JP2017516443A - 電力グリッドにおけるデバイス管理 - Google Patents

Abstract

電力グリッドを流れる電気の１つ又は複数の電気特性を制御する方法及び装置について記載されている。分散された複数の電力ユニットによって制御期間中に行われる、１つ又は複数の電気特性への寄与の特性を表す制御関数を示すデータが、分散された複数の電力ユニットに提供される。電力ユニットは、受信した制御関数、及び電力ユニットに関するプロファイル情報に基づいて、１つ又は複数の電気特性への寄与を、個々に決定し、もたらす。これにより、制御関数を提供する中心位置における処理リソース、及び／又は通信帯域幅／リソースを節約する。制御ノードから電力ユニットに送信される命令は、寄与の周波数領域表現を含み得る。制御ノードは、変換処理を実行して、時間領域表現を周波数領域表現に変換することができ、変換処理は、例えば、フーリエ変換、又はウェーブレット変換を含む。【選択図】図１４

Description

発明の分野

本発明は、配電ネットワークにおけるデバイスの管理に関する。特に、しかし排他的にではなく、ネットワークへのエネルギーを消費し、及び／又は供給するデバイスの制御に関する。

発明の背景

発電所などの発電機から、家庭及び企業などの消費者への電気の供給は、典型的には、配電ネットワークを介して行われる。図１は、送電グリッド１００及び配電グリッド１０２を含む例示的な配電ネットワークを示す。送電グリッド１００は、発電プラント１０４に接続されており、発電プラント１０４は、例えば、原子力プラント又はガス燃焼プラントであってもよい。送電グリッド１００は、発電プラント１０４から大量の電気エネルギーを非常に高い電圧（例えば英国では、これは、典型的には、２０４ｋＶ程度であるが、国によって異なる）で、架空電力線などの電力線を用いて配電グリッド１０２に送電する。簡潔にするためにここでは、配電グリッド１０２を１つだけ示したが、実際には、典型的な送電グリッドは、複数の配電グリッドに電力を供給する。送電グリッド１００は、変圧器１０６を介して配電グリッド１０２に繋がっており、変圧器１０６は、配電グリッド１０２での配電のために、給電をより低い電圧（例えば英国では、典型的には、５０ｋＶ程度であるが、国によって異なる）に変換する。配電グリッド１０２は、さらに低い電圧に変換するための変圧器をさらに含む変電所１０８を介して、家庭内ユーザ１１４に供給する都市ネットワーク１１２などのローカルネットワーク、及び工場１１０などの産業消費者に同様に繋がる。風力発電所１１６などのより小さな発電機が、配電グリッド１０２に接続されて、電力を供給してもよい。

いくつかの状況では、電力消費及び／又は電力供給デバイスの動作特性を管理することが望ましい。例えば、所与のネットワークに関係する総電力消費量は、随時相当に変化する。例えば、ピーク消費期間は、多くの消費者が空気調整ユニットを使用する、夏の日の最も暑い時間の間、又は電熱暖房を使用する冬の間に発生し得る。異なる地理的領域の間で、電気エネルギーに対する需要に相当な変動があることもある。「ホットスポット」として知られる需要の高い地域に必要量の電気エネルギーを供給することが、困難であることがある。その結果、これらの地域での潜在的な停電、ピーカープラント発電の増加、及び／又はネットワークリソースの非効率的な分散をもたらす。

同様に、配電グリッド１０２を流れる電気の、周波数などの他の特性、又は無効電力特性は、例えば、発電所又は他の電源からの電力供給の急激な低下に起因して、望ましくない変動を経験することがある。

従来技術の方法は、電気の消費者に料金及び他の情報を提供することを含み、ユーザは、例えば、スマートメータ上のエネルギー関税を監視し、及び電気供給者からの料金信号に応答する必要がある。しかしながら、これは、監視を行うユーザに相当な負担がかかる。

他のアプローチは、中心位置で、ネットワーク内の電気消費デバイスを遠隔監視し、例えば、需要の高い時間の間デバイスを無効にするコマンドを送信する方法を含んでいる。しかしながら、中心位置から複数のデバイスの動作を調整することは、中心位置の処理リソース及び／又は通信帯域幅／リソースに相当重い負担を掛ける可能性がある。

従来技術の少なくともいくつかの問題を少なくとも軽減することが、本発明の目的である。

本発明の第１の態様によると、電力グリッドを流れる電気の１つ又は複数の電気特性を制御する方法であって、電力グリッドが、電力グリッドから電力を消費し、及び／又は電力グリッドに電力を供給するようにそれぞれが構成される、分散された複数の電力ユニットに接続され、
分散された複数の電力ユニットのうちの第１の電力ユニットにおいて、電力グリッドからの電力消費、及び／又は電力グリッドへの電力供給を制御するための命令を受信するステップであって、命令が、分散された複数の電力ユニットによって制御期間中に行われる、１つ又は複数の電気特性への寄与の特性を表す制御関数を示すデータを含むステップと、
第１の電力ユニットが制御期間中に行うために利用可能な、寄与の１つ又は複数の特性を示すプロファイル情報を、データ記憶から取得するステップと、
第１の電力ユニットにおいて、制御関数及びプロファイル情報に基づいて、制御期間中に第１の電力ユニットによって行われる、１つ又は複数の電気特性への第１の電力ユニット寄与を決定するステップと、
第１の電力ユニット寄与に従って、電力グリッドからの電力消費及び／又は電力グリッドへの電力供給を制御するステップと、を含む、方法が提供される。

本発明の第２の態様によると、コンピュータ化された装置上で、第１の態様による方法を実行するための命令を含む、コンピュータプログラムが提供される。

本発明の第３の態様によると、電力ユニットを制御して、第１の態様による方法を実行する制御装置が提供される。

本発明の第４の態様によると、電力グリッドを流れる電気の１つ又は複数の実電気特性又は無効電気特性を制御する方法であって、電力グリッドが、電力グリッドから電力を消費し、及び／又は電力グリッドに実電力若しくは無効電力を供給するようにそれぞれが構成される、分散された複数の電力ユニットに接続され、
制御システムにおいて、制御期間中に、電力グリッドから電力を消費し、及び／又は電力グリッドに電力を供給するようにそれぞれが構成された複数の電力ユニットによって、１つ又は複数の電気特性に対して行われる寄与を決定するステップと、
制御システムにおいて、決定された寄与及び第１の複数の電力ユニットに関するプロファイル情報に基づいて、分散された複数の電力ユニットのうちの第１の複数の電力ユニットを選択するステップであって、プロファイル情報が、電力ユニットの１つ又は複数の動作特性に関する情報を含むステップと、
制御システムにおいて、決定される寄与の特性の表現を提供する制御関数を生成するステップと、
制御システムの通信手段を介して、第１の複数の電力ユニットに命令を送信して、電力消費及び／又は電力供給を制御するステップであって、命令が、制御関数のしるし（indication）を含むステップと、を含む方法が提供される。

本発明の第５の態様によると、コンピュータ化された装置上で、第４の態様による方法を実行するための命令を含む、コンピュータプログラムが提供される。

本発明の第６の態様によると、第４の態様による方法を実行するように構成される、制御システムが提供される。

本発明の第７の態様によると、電力グリッドを流れる電気の１つ又は複数の電気特性を制御する制御システムであって、電力グリッドが、電力グリッドから電力を消費し、及び／又は電力グリッドに電力を供給するようにそれぞれが構成される、分散された複数の電力ユニットに接続され、制御システムが、
処理手段と、
通信手段と、を備え、
処理手段が、
制御期間中に、電力グリッドから電力を消費し、及び／又は電力グリッドに電力を供給するようにそれぞれが構成される、複数の電力ユニットによって、１つ又は複数の電気特性に対して行われる寄与を決定し、
決定される寄与及び第１の複数の電力ユニットに関するプロファイル情報に基づいて、分散された複数の電力ユニットのうちの第１の複数の電力ユニットを選択し、プロファイル情報が、電力ユニットの１つ又は複数の動作特性に関する情報を含み、
決定された時間変化する寄与の特性の表現をもたらす制御関数を生成し、
通信手段を介して、第１の複数の電力ユニットに命令を送信して電力消費及び／又は電力供給を制御し、命令が、制御関数のしるしを含むように構成される、制御システムが提供される。

