JP2017536799A - グリッドに結合された実時間適応分散間欠電力 - Google Patents
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Abstract
Description
参照により本明細書に組み込まれている、Goldenらに対する米国特許第8855829号明細書は、電力グリッドにおける電力消費および蓄積を管理するためのシステムおよび方法を開示している。地理的に分散された複数のエネルギー管理コントローラから測値が受け取られる。個々のエネルギー管理コントローラは、蓄積されたエネルギーを有するエネルギー蓄積ユニットを有している。測値は、エネルギー管理コントローラおよびそれらの関連するエネルギー蓄積ユニットのエネルギー生成および蓄積容量を含む。測値は、処理、例えば集合され、かつ、グラフィカル・ユーザ・インタフェース上に表示される。ユニットにそれらの蓄積されたエネルギーをインバータを介して電力グリッドに放電するように指令するコマンドが、エネルギー管理コントローラの第1のサブセットに伝送される。個々のユニットのエネルギー蓄積ユニットにエネルギーを蓄積するためのコマンドが複数のエネルギー管理コントローラの第2のサブセットに伝送される。
また、本発明は、同じく好ましくは、複数の中間回路を介して顧客に電力を提供するグリッド・パーティシパントに操作可能に接続されたグリッド上の負荷を管理するための第2の方法であり、個々の顧客は、共通接続部で中間回路のうちの1つに接続された需給計器の後段に存在する顧客回路上に可変負荷を有し、エネルギー管理コントローラを被制御負荷顧客の可変負荷の被制御負荷部分に制御可能に接続するステップであって、好ましくは、被制御負荷部分を被制御負荷顧客の顧客回路に自律的に実時間で接続し、または顧客回路から自律的に実時間で開放することによって被制御負荷部分を実時間で制御し、それによりコントローラは、好ましくは需給計器の後段の被制御負荷部分の自律的実時間負荷制限および負荷追加を許容し、コントローラは、好ましくは被制御負荷顧客毎に参照基準と結合され、コントローラは、好ましくはグリッド・パーティシパントがグリッド・パーティシパント規則をコントローラにダウンロードすることができるよう、グリッド・パーティシパントにダウンロード可能に接続されるステップと、グリッド・パーティシパント規則を、好ましくは参照される被制御負荷顧客の被制御負荷を実時間で自律的に管理することができる参照基準によって選択されたコントローラの少なくとも参照されるサブセットにダウンロードするステップであって、参照される被制御負荷顧客の各々は、好ましくは特定のグリッド・パーティシパント規則にオプトインするかどうかを個別に選定することができ、それによりその特定のグリッド・パーティシパント規則にオプトインすることを決定した、参照される被制御負荷顧客は、好ましくはその特定のグリッド・パーティシパント規則に対してオプトインした顧客であり、それにより需給計器の後段の被制御負荷部分の負荷制限部品の自律的実時間制限および負荷追加部品の自律的実時間追加は、それによりその特定のグリッド・パーティシパント規則に従って、オプトインした顧客の負荷を実時間で制御し、好ましくはその特定のグリッド・パーティシパント規則に実質的に従うべく、参照される被制御負荷顧客のための中間回路の自律的実時間適応化に寄与するステップとを含む。
上で説明した本発明においては、参照基準は、好ましくは、参照される被制御負荷顧客または発電および蓄積顧客が接続される中間回路、参照される被制御負荷顧客または発電および蓄積顧客が配置される領域、参照される被制御負荷顧客または発電および蓄積顧客の間欠発電システムのタイプ、参照される発電および蓄積顧客の間欠発電システムが面する方向、参照される発電および蓄積顧客の間欠発電システムの周囲の地形の地理上の特性、参照される発電および蓄積顧客の間欠発電システムの容量、被制御負荷顧客または発電および蓄積顧客の電力使用のタイプ、参照される被制御負荷顧客がエネルギー蓄積装置を有しているかどうか、ならびに、被制御負荷顧客の被制御負荷のサブセットまたは発電および蓄積顧客の間欠発電システムに、グリッドに接続された他の被制御負荷または間欠発電システムとは別様に挙動させ得る他の基準からなるグループから選択される。
