KR20120016133A - 능동 부하 관리를 이용한 급송가능 운영 예비 에너지 용량의 추정 및 제공 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

가용 운영 예비력을 추정하기 위한 방법을 설비가 이용한다. 설비에 의해 서비스되는 적어도 하나의 장치에 의한 전력 소비가 적어도 하나의 시간 주기 중 결정되어 전력 소비 데이터를 생성한다. 하나 이상의 장치로의 전력 공급이 감소되는 제어 이벤트가 발생함에 관한 결정이 이루어진다. 제어 이벤트 이전에, 제어 이벤트가 발생하지 않는다는 가정 하에, 저장된 전력 소비 데이터에 기초하여 제어 이벤트가 발생할 것으로 예상되는 시간 주기동안 장치에 예상되는 전력 소비 거동이 추정된다. 추가적으로, 장치의 추정된 전력 소비 거동에 기초하여, 제어 이벤트 이전에, 제어 이벤트로부터 나타나는 투영 에너지 절감이 결정된다. 투영 에너지 절감에 기초하여 가용 운영 예비력의 양이 결정된다.

Description

능동 부하 관리를 이용한 급송가능 운영 예비 에너지 용량의 추정 및 제공 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR ESTIMATING AND PROVIDING DISPATCHABLE OPERATING RESERVE ENERGY CAPACITY THROUGH USE OF ACTIVE LOAD MANAGEMENT}
본 발명은 전력 공급 및 발전 시스템에 관한 발명으로서, 특히, 예비 용량이 설비 또는 일반 전력 시장에 (가령, 전국 송전선망을 통해) 가용하게 공급될 수 있도록, 능동적 부하 관리를 이용하여 전기 설비를 위한 급송가능한 작동 예비 에너지 용량을 추정 및/또는 제공하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
설비의 서비스 영역 내의 에너지 수요는 계속적으로 변한다. 이러한 수요 변화는 적시에 충족되지 않을 경우 선로 주파수를 바람직하지 않게 변동하게 한다. 가변적인 수요를 충족시키기 위해, 설비는 그 공급이나 용량을 조정하여야 한다(가령, 수요가 증가할 때 용량을 증가시키고 수요가 감소할 때 공급을 감소시킨다). 그러나, 전력이 경제적으로 저장될 수 없기 때문에, 설비는 수요 충족 및 주파수 유지를 위한 일환으로 규칙적으로 새 용량을 온라인을 통해 가져오거나 기존 용량을 오프라인으로 가져가야 한다. 새 용량을 온라인으로 가져오는 것은, 일반적으로 "운영 예비력"(operating reserve)이라 불리는 설비의 예비 전력을 이용하는 과정을 포함한다. 설비의 전형적인 에너지 용량을 나타내는 표가 도 1에 도시된다. 도시되는 바와 같이, 운영 예비력은 통상적으로 세 타입의 전력, 소위 "조정 예비력", "운전 예비력", 및 "비-운전 예비력" 또는 "보완 예비력"을 포함한다. 다양한 타입의 운영 예비력이 아래에서 더욱 상세하게 논의된다.
선로 주파수에 통상적으로 영향을 미치지 않는 정규의 변동은 소정의 활동을 통해, 가령, 기존 발전기의 출력을 증가 또는 감소시킴으로써, 또는, 새 발전 용량을 추가함으로써, 반응하거나 수용된다. 이러한 수용은 일반적으로 "경제적 급송"(economic dispatch)라 불린다. "상황적 예비력"(contingency reserve)이라 불리는 일 타입의 전력은, 변화하는 (증가하는) 수요에 부합하도록 경제적 급송으로 이용하기 위해 가용한 추가적인 발전 용량이다. 상황적 예비력은 두 타입의 운영 예비력, 즉, 운전 예비력과 비-운전 예비력으로 구성된다. 따라서, 운영 예비력은 일반적으로 조정 예비력과 상황적 예비력으로 구성된다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 운전 예비력은 이미 온라인 상태인(가령, 전력 시스템에 연결된) 추가적인 발전 용량이고, 따라서, 즉시 가용하거나, 필요 결정 후 짧은 시간 주기 내에(가령, NERC(North Electric Reliability Corporation) 규정에 의해 규정된 바와 같이 10분 내지 15분 내) 가용하다. 특히, 상황적 예비력이 "운전 예비력"으로 분류될 수 있도록 하기 위해, 예비 전력 용량은 다음의 기준을 충족시킬 수 있어야 한다.
a) 그리드에 연결될 것,
b) 측정가능하고 확인가능할 것,
c) 설비에 의한 급송시 통상적으로 10분 내지 15분 내에 부하에 완전하게 반응할 수 있을 것. 이때, 운전 예비력의 시간-투-급송 요건은 그리드 시스템 운영자 또는 다른 조정체(가령, NERC)에 의해 통제되는 것이 일반적이다.
(보완 예비력이라고도 불리는) 비-운전 예비력은, 온라인 상태가 아니지만 동일한 시간 주기 내에 운전 예비력으로 반응하도록 요구되는 추가적인 발전 용량이다일반적으로, 경제적 급속으로 이용하기 위해 추가 전력이 필요할 때, 전력 설비는 비-운전 예비력을 이용하기 전에 운전 예비력을 이용할 것이며, 이는 (a) 운전 예비 용량을 생성하는데 사용되는 발전 방법이 비-운전 예비력을 생성하는데 사용되는, 종래의 일방향 수요 반응과 같은 방법보다 일반적으로 저렴한 경향이 있기 때문이고, (b) 비-운전 예비력을 생성하기 위한 소비자 영향이 환경적 요인과 같은 다른 요인으로 인해 운전 예비력을 생성하는데 사용되는 옵션보다 일반적으로 바람직하지 않기 때문이다. 예를 들어, 운전 예비력은 설비의 전력 그리드에 연결된 연료 전지를 이용함으로써, 또는, 설비의 전력 그리드에 이미 연결된 터빈에 대한 로터의 토크를 증가시킴으로써 생성될 수 있으나, 비-운전 예비력은 소비자 위치에 부착된 가열/냉각 시스템과 같은 저항 및 유도 부하를 단순히 오프시킴으로써 생성될 수 있다. 그러나, 운전 예비력 또는 비-운전 예비력을 이용함으로써, 종래의 수요 반응, 유지관리, 등을 위해 소비자에게 부여되는 동기, 연료 비용 때문에, 설비에 추가 비용이 발생된다.
수용가 급격하게 급격하게 정량적으로 변하여 설비 전기 그리드 내의 선로 주파수슬 실질적으로 변동시킬 경우, 설비는 선로 주파수의 변화에 응답하고 이를 교정하여야 한다. 이를 위해, 설비들은 설비의 조정 예비력을 제어하기 위해 자동 발전 제어(AGC: Automatic Generation Control) 프로세스 또는 서브시스템을 이용한다. 수용의 실질적 변화가 발생하였는 지를 결정하기 위해, 각각의 설비는 영역 제어 에러(ACE: Area Control Error)를 모니터링한다. 설비의 영역 제어 에러는 설비의 주파수 바이어 세팅으로부터 결정되는 상수와 곱하여지는 공급 전력의 실제 및 예정 주파수의 차이 더하기 설비 그리드의 타이 라인에서의 예정 및 실제 전력 흐름의 차이와 같다. 따라서, 영역 제어 에러는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
ACE = (NIA - NIS) + (-10Bl)(FA - FS) [수식 1]
이때, NIA는 모든 타이 라인 상의 실제 전력 흐름의 합이고,
NIS는 모든 타이 라인 상의 예정 흐름의 합이며,
Bl은 설비에 대한 주파수 바이어스 세팅이고,
FA는 실제 선로 주파수이며,
FS는 예정 선로 주파수(통상적으로 60Hz)다.
상기 ACE 방정식에 비추어볼 때, 타이 라인 상의 용량에 대한 부하의 양은 (NIA - NIS)의 값이 양이거나 음이게 한다. 수요가 공급 또는 용량보다 클 때(즉, 설비가 저-발전 또는 저-공급 상태일 때), (NIA - NIS)가 음의 값이고, 이는 일반적으로 ACE를 음이 되게 한다. 다른 한편, 수요가 공급보다 작을 때, (NIA - NIS)가 음이며(즉, 설비과 과-발전 또는 과-공급일 때), 이는 일반적으로 ACE를 양의 값이 되게 한다. 수요(가령, 부하) 또는 용량의 크기는 (NIA - NIS)의 값에 직접 영향을 미치고, 따라서, ACE는 부하에 대한 발전 용량의 척도가 된다. 일반적으로, 설비는 AGC 프로세스를 이용하여 ACE를 0에 매우 가깝게 유지하려 시도한다.
ACE가 0에 가깝게 유지되지 못할 경우, 선로 주파수는 변경되어, 전기 설비의 그리드에 부착된 전력 소비 장치에 대해 문제점을 일으킬 수 있다. 이상적인 경우에, 설비 타이 라인에 공급되는 전력의 총 양은 임의의 순간에 전송 선로 손실과 부하(전력 소비 장치)를 통해 소비되는 전력의 총 양과 같아야 한다. 그러나, 실제 전력 시스템 작동에서는, 설비의 제너레이터에 의해 공급되는 총 기계적 동력이 전송 선로 손실 더하기 부하에 의해 소비되는 총 전력과 완전히 같은 경우가 드물다. 공급되는 전력과 소비되는 전력이 같지 않을 때, 시스템은 가속되어(가령, 제너레이터를 향한 전력이 너무 많은 경우) 제너레이터를 더 빠르게 운전하게 하고 선로 주파수를 증가시키게 되며, 또는, 감속되어(가령, 제너레이터 내로의 전력이 충분치 않을 경우) 선로 주파수를 감소시키게 된다. 따라서, 선로 주파수의 변화는 과도한 공급으로 인해, 그리고 과도한 수요로 인해 발생할 수 있다.