本発明の第８の態様によると、電力グリッドを流れる電気の１つ又は複数の特性を制御する方法であって、電力グリッドが、電力グリッドから電力を消費し、及び／又は電力グリッドに電力を供給するようにそれぞれが構成される、分散された複数の電力ユニットに接続され、方法が、
制御システムにおいて、制御期間中に、電力グリッドから電力を消費し、及び／又は電力グリッドに電力を供給するようにそれぞれが構成される複数の電力ユニットによって、１つ又は複数の特性に対して行われる、時間変化する寄与を決定するステップと、
制御システムにおいて、決定された寄与及び第１の複数の電力ユニットに関するプロファイル情報に基づいて、分散された複数の電力ユニットのうちの第１の複数の電力ユニットを選択するステップであって、プロファイル情報が、電力ユニットの１つ又は複数の動作特性に関する情報を含むステップと、
制御システムの通信手段を介して、第１の複数の電力ユニットのそれぞれに命令を送信し、制御期間中に電力消費及び／又は電力供給を制御するステップと、を含み、
第１の複数の電力ユニットのうちの所与の１つの電力ユニットに送信される命令が、１つ又は複数の特性に対して所与の電力ユニットによって行われる、時間変化する寄与の周波数領域表現を含む、方法が提供される。

本発明のさらなる特徴及び利点が、添付図面を参照して行われる、単なる例として示される、以下の本発明の好ましい実施形態の説明から明らかとなるであろう。

従来技術の配電ネットワークを示す。 本発明の実施形態を実装するための、中央ノード、複数の中央ノード、及び複数の電力ユニットを含むシステムを示す。 本発明の実施形態による、例示的な電力ユニット及び電力ユニット制御ユニットを示す。 図３ａのデータ記憶の内容の例を示す。 図２の中央ノードの例を示す。 図４のユーザデータベースの内容の例を示す。 本発明の実施形態による使用のための中央ノードを示す。 本発明の実施形態による使用のための例示的なデバイスデータベースを示す。 本発明の実施形態による、電力グリッドを流れる電気の１つ又は複数の電気特性を制御するために、中央ノードにおいて実行される例示的なプロセスのフロー図である。 本発明の実施形態による、電力グリッドを流れる電気の１つ又は複数の電気特性を制御するために、電力ユニットにおいて実行される例示的なプロセスのフロー図である。 本発明の実施形態による使用のための、例示的な制御関数を示すグラフである。 本発明の実施形態による使用のための、例示的な積分された制御関数を示すグラフである。 電力ユニットからの有限時間長の寄与の、所望の寄与に対する影響を示す。 本発明の実施形態による、区間に分割された制御関数を示すグラフである。 本発明の実施形態による、複数の寄与に分割されている寄与を示す。 本発明の実施形態による使用のための、例示的な制御関数の特性を示す。 本発明の実施形態による使用のための、制御関数の時間領域表現及び２つの周波数領域表現を示す。

発明の詳細な説明

図２は、本発明の実施形態が実装され得る配電ネットワークを示す。ネットワークは、１つ又は複数の制御ノード２０２に接続されている中央ノード２００を含む。制御ノードは、地理的領域、例えば、国、地方、州、郵便番号、若しくは電力市場地域、又はユーザ建物（即ち、住宅若しくは職場）を含む任意の他の領域をそれぞれカバーし得る。制御ノード２０２のそれぞれは、送電線２０６によって、変電所及び／又は配電フィーダを介し、以下で電力ユニット２０８と呼ばれるエネルギー消費／供給デバイス２０８ａ〜２０８ｌに接続される。電力ユニット２０８ａ〜２０８ｌのそれぞれは、典型的には、電気エネルギーを消費し、及び／又は供給する。電気エネルギーを消費する電力ユニット２０８の例は、電気温水器、空気調和ユニット及び洗濯機などの家庭電化製品、並びに工場機械などの産業用装置を含む。電気エネルギーを供給するものの例は、太陽電池パネル及び風力タービンなどの電気エネルギーの発電機、並びに電池などの蓄電デバイスを含む。さらに、個人電気自動車（ＰＥＶ：personal electric vehicle）などの、他の電力ユニット２０８は、あるときには電気エネルギーを消費するが、別のときには電気エネルギーを供給することができる。ＰＥＶは、典型的には、大量の電気を蓄積する能力を有しており、静止しているときには、電気ネットワークに接続されることができる。需要が高いときに、ＰＥＶのバッテリーに蓄積されている電気が、ネットワークにフィードバックされて、ネットワーク用の電源として使用されることが可能となる。

「電力ユニット」という用語は、本明細書では、個々の電気機器又はデバイス、並びに、特定の業務用建物又は家などの、そのような電気機器及びデバイスの集まりを含むように使用される。各電力ユニット２０８ａ〜２０８ｌは、制御スキームに登録されることができ、制御スキームでは、デバイスの所有者が、電力ユニット２０８ａ〜２０８ｌへの／からのエネルギー移送を制御するための許可を制御スキーム管理者に与える。

単純化するために、図２には電力ユニット２０８ａ〜２０８ｌが１２個だけ示されているが、実際には、ネットワークはそのようなデバイスを通常、何百、何千と含むこととなると理解されたい。

登録された各電力ユニット２０８ａ〜２０８ｌは、電力ユニット２０８ａ〜２０８ｌからの／へのエネルギーの移送（即ち、供給及び／又は消費）を制御する、関連する電力ユニット制御ユニット２１０ａ〜２１０ｌを有する。図３ａは、電力ユニット２０８及び電力ユニット制御ユニット２１０の例示的な構成を示す。電力ユニット制御ユニット２１０は、配電ネットワーク１０２からの電力ユニット２０８のエネルギー消費／配電ネットワーク１０２への電力ユニット２０８のエネルギー供給を減少／増加させるための制御要素３０４、及び、例えば、スマートメータ３０２の形式の測定装置を含む。制御要素３０４は、電力ユニット２０８を配電ネットワーク１０２に接続／配電ネットワーク１０２から切断するスイッチ、及び／又は、電力ユニット２０８の機能設定点が、電力ユニット２０８による電気消費量／電気供給量を変更できるようにする任意の電気的手段若しくは電子的手段（例えば、サーモスタット若しくは湿度センサ、照度センサ、圧力センサ及び赤外線センサ、インバータなど）を含んでもよい。

電力ユニット制御ユニット２１０は、また、関連する電力ユニット２０８に関するプロファイル情報を記憶するデータ記憶を含む。図３ｂは、データ記憶３１０の内容の例を示す。ユーザデータベース４０６に記録された各電力ユニット２０８について、電力ユニット２０８及び／又は電力ユニット２０８が属しているグループを識別するための、関連する電力ユニット識別子５１２、電力ユニット２０８をさらに識別する、本明細書で「疑似識別子」と呼ばれるさらなる識別子５１４、電力ユニット２０８に関連付けられた位置を識別する位置識別子５１６、ユーザ定義された利用可能性５１８、並びに、電力ユニット２０８が生成可能なエネルギー量５２０などの利用可能な寄与、及び、例えば、最大又は平均の電力消費量／供給量といったユニットの電力特性５２２の寄与特性の割合などの動作特性が記憶されている。

電力ユニット制御ユニット２１０は、通信インターフェース３０６を介して、制御ノード２０２から命令を受信し、制御ノード２０２にメータ測定値を送信するように構成され得る。上述したように、電力ユニット制御ユニット２１０は、そのような測定を行うためのスマートメータを含み得る。電力ユニット２０８の個々の電力ユニット又は電力ユニット２０８のグループの寄与及び／又は特性を測定する他の方法が使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、国際公開第２０１１／０９２２６５号に記載されているような方法が使用されてもよい。

電力ユニット制御ユニット２１０は、デバイスを測定するスマートメータ３０２、制御要素３０４、及び通信インターフェース３０６の機能を制御するように構成されたプロセッサ３０８を含む。電力ユニット制御ユニット２１０は、ここでは電力ユニット２０８とは別々のデバイスとして示されているが、いくつかの実施形態では、電力ユニット制御ユニット２１０は、電力ユニット２０８と一体化していてもよい。

中央ノード２００の例示的な構成要素が、図４に示されている。中央ノード２００は、クロック４０２、プロセッサ４０４の形式の処理手段、ユーザデータベース４０６、通信インターフェース４０８の形式の通信手段、及びユーザインターフェース４１０の形式の入力手段を含む。

ユーザデータベース４０６は、ユーザ情報を含むユーザアカウントを記憶する。ユーザデータベース４０６についての例示的なレコード構造が、図５に示されている。ユーザデータベース４０６は、ユーザ識別子５０２、名前５０４、アドレス５０６、パスワード５０８、及び各ユーザが所有する電力ユニット２０８のリストを含むデバイスフィールド５１０を含む。ユーザデータベース４０６に記録されている各電力ユニット２０８について、対応する電力ユニットに関連付けられたデータ記憶３１０に記憶された情報に対応する情報が記憶されている。即ち、電力ユニット２０８を識別するための関連する電力ユニット識別子５１２、疑似識別子５１４、電力ユニット２０８に関連付けられた位置を識別する位置識別子５１６、ユーザ定義された利用可能性５１８、並びに、電力ユニット２０８が生成可能なエネルギー量５２０などの利用可能な寄与、及び、例えば、最大又は平均の実電力又は無効電力消費量／供給量といったユニットの電力特性５２２の寄与特性の割合などの動作特性が記憶されている。動作特性は、電力ユニット２０８についてのデバイスの種類（即ち、デバイスが、例えば空気調和ユニット、冷蔵庫、又は投入電熱器かどうか）、及びエネルギー回収特性などの他の特性も定義してもよい。ユーザデータベース４０６は、銀行の詳細情報、及び／又はユーザの住所若しくは電話番号などの連絡先の詳細情報も含んでもよい。ユーザデータベース４０６に記憶された情報の使用については、以下でより詳細に説明する。

