JP7280180B2 - 動的ナノグリッドを作成し、電力消費者を集合化して、エネルギー市場に参加するシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して電力管理の分野に関し、より詳細には、エネルギー市場に参加するために電力消費者の集合体を管理するシステム及び方法に関する。

米国では、電力公益事業会社は、連邦政府と州政府の両方によって高度に規制されている。一般に、そのような会社が、自らが供給する電力に対して課している小売価格は、自由市場によって決定されていない。むしろ、小売価格は、委員会や他の規制審査機関によって正式な管理プロセスを通して決定され、管理プロセスでは、現在及び予測される将来の需要、新たな供給源の建設やアクセスに要する費用、及び他のさまざまな要因が考慮される。卸売価格は、すべての分野においてではないが、多くの場合、独立系統運用機関（ＩＳＯ）市場に基づいている。

規制された電力市場内には、「基本負荷発電プラント」、「負荷追従発電プラント」、及び「尖頭負荷発電プラント」と呼ばれる発電施設がある。基本負荷発電プラントは通常、一定のサービスエリアにおいて電力の基本需要を満たすように連続運転される大規模で低コストの施設である。負荷追従発電プラントは、その名が示すように、一般に、需要（負荷）が高いときに運転されるが、需要が低いときには運転を制限若しくは抑制することが意図されている。尖頭負荷発電所は、多くの場合、アンシラリーサービス市場の一部である１０分及び３０分の予備力を指して使用され、一般に、サービスエリア内のピーク需要を満たすべく、若しくは発電プラントの故障のような不慮の事態における需要を満たすべく、間欠的に運転されることのみが意図されている。したがって、尖頭負荷発電プラントを実際に運転する必要性は、毎年わずか数日しか発生しない場合があり、わずか数時間しか継続しない場合がある。

エネルギー市場に参加するために、施設は、規制により、最小出力電力レベル（例えば、１００ｋＷ）を生成する必要があり、グリッドオペレータからの要求の後、所定時間内に電力をオンラインにできる必要があり、さらに、所定の最小期間にわたってオンラインを維持する必要がある。一般的規則によれば、尖頭負荷発電プラントには、彼らが供給する電力に対して、プレミアム価格が支払われる。このような発電プラントの極端に間欠的運転、このような発電プラントが維持しなければならない準備状態、及び確実にピーク需要が絶え間なく満たされることの重要性を考えれば、この価格は正当である。

近年、裁判所は、一般的規則の下で、市場参加者を所与のサービスエリア内の電気的負荷を低減する施設から構成することができるか否か、及びそれによって、追加電力の生成とは対照的に、電力消費が低減されるか否かという問題を検討した。裁判所は、この問題に対する肯定的な答えとして、例えば、アンシラリーサービス（１０分及び３０分の予備力、周波数制御、及び出力調整を含む）、リアルタイム市場、一日前市場、及び先渡容量市場を含むが、それらに限定されない確立されたエネルギー市場のすべてに参加する適格性を有するが、消費量を低減し、生成量を増加させないモデルに基づいて動作する新たな施設を開発する機会を作ることを示した。

関心のあるもう一つの問題は、太陽光（太陽光発電、すなわちＰＶ）パネルを備えた住宅、企業又は他の施設に現れる。こうした施設の大多数は、グリッドタイシステムである。つまり、太陽光発電パネルにより生成された余剰電力は、電力グリッドに送り返され、施設内で必要とされる追加の電力はすべて、電力グリッドによって供給される。単独運転防止法によれば、電力グリッドが故障した場合、たとえ太陽光発電パネルが施設内で使用可能な電力を生成できる場合であっても、すべてのグリッドタイシステムが、もはや動作しなくなる。近年では、単独運転インバータにより、単独運転防止法に準拠しながらも、太陽光発電パネルを使用し続けることが可能になっている。こうした二次インバータは、バッテリ及び重要負荷パネルと連携して動作し、限られた電力を住宅、企業又は施設内の重要負荷に供給する。ただし、重要負荷は、事前に選択され、メイン回路遮断器パネルとは別の重要負荷パネルに配線されなければならないため、「固定」である。

本発明の一態様によれば、一群の住宅、企業、又は他の電力消費施設は、集合化され、負荷を十分な速度でかつ十分な量だけ動的に低減するように共通に制御され、エネルギー市場に市場参加者として参加する。参加には、尖頭負荷発電プラントとしての参加が含まれる。単一施設についての電力消費の低減量は通常非常に少ないが、ほんの数千の住宅又は企業の集合体の低減消費量の合計は、数百キロワット程度になる場合がある。集合体への参加を選択することにより、各住宅、企業又は他の施設は、現在進行中の実質的省エネ活動に貢献し、プロバイダから受け取る収益を共有することができる。同様に、電力コストが低いときには、ピーク期間中に非アクティブな負荷をアクティブにすることができ、ピーク期間中にそれらの負荷を動作させるコストが節約される。

集合体に参加している各住宅、企業又は他の施設は、従来の回路遮断器又はヒューズを増強する構内電力制御装置及びインテリジェント回路遮断器を備えている。構内電力制御装置及びインテリジェント回路遮断器は、建設中に設置されてもよいし、施設改修によって設置されてもよい。構内電力制御装置は、プロセッサ；メモリ；ユーザインタフェースを提供できる表示装置；インテリジェント回路遮断器、主要な電化製品、暖房換気空調（ＨＶＡＣ）システム、及び給湯器のためのインタフェース；並びに、太陽光発電、地熱発電、マイクロ水力発電若しくは風力発電及びインバータ、蓄電池（バッテリ）、発電機、他の再生可能電源、ホームオートメーションシステム、スケジューラ、又はユーザ制御デバイスのためのインタフェースを含む場合がある。構内電力制御装置は、環境センサ（例えば、温度検出器、気圧検出器、電圧検出器、電流検出器、モーション検出器）及び他の関心のあるセンサのためのインタフェースをさらに含む場合がある。構内電力制御装置は、遠隔地に配置されることがあるアグリゲーションサーバ又は他のシステムと通信するために、広域ネットワーク（ＷＡＮ）接続又は他の適当なネットワーク接続をさらに有する場合がある。

各インテリジェント回路遮断器は、電気的に作動されることができ、手動で作動されることができる従来の回路遮断器と接続されている。各インテリジェント回路遮断器は、電力計、他のインテリジェント回路遮断器や構内電力制御装置と通信するための無線トランシーバ、遮断器制御装置、メモリ、及び表示装置を含む。照明回路の場合、インテリジェント回路遮断器は、調光器をさらに含む。メモリは、インテリジェント回路遮断器の状態、電力消費量、動作履歴等に関する関心のあるデータを一時的に記憶するために使用される場合がある。インテリジェント回路遮断器は、有利なことに、電気機器の主要な製造業者（例えば、シュナイダー・エレクトリックのスクエアＤ、ゼネラル・エレクトリック・カンパニー、シーメンスＡＧ、シーメンスＡＧのマリー、アセア・ブラウン・ボベリのトーマス・アンド・ベッソ、及びエアトンのクラウズ－ハインズ）により提供される回路遮断器パネルと互換性を有する（すなわち、当該回路遮断器パネルと適合するように構成された）フォームファクタで作成される場合がある。

インテリジェント回路遮断器は通常、金属製の遮断器パネル内に設置されるため、通常、遮断器との間の通信に相当な干渉がある。そのような干渉を克服するために、インテリジェント回路遮断器に関連する無線トランシーバ間に、無線メッシュネットワークが確立される場合がある。無線メッシュネットワークによれば、構内電力制御装置との間の通信の輻輳を低減しつつ、指定されたゲートキーパー無線トランシーバによって受信されたメッセージを、他のすべての無線トランシーバにわたって伝搬させることが可能になる。ゲートキーパー無線トランシーバは、他の無線トランシーバの何れかから発信されたメッセージを構内電力制御装置に送信するとともに、構内電力制御装置から受信したメッセージを他の無線トランシーバのうちの１以上に中継する役割を果たす。干渉をさらに低減するために、ゲートキーパー無線トランシーバは、遮断器パネルの開口部に近接して配置される場合がある。開口部は単独で、あるいは、場合によっては開口部を通過して延びる配線と組み合わせて、ゲートキーパー無線トランシーバと構内電力制御装置との間の良好な無線通信を可能にすることができる。あるいは、開口部は、ゲートキーパー無線トランシーバに結合された小さなアンテナを収容する場合がある。

各インテリジェント回路遮断器は、それ自体の無線トランシーバ、無線メッシュネットワーク、及びゲートキーパー無線トランシーバを介して、種々のメッセージを構内電力制御装置に送信することができる。こうしたメッセージは、瞬間的に消費される電力量、所与の時間にわたって消費された平均電力、電力消費量の変化、状態情報、又は他の関心のあるデータを報告することができる。このようなデータは、データがアグリゲーションサーバ又は他のシステムに伝達される前に、構内電力制御装置によって一時的に記憶される場合がある。

各インテリジェント回路遮断器は、構内電力制御装置からメッセージを受信することもできる。一つのタイプのメッセージは、回路遮断器を作動させ、それによって回路を開き、関連する負荷を切断するか、又は回路を閉じ、関連する負荷を電源電圧（電力グリッド）、再生可能電源、又はバックアップ発電機に接続し、あるいは、差圧セル、電気化学電池、及び施設内の化学エネルギー貯蔵システム（以下、バッテリ）のようなエネルギー貯蔵装置に接続する。したがって、本発明によって提供される一つの利点は、電力グリッドが故障したときにそれらの負荷への電力の供給を維持するために、施設内の重要負荷を独立した専用の回路遮断器パネルに配線する必要がないことである。

施設は、ＡＣ－ＤＣコンバータをさらに含む場合があり、ＡＣ－ＤＣコンバータの出力は、力率制御装置付きＤＣ－ＡＣインバータに結合され、次いで、力率制御装置付きＤＣ－ＡＣインバータは、調光可能な負荷に結合される場合がある。コンバータの出力（ＤＣ）は、インバータに結合され、インバータの力率は、ＡＣへの反転に伴って変化される場合がある。力率の変化により、調光可能な負荷によって吸収される有効電力量が低減され、それによって、全体的効率のさらなる改善がもたらされるとともに、市場参加者としての集合体の活動の一部として、消費量の低減への貢献がもたらされる。

本発明によって提供される他の利点は、電力グリッドが作動中であり、再生可能電源が施設内で「余剰」電力を生成している場合、一般的状況下でもし可能でありかつ利益があるならば、そのような電力を電力会社に売却するのではなく、インテリジェント回路遮断器を動的に管理し、追加の負荷（例えば、充電可能なバッテリ及び電気自動車が最初に、その後ろに水泳プールのヒーター、補助温水器などが続く）を接続することで、その利用可能な「余剰」電力を消費することができる点である。

本発明によって提供されるさらに別の利点は、構内電力制御装置によって個々の各負荷を動的に管理することにより、施設の全体的効率が改善されるとともに、施設をエネルギー市場に参加する集合体の一部として機能させることが可能になる点である。