AGC를 이용하여 선로 주파수의 변동에 반응하기 위해, 설비는 일반적으로, 도 1에 도시되는 운영 예비력 중 일 타입인 "조정 예비력"을 이용한다. 조정 예비력은 일정 선회 주파수를 유지하기 위해 필요한 대로 사용된다. 따라서, 조정 예비력은 필요시 거의 즉시 가용하여야 한다(가령, 몇초 수준에서 약 5분 미만까지). 조속기(governor)는 설비의 발전 시스템에 일반적으로 통합되어, 개별 제너레이터의 출력을 증가 또는 감소시킴으로써, 그래서, 설비의 조정 예비력을 결합시키거나 분리시킴으로써, 부하의 분 단위 변화에 반응하게 된다.
FERC(Fedral Energy Reliability Commision) 및 NERC는 수요 변화에 대응하기 위한 추가적인 방식으로 DSM(Demand Side Management)의 개념을 제안하였다. DSM은 피크 주기 중 수요를 감소시키기 위해 전력 설비가 액션을 취하는 방법이다. DSM의 예로는, 에너지 보존 고취, 피크 주기 중 가격 수정, 직접 부하 제어, 등등이 있다.
DSM을 이용하여 수요 증가에 대응하는 현재의 방식은 부하를 차단하는 일방향 부하 스위치와, DSM에 의해 제거되는 투영 부하의 평균 양에 근사하기 위한 통계치의 이용을 포함하고 있다. 통계적 방식은, DSM 부하 제어 이벤트의 결과로 그리드로부터 제거되는 실제 부하를 측정할 수 없는 설비의 무능력 때문에 사용된다. 추가적으로, 현재의 DSM 방식은 100개 이상의 서비스 포인트(가령, 주거지 및/또는 사업소)마다 단일 전력 측정계의 이용으로 제한되고 있다. 따라서, 현재의 DSM 방식은 투영 및 실제 부하 제거 이벤트 측정을 위해 실험적 데이터보다는 통계적 경향 및 샘플링에 의존하기 때문에 부적절하다.
최근에는 FERC 및 NERC가 DSM의 구성요소로 유연한 부하-성형 프로그램의 개념을 도입하였다. 이 프로그램에서는 소비자가 DSM 부하 제어 이벤트의 타이밍 및 신뢰도에 관하여 설비에게 알려진 선호도를 취할 수 있다. 그러나, 부하-성형 프로그램을 이용하는 DSM 방식은 (15분 내에 급송되어야 하는 등의) 조정 예비력 또는 운전 예비력을 구현하기 위한 모든 기준을 충족시키지 못한다. 추가적으로, 발전 소스가 급송가능한 에너지로 간주되기 위해, 설비에 전달되기 24시간 전에 예상될 수 있어야 한다. 현재의 DSM 방식은 통계치에 대한 과도한 의존도로 인해 24시간 앞서 정확한 예측을 촉진할 수 있다.
따라서, 정확한 예측 및 유연한 부하 성형 기술을 이용함으로써, 설비가 운영 예비력, 특히, 조정 및/또는 운전 예비력을 생성할 수 있을 필요가 있다. 소비자가 에너지 소비 선호도를 알 수 있게 하고 설비가 수요 증가 대응 및 선로 주파수 조정 유지를 위해 선호도를 이용할 수 있는, 양방향 방식으로 소비자를 포함시킬 필요가 또한 있다.
도 1은 전력 설비에 가용한 기본 부하 전력 요건 및 운영 예비력을 설명하는 표다.
도 2는 본 발명에 다른 능동적 부하 관리 시스템이 전력 설비에 추가적인 운영(가령, 조정, 운전, 및/또는 비-운전) 예비력을 어떻게 제공하는 지를 나타내는 블록도다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 예시적인 IP-기반 능동적 부하 관리 시스템의 블록도다.
도 4는 도 3의 전력 부하 관리 시스템에 도시되는 바와 같이 예시적인 능동적 부하 디렉터를 나타내는 블록도다.
도 5는 도 4의 능동적 부하 디렉터에서, 또는 전기 설비의 다른 위치에서 예시적인 샘플링 저장소의 발생을 나타내는 블록도다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 환경 의존적, 전력 소비 장치에 대한 에너지 절감 선호도 및 개인의 장치 선호도를 소비자가 지정할 수 있는, 예시적인 웹 브라우저 인터페이스의 스크린 샷이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 환경 의존적, 전력 소비 장치에 대한 에너지 절감 선호도 및 개인의 장치 선호도를 소비자가 지정할 수 있는 예시적인 웹 브라우저 인터페이스의 스크린 샷이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 전력 소비 장치의 전력 이용을 실험적으로 분석하고 이러한 전력 이용 분석으로부터 나타나는 데이터 샘플로 저장소를 채우는 방법을 나타내는 순서도다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 전력 소비 장치에 대한 에너지 이용을 투영하기 위한 방법을 나타내는 순서도다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 전력 소비 장치의 전력 소비 거동을 추정하기 위한 방법을 나타내는 순서도다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 제어 이벤트 중 전력 소비 장치에 대한 전력 차단을 통한 에너지 절감을 투영하기 위한 방법을 나타내는 순서도다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 제어 이벤트 유/무시 결정되는 투영 에너지 이용과 실제 에너지 이용을 나타내는, 투영 시간 주기 중 설비의 부하 프로파일을 나타내는 그래프다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 가상 전기 설비를 구현하기 위한 시스템의 블록도다.
본 발명에 따른 예시적인 실시예들을 상세히 설명하기 전에 실시예들은, 개별적인 서비스 포인트(가령, 개별 가입자 단위로)와 설비의 서비스 영역 전체에서 전력 부하의 능동적 모니터링 및 관리와, 전력 부하의 모니터링 및 관리로부터 발생되는 투영 전력 절감으로부터 도출되는 가용 또는 급송가능 운영 예비 전력의 결정과 관련한, 장치의 구성요소 및 처리 단계들의 조합에 주로 주목한다. 따라서, 장치 및 방법 구성요소들은 도면의 통상의 심벌에 의해 적절하게 제시되었으며, 당 업자에게 명백한 세부사항으로 본 공개 내용의 본질을 흐리지 않도록 본 발명의 실시예를 이해하기 위해 적합한 특정 세부사항만을 나타냈다.
이 문서에서, "제 1" 및 "제 2", "상부" 및 "하부"와 같은 관계 용어들은 단지 한 실체를 다른 실체의 요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. "포함한다", "포함하는", 등의 표현은 비-배타적인 표현으로서, 요소들의 리스트를 포함하는 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치가 단지 해당 요소들만을 포함하는 것이 아니라, 이러한 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치에 내재적이거나 명백하게 나열되지 않은 다른 요소들을 포함할 수 있다. 어떤 물체나 작용과 연계하여 사용되는 "복수의"라는 표현은 이러한 물체나 작용 중 2개 이상을 의미한다. "일", "하나의"로 표현되는 용어는 추가적인 제한사항없이, 요소를 포함하는 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치 내 추가적인 동일 요소의 존재를 배제하지 않는다.
추가적으로, "ZigBee"라는 용어는 802.15.4 표준 또는 그 후속 표준에 따라 IEEE(Institute of Electronics & Elctrical Engineers)에 의해 채택된 무선 통신 프로토콜을 의미하며, "블루투스"라는 용어는 IEEE 802.15.1 표준 또는 그 후속 표준을 구현하는 단거리 통신 프로토콜을 의미한다. "HSPA"(High Speed Packet Data Access)라는 용어는 ITU(International Telecommunication Union)에 의해 채택된 통신 프로토콜과, 3세대 UMTS(Universal Mobile Telecommunications Systems) 프로토콜을 넘어서는 GSM(Global System for Mobile Communications) 표준의 진화에 관한 다른 이동 통신 표준체를 의미한다. "LTE"(Long Term Evolution)는 ITU에 의해 채택된 통신 프로토콜과, HSPA를 위한 대체 프로토콜일 것으로 예상되는 음성, 비디오, 및 데이터 표준으로의 GSM 기반 네트워크의 진화에 관한 다른 이동 통신 표준체를 의미한다. "CDMA(Code Division Multiple Access) EVDO(Evolution Date-Optimized) Revision A(CDMA EVDO Rev. A)"는 표준 번호 TIA-856 Rev. A 하에 ITU에 의해 채택되는 통신 프로토콜을 의미한다.
