JP5695425B2 - 電力使用をスケジュールするためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、データ処理システムの分野に関し、特に、供給された電力を、電力供給グリッドに接続された多数の消費者に効率的に割振るためのデータ処理システムに関する。

一般に、電力に関する消費者の需要は、多くの場合、１日の間でもかなり変化する。更に、電力に対する個々の各消費者の需用は、一般に、同じ電力供給ネットワークに接続された別の消費者と非常に相関している。例えば、多くの消費者は、消費者が先ず起床して入浴のために多くの湯を使いたいとき、朝のうちに同時にまたはほぼ同時にエネルギ消費を増加させそうである。同様に、多数の消費者がエア・コンディショナを稼動させる夏の午後には、電力供給ネットワークから取り出される電力に対する需要が複合的に増加するであろう。もちろん、ピーク需要は、ネットワーク・キャパシティに影響を与え、また、電気エネルギ提供者が、同じ電力供給グリッドに接続された他の供給者からの電気エネルギの購入にも影響を与える。ピーク需要の縮小は、わずかなピーク期間、例えば、夏季の１００時間の間の過剰な発電量を回避し得る。

その状況に対処するために、或る電気エネルギ提供者は複層的価格設定を採用した。一日のうちの高需要期間に対応する所定期間中、消費者は電力に関してより高い価格を請求され、低需要の期間中、それ相当に消費者は割引価格を請求される。その価格設定方式は、高需要の期間中、電力消費を減らすように消費者の需要を移行させることを意図している。

その価格設定方式を利用するために、送電ネットワークは、割引料金期間の始まりを信号する、いわゆるトリガ・パルスを電力線 (しかし、電力線による搬送に限定されず、例えば、ＦＭ無線副搬送波機構) を介して送るための機構を含み得る。そのパルスは、パルスに応答して使用可能にされる温水器のような、パルスを認識するように構成された特定の機器のために使用することも可能である。

しかし、そのような方式の現在の実施態様に関する固有の問題は、その結果が、意図された結果とは反対になることがある、ということである。例えば、トリガ・パルスが電気エネルギ供給者によって多数の加入者に送信される場合、様々な電力消費性の電気製品が同時に電源投入されるとき、または、トリガ・パルスに応答してサーモスタット制御による電源投入を可能にされているとき、電力消費は急上昇することがある。

従って、本発明の目的は、電力消費サイクルをスケジュールするためにコンピュータを活用する方法を提供することにある。

本発明の方法は、複数のデバイス特有の必要な電力消費キャパシティ等に関するデータ要求（ＣＣＤ要求）を受取るステップであって、各ＣＣＤ要求は電力供給されるデバイス（以下、被電力供給デバイスという）に一意的に対応し且つその対応するデバイスに対して必要な電力消費キャパシティおよび電力消費期間を指定する、ステップと、複数のＣＣＤ要求に応答して、各デバイスが通信可能にリンクされた電力供給ネットワークの所定のキャパシティ制約の影響下でどの要求が許可され得るかを判断するステップと、許可されたＣＣＤ要求に対応する各デバイスに、対応する電力消費サイクルを始めるための開始時刻を表わす信号を送るステップとを含む。

本発明の第２の側面に従って電力消費サイクルをスケジュールする方法が提供される。その方法は、デバイス識別子と、必要な電力消費キャパシティと、電力消費期間とを含む消費サイクル・データ（ＣＣＤ）要求を、電力供給ネットワークに接続されたデバイスにおいて生成し、指定された期間中の電力の割振りを要求するステップと、デバイスおよび電力供給ネットワークに通信可能にリンクされたノードにＣＣＤ要求を送るステップと、ノードからＣＣＤ応答を受取るステップと、ＣＣＤ応答が所定のキャパシティ制約の影響下で許可され得るということを表わす場合、ＣＣＤ応答に基づいて、次に生じるべき消費サイクルをスケジュールするステップとを含む。

本発明の第３の側面に従って電力消費サイクルをスケジュールする方法が提供される。その方法は、被電力供給デバイスおよび電力供給ネットワークに通信可能にリンクされたステーションにおいて、デバイスに対応するデバイス識別子と、必要な電力消費キャパシティと、電力消費期間とを含むデバイス特有の消費サイクル・データ（ＣＣＤ）要求を受取るステップと、ＣＣＤ要求に応答して、ＣＣＤ要求が所定のキャパシティ制約の影響下で許可され得るかどうかを判断するステップと、要求が許可され得て且つそのステーションが上流のステーションに接続されているとき、ＣＣＤ要求を上流のステーションに送るステップと、そのステーションが上流のステーションに接続されていないとき、要求が許可され得る場合にはＣＣＤ要求を許可する肯定的なＣＣＤ応答をデバイスに送り、要求が許可され得ない場合にはＣＣＤ要求を拒否する否定的なＣＣＤ応答をデバイスに送るステップとを含む。

本発明の第４の側面によれば、コンピュータにおいて実行されるとき、第１、第２、または第３の側面による方法を遂行するに適したプログラム・コード手段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５の側面に従って電力消費サイクルをスケジュールするためのシステムが提供される。そのシステムは、電力供給ネットワークによって供給された電力によって駆動されるように構成された被電力供給デバイスと、被電力供給デバイスに通信可能にリンクされ、電力供給ネットワークからの電力の割振りを要求する消費サイクル・データ（ＣＣＤ）要求を生成するように構成された消費サイクル・データ（ＣＣＤ）要求モジュールと、被電力供給デバイスに電気的に接続され、動作時に電力を被電力供給デバイスに送る電力供給ネットワーク・ノードと、ＣＣＤ要求モジュールに通信可能にリンクされ、電力の割振りを求める要求が所定のキャパシティ制約の影響下で許可され得るかどうかを判断するように構成されたＣＣＤ応答モジュールとを含む。

