JP6458317B2 - 自己消費のためにローカルに生成され、複数のユーザの1又は複数のコミュニティーに属する複数のユーザに分配される電気エネルギーを管理するための方法及び装置 - Google Patents
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Description
その後、2つの部分に分けられ、一方の部分は、ローカルで消費され、他方の部分は、ネットワークに送られる。
そのため、各システムによって、ネットワーク、大抵パブリックネットワークに送られたエネルギーを測定するために、追加のメーターが必要である。
至る所に小さな又はとても小さなシステムがあり、その重要な部分は個人の家に関連づけられている。
もはやごくわずかの大きな発電所ではなく、たくさんの小さな生成施設で行われる電気エネルギー生成のこの新たな特徴は、確実に、国の電気システムのインフラ全般へのとても強いインパクトを有する。
概して、大きな発電所とは対照的に、小さな分散型のエネルギー源の数の増加傾向は、FERの数の増加によって進められるが、理論的にはFERの数のみには限定されない。
FERのものと太陽光発電システムの場合の例を参照するが、本発明の範囲は、実際には、例えば、風、バイオマス、化石燃料等を用いる電力生成システムのようなローカルで分散された方法で電気エネルギーを生成するいかなるシステムにも及ぶ。
続いて、エネルギーは、ローカルユーザーに消費されるか、又は、ローカルのエネルギー配給者のネットワークに送られてエネルギー配給者に売られる。
ローカルに生成された余剰エネルギーがローカルな配給者に売られるケースだけではないので、ローカルな配給者とのエネルギー交換は、概して双方向の交換であることは明確である。
実際、ローカルに生成されたエネルギーがローカルユーザーの要求を満たすには不足しているので、ローカルユーザーがローカルな配給者からエネルギーを買う必要がある場合がある。
従来技術では、そのような場合には、ローカルシステムと配給者の間のメーターが、概して双方向のメーターである。
例えば、適切なサイズの太陽光発電システムを作成するために、複数の対象者が組織化され投資する場合がある。
このような共同の投資は、規模の経済から、及びいくつかの場合には、共通領域(例えば共同所有の建物の屋根)の使用から恩恵を受けるようにできる。
この配給者は、システムで生成されたエネルギーを取り入れ、必要なエネルギーを複数の独身のユーザに供給する仕事を引き受ける。
生成されたエネルギーと消費されたエネルギーの間のバランスは、オフラインで実施され、このため、外部の分配システムを通ることなく、生成システムで利用可能なようにされて即時に使用されるエネルギーの自己消費は実際にはない。
この種の管理は、一人の独身ユーザを有することによって特徴付けられた個人用システムのために意図された同じレイアウトを同様にコミュニティーシステムにも適用することを可能にする。
事実、エネルギーが生成されてすぐにその場で消費されうる場合、移動、管理及び充電コストの観点で節約が達成される。
しかし、ローカルな発電が無い又は不足しているときはいつでも、このような独身のユーザは、彼らのエネルギー要求量を満たすことが可能なエネルギー配給者に、独立したメーターにより接続されるべきである。
概して、特に限定せずにコミュニティーが変更され拡大されることができることが重要であり、このため、解決策が、装置に関する限りは、全ての新たなユーザに対する1つの装置の追加の取り付けに基づいていることや、システムの全体のレイアウトがスカラー(scalar)で、容易にアップグレード可能であることが有用である。
システムは、電力購入のために電力会社とそれぞれ契約した複数のユーザが、エネルギー生成太陽光発電施設を共同で所有することを可能にし、これにより、複数のグループユーザに割り当てられた固定の分け前に従って生成電力を使用でき、又は、いかなる余剰電気エネルギーも電力会社に売ることができる。
このシステムは、ローカルな電源によって利用可能にされたエネルギーについて、グループの各ユーザの権利に比例する固定されて公平な分配を確保することを目的とする。
任意のユーザの太陽光発電電力システムが電気エネルギーの余剰分まで生成した場合には、それは電力会社に売られる。
ユーザ間でのローカルに生成された電気エネルギーの固定された分配を前提とすると、ユーザがさらにエネルギーを必要とするときには、彼/彼女はそれをネットワークから購入する必要がある。このため、余剰エネルギーが1以上のユーザによって生成され、電力会社へ売られ、さらにエネルギーを必要とするユーザにネットワークからエネルギーが戻り、電力会社のネットワークへの及び電力会社のネットワークからの無駄な2重の移動を生成し、これが、より高いコストとライン損失をもたらす。
このため、この特許で記載されたシステムは、ローカルな消費の最適化及びエネルギー節約に関する上記問題を解決しない。
図において、同じ参照符号と文字は、同じ要素又は素子を特定する。