本発明によって提供されるさらに別の利点は、独立した従来の照明制御機器を必要とせずに、調光を含む照明制御のようなユーザ指向の機能を実施することができる点である。

本発明によって提供されるさらに別の利点は、施設がインテリジェント回路遮断器と協働する構内電力制御装置によって動的に管理された場合、施設は、より高いレベルの機能を維持し、電力グリッドが故障したときに、それ自体がナノグリッドとして機能する点である。逆に、電力グリッドが作動中である場合、本発明は、需要価格決定構造に基づいて負荷を管理することによって、使用時間料金決定法を利用することができる。

一般に、各構内電力制御装置は、構内（施設内）の電力消費量を複数の所定の計画に従って動的に管理するようにプログラムされている。そのような電力管理計画としては、例えば、電力グリッドが作動中であるときの「通常」計画、電力グリッドが故障したときの「緊急」計画、環境状況が再生可能電源にとって好ましいときの「再生可能好適」計画、環境状況が再生可能電源にとって好ましくないときの「再生可能不適」計画、及び、施設がアンシラリーサービス（例えば、尖頭負荷発電プラントとしての実施）の提供等を含む独立したシステムオペレータ市場に参加している集合体内で機能しなければならないときの「市場取引」計画が挙げられる。

地域グリッドコントローラ又は他の機関が、需要を満たすために市場参加者が必要であることをアグリゲーションサーバに通知すると、アグリゲーションサーバは、ＷＡＮを使用して、集合体内の構内電力制御装置に、「市場取引」又は類似の電力管理計画の開始を指示する。これに応答して、各構内電力制御装置は、施設の所有者又は他の機関によって発行された優先コマンドを受けて、適当なメッセージをインテリジェント回路遮断器に無線で送信することにより、個々の負荷を動的に切断する。切断された負荷は、集合体が市場参加者として機能している間ずっと切断されたままである場合もあれば、権限が与えられた優先コマンドによって再接続される場合もある。集合体が市場参加者として機能する必要はなくなった旨の信号をアグリゲーションサーバが受信すると、アグリゲーションサーバは、構内電力制御装置に対し、「通常の」電力管理計画又は別の適当な計画の再開を指示するメッセージを発行する。

構内電力制御装置はさらに、電力管理関連のイベントに関する種々の通知をユーザに発行する場合がある。例えば、施設が太陽光パネルを備えており、構内電力制御装置が晴天の天気予報を受信した場合、太陽光パネルで発電されることが予測される電力を完全に使用するために、ユーザーの電子メールアドレス、携帯電話、又は他の装置に通知を送信することにより、電気自動車のプラグを差し込んで充電すること、補助温水器の電源を入れること、又は、他の動作を行うことを思い出させることができる。さらに、異常に高いエネルギーコスト又は非常に低い予測生産量の期間中は、種々の通知をユーザに発行することにより、ユーザに、確実に窓やドアが閉められた状態にすること、照明需要を低減すること、又は他の負荷を最小限に抑えることといった、使用を制限する措置をとることを思い出させることができる。

以下の本発明の説明では、添付の図面が参照される。
本発明の一態様による、一群の電力消費施設が集合化され、エネルギー市場への参加のために共通に管理された電力グリッドの概略図である。 図１に示したクラス１施設のための電力制御システムの概略図である。 図１に示したクラス２施設のための電力制御システムの概略図である。 図１に示したクラス３施設のための電力制御システムの概略図である。 図２、図３、図４Ａ及び図４Ｂに示した構内電力制御装置のブロック図である。 ２つの１５Ａ／１２０Ｖ交流回路用インテリジェント回路遮断器のブロック図である。 ２つの調光回路を含む、２つの１５Ａ／１２０Ｖ交流回路用インテリジェント回路遮断器のブロック図である。 図６Ｂの調光回路によって実施されるタイプの正弦波調光を示す電圧－時間グラフである。 位相カット調光を示す波形図である。 調光器付きインテリジェント回路遮断器と対になる標準的回路遮断器が装着された回路遮断器パネルを示す図である。 調光器付きインテリジェント回路遮断器と対になる標準的回路遮断器が装着された回路遮断器パネルを示す図である。 回路遮断器パネル内のゲートキーパートランシーバ、及び当該ゲートキーパートランシーバをインテリジェント回路遮断器に関連する無線トランシーバと相互接続する無線メッシュネットワークを示す概略図である。 インテリジェント回路遮断器を制御するために、構内電力制御装置に対する代替若しくは追加として、照明キーパッドを使用してもよいことを示す概略図である。 電力監視機能を有するゲートキーパートランシーバのブロック図である。 集合体がアンシラリーサービスを提供しているときの図１に示したアグリゲーションサーバの高レベル動作を示すフロー図である。 図２、図３、図４Ａ及び図４Ｂに示した構内電力制御装置とインテリジェント回路遮断器との間の通信を示すフロー図である クラス１、クラス２、及びクラス３の施設の各々について、構内電力制御装置によって実施される高レベル制御方法を示すフロー図である。 クラス１、クラス２、及びクラス３の施設の各々について、構内電力制御装置によって実施される高レベル制御方法を示すフロー図である。 クラス１、クラス２、及びクラス３の施設の各々について、構内電力制御装置によって実施される高レベル制御方法を示すフロー図である。 クラス１、クラス２、及びクラス３の施設の各々について、構内電力制御装置によって実施される高レベル制御方法を示すフロー図である。 クラス１、クラス２、及びクラス３の施設の各々について、構内電力制御装置によって実施される高レベル制御方法を示すフロー図である。 クラス１、クラス２、及びクラス３の施設の各々について、構内電力制御装置によって実施される高レベル制御方法を示すフロー図である。 クラス１、クラス２、及びクラス３の施設の各々について、構内電力制御装置によって実施される高レベル制御方法を示すフロー図である。 クラス１、クラス２、及びクラス３の施設の各々について、構内電力制御装置によって実施される高レベル制御方法を示すフロー図である。 構内電力制御装置がＨＶＡＣ負荷を管理するためのフロー図である。 例示的基準点、及び図１２Ａのフロー図において対処される例示的状況を示す、電力コスト－温度のグラフである。 構内電力制御装置が調光可能な（照明）負荷を管理するためのフロー図である。 例示的基準点、及び図１３Ａのフロー図において対処される例示的状況を示す、電力コスト－光強度のグラフである。 構内電力制御装置が力率制御可能な負荷を管理するためのフロー図である。 構内電力制御装置が調光不可能な負荷を管理するためのフロー図である。 構内電力制御装置が分流負荷を管理するためのフロー図である。 構内電力制御装置が電気自動車の負荷を管理するためのフロー図である。 電力コスト－電気自動車のバッテリ充電に必要なトリップ時間の部分のグラフである。 電力コスト－無効充電レベルのグラフである。 構内電力制御装置が仮想エネルギー価格を計算するためのフロー図である。 図１８Ａで参照した例示的供給コスト伝達関数を示すグラフである。 ユーザ通知の種々の例を示すフロー図である。

図１は、独立系統運用機関（ＩＳＯ）又は地域送電機関（ＲＴＯ）に関連する地域グリッドコントローラ１０２を含む電力グリッド１００の一部を示している。地域グリッドコントローラ１０２は、発電所規模の間欠性（風力タービン）発電プラント１０６、従来の基本負荷（原子力）発電プラント１０８、従来の尖頭負荷（ガスタービン）発電プラント１１０及びアグリゲーションサーバ１１２の各々との間に双方向通信リンク１０４を有している。アグリゲーションサーバ１１２は、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）１１６との間に双方向通信１１４を有し、さらに、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）１１６は、集合体１１８の一部である各施設との間に双方向通信を有している。

集合体１１８を形成している施設は、３つのクラスのうちの１つに分類することができる。クラス１施設は、太陽光電力源や他の再生可能電力源（総称して「再生可能電源」）や、大量の電力を蓄えることができるバッテリを含まないが、電力グリッド１００が利用できないときに、それらの施設の一部又は全部に電力を供給することができる予備の発電装置を含む場合がある施設である。電力グリッド１００が利用可能である場合、クラス１施設は通常、電力グリッド１００からのみ（一方向に）電力を引き出す。

クラス２施設は、少なくとも１つの再生可能電源を含み、場合によっては予備の発電装置をさらに含むが、大容量のバッテリを含まない施設である。クラス２施設は、再生可能電源がオフラインであるか又は施設の需要を満たすには不十分である場合、電力グリッド１００から電力を引き出すが、余剰があるときは、電力グリッド１００に電力を供給することができる。したがって、クラス２施設は、双方向の電力フローによって特徴付けられる。

クラス３施設は、少なくとも１つの再生可能電源、並びに１以上の大容量のバッテリを含み、場合によっては予備の発電装置をさらに含む施設である。クラス２施設と同様に、クラス３施設は、環境条件、施設の需要及び他の要因に応じて、電力グリッド１００から電力を引き出したり、電力グリッド１００に電力を供給したりすることができる。以下で詳細に説明されるように、集合体１１８は、クラス１、クラス２及びクラス３の混合に相当する。集合体１１８は、電力消費の低減モデルに基づいて、エネルギー市場参加者として活動する単一のエンティティとして管理される場合がある。電力消費の低減モデルは、場合によってはバッテリからの生成と組み合わされることがある。

図２は、クラス１施設２００を示している。クラス１施設２００は、例えば、再生可能電源や大容量のバッテリを何も含まないが、予備の発電装置２２８を含む場合がある一戸建て住宅に相当する場合がある。明確さと一貫性を向上させるために、ＷＡＮ１１６のような先に説明した要素は、特に明記しない限り、本明細書を通して、先に割り当てられた参照符号を有するものとする。構内電力制御装置２０２は、無線リンク２１６を介して、ＨＶＡＣ状態制御モジュール（サーモスタット）２０４；インテリジェント回路遮断器２２２が装着された回路遮断器パネル２０６；調光器を含むインテリジェント回路遮断器２２６が装着されたサブパネル２０８；電気自動車（ＥＶ）充電制御装置２１０；及びスマート電化製品２１２のような種々のエネルギー制御モジュールと通信する。負荷導体２２０は、個々のインテリジェント回路遮断器２２２を、ＥＶ充電制御装置２１０、スマート電化製品２１２、電気温水器２１４、及び他の非照明負荷（図示せず）に接続している。導体２２４は、照明装置（図示せず）を、パネル２０６を介して、サブパネル２０８内に配置された個々の調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６に接続している。

無線通信リンク２１６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ、又は多数の他の商業上利用可能な無線技術のうちの何れかを用いて実施することができる。そのような無線通信リンクによれば、構内電力制御装置２０２の設置に必要なコスト及び時間が大幅に低減される。あるいは、特定の施設の設計又は特定の施設に使用される材料が無線通信を伝達しないものである場合、構内電力制御装置２０２並びに図２に示した他の装置に適当なインタフェースを追加することにより、有線通信リンク（例えば、イーサネット（登録商標））を使用してもよい。