本発明の第６の側面に従って電力消費サイクルをスケジュールするための装置が提供される。その装置は、複数のデバイス特有の消費サイクル・データ（ＣＣＤ）要求を受取るための手段であって、各ＣＣＤ要求が被電力供給デバイスに一意的に対応し、その対応するデバイスに対して必要な電力消費キャパシティおよび電力消費期間を指定する、手段と、複数のＣＣＤ要求に応答して、各デバイスが通信可能にリンクされる電力供給ネットワークの所定のキャパシティ制約の影響下でどの要求が許可され得るかを判断するための手段と、許可されたＣＣＤ要求に対応する各デバイスに、対応する電力消費サイクルを始めるための開始時刻を表わす信号を送るための手段とを含む。

本発明の第７の側面に従って電力消費サイクルをスケジュールするための装置が提供される。その装置は、デバイス識別子と、必要な電力消費キャパシティと、電力消費期間とを含む消費サイクル・データ（ＣＣＤ）要求を、電力供給ネットワークに接続されたデバイスにおいて生成し、指定された期間中の電力の割振りを求めるための手段と、デバイスおよび電力供給ネットワークに通信可能にリンクされたノードにＣＣＤ要求を送るための手段と、ノードからＣＣＤ応答を受取るための手段と、ＣＣＤ要求が所定のキャパシティ制約の影響下で許可され得るということをＣＣＤ応答が表わす場合、ＣＣＤ応答に基づいて、次に生じるべき消費サイクルをスケジュールするための手段とを含む。

本発明の第８の側面に従って電力消費サイクルをスケジュールするための装置が提供される。その装置は、被電力供給デバイスおよび電力供給ネットワークに通信可能にリンクされたステーションにおいて、デバイスに対応するデバイス識別子と、必要な電力消費キャパシティと、電力消費期間とを含むデバイス特有の消費サイクル・データ（ＣＣＤ）要求を受取るための手段と、ＣＣＤ要求に応答して、ＣＣＤ要求が所定のキャパシティ制約の影響下で許可され得るかどうかを判断するための手段と、その要求を許可することが可能であることおよびそのステーションが上流のステーションに接続されていることに応答してＣＣＤ要求を上流のステーションに送るための手段と、そのステーションが上流のステーションに接続されてないことに応答して、要求が許可され得る場合、ＣＣＤ要求を許可する肯定的なＣＣＤ応答をデバイスに送り、一方、要求が許可され得ない場合、ＣＣＤ要求を拒否する否定的なＣＣＤ応答をデバイスに送るための手段とを含む。

本発明は、望ましくは、電力供給ネットワークまたはグリッドに接続された複数の被電力供給デバイスに対して電力消費サイクルをスケジュールするためのシステムおよび方法に関する。1つの実施例によれば、本発明は、電力供給ネットワークまたはグリッドに接続された種々のデバイスへの電力に関する要求されたまたはスケジュールされた割振りを確実なものにし得る機構および手順を提供する。本発明の別の実施例は、電力消費全体のパターンを平滑化するように、種々なデバイスの電力消費が全電力供給ネットワークに対して全体的に順序付けられるものである。本発明の更に別の実施例は、各被電力供給デバイスに対する電力消費サイクルが、或る規定された物理的および／または契約上の制約の影響下で確立されたスケジュールに従って時間調節されることを可能にする。

従って、本発明は、そのような制約の影響下で、複数の被電力供給デバイス間の電力の割振りを最適化するために活用されることが望ましい。

本発明の一実施例に従って電力消費サイクルをスケジュールするためのシステムの概略図を示す。 時間の関数としてのネットワーク・ノード・キャパシティの例示的プロットを示す。 時間の関数である、ネットワーク・ノードの上限キャパシティの例示的プロットを示す。 本発明の一実施例に従って図１におけるシステムによって生成および維持される代表的な表を示す。 時間の関数としてプロットされたキャパシティの例示的プロットおよび計算されたキャパシティ・パラメータを示す。 本発明の一実施例に従って図１におけるシステムを利用し得る電力供給ネットワークの概略図を示す。 本発明の別の実施例に従って電力消費サイクルをスケジュールするための方法における例示的ステップのフローチャートである。 本発明の更に別の実施例に従って電力の割振りを要求するための方法における例示的ステップのフローチャートである。 本発明の更に別の実施例に従って所定の制約の影響下で電力の割振りを求めるを求める要求が許可され得るかどうかを判断するための方法における例示的ステップのフローチャートである。

本発明は、好ましい実施例によれば、種々の被電力供給デバイスが、電力供給ネットワーク又は電力供給グリッドによって供給された電力を消費する電力消費サイクルをスケジュールするためのシステムおよび方法に関する。本システムおよび方法は、電力供給ネットワークに接続された様々なデバイスの種々の電力消費要件を自動的に決定するために利用することができる。デバイスの要件に基づいて、および、或る課された制約の影響下で、例えば、電力消費に関する物理的制限から生じる制約または電力供給者によって課された契約上の制約の影響下で、種々のデバイスの電力消費は、電力供給ネットワーク全体にわたる電力消費のパターンを平滑化するように包括的な意味で順序付けられる。従って、各デバイスに対する電力消費サイクルは、課された物理的制約および／または契約上の制約の影響下で、確立されたスケジュールに従って特定の時刻に関してセットされ得る。スケジューリングは、1つ又は複数の物理的制約または契約上の制約の影響下で電力の割振りを最適化するように使用される。この最適化は、分配グリッドの電圧安定化、並びに、そのようなシステムの保護デバイスおよび最終的な生成デマンド要求におけるそれのカスケード効果の維持にまで及ぶ。

