18. 前記コントローラ（１４０）は、１つ以上の応答性負荷制御装置（１２０）と通信するように、そして、応答サインが前記応答性負荷制御装置（１２０）の前記制御の下で１つ以上の電力消費負荷（１００）によって実行されるリクエストを発行するようにさらに適応される、請求項１７に記載のコントローラ（１４０）。
19. 前記コントローラ（１４０）は前記１つ以上の電力消費負荷（１００）によって実行される応答サインを前記１つ以上の応答性負荷制御装置（１２０）に通信するようにさらに適応される、請求項１８に記載のコントローラ（１４０）。
20. １つ以上の発電機（２０）を備える仮想発電所（１０）を動作させる方法であって、前記方法は、
    （ａ）それぞれの１つ以上の電力消費負荷（１００）を有する少なくとも１つの応答性負荷制御装置（１２０）を提供することであって、前記応答性負荷制御装置（１２０）は、ｉ）前記電力送達網（４０，５０）のモニタリングされた物理変数及び／又はｉｉ）前記応答性負荷制御装置（１２０）に通信される制御信号に対して、前記１つ以上の負荷（１００）における電力消費を制御するように適応される、提供すること、
    （ｂ）協調して応答サインを実行することを前記１つ以上の電力消費負荷（１００）に行わせること、
    （ｃ）前記応答サインの実行の間の前記電力消費負荷（２００）の電力消費をモニタリングすること、
    （ｄ）前記応答サインの実行の間の前記電力消費負荷（２００）の前記モニタリングされた電力消費を表す負荷データ（２１０）をコントローラ（１４０）に通信すること、及び
    （ｅ）利用可能な応答性負荷容量を前記負荷データ（２１０）から決定すること
    を包含する、方法。
21. 前記コントローラ（１４０）が前記１つ以上の電力消費負荷（１００）による前記応答サインの実行のために前記少なくとも１つの応答性負荷制御装置（１２０）にリクエストを発行するステップをさらに包含する、請求項２０に記載の方法。
22. 前記応答性負荷制御装置（１２０）が前記電力消費負荷（２００）による前記応答サインの実行のためのリクエストを受信すると、前記コントローラ（１４０）に承認を発行するステップをさらに包含する、請求項２１に記載の方法。
23. 前記コントローラ（１４０）が前記電力消費負荷（２００）によって実行される前記応答サインを前記少なくとも１つの応答性負荷制御装置（１２０）に通信するステップをさらに包含する、請求項２１又は２２のうちのいずれかに記載の方法。
24. 複数の電力消費負荷（２００）に関して、前記方法は、複数のサブグループ（２２０）に前記電力消費負荷（２００）を分割すること、前記応答サインを連続的に実行することを各サブグループに行わせること、及び各サブグループに対して利用可能な応答性負荷容量を決定することをさらに包含する、請求項２０〜２３のうちのいずれか１項に記載の方法。
25. 局所パラメータをモニタリングすること、及び前記局所的にモニタリングされたパラメータがしきい値を超えた時に前記応答サインを実行することを前記電力消費負荷（２００）に行わせることをさらに包含する、請求項２０〜２４のうちのいずれか１項に記載の方法。
26. 機械読み取り可能なデータキャリアに記録されるソフトウェア製品であって、前記ソフトウェア製品は請求項２０〜２５のうちのいずれか１項に記載の方法を実装するために実行可能な命令を含む、ソフトウェア製品。

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