予備の発電装置２２８は、導体２３０によって転送スイッチ２３２に結合されている。転送スイッチ２３２は、導体２３４によって遮断器パネル２０６に結合されている。転送スイッチ２３２は、導体２１８によって電力会社の電力計（図示せず）にも結合されている。電力グリッド１００が故障すると、転送スイッチ２３２は、図２に示した位置に移動する。これによって、予備の発電装置２２８は、後述するように、構内電力制御装置２０２によって管理される重要負荷に電力を供給することができる。有利なことに、この場合も、電力グリッド１００が故障している間、構内電力制御装置２０２の指示の下で、重要でない負荷を切断することができる。

一般に、構内電力制御装置２０２は、施設２００内の電力消費を管理する責任を果たす。数ある特徴及び能力の中でも特に、構内電力制御装置２０２は、個々のインテリジェント回路遮断器２２２、２２６を動的に作動させて、個々の負荷を切断する責任を果たし、それによって施設２００の電力消費を低減し、エネルギー市場参加者として活動している集合体に寄与する。以下に詳細に説明されるように、冗長性や負荷分散などの目的で、所与の施設内に、２以上の構内電力制御装置２０２が存在してもよい。

図３は、クラス２施設３００を示している。クラス２施設は、例えば、太陽光パネルアレイ（再生可能電源）３０２及びインバータ３０４を含み、予備の発電装置２２８をさらに含むが、大容量のバッテリを含まない一戸建て住宅に相当する場合がある。インバータ３０４は、導体３０６によって遮断器パネル２０６に結合されている。インバータ３０４は、ＤＣをＡＣに変換する他に、電力グリッド１００（図１）が故障して予備の発電装置２２８が作動されたときに、再生可能電源３０２を分離する働きをする内部切断機構を含む場合がある。あるいは、インバータ３０４と遮断器パネル２０６との間に、独立した切断機構（図示せず）が設けられてもよい。

２つの重要な例外を除き、他の要素はすべて、図２に示したものと実質的に同様である。第１に、再生可能電源３０２が存在するため、施設３００は、好ましい環境状況下で、施設３００が消費するよりも多くの電力を生成することができ、その場合、電力会社の電力計（図示せず）を介して、余剰電力を電力グリッド１００に供給することができる。第２に、構内電力制御装置２０２のプログラミングは、以下で詳細に説明されるように、再生可能電源３０２及びインバータ３０４を考慮に入れなければならない。

図４は、クラス３施設４００を示している。クラス３施設４００には、バッテリ／充電制御装置４０２、電気自動（ＥＶ）車のバッテリ／独立型バッテリ４０３、及び太陽光パネル／バッテリインバータ４０４と共に、再生可能電源３０２が存在する。バッテリ／充電制御装置４０２は、電気自動車のバッテリ／独立型バッテリ４０３に結合され、それらを充電し、さらに、自動車バッテリ／独立型バッテリ４０３は、インバータ４０４に結合されている。インバータ４０４は、再生可能電源３０２又は電気自動車のバッテリ／独立型バッテリ４０３によるＤＣ出力をＡＣに変換する働きをし、ＡＣは、導体４０６によって遮断器パネル２０６に供給される。

転送スイッチ２３２は、電力グリッド１００が故障したときに、遮断器パネル２０６を電力グリッド１００（図１）から切断するように動作する。これによって、再生可能電源３０２、バッテリ充電制御装置４０２、及びインバータ４０４（あるいは、予備の発電装置２２８）は、導体４０８によって特定のインテリジェント回路遮断器２２２に接続された重要負荷に、電力を供給することが可能になる。逆に、電力グリッド１００が故障している間は、電力を節約するために、ＥＶ充電制御装置２１０、スマート電化製品２１２、及び電気温水器２１４のような重要でない負荷は、構内電力制御装置２０２から受信した１以上のメッセージに応答して、それぞれ各自のインテリジェント回路遮断器２２２を作動させることにより、切断される場合がある。

ＡＣ－ＤＣコンバータ４１０も図示されており、その出力は、力率制御装置付きＤＣ－ＡＣインバータ４１２に結合され、力率制御装置付きＤＣ－ＡＣインバータ４１２は、さらに、調光可能な負荷４１４に結合されている。ＡＣ－ＤＣコンバータ４１０、及び力率制御装置付きＤＣ－ＡＣインバータ４１２は、無線通信リンク２１６を介して構内電力制御装置２０２と通信する。以下で詳細に説明されるように、コンバータ４１０をインバータ４１２と組み合わせて使用することにより、有利なことに、調光可能な負荷４１４により吸収される有効電力の量を低減するように力率を変更することができる。

図５は、構内電力制御装置２０２のブロック図である。制御装置基盤５００は、コモディティ組み込みシステムに基づく場合があり、１ＧＢのＤＤＲ（ダブルデータレート）メモリ５０２、３２ＧＢのフラッシュメモリ５０４、プロセッサ５０５、及び１６ＧＢのマイクロＳＤＨＣカード５０６を含む。リセットボタン５０８は、ＧＰＩＯインタフェース５０９に結合されている。制御装置基盤５００は、ＵＳＢ／ミニＵＳＢインタフェース５１０；イーサネット（登録商標）インタフェース５１２；Ｉ２Ｃインタフェース５１４；１－Ｗｉｒｅインタフェース５３２；Ｗｉ－Ｆｉモジュール５２４に結合されたＳＰＩインタフェース５１６；４つのＵＡＲＴインタフェース５１８（そのうちの１つはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール５２２に結合される）；及びＬＣＤ ＴＦＴタッチスクリーン５２６に結合されたＲＧＢインタフェース５２０をさらに含む。三次元追跡ジェスチャ制御装置５２８は、タッチスクリーン５２６及び投影型静電容量式タッチスクリーン制御装置５３０に結合されており、投影型静電容量式タッチスクリーン制御装置５３０は、さらに、Ｉ２Ｃインタフェース５１４に結合されている。

図２、図３及び図４に関連して上で説明したように、構内電力制御装置２０２は、Ｗｉ－Ｆｉモジュール５２４又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール５２２を使用して、所与の施設内のインテリジェント回路遮断器２２２及び他の装置と無線通信することができる。タッチスクリーン５２６を使用して、種々のオンスクリーンアイコン、ボタン、制御器、メッセージ、状態情報、メニュー又は他の所望のユーザインタフェース要素（図示せず）を表示することにより、ユーザは、構内電力制御装置２０２を設定及び操作することができる。例えば、タッチスクリーン５２６は、電力管理計画を作成、修正、又は選択すること；スケジュールを作成、修正、又は選択すること；種々のシステム構成要素に関する状態情報を取得すること；個々のインテリジェント回路遮断器を接続又は切断すること；構内電力制御装置２０２の現在の動作を上書き又は無効化すること；及び、構内電力制御装置２０２を他の形で設定、修正、及び操作することに使用される場合がある。あるいは、ユーザは、スマートフォン、タブレット、又は、適当なアプリケーション及び無線ネットワーク接続機能を有する他のデバイスを使用して、構内電力制御装置２０２を無線で操作することができる。さらに、構内電力制御装置２０２は、ホームオートメーションシステムと一体化され、ホームオートメーションシステムによって制御されてもよい。

図６Ａは、図２、図３及び図４に示したようなインテリジェント回路遮断器２２２のブロック図である。図示のように、インテリジェント回路遮断器２２２は、２つの１５Ａ／１２０Ｖ交流回路をサポートする。オンボードＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）トランシーバを有するプロセッサは、遮断器制御装置６００として機能する。遮断器制御装置６００は、Ｒｉｇａｄｏ社のＢＭＤ－２００モジュール又は類似の市販の構成要素を用いて実施することができる。遮断器制御装置６００は、シリアルワイヤデバッグ（ＳＷＤ）コネクタ６２６、４Ｄデバッグコネクタ６２８、ＧＰＩＯエキスパンダ６１０、内臓グラフィックスコントローラ６０４、及び電力測定デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）６０８に結合されている。電力測定ＤＳＰ６０８は、電圧検知線６３８及び電流検知線６４０にも結合されている。

ＬＣＤ６０２及び１６ＧＢのマイクロＳＤカードは、内蔵グラフィックスコントローラ６０４に結合されている。一対のリレー６３０が、一対のねじ端子６２０と一対のホール効果センサ６１８との間にそれぞれ結合されている。一対のねじ端子６２０の各々は、手動で作動させることができるアーク故障遮断器のような、従来の１５Ａ／１２０Ｖ交流回路遮断器（図示せず）との接続点として機能する。代替として、十分な安全性を提供しつつ従来の回路遮断器の必要性を無くすために、リレーは、機械作動式スイッチとして具現化されてもよい。一対のねじ端子６２２の各々は、所望の負荷（図示せず）との接続点として機能する。ＡＣ－ＤＣ電源６２４は、インテリジェント回路遮断器２２６に電力を供給するために、＋１２ＶのＤＣ及び＋３．３ＶのＤＣを出力する。検知電圧及び検知電流がゼロに近いときに電力測定ＤＳＰ６０８を使用してパルスを出力する代替として、ゼロクロス検出回路６２８を使用して方形波出力信号を生成し、それを遮断器制御装置６００に結合してもよい。

遮断器制御装置６００は、そのオンボードＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続機能を使用して、他の遮断器制御装置と通信し、すべての遮断器制御装置の間に、無線メッシュネットワークを確立する。メッシュネットワークの存在により、有利なことに、遮断器パネル内の単一の遮断器制御装置、又は指定されたゲートキーパートランシーバは、構内電力制御装置（図２）との間で通信を実施することができ、そのような通信を他のすべての遮断器制御装置に伝搬することができる。あるいは、無線メッシュネットワークは、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｚ－ｗａｖｅ又は他の適当な技術を使用して確立されてもよい。

ＬＣＤ６０２は、種々の情報（例えば、回路遮断器の現在の状態、回路遮断器の設定、瞬間電力消費量、回路遮断器のゾーンのような識別子、及び診断コード）を表示するために使用される場合がある。マイクロＳＤカード６０６を使用して、電力消費量データ及び他の関心のあるデータを、そのようなデータが構内電力制御装置２０２に転送され、又は古くなって廃棄されるスケジュール時刻まで、記憶しておくことができる。

電力測定ＤＳＰ６０８は、数ある有用性の中でも、ねじ端子６２２に接続された各負荷について個別に瞬間電力消費を計算することができるだけでなく、指定された期間内の平均電力消費量やピーク電力消費量を計算することができる。電力測定ＤＳＰ６０８は、電流及び電圧がゼロに近いときに、（遮断器制御装置６００に結合された専用のピンＺＸ０、ＺＸ１に）、種々のパルスを出力するようにさらに構成される場合がある。

電流及び電圧のゼロクロスがいつ発生するかを知ることによって、遮断器制御装置６００は、確実にゼロクロスの発生と同時にのみリレー６３０が切り替えられる（すなわち、インテリジェント回路遮断器２２２が開閉される）ようにする。有利なことに、これによって、アーク放電が低減され、リレー６３０の耐用年数は延長される傾向がある。

単一の３０Ａ／２２０Ｖ交流回路に適したインテリジェント回路遮断器は、遮断器制御装置６００の代わりにＲｉｇａｄｏ ＢＭＤ－３００モジュールを使用することを除き、図６Ａに示した種々の構成要素を使用して実施することができる。