本明細書で使用されるように、キャパシティという用語は、デバイスが所与の期間当たり必要とするまたは消費するエネルギ量を指定する大きさを指す。同様に、キャパシティは、電力供給ネットワークにおけるメータまたはステーションが支援し得るエネルギ量を指定する大きさ指す。キャパシティに関して、例えば、ワット、ジュール、およびキロワット時を含む種々の計測単位を使用することが可能である。デバイスという用語は、本明細書で使用されるように、電気エネルギによって駆動されるエア・コンディショナ、暖炉、皿洗い機、洗濯機、温水器、電子レンジ等のような任意の電気機器または器具を包含する。本明細書で使用されるように、メータという用語は、家庭またはビルディングのようなサイトに設置された機器を表わす。多数の回路が様々なデバイスに電力を供給するためにメータに接続し得るし、1つ又は複数のデバイスがメータに接続された回路上に存在し得る。本明細書で使用されるステーションという用語は、電力供給ネットワークまたはグリッドを表わすツリー構造の分枝に相当し得るいくつもの電気的リンクを相互接続する任意の電力供給グリッド機器に相当する。ステーションは、いくつものメータを相互接続する場合には一次ステーションとして表わされ、いくつもの一次ステーションを相互接続するときには二次ステーションとして表わされる。本明細書で使用されるように、期間という語句は時間の単位に相当する。

電力供給ネットワークまたはグリッドの構成におけるレベルの数は本発明に関する限定ではない。説明を明瞭にするために、本発明は、メータ、一次ステーションおよび二次ステーション、並びにグリッドに電力供給するための発電ステーション、を含む電力供給グリッド構造に関連して説明される。

電力供給グリッドは、本明細書においてその用語が使用されるとき、既存の大規模な電力供給グリッドよりも更に一般的なものであってもよく、それによって、マイクロ・グリッドのようなもっと局所化された設計および／またはローカル分布の発電或いはその代替の発電を考慮に入れている。従って、本明細書では、電力供給ステーションという用語は、現在の共通した既存の大規模な発電／大量配電システムの例示として使用される。従って、本発明は、他の電力ユーザの数が極めて多くてもそれは無関係であり、如何なる状況でも、本発明の実施例は、種々の制約の影響下での割振りに関して効率的且つ効果的な機構を提供する。

図１は、本発明の１つの実施例による電力消費サイクルをスケジュールするためのシステム１００の概要図である。システム１００は、電力供給ネットワークを介して供給された電力によって駆動されるように構成された被電力供給デバイス１０２を例示的に含む。システム１００は、更に、被電力供給デバイス１０２に通信可能にリンクされた消費サイクル・データ（ＣＣＤ）要求モジュール１０４も例示的に含む。更に、そのシステムは、被電力供給デバイス１０２に電気的に接続された電力供給ネットワーク・ノード１０６を例示的に含む。システム１００は、ＣＣＤ要求モジュールに通信可能にリンクされたＣＣＤ応答モジュール１０８も例示的に含む。

ＣＣＤ要求モジュール１０４およびＣＣＤ応答モジュール１０８の一方または両方とも、汎用コンピュータまたはアプリケーション特有のコンピュータのようなコンピューティング・デバイス上で実行するように構成されたコンピュータ可読コードとして具現化され、本明細書において説明される手順を遂行するためのコンピュータ可読命令をコンピューティング・デバイスに実行させ得る。しかし、代替方法として、ＣＣＤ要求モジュール１０４およびＣＣＤ応答モジュール１０８の一方又は両方とも、同じ手順を生じるように構成された専用の配線された回路として具現化され得る。更に別の実施例では、ＣＣＤ要求モジュール１０４およびＣＣＤ応答モジュール１０８の一方又は両方とも、コンピュータ可読コードおよび専用回路の組合せとして具現化され得る。

特定の実施例では、ＣＣＤ要求モジュール１０４およびＣＣＤ応答モジュール１０８の両方とも、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）を含み得る。公益企業によって供給された主な家電製品または電気的計器のような他の主目的のデバイスにコンピューティング・デバイスを組み込むことができるので、物理的な実施例はいくつかの形式をとり得る。ＣＣＤ要求モジュール１０４およびＣＣＤ応答モジュール１０８の両方とも、データ通信ネットワーク上の双方向通信を促進する既知の通信プロトコルに従ってデータ・メッセージを交換し得る。しかし、別の実施例では、ＣＣＤ要求モジュール１０４とＣＣＤ応答モジュール１０８との間のメッセージ交換を促進するために、代替の通信機構を使用することも可能である。例えば、IEEE 802.1標準に基づいたワイマックス（ＷｉＭＡＸ- Worldwide Interoperability for Microwave Access）テレコミュニケーションのような無線技術が、二地点間のリンクからフル・モバイル・セルラ型アクセスへの比較的長距離の無線データ交換を可能にするために種々な方法で利用され得る。本発明は通信にとらわれないものである。

動作的には、ＣＣＤ要求モジュール１０４は、指定された期間を伴う、電力供給ネットワークからの電力の割振りに関する消費サイクル・データ（ＣＣＤ）要求を生成するように構成される。一方、ＣＣＤ要求モジュール１０４に通信可能にリンクされたＣＣＤ応答モジュール１０８は、電力の割振りを求める要求が所定のキャパシティ制約の影響下で許可され得るかどうかを判断するように構成される。