これらの容量性負荷は、電池充電デバイスを備えることが同じく好ましい。
接続された複数の顧客回路は、前記顧客回路の大半であることが好ましい。
本発明は、同じく、中間回路(個々の顧客の顧客回路が共通接続部で操作可能に接続される)に提供されるグリッド・パーティシパントの有効電力および無効電力を管理するための方法であり、接続された複数の顧客回路の電力特性を実時間で測定するために、測定デバイスを接続された複数の顧客回路に共通接続部で接続するステップと、接続された複数の顧客回路に対する電力特性の平均化された測値を提供するために、測定デバイスからの測値を平均化するステップと、平均化された測値をグリッド・パーティシパントに報告するステップと、中間回路に接続された有効負荷および無効負荷を自律的に実時間で起動し、および非活性化し、および変化させることにより、平均化された測値に従ってグリッド・パーティシパントの必要な有効電力出力および無効電力出力を調整するステップとを含む。
接続するステップは、エネルギー管理コントローラおよびスマートメータからなるグループから選択される測定デバイスを使用して実施されることが好ましい。
接続された複数の顧客回路は、顧客回路の大半であることが好ましい。
顧客回路は、顧客需給計器の後段に可変有効および無効負荷を有することが好ましく、また、測定デバイスは、被制御有効および無効負荷部分を自律的に実時間で接続し、または開放し、または変化させることにより、顧客回路の被制御有効および無効負荷部分を実時間で自律的に制御可能に切り換え、または変化させるエネルギー管理コントローラであることが好ましい。この方式によれば、コントローラは、接続された複数の顧客回路の電力特性の実時間制御を需給計器の後段で許容する。コントローラは、中間回路に対するグリッド・パーティシパントの所望の結果のために、グリッド・パーティシパントがグリッド・パーティシパント規則をコントローラにダウンロードすることができるよう、グリッド・パーティシパントにダウンロード可能に接続される。調整するステップは、次に、接続された複数の顧客に対する電力特性の平均化された測値をコントローラにダウンロードすることによって実施される。したがって電力特性の平均化された測値が所望の範囲外になると、それに実時間で応答して、顧客の顧客回路内のコントローラは、その顧客回路の電力特性を需給計器の後段で実時間で調整するために、被制御有効および無効負荷部分を自律的に接続し、および開放し、および変化させ、それによりグリッド・パーティシパント規則が要求している場合、平均化された測値に基づいてグリッド・パーティシパント規則に合致するべく寄与する。
本発明は、好ましくは、間欠発電システム(「顧客」)を有する住宅顧客の家庭または商用顧客あるいは他の顧客の地所の需給計器の後段に設置されたエネルギー管理コントローラ(コントローラ)を含む。コントローラは、好ましくはユーティリティ(または他のグリッド・パーティシパント)にダウンロード可能に接続され(直接または間接的に)、また、好ましくはエネルギー生成デバイス、エネルギー消費デバイスおよびエネルギー蓄積デバイス(蓄積デバイス)を実時間で制御し、かつ、これらのデバイスによって生成され、消費され、蓄積され、またはグリッドに伝達される電力を実時間で測定する。また、コントローラは、同じく好ましくは、計器の後段に配置された顧客の回路上の電力を実時間で測定する。