"설비", "전기 설비", "전력 설비"는 전력을 발생시키고 전력을 소비자에게 분배하는 임의의 실체로서, 발전 실체로부터 전력을 구매하고 구매한 전력을 소비자에게 분배하거나, 태양열, 풍력, 부하 제어, 등과 같은 대체 에너지 소스에 의해 실제로 또는 가상으로 생성되는 전기를 FERC 전기 그리드, 등을 통해 발전 또는 분배 실체에 공급하는 실체를 의미한다. "에너지" 및 "전력"이라는 용어는 상호혼용가능하게 사용된다. "운영 예비력", "운전 예비력", "조정 예비력", "비-운전 예비력", "보완 예비력", 및 "상황적 예비력"은 당 분야에 통상적인 용어로서, 그 용도 및 상호관련성이 앞서 0005-008 및 0012 단락에서 설명된 바 있다. "환경"은 가령, 서비스 포인트 인근에서, 또는 장치와 관련하여, 공기 온도, 습도, 기압, 풍속, 강우량, 수온, 등과 같은 일반적 조건을 의미한다(가령, 온수 가열기 또는 수영장에서 수온). "장치"는 전력 소비 장치를 의미하며, 환경 독립적 장치와 환경 의존적 장치의 두 종류의 장치가 일반적으로 존재할 수 있다. 환경적 의존 장치는 환경의 특성, 가령, 온도, 습도, 압력, 또는 다양한 그외 다른 특성을 검출하는 하나 이상의 센서에 기초하여, 오/오프되거나 거동을 수정하는 임의의 전력 소비 장치다. 환경 의존적 장치는 작동 환경에 직접 영향을 미치거나 작동 환경으로부터 영향을 받을 수 있다. 환경 독립적 장치는 환경 센서로부터 입력에 대한 의존도없이, 온/오프되거나 거동을 수정하는 전력 소비 장치다. 일반적으로 말해서, 환경 독립적 장치는 작동 환경에 직접 영향을 미치거나 작동 환경으로부터 영향을 받지 않으며, 하지만, 환경 독립적 장치의 작동이 환경에 간접적으로 영향을 미칠 수도 있고, 또는 가끔씩 환경으로부터 영향을 받을 수도 있다는 것을 당 업자가 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 냉장고나 다른 기기가 작동 중 열을 발생시켜서, 장치 인근의 주변 공기를 일부 가열할 수 있다.
여기서 설명되는 시스템의 실시예나 구성요소들은, 여기서 설명되는 하나 이상의 능동적 부하 관리 시스템에서 부하의 모니터링 및 관리로부터 발생하는 투영 전력 절감으로부터 도출되는 전기 설비의 가용 또는 급송가능 운영(가령, 조정 및 운전) 예비력을 결정하기 위한 일부, 대부분, 또는 모든 기능들을, 소정의 비-프로세서 회로와 연계하여 구현하도록 하나 이상의 프로세서를 제어하는 자체 저장 프로그램 명령 및 하나 이상의 종래의 프로세서로 구성될 수 있다. 비-프로세서 회로의 예로는, 라디오 수신기, 라디오 송신기, 안테나, 모뎀, 신호 구동기, 클럭 회로, 전력 공급원 회로, 릴레이, 계측기, 메모리, 스마트 차단기, 전류 센서, 및 사용자 입력 장치, 등이 있다. 이와 같이, 이러한 기능들은 전력 부하 관리 시스템의 장치들 사이에서 정보 및 제어 신호들을 저장 및 분배하기 위한 방법의 단계들로 해석될 수 있다. 대안으로서, 일부 또는 모든 기능은, 각각의 기능, 또는 기능들의 일부 조합이 커스텀 로직(custom logic)으로 구현되는, 하나 이상의 ASIC(Application Specific Integrated Circuits)에서, 또는 프로그램 명령을 저장하지 않은 상태 머신에 의해 구현될 수 있다. 물론, 상술한 방식의 조합이 사용될 수 있다. 따라서, 이 기능들에 대한 방법 및 수단이 여기서 설명되었다. 더욱이, 당 업자는, 여기서 설명되는 개념 및 원리에 따를 때, 가용 시간, 현재의 기술, 및 경제적 고려사항에 의해 동기부여되는 많은 설계 선택사항 및 상당한 노력을 통해, 이러한 소프트웨어 명령, 프로그램, 및 집적 회로(IC)를 쉽게 생성할 수 있고, 부적절한 실험없이 이러한 비-프로세서 회로를 적절히 배열하고 기능적으로 통합할 수 있을 것이라 예상된다.
일반적으로, 본 발명은 하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하기 위한 설비를 위한 운영 예비력(가령, 운전 및/또는 조정 예비력)을 추정하기 위한 시스템 및 방법을 포괄한다. 일 실시예에서, 설비는 능동적 부하 관리 시스템(ALMS)을 이용하여, 하나 이상의 서비스 포인트에 위치한 적어도 하나의 장치에 의해 소비되는 전력 및 설비로부터의 수신 전력을 적어도 하나의 시간 주기동안 원격으로 결정하여 전력 소비 데이터를 생성할 수 있다. 전력 소비 데이터는 저장소에 규칙적으로 저장 및 업데이트된다. 능동적 부하 관리 시스템, 또는 그 구성요소(가령, 능동적 부하 디렉터(ALD))는 하나 이상의 장치로의 전달될 전력이 차단되거나 감소하는, 제어 이벤트에 대한 예상 차후 시간 주기를 결정한다. 제어 이벤트 시작 이전에, 능동적 부하 관리 시스템, 또는 그 구성요소는, (i) 저장된 전력 소비 데이터에 적어도 기초하여 제어 이벤트의 시간 주기 중 장치의 예상되는 전력 소비 거동을 추정하고, (ii) 장치의 추정되는 전력 소비 거동에 적어도 기초하여 제어 이벤트로부터 발생하는 투영 에너지 절감을 결정하고, 투영 에너지 절감에 기초하여 운영(가령, 조정 및/또는 운전) 예비력을 결정한다. 결정된 운영 예비력은 기존(가령, FERC) 전력 그리드를 통해 전력 시장에 또는 현재의 전력 설비에 가용하게 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 능동적 부하 디렉터(ALD)는, 개별 서비스 포인트 내에서 개별 장치들이 어떻게 전력을 소비하는 지, 또는 그렇지 않을 경우 제어 이벤트 중 정상 작동 하에서 어떻게 거동하는 지를 표시하는 측정 데이터로 내부 저장소(가령, 데이터베이스, 매트릭스, 또는 다른 저장 매체)를 채운다. 전력 소비 데이터는 장치 작동 조건(가령, 전류 시작, 듀티 사이클, 작동 전압, 등)의 규칙적(가령, 주기적) 샘플링을 통해 업데이트된다. 전기 설비 전력 그리드를 위해 능동적 부하 관리 시스템에서 능동적 부하 디렉터가 먼저 설치될 때, 조정 및 운전 예비력 예측을 생성할 수 있는 데이터가 거의 없다. 그러나, 시간이 지남에 따라 점점 더 많은 샘플들을 이용하여 저장소 내 데이터의 품질을 개선시킬 수 있다. 이러한 저장소를 이용하여 에너지 이용 및 에너지 절감을 투영할 수 있다. 이러한 투영은 전체 서비스 포인트, 일 군의 서비스 포인트, 또는 전체 설비에 대해 모일 수 있다.
대안의 실시예에서, 추가 데이터를 이용하여, 저장소에 저장된 각각의 데이터 샘플의 차별화를 도울 수 있다. 추가적인 데이터는 가령, 외기 온도, 요일, 시간, 습도, 태양광, 풍속, 고도, 창이나 문 방향, 기압, 서비스 포인트의 에너지 효율 정격, 서비스 포인트에 사용되는 절연체, 등과 같은 가변 요인과 상관된다. 이러한 가변 요인 모두는 장치의 전력 소비에 영향을 미칠 수 있다. 일부 가변 요인 데이터는 지역, 각 주, 국가 기상 서비스, 달력, 및 공개 규약과 같은 공공 소스로부터 획득할 수 있다. 다른 가변 요인 데이터는 사용자 입력으로부터, 그리고, 습도, 고도, 온도(가령, 서모스탯), 및 (가령, 주거지 또는 사업체 내의) 서비스 포인트 인근에 설치된 광학 센서 또는 광 센서와 같은 센서로부터 사적으로 획득할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따라 작동하는 능동적 부하 관리 시스템이 전력 설비에 추가적인 운영(가령, 조정, 운전, 및/또는 비-운전) 예비력을 어떻게 제공하는 지를 나타내는 블록도다. 본 발명에 따라 작동하는 능동적 부하 관리 시스템을 이용하지 않을 때, 설비는 도면의 좌측부에 도시되는 바와 같이 그 기본 부하 더하기 조정 예비력, 운전 예비력, 및 비-운전 예비력과 같은 용량을 갖는다. 그러나, 본 발명에 따라 작동하는 능동적 부하 관리 시스템을 이용할 경우, 설비는, 서비스 포인트에서, 에어컨, 노, 온수 가열기, 풀 펌프, 워셔, 드라이어, 보일러, 및/또는 그외 다른 유도형/저항성 부하와 같은 장치로의 전력 감소 또는 차단을 통해 서비스 포인트로부터 선택적으로 전력을 끌어당김으로써, (도 2에 도시되는 바와 같이) 조정, 운전, 및/또는 비-운전 예비력으로 사용되는 것이 바람직할 수 있는, 추가적인 운영 예비력을 갖는다.