特に、１つの実施例によれば、ＣＣＤ要求モジュール１０４は、ユーザ・プログラミング要求を待つように構成される。このプログラミング要求によって、ユーザは、被電力供給デバイス１０２が、電力供給ネットワークによって電力供給されるべき期間を指定することができる。例えば、被電力供給デバイス１０２が洗濯機のような機器である場合、指定された始動時間と指定された終了時間との間の或る期間中、その機器が稼動されるべきであるということを、ユーザは指定することができ、恐らく、その後の期間は、電力供給者によって割引料金が徴収される期間に対応する。その機器が高価格期間を知る能力はその機能の範囲内であると考えられ、ユーザによって選ばれたステップの単なる自動化である（ユーザが機器を「エコノミ」モードにする）。公共企業からのその信号に対する欲求は、ストレス（電圧の降下）の原因となる電力供給グリッド全体における高い需要から、周波数シフト（米国ではバンド６０+/-０.５Hzの外側）の原因となる発電デバイスの故障または過渡現象に適応することまでの種々の理由で生じ得るということに留意されたい。

この実施例によれば、ＣＣＤ要求モジュール１０４はユーザ・プログラミング要求を検知し、ＣＣＤ要求を出すことによって応答する。ＣＣＤ要求モジュール１０４はＣＣＤ応答モジュール１０８にその要求を送り、ＣＣＤ応答を待つ。ＣＣＤ要求モジュール１０４は、ＣＣＤ応答を待つ際、ＣＣＤ応答が受取られないという事態を処理するように任意選択的に構成されてもよい。例えば、ＣＣＤ要求モジュール１０４は、先ずタイマを始動すること、そして、ＣＣＤ応答を指定の期間内に受取らない場合、「原因不詳（should-not-occur）事象」としてそれを処理することによってそのような事態を処理するように構成されてもよい。

ＣＣＤ要求モジュール１０４がＣＣＤ応答を検知する場合、ＣＣＤ要求モジュール１０４は、ＣＣＤ要求に対する応答が肯定的である（即ち、要求された電力の割振りが許可される）かどうかを判断する。その応答が肯定的である場合、ＣＣＤ要求モジュール１０４はＣＣＤ応答において指定された時刻に作動するようにデバイスをスケジュールする。

更に詳しくいえば、ＣＣＤ要求モジュール１０４によって発生された要求は、特定のデータのセットを含み得る。そのデータは、被電力供給デバイス１０２を識別する一意的な識別子を含み得る。特定の実施例では、デバイス識別子は電子製品コード（ＥＰＣ）標準に準拠し得る。そのデータは、更に、被電力供給デバイス１０２に電力供給するために必要な電力のキャパシティＫおよび電力を必要としない「次に生じるべき」消費サイクル中の期間Ｄも指定し得る。この情報は、ユーザから適用可能なユーザ・インターフェース（例えば、食器洗い機の洗浄プログラムを選択するユーザ）を介して、そのデバイスにより学習または決定され得る。更に、または代替として、その情報は、或る操作パラメータを感知するための感知機能を備えたデバイス自体によって決定されてもよい（例えば、温水器が、その温水器のタンクに残っている水の体積および温度を測定するためのセンサを含み得る）。いずれの場合も、ＣＣＤ要求モジュール１０４によって発生されたＣＣＤ要求は、消費サイクルの必要なキャパシティ（指定されたキャパシティ単位で測定される）および消費サイクルの必要な期間（指定された期間ユニットで測定される）によって特徴付けられる消費サイクルに対する要求を定義する。更に、消費サイクルが生じるべき期間Ｐは、記述したように低価格の電気料金が有効である期間に対応する前述の開始後の時間Ｓａおよび停止前の時間Ｓｂによって指定され得る。

特定の実施例によれば、ＣＣＤ要求モジュール１０４に通信可能にリンクされたＣＣＤ応答モジュール１０８は、ＣＣＤ要求を受取り、ＣＣＤ要求が所定のキャパシティ制約の影響下で許可され得るかどうか判断することによって応答する。初期の状態では、ＣＣＤ応答モジュール１０８はＣＣＤ要求を待つ。ＣＣＤ要求が検知されるとき、ＣＣＤ応答モジュール１０８は、指定された期間中に伝えられる最大能力を指定する上限キャパシティ・パラメータｍを計算する。その最大キャパシティは、電力供給ネットワークのメータまたはステーションの物理的な制約によって、或いは電力供給者により指定された契約上の制限によって規定されてもよい。特に、上限キャパシティ・パラメータｍは下式で計算することができる。
ｍ＝Max_T(Min_t(C(t)-K^T(t))
但し、Ｃは、キャパシティを時刻の関数Ｋとして表わし、Ｋは、下式で表わされるように、関連した消費サイクルが始まるとき、時刻Ｔに依存するようにインデックスされた時刻の関数としての期間である。
Ｔ∈[Sa,Sb-D]およびｔ∈[Sa,Sb]

図２は、ＣＣＤ応答に関連した例示的な時刻関数Ｋ^Ｔ(t)のグラフである。そのグラフに示されるように、Ｋ^Ｔ(t)は、消費サイクルが始まる特定の時刻Ｔに依存する。

図３は、ＣＣＤ応答モジュール１０８に通信可能にリンクされたネットワーク・ノード１０６のキャパシティＣ(t)の例示的なグラフである。図示のように、キャパシティＣ(t)は時間ｔとともに変化する。