ユーザインターフェース４１０は、ＡＤＳＬ、ＧＳＭなどの公衆セルラシステム、及び／又は、３Ｇ／４Ｇ、若しくは例えば、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ（商標））若しくは電力線通信に基づく専有無線ネットワークなどの固定通信手段又は無線通信手段を介して、ユーザに情報を送信し／ユーザから情報を受信するように構成される。ユーザデータベース４０６は、ユーザデータベース４０６に記憶されたパスワードを正しく入力することなどによる、認証手段及びアクセス制御機構を使用して、ユーザインターフェース４１０を介してユーザによってアクセスされ、更新されることができる。ユーザは、ユーザインターフェース４１０を介して、１つ若しくは複数の電力ユニット２０８を彼／彼女のユーザアカウントに登録し、及び／又は電力ユニットに関連付けられたユーザデータベース４０６に記憶された情報を更新することができる。

制御ノード２０２の例示的な構成要素が、図６に示されている。制御ノード２０２は、クロック６０２、プロセッサ６０４の形式の処理手段、デバイスデータベース６０６の形式のデータ記憶、通信インターフェース６０８の形式の通信手段、入力デバイス６１０の形式の入力手段、及び、永続メモリ（例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ：Read Only Memory）又は一時的メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Random Access Memory）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ：Electrically Erasable Programmable Read Only Memory））を含み得るメモリ６１２を含む。メモリ６１２は、デバイスデータベース６０６と別々に示されているが、いくつかの場合それらは結合されてもよく、例えば、デバイスデータベース６０６がメモリ６１２に含まれてもよい。

デバイスデータベース６０６は、通信インターフェース４０８、６０８の間に確立され得る通信リンクを介して、制御ノード２０２と通信され得るユーザデータベース４０６の一部を含む。これらの通信は、固定又は無線ネットワークを介してもよく、例えば、ＡＤＳＬ、ＧＳＭなどの公衆セルラシステム、及び／又は、３Ｇ／４Ｇ、若しくは例えば、ジグビー若しくは電力線通信に基づく専有無線ネットワークによる通信を含んでもよい。

デバイスデータベース６０６についての例示的なレコード構造が、図７に示されている。デバイスデータベース６０６は、デバイス識別子７０２、疑似識別子７０４、デバイス位置７０６、及びユーザデータベース２０６に関して上述したような、ユーザ定義された利用可能性７０８及び動作特性７２０、７２２といったデバイスの動作特性などの、電力ユニット２０８に関するプロファイル情報を含む。

入力デバイス６１０は、制御スキーム管理者などの第三者から命令を受信するように構成されることができる。入力デバイス６１０は、キーボード及び／又はマウスなどの固定入力デバイスを含むことができ、追加的に又は代替的に、ＡＤＳＬ、ＧＳＭなどの公衆セルラシステム、及び／又は、３Ｇ／４Ｇ、若しくは例えば、ジグビー若しくは電力線通信に基づく専有無線ネットワークなどの、固定通信手段又は無線通信手段を介して遠隔で命令を受信するための通信インターフェースを含んでもよい。制御ノード２０２は、以下でより詳細に説明するように、通信インターフェース６０８を介して電力ユニット２０８に要求を送信するように構成される。

これらの要求は、デバイスデータベース６０６に記憶されているデバイス識別子７０２を使用して、ピアツーピアベースで送信されてもよい。デバイス識別子７０２は、これらの要求を送信する目的で電力ユニット２０８を識別可能にする、ＩＰアドレスなどのネットワークアドレスを含んでもよい。

追加的に又は代替的に、制御ノード２０２から電力ユニット２０８への通信は、ブロードキャストの形式をとってもよい。例えば、デバイスデータベース６０６は、電力ユニット２０８が割り当てられたグループを識別する１つ又は複数の識別子を記憶してもよい。特定のグループによる受信を意図した送信は、グループ内の電力ユニット２０８が、その送信を受信することを意図されたかどうかを判断できるようにするため、そのグループに関連付けられた識別子を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、電力ユニット２０８は、電力デバイス１１９が、電力消費デバイスか又は電力生産デバイスであるかなどの１つ又は複数のカテゴリ化、電力ユニット２０８が行うことができる寄与の量によるカテゴリ化、利用可能な時間によるカテゴリ化などに基づいて、グループに割り当てられてもよい。

いくつかの実施形態では、グループは、選択され得るグループの粒度がより大きくなるように、１つ又は複数の段階のサブグループに分割されてもよい。

電力ユニット２０８が属するグループ及びサブグループに関連付けられた識別子のそれぞれは、例えば、電力ユニット２０８のグループ及びサブグループへの加入資格の適否に対する変更を反映するように動的に変更されてもよい。そのような変更は、例えば制御ノード２０２によって決定されてもよい。

電力ユニット２０８及び／又はその関連する電力ユニット制御ユニット２１０は、要求及び他の情報を制御ノード２０２から受信し、制御ノード２０２に情報を送信するための通信インターフェース３０６を含む。本明細書では、簡潔にするために、電力ユニット制御ユニット２１０を参照することなく、情報を受信及び／又は送信する電力ユニット２０８に対して参照が行われる。一方、そのような参照が行われる場合、これは、関連する電力ユニット制御ユニット２１０に送信され、及び／又は関連する電力ユニット制御ユニット２１０から送信されている情報も含むと理解されたい。

デバイスデータベース６０６に記憶されたデータのいくつかは、ユーザによって提供されて、中央ノード２００においてユーザデータベース４０６から受信される。例えば、位置識別子５１６、及びユーザ定義されたデバイス利用可能性５１８は、典型的には、そのようにしてデバイスデータベース６０６に提供されている。上述した疑似識別子５１４は、この目的のために使用される。デバイスデータベース６０６に記憶される、所与の電力ユニット２０８のための疑似識別子７０４は、ユーザデータベース４０６内の、上記所与の電力ユニット２０８のための疑似識別子５１４と同一であるか、又は疑似識別子５１４に対応している。例えば、ユーザが、彼／彼女のデバイスのうちの１つ又は複数に関連する利用可能性などの情報を、ユーザインターフェース４１０を介して変更することによって、ユーザデータベース４０６に記憶されている情報に変更が発生すると、中央ノード２００のプロセッサ４０４は、通信インターフェース４０８を介して、この変更を制御ノード２０２に通信することができる。データの変更は、対応する電力ユニット２０８の疑似識別子を使用して通信され、制御ノード２０２のプロセッサ６０４が、デバイスデータベース６０６の関連する電力ユニット２０８を識別し、デバイスデータベース６０６の対応するエントリに必要な変更を行うことを可能にする。同様に、制御ノード２０２から中央ノード２００に送信される、特定の電力ユニット２０８に関する任意のデータは、関連する電力ユニット２０８を識別するための疑似識別子を使用して送信されることができる。

このように疑似識別子を使用することによって、以下の理由でデータのセキュリティが改善される。第１に、疑似識別子は、制御ノード２０２と個々の電力ユニット２０８との間の通信に使用される、デバイス識別子とは異なるため、通信をモニタリングする邪悪な第三者が、通信に関係する電力ユニット２０８の位置又は任意の他の特性を判断することがより困難である。第２に、デバイス識別子とは対照的に、疑似識別子はそれ自体、問題の電力ユニット２０８に関する、例えばネットワーク位置などのいかなる情報も提供しない。これは、例えば、電力ユニット２０８の利用可能性情報が通信されている状況において、電力ユニット２０８の位置、及び制御されるために利用可能な時間の両方を、任意の通信上で「盗聴」しているかもしれない第三者に明らかにすることは、明らかに望ましくないため、後者は、電力ユニット２０８が位置している場所が、その時間に占有されないこととなることを示し得るため、有利である。データのセキュリティをさらに改善するために、疑似識別子は、頻繁に、例えば１日１回変更されてもよい。

中央ノード２００と制御ノード２０２との間の通信は、典型的には、通信インターフェース４０８、６０８を介する。

図８ａは、配電グリッド１０２を流れる電気の１つ又は複数の特性を制御ノード２０２が制御する方法を示す。以下の議論では、様々な動作を実行する制御ノード２０２に対して参照が行われる。簡潔にするために省略したが、動作は、典型的には、必要に応じてクロック６０２と共に、メモリ６１２に記憶されたソフトウェアを実行中のプロセッサ６０４によって実行されると理解されたい。