본 발명은 도 3-12를 참조하여 쉽게 이해될 수 있고, 유사한 도면 부호들이 유사한 아이템을 나타낸다. 도 3은 본 발명에 따라, 종래의 발전 설비 또는 가상 설비일 수 있는, 전기 설비에 의해 이용될 수 있는 예시적인 IP-기반 능동적 부하 관리 시스템(ALMS)(10)을 도시한다. 능동적 부하 관리 시스템의 아래 설명은 본 발명의 실시예에 관한 구체적 개시 내용으로 제한된다. 능동적 부하 관리 시스템(10)의 더욱 일반적이고 상세한 설명은 본 출원과 함께 계류중이고 공동 소유인 2007년 8월 28일자 미국특허출원 제11/895,909호(2009년 3월 5일자 미국특허출원공보 제2009/0062970 A1호)에서 제공되며, 그 내용 전체는 본 발명에 포함된다. 미국특허출원공보 제2009/0062970 A1호는 주거지 및 사업체와 같은 서비스 포인트에 위치한 장치에 대한 전력을 감소시키거나 차단하기 위해 예시적인 작동 구현예 및 제어 이벤트 실행에 관한 세부사항을 제공한다. 가상 설비를 구현하기 위해 능동적 부하 관리 시스템(10)을 이용하는 것은 본 출원과 함게 계류 중이고 공동 소유인 2007년 12월 13일자 미국특허출원 제12/001,819호(2009년 3월 5일자 미국특허출원공보 제2009/0063228 A1호)에 세부적으로 설명되어 있고, 그 내용 전체는 본 발명에 포함된다.
능동적 부하 관리 시스템(10)은 하나 이상의 서비스 포인트(20)에 설치된 하나 이상의 능동 부하 클라이언트(ALC)(300)(하나만 도시됨)와 하나 이상의 설비 제어 센터(UCC)(200)(하나만 도시됨) 사이에 연결되는 능동 부하 디렉터(ALD)(100)를 통해 전력 분배를 모니터링 및 관리한다. 능동 부하 디렉터(100)는 인터넷 프로토콜(IP) 또는 그외 다른 (IP 또는 이더넷) 연결 기반 프로토콜을 이용하여 네트워크(80)를 통해 또는 직접적으로 설비 제어 센터(200) 및 각각의 능동 부하 클라이언트(300)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 능동적 부하 관리 시스템(10)은 CDMA 2000, CDMA Revision A, CDMA Revision B, 및 CDMA EVDO Rev. A를 포함한 CDMA 데이터 표준과, TDMA(Time Division Multiple Access), LTE, HSPA, EDGE(Enhanced Data GSM Environment), ANSI C12.22, GSM과 같은 하나 이상의 무선 통신 프로토콜을 이용하여 하나 이상의 기지국(90)(하나만 도시됨)을 통해 작동하는 RF 시스템을 이용하여 통신할 수 있다. 대안으로서, 또는 추가적으로, 능동 부하 디렉터(100)는 디지털 가입자 라인(DSL) 가능 연결, 케이블 TV 기반 IP 가능 연결, 또는 이들의 임의의 조합을 통해 통신할 수 있다. 도 3에 도시되는 예시적인 실시예에서, 능동 부하 디렉터(100)는 기지국(90)으로부터 능동 부하 클라이언트(300)까지 HSPA 또는 EVDO 프로토콜을 구현하는 무선 채널과, 기지국(90)으로의 종래의 IP-기반 통신(가령, 트렁크 라인을 통함)의 조합을 이용하여 하나 이상의 능동 부하 클라이언트(300)와 통신한다. 기지국(90)과 서비스 포인트(20) 또는 능동 부하 클라이언트(300) 사이의 거리는 일반적으로 "최종 마일"(last mile)이라 불리지만, 이 거리가 실제 1마일이 아닐 수 있다. 능동적 부하 디렉터(100)는 다양한 방식으로 구현될 수 있고, 예를 들어, 개별 서버로, 서버 내 블레이드로, 분배 연산 환경에서, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 다른 조합으로 구현될 수 있다. 다음의 설명에서, 능동적 부하 디렉터(100)는 본 발명의 이해를 돕기 위해 개별 서버에서 실시되는 것으로 설명될 것이다. 따라서, 아래 설명되는 능동적 부하 디렉터(100)의 서버 실시예는 미국특허출원공보 제2009/0062970 A1 호 및 2009/0063228 A1호의 설명에 일반적으로 대응한다.
각각의 능동 부하 클라이언트(300)는 지정된 어드레스(가령, IP 어드레스)를 통해 액세스가능한 것이 바람직하고, 능동 부하 클라이언트(300)가 상관되는(가령, 연결되거나 지원하는) 서비스 포인트(20)(가령, 주거지 또는 사업체)에 설치된 개별 스마트 차단기 모듈 또는 지능형 기기(60)의 상태를 제어 및 모니터링한다. 각각의 능동 부하 클라이언트(300)는 단일 주거형 또는 상업형 소비자와 상관되는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 능동 부하 클라이언트(300)는 스마트 차단기 모듈을 지닌 주거지 부하 센터(400)와 통신하고, 이러한 모듈은 능동 부하 클라이언트(300)로부터의 신호에 따라 온 상태로부터 오프 상태로 또는 그 역으로 스위칭할 수 있다. 스마트 차단기 모듈은 새 구성 중 설치를 위해 예를 들어, 상표명 "Cutler-Hammer" 하에 Eaton Corporation 사에서 제작한, 그리고, 상표명 "Square D" 하에 Schneider Electric SA에서 제작한 스마트 차단기 패널을 포함할 수 있다. 기존 건물에 장착하기 위해, 개별적 식별 및 제어를 위한 수단을 갖춘 스마트 차단기가 사용될 수 있다. 일반적으로, 각각의 스마트 차단기는 단일 기기(가령, 워셔/드라이어(30), 온수 가열기(40), HVAC 유닛(50), 또는 풀 펌프(70))를 제어한다. 대안의 실시예에서, "스마트 차단기"와 유사한 방식으로 작동하는 IP 어드레싱가능 릴레이 또는 장치 컨트롤러가, 스마트 차단기 대신에 사용될 수 있으나, 제어 하에 부하와 동시에 설치될 수 있고, 설비 또는 최종 소비자에 의해 결정되는 바와 같이, 개별 기기(60), HVAC 유닛(40), 풀 펌프(70), 온수 가열기(40), 또는 그외 다른 제어가능한 부하의 시동 전력, 정상 전력, 전력 품질, 듀티 사이클, 및 에너지 부하 프로파일을 측정할 것이다.
추가적으로, 능동 부하 클라이언트(300)는 HOMEPLUG Powerline Alliance 및 IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers), 이더넷, 블루투스, ZigBee, 와이-파이(IEEE 802.11 프로토콜), HSPA, EVDO, 등에 의해 반포되거나 발전된 규격을 통해 다양한 형태로 다양한 알려진 통신 프로토콜(가령, IPIP, BPL(Boradband over PowerLine) 중 하나 이상을 통해 주거지 부하 센터(400)와 통신하지 않으면서 직접적으로 개별 스마트 기기들을 제어할 수 있다. 일반적으로, 스마트 기기(60)는 통신 기능을 갖춘 전력 제어 모듈(도시되지 않음)을 포함한다. 전력 제어 모듈은 실제 기기와 전력 공급원 사이에서 기기에 파워 서플라이와 일 라인으로 설치된다(가령, 전력 제어 모듈이 가정이나 사업체의 전기 콘센트에 꼽히고 기기에 대한 전력 코드가 전력 제어 모듈에 꼽힌다). 따라서, 전력 제어 모듈이 기기(60) 오프 명령을 수신할 때, 전력 제어 모듈은 기기(60)에 공급되는 실제 전력을 차단한다. 대안으로서, 스마트 기기(60)는 기기 내로 직접 통합된 전력 제어 모듈을 포함할 수 있고, 이러한 전력 제어 모듈은 명령을 수신하고 기기의 작동을 직접 제어할 수 있다(가령, 스마트 서모스탯은 설정 온도 상승 또는 하강, HVAC 유닛 온/오프 스위칭, 또는 팬 온/오프 스위칭과 같은 기능을 수행할 수 있다).
능동 부하 클라이언트(300)는 하나 이상의 가변 요인 센서(94)에 더 연결될 수 있다. 이러한 센서(94)는 내부 및/또는 외부 온도, 내부 및/또는 외부 습도, 시간, 화분 계측(pollen count), 풍속, 및 그외 다른 요인이나 파라미터와 같은 장치의 작동에 영향을 미치는 다양한 가변 요인을 모니터링하는 데 사용될 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 능동적 부하 디렉터(100)는 소비자 및 서비스 인력에 대한 주 인터페이스로 기능할 수 있고, 설치된 능동 부하 클라이언트(300)에 대한 제어 메시지 송신 기능 및 설치된 능동 부하 컨트롤러(300)로부터의 데이터 수집 기능을 하는 시스템 컨트롤러로 작용하며, 그 구체적 사항은 아래에서, 그리고 미국특허출원공보 제2009/0062970 A1호에 세부적으로 설명되고 있다. 도 4에 제시된 예시적인 실시예에서, 능동적 부하 디렉터(100)는 개별 서버로 구현되고, 설비 제어 센터(UCC) 보안 인터페이스(102), UCC 명령 프로세서(104), 마스터 이벤트 매니저(106), ALC 매니저(108), ALC 보안 인터페이스(110), ALC 인터페이스(112), 웹 브라우저 인터페이스(114), 소비자 사인-업 애플리케이션(116), 소비자 개인 세팅(138), 소비자 보고 애플리케이션(118), 전력 절감 애플리케이션(120), ALC 진단 매니저(122), ALD 데이터베이스(124), 서비스 급송 매니저(126), 문제 티켓 제너레이터(troubel ticket generator)(128), 콜 센터 매니저(130), 이산화탄소 감축 애플리케이션(132), 설비 전력 및 카본(P&C) 데이터베이스(134), 판독계 애플리케이션(read meter application)(136), 보안 장치 매니저(140), 장치 컨트롤러(144), 및 하나 이상의 프로세서(160)(하나만 도시됨)를 포함한다. ALD(100)의 요소들 중 여러 개의 세부사항은 본 발명과 연계한 그 용도에 관해 아래에서 설명된다. ALD(100)의 나머지 요소들의 세부사항은 미국특허출원공보 제2009/0062970 A1 호 및 2009/0063228 A1호에 기재되어 있으며, ALD(100)가 개별 서버 실시예의 범주에서 또한 설명된다.
