JP2014517671A - 電力の発電／消費システムの制御ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、配電網１００によって接続される発電源２００及び消費ユニット３００を含む電力の発電／消費システムの制御ユニットに関連する。このシステムは、外部運用者５００から受信された警告情報、ユニット３１０のそれぞれの需要抑制潜在能力に関連する情報、及び発電源２１０の発電若しくは発電削減又は発電抑制のそれぞれの潜在能力に関連する情報に基づいて、調節指示を送信する制御センター４００と、各ユニット３１０において、ユニット３１０の需要抑制調節の潜在能力を表すリアルタイムに更新されるデータを、センター４００に送信するモジュール３１２と、発電源２１０において、発電源２１０の発電潜在能力若しくは発電削減潜在能力又は発電抑制潜在能力を表すデータを、制御センター４００に送信するモジュール２１２とを含む。

Description

本発明は電力系統の管理に関する分野に関連し、詳細には、配電網に関連する。

現在、電力系統の管理は、典型的には１つの国家の全国レベルにおける配電網内で常に消費と発電のバランスを保つために、リアルタイムに測定された実効消費量に基づいて集中発電を調節することを伴う事が多い。

集中発電ではなく配電網の負荷を調節する着想は、長期間にわたって検討されてきた。例えば、フランスにおいては、１日のうちの或る特定の時間中に温水タンクに供給するためのピーク時間及びオフピーク時間と呼ばれる料率を挙げることができる。１年のうちの或る特定の日に顧客が電気を使用しないように促すために、いわゆるＥＪＰ（Effacement des Jours de Pointe）契約、すなわちピーク日需要抑制も導入されてきた。

インターネットの出現と非対称ディジタル加入者線（ＡＤＳＬ：Asymmetry Digital Subscriber Line）アクセスの大衆化により、中央サーバからピーク日需要抑制信号を送信するという解決策が開発された。これらの解決策は、顧客の均一なポートフォリオの国家による管理を目標とする。例えば、電気コンベクタを有するクライアントは中央サーバと通信するボックスを設置するように提案され、このサーバから要求を受信すると、そのボックスは１つ又は複数のコンベクタへの供給を選択的にオフに切り替える。需要抑制に関する潜在能力は、需要抑制顧客の負荷曲線の変形を解析することによって統計的に評価される。

この手法は、幾つかの欠点を有する：
− 顧客のピーク日需要抑制潜在能力を決定するのが事後である、すなわち、総合負荷曲線の学習時間以降になる。
− ピーク日需要抑制が信頼性を得るには、需要抑制顧客数を増やさなければならないため、このシステムを地域規模で使用することはできず、それゆえ低電圧の配電網では使用することができない。
− ピーク日需要抑制顧客のポートフォリオは全体的に均一でなければならない。それは通常、配電網に接続されてピーク日需要抑制が制御される単一の機能を有する同じ機器品目、例えば電気コンベクタが設置された顧客にとって重要である。

最新技術において提案される解決策の他の例を、仏国特許第２，９０４，４８６号、仏国特許第２，９３７，４７３号、及び米国特許出願公開第２０１０／００９４４７９号に見出すことができる。

仏国特許第２，９０４，４８６号は、配電網に接続される顧客群の電力消費量を管理して調節する方法を記載している。この方法は、動作時に複数の対象とする電気機器群の電力消費量をリアルタイムに測定することと、各機器品目に位置する測定ボックスによってそのように収集されたデータを中央サーバに向けて送信することと、外部の広域命令がそのように要求する場合には、中央サーバによって需要抑制指示をボックスのうちの幾つかに送信することとを提案している。

仏国特許第２，９３７，４７３号は、配電網において消費される電力を規制する方法を記載している。この方法によれば、適格な各消費者が以下のパラメータを中央エンティティに通信する。
− 消費量削減の最大許容時間長
− 削減をトリガする最小許容時間
− 消費電力の削減の最大許容値

米国特許出願公開第２０１０／００９４４７９号は、配電網において消費される電力を規制する別の方法を記載している。一実施形態では、この文献において記載されている方法は、加入者の電気ソケットから電圧又は電力を測定することと、顧客のコンピュータからインターネットアクセスを介して中央サーバにデータを送信することとを伴う。