ステップ８００において、制御ノード２０２は、電力グリッド１０２を流れる電気の１つ又は複数の特性に対して行われる寄与を決定する。典型的には、行われる寄与は、時間変化し、即ち、寄与が行われる制御期間中に変化する。一方、いくつかの場合には、寄与は、制御期間中に時間変化しない、例えば、角型の寄与である。この決定は、１つ又は複数の特性のモニタリングに基づき得る。いくつかの実施形態では、制御ノード２０２は、モニタリングした値を閾値と比較し、モニタリングした値が閾値を超える場合に、同様の制御を行う処理を開始する。例えば、モニタリングした特性がグリッド周波数である場合、制御ノード２０２は、モニタリングした周波数が、所与の範囲（例えば、４９Ｈｚ〜５１Ｈｚ）から逸脱したら、制御期間を開始するように構成されてもよい。いくつかの構成では、数学的手法（例えば、多項式適合手法）が、モニタリングした特性の将来の逸脱を識別するために採用されて、将来の逸脱を見越して図８の処理が開始されてもよい。

代替的又は追加的に、入力デバイス６１０を介して受信した情報に基づいて、寄与が決定されてもよい。

特性の逸脱を修正又は補償するために、寄与が必要とされることがある。例えば、上述したモニタリング及び／又は入力デバイス６１０を介して受信した命令に基づいて、電力供給の現在又は将来の低下が識別される可能性があり、その代償に需要の減少という形の寄与を必要とすることがある。例えば、気象条件の変化に起因して、風力発電機又は太陽光発電機などの再生可能エネルギー源による電力供給の低下（又は上昇）。このように、予想される天候の変化に基づいて、そのようなエネルギー源による電力供給の変化が見込まれ得る。

ステップ８０２で、寄与をもたらすために、制御されるべき電力ユニット２０８が選択される。選択は、デバイスデータベース６０６に記憶されているプロファイル情報に基づいて行われ得る。例えば、行われるべき寄与が消費の減少である場合、選択された電力ユニット２０８の平均消費量を合わせた合計が、必要とされる消費の最大減少量と等しくなるように、動作特性情報に基づいて電力ユニット２０８が選択され得る。選択は、例えば、上述したカテゴリ化に従って、電力ユニット２０８のグループを選択することを含んでもよい。

ステップ８０４で、ステップ８００で決定された寄与の表現をもたらす制御関数が生成される。

ステップ８０６で、中央ノードは、通信インターフェース６０８を介して、選択された電力ユニット２０８に命令を送信する（電力ユニット２０８に／から送信される情報へのここでの参照は、関連する電力ユニット制御ユニット２１０への／からのデータの送信を含み、同様に、電力ユニット２０８によって実行される動作への参照は、電力ユニット制御ユニット２１０によって実行されるそれぞれの動作を含む）。命令は、ステップ８０２で選択された電力ユニット２０８のデバイスデータベース６０６に記憶されているデバイス識別子７０２を使用して処理されてもよく、又は、例えば、上述したグループ識別子を使用してデバイスのグループにブロードキャストされてもよい。命令は、制御関数のしるし（indication）を含み、図８ｂを参照してここで説明するように、電力ユニット２０８が電力消費及び／又は電力供給を制御することとなる。

図８ｂは、本発明の実施形態に従って、単一の電力ユニット２０８が命令を受信し、電力供給／電力消費を制御する例を示す。ステップ８０８で、電力ユニット２０８は、ステップ８０６で制御ノード２０２によって送信された命令を受信する。命令は、制御ノード２０２で生成された制御関数を含む。

ステップ８１０で、電力ユニット２０８は、データ記憶３１０からプロファイル情報を取得する。このプロファイル情報及び受信した制御関数に基づいて、ステップ８１２で、電力ユニット２０８は、制御関数によって定義される制御期間中に電力ユニット２０８によって行われるべき寄与を決定する。受信したプロファイル情報は、例えば、電力ユニット２０８が、制御期間中に行うために利用可能な実エネルギー又は無効エネルギーの量を示す情報を含んでもよい。代替的に、電力ユニット２０８は、データ記憶３１０に含まれる他の情報、例えば、電力ユニット２０８の電力特性３２２、デバイスが寄与を行うために利用可能な制御期間中の時間などから、寄与に利用可能なエネルギーの量を導き出してもよい。電力ユニット２０８は、以下で詳細に説明するように、制御関数に基づいて、その寄与の開始時間及び／又は時間分布などの特性を決定する。

ステップ８１４で、上記ステップ８１２で決定された寄与に従って、制御装置への及び／又は制御装置からの電力潮流が制御される。

このように、本発明の実施形態では、個々の電力ユニット２０８からの寄与の特性の決定が、電力ユニット２０８自体によって行われ、以て、制御ノード２０２は、個々の電力ユニット２０８からの寄与を調整する負担から解放される。制御ノード２０２によって生成される制御関数は、確率分布関数などの分布関数として動作し、個々の電力ユニット２０８は、それに従って寄与を制御する。複数の電力ユニット２０８の寄与を合わせた合計は、所望の寄与全体と等しいか、又はそれに近い結果となる。

制御ノード２０２は、個々のデバイスそれぞれに対する個々のスケジュールではなく、複数の電力ユニット２０８に単一の制御関数をブロードキャストすればよいだけであるため、制御ノード２０２における処理負担は、送信リソースにかかる負担と同様、著しく軽減される。

図９は、配電グリッド１０２を流れる電気の特性に対して行われる必要がある、時間変化する寄与を表す、制御関数ｆ（ｔ）の例を示すグラフである。上述したように、寄与は、グリッドのモニタリングに基づいて、制御ノード２０２によって決定されてもよく、及び／又は、例えば、ネットワーク管理者から制御ノード２０２において受信される情報に基づいてもよい。この例で、必要な寄与は、電力消費／供給バランスを、時間０とＷ（最大）との間の期間Ｔにわたって変化する量の、電力消費の減少へと転換することであると推測される。

全体で必要なエネルギー寄与は、図９の下の領域である。制御ノード２０２は、例えば、制御期間中の寄与のための利用可能性、及び、電力ユニット２０８が制御期間中に供給可能な電力量などの、デバイスデータベース６０６に含まれるプロファイル情報に基づいて、制御期間（即ち、制御関数が適用される期間）中に、この全体エネルギー寄与を共同してもたらすことが可能な電力ユニット２０８を選択する。

電力ユニット２０８が選択され得る他の基準について、以下で説明する。

図９の例では、制御関数は、決定された寄与がＷ（ｍａｘ）と等しい時間の点に、Ｐ＝１の比例値が与えられているように正規化することによって、決定された寄与に基づいて制御ノード２０２で生成される。この正規化は、電力ユニット２０８において代替的に行われてもよい。

電力ユニット２０８がその寄与の特性を決定し得る、例示的な方法について、ここで説明する。

図１０を参照して、第１の方法について説明する。この方法では、制御関数ｆ（ｔ）は、制御期間Ｔにわたって積分されて、さらなる関数Ｐ（ｔ）を生成する。図１０は、値が０と１との間で変化するように正規化された、図９に示した制御関数ｆ（ｔ）の積分である関数Ｐ（ｔ）の例を示す。

Ｐ（ｔ）を生成すると、電力ユニット２０８は、乱数Ｒを生成する。図１０の場合、生成された乱数は、０と１との間の値を有する。電力ユニット２０８は、次いで、関数Ｐ（ｔ）が値Ｒを有する時間ｔ_Ｒを識別する。この時間値ｔ_Ｒは、ここで説明されるように、電力ユニット２０８の寄与のタイミング特性を決定するための基礎となる。

典型的には、値ｔ_Ｒは、寄与の分布の中心となる。２つの動作状態（オン及びオフ）で動作することが可能な電力ユニット２０８の場合、状態の切り替えに要する時間は無視でき、寄与は矩形波の形を取り得る。この場合に、時間ｔ_Ｒは、寄与の開始時間及び終了時間の間の中間点として設定され得る。

制御ノード２０２によって選択された電力ユニット２０８のそれぞれが、上述した方法を使用する場合に、共同の寄与が大きさを有し、少なくとも図９によって表される寄与に対応する近似形状が提供される。これは、所与の電力ユニット２０８が寄与を行うために所与の時間インスタンスを選択する確率が、所与の時間インスタンスにおける制御関数の値に比例するため、複数のそのような電力ユニット２０８からの寄与の合計もまた、制御関数の形状に少なくとも近似的に従うことを意味する。この方法は、電力ユニット２０８において、任意の精巧な制御機構を必要とせず、上述したように、単純なオン／オフ機構を使用して実装され得る。

電力ユニット２０８が、有限時間スパンにわたってその寄与をもたらすという事実は、共同の応答の形状が、「広がって」、所望の形状から逸脱する寄与の形状をもたらすことを意味する。例えば、図１１は、所望の寄与が矩形波である例を示す。この場合、選択された電力ユニット２０８からのエネルギー寄与の有限長が、垂直ではなく傾斜した辺を有する寄与をもたらす。