図６Ｂは、図２、図３及び図４に示したような調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６のブロック図である。構成要素の大半は、図６Ａに示したものと同じである。ただし、調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６は、リレー６３０の代わりに、ＧＰＩＯエキスパンダ６１０と２対の窒化ガリウム高電子移動度（ＧａＮ ＨＥＭＴ）トランジスタ６３６との間に結合された分離回路６３２を含む。トランジスタ６３６の各々の制御回路６３４は、調光器として機能する。トランジスタ６３６の各対は、電力測定ＤＳＰ６０８に接続され、さらに、ホール効果センサ６１８のうちの一方にも結合されている。従来の調光器は、シリコンベースの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）又はトライアック（ＴＲＩＡＣ）を利用しており、これらは両方とも、ＧａＮ ＨＥＭＴ構成要素よりも高いオン抵抗（Ｒ_ｏｎ）を有する。したがって、従来の調光器は、所与の量の電流に対して比較的多くの熱を放散しなければならず、これは問題であり、密集した構成要素を有する回路遮断器パネルでは、危険な可能性がある。効率的に熱を放散するために、従来の調光器は、従来の遮断器パネルにはあまり適さない、又は全く適さない大きなヒートシンクを必要とする。ＧａＮ ＨＥＭＴ部品を調光器に使用することにより、有利なことに、大きなヒートシンクを必要とすることなく放熱の大幅な低減が達成され、それによって、所与の面積内により多くの回路を安全に詰め込むことが可能になる。

調光機能は、図６Ｄに示すように、従来の位相カット調光技術を用いて実施することができる。位相カット調光技術を使用する場合、遮断器制御装置６００は、ＧａＮ ＨＥＭＴトランジスタ６３６のオンとオフを１２０Ｈｚの周波数で切り替えることができなければならない。順方向及び逆方向の位相カット調光は、ライン波形の適当な立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジ付近でトランジスタを切り替えることによって実施することができる。あるいは、図６Ｃに示すように、正弦波調光と呼ばれることがあるパルス幅変調調光技術を使用してもよい。正弦波調光技術を使用する場合、位相カット調光の場合と比較してＧａＮ ＨＥＭＴトランジスタ６３６をはるかに高い周波数（例えば、１００ｋＨｚ以上）で切り替えられなければならず、また、ローパスフィルタを使用して、出力正弦波から高周波を除去するとともに（すなわち、ローパスフィルタは、この高周波よりも小さいカットオフ周波数を有する）、線路周波数をほとんど減衰なく通過させることができなければならない。遮断器制御装置６００がトランジスタ６３６に十分迅速に信号を送ることができるようにするためには、ＧＰＩＯエキスパンダ６１０をバイパスして、遮断器制御装置６００の（ＧＰＩＯ）を分離回路６３２に直接接続する必要がある場合がある。別の代替例は、アナログ又はデジタルの入力信号をパルス幅変調出力信号に変換する、フェアチャイルドセミコンダクター社のＦＬ７７９４４ＭＸのようなパルス幅変調駆動回路であろう。

次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、回路遮断器パネル７００には、調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６が装着されており、各インテリジェント回路遮断器２２６は、一対の導体７０４によって一対の標準的（すなわち従来の）２０Ａ回路遮断器７０２に接続され、さらに負荷１、２（図示せず）にも接続されている。代替として、これらのインテリジェント回路遮断器は、従来の回路遮断器７０２の使用を不要にする回路遮断器パネル７００のバスバー（母線）として具体化された一対の導体に接続されていてもよい。標準的回路遮断器７０２の各対は、それが接続される相手方の調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６の上に隣接して取り付けられている。表示装置６０２は、各調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６の前面に取り付けられている。各調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６内の遮断器制御装置６００は、無線リンク２１６を介して構内制御装置２０２と直接的に通信してもよいし、あるいは、メッシュネットワークを介して間接的に通信してもよい。

図７Ｃは、調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６が装着された回路遮断器パネル７０６を示している。明確さを向上させるために、通常であれば調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６間のスペースを占めるであろう標準的回路遮断器は、省略されている。主遮断器７１８は、慣例的に、回路遮断器パネル７０６の上部又は下部付近に配置されている。主遮断器７１８は、回路遮断器パネル７０６の上端部に位置する開口部７０８を貫通する主導体２１８を用いて、標準的回路遮断器（図示せず）及び調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６のすべてを接続／切断するように機能する。主導体２１８は、電力会社の電力計（図示せず）に接続されている。無線メッシュネットワーク７１４は、調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６、及び、アンテナ７１６に結合されたゲートキーパートランシーバ７１２のすべての間に確立されている。

（金属製の）回路遮断器パネル７０６によって一般に引き起こされる無線通信との干渉に起因して、ゲートキーパートランシーバ７１２には、無線通信リンク２１６を介して構内電力制御装置２０２（図２）と通信する専用の役割が割り当てられる場合がある。回路遮断器パネルから突出したアンテナ７１６は、ゲートキーパートランシーバ７１２を開口部７０８付近に配置することと同様に、干渉を克服するのに役立つ。また、特定の環境で過度の干渉が生じる場合、調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６に影響を与えることなく、ゲートキーパートランシーバ７１２に対して代替通信技術を選択してもよい。例えば、ゲートキーパートランシーバ７１２は、メッシュネットワーク７１４に参加するためのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続機能を備えていてもよい。ただし、ゲートキーパートランシーバ７１２は、無線周波数（ＲＦ）トランシーバ、光トランシーバ、赤外線（ＩＲ）トランシーバ、又は、構内電力制御装置２０２と通信するための絶縁ワイヤリンクを備えていてもよい。

ゲートキーパートランシーバ７１２は、主導体２１８における総電力消費量（又は余剰電力）を測定するための電力監視機能をさらに含む場合がある。変流器（ＣＴとも呼ばれる）７１０は、各主導体２１８に結合され、さらにゲートキーパートランシーバ７１２にも結合されている。図８において最もよく分かるように、ゲートキーパートランシーバ７１２は、インテリジェント回路遮断器２２２（図６Ａ）と同じ多数の構成要素を含むことができる。さらに、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギーモジュール８００によれば、メッシュネットワーク７１４に参加するとともに、構内電力制御装置２０２と通信するための機能が得られる。電力測定ＤＳＰ６０８は、電源６２４（電圧検知線）だけでなく変流器７１０（電流検知線）にも結合されており、これによって、主導体２１８における総電力消費量（又は余剰電力）の計算が可能になる。

図７Ｄは、構内電力制御装置２０２に対する代替又は追加として、施設内で照明制御キーパッドを使用することにより、インテリジェント回路遮断器２２２又は調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６を介してユーザ指向の種々の機能を実施することができる施設を示している。無線照明制御キーパッド７２２は、多数のベンダーから市販されている。無線照明制御キーパッド７２２を施設内の様々な場所に配置することにより、ランプ７２４又は他の照明器具（図示せず）を制御することができる。ランプ７２４は、導体７２８によって、調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６に、それぞれ接続されている。

一般に、各無線照明制御キーパッド７２２は通常、本明細書に記載される構内電力制御装置２０２によって実行されるものと同じソフトウェアの一部又は全部を実行することができるプロセッサ又はマイクロコントローラなどを含む。さらに、各無線照明制御キーパッド７２２は通常、Ｗｉ－Ｆｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のような無線ネットワーク接続機能を有している。そのようなネットワーク接続機能を使用して、キーパッド７２２は、インテリジェント回路遮断器２２２又は調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６との間に、無線通信リンク７３０を確立することができる。したがって、構内電力制御装置２０２の代わりに、又は構内電力制御装置２０２と併せて無線照明制御キーパッド７２２の何れかを使用して、ランプ７２４（又は他の照明負荷）をオン又はオフすること、並びにそれらのランプを調光することができる。

図９は、アグリゲーションサーバ１１２（図１）の高レベル動作を示している。ステップ９００で、アグリゲーションサーバ１１２は、地域グリッドコントローラＩＳＯ／ＲＴＯ１０２から、電力を供給するためのメッセージを受信する。次に、ステップ９０２で、アグリゲーションサーバ１１２は、集合体内の各施設に関連する構内電力制御装置２０２と通信することにより、集合体１１８内でどれだけの負荷低減及びバッテリ貯蔵が利用可能であるかを判定する。次に、アグリゲーションサーバ１１２は、ステップ９０４に進み、ステップ９０２で収集された情報に基づき、施設のクラス、負荷仕様、及び地理的位置（例えば、特定の施設のプロファイル）に基づいて、特定の施設及び負荷に優先順位を付ける。

次に、ステップ９０６で、アグリゲーションサーバ１１２は、集合体１１８内の各構内電力制御装置２０２にメッセージを送信することにより、その構内電力制御装置２０２が有する「市場取引」電力管理計画を実行する。一般に、所与の構内電力制御装置２０２が、自らが有する「市場取引」計画を実行すると、それによって、施設内の特定の負荷は、「取り除かれ」又は切断される（関連するインテリジェント回路遮断器を作動させることにより）。その結果、大きな貯蔵容量のバッテリを含むクラス３施設は、電力グリッドに電力を供給するために、そのようなバッテリを接続することができる。次に、ステップ９０８で、アグリゲーションサーバ１１２は、ＩＳＯ市場規則に従って、デマンドレスポンス低減曲線を実施する。

図１０は、構内電力制御装置２０２（図５）と、インテリジェント回路遮断器２２２（図６Ａ）又は調光器付きインテリジェント回路遮断器２２６（図６Ｂ）との間の種々の例示的通信を示している。ステップ１０００で、インテリジェント回路遮断器２２２及び２２６の各々は、リセットオフ状態にあり、その後、ステップ１００２で、それらのインテリジェント回路遮断器の各々の初期化が行われる。ステップ１００４では、初期化されたインテリジェント回路遮断器２２２及び２２６の各々が、構内電力制御装置（ＰＰＣ）２０２からのクエリを待つ。クエリを受信すると（例えば無線リンク２１６を介して）、そのクエリに含まれるアドレスと、そのクエリを受信したインテリジェント回路遮断器２２２又は２２６に関連するアドレスとの間の比較を行う。アドレスが一致しない場合、インテリジェント回路遮断器２２２、２２６は、ステップ１００４で次のクエリを待ち続ける。アドレスが一致した場合、ステップ１００８で、クエリが制御コマンドを含むか否かに関する判定を行う。クエリが制御コマンドを含む場合、インテリジェント回路遮断器２２２、２２６は、自らが有するリレー６３０（図６Ａ）又は調光器６３４、６３６（図６Ｂ）を、受信した制御コマンドに適合するように設定し、ステップ１０１２で、確認応答を構内電力制御装置２０２に送信する。動作中、インテリジェント回路遮断器は、負荷の瞬時電力消費量を所定の間隔で構内電力制御装置に送信する。