일 실시예에서, 샘플링 저장소를 이용하여 설비에 대한 급송가능한 작동 예비 전력 또는 에너지(가령, 운전 및/또는 조정 예비력)의 결정을 촉진시킨다. 예시적인 샘플링 저장소(500)가 도 5에 블록도 형태로 도시된다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 샘플링 저장소(500)는 장치(가령, 도 5에 도시되는 온수 가열기(40))들이 특정 조건 하에서 어떻게 거동하는 지를 집합적으로 상세히 하는 장치 모니터링 데이터 및 다른 데이터를 저장하기 위한 수단이다. 저장소(500)는 매트릭스, 데이터베이스, 등을 포함하여, 다양한 형태를 취할 수 있다. 일 실시예에서, 샘플링 저장소(500)는 ALD(100)의 ALD 데이터베이스(124)에서 구현된다. 대안으로서, 샘플링 저장소(500)는 ALD(100) 내의 다른 어딘가에, 또는 ALD(100) 외부에 위치할 수 있다. 샘플링 저장소(500)는 설비 내에 또는 장치 또는 서비스 포인트(20)에 위치하는 장치에 대한 모든 전력 소비 데이터를 지닌다. 전력 소비 데이터는, 전류 판독치, 사용되는 또는 소비되는 에너지/전력, 절감된 에너지/전력, 드리프트 또는 드리프트 속도, 전력 시간, 최대 환경 변수를 위한 사용자 세팅, 시간 주기(가령, 시간, 요일, 달력 상의 날짜)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 집합적으로 보았을 때, 이 데이터를 이용하여, 하나 이상의 장치로의 전력이 일시적으로 차단되거나 감소되는 제어 이벤트 중과, 정상 작동 중에 장치가 어떻게 거동하는 지를 알 수 있다. 데이터는 능동 샘플링에 의해(가령, 능동 부하 클라이언트(300)에 의해 또는 능동 부하 디렉터(100)에 의해 데이터에 대한 장치들의 직접 폴링을 통해) 및/또는 수동적 샘플링을 통해(가령, 특정 서비스 포인트(20)에 관련된 능동 부하 클라이언트(300)에 의해 특정 서비스 포인트(20)에서 장치의 규칙적 모니터링을 통해), 획득될 수 있다. 아래 설명되는 바와 같이, 능동 부하 디렉터(100) 또는 능동적 부하 관리 시스템(10)의 다른 구성요소가 샘플링 저장소(500)를 이용하여, 장치의 전력 소비 거동을 추정 또는 투영할 수 있고, 제어 이벤트로부터 나타나는 투영 전력/에너지 절감을 결정할 수 있다. 투영된 전력 절감은 저장소(500)의 전력 소비 데이터에 기초하여 전력 절감 애플리케이션(120)을 이용하여 결정될 수 있다.
도 6은 고객 개인 세팅 애플리케이션(138)의 실행 중 사용자(가령, 고객)에게 디스플레이되는 예시적인 스크린 화면이다. 도시되는 스크린 화면은 HVAC 유닛(50), 습윤기, 또는 풀 히터와 같은 환경 의존적 장치에 대한 고객 선호도를 설정하는데 사용되는 화면을 도시한다. 도시되는 스크린 화면은, 컴퓨터, 스마트폰, 또는 다른 비교가능한 장치를 통해 고객이 이러한 포털에 액세스할 때, 일 실시예에서 ("고객 대시보드"라 불리는) 인터넷-액세스가능 웹 포털(98)을 통해 고객에게 제공될 수 있다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 고객 대시보드(98)는 서비스 포인트(20)에 대한 인터넷 서비스 제공자를 통해 ALD(100)에 연결될 수 있다. 또는, 인터넷 서비스가 능동 부하 클라이언트(300)를 통해 공급될 때 고객 인터넷 애플리케이션(92)으로 구현될 수 있다(미국특허출원 공보 제2009/0063228 A1호 참조). 고객 대시보드(98)는 ALD(100) 내로의 액세스를 고객에게 효과적으로 제공한다. ALD의 웹 브라우저 인터페이스(114)는 고객 대시보드(98)로부터의 입력을 수용하고, 고객에게 디스플레이하기 위해 고객 대시보드(98)에 정보를 출력한다. 고객 대시보드(98)는 서비스 포인트(20)로부터 액세스될 수도 있고, 사용자명 및 패스워드를 이용하여(바람직함), 인터넷 액세스가능 장치로부터 원격으로 액세스될 수도 있다. 따라서, 고객 대시보드(98)는 고객의 서비스 포인트(20)에 위치한, ALD(100)에 의해 제어되는 장치와 연계된 선호도를 명시하도록, 그리고, 제어되는 장치 및/또는 서비스 포인트 조건이나 파라미터와 연계하여 고객 개인 세팅 애플리케이션(138) 또는 고객 사인-업 애플리케이션(116)에 의해 요청되는 정보를 제공하도록, 고객에 의해 사용되는 안전한, 웹 기반 인터페이스인 것이 바람직하다. 고객 선호도는 예를 들어, 제어 이벤트 선호도(가령, 시간, 지속시간, 등), 과금 관리 선호도(가령, 월별 최대 과금 비용에 대한 목표), 환경적 특성에 대한 최대 및 최소 경계 세팅, 등을 포함할 수 있다.
도 7은 고객 개인 세팅 애플리케이션(138)의 서로 다른 부분의 실행 중 고객 대시보드(98)를 통해 고객에게 디스플레이되는 다른 예시적인 스크린 화면이다. 도 7은 온수 가열기(40), 풀 펌프(70), 또는 스프링클러 시스템 워터펌프(가령, 강우 센서를 포함할 경우 환경 의존적 장치일 수도 있음)와 같은 환경 독립적 장치에 대해 고객 선호도가 어떻게 설정될 수 있는 지를 보여준다. 웹 브라우저 인터페이스(114)를 이용하여, 고객은 ALD(100)와 상호작용하여, ALD(100)에 의해 레코딩되는, 그리고, ALD 데이터베이스(124) 또는 다른 저장소(500)에 저장되는, 고객 개인 세팅(138)을 명시한다. 개인 세팅(138)은 부하 제어 이벤트가 허용되는 시간 주기와, 부하 제어 이벤트가 금지되는 시간 주기와, 특정 서비스 포인트(20)에서 작동 환경에 대한 최대 허용 변화(가령, 최대 및 최소 습도 및/또는 온도)와, 하루의 서로 다른 시간에서의 장치의 정상 작동 조건과, 서비스 포인트(20)에서 능동 부하 클라이언트(300)를 통해 ALD(100)의 제어 하에 장치의 작동에 관계된 다른 개인 선호도를 명시할 수 있다.
위에서 알 수 있듯이, 본 발명은 부가적으로 환경 의존적 장치의 "드리프트"를 추적하고 고려한다. 드리프트는 환경 의존적 장치에 의해 모니터링되는 환경적 특성(가령, 온도)가 환경 의존적 장치에 의해 관리될 설정 포인트로부터 벗어나기(가령, 가열되거나 냉각되기) 시작할 때 발생한다. 이러한 변동이나 드리프트는 정상적 상황에서, 그리고 제어 이벤트 중에 모두 발생할 수 있다. 따라서, 드리프트는 전력, 또는 적어도 실질적인 전력이 장치에 의해 소비되고 있지 않을 때, 모니터링되는 환경 특성이 설정 포인트로부터 상한 또는 하한 안전 경계까지 이동하는데 걸리는 시간이다. 다시 말해서, 드리프트는 실질적인 전력 이용없이(가령, HVAC 유닛 압축기에 전력을 공급하지 않으면서 관련 디지털 서모스탯 및 HVAC 유닛 제어 시스템에는 계속 전력을 공급하면서) 설정 포인트로부터 모니터링되는 환경 특성의 변화율이다. 당 업자라면, 서비스 포인트(20)에서 하나 이상의 환경 특성을 제어하는 HVAC 유닛(50)과 같은 장치가, 서비스 포인트(20)에서 환경에 의해 영향을 받는다는 사실을 이해할 것이며, 이는 그 활성화 또는 비활성화가 서비스 포인트(20)에서의 하나 이상의 감지된 환경적 특성에 기초하기 때문이다. 예를 들어, 77℉의 내부 온도를 유지하려 시도하는 냉각 모드에서 AC 유닛(50)은, 내부 온도가 77℉보다 약간 높은 온도일 때 활성화되고, 따라서, HVAC 유닛(50)이 작동하는 환경에 의해 영향받게 된다.