本発明の目的は、従来技術の不都合な点を克服するとともに今までに知られているシステムの性能を高める、新規の手段を提案することである。

本発明によれば、上記の目的は、配電網を介して接続される発電源と消費ユニットとを備える電力の発電／消費システムを制御するアセンブリによって達成される。このアセンブリは、
− 外部運用者から受信された警告データ、制御可能消費ユニットのそれぞれの需要抑制潜在能力を表すデータ、及び発電源のそれぞれの発電又は削減された発電更には発電抑制潜在能力を表すデータに基づく、需要抑制指示及び発電指示にそれぞれ対応する調節指示を送信するように構成される、制御センターと、
− 各制御可能消費ユニットにおいて、関連するユニットのそれぞれの需要抑制潜在能力を表すリアルタイムに更新されるデータを、制御センターに送信するように構成されるモジュールと、
− 少なくとも幾つかの制御可能発電源において、関連する発電源のそれぞれの発電又は発電削減更には発電抑制を表すリアルタイムに更新されるデータを、制御センターに送信するように構成されるモジュールと
を備えるという事実を特徴とする。

本発明において、上記電力の発電及び／又は消費のシステムは、適用できる場合には、蓄電手段を組み込むと見なされるべきである。言い換えると、本発明は、発電及び／又は消費システムのうちの少なくとも幾つかが蓄電手段から形成される電力系統を含む。

本発明の他の有利な特徴によれば、
− 制御センターは異なる時間範囲、好ましくは２つの時間範囲、例えば、Ｄ−１調節要求の場合の３０分間隔における２４時間範囲と、Ｄ調節要求の場合の１０分間隔における４時間範囲とにおいて、制御可能発電源及び制御可能消費ユニットに調節指示を与えるように構成され；
− 各モジュールは、指示を与える制御センターの時間範囲よりも長い時間範囲において、自身の調節潜在能力、すなわちそれぞれの需要抑制潜在能力又は発電潜在能力に関するデータを与えるように構成され；
− 調節潜在能力は、ｉ）リアルタイムに更新されるデータによって、及びｉｉ）需要抑制契約又は発電契約に入れられる運用制約によって記述され；
− リアルタイムに更新されるデータは、最大調整可能電力、すなわち１０分間隔における所定の期間、例えば次の４０時間にわたって需要を抑制するか又は発電することができる電力、調節の限界コスト、すなわち所定の期間にわたる需要抑制又は調節発電の限界コスト、及び現在の状態（利用可能又は不足）の中から選択されたデータと、オプションで蓄電量の使用に関連するデータ、例えば蓄電量のデフォルト使用プロファイル、蓄電量の最大変動プロファイル、初期蓄電量レベル、及び最終的な最小蓄電量レベルとを含み；
− 制御センターは、要求された需要抑制又は発電の異なる確率に対応する、外部運用者からの２つのタイプの警告期間を受信する。

また、本発明は、配電網を介して接続される発電源及び消費ユニットを備える電力の発電／消費システムを制御する方法にも関する。

本発明の他の特徴、目的、及び利点は、限定はしないが一例として与えられる添付の図面を参照しながら、以下の詳細な説明を読むと明らかになるであろう。

本発明に準拠する制御アセンブリの概略図である。 本発明に準拠する制御方法の包括的なフロー図を示す概略図である。 本発明に準拠する需要抑制及び／又は発電の総合的な潜在調節能力を決定する方法のステップを示す概略図である。 本発明に準拠する需要抑制及び／又は発電の調節指示の分配を決定する方法のステップを示す概略図である。

本発明は電力の発電／消費システムに関する制御アセンブリ、及び当該システムを制御する方法に関する。このシステムは、図１において１００で概略的に参照される低電圧配電網と、当該配電網１００に接続される発電源２００及び消費ユニット３００とを備えている。

ネットワーク１００に接続される発電源２００及び消費ユニット３００の中には、本発明に準拠する方法に従って制御センター４００によって制御されるように構成される、少なくとも幾つかの発電源２１０及び幾つかの消費ユニット３１０が設けられている。

このために、本発明によれば、制御可能発電源２１０のうちの少なくとも幾つかにおいて、データを制御センター４００に送信するように構成されるモジュール２１２が設けられている。データはリアルタイムに更新され、関連する発電源２１０の調節潜在能力、すなわち発電又は発電の削減、更には発電抑制の潜在能力を表す。

同様に、本発明によれば、各制御可能消費ユニット３１０において、データを制御センター４００に送信するように構成されるモジュール３１２が設けられている。データはリアルタイムに更新され、関連するユニットの調節潜在能力、すなわちそれぞれの需要抑制潜在能力を表す。

他の発電源２２０及び消費ユニット３２０は、制御センター４００によって制御されることなく、ネットワーク１００に接続することができる。そのような発電源２２０は、例えば他の既知のプロセスに基づいて制御することができる。同様に、制御センター４００によって制御可能でない消費ユニット３２０のうちの少なくとも幾つかは、既知のプロセス、例えばＥＪＰタイプの契約に基づいて制御することができる。