あるいは、ステップ１００８の判定の結果、制御コマンドを受信しなかったことが分かった場合、ステップ１０１４で、インテリジェント回路遮断器２２２、２２６は、自らの電力読み取り状態を調べる。ステップ１０１６の判定で、その状態が最後の既知の状態と比較して変化していた場合、ステップ１０１８で、インテリジェント回路遮断器２２２、２２６は、自らの電力読み取り値を構内電力制御装置に送信し、その後ステップ１０２０で、構内電力制御装置からの確認応答を待つ。ステップ１０１６において、電力読み取り状態に変化がないことが判明した場合、インテリジェント回路遮断器２２２、２２６は、ステップ１０２２で、変化なしの指示を構内電力制御装置１０２２に送信し、その後ステップ１０２４で、構内電力制御装置からの確認応答を待つ。

図１１Ａ～図１１Ｈは、クラス１施設、クラス２施設、及びクラス３施設の各々について、構内電力制御装置２０２によって実施される高レベル制御方法を示している。方法は、ステップ１１００から開始され、続いて、ステップ１１０１で、構内電力制御装置２０２は、（例えば、無線発見サービスを使用して）施設内の別の構内電力制御装置２０２の探索を開始する。続いて、ステップ１１０３で遅延が導入される。次に、ステップ１１０５で、同報通信する構内電力制御装置が発見されたか否かの判定が行われる。同報通信する構内電力制御装置が発見されなかった場合、制御フローはステップ１１０７へ進み、そこで、存在する唯一の構内電力制御装置２０２が同報通信を開始する。続いて、構内電力制御装置２０２が配置された施設（システム）がクラス１施設であるか否かを判定する第１の判定ステップ１１０２が行われる。当該施設がクラス１施設であれば、制御フローはステップ１１０４（図１１Ｃ）へ進む。当該施設がクラス１施設でなければ、判定ステップ１１０６で、当該施設がクラス２施設であるか否かが判定され、当該施設がクラス２施設であれば、制御フローはステップ１１０８（図１１Ｄ）へ進む。当該施設がクラス２施設でなければ、判定ステップ１１１０で、当該施設がクラス３施設であるか否かが判定され、当該施設がクラス３施設であれば、制御フローはステップ１１１２（図１１Ｆ）へ進む。

ステップ１１１０で、当該施設がクラス３施設ではないと判定された場合、制御フローはステップ１１０９へ進み、そこで、構内電力制御装置２０２に対し、現在の仮想エネルギー価格のクエリ（問い合わせ）を行う。本明細書において、用語「仮想エネルギー価格」は、エネルギーの相対的希少性又は豊富さの代用情報として役立つ価値を指して使用される。所定の施設内の負荷又はエネルギー源に関連する各活動は、仮想エネルギー価格に対するしきい値とスケーリングファクタの何れかに関連している。仮想エネルギー価格に基づくシステムは、その最も単純な形式化として、一時的使用（例えば、最近の使用）に基づく負荷の選択が可能であるとともに、離散的遷移と滑らかな遷移の両方が可能な（すなわち、電力の消費又は生産を滑らかに遷移可能かつ離散的に遷移可能な）負荷又はエネルギー源の優先順位リストを実施することができる。より洗練された実施形態では、そのようなシステムは、エネルギー市場の全活動をモデル化することができる。

公共エネルギー市場で一般的なものと同じ単位及び同程度の数量を選択することによって、ユーザーは、自分の優先順位を一度、実際のドルに換算して指定することが可能である。施設がエネルギーに対して市場価格を支払う場合、電力グリッドを利用することができ、市場価格は、アグリゲーションサーバ１１２によって提供される。このことは、ユーザにとって特に意味がある。場合によっては、仮想エネルギー価格は、システムリソースの効率的管理に必要な種々の活動を実施するために計算され、公共市場のエネルギーコストとは何らの関係も有しないことがある。

仮想エネルギー価格を計算する代わりに、ステートマシンを実施してもよい。ステートマシンは、ルックアップテーブル又は他のデータ構造にアクセスして、値を取得する。この値は、本明細書に記載された目的のための適当な参照情報又は代用情報である。

次に、ステップ１１１１で、仮想エネルギー価格が通知しきい値を上回っているか否かの判定が行われる。仮想エネルギー価格が通知しきい値を上回っていなければ、制御フローはステップ１１０２にループバックする。仮想エネルギー価格が通知しきい値を上回っていれば、これは、ユーザ通知を送信しなければならないことを意味し、制御フローはステップ１１１３（図１９）へ進む。

ステップ１１０５を再び参照すると、（第２の）同報通信する構内電力制御装置２０２が発見された場合、制御フローは、ステップ１１１５へ進み、そこで、発見された（マスター）構内電力制御装置２０２と、このステップを実施している（従属）構内電力制御装置２０２との間に、無線通信が確立される。次に、ステップ１１１７で、従属構内電力制御装置２０２は、自らに取り付けられた任意のセンサから測定値を取得する。続いて、ステップ１１１９で、従属構内電力制御装置２０２は、ユーザ入力を収集する。次に、ステップ１１２１で、従属構内電力制御装置２０２は、自らのセンサ測定値及びユーザ活動をマスター構内電力制御装置２０２に送信することを試みる。

ステップ１１２３では、マスター構内電力制御装置に対して試みた送信が失敗したか否かの判定がなされる。送信が失敗した場合、制御フローはステップ１１０１にループバックする。送信が失敗しなかった（つまり、送信は成功した）場合、制御フローはステップ１１２５へ進み、そこで、従属構内電力制御装置２０２は、マスター構内電力制御装置２０２からのシステム状態及び保留中のコマンドの読み出しを試みる。次に、ステップ１１２７で、試みた読み出しが失敗したか否かの判定がなされる。読み出しが失敗した場合、制御フローはステップ１１０１にループバックする。読み出しが失敗しなかった（つまり、読み出しは成功した）場合、制御フローはステップ１１２９へ進み、そこで、従属構内電力制御装置２０２は、先に読み出されたシステム状態に従って自己のユーザインタフェース更新し、新たなコマンドを実行する。ステップ１１２１で送信が失敗した場合、又はステップ１１２５で受信が失敗した場合、マスター構内電力制御装置２０２は、取り外された、電源を落とされた、又は故障したものとみなされ、ステップ１１０１で、新たな制御装置の選択が行われる。このようにして、所与の施設内で複数の冗長的な構内電力制御装置２０２を動作させることができる。

次に、図１１Ｃ（クラス１施設）を参照すると、ステップ１１１４で、構内電力制御装置２０２は、公共電力グリッド１００（図１）が利用可能であるか否かを判定する。利用可能ではない場合、ステップ１１２６で、（予備の）発電装置２２８（図２）が利用可能であるか否かの判定がなされる。予備の発電装置が利用可能でない場合、制御フローは図１１Ａに戻る。予備の発電装置２２８が利用可能である場合、ステップ１１２８で、構内電力制御装置２０２は、予備の発電装置がオンであるか否かを判定する。予備の発電装置がオンではない場合、ステップ１１３０で、構内電力制御装置２０２は、予備の発電装置をオンにし、その後、制御フローは図１１Ａに戻る。ステップ１１２８において構内電力制御装置２０２が、予備の発電装置はオンであると判定した場合、制御フローはステップ１１３２（図１８Ａ）へ進み、仮想エネルギー価格を確立した後、ステップ１１２４（図１１Ｈ）へ進む。

ステップ１１１４において構内電力制御装置２０２が、公共電力グリッド１００は利用可能であると判定した場合、制御フローはステップ１１１６へ進み、そこで、エネルギー価格データが利用可能であるか否かが判定される。エネルギー価格データは、アグリゲーションサーバ１１２又は他の外部情報源によって、ＷＡＮ１１６を介して、構内電力制御装置２０２に供給される場合がある。エネルギー価格データが利用可能である場合、制御フローはステップ１１２４（図１１Ｈ）へ進む。エネルギー価格データが利用可能ではない場合、制御フローはステップ１１１８へ進み、そこで、構内電力制御装置２０２がアグリゲーションサーバ１１２から、集合体１１８がエネルギー市場の参加者として活動し、又はそのように活動する準備をしているという明示的コマンド（メッセージ）を受信したか否かの判定がなされる。そのようなコマンドは、集合体１１８がエネルギー市場参加者の規制要件を満たすために、構内電力制御装置２０２が、施設内の負荷を低減する準備をしなければならないことを意味している。そのようなコマンドを受信した場合、制御フローはステップ１１２０へ進み、そこで、構内電力制御装置２０２は、構内電力消費量をシミュレートすることにより、市場参加者として活動する集合体１１８の要件を満たす仮想エネルギー価格を見つける。

判定ステップ１１１８において、明示的コマンドがアグリゲーションサーバ１１２から受信されなかった（つまり、集合体１１８が現在、市場参加者として活動する必要はない）場合、制御フローはステップ１１２２へ進み、そこで、仮想エネルギー価格は、デフォルト値に設定される。そして、制御フローは、ステップ１１２４（図１１Ｈ）に進む。

次に、図１１Ｄ（少なくとも１つの再生可能電源及び予備の発電装置を含むが、大容量のバッテリを含まないクラス２施設）を参照すると、ステップ１１３３で、構内電力制御装置２０２は、公共電力グリッド１００（図１）が利用可能であるか否かを判定する。公共電力グリッド１００が利用可能ではない場合、制御フローはステップ１１３４へ進み、そこで、単独運転インバータ／製品が利用可能であるか否かの判定がなされる。単独運転インバータ／製品が利用可能でなければ、制御フローは図１１Ａに戻る。単独運転インバータ／製品が利用可能であれば、制御フローはステップ１１３２へ進み、仮想エネルギー価格を計算する（図１８Ａ）。次に、ステップ１１３８で、構内電力制御装置２０２は、計算された仮想エネルギー価格を、予備の発電装置のオンしきい値と比較する。計算された仮想エネルギー価格が予備の発電装置のオンしきい値よりも大きい（つまり、予備の発電装置を運転することが経済的である）場合、制御フローは、ステップ１１４０で、発電装置の最小オフ時間が経過したか否かを判定する。発電装置の最小オフ時間が経過していた場合、ステップ１１４２で、構内電力制御装置２０２は、予備の発電装置（再生可能ではない電源）をオンにし、その後、制御フローは、ステップ１１２４（図１１Ｈ）に進む。

ステップ１１３８で、計算された仮想エネルギー価格が予備の発電装置のオンしきい値以下である場合、又は、ステップ１１４０で、予備の発電装置の最小オフ時間がまだ経過していない場合、制御フローはステップ１１４４へ進み、そこで、構内電力制御装置２０２は、計算された仮想エネルギー価格が予備の発電装置のオフしきい値よりも小さいか否かを判定する。ヒステリシスを付与するために、予備の発電装置のオンしきい値とオフしきい値は、異なっており、それによって、予備の発電装置がオンとオフを繰り返す状態が回避される。計算された仮想エネルギー価格が予備の発電装置のオフしきい値よりも小さい場合、構内電力制御装置２０２は次に、ステップ１１４６で、発電装置の最小オン時間が経過したか否かを判定し、発電装置の最小オン時間が経過していた場合、ステップ１１４８へ進み、予備の発電装置をオフにする。ステップ１１４４で、計算された仮想エネルギー価格が予備の発電装置のオフしきい値以上である場合（すなわち、それらがヒステリシス帯域内で等しい場合）、又は、ステップ１１４６で、予備の発電装置の最小オン時間がまだ経過していない場合、制御フローは、ステップ１１２４へ進む。