図４は、ＣＣＤ応答モジュール１０８の任意選択的機能を示す。このモジュールでは、１つの実施例によると、ＣＣＤ応答モジュールが、ネットワーク・ノード１０６のための更新可能なテーブルを維持するように構成される。そのテーブルに示された例示的な値は、特定の時刻ｔ１−ｔ９における図３に例示されたキャパシティＣ(t)に対応する。テーブルは、次に生じるべき期間に対するネットワーク・ノード１０６の利用可能なキャパシティを記録する。時間軸の精度は、期間に等しく設定される。テーブル値は、上限キャパシティ・パラメータによって上方境界とされ、いくつかのＣＣＤ要求が既に処理されている場合には上方境界よりも小さくなり、従って、ネットワーク・ノード１０６の或る電力キャパシティを留保する。更に、テーブルは既知の状況を電力供給者に提供するために読み取られ、更新され得る。更に、ＣＣＤ応答モジュールは、バックグラウンドにおいてハウス・キーピング・ルーチンを実行して、経過時間に対応するいずれのテーブル・レコードも削除することによってそのテーブルをリフレッシュするように構成され得る。例えば、テーブルは、２４時間の期間をカバーし且つ現在の周期に対するポインタを含む循環構造として編成され得る。

図５は、図２〜図４において使用された例示的な値に対する、ネットワーク・ノード１０６に関するキャパシティおよび計算された上限キャパシティ・パラメータｍのグラフである。パラメータｍは上記の式によって計算される。

使用可能な時間の間、上限キャパシティ・パラメータｍが０よりも大きい場合、ＣＣＤ応答モジュール１０８は、例えば、ＣＣＤ要求モジュール１０４に肯定的な応答（例えば、フラグ又はブール変数Ｒによって表わされたもの）を送り得る。更に一般的には、ＣＣＤ応答モジュール１０８は、キャパシティ制約が決定されている場合、キャパシティＫによって表わされた電力の要求された割振りが期間Ｐにおいて要求された期間Ｄに対して許可され得るかどうかを判断する。その判断が肯定的である場合、ＣＣＤ応答モジュール１０８は、時刻Ｔ（恐らく割振りが許可され得る最も早い時刻）を選択し、ＣＣＤ要求モジュール１０４に肯定的なメッセージを送る。そのメッセージは、被電力供給デバイス１０２に対する消費サイクルが時刻Ｔにおいて始まり得るということを表わす。

システム１００の動作上の特徴は、電力供給ネットワークが複数の被電力供給デバイスを含み、そのデバイスの各々が、メータを含むネットワーク・ノードに電気的に接続され、一方、そのメータが、ステーションを含む１つ又は複数の上流のノードに接続されるという広範な状況に関して説明される。各ステーションは、電力発生装置に電気的に接続し得る。例示的な配置が図６に概略的に示される。

図６は、本発明の１つの実施例による電力供給ネットワーク６００の概略図である。電力供給ネットワーク６００は、例示的に２つの個別のサイト６０２および６０４を含む。一方のサイト６０２は複数の被電力供給デバイス６０６ａ〜６０６ｃを含み、それらの各デバイスは、メータ６０８を含むノードに電気的に接続される。他方のサイト６０４も同様に、複数の被電力供給デバイス６１０ａ〜６１０ｃを含み、それらの各デバイスは、メータ６１２を含むネットワーク・ノードに接続される。メータ６０８および６１２の両方とも、電力発生ステーション６１６に電気的に接続されるステーション６１４を含む別のノードに接続される。

動作的には、サイト６０２および６０４の各々におけるデバイス６０６ａ〜６０６ｃおよび６１０ａ〜６１０ｃの各々は、既に説明したようにＣＣＤ要求手順を実施するように構成されたＣＣＤ要求モジュール（ＣＣＤ要求モジュール６０７として、デバイス６０６aに対してのみ明示的に示される）を含み得る。各メータ６０８、６１２、およびステーション６１４は、それぞれ、既に説明したように応答手順を実施するように構成されたＣＣＤ応答モジュール（ＣＣＤ応答モジュール６０９として、メータ６０８に対してのみ明示的に示される）を含み得る。この例示的な環境では、消費サイクルを要求するためのシステムの動作上の特徴は、被電力供給デバイスの１つを、ユーザが午後６時と午前７時との間のピーク時でない時間中に稼動させたい電気洗濯機のような器具であると考えることによって説明される。ユーザは、その器具を７５分間且つ規定のキャパシティで稼動させることを望んでいる。

ＣＣＤ要求モジュール６０７は、要求された消費サイクルを特徴づける関連情報（デバイス識別子、 キャパシティＣ、期間Ｄ、開始後（start-after）時間Ｓａ、および停止前時間Ｓｂ）を収集する。そのデータは消費サイクル・データを定義し、ＣＣＤ要求メッセージに組み込まれる。

ＣＣＤ要求モジュール６０７は、電力供給ネットワーク６００における次の上流のノード（メータ６０８）にＣＣＤを伝達する。ＣＣＤ応答モジュール６０９は、メータ６０８の上限キャパシティを超えることなく、サイクルが始まるようにスケジュールされ得る可能な時間を識別するように、既に受取られたＣＣＤ要求があればそのＣＣＤ要求に基づいて、その受取られたＣＣＤ要求を、１つ又は複数の他の被電力供給デバイス６０６ｂ、６０６ｃからの既存のスケジュールと比較する。少なくとも１つの時間が利用可能である場合、スケジューリングの判断は、電力供給ネットワークを表わすツリー構造を、例示的にはステーション６１４を含む次の上流のノードまで移動する。ＣＣＤ要求がＣＣＤ応答モジュールによって送られる場合、その要求は、識別された時刻の代わりとなるものの境界（例えば、開始後のティック、停止前のティック）を反映するように更新され得る。

制約が課されているとすれば、利用し得る時刻がない場合、ＣＣＤ要求が拒否されるか、または、別の実施例では、ＣＣＤ要求が、総消費量（上限キャパシティを超えた場合でも）を最小化する識別された代替案の境界を反映するように更新され、しかる後、ネットワーク親ステーションの上流のノードに送られる。