制御センター４００は、制御可能消費ユニット３１０及び制御可能発電源２１０に調節指示を送信するように構成され、これらの指示は、少なくとも１人の外部運用者５００（電力系統内の関係者と見なされる）から受信される警告データと、制御可能消費ユニット３１０のそれぞれの需要抑制潜在能力を表すデータと、制御可能発電源２１０の発電又は発電削減、更には発電抑制のそれぞれの潜在能力を表すデータとに基づく、需要抑制命令又は発電命令に対応する。

それゆえ、制御可能発電源２１０は、配電網１００に接続されて発電を行うシステムであり、制御センター４００に適合するモジュール２１２を有するとともに制御可能である。「制御センター４００に適合」及び「制御可能」とは、モジュール２１２が、その発電抑制及び／又は発電潜在能力に関する或る特定の量のデータを制御センター４００に送信するとともに、発電計画の形で表される量だけ（例えば、Ｗ単位）、かつ好ましくは異なる時間範囲においてその電力を調節できるようにするデータを制御センターから受信するように構成されることを意味する。

制御可能消費ユニット３１０は、配電網１００に接続されて電力を消費するシステムであり、制御センター４００に適合するモジュール３１２を有するとともに制御可能である。「制御センター４００に適合」及び「制御可能」とは、モジュール３１２が、その需要抑制潜在能力に関する或る特定の量のデータを制御センター４００に送信するとともに、消費削減計画の形で表される量だけ（Ｗ単位）、かつ好ましくは異なる時間範囲においてその電力を調節できるようにするデータを制御センターから受信するように構成されることを意味する。

添付の図２は本発明による制御方法を示しており、この方法は以下の主要ステップ：
・消費ユニット３１０、発電源２１０、及び外部運用者５００が、自身の調節潜在能力及び警告期間を表すデータを生成するステップ３１４、２１４、及び５１４と、
・制御センター４００が、全ての発電源２１０及び消費ユニット３１０の調節潜在能力を評価するステップ６００と、
・制御センター４００が、この評価結果を外部運用者５００に向けて送信するステップ６０２と、
・外部運用者が、全体調節要求を生成してこれらの要求を制御センター４００に向けて送信するステップ６０４と、
・制御センター４００が、個々の調節計画を評価するステップ７００と、
・消費ユニット３１０及び発電源２１０が、制御センター４００から受信された調節指示をそれぞれ適用するステップ３１６及び２１６と、
を含んでいる。

ステップ７００において制御センター４００によって与えられ、ステップ３１６及び２１６においてユニット３１０及び発電源２１０によって実施される調節指示の上記の異なる時間範囲は、例えば、適用前日に送信される調節要求の場合における、分単位の第１の間隔における１日程度の少なくとも１つの第１の時間範囲と、適用当日に送信される調節要求の場合における、第１の間隔よりも短いことが好ましい分単位の第２の間隔における数時間程度の第２の時間範囲とを含む。

より具体的には、本発明の１つの好ましい実施形態によれば、上記の異なる時間範囲は、発電計画又は消費削減計画の定義によって、以下に定義される２つの時間範囲を含む。
・Ｄ−１タイプ、すなわち適用前日に送信される調節要求の場合、３０分間隔の２４時間；
・Ｄタイプ、すなわち適用当日に送信される調節要求の場合、１０分間隔の４時間。

ステップ７００の後に、制御センター４００によって制御可能発電源２１０又は制御可能消費ユニット３１０に送信される電力調節要求は、調節指示と呼ばれる。それゆえ、Ｄ−１調節指示とＤ調節指示とが区別される。制御可能発電源２１０又は制御可能消費ユニット３１０が２つの重なり合う指示を受信する場合には、両方の和から生じる指示を適用することが好ましい。この意味において、これらの命令はインクリメンタルである。

しかしながら、１つの変形形態では、何人かの外部運用者が本発明に加わるようにすることができる。この場合、受信される指示の和から生じるインクリメンタル指示を適用するのではなく、警告期間を送信する外部運用者のタイプによる所定の調停から生じる指示を適用する。

ステップ２１４及び３１４において、各制御可能発電源２１０又は制御可能消費ユニット３１０は、将来の推定期間にわたる自身の調節潜在能力、すなわちそれぞれその需要抑制潜在能力又は発電潜在能力に関するデータをリアルタイムに、例えば１時間ごとに与える。好ましくは、この推定期間は、指示を与えるために制御センター４００によって選択される時間範囲よりも長い時間範囲に対応する。それゆえ、好ましいが限定はしない一例として、各制御可能発電源２１０又は制御可能消費ユニット３１０は、次の４０時間にわたって１０分間隔で、それぞれの需要抑制潜在能力又は発電潜在能力に関するデータを、ステップ２１４及び３１４においてリアルタイムに与える。発電源２１０及びユニット３１０によって与えられるデータの例えば１０分の時間間隔は、ステップ７００において制御センター４００によって生成される指示の最小間隔に等しいことが好ましい。