ステップ１１３３を再び参照すると、公共電力グリッド１００が利用可能である場合、制御フローはステップ１１５０へ進み、そこで、施設にサービスを提供している公益事業会社が電力の純生産量に対して料金を支払うか否かが判定される。公益事業会社が電力の純生産量に対して料金を支払わない場合、制御フローはステップ１１５２へ進み、そこで、構内電力制御装置２０２は、当日の構内電力生産量を予測し、続いてステップ１１５４で、仮想エネルギー価格を、公益事業会社によって課される料金に設定する。

次に、ステップ１１５６で、構内電力制御装置２０２は、仮想エネルギー価格及び予測を使用して、構内電力消費量をシミュレートする。シミュレーションに基づき、次の２４時間以内に純電力生産量が見込まれない（すなわち、施設内の電力生産量がすべて消費されるであろう）場合、制御フローは、ステップ１１２４（図１１Ｈ）に進む。あるいは、ステップ１１５８において、次の２４時間以内に純電力生産が見込まれる場合、ステップ１１６０で、仮想エネルギー価格を減少させる（すなわち、施設に余剰電力が見込まれるため、仮想エネルギー価格を減少させる）。ステップ１１６２で、（減少された）仮想エネルギー価格が最小であるか否かが判定される。最小でなければ、制御フローは、仮想エネルギー価格が最小に達するまで、ステップ１１５６、１１５８、１１６０及び１１６２を通ってループし、仮想エネルギー価格は、繰り返し低下される。仮想エネルギー価格が最小に達すると、制御フローは、ステップ１１２４に進むことができる。

ステップ１１５０を再び参照すると、施設にサービスを提供している公益事業会社が電力の純生産量に対して料金を支払う場合、制御フローはステップ１１６４へ進み、そこで、エネルギー価格データが利用可能であるか否かの判定が行われる。エネルギー価格データが利用可能であれば、制御フローはステップ１１２４へ進む。エネルギー価格データが利用可能でなければ、ステップ１１６６で、アグリゲーションサーバ１１２から明示的コマンド（メッセージ）を受信したか否かの判定が行われる。明示的コマンド（メッセージ）を受信していない場合、つまり、集合体１１８が現在、市場参加者として活動する必要はない場合、制御フローはステップ１１７０へ進み、そこで、仮想エネルギー価格をデフォルト値に設定し、その後、制御フローはステップ１１２４へ進む。ステップ１１６６で、アグリゲーションサーバ１１２からコマンドを受信した場合（つまり、集合体１１８が市場参加者として活動する必要があり、構内電力制御装置２０２が、負荷を低減する必要がある場合）、ステップ１１６８で、構内電力制御装置２０２は、構内電力消費量をシミュレートし、市場参加者として活動する集合体１１８の要件を満たす仮想価格を見つける。

次に、図１１Ｆ及び図１１Ｇ（少なくとも１つの再生可能電源並びに１以上の大容量のバッテリを含み、さらに予備の発電装置を含むクラス３施設）を参照すると、構内電力制御装置２０２は、ステップ１１７２で、公共電力グリッド１００（図１）が利用可能であるか否かを判定する。公共電力グリッド１００が利用可能ではない場合、制御フローはステップ１１７４へ進み、そこで、構内電力制御装置２０２は、仮想エネルギー価格を使用して構内電力消費量をシミュレートする。ステップ１１７４の分岐と同時に、ステップ１１９１が実施される。ステップ１１９１では、バッテリ容量が最小充電状態よりも大きい間、バッテリ充電／放電が負荷／供給に追従する。ステップ１１７６では、次の２４時間以内にバッテリ枯渇が予測されるか否かの判定がなされる。次の２４時間以内にバッテリ枯渇が起こるか否かが不明確である場合、制御フローは、ステップ１１２４（図１１Ｈ）に進む。

次の２４時間以内にバッテリ枯渇が発生するであろう場合、制御フローはステップ１１７８へ進み、そこで、仮想エネルギー価格を増加させる（すなわち、施設の電力不足が予測されるので、仮想エネルギー価格を増加させる）。次に、ステップ１１８０で、（増加された）仮想エネルギー価格が発電装置のオンしきい値よりも大きいか否かが判定される。（増加された）仮想エネルギー価格が発電装置のオンしきい値よりも大きくなければ、制御フローはステップ１１２４へ進む。（増加された）仮想エネルギー価格が発電装置のオンしきい値よりも大きければ、制御フローはステップ１１８２へ進み、発電装置がオフであり、最小オフ時間が経過していれば、発電装置（再生可能ではない電源）をオンにし、続いて、制御フローは、ステップ１１２４に進む。

ステップ１１７６を再び参照すると、次の２４時間以内にバッテリ枯渇が予測されない場合、制御フローはステップ１１８４へ進み、そこで、次の２４時間以内にバッテリ超過が予測されるか否かの判定が行われる。次の２４時間以内にバッテリ超過が予測されなければ、制御フローはステップ１１２４へ進む。次の２４時間以内にバッテリ超過が予測される場合、制御フローはステップ１１８６へ進み、仮想エネルギー価格が減少される。これは、施設に予測される余剰電力があることを表している。次に、ステップ１１８８で、仮想エネルギー価格が発電装置オフしきい値よりも小さいか否かの判定が行われる。仮想エネルギー価格が発電装置オフしきい値よりも小さくなければ、制御フローはステップ１１２４へ進む。仮想エネルギー価格が発電装置オフしきい値よりも小さければ、ステップ１１９０で、構内電力制御装置２０２は、発電装置がオンであり、最小運転時間が経過している場合、発電装置をオフにする。

ステップ１１７２を再び参照すると、公共電力グリッド１００が利用可能であれば、制御フローはステップ１１９２へ進み、そこで、構内電力制御装置２０２は、予測時間－コスト曲線の先読みを実施する。次に、ステップ１１９４で、予測時間－コスト曲線上の次のピークが正であるか、それとも負であるかを判定する。負のピークが予測される場合、制御フローはステップ１１９６へ進み、そこで、充電をすぐに開始すれば、充電サイクル中に発生するコストが最小になるか否かの判定が行われる。充電をすぐに開始しても充電サイクル中に発生するコストが最小にならない場合、制御フローはステップ１１２４へ進む。充電をすぐに開始すれば充電サイクル中に発生するコストが最小になる場合、制御フローはステップ１１９８へ進み、そこで、構内電力制御装置２０２は、バッテリ充電の開始を許可し、続いて、制御フローはステップ１１２４へ進む。

ステップ１１９４で、もし正のピークが予測される場合、制御フローはステップ１２００へ進み、そこで、バッテリ放電をすぐに開始すれば、売却収益から購入コストを引いたものと、バッテリ効率との積が、最小運転利益よりも大きくなる（すなわち、放電によって、設備の摩耗を正当化する最小限の利益が生み出される）か否かの判定がなされる。積が最小運転利益よりも大きくなる場合、制御フローはステップ１２０５へ進み、そこで、バッテリ放電をすぐに開始すれば、売買効率が最小運転利益よりも大きくなるか否かの判定がなされる。バッテリ放電をすぐに開始すれば売買効率が最小運転利益よりも大きくなる場合、制御フローはステップ１２０４へ進み、バッテリ放電を開始する。バッテリ放電をすぐに開始しても売買効率が最小運転利益よりも大きくならない場合、制御フローはステップ１２０２へ進み、そこで、市場参加者として活動するための明示的コマンド（メッセージ）をアグリゲーションサーバ１１２から受信したか否かの判定がなされる。明示的コマンド（メッセージ）をアグリゲーションサーバ１１２から受信した場合、制御フローはステップ１２０４へ進み、バッテリ放電を開始する。明示的コマンド（メッセージ）をアグリゲーションサーバ１１２から受信していない場合、制御フローはステップ１１２４へ進む。

図１１Ｈは、図１１Ｃ、図１１Ｅ及び図１１Ｇの各々と論理的に接続されている。ステップ１１２４に続いて、ステップ１２０６では、構内電力制御装置２０２の制御下で処理すべき負荷がまだ残っている否かが判定される。処理すべき負荷が残っていなければ、制御フローは、図１１Ｈの方法の呼び出し元のポイントまで戻る。処理すべき負荷が残っていれば、制御フローはステップ１２０８へ進み、そこで、検討中の負荷がＨＶＡＣシステムであるか否かの判定がなされる。検討中の負荷がＨＶＡＣシステムであれば、制御フローはステップ１２２０（図１２Ａ）へ進む。検討中の負荷がＨＶＡＣシステムでなければ、ステップ１２１０で、その負荷が調光可能であるか否かの判定がなされ、調光可能であれば、制御フローはステップ１２２２（図１３Ａ）へ進む。

負荷が調光可能でなければ、ステップ１２１１で、その負荷が、力率（ＰＦ）を制御することによって、負荷によって吸収される有効電力量を低減することができるタイプのものであるか否かの判定がなされる。負荷がそのようなタイプのものであれば、制御フローはステップ１２１３（図１４）へ進む。負荷がそのようなタイプのものでなければ、制御フローはステップ１２１２へ進み、そこで、その負荷が調光不可能か否かの判定がなされ、調光不可能であれば、制御フローはステップ１２２４（図１５）へ進む。調光不可能でなければ、ステップ１２１４で、その負荷が分流負荷であるか否かの判定がなされ、分流負荷であれば、制御フローはステップ１２２６（図１６）へ進む。分流負荷でなければ、ステップ１２１６で、その負荷が電気自動車であるか否かの判定がなされ、電気自動車であれば、制御フローはステップ１２２８（図１７Ａ）へ進む。ステップ１２１８で、その負荷は、管理されていない負荷であるものと判定されるが、負荷の電力消費量は、依然として測定（例えば、負荷が接続されたインテリジェント回路遮断器により）される場合がある。

図１２Ａは、構内電力制御装置がＨＶＡＣ負荷を管理する方法を示している。ステップ１２３０では、構内電力制御装置２０２が、施設内のゾーン温度を測定する。そのような測定は、例えば、上述のように、構内電力制御装置２０２に接続された温度センサを使用して行うことができる。次に、ステップ１２３２で、まだ入手していなければ、グローバル仮想エネルギー価格のクエリを行う。グローバル仮想エネルギー価格は、先のロジックにより計算されている場合がある。測定された温度及び計算されたグローバル仮想エネルギー価格を使用して、図１２Ｂのグラフ上の点が探索される。ステップ１２３６では、その点がそのグラフのコスト－温度曲線Ｄよりも上にある（例えば、図１２Ｂに参照文字Ｇで示される点）か否かの判定がなされる。もしその点がコスト－温度曲線Ｄよりも上にある場合、制御フローはステップ１２３８へ進み、そこで、エネルギー使用が正当化されないため、何の活動も行われないことが示され、その後、図１１Ｈに戻る（すなわち、ＨＶＡＣ負荷は、作動されない）。