これは、以下のアプローチによって処理され得る。上述の手法に基づいて、時間ｔ_Ｒを決定する代わりに、電力ユニット２０８は、制御期間をいくつかの分離した区間Ｉ_１．．．Ｉ_６に分割する。図１２ａは、電力ユニット２０８が長さＴの制御期間を示す制御関数を受信する例を示す。電力ユニット２０８は、制御期間Ｔを長さＴ_０の区間に分割する。長さＴ_０は、電力ユニット２０８が寄与するために利用可能な時間の長さに等しくてもよい。この例では、Ｔは、Ｔ_０の完全な倍数ではなく、そのため、Ｔ_０より短い長さＴ_１を有する１つの期間が含まれる。この例では、電力ユニット２０８は、最後の区間Ｉ_６が短縮された長さＴ_１を有するように選択しているが、短縮された長さＴ_１を有する区間は、一連の区間内の点に含まれ得る。

制御期間を別々の区間Ｉ_１．．．Ｉ_６に分割すると、電力ユニット２０８は、区間のうちの１つをランダムに選択し、選択された区間内で寄与をもたらす。短縮された長さＴ_１を有する区間Ｉ_６が選択される場合、電力ユニット２０８が、寄与の長さを減少させることができれば、寄与の時間長がＴ_１に減少されるように寄与の長さが減少されてもよい。

この方法により、複数の電力ユニット２０８は、配電グリッド１０２に対して、共同して矩形状のエネルギー寄与をもたらすことが可能となる。十分に大きな数の電力ユニット２０８が与えられた場合、電力ユニット２０８の寄与が結合されることによって、所望の形状の寄与がもたらされる。

所望の矩形状の寄与を表す制御関数を受信すると、電力ユニット２０８は、電力ユニット２０８が寄与するのに利用可能な時間の長さなど、その特性に従って制御期間を区間に分割し得る。制御ノード２０２は、これらの特性に関するいかなる特定のデータも有することを要しない。区間の長さの決定は、電力ユニット２０８によって個々に行われる。

制御期間を分離した区間に分割するこの方法は、制御期間の長さが、電力ユニット２０８が寄与をもたらすのに利用可能な期間のいくつかの倍数であるときに、特に適しているかもしれない。したがって、所与の電力ユニット２０８は、利用可能な寄与の長さと比較した制御期間の長さに基づいて、この後者の方法を使用するか、又は図１０を参照して上述した方法を使用するかを選択し得る。例えば、図１１ａを参照して説明した方法が使用される、上記の利用可能な寄与の長さによって分割される制御期間の長さについての閾値が存在してもよい。

所望の寄与の形状が矩形ではなく、矩形で近似することもできない場合、所望の寄与を複数の寄与に分割すること、及び異なる制御関数によってそれぞれを表すことによって、所望の形状が提供され（又は近似され）、そのそれぞれが、電力ユニット２０８の異なるグループに対して提供される。

図１２ａに例が示されており、図１２ａにおいて、左側のグラフに示された寄与は、右側に示された３つの別々の寄与に分割される。３つの寄与のそれぞれが別々の制御関数によって表され、制御ノード２０２によって選択された電力ユニット２０８の別々のグループに送信される。別々のグループから結合された寄与の合計が、左側のグラフに示される所望の寄与（又はその近似）となる。

所望の寄与の形状が、矩形状のグループから容易に形成されることができない場合、制御ノード２０２は、所望の形状の近似を行うように、形状を「平らに」してもよい。

本発明の実施形態に従って、電力ユニット２０８が寄与を制御するさらなる例について、ここで説明する。このさらなる例では、電力ユニット２０８は、例えば、クロック４０２によって示される、ある時点における制御関数の値を識別する。次いで、電力ユニット２０８が、制御関数によって定義される、時間の比率で異なる動作状態で動作するように、電力ユニット２０８は、電力ユニット２０８の動作状態を変化させることによって、識別された値に従って実電力又は無効電力の消費又は供給を制御する。

例として、２つの動作状態、オン及びオフのみを有し、オン状態で所与の電力量を消費し、オフ状態で電力を消費しない電力ユニット２０８を考える。この場合、所与の時点における制御関数の値Ｐとして、電力ユニット２０８によってもたらされる寄与が、電力消費を減少させることであると仮定すると、電力ユニット２０８は、オフ状態において、Ｐに等しい比率の時間を費やす。

電力ユニット２０８は、例えば、インバータの一部として実装されるパルス幅変調（ＰＷＭ）方式を使用して、その寄与を実装することができる。この方式では、電力ユニット２０８が、適切な時間における制御関数の値によって決定される、オン又はオフに費やされた時間に比例して、典型的には、速いペースでオン及びオフを切り替えられる。切り替えのペースは、典型的には、電力ユニット２０８の動作に悪影響を及ぼさないように構成される。切り替えのペースは、デバイスの性質によって変化し得る。例えば、電熱装置の場合、切り替えは、１分間に数回であってもよく、一方、電気モータの場合、１秒間に最高で数万回であることが好ましいかもしれない。

上記の例では、電力ユニット２０８は２つの動作状態のみを有するが、任意の数の動作状態を有する電力ユニット２０８が、本発明の実施形態において使用され得る。電力ユニット２０８が、２つ以上の動作状態を有する場合、電力ユニット２０８が制御関数によって定義される応答を生じるように制御され得る、複数の異なる方法が存在し得る。

例として、電力を消費しない状態１、電力ユニット２０８がその最大電力消費量の５０％の電力を消費する状態２、及び、電力ユニット２０８が、最大電力消費量の１００％の電力を消費する状態３の３つの動作状態を有して電力を消費する、電力ユニット２０８を考える。電力ユニット２０８が最大電力消費量の７５％の電力を生産すべきであると、所与の時間における制御関数の値が示していると仮定する。この場合、これは、状態２で５０％の時間動作し、状態３で５０％の時間動作することによって達成され得る。代替的には、状態１で２５％の時間動作し、状態３で７５％の時間動作することによって達成され得る。例えば、状態１で１０％の時間、状態２で３０％の時間、及び状態３で６０％の時間など、３つの動作状態全てを使用するさらなる代替手段も可能である。本発明の実施形態では、任意の適切な状態の組合せが使用され得る。

配電グリッド１０２において電力消費／供給のバランスの望ましくない変化を生じ得る、複数の電力ユニット２０８が同期して変調することを防止するために、ＰＷＭ制御の開始時間がランダム化されてもよい。ランダム化は、例えば、０と１との間の乱数を生成すること、及び、生成された数に基づいて予め定義された開始区間（例えば１ｍｓ）内の開始時間を選択することによって、実装されてもよい。

このさらなる例では、各電力ユニット２０８は、制御関数の値に比例して時間変化する寄与をもたらす。よって、複数の電力ユニット２０８からの共同の寄与を合計すると、制御ノード２０２によって決定される、寄与の所望の形状及び大きさを実質的に有する寄与となる。ＰＷＭ方式を使用して寄与する所与の電力ユニット２０８は、異なるデバイスが異なる時間に寄与して、制御期間全体又は制御期間のある比率について寄与し得る。

制御ノード２０２によって選択される電力ユニット２０８の任意のグループについて、グループの異なる電力ユニット２０８は、異なる方法を用いてその寄与を制御してもよいことに留意すべきである。例えば、グループの１つ又は複数の電力ユニット２０８が、図１０を参照して説明した方法を用いて寄与をもたらしてもよく、１つ又は複数が、図１１を参照して説明した方法を使用してもよく、及び／又は、１つ又は複数の電力ユニット２０８のうちの別の電力ユニットが、上述したＰＷＭ方式を使用してもよい。いくつかの場合には、電力ユニット２０８は、上述した制御方法のうちの複数の形式を実装する能力を有してもよく、状況に応じて、例えば、ランダムに、又はデバイスの環境状況に従って、又は工場若しくはフィールドでプログラムされた優先順位を介して、又は制御ノード２０２による制御を通じて、選択することによって、どの方法を使用するかを選択してもよい。

上述したように、制御ノード２０２は、各電力ユニット２０８が制御期間中に行うことが可能な寄与の量（例えば、実エネルギー又は無効エネルギー）に基づいて、電力ユニット２０８を選択してもよい。

いくつかの場合には、電力ユニット２０８は、電力ユニット２０８が生成することが可能な最大実電力又は最大無効電力などの電力特性に基づいて、選択されてもよい。電力ユニット２０８が、利用可能なエネルギー寄与のみに基づいて選択されるとき、選択された電力ユニット２０８から利用可能な電力が、その高いピークに対応する寄与率を実現するのに不十分である場合、これは、制御関数の高いピークにおける形状の歪みという結果をもたらし得る。したがって、結合した最大電力送出の合計が制御関数のピークにおける値に少なくとも等しくなるように、制御ノード２０２は、電力ユニット２０８が送出し得る最大電力に少なくとも部分的に基づいて、電力ユニット２０８を選択し得る。