ステップ２１４及び３１４において発電源２１０及びユニット３１０によって制御センター４００に送信される調節潜在能力、すなわちそれぞれの需要抑制潜在能力又は発電潜在能力は、リアルタイムに更新されるデータ及び運用制約によって記述されることが好ましい。

リアルタイムに更新されるデータは、以下のデータを含むことができる。
・最大調整可能電力、すなわち、次の４０時間にわたる１０分間隔において需要を抑制するか又は発電することができる電力；
・次の４０時間にわたる１０分間隔における限界調節コスト、すなわち需要抑制又は過剰発電コスト、すなわちユニット３１０に含まれる全ての機器品目に関する調節の影響から生じる全コスト；
・現在の状態、すなわち利用可能又は不足。

オプションとして、リアルタイムに更新されるデータは、発電源２１０又はユニット３１０からの消費量又は発電量を経時的に変更できるようにする蓄電量の使用に関連するデータも含むことができ、例えば以下のものがある。
・次の４０時間にわたる１０分間隔における蓄電量のデフォルト使用プロファイル；
・次の４０時間にわたる１０分間隔における蓄電量の最大変動プロファイル、すなわち、詳細には、電力の調節要求前又は調節要求後に蓄電量を復元する能力；
・初期蓄電量レベル；
・最終的な最小蓄電量レベル。

運用制約は、正式に記述された金銭条項、すなわち好ましくは需要抑制契約又は発電契約において数学的に記述された金銭条項だけでなく、発電源２１０及びユニット３１０の技術的制約と、各ユニット３１０のユーザー快適性制約とを含むことが好ましい。

ステップ５１４において、制御センター４００は、外部運用者５００のモジュール５１０から警告期間を受信する。これらの期間は、例えば３０分間隔の橙色警告期間及び赤色警告期間であり、負荷の引下げ要求に相当する調節要求を受信する可能性が高い期間を示す。実際には、本発明では、負荷の引下げ要求は、消費ユニット３１０に対する消費を抑制する要求、又はその発電源２１０の過剰発電要求のいずれかを含むことができる。外部運用者５００のモジュール５１０は、例えば天気予報モデル５５０から生じるパラメータを考慮に入れることができる。

好ましくは、警告期間の間隔（３０分）は、指示の最も長い範囲の間隔に等しい。

橙色警告は、要求が送信される確率が中程度である期間をシグナリングする。一方、赤色警告はそのような要求の高い確率に対応する。これらの警告は、適用前日、好ましくは１６時間前に、ステップ５１４において外部運用者５００によって制御センター４００に送信される。

ステップ６００において制御センターによって形成されてステップ６０２において外部運用者に送信される総合調節潜在能力の評価の一例の更に詳細な説明が、図３に関連して以降に与えられる。

結果として、ステップ６０４において外部運用者５００のモジュール５２０から制御センター４００に送信される負荷の引下げ要求に対応する調節要求は、調節要求と呼ばれる。この調節指示について、Ｄ−１調節要求とＤ調節要求とが区別される。

制御センター４００は、ステップ６００において１時間ごとに、調節潜在能力、すなわち全ての消費ユニット３１０の負荷引下げに関する潜在能力及び発電ユニット２１０の発電潜在能力を計算する。この目的のために、制御センター４００は、需要抑制契約又は発電契約において課せられた制約を考慮に入れて、赤色警告期間を優先し、次に橙色警告期間を優先して、個々の潜在能力の最大化を評価する。制御センター４００は、従来の計算手段によって、整数線形計画法を解くのと同じようにして、個々の潜在能力の最大化を実行する。また、制御センター４００は、発電源２１０及びユニット３１０の需要抑制又は発電に関する総合限界調節コストも計算する。この潜在能力（量及び限界コスト）は、総合調節潜在能力と呼ばれる。制御センター４００は、ステップ６０２において１時間ごとに、調節潜在能力、すなわち需要抑制又は発電の潜在能力を外部運用者５００に通信する。

外部運用者５００は、ステップ６０４において、調節要求、すなわち需要抑制又は発電の要求を自らの必要性に応じて制御センター４００に送信する。この要求は、ステップ７００において制御センター４００によって、需要抑制契約又は発電契約において取り決められた制約に留意しながら需要抑制又は発電の調節コストを最小化するために、全ての利用可能な発電源２１０及びユニット３１０にわたる需要抑制又は発電の調節指示に分割される。ここで再び、制御センター４００は、従来の計算手段によって、整数線形計画法を解くのと同じようにして、個々の調節の最小化を実行する。