決定プロセスは各上流のノードにおいて繰り返される。そこでは、ＣＣＤ要求が（恐らく、何らかの更新後に）次の上流のノードに送られるかまたは拒否される。

ＣＣＤ要求が最高レベルのノードに、例示的には、電力発生ステーション６１６に送られる場合、そのＣＣＤ要求は、その最高レベルのノードに通信可能にリンクされたＣＣＤ応答モジュールによって、既に説明したように、再び処理される。設定された制約に適合する少なくとも１つの使用可能な時刻が見つかった場合、スケジューリングは、時刻（望ましくは、最も早い使用可能な時刻）を選択することによって行なわれる。従って、スケジューリング全体が更新され、ＣＣＤ要求を送ったノードにＣＣＤ応答メッセージが送られる。一方、各ノードは、そのスケジューリングをローカル的に更新し、ＣＣＤ応答が、メータ６０８に通信可能にリンクされたＣＣＤ応答モジュール６０９に到着するまで、ＣＣＤ応答を後方へ送る。結局、ＣＣＤ応答は、デバイス６０６aに通信可能にリンクされたＣＣＤ要求モジュール６０７によって受取られる。ＣＣＤ応答を受取ると、ＣＣＤ要求モジュール６０７は、ＣＣＤ応答が肯定的なものである場合、そのＣＣＤ応答に含まれた情報に従って、次に生じるべきサイクルをスケジュールする。

次に図７を参照すると、電力消費サイクルをスケジュールする方法７００における例示的なステップのフローチャートが示される。方法７００は、ブロック７０２における開始後、ブロック７０４において複数のデバイス特有の消費サイクル・データ（ＣＣＤ）要求を受取るステップを含む。各ＣＣＤ要求は、被電力供給デバイスに一意的に対応し、その対応するデバイスに関する必要な電力消費キャパシティおよび電力消費期間を指定する。方法７００は、ブロック７０６において、各デバイスが通信可能にリンクされた電力供給ネットワークの所定のキャパシティ制約の影響下で、どの要求が許可され得るかを判断することによって、複数のＣＣＤ要求に応答するステップを含む。ブロック７０８において、方法７００は、許可されたＣＣＤに対応する各デバイスに、対応する電力消費サイクルを始めるための開始時間を表わす信号を送るステップを更に含む。方法７００は、例示的にはブロック７１０において終了する。

一実施例によれば、上記応答するステップは、所定のキャパシティ制約の影響下で許可され得る要求の最大数を決定するステップを含み得る。更に、方法７００は、少なくとも１つのデバイスに通信可能にリンクされたメータにおいて少なくとも１つのＣＣＤ要求を受取るステップを更に含み得る。方法７００によれば、１つまたは複数の前のＣＣＤ要求がメータの上限キャパシティを超えることなく許可され得る事前指定された期間内の時刻がそのメータにおいて使用可能であるかどうかが判断され得る。少なくとも１つのＣＣＤ要求がメータの上限キャパシティを超えることなくそのメータにおいて許可され得るということが決定される場合、その少なくとも１つのＣＣＤ要求が、そのメータに通信可能にリンクされたステーションに送られ得る。方法７００は、更に、少なくとも１つのＣＣＤ要求が電力供給ネットワークの所定のキャパシティ制約を超えることなく許可され得るかどうかをそのステーションにおいて判断するステップを含み得る。

別の実施例によれば、方法７００は、少なくとも幾つかの被電力供給デバイスに通信可能にリンクされたメータにおいてＣＣＤスケジューリング・テーブルを保持するステップを含み得る。更に、方法７００によれば、テーブルは、メータに通信可能にリンクされたデバイスにより電力消費サイクルを開始するための開始時間を表わす信号をそのメータにおいて受取ることに応答して更新され得る。更に別の実施例によれば、方法７００は、ＣＣＤ許可された要求に対応するデバイスにおいて次に生じるべき消費サイクルをスケジュールするステップを更に含み、そのスケジュールするステップは、対応する電力消費サイクルを始めるための開始時間を表わす信号に基づく。

図８は、本発明の別の実施例に従って、電力の割振りを要求するための方法８００における例示的なステップのフローチャートである。方法８００は、ユーザ・プログラミング要求を待つブロック８０２を任意選択的に含む。ブロック８０４において、プログラミング要求が検知されるとき、消費サイクル・データ（ＣＣＤ）要求はがその検知されたプログラミング要求に応答してブロック８０６で生成され得る。ブロック８０８において、ＣＣＤ要求が、メータのような上流の電力供給ネットワーク・ノードに伝達され得る。ブロック８１０において、ＣＣＤ要求に対するＣＣＤ応答を待つ待機が開始される。ブロック８１２では、ＣＣＤ応答が検知される場合、判断ブロック８１４において、ＣＣＤ応答が肯定的であるかどうかに関する判断が行われる。ＣＣＤ応答が肯定的である場合、ブロック８１６において、指定されたタイミングに従って消費サイクルがスケジュールされる。そうでない場合、ブロック８１８において、ユーザは、プログラミング要求が許可されないということを通知され得る。その方法は、例示的には、ステップ８２０において終了する。

別の実施例によれば、上記のプロセスは、ＣＣＤ応答が否定的であるとき、そのＣＣＤ応答が、そのＣＣＤ応答を肯定的にする提案された代替タイミングを持つ場合に機能強化され得る。この場合、代替タイミングは、ユーザにより受け入れられるべき代案または受け入れられない代案としてユーザに提案され得る。更に、ユーザ応答はすべて、ユーザが何らかの更なるアクションをとる必要があるということを排除するための所定のタイムアウトに関連付けられ得る。更に別の実施例によれば、ＣＣＤ応答を検知するステップ（ブロック８１２）は、ＣＣＤ応答メッセージが受取りデバイスの識別子を含むということを確認するステップを任意選択的に含み得る。