この従来技術のレイアウトは、エネルギーがFLEオーナーによって自己消費されるか、又は、ローカルエネルギーサービス配給者によって管理されたネットワークへ送られることを可能にし、以下、DLSE(イタリア語で、Distributore Locale di Servizi Energetici)として参照され、図において、当該DLSEのネットワークは、符号110で指定される。
図1のレイアウトは、2つのメーターを必要とするのみであり、メーター200は、FLE100によって生成された全エネルギーを測定し、メーター210は、単一の相互接続点でのDLSEとのエネルギー交換を測定する。
全体として、FLE100は、電気エネルギーが、公共の電力配給ネットワークと互換性がある形態で、例えば、交流電流(このため、必要であれば、FLEはDC/AC変換のインバータステージを組み込んでよいことが想定される)として、利用可能である出力接続を提供する。
事実、FER発電システムを有するユーザがエネルギーの観点から完全に自給自足ではなく、彼/彼女自身のシステムでエネルギー生成が不足しているか又は全く生成していない時にエネルギーを必要とすることは、しばしば生じ、この可能性は、考慮に入れられるべきである。
これが、さらに、DLSEとの関係が双方向のメーターによってサポートされるべき理由である。
図2は、発明に従ったFLE100の管理の基本的な図を示す。
この場合、FLE100は、ユーザUP1のコミュニティーに属する。
UPNは、DLSE110のネットワークに送られる前にそれによって生成されたエネルギーを消費できる。
新たな装置300の機能は、短期間及び中期間で広がることが期待されているいわゆるスマートメーターに、それらが将来一体化され、これにより新たなタイプのスマートメーターの機能性特徴になるように標準化されてよい。
それらは、従来のメーター(すなわち、電気機械式メーター)又は最新世代のメーター(例えばスマートメーター)のいずれかであってよい。
それらは、各共有ユーザUPNのN個のメーターであり、通常の一方向メーターであり、例えば、それらは、すべての単身のユーザの消費量を測定するのみである。
上記のように、このレイアウトは、従来技術のレイアウトの進化を表し、このため、少なくとも1つの双方向のメーター210を含み、当該双方向のメーターは、ローカルエネルギー配給者DLSEのネットワーク、又はより一般的には、コミュニティーの外部にあって、それと電気エネルギーの交換が可能な対象のネットワークに、生成されたがコミュニティーで自己消費されないエネルギーを送ることができる位置に取り付けられる。
ユーザ毎に(共同所有の各ユーザについて、一般的には、ローカル発電に参加しているコミュニティーの各ユーザについて少なくとも1つの)装置があり、装置は、図1において例示されたような既知のシステムレイアウトに加えられる必要がある装置のみとなるために想到された革新的なものである。
十分に利用可能なローカルエネルギーがある場合には、装置は、ネットワークからの供給を遮断する。
装置は、場合によっては、配給者DLSEのネットワークから供給されたエネルギーを、必要な場合にはFLEによって提供されたローカル発電から受け取ったエネルギーと組み合わせて、各ユーザに必要な瞬時電力を提供する。
装置は、ローカル発電から受け取ったエネルギーを測定し、場合によっては、ローカルに生成されたエネルギーの競合を処理するために、他のユーザの装置と通信する。
この後者の選択肢は、相手が通常の公共の配給者である場合には非常に有用となり、他の対象は、それらの仲間とエネルギーを交換できる複数の隣接するコミュニティーである。
このため、N人のユーザの各一人ずつが、公称電力PFLE(t)/Nを得る権利がある。
ユーザのコミュニティーのFLEから利用可能な合計の瞬時電力値PFLE(t)は、一方向メーター200によって、例えば、同じ送電線を介して又は専用データラインを介して装置300に通信される。
装置300は、この合計の値から、各ユーザについての全ての及び利用可能であるのと同じ閾値、PFLE(t)/N、を容易に取得できる。
単身ユーザの消費の合計を超えるFLEによって生成されたいかなる瞬時電力量も、その値を測定する双方向のメーター210を介して、DLSEネットワーク110へ売られることができる。
そのような場合、FLE100から使用した電力に対して、超過前に採用された公称値に制限することによって、及び、コンバイナ310を介してネットワーク110からユーザの要求量を満たすために必要な残り部分を受け取ることによって、装置300は、新たな状況に自身を適用させる。
概して、同じコミュニティーのユーザについて同一の又は多様化された基準を用いることによって、特に各ユーザについて、単一の装置300における電力源(ローカルな電源100及びDLSEのネットワーク110)からのエネルギー供給の方針を決定することが可能である。
それらは、装置設置時又は任意の操作上の必要性を満たすために操作が変更された時、例えば、ハウジングユニットの再分割又は統合、共同所有管理方針の変更等のためにユーザが追加又は減った時、規定されることもできる。