個々のエネルギー管理コントローラは、好ましくは個々のエネルギー管理コントローラが接続される中間回路(それらに限定されないが、その最も近くの変圧器、近隣回路、中間回路、およびユーティリティグリッドに接続された副送電変電所)と結合され得る独自の識別子を担っている。コントローラは、好ましくは、ユーティリティ(または他のグリッド・パーティシパント)による、参照基準(顧客回路が接続される中間回路、顧客回路が配置される領域、間欠発電システムの顧客のタイプ、顧客の間欠発電システムが面する方向、顧客の間欠発電システムの周囲の地形の地理上の特性、顧客の間欠発電システムの容量、顧客の電力使用のタイプ、顧客が蓄積デバイスを有しているかどうかなど)に基づくコントローラの結合を可能にするデータタグを使用する。ユーティリティ(または他のグリッド・パーティシパント)は、好ましくは複数のエネルギー管理コントローラを集合し、または参照基準を使用して無限の所望のサブセットに分離し、また、好ましくは、顧客回路に接続された(顧客回路自体は中間回路に接続される)集合されたコントローラの所望のサブセットにダウンロードすることができる更新可能なユーティリティ規則(または他のグリッド・パーティシパント規則)を生成し、また、顧客の回路に対するユーティリティの所望の結果(または他のグリッド・パーティシパントの所望の結果)、あるいは中間回路に対する集合された所望の結果を達成するために、規則への顧客の参加を鼓舞するように設計された報奨金または罰金プログラムを生成する。
また、エネルギー管理コントローラ10は、同じく好ましくは、被制御負荷15、16、19を顧客回路17に実時間で遠隔で接続し(すなわちターンオンし)、それにより負荷を可変に大きくする(負荷を追加する)か、または被制御負荷15、16、19を顧客回路17から実時間で開放し(すなわちターンオフし)、それにより負荷を小さくする(負荷を制限する)。被制御負荷15、16、19は、互いに独立して追加または制限され得る。例えばエネルギー管理コントローラ10は、プールポンプではなく、給湯装置をターンオンすることができる。被制御負荷15、16、19は、好ましくは、家庭用デバイス(負荷)の接続および互いの通信を可能にする無線プロトコルであるZigbeeなどの技術、または少なくとも等価機能を提供する何らかの他の無線プロトコルを使用して制御される。エネルギー管理コントローラ10は、Zigbeeプロトコルまたは他の無線接続および通信プロトコルを使用しているスイッチおよび他の電気制御構成要素などの遠隔制御可能なスイッチおよび可変抵抗を使用して、被制御負荷15、16、19および他の負荷をターンオンおよびターンオフし、または変化させることができる。
Claims (14)
- グリッド・パーティシパントに操作可能に接続されたグリッド上で中間回路の力率を管理するための方法であって、前記中間回路が、操作可能に接続された、可変有効および無効負荷を有する顧客回路を顧客需給計器の後段に有し、前記顧客回路が共通接続部で前記中間回路に接続され、前記方法が、
被制御有効および無効負荷部分を自律的に実時間で接続し、または開放し、または変化させることにより、前記顧客回路の前記被制御有効および無効負荷部分を実時間で自律的に制御可能に切り換え、または変化させるために、接続された複数の前記顧客回路にエネルギー管理コントローラを提供するステップであって、それにより前記コントローラが前記接続された複数の顧客回路の前記力率の実時間制御を前記需給計器の後段で許容し、
前記コントローラが、前記中間回路に対する前記グリッド・パーティシパントの所望の結果のために、前記グリッド・パーティシパントがグリッド・パーティシパント規則を前記コントローラにダウンロードすることができるよう、前記グリッド・パーティシパントにダウンロード可能に接続され、
前記コントローラが、前記接続された複数の顧客回路の力率および電力消費の測値を前記共通接続部で実時間で獲得し、
前記コントローラの各々が、前記グリッド・パーティシパントが前記接続された複数の顧客回路の力率および電力消費の前記測値をアップロードすることができるよう、アップロード可能に前記グリッド・パーティシパントに接続される
ステップと、
前記接続された複数の前記顧客の前記顧客回路に対する力率の重みつき平均化測値を提供するために、力率の前記測値を電力消費によって重み付けし、次に平均化するステップと、
前記接続された複数の前記顧客に対する力率の前記重みつき平均化測値を前記コントローラにダウンロードするステップと
を含み、