図９は、本発明の更なる別の実施例に従って、電力の割振りを求める要求が所定の制約の影響下で許可され得るかどうかを判断するための方法９００における例示的なステップのフローチャートである。方法９００は、ＣＣＤ要求を待つステップを任意選択的に含む。ブロック９０４において、ＣＣＤ要求が検知されるとき、ブロック９０６において上限キャパシティ・パラメータが計算され得る。そのパラメータｍは、既に説明したように、次式に従って計算され得る。
ｍ＝MAX_T(Min_t(C(t)−K^T(t))
Ｃは時刻の関数Ｋが関連する消費サイクルが始まるときの時刻Ｔに依存するように指標付けられた時刻の関数としての期間であるので、キャパシティを表わす。再び、
Ｔ∈[Sa,Sb-D]およびｔ∈[Sa,Sb]
である。

判断ブロック９０８において、パラメータｍが０よりも大きいと決定される場合、その方法は９１０ブロックに進み、そこでは、パラメータｍが０よりも大きいか又はゼロに等しいということを保証する値Ｔが識別される。親ステーションが存在しないということが判断ブロック９１４において決定される場合、ブロック９１６において肯定的なＣＣＤ応答が生成される。しかる後、その方法はブロック９３０に進み、そこでは、ＣＣＤ応答に従ってキャパシティテーブルが任意選択的に更新され得る。ステップ９３２において、ＣＣＤ応答が送られる。

しかし、親ステーションが存在する場合、その方法はブロック９１８に進み、その時点で、ＣＣＤ要求が更新される。更新されたＣＣＤ応答は、ブロック９２０において親ステーションに送られる。ブロック９２２において、ＣＣＤ応答を待つステップが開始される。ブロック９２４において、ＣＣＤ応答が検知されるとき、ＣＣＤ応答はブロック９２６において更新される。判断ブロック９２８において、ＣＣＤ応答が肯定的であるということが決定される場合、その方法はブロック９３０に進み、従って、親ステーションに対応するキャパシティテーブルが更新され、しかる後、ブロック９３２において、ＣＣＤ応答が送られる。

判断ブロック９０８において、パラメータｍが０よりも大きくないということが決定される場合、その方法はブロック９１２に進み、そこでは、否定的なＣＣＤ応答が形成される。ブロック９３２においてＣＣＤ応答が送られる。方法９００は、例示的にはブロック９３４において終了する。

ＣＣＤ要求の検知（ブロック９０４）は、ＣＣＤ要求メッセージが受取りメータまたはステーションの識別子を含むということの確認を含み得る。特定の実施例によれば、否定的なＣＣＤ応答は以下のように形成され得る（ブロック９１２）。即ち、その形成は、ＣＣＤ要求を繰り返すこと、処理メータまたはステーションの識別子をＩＤリストから取り除くこと、期間Ｐパラメータを取り除くこと、および、結果のパラメータを、例えば、値Ｒ＝偽、を用いて導入すること、を含む。別の実施例によれば、肯定的なＣＣＤ応答は以下のように形成され得る（ブロック９１６）。即ち、その形成は、ＣＣＤ要求を繰り返すこと、処理メータまたはステーションの識別子をＩＤリストから取り除くこと、期間Ｐパラメータを取り除くこと、０≦Max_Ｔ(Min_ｔ(C(t)-K^Ｔ(t)))であることを保証する値Ｔのセットの最低値に等しい時間パラメータＴを導入すること、および、値Ｒ＝真、を用いて結果のパラメータを導入すること、を含む。

ＣＣＤ要求を更新するステップ（ブロック９１８）は、親ステーションの識別子をＩＤリストに加えること、および、ステップ２０６において識別されたＴ値のセットを反映するように期間Ｐパラメータを更新すること、を含み得る。

特定の実施例によれば、ＣＣＤ応答を待つステップは、期待されたＣＣＤ応答が、そのＣＣＤ応答を送ったメータまたはステーションに戻らない場合を処理することを含み得る。その処理はタイマを始動すること、タイムアウト事象を受取るのを待つこと、および、しかる後、その事象を、生じてはならない状態として処理することを含み得る。

別の実施例によれば、受取られたＣＣＤ応答を更新するステップは、対応する処理メータまたはステーションの識別子をＩＤから取り除くことを含み得る。キャパシティテーブルを更新するステップは、インターバル[Ｔ,Ｔ＋Ｄ]に対応するレコードにおける残りのキャパシティを量Ｋだけ減少させることを含み得る。

本発明は、既に述べたように、本明細書において開示された方法の実施を可能にするすべての特徴を含み、コンピュータ・システムにロードされたとき、これらの方法を実行することができるコンピュータ・プログラムとして組み込まれ得る。本明細書におけるコンピュータ・プログラムは、情報処理能力を有するシステムに特定の機能を直接に行わせるように意図された命令のセット、或いは、
（ａ）別の言語、コード、または表記法への変換
（ｂ）異なる材料形態における複製
の何れかまたは両方の後で行わせるように意図された命令のセットを、任意の言語、コード、または表記法で任意に表現したものを意味する。

本発明の好適な実施例に関する上記の説明は、例示を目的に行われた。その説明は、開示された形式そのものに発明を限定することを意図するものではない。確かに、上記の説明から、修正および変更は容易に明らかであろう。従って、本発明の技術的範囲が、本明細書において提供された詳細な説明によって限定されないことは当然である。

Claims (7)