さらに、装置300を構成する電子要素又は電気機械要素は、装置がその予定の挙動から逸れることができるようにする許容範囲を運用することによって影響される。
これを避けるために、例えばいくらかの安全なマージンを維持するために、ローカルな電源によって実際に生成された瞬時電力PFEL(t)に基づかないで、より小さい、典型的には10%−20%小さい値P'FEL(t)に基づいて、装置Di300が自身の計算を行うようにすることが有利である。
この方法では、ユーザへの電力供給の中断を生じさせないように、コンバイナ機構を操作することによって、使用の突然のピークが起きると装置300が瞬時に行動を起こすことができる。
そのような場合、各ユーザへエネルギーを供給するとき、また合計利用可能エネルギーと共同所有者エネルギー消費を考慮するとき、配給者300はその基準を考慮する。
それらは、このため、複数の単身ユーザの電気機器(例えば、家電、照明装置、バッテリー充電器、空調システム等)と通信でき、これにより、スマートグリッドに特有である全ての管理消費技術を実行できる。
特に、当該装置が、スマートグリッドに特有のより複雑な管理機能(例えば、電気機器をオン/オフする、電気機器と通信する、又はコスト情報及び利用可能な瞬時エネルギーに応じたその使用を調整する)を実行するのに必要なプロセッシング及びストレージ機能を有することができるということが強調される。
図4に示されるように、これらのデータ交換は、専用の接続ラインBDを介して、又は装置Di300とメーター200との間の送電線を用いて生じてよい。
データ処理ユニットが他の装置300と及び/又は共有管理サーバと情報を交換できるようにすべく、複数のデータ通信インターフェースも含まれてよい。
これらの後者の動作は、集中化された方法で装置300を管理するように構成された共有サーバ(不図示)によって実行されてもよい。
この代替的なアプローチで、システムの全ての決定、及び結果的にその情報は、単一の中央サーバに集中化され、当該中央サーバは、装置300に接続されたデータバスを介して電力潮流についての情報を継続的に受信し、適用可能なエネルギー管理基準を基に適切な決定を行い、電力潮流メーター及びレギュレータとして動作する複数の装置へ、複数の適切な電力潮流調整コマンドを送信する。
そのような目的に適した、装置300の及びネットワークの残りの部分の実行と動作のいくつかの例は、本明細書で説明された。
このような例は、絶対的又は制限する意味で理解されるべきでなく、装置300及び全体の共有エネルギー分配ネットワークは異なる一般的基準に従って管理されてもよい。
例えば、再生可能なエネルギーソースのための特別な政府のインセンティブ、関税規制又はエネルギーマーケット力学によって、所定の期間又はタイムスロットにおいて、自己消費の代わりにネットワークへFLEによって生成されたエネルギーのほとんどを売ることが有利であり、なぜなら、よりエコに適合するので、DLSEのネットワークからの(非再生)エネルギーの購入価格が、ローカルに生成されたエネルギーの販売額より低いためである。
このため、一般的には、ローカルな配給者が電気エネルギーを売る及び/又は買う価格に依存する入力ソースによって供給されたエネルギーを、装置が分配する方法を変更することができる。
変形例の組が、2以上の外部の供給業者がある場合のために想到されることができる。
この場合、装置300は、各メーター220を介してそのような異なる電力配給者に調節可能に接続され、他の配給者からの電力潮流を中断しながら、任意の所定の時点に、最低の価格でエネルギーを売っている配給者からエネルギーを受け取る。
単一の配給者に公称設置された電力PNの供給の固定されたコストが、PN以上の合計設置電力を作り出す2つのエネルギー配給者からの2つのより小さな供給のコストよりも高いため、複数の配給者を有することが有利であってもよい。
また、これが、異なる配給者へ生成されたエネルギーを売ることによってローカルな電源から達成できる利益を最大化することを可能にする。異なる配給者は、一日の異なる時間に及び/又は一年の異なる期間にエネルギーを異なる価格で購入する。
ローカルユーザーによって共有された共有蓄電池によって、装置300により又は使用される場合は集中化されたサーバにより導入された既に記載した操作の遅延をより良く補うことができ、このため、このような抑制できない遅延による任意の望ましくない供給断絶又は中断のリスクをさらに低減する。
このため、保護範囲が、コンピュータプログラム、及び記録されたメッセージを含むコンピュータ可読手段にまで及び、コンピュータ可読手段は、プログラムがコンピュータによって実行されたときに、方法の1又は複数の段階を実行するためのプログラムコーディング手段を備えている。
Claims (20)
- 複数のユーザのコミュニティーに属するユーザへの電気エネルギーの供給を管理するための装置であって、