ステップ６０４において外部運用者５００によって送信された要求は、所与の期間にわたって適用されることになる、一般的には需要抑制に関する１組の調節指示である。例えば、外部運用者５００は、８時から８時３０分まで５ＭＷの需要抑制を要求し、８時３０分から９時まで３ＭＷの需要抑制を要求することができる。

外部運用者５００によって送信される要求は、以下の項目によって定義される。
・時間間隔長（例えば、３０分）；
・時間間隔数として表される要求持続時間；
・要求の開始日；
・正値又は０値のリスト（リストは時間間隔数と同じか又はそれ未満のサイズを有する）。

時刻ｔにおいて要求が値を有しないとき、その要求は無効である。無効要求は白色警告期間に対応する。

好ましくは、外部運用者５００によって生成される調節要求の数、時間範囲、及び間隔は、制御センター４００によって与えられる調節指示と同じである。

それゆえ、好ましくは、以下の２つのタイプの要求が存在する。
・翌日の０時から適用され、３０分の時間間隔を有し、２４時間（すなわち、４８回の時間間隔）継続するＤ−１要求
・当日に適用され、１０分の時間間隔を有し、最大４時間（すなわち、２４回の時間間隔）継続するＤ要求

需要抑制潜在能力は、ステップ６００において制御センター４００の専用モジュールによって、赤色警告期間を優先し、次に橙色警告期間を優先して、個々の潜在能力を最大化することによって計算される。消費ユニット３１０の場合、更には蓄電量を有する発電ユニット２１０の場合でも、需要抑制期間の前又は需要抑制期間の後に蓄電量を復元するために過剰消費が許可される期間として、白色警告期間が用いられる。これは結局、これらのユニット３１０の場合に、需要抑制指示が白色警告期間にわたって無効であると言うことに等しい。

最適化問題の目的関数は、以下のようになる。

ただし、

は需要抑制又は発電調節の評価を警告期間（０＝白色警告、１＝橙色警告、２＝赤色警告）の関数として表す増加関数であり、ｃ_ｔ（ｐ）は時刻ｔにおけるユニット３１０又は発電源２１０ ｐの需要抑制又は発電調節の指示である。

ステップ６００において動作して調節の分配を決定する制御センター４００の専用モジュールは、類似の関数に基づく。

需要抑制契約又は発電契約は、異なる様式に従うことができる。

契約は２つの部分に分割されることが好ましい。

この契約の第１の部分は調節コスト、すなわち時刻ｔにおけるユニット３１０又は発電源２１０ ｐの需要抑制又は発電のπｔ（ｐ）で表されるコストを記述する。このコストは、通話コストπ_ｔ ^ｍ（ｐ）、最小調節コスト（需要抑制）π_ｔ ^ｍｉｎ（ｐ）、及び限界調節コスト（需要抑制）コストπ_ｔ ^ｍａｒ（ｐ）から構成される。

ただし、ｍ_ｔ（ｐ）∈｛０，１｝は０指示から非０指示への変更を指示し、
Ｚ_ｔ（ｐ）∈｛０，１｝はその指示が非０であるか否かを指示し、ｃ_ｔ（ｐ）は時刻ｔにおいてユニット３１０又は発電源２１０ ｐに与えられる指示を表す。

契約の第２の部分は、技術的制約又は快適性制約のリストを説明する。例えば以下のものがある。
・２つの連続する時点間の最大勾配；
・真に正である最小調節時間（需要抑制の場合）；
・真に正である最大調節時間（需要抑制の場合）；
・真に正である２つの調節間の最小時間（需要抑制）；
・最大要求数；
・最大調節量（需要抑制）；
・蓄電量の管理：この制約は、変数ｃ_ｔ（ｐ）（指示）、ｓ_ｔ（ｐ）（蓄電量レベル）、及びｄ_ｔ（ｐ）（快適性低下）に適用される。（Ｇ_ｔ ^{Ｓ，ｄｅｆ}（ｐ））（蓄電量のデフォルト変動）、（−Ｇ_ｔ ^{Ｓ，ｍａｘ}（ｐ））（蓄電量の最大可能変動）、及び（Ｄ_ｔ ^ｍａｘ（ｐ））（エネルギーで表される快適性の最大低下）を３つの実数ベクトルであるとする。

ただし、

は白色警告期間、すなわち指示が無効である時間を表す。

ここで、限定はしないが、一例として図３において例示され、図１において４１０で参照されるモジュールによって実施される、総合需要抑制潜在能力を決定する方法の説明が与えられる。