力率の前記重みつき平均化測値が所望の範囲外になると、それに実時間で応答して、顧客の顧客回路内の前記コントローラが、その顧客回路の前記力率を前記需給計器の後段で実時間で調整するために、前記被制御有効および無効負荷部分を自律的に接続し、および開放し、および変化させ、それにより前記グリッド・パーティシパント規則が要求している場合、前記重みつき平均化測値に基づいて前記グリッド・パーティシパント規則に合致するべく寄与する方法。 - 前記無効負荷部分の一部が容量性負荷を備える、請求項1に記載の方法。
- 前記容量性負荷が電池充電デバイスを備える、請求項2に記載の方法。
- 前記無効負荷部分の一部が誘導性負荷を備える、請求項1に記載の方法。
- 前記接続された複数の顧客回路が前記顧客回路の大半である、請求項1に記載の方法。
- 前記接続された複数の顧客回路が、その中間回路上で電力の大半を消費する前記顧客回路の一部である、請求項1に記載の方法。
- 共通接続部で接続された操作可能に接続された顧客回路を有する中間回路に提供されるグリッド・パーティシパントの有効電力および無効電力を管理するための方法であって、
前記接続された複数の顧客回路の電力特性を実時間で測定するために、測定デバイスを接続された複数の前記顧客回路に前記共通接続部で接続するステップと、
前記接続された複数の顧客回路に対する前記電力特性の平均化された測値を提供するために、前記測定デバイスからの前記測値を平均化するステップと、
前記平均化された測値を前記グリッド・パーティシパントに報告するステップと、
前記中間回路に接続された有効負荷および無効負荷を自律的に実時間で起動し、および非活性化し、および変化させることにより、前記平均化された測値に従って前記グリッド・パーティシパントの必要な有効電力出力および無効電力出力を調整するステップと
を含む方法。 - 前記調整するステップが、前記顧客回路の前記共通接続部の後段に存在する有効負荷および無効負荷を自律的に実時間で起動し、および非活性化し、および変化させることによって実施される、請求項7に記載の方法。
- 前記電力特性が、力率、電圧および周波数からなるグループから選択される、請求項7に記載の方法。
- 前記接続するステップが、エネルギー管理コントローラおよびスマートメータからなるグループから選択される測定デバイスを使用して実施される、請求項7に記載の方法。
- 前記平均化するステップが、個々の顧客回路の電力消費によって重みつき平均するステップである、請求項7に記載の方法。
- 前記接続された複数の顧客回路が前記顧客回路の大半である、請求項7に記載の方法。
- 前記接続された複数の顧客回路が、その中間回路上で電力の大半を消費する前記顧客回路の一部である、請求項7に記載の方法。
- 前記顧客回路が、顧客需給計器の後段に可変有効および無効負荷を有し、前記測定デバイスが、被制御有効および無効負荷部分を自律的に実時間で接続し、または開放し、または変化させることにより、前記顧客回路の前記被制御有効および無効負荷部分を実時間で自律的に制御可能に切り換え、または変化させるエネルギー管理コントローラであり、それにより前記コントローラが、前記接続された複数の顧客回路の前記電力特性の実時間制御を前記需給計器の後段で許容し、
前記コントローラが、前記中間回路に対する前記グリッド・パーティシパントの所望の結果のために、前記グリッド・パーティシパントがグリッド・パーティシパント規則を前記コントローラにダウンロードすることができるよう、前記グリッド・パーティシパントにダウンロード可能に接続され、
前記調整するステップが、
前記接続された複数の前記顧客に対する前記電力特性の前記平均化された測値を前記コントローラにダウンロードする
ことによって実施され、
前記電力特性の前記平均化された測値が所望の範囲外になると、それに実時間で応答して、顧客の顧客回路内の前記コントローラが、その顧客回路の前記電力特性を前記需給計器の後段で実時間で調整するために、前記被制御有効および無効負荷部分を自律的に接続し、および開放し、および変化させ、それにより前記グリッド・パーティシパント規則が要求している場合、前記平均化された測値に基づいて前記グリッド・パーティシパント規則に合致するべく寄与する、請求項7に記載の方法。
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