前記コミュニティーは、ローカルな電源から電気エネルギーを生成する少なくとも1つのシステムと、外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する少なくとも1つのシステムとを利用可能に有し、
前記複数のユーザの装置の各々は、一方向メーターを介して前記外部の配給者の送電線に接続され、
前記装置は、
前記ローカルな電源から前記ローカルな電源の送電線に電気エネルギーを送るためのメーターを介して前記外部の配給者の前記送電線に接続された前記ローカルな電源から電気エネルギーを生成する前記少なくとも1つのシステムからくる、前記外部の配給者の前記送電線に送られる前の電気エネルギーと、前記外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する前記少なくとも1つのシステムからくる電気エネルギーとを組み合わせる組み合わせ手段と、
前記ローカルな電源から前記ユーザに供給される電気エネルギーの部分を、複数のユーザの前記コミュニティーの複数の他のユーザに供給されるべき前記ローカルな電源からくる前記電気エネルギーの関数として調整する調整手段と、
を備え、
前記調整手段は、前記外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する前記少なくとも1つのシステムからよりも、前記ローカルな電源から電気エネルギーを生成する前記少なくとも1つのシステムから電気エネルギーを直接受け取ることを優先し、
ローカルな前記複数のユーザの少なくとも一人の瞬時使用が、割り当てられた電気エネルギーの部分を超える場合に、前記コミュニティーの1または複数の他のユーザに割り当てられた前記ローカルな電源によって生成された電気エネルギーの少なくとも1部の未使用の部分は、ローカルな前記複数のユーザの少なくとも一人に供給される
装置。 - 前記ローカルな電源から電気エネルギーを生成する前記少なくとも1つのシステムが、要求された電気エネルギーの全てを前記ユーザに供給可能な場合には、前記調整手段が、前記外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する前記少なくとも1つのシステムから前記ローカルな複数のユーザの少なくとも一人への電気エネルギーの供給を遮断する請求項1に記載の装置。
- 前記ローカルな電源から前記ユーザに供給されている電気エネルギーを測定する測定手段を備える請求項1に記載の装置。
- 複数のユーザの前記コミュニティーに属する複数の他のユーザに関連する他の装置と通信する電子通信インターフェースを備える請求項1に記載の装置。
- 前記ローカルな電源から電気エネルギーを生成する前記少なくとも1つのシステムによって電気エネルギーの供給を管理するシステムと通信するインターフェースを備える請求項4に記載の装置。
- 前記ユーザに分配され、前記ローカルな電源からくる電気エネルギーの部分を調整する前記調整手段は、ユーザの前記コミュニティーに属する複数の他のユーザに供給され、前記ローカルな電源からくる電気エネルギーについての情報に基づいて、前記部分を決定し、
前記情報は、複数の他の装置と通信する前記電子通信インターフェースを介して及び/又は管理システムと通信する前記インターフェースを介して受信される請求項5に記載の装置。 - 前記ローカルな電源から電気エネルギーを生成する前記少なくとも1つのシステムからの電気エネルギーを運ぶライン上で一方向電力潮流制御するための素子を備え、
該素子は、前記ローカルな電源から電気エネルギーを生成する前記少なくとも1つのシステムからくる電気エネルギーが前記ライン上で運ばれることのみをできるようにする請求項1から6のいずれか一項に記載の装置。 - 前記装置は、電気サービスの前記外部の配給者のメーターに物理的に組み込まれ、
前記メーターは、スマートタイプである又は分配可能な電気エネルギーのみを測定するように構成されたメーターである請求項1から7のいずれか一項に記載の装置。 - 電気エネルギー充電システムに接続するための手段を備え、
前記接続する手段は、前記ローカルな電源から電気エネルギーを生成する前記少なくとも1つのシステムからくる電気エネルギー、及び/又は、前記外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する前記少なくとも1つのシステムからくる電気エネルギーを貯めることができるようにする請求項1から8のいずれか一項に記載の装置。 - 複数のユーザのコミュニティーへの電気エネルギーの供給を管理する方法であって、
前記コミュニティーは、ローカルな電源から電気エネルギーを生成する少なくとも1つのシステムと、外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する少なくとも1つのシステムとを利用可能に有し、
前記複数のユーザの各々は、一方向メーターを介して前記外部の配給者の送電線から電気エネルギーを供給され、
前記方法は、