드리프트의 역수는 "전력 시간"으로서, 상당한 또는 실질적인 전력이 환경 의존적 장치에 공급되고 있을 때 감지되는 환경적 특성이 안전 경계로부터 설정 포인트까지 이동하는데 걸리는 시간이다. 다시 말해서, "전력 시간"은 전력을 상당히 이용하면서, 안전 경계로부터 설정 포인트까지 모니터링되는 환경적 특성의 변화율이다. 대안으로서, "드리프트"는 환경 의존적 장치로의 전력 공급이 일반적으로 오프된 후 모니터링되는 환경 특성이 수용불가능한 레벨까지 이동하는데 요구되는 시간으로 간주될 수 있다. 이와는 달리, "전력 시간"은 전력이 환경 의존적 장치에 일반적으로 공급되거나 재공급된 후, 모니터링되는 환경적 특성이 수용불가능할 레벨로부터 목표 레벨까지 이동하는데 요구되는 시간이다.
상술한 바와 같이 능동적으로 또는 수동적으로 수집될 수 있는 환경 의존적 장치에 대한 전력 소비 데이터를 이용하여, 환경 의존적 장치 또는 서비스 포인트(20)에 대한 독자적으로 도출되는 "핑거프린트" 또는 전력 이용/소비 패턴 또는 거동을 결정할 수 있도록, 적어도 환경 의존적 장치의 작동 영역 내에서, 또는, 서비스 포인트(20)에서 환경적 특성의 변화를 규정하는 드리프트 및 전력 시간(변화율, 온도 기울기, 또는 다른 동적 방정식 (f{x})을 실험적으로 결정할 수 있다.
고객은 웹 브라우저 인터페이스(114)를 통해 고객 선호도(138)를 입력함으로써 상한 및 하한 경계값을 규정하며, 설정 포인트는 선택적으로 이러한 경계값의 중간에 놓인다. 정상 작동 중, 환경적 의존 장치는 장치의 설정 포인트 근처에 적용가능한 특성을 유지하도록 시도할 것이다. 그러나, 환경 의존적 장치 또는 환경 독립적 장치에 관계없이 모든 장치는 장치가 작동 중일 때를 명시하는 듀티 사이클을 갖고, 이는 많은 장치들이 계속적으로 작동하는 것이 아니기 때문이다. 혼경 의존적 장치의 경우, 제어되는 환경적 특성이 설정 포인트에 도달할 때 (또는 세트 포인트의 주어진 허용오차 또는 변화 내에 있을 때) 듀티 사이클이 종료된다. 설정 포인트에 도달한 후, 환경 의존적 장치는 일반적으로 오프되고 환경적 특성은 안전 경계값을 향해 드리프트(가령, 상향 또는 하향으로)하게 된다. 환경적 특성(가령, 온도)이 경계값에 도달하면, 환경 의존적 장치는 환경적 특성이 설정 포인트에 도달하여 듀티 사이클 및 전력 시간을 종료할 때까지, 일반적으로 활성화되거나 다시 전력 온 상태가 된다.
드리프트가 제어 이벤트 중에 발생할 수도 있다. 제어 이벤트는 장치에 대한 전력 공급이 일시적으로 감소하거나 종료되거나 또는 차단되는 액션이다. 제어 이벤트 중 환경 의존적 장치에 의해 모니터링/제어되는 환경적 특성(가령, 온도)은 환경적 특성이 경계값에 도달할 때까지 안전 경계값을 향해 드리프트할 것이다. 환경적 특성이 경계값에 도달하면, ALMS(10)는 환경적 특성이 다시 설정 포인트에 도달할 수 있도록 장치에 대한 전력 공급을 되돌리거나 증가시킨다.
예를 들어, HVAC 유닛(50)은 72℉의 설정 포인트와, 68℉ 또는 76℉의 최소 및 최대 안전 경계 온도를 가질 수 있다. 추운 날에, 제어 이벤트는 HVAC 유닛(50)으로의 전력을 차단하여, 서비스 포인트(20) 내의 모니터링되는 온도를 최소 안전 경계 온도를 향해 이동시킬 수 있다. 서비스 포인트(20) 내부의 모니터링되는 온도가 최소 안전 경계 온도에 도달하면, 제어 이벤트가 종료되고 HVAC 유닛(50)에 대한 전력이 복원 및 증가하여, 모니터링되는 온도를 설정 포인트를 향해 상승시키게 된다.
유사하지만 반대의 결과가 따뜻한 날 발생할 수 있다. 본 예에서, "드리프트"는 HVAC 유닛(50)이 설정 포인트로부터 상한 또는 하한 안전 경계값까지 이동하는데 걸리는 시간에 대한 변화율이다. 마찬가지로, "전력 시간"은 HVAC 유닛(50)이 상한 또는 하한 경계값으로부터 설정 포인트까지 모니터링되는 온도를 이동시키는데 걸리는 시간과 관련한 변화율이다. 본 발명의 일 실시예에서, 드리프트 및 전력 시간은 각각의 환경 의존적 또는 환경 독립적 장치, 또는 각각의 서비스 포인트(20)에 대해 연산 및 레코딩된다.
다른 실시예에서, ALD 데이터베이스(124)로부터 가용한 드리프트 및 다른 특정 데이터를 이용하여, 각각의 환경 의존적 또는 환경 독립적 장치에 대한, 또는 각각의 서비스 포인트(20)에 대한 전력 소비 거동이나 패턴을 생성할 수 있다. 다른 측정 데이터는 공백 시간(vacancy times), 슬립 시간(sleep times), 제어 이벤트가 허용되는 시간, 및/또는 다른 가변 요인을 포함할 수 있다.
에너지-효율적 구조 내의 환경은 저속 드리프트를 나타내는 경향이 있다. 따라서, 이러한 구조 내에서 작동하는 환경 의존적 장치는, 설정 포인트로 설정된 후 모니터링되는 환경적 특성이 드리프트로 인해 안전 경계값에 도달하는데 걸리는 시간이 덜 효율적인 구조에 비해 길기 때문에, 더 긴 시간동안 제어 이벤트에 귀속될 수 있다.
다른 실시예에서, ALD(10)는 전력 절감을 위한 최적 드리프트를 갖는 서비스 포인트(20)를 식별할 수 있다. 전력 절감 애플리케이션(120)은 서비스 포인트(20)에서 각각의 환경 의존적 장치에 대해 및/또는 각각의 서비스 포인트(20)에 대해 드리프트를 연산하고, 장치 및/또는 서비스 포인트(20)에 대한 전력 소비 데이터의 일부분으로 ALD 데이터베이스(124)에 드리프트 정보를 저장한다. 따라서, 제어 이벤트 중 드리프트의 결과로 절감되는 전력은, 서비스 포인트(20)에서 환경 의존적 장치에 의해 절감되는 전체 전력을 증가시킨다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 장치의 전력 이용을 실험적으로 분석하고 이러한 전력 이용 분석으로부터 나타나는 데이터 샘플로 저장소(500)를 채우는, ALD(100)에 의해 실행되는 단계들을 제공하는 예시적인 순서도(800)를 도시한다. 도 8의 단계들은 수동적 샘플링 알고리즘을 구현한다고 간주될 수 있다. 도 8의 단계는 ALD(100)의 메모리(도시되지 않음)에 저장되는, 그리고, ALD(100)의 하나 이상의 프로세서(160)에 의해 실행되는, 한 세트의 컴퓨터 명령(소프트웨어)으로 구현되는 것이 바람직하다.
로직 흐름에 따르면, 능동 부하 클라이언트(300)는 서비스 포인트(20) 내의 장치, 가령, 워셔/드라이어(30), 온수 가열기(40), HVAC 유닛(50), 스마트 기기(60), 풀 펌프(70), 또는 서비스 포인트(20) 내의 다른 장치를 폴링하고, 전류 판독치를 획득한다. 능동 부하 클라이언트(300)로부터 전류 판독치를 수신하면, ALC 인터페이스(112)는 데이터를 ALC 매니저(108)에 보낸다. ALC 매니저(108)는 데이터를 샘플링 저장소(500)에 저장하고, 저장소(500)는 도 8에 도시되는 순서도를 이용하여 ALD 데이터베이스(124)에서 구현될 수 있다.
도 8의 순서도에 대한 파라미터로 다음의 정보, 즉, 장치의 신원(ID), 온도 모드(가령, "가열" 또는 "냉각"), 듀티 사이클, 장치에 의해 판독되는 현재 온도, 장치에 의해 판독되는 과거 온도가 제공될 수 있다. 각각의 온도 판독치는 장치 ID, 설정 포인트(환경 의존적 장치에만 유용함), 및 가변 요인 측정 데이터(앞서 설명됨)를 포함한다.