制御ノード２０２は、概して、寄与を制御するために各電力ユニット２０８によって実装される特定の方法を示す情報にアクセスできる必要はない。その寄与の供給方法は、個々の電力ユニット２０８に委ねられることができる。

しかしながら、いくつかの場合には、制御ノード２０２にとって、電力ユニット２０８によって実装される制御方法を示すデータにアクセスできることは、有利であるかもしれない。このデータは、例えば、デバイスデータベース６０６に記憶されている動作特性の一部として記憶されてもよい。これによって、例えば、図１３を参照してここで説明されるような高いピークを有する制御関数の場合に、共同寄与における歪みが抑制され、又は防止されることが可能となる。

制御ノード２０２によってアクセス可能なデータは、３種類の電力ユニット２０８を示すことができる。
ａ）寄与の持続期間を修正することができない電力ユニット２０８
ｂ）寄与の持続期間を変更することができるが、瞬時電力を修正することができない電力ユニット２０８（例えば、単純なオン／オフデバイス）
ｃ）瞬時電力を修正することが可能な電力ユニット２０８
タイプａ）及びｂ）の電力ユニット２０８は、図１０及び１１ａを参照して上述した方法を使用することができる。電力ユニット２０８の寄与の利用可能な時間長が、制御期間の長さの高い比率である場合、いくつかの場合において、プロファイル形状の歪みを回避するために、選択から省かれてもよい。一方、例えば、歪みの程度が受け入れ可能ないくつかの場合にそのような電力ユニット２０８が含まれてもよく、図１０を参照して説明した方法を使用してもよい。タイプｃ）の電力ユニット２０８は、ＰＷＭ方式によって例示される、上述のさらなる方法を使用してもよい。

図１３は、全時間長Ｔを有し、特性時間長Ｔ_ｐを有するピーク値１２００を含む、制御関数の例を示す。タイプａ）及びｂ）の電力ユニット２０８の場合、図１２ｂを参照して上述したように、制御関数が細分されてもよい。

タイプｂ）の電力ユニット２０８は、制御期間の比較的小さな比率にわたってのみ寄与するように、図１１ａを参照して説明した方式を使用するために、寄与する時間の長さを制限してもよい。

寄与の割合が制御関数の値に比例して制御される、タイプｃ）の電力ユニット２０８の場合、制御関数の平均値に対するピーク値が高い場合、電力ユニット２０８は、制御期間Ｔにわたってその利用可能な寄与を完全にもたらすことを防止されてもよい。

したがって、タイプｂ）及びｃ）の両方の電力ユニット２０８は、このシナリオでは、制御期間Ｔの間に利用可能な寄与の合計よりも少ない寄与をする可能性がある。制御ノード２０２は、電力ユニット２０８を選択するときにこのことを考慮に入れてもよい。例えば、制御ノード２０２は、電力ユニット２０８のタイプ（例えば、ａ）、ｂ）若しくはｃ））及び／又は寄与の利用可能な持続期間などの動作特性を考慮して、利用可能な電力ユニット２０８によって行われる寄与のシミュレーションを実行し、所望の総寄与量及び所望の形状の両方をもたらすことができる電力ユニット２０８の組合せを選択してもよい。

電力ユニット２０８のグループによって行われる、電気特性に対する寄与を表す制御関数に基づいて上述した方法を使用して、個々の電力ユニット２０８は、プロファイル情報及び制御関数に基づいて、その個々の寄与の特性を決定する。これによって、実質的に、制御関数によって表される寄与全体による、共同の寄与をもたらす結果となる。個々の寄与の特性は、個々の電力ユニット２０８自体によって決定されるため、制御ノード２０２は、個々の電力ユニット２０８からの寄与の特性を調整することに付随する負担から解放される。さらに、同一の制御関数が、電力ユニット２０８のグループにブロードキャストされるため、個々の電力ユニット２０８に個々の命令を送信する場合と比較して、送信リソースにかかる負担が少ない。

さらなるリソースの節約が、ここで説明する方法に従って行われ得る。

図９、１１ａ、１１ｂ及び１１ｃに示す制御関数の以前の例は、寄与の時間領域表現を含む。いくつかの本発明の実施形態では、制御ノード２０２から電力ユニット２０８に送信される命令は、寄与の周波数領域表現を含み得る。制御ノード２０２は、変換処理を実行して、時間領域表現を周波数領域表現に変換することができる。変換処理は、例えば、フーリエ変換、又はウェーブレット変換を含んでもよい。周波数領域表現を含む命令を受信すると、次いで、電力ユニット２０８は、さらなる変換処理を実行して、周波数領域表現を時間領域表現に変換する。

時間領域表現を周波数領域表現に変換することにより、制御関数を定義するのに必要なパラメータの数を減らすことができる。時間領域表現を定義するために、立上り時間及び立下り時間、開始時間及び停止時間、異なる時間インスタンスにおける制御関数の値など、複数のパラメータが必要とされることがある。特に複雑な制御関数の場合、必要なパラメータの数は、非常に多く、制御ノード２０２と電力ユニット２０８との間の接続に負担を掛ける。

周波数領域表現を変換することによって、制御関数を定義するのに使用されるパラメータの数を減少させることが可能となる。周波数領域表現は、フーリエ級数についての場合のように、例えば、一連の複素数を含み得る。級数の項の数は、例えば、品質要件に従って制限されてもよい。

図１３は、５次及び７次フーリエ級数の周波数領域表現の、電力ユニット２０８における時間領域表現への変換結果と共に、目標制御関数の例を示す。７次表現は、５次表現よりも目標制御関数からの逸脱が小さいことが分かる。一方、７次表現は、５次表現より多くのパラメータを必要とし、したがって、制御ノード２０２と電力ユニット２０８との間の接続により大きな負担がかかる。したがって、表現の次数は、必要とされる制御関数の品質に従って変化されてもよい。

上記の例は、フーリエ変換に関係する。一方、基底関数のより高い解析周波数においてより高い時間分解能を可能にする、ウェーブレットの追加的な特別の特性を有し、フーリエ変換に類似の情報を含む、例えば、直交ウェーブレット変換及び積分ウェーブレット変換などの他の時間−周波数変換を含む他の種類の変換が使用されてもよい。

上述したように周波数領域表現を使用して制御関数を送出する方法は、他の種類のスケジューリングに適用され得る。例えば、制御ノード２０２が、上記の方法に従って個々のデバイスに委ねるのではなく、その寄与のタイミング及び／又は他の特性を個々のデバイスそれぞれに指定するという状況において使用され得る。

上記の例は、配電グリッドにおけるエネルギー供給及び／又は消費に対する寄与に関して説明されてきたが、説明した方法は、電気ネットワーク１００、１０２を流れる電気の他の特性に対する寄与に対しても同様に適用する。例えば、上述した方法は、ＷＯ２０１１／１４７８５２ Ａ２で説明される方法と併せて、電気の無効電力特性寄与が必要とされる場合、又は、例えば、グリッドの周波数特性に寄与するために電力消費及び／又は供給の変化が必要とされる場合に使用され得る。

本明細書に記載した技術及び方法は、様々な手段によって実装され得る。例えば、これらの技術は、ハードウェア（１つ若しくは複数のデバイス）、ファームウェア（１つ若しくは複数のデバイス）、ソフトウェア（１つ若しくは複数のモジュール）、又はそれらの組合せで実装され得る。ハードウェア実装は、１つ若しくは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application-specific integrated circuit）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ：digital signal processing device）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：programmable logic device）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、本明細書に記載した機能を実行するように設計された他の電子ユニット、又はそれらの組合せに実装され得る。ファームウェア又はソフトウェアの場合、実装は、本明細書に記載した機能を実行する、少なくとも１つのチップセットのモジュール（例えば、手続き、関数など）を通じて実現され得る。ソフトウェアコードは、データ記憶ユニットに記憶され、プロセッサによって実行されてもよい。データ記憶ユニットは、プロセッサ内部、又はプロセッサの外部に実装されてもよい。後者の場合、データ記憶ユニットは、技術分野において既知の様々な手段を介して、プロセッサと通信可能に連結されてもよい。追加的に、本明細書に記載したシステムの構成要素は、それに関して記載された様々な態様の達成などを容易にするために、追加の構成要素によって再構成され、及び／又は補足され得る。それらは、当業者によって理解されることとなるように、所与の図面において説明される正確な構成に限定されなくてもよい。