この方法は、以下のステップを含む。
・ステップ６１０：外部運用者５００によって送信された警告期間を制御センター４００によって読み取る。
・ステップ６２０：テストステップであり、失敗の場合、総合潜在能力を強制的に０にするステップ６６０に続く。
・ステップ６３０：発電源２１０又はユニット３１０の調節潜在能力を制御センター４００によって読み取る。
・ステップ６３１：テストステップであり、失敗の場合、検討中の発電源２１０又はユニット３１０の潜在能力を強制的に０にするステップ６５０に続く。
・６４０及び６４１で参照されるステップによって示されるように、全ての発電源２１０及びユニット３１０に対してステップ６３０及び６３１を繰り返す。
・ステップ６３２：発電源２１０又はユニット３１０の契約を制御センター４００によって読み取り、この契約を一次方程式に変換する。
・ステップ６３３：テストステップであり、失敗の場合、上記のステップ６５０に続く。
・６４２及び６４３で参照されるステップによって示されるように、全ての発電源２１０及びユニット３１０に対してステップ６３２及び６３３を繰り返す。
・ステップ６３３、６４３、及び６５０後の中間ステップ６５１。
・制御センター４００が総合調節潜在能力を最適化するという問題を解くステップ６５２。
・ステップ６５３：テストステップであり、失敗の場合、すなわち、制御センター４００が全く解を見つけないとき、上記のステップ６６０に続く。
・引き続きステップ６５３及び６６０後に、図３において６０２で参照されるステップにおいて外部運用者に送信する前に、総合潜在能力を書き込むステップ６５４。

ここで、限定はしないが、一例として図４において例示されて図１において４２０で参照されるモジュールによって実施される需要抑制指示の分配を決定する方法は、以下のステップを含む。
・ステップ７１０：外部運用者５００によって送信された要求を制御センター４００によって読み取る。
・ステップ７２０：テストステップであり、失敗の場合、指示を強制的に０にするステップ７６０に続く。
・ステップ７３０：発電源２１０又はユニット３１０の抑制潜在能力を制御センター４００によって読み取る。
・ステップ７３１：テストステップであり、失敗の場合、検討中の発電源２１０又はユニット３１０の指示を強制的に０にするステップ７５０に続く。
・７４０及び７４１で参照されるステップによって示されるように、全ての発電源２１０及びユニット３１０に対してステップ７３０及び７３１を繰り返す。
・ステップ７３２：発電源２１０又はユニット３１０の契約を制御センター４００によって読み取り、この契約を一次方程式に変換する。
・ステップ７３３：テストステップであり、失敗の場合、上記のステップ７５０に続く。
・７４２及び７４３で参照されるステップによって示されるように、全ての発電源２１０及びユニット３１０に対してステップ７３２及び７３３を繰り返す。
・ステップ７３３、７４３、及び７５０の後の中間ステップ７５１。
・制御センター４００が個々の調節を最適化するという問題を解くステップ７５２。
・ステップ７５３：テストステップであり、失敗の場合、すなわち制御センター４００が全く解を見つけられないとき、上記のステップ７６０に続く。
・中間ステップ７５４、以下のステップに続く：
・第１のユニット３１０に対する指示を書き込むステップ７５５、その後、ユニット３１０及び発電源２１０ごとにステップ７５６の形でこのステップを繰り返す。
・図４において２１６及び３１６で参照されるステップにおいて、制御可能消費ユニット３１０及び制御可能発電源２１０に送信する前に、全ての指示を収集する最後のステップ７５７。

本発明によれば、配電網を制御するために今まで提案された手段よりもはるかに高い性能レベルに達することは、上記の説明を読むことによって当業者には理解されよう。

詳細には、制御センター４００によって実施される方法に含まれる消費ユニット３１０だけでなく、発電源２１０のモデル化も一般化することによって、別のエネルギー源による発電、遮断、蓄電、又は電力消費の代用のいずれの場合でも、全く異なるタイプの消費ユニット３１０及び発電源２１０を最適に制御できるようになる。以下のリストは、配電網１００に接続して本発明に従って制御することができるこの異種の手段を例示するが、このリストは網羅的ではない。
・公共照明；
・温水タンクに結合されるヒートポンプ；
・電気負荷遮断装置；
・太陽電池パネル又は小型風力タービンにオプションで結合されるバッテリ；
・火力発電所；
・冷蔵システムを用いる空調；
・タンクを用いる小型水力発電所（小水力発電）；
・二重エネルギー薪／電気暖房装置。