처음에, ALD(100)는 장치가 에너지를 사용하였는 지를 결정한다(단계 802). 사용하지 않았을 경우, 로직은 종료된다. 그렇지 않을 경우, ALD(100)는 데이터 샘플의 시간 구간, 장치가 온 상태였던 시간 구간, 장치가 오프였던 시간 구간을 데이터 샘플에 기초하여 결정한다(단계 804). 그 후, ALD(100)는 수신한 데이터가 환경 의존적 장치 또는 환경 독립적(가령, 이진 상태) 장치로부터 온 것인 지를 결정한다(단계 806). 수신한 데이터가 환경 의존적 장치로부터 온 것일 경우, ALD(100)는 장치에 대한 분당 사용 에너지를 결정하고(단계 808), 장치가 드리프트 중인지 또는 전력 공급 중인 지를 결정한다(단계 810). ALD(100)는 장치에 의해 모니터링되는 환경적 특성이 장치의 모드에 반하는 방식으로 변화하고 있을 경우(가령, 장치가 냉각 모드로 설정되어 있을 때 온도가 상승하고 있거나, 장치가 가열 모드로 설정되어 있을 때 온도가 하강하고 있을 경우) 장치가 드리프팅 중이라고 결정한다. 그렇지 않을 경우 장치는 드리프트 중이지 않다.
장치가 드리프트 중일 때, ALD(100)는 드리프트 속도(가령, 분당 각도)를 결정한다(단계 814). 다른 한편, 장치가 드리프트 중이 아닐 경우, ALD(100)는 전력 시간 속도를 결정한다(단계 812). 드리프트 속도 또는 전력 시간 속도가 연산되면, ALD(100)는 장치의 현재 작동 조건(예를 들어, 설정 포인트 및 다른 가변 요인, 가령, 외부 온도) 하에 측정되고 있는 장치의 샘플링 저장소에 레코드가 이미 존재하는 지를 결정한다(단계 880). 레코드가 존재하지 않을 경우, (전력 시간 속도 ㄸ또또는 드리프트 속도가 결정되어 있다고 가정할 때) ALD(100)는 예를 들어, 장치의 ID, 레코드 시간, 현 설정 포인트, 현 외부 온도, 분당 사용 에너지, 전력 시간 속도, 및 드리프트 속도를 이용하여 새 레코드를 생성한다(단계 882). 그러나, 기존 레코드가 존재할 경우, ALD(100)는 새 데이터(에너지 이용, 드리프트 속도, 및 전력 시간 속도를 포함)를 기존 데이터와 평균화하고 결과를 저장소(500)에 저장함으로써 기존 레코드를 업데이트한다(단계 884).
수신한 데이터가 환경 독립적 장치로부터 들어온다고 ALD(100)가 결정할 경우(단계 806), ALD(100)는 장치에 대한 분당 사용 에너지를 결정하고(단계 842), 장치에 대한 분당 절감 에너지를 또한 결정한다(단계 844). ALD(100)는 그 후 저장소(500)(가령, ALD 데이터베이스(124))를 검색하여 적용가능한 시간 주기동안 장치에 대한 레코드가 이미 존재하는 지를 결정한다(단계 890). 기존 레코드가 없을 경우, ALD(100)는 장치 ID, 레코드 시간, 현 시간 블록, 분당 사용 에너지, 및 분당 절감 에너지를 이용하여 새 레코드를 생성한다(단계 892). 그러나, 기존 레코드가 존재할 경우, ALD(100)는 해당 시간 블록에 대한 새 데이터(에너지 이용 및 에너지 절감 포함)를 해당 시간 블록에 대한 기존 데이터와 평균화함으로써 기존 레코드를 업데이트하고(단계 894), 결과를 저장소(500)에 저장한다. 환경 독립적 장치의 경우, 에너지 이용 및 에너지 절감이 일 블록, 또는 일 시간 주기에 대해 저장된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 주어진 환경 세팅 내에서 차후 시간 주기 중 장치의 예상 에너지 이용을 투영 또는 추정하기 위해 ALD(100)에 의해 실행되는 단계들을 제공하는 예시적인 순서도(900)를 도시한다. 도 9의 단계들은 ALD(100)의 메모리(도시되지 않음)에 저장되는, 그리고, ALD(100)의 하나 이상의 프로세서(160)에 의해 실행되는, 한 세트의 컴퓨터 명령(소프트웨어)으로 구현되는 것이 바람직하다. 일 실시예에 따르면, 도 9의 순서도는 설비 운영자 또는 ALD(100)의 다른 운영자가, 제어 이벤트가 발생할 소정 시간 주기동안과 같은, 차후의 지정 시간 주기동안 장치에 대한 에너지 이용을 투영하고자 할 때 ALD(100)의 전력 절감 애플리케이션(120)에 의해 실행될 수 있다.
도 9의 흐름에 대한 파라미터로 다음의 정보, 즉, 장치 ID, 차후 시간 주기의 시작 시간, 차후 시간 주기의 종료 시간, 장치의 관리 모드가 제공될 수 있고, 환경 독립적 장치의 경우 이진 제어 인자가 제공될 수 있다. 관리 모드는 장치가 제어 이벤트 중 또는 정상 작동 중 측정되고 있는 지를 표시하기 위해 각각 "제어" 또는 "정상"이다. 이진 제어 인자는 환경 독립적 장치에 대해 사용되고 장치의 듀티 사이클을 나타내는 것이 바람직하다. 예를 들어, 물 가열기(40)가 20% 듀티 사이클에서 가동될 경우, 이진 제어 인자는 0.2다.
처음에, ALD(100)(가령, 전력 절감 애플리케이션(120))가 시작 및 종료 시간에 기초하여 차후 시간 주기를 결정한다(단계 902). 차후 시간 주기는 본 발명의 부하 제어 과정을 구현하는 설비에 의해, 또는, 본 발명의 부하 제어 과정을 구현하는 설비로부터 운영 예비 전력의 전달을 요청한 제 2 설비에 의해, 세팅될 수 있다. 해당 시간 주기가 알려진 후, 전력 절감 애플리케이션(120)은 차후 시간 주기 중 제어 이벤트의 실행 결과로 절감될 수 있는 전력의 양을 투영 또는 추정하기 위한 과정을 시작한다. 따라서, 전력 절감 애플리케이션(120)은 장치가 환경 의존적 장치 및 환경 독립적(가령, 이진 상태) 장치를 모두 포함하는 지를 결정한다(단계 904). 각각의 환경 의존적 장치에 대해, 전력 절감 애플리케이션(120)은 장치가 환경 제어 모드에 있는 지를 결정한다(단계 920). 그 후, 전력 절감 애플리케이션(120)은 제어 이벤트의 차후 시간 주기 중 장치에 대한 예상 설정 포인트를 불러들여서(단계 922), 제어 이벤트 시간 주기 중 예상되는 외부 환경 특성(가령, 외부 온도)에 관한 정보를 획득한다(단계 924). 전력 절감 애플리케이션(120)은 그 후, 차후 시간 주기 중 장치의 예상되는 전력 소비에 관한 투영을 행한다(단계 926). 일 실시예에서, 단계 926의 투영 결정은 도 10을 참고하여 아래에서 설명되는 바와 같이 최적 매치 알고리즘을 이용하여 구현되어, 도 8의 순서도를 이용하여 측정 및 저장되는 바와 같이, 설정 포인트, 외부 환경적 특성(가령, 온도), 및 시간 주기의 각각의 조합에 대해 장치의 거동과 가장 잘 부합하는, 저장된 저장소 레코드를 찾아낼 수 있다. 장치의 전력 소비 거동은, 제어 이벤트가 발생하지 않은 경우 장치에 의해 사용될 것으로 예상되는 에너지의 양을 결정하는데 사용되며, 따라서, 제어 이벤트 중 단위 시간 당 절감될 것으로 예상 또는 추정되는 에너지의 양을 결정하는데 사용된다. 전력 절감 애플리케이션(120)은 단위 시간 당 절감된 전력과, 차후 제어 이벤트의 시간 구간을 곱하여(단계 928), 제어 이벤트가 없을 때 장치에 의해 사용될 투영된 에너지의 총 양을 결정할 수 있다. 전력 절감 애플리케이션은 제어 이벤트 제안이 없을 때 장치에 의해 사용되는 에너지의 총 투영 양을 리턴시킨다(단계 980).
그러나, 제안된 제어 이벤트가 환경 독립적 장치에 영향을 미칠 것이라고 전력 절감 애플리케이션(120)이 결정할 경우(단계 904), 전력 절감 애플리케이션(120)은 제어 이벤트의 제안된 시간 주기 중 장치가 온 또는 오프되도록 현재 스케쥴링되어 있는 지를 결정한다(단계 960). 그 후 전력 절감 애플리케이션(120)은 명시된 제어 이벤트 시간 주기동안 시간 블록들의 리스트를 생성하거나 획득하거나 결정한다(단계 962). 전력 절감 애플리케이션(120)은 그 후, 차후 제어 이벤트 시간 주기 중 장치의 전력 소비 거동에 관한 투영을 실시한다(단계 964). 일 실시예에서, 단계 964의 투영 결정은 도 10을 참고하여 아래에서 상세하게 설명되는 적 매치 알고리즘을 이용하여 구현되어, 도 8의 로직 흐름을 이용하여 측정 및 저장된 바와 같이, 설정 포인트, 외부 환경적 특성(가령, 온도), 및 시간 주기의 각각의 조합에 대해 장치의 거동을 가장 잘 부합시키는, 저장된 저장소 레코드를 찾아내게 된다. 장치의 전력 소비 거동은, 제어 이벤트가 발생하지 않은 경우, 장치에 의해 사용될 것으로 예상되는 에너지의 양을 결정하는데 사용되고, 따라서, 제어 이벤트 중 단위 시간 당 절감될 것으로 추정되거나 예상되는 에너지의 양을 결정하는데 사용된다. 그 후, 전력 절감 애플리케이션(120)은 단위 시간 당 절감되는 전력과 차후 제어 이벤트의 시간 구간을 곱하여(단계 968), 제어 이벤트가 없을 때 사용될 투영 에너지의 총 양을 결정할 수 있다. 투영된 에너지 절감이 과거 제어 이벤트 중 전력 소비에 기초할 경우(단계 970), 전력 절감 애플리케이션(120)은 에너지의 총 양과 이진 제어 인자를 곱하여(단계 972), 제어 이벤트가 없을 때 장치에 의해 사용될 투영 에너지의 양을 결정할 수 있다. 전력 절감 애플리케이션은 제어 이벤트 제안이 없을 때 장치에 의해 사용되는 총 투영 에너지 양을 리턴시킨다(단계 980).