上記の実施形態は、本発明の例示的な例として理解されるべきである。本発明のさらなる実施形態が想定される。例えば、ユーザは、中央ノード２００のユーザインターフェース３１０を介して、中央ノード２００とやり取りし、中央ノード２００に情報を提供し得ることが、上述されている。いくつかの構成では、ユーザは、その代わりに、どこか他の場所に位置するユーザインターフェースを使用して中央ノード２００とやり取りし、又は、インターネットブラウザを使用して、インターネットを介して中央ノード２００と通信してもよい。いくつかの構成では、ユーザによって行われていると記載された通信は、その代わりに、例えば、ユーザカレンダー及び／又は他の個人情報にアクセスして、ユーザに関連するデバイスの利用可能時間を判断するように構成され得る、例えば、コンピュータアルゴリズムを使用して、自動的に行われ得る。

さらに、制御ノード２０２は、通信する１つ又は複数の電力ユニット２０８のＩＰアドレスなどの、ネットワークアドレスを示すアドレスデータを記憶してもよいことが上述された。いくつかの実施形態では、例えば、アドレスデータが、ＭＳＩＳＤＮ番号などの所与のＳＩＭカードの識別番号を含む場合に、電力ユニット２０８は、加入者識別モジュール（ＳＩＭ：subscriber identity module）カードなどが組み込まれた一意の識別子を有してもよい。いくつかの実施形態では、電力ユニット２０８と制御ノード２０２との間の通信は、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）として知られる電力線に沿ったデータの送信によって行われてもよい。

中央ノード２００及び制御ノード２０２は、コンピュータ化された装置として実装されてもよい。それらは、分離した構成で実装されるものとして上述されている。しかしながら、これらのノードの構成要素及び機能、例えば、ユーザデータベース及びデバイスデータベースは、複数の分散型の物理的構成を使用して、分散方式で実装されてもよい。

図２に示すシステムは、中央ノード２００及び複数の制御ノード２００を含んでいるが、いくつかの実施形態では、中央ノード２００が使用されず、及び／又は制御ノード２０２が１つだけ存在する。

配電グリッド１０２へのエネルギー寄与などに対し、上記で参照されたが、本発明の実施形態は、送電グリッド１００などの、配電ネットワークの他の部分にも同様に適用する。

いずれか１つの実施形態に関して説明した任意の特徴は、単独で、又は説明した他の特徴と組み合わせて使用されてもよく、実施形態のうちの他のいずれかの実施形態の１つ若しくは複数の特徴と組み合わせて、又は、実施形態のうちの他のいずれかの実施形態の任意の組合せで使用されてもよい。さらに、上述していない均等物及び修正物は、添付の特許請求の範囲で定義される、発明の範囲から逸脱することなく使用されてもよい。

電力ユニット制御ユニット２１０は、また、関連する電力ユニット２０８に関するプロファイル情報を記憶するデータ記憶を含む。図３ｂは、データ記憶３１０の内容の例を示す。ユーザデータベース４０６に記録された各電力ユニット２０８について、電力ユニット２０８及び／又は電力ユニット２０８が属しているグループを識別するための、関連する電力ユニット識別子３１２、電力ユニット２０８をさらに識別する、本明細書で「疑似識別子」と呼ばれるさらなる識別子３１４、電力ユニット２０８に関連付けられた位置を識別する位置識別子３１６、ユーザ定義された利用可能性３１８、並びに、電力ユニット２０８が生成可能なエネルギー量３２０などの利用可能な寄与、及び、例えば、最大又は平均の電力消費量／供給量といったユニットの電力特性３２２の寄与特性の割合などの動作特性が記憶されている。

これは、以下のアプローチによって処理され得る。上述の手法に基づいて、時間ｔ_Ｒを決定する代わりに、電力ユニット２０８は、制御期間をいくつかの分離した区間Ｉ_１．．．Ｉ_６に分割する。図１２ａは、電力ユニット２０８が長さＴの制御期間を示す制御関数を受信する例を示す。電力ユニット２０８は、制御期間Ｔを長さＴ_０の区間に分割する。長さＴ_０は、電力ユニット２０８が寄与するために利用可能な時間の長さに等しくてもよい。この例では、Ｔは、Ｔ_０の完全な倍数ではなく、そのため、Ｔ_０より短い長さＴ_１を有する１つの期間が含まれる。この例では、電力ユニット２０８は、最後の区間Ｉ_６が短縮された長さＴ_１を有するように選択しているが、短縮された長さＴ_１を有する区間は、一連の区間内のいかなる点に含まれ得る。

制御期間を分離した区間に分割するこの方法は、制御期間の長さが、電力ユニット２０８が寄与をもたらすのに利用可能な期間のいくつかの倍数であるときに、特に適しているかもしれない。したがって、所与の電力ユニット２０８は、利用可能な寄与の長さと比較した制御期間の長さに基づいて、この後者の方法を使用するか、又は図１０を参照して上述した方法を使用するかを選択し得る。例えば、図１２ａを参照して説明した方法が使用される、上記の利用可能な寄与の長さによって分割される制御期間の長さについての閾値が存在してもよい。

図１２ｂに例が示されており、図１２ｂにおいて、左側のグラフに示された寄与は、右側に示された３つの別々の寄与に分割される。３つの寄与のそれぞれが別々の制御関数によって表され、制御ノード２０２によって選択された電力ユニット２０８の別々のグループに送信される。別々のグループから結合された寄与の合計が、左側のグラフに示される所望の寄与（又はその近似）となる。

制御ノード２０２によって選択される電力ユニット２０８の任意のグループについて、グループの異なる電力ユニット２０８は、異なる方法を用いてその寄与を制御してもよいことに留意すべきである。例えば、グループの１つ又は複数の電力ユニット２０８が、図１０を参照して説明した方法を用いて寄与をもたらしてもよく、１つ又は複数が、図１２ａを参照して説明した方法を使用してもよく、及び／又は、１つ又は複数の電力ユニット２０８のうちの別の電力ユニットが、上述したＰＷＭ方式を使用してもよい。いくつかの場合には、電力ユニット２０８は、上述した制御方法のうちの複数の形式を実装する能力を有してもよく、状況に応じて、例えば、ランダムに、又はデバイスの環境状況に従って、又は工場若しくはフィールドでプログラムされた優先順位を介して、又は制御ノード２０２による制御を通じて、選択することによって、どの方法を使用するかを選択してもよい。

制御ノード２０２によってアクセス可能なデータは、３種類の電力ユニット２０８を示すことができる。
ａ）寄与の持続期間を修正することができない電力ユニット２０８
ｂ）寄与の持続期間を変更することができるが、瞬時電力を修正することができない電力ユニット２０８（例えば、単純なオン／オフデバイス）
ｃ）瞬時電力を修正することが可能な電力ユニット２０８
タイプａ）及びｂ）の電力ユニット２０８は、図１０及び１２ａを参照して上述した方法を使用することができる。電力ユニット２０８の寄与の利用可能な時間長が、制御期間の長さの高い比率である場合、いくつかの場合において、プロファイル形状の歪みを回避するために、選択から省かれてもよい。一方、例えば、歪みの程度が受け入れ可能ないくつかの場合にそのような電力ユニット２０８が含まれてもよく、図１０を参照して説明した方法を使用してもよい。タイプｃ）の電力ユニット２０８は、ＰＷＭ方式によって例示される、上述のさらなる方法を使用してもよい。

タイプｂ）の電力ユニット２０８は、制御期間の比較的小さな比率にわたってのみ寄与するように、図１２ａを参照して説明した方式を使用するために、寄与する時間の長さを制限してもよい。

図９、１１、１２ａ、１２ｂ及び１３に示す制御関数の以前の例は、寄与の時間領域表現を含む。いくつかの本発明の実施形態では、制御ノード２０２から電力ユニット２０８に送信される命令は、寄与の周波数領域表現を含み得る。制御ノード２０２は、変換処理を実行して、時間領域表現を周波数領域表現に変換することができる。変換処理は、例えば、フーリエ変換、又はウェーブレット変換を含んでもよい。周波数領域表現を含む命令を受信すると、次いで、電力ユニット２０８は、さらなる変換処理を実行して、周波数領域表現を時間領域表現に変換する。

図１４は、５次及び７次フーリエ級数の周波数領域表現の、電力ユニット２０８における時間領域表現への変換結果と共に、目標制御関数の例を示す。７次表現は、５次表現よりも目標制御関数からの逸脱が小さいことが分かる。一方、７次表現は、５次表現より多くのパラメータを必要とし、したがって、制御ノード２０２と電力ユニット２０８との間の接続により大きな負担がかかる。したがって、表現の次数は、必要とされる制御関数の品質に従って変化されてもよい。

図２に示すシステムは、中央ノード２００及び複数の制御ノード２０２を含んでいるが、いくつかの実施形態では、中央ノード２００が使用されず、及び／又は制御ノード２０２が１つだけ存在する。

Claims (28)