一方、ステップ１２３６で、上記点がコスト－温度曲線Ｄよりも下にある（例えば、図１２Ｂに参照文字Ｅ又はＨで示された点）と判定された場合、制御フローはステップ１２４０へ進み、そこで、ＨＶＡＣ最小運転時間（ＭＲＴ：Minimum Run Time）中に、ゾーン温度がユーザ定義設定値（図１２Ｂに参照文字Ａで示される）を横切ることになるか否かの判定がなされる。ユーザ定義設定値を横切ることになる場合、これは、ＨＶＡＣシステムの最小運転時間が、ゾーン温度を過度に増加又は減少させるものであることを意味し、制御フローは図１１Ｈに戻る。

ＨＶＡＣシステムの最小運転時間中に、ゾーン温度がユーザ定義設定点を横切ることにならない場合、ステップ１２４２で、ＨＶＡＣシステムの最小オフ時間が経過したか否かが判定される。ＨＶＡＣシステムの最小オフ時間が経過していなければ、これは、ＨＶＡＣシステムを再び運転するには早すぎるということを意味し、制御フローは再び図１１Ｈに戻る。ＨＶＡＣシステムの最小オフ時間が経過していれば、制御フローはステップ１２４４へ進み、そこで、構内電力制御装置２０２は、如何なるシステム制約をも遵守しつつ、関心のある点を曲線Ｄの上に移動させる軌道を計算する。許容可能な軌道は、少なくともＨＶＡＣシステムの最小オフ時間にわたって、関心のある点を曲線Ｄの上に維持する。その後、ステップ１２４６において、ＨＶＡＣシステム動作が、ステップ１２４４で計算された軌道の持続時間にわたってスケジュールされる。

図１３Ａは、構内電力制御装置２０２が調光可能な（照明）負荷を管理する（例えば、負荷の電力レベルを設定する）方法を示している。（図１１Ｈの）ステップ１２２２の後、制御フローはステップ１３００へ進み、そこで、上述のように、グローバル仮想エネルギー価格のクエリが行われる。次に、ステップ１３０２で、構内電力制御装置２０２は、コスト－光強度曲線（図１３Ｂに参照文字Ｃで示される）上の最近点（複数可）を見つける。その後、ステップ１３０４では、ステップ１３０２で２以上の最近点が返されたか否かが判定される。２以上の最近点が返されなかった場合、制御フローはステップ１３０８へ進み、そこで、その単一の最近点（スケーラー値）に、ステップ１３１０でユーザ設定強度値を乗算し、最終的な照明強度を生成する。あるいは、ステップ１３０４で、２以上の最近点が返された場合、制御フローはステップ１３０６へ進み、そこで、キュービック補間を使用して、単一の補間最近点を求める。この補間最近点は、ステップ１３１０の乗算に使用される。ステップ１３１０の後、制御フローは図１１Ｈに戻る。

図１４は、構内電力制御装置２０２が、制御可能な力率（ＰＦ）を有する負荷を、負荷によって消費される有効電力量を低減するように管理する方法を示している。ステップ１２１３に続いて、制御フローはステップ１２１５へ進み、そこで、構内電力制御装置２０２は、力率制御装置を初期化する。力率制御装置は、例えば、ＡＣ－ＤＣコンバータ４１０と、力率制御装置付きＤＣ－ＡＣインバータ４１２との組み合わせによって表される場合がある（図４）。次に、ステップ１２１７で、構内電力制御装置２０２は、電力読み取り状態、及び負荷の現在の力率（ＰＦ）を調べる。これに続いて、ステップ１２１９では、検索により、その負荷が処理できる最小の力率（ＰＦ）を判定する。ステップ１２２１では、この最小の力率（ＰＦ）に従って（低減されたＰＦ）を設定し、それによって、負荷によって消費される有効電力量を減少させる。ステップ１２２１の後、制御フローは図１１Ｈに戻る。

図１５は、構内電力制御装置２０２が、調光不可能な負荷を管理する方法を示している。ステップ１２２４に続いて、制御フローはステップ１４００へ進み、そこで、上述のように、グローバル仮想エネルギー価格のクエリを行う。ステップ１４０２では、グローバル仮想エネルギー価格がユーザ設定しきい値を上回っているか否かの判定が行われる。グローバル仮想エネルギー価格がユーザ設定しきい値を上回っている場合、制御フローはステップ１４０４へ進み、そこで、関心のある調光不可能な負荷の最小オン時間が経過したか否かの判定がなされる。最小オン時間が経過していた場合、ステップ１４０６で、調光不可能な負荷を切断し（すなわち、構内電力制御装置２０２は、その負荷に接続されたインテリジェント回路遮断器を作動させる）、タイマー（最小オフ時間）をセットした後、制御フローは、図１１Ｅに戻る。あるいは、ステップ１４０４で、関心のある調光不可能な負荷の最小オン時間がまだ経過していない場合、制御フローは、図１１Ｈに戻る。

ステップ１４０２で、グローバル仮想エネルギー価格がユーザ設定しきい値を上回っていなかった場合、制御フローはステップ１４０８へ進み、そこで、グローバル仮想エネルギー価格がユーザ設定しきい値を下回っているか否かの判定が行われる。グローバル仮想エネルギー価格がユーザ設定しきい値を下回っていなければ、制御フローは図１１Ｈに戻る。グローバル仮想エネルギー価格がユーザ設定しきい値を下回っていた場合、制御フローはステップ１４１０へ進み、そこで、調光不可能な負荷の最小オフ時間が経過したか否かの判定がなされる。調光不可能な負荷の最小オフ時間が経過していなければ、制御フローは図１１Ｈに戻る。調光不可能な負荷の最小オフ時間が経過していれば、ステップ１４１２で、調光不可能な負荷は接続され、タイマー（最小オン時間）がセットされた後、制御フローは図１１Ｈに戻る。

図１６は、構内電力制御装置２０２が分流負荷を管理する方法を示している。ステップ１２２６に続いて、制御フローはステップ１５００へ進み、そこで、上述したようにグローバル仮想エネルギー価格のクエリを行う。次に、ステップ１５０１で、負荷がシステムに現在接続されているか否かの判定が行われる。負荷がシステムに現在接続されていない場合、制御フローはステップ１５０３へ進み、そこで、その仮想エネルギー価格がユーザ通知しきい値を下回っているか否かの判定がなされる。仮想エネルギー価格がユーザ通知しきい値を下回っていない場合、制御フローは図１１Ｈに戻る。仮想エネルギー価格がユーザ通知しきい値を下回っている場合、制御フローは、ステップ１１１３（図１９）へ進む。

ステップ１５０１を再び参照すると、負荷がシステムに現在接続されていると判定された場合、制御フローはステップ１５０２へ進み、そこで、仮想エネルギー価格がユーザ設定しきい値を上回っているか否かの判定が行われる。仮想エネルギー価格がユーザ設定しきい値を上回っている場合、ステップ１５０４で、分流負荷の最小オン時間が経過したか否かの判定がなされる。最小オン時間が経過していない場合、制御フローは図１１Ｈに戻る。最小オン時間が経過している場合、ステップ１５０６で、分流負荷は切断され、タイマー（最小オフ時間）がセットされた後、制御フローは図１１Ｈに戻る。

ステップ１５０２で、仮想エネルギー価格がユーザ設定しきい値を上回っていない場合、制御フローはステップ１５０８へ進み、そこで、仮想エネルギー価格がユーザ設定しきい値を下回っているか否かの判定が行われる。仮想エネルギー価格がユーザ設定しきい値を下回っていなければ、制御フローは図１１Ｈに戻る。仮想エネルギー価格がユーザ設定しきい値を下回っている場合、制御フローはステップ１５１０へ進み、そこで、分流負荷の最小オフ時間が経過したか否かが判定される。分流負荷の最小オフ時間が経過していなければ、制御フローは図１１Ｈに戻る。分流負荷の最小オフ時間が経過していれば、図１１Ｈに戻る前にステップ１５１２で、構内電力制御装置２０２は、分流負荷を接続し、タイマー（最小オン時間）をセットする。

図１７Ａは、構内電力制御装置が、電気自動車の負荷の充電を管理する方法を示している。ステップ１２２８に続いて、ステップ１５９９では、負荷がシステムに正しく接続されているか否か（すなわち、電気自動車がその充電制御装置に正しく接続されているか否か）の判定が行われる。負荷がシステムに正しく接続されていない場合、制御フローはステップ１６０１へ進み、そこで、仮想エネルギー価格が通知しきい値を下回っているか否かが判定される。仮想エネルギー価格が通知しきい値を下回っていなければ、制御フローは図１１Ｈに戻る。仮想エネルギー価格が通知しきい値を下回っていれば、制御フローはステップ１１１３（図１９）へ進む。

ステップ１５９９で、負荷がシステムに正しく接続されていると判定された場合、制御フローはステップ１６００へ進み、そこで、ユーザが充電サイクルを要求したか否かが判定される。ユーザが充電サイクルを要求した場合、制御フローはステップ１６１０へ進み、そこで、電気自動車は充電を開始し、その後、図１１Ｈに戻る。ユーザが充電サイクルを要求していない場合、制御フローはステップ１６０２へ進み、そこで、次の２４時間以内にトリップがスケジュールされているか否かの判定が行われる。次の２４時間以内にトリップがスケジュールされていない場合、制御フローはステップ１６０６へ進み、そこで、グローバル仮想エネルギー価格が、図１７Ｃに参照文字Ｃで示した無効充電レベル－コスト曲線よりも低いか否かの判定がなされる。グローバル仮想エネルギー価格が無効充電レベル－コスト曲線よりも低い場合、制御フローは、この場合もステップ１６１０へ進み、充電を開始する。グローバル仮想エネルギー価格が無効充電レベル－コスト曲線よりも低くない場合、制御フローはステップ１６０８へ進み、そこで、電気自動車のバッテリ充電サイクルが、公共電力グリッド（ＰＰＧ）によって供給される最小エネルギー価格期間をカバーするか否かが判定される。電気自動車のバッテリ充電サイクルが、公共電力グリッド（ＰＰＧ）によって供給される最小エネルギー価格期間をカバーする場合、制御フローは、この場合もステップ１６１０へ進み、充電を開始する。電気自動車のバッテリ充電サイクルが、公共電力グリッド（ＰＰＧ）によって供給される最小エネルギー価格期間をカバーしない場合、制御フローは図１１Ｈに戻る。ステップ１６０２で、次の２４時間以内にトリップがスケジュールされていると判定された場合、制御フローはステップ１６０４へ進み、そこで、トリップの時間にわたって、グローバル仮想エネルギー価格が図１７Ｂに参照文字Ｃで示した充電欠乏－コスト曲線よりも低いか否かの判定が行われる。トリップの時間にわたって、グローバル仮想エネルギー価格が充電欠乏－コスト曲線よりも低い場合、制御フローは、この場合もステップ１６１０へ進み、充電を開始する。トリップの時間にわたって、グローバル仮想エネルギー価格が充電欠乏－コスト曲線よりも低くはない場合、制御フローは、上述したようなステップ１６０６へ進む。