さらに、本発明に準拠する制御センター４００による消費ユニット３１０及び発電源２１０の総合需要抑制潜在能力の計算は、最新技術を打開することになる。外部運用者５００によって見られるように、制御センター４００は、（その能力、すなわち、ユニット３１０又は発電源２１０の数に依存するが）特に消費抑制のために、また従来の発電所と同じようにして配電網１００の運用に加わるために、調節能力を与えることができる仮想プラントに例えることができる。本発明に準拠する制御センター４００は、十分な数のユニット３１０及び発電源２１０とともに、電力スポット市場及び日常調整機構に適合する。

さらに、外部運用者５００によって策定された需要抑制要求の分配を経済的に最適化してユニット３１０及び発電源２１０に送信される指示にすることは、そのコストを最小化しながら外部運用者によって要求される厳密な需要抑制を提供することを保証する。

最新技術において現在使用されている方法では、消費は摂動する確率変数であると見なされ、システムのバランスを保つ制御可能な要素とは見なされないことが強調されるべきである。また、最新技術によれば、分散発電はシステムのバランスを保つように制御されない。それは致命的であると考えられる。

本発明は電力負荷を制御する分野における大きな進展を提案する。統計的な学習手法でなくモデル化手法を用いることによって、低電圧配電網、すなわち局所的な地域レベルにおいて、消費及び分散発電を制御可能になる。十分な数の消費者と少数の発電者（通常、１０００〜１００００）とを１つのグループにすることによって、本発明は無視できない電力（１ＭＷ〜１００ＭＷ）を制御できるようになり、それにより、電力系統の平衡に寄与する。

本発明によって可変にされる制御可能発電源のモデル化された調節潜在能力を考慮に入れるとき、需要抑制指示を最小化できるようになり、課せられる需要抑制期間は最新技術において既知である手段から生じる期間よりも短い。

外部運用者（複数の場合もある）５００と、発電源２１０と、消費ユニット３１０と、制御センター４００との間で交換されるデータは、任意の適切な手段によって、例えば配電網１００上の搬送電流（ＣＰＬ）によって、又は専用の個別チャネルによって、例えば電線又は光ファイバによって、更には任意の適切な無線通信手段によって、これらの異なる要素間で送信することができる。言い換えると、本発明は、物理的な伝送媒体（ＣＰＬ、無線、ＡＤＳＬ、．．．）に関して、又は消費ユニット若しくは発電源と、制御センターと、事業者との間の通信のチャネル又はアーキテクチャに関して決して制限されない。例えば、データは、設置計器を介して、又は計器に通すことなく、独立したボックス、特にインターネットボックスを介して行き来することができる。

明らかに、本発明は説明されたばかりの特定の実施形態に限定されるのではなく、その趣旨に一致する任意の変形形態を含む。

Claims (20)