1. 電力グリッドを流れる電気の１つ又は複数の電気特性を制御する方法であって、前記電力グリッドが、前記電力グリッドから電力を消費し、及び／又は前記電力グリッドに電力を供給するようにそれぞれが構成される、分散された複数の電力ユニットに接続され、
   前記分散された複数の電力ユニットのうちの第１の電力ユニットにおいて、前記電力グリッドからの電力消費、及び／又は前記電力グリッドへの電力供給を制御するための命令を受信するステップであって、前記命令が、前記分散された複数の電力ユニットによって制御期間中に行われる、前記１つ又は複数の電気特性への寄与の特性を表す制御関数を示すデータを含む、ステップと、
   前記第１の電力ユニットが前記制御期間中に行うために利用可能な、寄与の１つ又は複数の特性を示すプロファイル情報を、データ記憶から取得するステップと、
   前記第１の電力ユニットにおいて、前記制御関数及び前記プロファイル情報に基づいて、前記制御期間中に前記第１の電力ユニットによって行われる、前記１つ又は複数の電気特性への第１の電力ユニット寄与を決定するステップと、
   前記第１の電力ユニット寄与に従って、前記電力グリッドからの電力消費及び／又は前記電力グリッドへの電力供給を制御するステップと、
   を含む、方法。
2. 前記分散された複数の電力ユニットによって行われる、前記１つ又は複数の電気特性への前記寄与は、時間変化する寄与である、請求項１に記載の方法。
3. 乱数生成処理に基づいて、前記第１の電力ユニット寄与のタイミング特性を決定するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記タイミング特性は、前記第１の電力ユニット寄与を開始するための開始時間を含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記制御関数に基づいて、前記タイミング特性を決定するステップを含む、請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記制御関数に対して積分処理を実行して、積分された制御関数を生成するステップと、
   前記乱数生成処理を使用して数を生成するステップと、
   生成された前記数に対応する値を有する、前記積分された制御関数における時刻値を決定するステップと、
   決定された前記時刻値に基づいて、前記タイミング特性を決定するステップと、
   を含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記制御期間を複数の区間に分割するステップと、
   前記複数の区間のうちの１つをランダムに選択するステップと、
   選択された前記区間の間に、前記電力グリッドからの電力消費及び／又は前記電力グリッドへの電力供給を制御するステップと、
   を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記複数の区間が、前記第１の電力ユニット寄与をもたらすために前記第１の電力ユニットが利用可能な、前記制御期間の時間長に基づいて選択される、請求項７に記載の方法。
9. 前記第１の電力ユニットが、複数の動作状態で動作することが可能であり、前記１つ又は複数の電気特性に対する寄与が、前記動作状態に従って変化し、前記方法が、前記制御関数の変化に従って、前記第１の電力ユニットの前記動作状態を変更するステップを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記命令が、所望の時間変化する寄与の周波数領域表現を含み、前記方法が、前記周波数領域表現を時間領域表現に変換する変換処理を実行するステップを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記変換処理が、フーリエ変換及びウェーブレット変換のうちの少なくとも１つを実行することを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記１つ又は複数の電気特性が、エネルギー特性を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記プロファイル情報が、寄与するために利用可能なエネルギー量、前記第１の電力ユニットの電力消費特性又は電力供給特性、及び前記寄与をもたらすために前記電力ユニットが利用可能である持続期間のうちの１つ又は複数を示す、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. コンピュータ化された装置上で、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法を実行するための命令を含む、コンピュータプログラム。
15. 電力ユニットを制御して、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される、制御装置。
16. 電力グリッドを流れる電気の１つ又は複数の実電気特性又は無効電気特性を制御する方法であって、前記電力グリッドが、前記電力グリッドから電力を消費し、及び／又は前記電力グリッドに実電力若しくは無効電力を供給するようにそれぞれが構成される、分散された複数の電力ユニットに接続され、
    制御システムにおいて、制御期間中に、前記電力グリッドから電力を消費し、及び／又は前記電力グリッドに電力を供給するようにそれぞれが構成された複数の電力ユニットによって、１つ又は複数の電気特性に対して行われる寄与を決定するステップと、
    前記制御システムにおいて、決定された前記寄与及び第１の複数の電力ユニットに関するプロファイル情報に基づいて、前記分散された複数の電力ユニットのうちの前記第１の複数の電力ユニットを選択するステップであって、前記プロファイル情報が、前記電力ユニットの１つ又は複数の動作特性に関する情報を含む、ステップと、
    前記制御システムにおいて、決定される前記寄与の特性の表現を提供する制御関数を生成するステップと、
    前記制御システムの通信手段を介して、前記第１の複数の電力ユニットに命令を送信して、電力消費及び／又は電力供給を制御するステップであって、前記命令が、前記制御関数のしるし（indication）を含む、ステップと、
    を含む方法。
17. 決定される前記寄与が、時間変化する寄与である、請求項１６に記載の方法。
18. 前記寄与を決定する前記ステップが、所望の寄与を複数の寄与に分割するステップを含み、前記方法が、前記複数の寄与のそれぞれについて、前記分散された複数の電力ユニットのうちの異なる複数の電力ユニットを選択するステップを含む、請求項１６又は１７に記載の方法。
19. 前記寄与の前記決定が、前記寄与の時間領域表現を決定することを含み、
    前記制御関数の前記生成は、前記命令が前記制御関数の周波数領域表現を含むように、変換処理を実行して周波数領域表現を生成することを含む、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記周波数領域表現の少なくとも１つの特性が品質要件に従って変化するように、前記変換処理が、精度要件に基づいて実行される、請求項２１に記載の方法。
21. 前記変換処理が、フーリエ変換及びウェーブレット変換処理のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９又は２０に記載の方法。
22. 前記１つ又は複数の電気特性が、エネルギー特性を含む、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記プロファイル情報が、前記制御期間中に寄与するエネルギー量、電力消費特性又は電力供給特性、寄与をもたらすために利用可能な持続期間、及び、寄与を制御するために所与の電力ユニットによって使用される方法のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の方法。
24. コンピュータ化された装置上で、請求項１６〜２３のいずれか一項に記載の方法を実行するための命令を含む、コンピュータプログラム。
25. 請求項１６〜２４のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される、制御システム。
26. 電力グリッドを流れる電気の１つ又は複数の電気特性を制御する制御システムであって、前記電力グリッドが、前記電力グリッドから電力を消費し、及び／又は前記電力グリッドに電力を供給するようにそれぞれが構成される、分散された複数の電力ユニットに接続され、前記制御システムが、
    処理手段と、
    通信手段と、
    を備え、
    前記処理手段が、
    制御期間中に、前記電力グリッドから電力を消費し、及び／又は前記電力グリッドに電力を供給するようにそれぞれが構成される、複数の電力ユニットによって、前記１つ又は複数の電気特性に対して行われる寄与を決定し、
    決定される前記寄与及び第１の複数の電力ユニットに関するプロファイル情報に基づいて、前記分散された複数の電力ユニットのうちの前記第１の複数の電力ユニットを選択し、前記プロファイル情報が、前記電力ユニットの１つ又は複数の動作特性に関する情報を含み、
    決定された時間変化する前記寄与の特性の表現をもたらす制御関数を生成し、
    前記通信手段を介して、前記第１の複数の電力ユニットに命令を送信して電力消費及び／又は電力供給を制御し、前記命令が、前記制御関数のしるし（indication）を含むように構成される、制御システム。
27. 電力グリッドを流れる電気の１つ又は複数の特性を制御する方法であって、前記電力グリッドが、前記電力グリッドから電力を消費し、及び／又は前記電力グリッドに電力を供給するようにそれぞれが構成される、分散された複数の電力ユニットに接続され、前記方法が、
    制御システムにおいて、制御期間中に、前記電力グリッドから電力を消費し、及び／又は前記電力グリッドに電力を供給するようにそれぞれが構成される複数の電力ユニットによって、前記１つ又は複数の特性に対して行われる、時間変化する寄与を決定するステップと、
    前記制御システムにおいて、決定された前記寄与及び第１の複数の電力ユニットに関するプロファイル情報に基づいて、前記分散された複数の電力ユニットのうちの前記第１の複数の電力ユニットを選択するステップであって、前記プロファイル情報が、前記電力ユニットの１つ又は複数の動作特性に関する情報を含む、ステップと、
    前記制御システムの通信手段を介して、前記第１の複数の電力ユニットのそれぞれに命令を送信し、前記制御期間中に電力消費及び／又は電力供給を制御するステップと、
    を含み、
    前記第１の複数の電力ユニットのうちの所与の１つの電力ユニットに送信される前記命令が、前記１つ又は複数の特性に対して前記所与の電力ユニットによって行われる、時間変化する寄与の周波数領域表現を含む、
    方法。
28. 前記所与の電力ユニットによって行われる、前記時間変化する寄与の時間領域表現を決定するステップと、
    変換処理を実行して、前記時間領域表現を前記周波数領域表現に変換するステップと、
    を含む、請求項２６に記載の方法。

Images