複数のユーザの前記コミュニティーの各ユーザへの、前記ローカルな電源から前記ローカルな電源の送電線に電気エネルギーを送るためのメーターを介して前記外部の配給者の前記送電線に接続された前記ローカルな電源から電気エネルギーを生成する前記少なくとも1つのシステムからくる、前記外部の配給者の前記送電線に送られる前の電気エネルギーと、前記外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する前記少なくとも1つのシステムからくる電気エネルギーとの組み合わせの供給を決定する段階であって、前記電気エネルギーの組み合わせは各ユーザに対して決定できる、段階と、
前記外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する前記少なくとも1つのシステムからよりも、前記ローカルな電源から電気エネルギーを生成する前記少なくとも1つのシステムから電気エネルギーを直接受け取ることを優先するように、複数のユーザの前記コミュニティーの各ユーザについて、前記ローカルな電源からくる電気エネルギーの部分の前記供給を、複数のユーザの前記コミュニティーの複数の他のユーザに分配される前記ローカルな電源からくる前記電気エネルギーの関数として調整する段階であって、ローカルな前記複数のユーザの少なくとも一人の瞬時使用が、割り当てられた電気エネルギーの部分を超える場合に、前記コミュニティーの1または複数の他のユーザに割り当てられた前記ローカルな電源によって生成された電気エネルギーの少なくとも1部の未使用の部分は、前記ローカルな複数のユーザの少なくとも一人に供給される、前記調整する段階と
を備える方法。 - 前記ローカルな電源からくる電気エネルギーの前記部分が、複数のユーザの前記コミュニティーの1又は複数のユーザについて固定されている請求項10に記載の方法。
- 前記ローカルな電源からくる電気エネルギーの前記部分が、前記ローカルな電源から複数のユーザの前記コミュニティーの複数の他のユーザへ分配されている前記電気エネルギーの関数として、複数のユーザの前記コミュニティーの1又は複数のユーザについて可変である請求項10に記載の方法。
- 前記ローカルな電源から前記ユーザへ供給される電気エネルギーの前記部分の前記調整は、前記ローカルな電源から電気エネルギーを生成する前記少なくとも1つのシステムが要求された電気エネルギーの全てを前記ユーザに供給可能である場合に、前記外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する前記少なくとも1つのシステムからの電気エネルギーの前記供給を遮断するように行う請求項10に記載の方法。
- 前記ローカルな電源から前記ユーザへ供給される電気エネルギーの前記部分の前記調整は、前記外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する前記少なくとも1つのシステムから購入した電気エネルギーの購入価格の関数、及び/又は、前記外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する前記少なくとも1つのシステムへ売られた電気エネルギーの販売価格の関数としても決定される請求項10に記載の方法。
- 前記ローカルな電源から電気エネルギーを生成する前記少なくとも1つのシステムからくる電気エネルギー、及び/又は、前記外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する前記少なくとも1つのシステムからくる電気エネルギーを貯めることができるように、電気エネルギー充電システムへの接続を制御する段階を備える請求項10に記載の方法。
- 1又は複数の前記段階が、前記複数のユーザのレベルでの、集中化された方法で又は分散された方法で実行される請求項10から15のいずれか一項に記載の方法。
- 複数のユーザのコミュニティーに属する複数のユーザへの電気エネルギーの供給を管理するシステムであって、各ユーザについて、請求項1から9のいずれか一項に記載の装置を備え、
前記コミュニティーは、ローカルな電源から電気エネルギーを生成する少なくとも1つのシステムと、外部の配給者によって管理された電気エネルギーを供給する少なくとも1つのシステムとを利用可能に有する
電気エネルギーの供給を管理するシステム。 - 請求項10から16のいずれか一項に記載の方法の1又は複数の前記段階を実行する集中化されたコントローラを更に備える請求項17に記載の電気エネルギーの供給を管理するシステム。
- コンピュータ上で実行されたときに、請求項10から16のいずれか一項に記載の方法を実行するプログラム符号化手段を備えるコンピュータプログラム。
- 記録されたプログラムを備えるコンピュータ可読手段であって、
前記コンピュータ可読手段は、前記プログラムがコンピュータ上で実行されたときに、請求項10から16のいずれか一項に記載の方法を実行するプログラム符号化手段を備えるコンピュータ可読手段。
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