図１８Ａは、所与の施設について、グローバル仮想エネルギー価格を計算する方法を示している。ステップ１７００で、施設内の総瞬間発電容量の測定が行われる。すなわち、再生可能電源と再生可能でない電源とを含む施設によって生成される利用可能な総エネルギーの測定が行われる。次に、ステップ１７０２で、管理された負荷と管理されていない負荷とによる施設内の総瞬間エネルギー需要を測定する。次に、制御フローはステップ１７０４へ進み、そこで、総瞬間発電容量のうちの施設に現在必要とされる部分の計算を行う。次に、ステップ１７０６で、図１８Ｂの参照文字Ｃで示した供給コスト伝達関数を使用して、グローバル仮想エネルギー価格を設定する。すなわち、図１８Ｂの横軸に沿って、総瞬間発電容量のうちの計算された部分の位置を探索し、次いで、この位置を使用して（伝達関数上の）対応する点を探索する。この点の縦座標が、グローバル仮想エネルギー価格である。

図１９は、所与の施設に関するユーザ通知を発行する方法を示す図である。ステップ１１１３に続いて、制御フローはステップ１８００へ進み、そこで、構内電力制御装置２０２は、呼び出し元から現在の通知コンテキストを取得する。次に、ステップ１８０２で、調整時間帯内にこの通知若しくは類似の通知が以前にユーザに送信されたか否かが判定される。調整時間帯内にこの通知若しくは類似の通知が以前にユーザに送信されていた場合、制御フローは、この方法が呼び出された元のポイントに戻る。調整時間帯内にこの通知若しくは類似の通知が以前にユーザに送信されていない場合、制御フローはステップ１８０４へ進み、そこで、ユーザの携帯装置が、構内メッシュネットワークからアクセス可能であるか否かの判定が行われる。ユーザの携帯装置が、構内メッシュネットワークからアクセス可能である場合、制御フローはステップ１８１２へ進み、そこで、構内メッシュネットワークを介してユーザの携帯電話に通知が送信され、その後、制御フローは元に戻る。

ステップ１８０４で、ユーザの携帯電話が、アクセス可能でない場合、制御フローはステップ１８０６へ進み、そこで、ユーザがモバイルプッシュ通知を要求したか否かが判定される。ユーザがモバイルプッシュ通知を要求した場合、制御フローはステップ１８１４へ進み、そこで、プッシュ通知イベントの要求が、アグリゲーションサーバ１１２に送信される。ユーザがモバイルプッシュ通知を要求していない場合、制御フローはステップ１８０８へ進み、そこで、ユーザが、通知を受け取るための電子メールアドレスを提供したか否かが判定される。ユーザが通知を受け取るための電子メールアドレスをすでに提供している場合、制御フローはステップ１８１６へ進み、そこで、電子メール通知イベントの要求が、アグリゲーションサーバ１１２に送信される。ステップ１８１０では、構内電力制御装置２０２の表示装置５２６（図５）にメッセージが表示され、その後、制御フローは元に戻る。

上記の説明は、本発明の特定の実施形態に関するものである。しかしながら、それらの利点の一部又は全部を達成しつつ、記載した実施形態に対して他の変形や修正が加えられてもよいことは明らかであろう。例えば、本発明の教示は、コンピュータ上で実行されるプログラム命令を有するコンピュータ読み取り可能媒体を含むソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせとして実施されてもよいものと明確に考えられる。したがって、この説明は、例としてのみ理解されるべきであり、本発明の範囲を限定するものと理解されるべきものではない。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、そのような変形や修正をすべて、本発明の真の思想及び範囲に入るようにカバーすることである。

Claims (20)

1. 施設内の１以上の負荷への電力を制御するように構成された１以上のエネルギー制御モジュールと、
   前記１以上のエネルギー制御モジュールに接続された電力制御装置であって、前記電力制御装置によって各エネルギー制御モジュールを作動できる、電力制御装置と
   を含み、
   前記電力制御装置は、
   前記施設内の総瞬間発電容量のうちの前記施設内の測定された総瞬間電力需要の比率に基づいて、供給コスト伝達関数を使用して仮想エネルギー価格を計算し、
   前記仮想エネルギー価格に基づいて、選択された負荷のコスト－強度曲線上の最近点を見つけ、前記選択された負荷が、調光可能であり、
   前記選択された負荷に対するユーザ設定照明強度値に前記見つけられた最近点に対応するスケーリングファクタを乗算することによって、前記選択された負荷の照明強度値を決定し、
   前記仮想エネルギー価格を使用して、ある期間にわたって前記選択された負荷の電気エネルギー消費量をシミュレートし、
   前記期間中に前記仮想エネルギー価格が前記選択された負荷の仮想エネルギー価格しきい値を上回るか否かを判定し、
   前記仮想エネルギー価格が前記選択された負荷の前記仮想エネルギー価格しきい値を上回るという判定に応答して、前記電力を低減するために、前記選択された負荷を制御するエネルギー制御モジュールの作動を開始する
   ように構成されている、システム。
2. 前記電力制御装置は、
   エネルギー市場で参加者として活動しているアグリゲーションサーバから、電力消費を低減するためのコマンドを受信する
   ようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記電力制御装置は、
   ユーザ指定の優先順位に基づいて、前記１以上の負荷の優先順位リストを実施する
   ようにさらに構成され、
   各負荷は、調光可能な負荷及び離散電力負荷の何れか一方として判定されることができる、請求項１に記載のシステム。
4. 前記電力制御装置は、
   前記仮想エネルギー価格に基づいて、前記施設内の測定温度が別の選択された負荷のコスト－温度曲線を下回っているか否かを判定し、前記別の選択された負荷が、暖房換気空調（ＨＶＡＣ）負荷であり、
   前記施設内の測定温度が前記コスト－温度曲線を下回っているという判定に応答して、前記別の選択された負荷への前記電力を維持する
   ようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
5. 前記電力制御装置は、
   前記測定温度を前記コスト－温度曲線の上に移動させるための軌道を見つけ、
   前記軌道の持続時間にわたって、前記暖房換気空調（ＨＶＡＣ）負荷の動作をスケジュールする
   ようにさらに構成されている、請求項４に記載のシステム。
6. 前記電力制御装置は、
   前記照明強度値に対応するように前記選択された負荷の電力レベルを設定する
   ようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
7. 前記電力制御装置は、
   前記コスト－強度曲線上の前記最近点を求めるために、キュービック補間を実施する
   ようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
8. 前記電力制御装置は、
   前記仮想エネルギー価格が別の選択された負荷の欠乏－コスト曲線よりも低いか否かを判定し、前記別の選択された負荷が、電気自動車のバッテリであり、
   前記仮想エネルギー価格が前記欠乏－コスト曲線よりも低いという判定に応答して、前記電気自動車のバッテリを充電する
   ようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
9. 前記エネルギー制御モジュールは、照明制御装置、暖房換気空調（ＨＶＡＣ）制御装置、スマート電化製品、及び電気自動車充電制御装置のうちの何れか１つを含む、請求項１に記載のシステム。
10. 施設内の１以上の負荷への電力を制御するように構成された１以上の回路遮断器と、
    前記１以上の回路遮断器に接続された電力制御装置であって、前記電力制御装置によって各回路遮断器を作動できる、電力制御装置と
    を含み、
    前記電力制御装置は、
    前記施設内の総瞬間発電容量のうちの前記施設内の測定された総瞬間電力需要の比率に基づいて、供給コスト伝達関数を使用して仮想エネルギー価格を計算し、
    前記仮想エネルギー価格に基づいて、選択された負荷のコスト－強度曲線上の最近点を見つけ、前記選択された負荷が、調光可能であり、
    前記選択された負荷に対するユーザ設定照明強度値に前記見つけられた最近点に対応するスケーリングファクタを乗算することによって、前記選択された負荷の照明強度値を決定し、
    前記仮想エネルギー価格を使用して、ある期間にわたって前記負荷の電気エネルギー消費量をシミュレートし、
    前記期間中に前記仮想エネルギー価格が前記選択された負荷のスケーリングファクタによってスケーリングされた前記仮想エネルギー価格を上回るか否かを判定し、
    前記仮想エネルギー価格が前記スケーリングファクタによってスケーリングされた前記仮想エネルギー価格を上回るという判定に応答して、前記電力を低減するために、前記選択された負荷を制御する回路遮断器の作動を開始する
    ように構成されている、システム。
11. 施設内の総瞬間発電容量のうちの前記施設内の測定された総瞬間電力需要の比率に基づいて、供給コスト伝達関数を使用して仮想エネルギー価格を計算し、
    １以上の回路遮断器を使用して、前記施設内の１以上の負荷への電力を制御し、
    前記仮想エネルギー価格に基づいて、選択された負荷のコスト－強度曲線上の最近点を見つけ、前記選択された負荷が、調光可能であり、
    前記選択された負荷に対するユーザ設定照明強度値に前記見つけられた最近点に対応するスケーリングファクタを乗算することによって、前記選択された負荷の照明強度値を決定し、
    前記仮想エネルギー価格を使用して、ある期間にわたって前記選択された負荷の電気エネルギー消費量をシミュレートし、
    前記期間中に前記仮想エネルギー価格が前記選択された負荷の仮想エネルギー価格しきい値を上回るか否かを判定し、
    前記仮想エネルギー価格が前記選択された負荷の前記仮想エネルギー価格しきい値を上回るという判定に応答して、前記電力を低減するために、前記選択された負荷を制御する回路遮断器の作動を開始すること
    を含む方法。
12. エネルギー市場で参加者として活動しているアグリゲーションサーバから、電力消費を低減するためのコマンドを受信すること
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. ユーザ指定の優先順位に基づいて、前記１以上の負荷の優先順位リストを実施すること
    をさらに含み、
    各負荷は、調光可能な負荷及び離散電力負荷の何れか一方として判定されることができる、請求項１１に記載の方法。
14. 前記仮想エネルギー価格に基づいて、前記施設内の測定温度が別の選択された負荷のコスト－温度曲線を下回っているか否かを判定し、前記別の選択された負荷が、暖房換気空調（ＨＶＡＣ）負荷であり、
    前記施設内の測定温度が前記コスト－温度曲線を下回っているという判定に応答して、前記別の選択された負荷への前記電力を維持すること
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記測定温度を前記コスト－温度曲線の上に移動させるための軌道を見つけ、
    前記軌道の持続時間にわたって、前記暖房換気空調（ＨＶＡＣ）負荷の動作をスケジュールすること
    をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記照明強度値に対応するように前記選択された負荷の電力レベルを設定すること
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
17. 前記コスト－強度曲線上の前記最近点を求めるために、キュービック補間を実施すること
    さらに含む、請求項１１に記載の方法。
18. 前記仮想エネルギー価格が別の選択された負荷の欠乏－コスト曲線よりも低いか否かを判定し、前記別の選択された負荷が、電気自動車のバッテリであり、
    前記仮想エネルギー価格が前記欠乏－コスト曲線よりも低いという判定に応答して、前記電気自動車のバッテリを充電すること
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
19. 前記期間中の前記施設内の電気エネルギーの予測される純生産量に応答して、前記仮想エネルギー価格を引き下げること
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
20. 前記施設のクラス及び前記１以上の負荷の仕様に基づいて、前記施設に優先順位を付けること
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

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