1. ユーザがプログラミング可能な被電力供給デバイスにおける電力消費サイクルをスケジュールするためにコンピュータが実行する方法であって、
   複数のデバイス特有の必要な電力消費キャパシティに関するデータ要求（ＣＣＤ要求）を受取るステップであって、各ＣＣＤ要求は被電力供給デバイスに一意的に対応し且つその対応するデバイスに対して必要な電力消費キャパシティおよび電力消費期間を指定する、ステップと、
   複数のＣＣＤ要求に応答して、ネットワーク・ノードの利用可能なキャパシティが記録されたキャパシティテーブルを参照し、各デバイスが通信可能にリンクされた電力供給ネットワークの所定のキャパシティ制約の影響下で、ユーザによるプログラミングに関し、どの要求が許可され得るかを判断するステップと、
   許可されたＣＣＤ要求に対応する各デバイスに、対応する電力消費サイクルを始めるための開始時刻を表わす信号を送ることにより、ユーザによるプログラミングに従ったスケジューリングを、当該開始時刻から実行させるステップと、
   前記デバイスの少なくとも１つに通信可能にリンクされたメータにおいて少なくとも１つのＣＣＤ要求を受取るステップと、
   １つまたは複数個の前のＣＣＤ要求が前記メータにおいて許可されている場合、前記少なくとも１つのＣＣＤ要求が、前記メータの上限キャパシティを超えることなく、前記メータにおいて許可され得る事前指定された期間における時刻が使用可能であるかどうかを判断するステップと
   を含み、
   前記少なくとも１つのＣＣＤ要求が、前記メータの上限キャパシティを超えることなく、前記メータにおいて許可され得るということが決定される場合、複数のメータに通信可能にリンクされたステーションに前記少なくとも１つのＣＣＤ要求を送るステップと、
   前記ステーションにおいて、前記少なくとも１つのＣＣＤ要求が、前記電力供給ネットワークの所定のキャパシティ制約を超えることなく許可され得るかどうかを判断するステップと、
   前記ステーションにおいて前記ＣＣＤ要求が許可された場合に、前記メータにおいて、前記キャパシティテーブルを、許可された前記ＣＣＤ要求に基づいて更新するステップと
   を更に含む、方法。
2. 前記判断するステップは、前記所定のキャパシティ制約の影響下で許可され得る要求の最大数を決定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも幾つかの被電力供給デバイスに通信可能にリンクされたメータにおいてＣＣＤスケジューリング・テーブルを保持するステップと、
   前記メータに通信可能にリンクされたデバイスによる電力消費サイクルを始めるための開始時刻を表わす信号を前記メータにおいて受取ったことに応答して前記スケジューリング・テーブルを更新するステップと
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
4. 許可されたＣＣＤ要求に対応するデバイスにおいて次に生じるべき消費サイクルをスケジュールするステップを更に含み、前記スケジュールするステップは、対応する電力消費サイクルを始めるための開始時刻を表わす信号に基づく、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の方法。
5. ユーザがプログラミング可能な被電力供給デバイスにおける電力消費サイクルをスケジュールするためのシステムであって、
   電力供給ネットワークによって供給された電力によって駆動されるように構成された被電力供給デバイスと、
   前記被電力供給デバイスに通信可能にリンクされ、前記電力供給ネットワークからの電力の割振りを要求する消費サイクル・データ（ＣＣＤ）要求を生成するように構成されたＣＣＤ要求モジュールと、
   前記被電力供給デバイスに電気的に接続され、動作時に電力を前記被電力供給デバイスに送る電力供給ネットワーク・ノードと、
   前記ＣＣＤ要求モジュールに通信可能にリンクされ、ネットワーク・ノードの利用可能なキャパシティが記録されたキャパシティテーブルを参照し、電力の割振りを求める要求が所定のキャパシティ制約の影響下でユーザによるプログラミングに関して許可され得るかどうかを判断するように構成されたＣＣＤ応答モジュールと、
   前記ＣＣＤ要求が所定のキャパシティ制約の影響下でユーザによるプログラミングが許可され得るということをＣＣＤ応答が表わす場合、前記ＣＣＤ応答に基づいて、ユーザによるプログラミングに従い、次に生じるべき消費サイクルの開始時刻を決定するＣＣＤ要求モジュールと、
   を含み、
   前記電力供給ネットワーク・ノードには、前記被電力供給デバイスの少なくとも１つに通信可能にリンクされたメータと、複数のメータに通信可能にリンクされたステーションとが含まれ、
   前記ＣＣＤ応答モジュールは、電力の割振りを求める前記要求が、他の被電力供給デバイスから受取られた電力の割振りを求める事前に許可された要求のスケジュールに前記要求を比較すること、および、前記比較の結果に基づいて、電力の割振りを求める前記要求が、前記メータの所定の上限キャパシティである前記所定のキャパシティ制約の影響下で許可され得るかどうかを、前記メータに接続された他の被電力供給デバイスからの電力の割振りを求める既に許可された要求のスケジュールに基づいて判断すること、によって許可され得るかどうかを判断するように構成され、
   前記メータの上限キャパシティを超えることなく被電力供給デバイスに電力を割振り得る少なくとも１つの時刻が存在する場合、前記メータは、前記ステーションにＣＣＤ要求を送り、前記ステーションにおいて前記ＣＣＤ要求が許可されたときは、前記キャパシティテーブルを、許可された前記ＣＣＤ要求に基づいて更新するように構成される、システム。
6. 前記ＣＣＤ応答モジュールは、電力の割振りを求める要求が許可される場合、前記スケジュールを更新するように更に構成される、請求項５に記載のシステム。
7. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法のステップを実行させるための、装置実行可能なコンピュータ・プログラム。

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