1. 配電網（１００）を介して接続される発電源（２００）と消費源（３００）とを備える電力の発電／消費システムを制御する制御アセンブリであって、
   − 制御可能消費ユニット（３１０）及び制御可能発電源（２１０）に調節指示を送信するように構成される制御センター（４００）であって、これらの指示は、外部運用者（５００）から受信された警告データ、制御可能消費ユニット（３１０）のそれぞれの需要抑制潜在能力を表すデータ、及び発電源（２１０）のそれぞれの発電又は発電削減更には発電抑制の潜在能力を表すデータに基づく、需要抑制指示又は発電指示にそれぞれ対応する、制御センターと、
   − 各制御可能消費ユニット（３１０）において、関連する前記ユニット（３１０）のそれぞれの需要抑制潜在能力を表すリアルタイムに更新されるデータを、前記制御センター（４００）に送信するように構成されるモジュール（３１２）と、
   − 少なくとも幾つかの制御可能発電源（２１０）において、関連する前記発電源（２１０）のそれぞれの発電又は発電削減更には発電抑制を表すリアルタイムに更新されるデータを、前記制御センター（４００）に送信するように構成されるモジュール（２１２）と
   を備えるという事実を特徴とする、配電網を介して接続される発電源と消費源とを備える電力の発電／消費システムを制御する制御アセンブリ。
2. 前記制御センター（４００）は、異なる時間範囲において、前記制御可能発電源（２１０）及び前記制御可能消費ユニット（３１０）に調節指示を与えるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記制御センター（４００）は、少なくとも、適用前日に送信される調節指示の場合、分単位の第１の間隔における１日程度の第１の時間範囲により、また適用当日に送信される調節指示の場合、好ましくは第１の間隔よりも短い分単位の第２の間隔における数時間程度の第２の時間範囲により、前記制御可能発電源（２１０）及び前記制御可能消費ユニット（３１０）に調節指示を与えるように構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のアセンブリ。
4. 前記制御センター（４００）は、２つの時間範囲により前記制御可能発電源（２１０）及び前記制御可能消費ユニット（３１０）に調節指示を与えるように構成され、Ｄ−１調節要求の場合、３０分間隔における２４時間範囲であり、またＤ調節要求の場合、１０分間隔の４時間範囲であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
5. ２つの重なり合う指示を受信する制御可能発電源（２１０）又は制御可能消費ユニット（３１０）は、両方の和から生じるインクリメンタル指示を適用するか、そうでなければ、前記警告期間を送信する外部運用者（５００）のタイプに応じて所定の調停から生じる指示を適用することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
6. 各モジュール（２１２、３１２）は、所与の指示の場合に、前記制御ステーション（４００）の時間範囲よりも長い時間範囲において、自身の調節潜在能力、すなわちそれぞれの需要抑制潜在能力又は発電潜在能力に関するデータを与えるように構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
7. 各モジュール（２１２、３１２）は、次の４０時間にわたって１０分間隔でリアルタイムに自身の調節潜在能力に関するデータを与えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
8. 前記モジュール（２１２、３１２）によって与えられるデータの時間間隔は、前記制御ステーション（４００）によって生成される指示の最小間隔に等しいことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
9. 前記モジュール（２１２、３１２）によって生成される前記調節潜在能力は、ｉ）リアルタイムに更新されるデータによって、及びｉｉ）需要抑制契約又は発電契約に入れられる運用制約によって、記述されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアセンブリ。
10. 前記リアルタイムに更新されるデータは、所定の期間にわたって需要を抑制するか又は発電することができる最大調整可能電力、調節限界コスト、及び現在の状態の中から選択されるデータを含むことを特徴とする、請求項９に記載のアセンブリ。
11. 前記リアルタイムに更新されるデータは、蓄電量の使用に関連するデータ、例えば蓄電量のデフォルト使用プロファイル、蓄電量の最大変動プロファイル、初期蓄電量レベル、及び最終的な最小蓄電量レベルを含むことを特徴とする、請求項９又は１０に記載のアセンブリ。
12. 前記運用制約は、前記制御可能発電源（２１０）及び前記制御可能消費ユニット（３１０）の技術的制約及び各ユニット（２１０）のユーザーの快適性制約と、需要抑制契約更には発電契約に入れられる金銭条項とを含むことを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のアセンブリ。
13. 前記制御センター（４００）は、前記外部運用者（５００）から、需要抑制要求又は発電要求の異なる確率に対応する２つのタイプの警告期間を受信することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のアセンブリ。
14. 前記警告期間の間隔は、前記指示の最も長い範囲の間隔に等しいことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
15. 前記警告は、適用前日に前記外部運用者（５００）によって前記制御ステーション（４００）に送信されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
16. 前記外部運用者（５００）によって生成される前記調節要求の数、時間範囲及び間隔は、前記制御センター（４００）によって与えられる前記調節指示と同じであることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
17. 配電網（１００）を介して接続される発電源（２００）と消費ユニット（３００）とを備える電力の発電／消費システムを制御する方法であって、
    − 前記制御可能消費ユニット（３１０）及び前記制御可能発電源（２１０）において調節潜在能力を表すデータを生成するとともに、外部運用者（５００）において警告期間を生成するステップと、
    − 制御センター（４００）において、前記データに基づいて全ての前記制御可能発電源（２１０）及び前記制御可能消費ユニット（３１０）に関する調節潜在能力を評価するステップと、
    − この評価結果を前記外部運用者（５００）に向けて送信するステップと、
    − 前記外部運用者（５００）において全体調節要求を生成するとともに、これらの要求を前記制御センター（４００）に向けて送信するステップと、
    − 前記外部運用者によって与えられる要求と、前記制御可能発電源（２１０）及び前記制御可能消費ユニット（３１０）から受信されたデータとに基づいて、前記制御センター（４００）において個々の調節計画を評価するステップと、
    − 前記制御ステーション（４００）から受信された結果的な調節指示を前記制御可能発電源（２１０）及び前記制御可能消費ユニット（３１０）に適用するステップと
    を含むことを特徴とする、配電網を介して接続される発電源と消費ユニットとを備える電力の発電／消費システムを制御する方法。
18. 前記制御センター（４００）は、需要抑制契約又は発電契約に入れられる制約を考慮に入れて、優先の警告期間にわたって、次に優先の警告期間にわたって、個々の調節潜在能力を最初に最大化することを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
19. 前記制御センター（４００）は、前記制御可能発電源（２１０）及び前記制御可能消費ユニット（３１０）の総合限界調節コストも計算することを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の方法。
20. 前記制御センター（４００）は、前記消費ユニット（３１０）及び前記発電源（２１０）の蓄電量を考慮に入れることを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の方法。

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