당 업자라면 서비스 포인트에서 각각의 제어되는 장치를 위해, 복수의 서비스 포인트에서 제어되는 장치를 위해, 또는, 설비에 의해 공급되거나 지원받는 모든 서비스 포인트에서 제어되는 모든 장치를 위해, 도 9의 순서도가 사용될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 장치에 의한 총 투영 에너지 이용은 단일 서비스 포인트 간에, 또는, 그룹 내 모든 서비스 포인트에 대해, 및/또는 설비에 의해 서비스되는 모든 그룹에 대해 집합화될 수 있다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시에에 따라 장치의 전력 소비 거동을 추정하기 위해 ALD(100)에 의해 실행되는 단계들을 제공하는 예시적인 순서도(1000)다. 도 10에 도시되는 알고리즘이나 순서도는 도 9의 단계 926 및 964를 구현하기 위한 일 실시예를 제공한다. 도 10의 순서도는 샘플링 저장소(500)의 어느 레코드가 본 발명의 일 실시예에 따라 차후 제어 이벤트의 시간 주기 중 장치 에너지 이용/절감을 투영하는데 이용하기 위해 주어진 환경 또는 작동 세팅에 최적의 매칭을 제공하는 지를 결정한다. 도 10의 단계는 ALD(100)의 메모리(도시되지 않음)에 저장되는, 그리고, ALD(100)의 하나 이상의 프로세서(160)에 의해 실행되는, 한 세트의 컴퓨터 명령(소프트웨어)으로 구현되는 것이 바람직하다. 도 10의 순서도는 특정 세팅으로 장치의 전력 소비 거동과 가장 잘 부합되는 샘플링 저장소 레코드를 식별하거나 결정하려 시도할 때 ALC(100)에 의해 개시될 수 있다.
일 실시예에서, 도 10의 작동 흐름은 도 9의 순서도의 실행 중 호출된다. 호출될 때, 도 9의 작동 흐름은 검색될 레코드의 타입을 표시하는 파라미터와 함께 도 10의 작동 순서를 제공한다. 이 파라미터들은, 장치 ID, 듀티 모드(온 또는 오프), 시간 주기(가령, 제안되는 차후 제어 이벤트의 시간 주기에 대응), 설정 포인트 델타, 하나 이상의 환경적 특성(가령, 외부 온도)에 관련된 델타 또는 변화, 및 시간 블록 델타를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 듀티 모드는 장치의 듀티 사이클을 의미한다. 듀티 모드가 TRUE 또는 ON이면, 실질적인 전력이 소비되고 있는 것이다. 듀티 모드가 FALSE 또는 OFF이면, 실질적인 전력이 소비되고 있지 않은 것이다(즉, 전력이 절감된다). 듀티 사이클은 스위치-제어, 이진 상태에 대해, 또는, 환경의 영향에 관계없이 온 및 오프를 오가는 환경 독립적 장치에 대해 존재한다. HVAC 장치(50)의 경우, 듀티 모드는 항상 ON이다. 설정 포인트 델타는 매칭 보관소 레코드를 찾아내기 위해 검색 중 설정 포인트가 변화할 수 있는 양이다. 외부 온도/환경 특성 델타는 외부 온도 또는 다른 환경적 특성에 관한 데이터가 매칭 저장소 레코드를 찾아내기 위한 검색 중 변경될 수 있게 되는, 온도 수치 또는 환경적 특성의 다른 변화다. 시간 블록 델타는 매칭 저장소 레코드를 찾아내기 위한 검색 중 시간 블록이 변경될 수 있는 시간의 양이다.
최초에, ALD(100)는 요청받는 저장소 검색이 환경 의존적 장치에 관한 것인지 또는 환경 독립적 장치에 관한 것인 지를 결정한다(단계 1002). 검색이 환경 의존적 장치에 관한 것일 경우, ALD(100)는 장치 ID, 듀티 모드, 환경적 특성(가령, 온도) 설정 포인트, 및 관련 외부 환경적 특성 데이터와 매칭되는 샘플링 저장소(500) 내 전력 소비 레코드를 찾아내려 시도한다(단계 1004). 전력 소비 레코드는 소비된 전력와 같은 전력 소비 데이터, 공급된 전류, 듀티 사이클, 작동 전압, 작동 임피던스, 사용 시간 주기, 설정 포인트, 이용 중 주변 및 외부 온도, 및/또는 다양한 다른 에너지 이용 데이터를 포함한다. 모든 전력 소비 검색 기준과 부합하는 레코드가 존재할 경우, 이러한 레코드는 주어진 환경 세팅에 가장 밀접하게 부합하는 레코드로 간주된다. 정확한 매칭이 발견되지 않을 경우(단계 1010), ALD(100)는 주어진 환경 세팅과는 약간 다른 레코드를 찾기 시작한다. 일 실시예에서, ALD(100)는 관련 레코드를 찾기 위한 가이드로 설정 포인트 데이터 및 외부 온도/환경적 특성 델타를 이용하여 환경 관련 검색 기준(가령, 온도 설정 포인트 및/또는 외부/주변 온도)을 증분형으로 증가시키거나 감소시킨다(단계 1012). 검색 기준의 이러한 증분/반복형 수정은 관련 레코드가 발견되거나 일부 적용가능한 한도(가령, 설정 포인트 델타 및/또는 다른 파라미터 델타에 의해 표시됨)에 도달할 때까지 계속된다.
검색이 환경 독립적 장치에 관한 것이라고 ALD(100)가 결정할 경우(단계 1002), ALD(100)는 장치 ID, 듀티 모드, 및 작동 시간(제어 이벤트의 예측되는 차후 시간에 대응)과 부합하는 샘플링 저장소(500) 내 전력 소비 레코드를 찾아내려 시도한다(단계 1040). 모든 검색 기준과 부합하는 레코드가 존재하지 않을 경우(단계 1070), ALD(100)는 주어진 환경 세팅과는 약간 다른 레코드를 찾도록 검색을 수정한다. 일 실시예에서, ALD(100)는 주어진 듀티 모드에 대한 작동 시간을 증분형으로 증가 또는 감소시킴으로써(단계 1072) 검색을 수정한다. 이러한 반복형 검색은, 관련 레코드가 발견되거나 일부 적용가능한 한도(가령, 시간 블록 델타 또는 다른 파라미터 델타에 의해 표시됨)에 도달할 때까지 계속된다. 검색 결과로 발견된 레코드는 요청 프로그램(가령, 도 9의 작동 흐름)에 제공된다(단계 1060). 도 10의 작동 흐름의 결과는 주어진 환경 또는 제안된 제어 이벤트 세팅에 가장 가까운 매칭인 샘플링 저장소(500)로부터의 한 세트의 하나 이상의 전력 소비 레코드다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 제어 이벤트 중 장치로의 전력 차단 또는 감소를 통해 에너지 절감을 투영하도록 ALD(100)에 의해 실행되는 단계들을 제공하는 예시적인 순서도(1100)를 도시한다. 도 11의 단계는 ALD(100)의 메모리(도시되지 않음)에 저장된, 그리고 ALD(100)의 하나 이상의 프로세서(160)에 의해 실행되는, 한 세트의 컴퓨터 명령(소프트웨어)로 구현되는 것이 바람직하다. 도 9의 순서도에서처럼, 도 11의 작동 흐름은 설비 운영자 또는 ALD(100) 운영자가 제어 이벤트 작동 중 지정 시간 주기동안 장치에 대한 에너지 절감을 투영하고자 할 때 전력 절감 애플리케이션(120)에 의해 실행될 수 있다.
도 11의 작동 흐름에 대한 파라미터로 도 9와 연계하여 앞서 설명한 다음의 정보, 즉, 장치 ID, 제어 이벤트의 시작 시간, 제어 이벤트의 종료 시간, 및 이진 제어 인자가 제공될 수 있다. 최초에, ALD(100)(가령, 전력 절감 애플리케이션(120))은 예를 들어, 도 9의 작동 흐름을 이용하여 제어 이벤트의 예상 시간 주기 내에 정상 작동 중 장치에 대한 에너지 이용/전력 소비를 투영한다(단계 1102). 그 후, 전력 절감 애플리케이션(120)은, 예를 들어, 도 9의 작동 흐름을 이용하여 제어 이벤트 중 장치에 대한 전력 소비를 투영한다(단계 1104). 예를 들어, 듀티 사이클, 설정 포인트, 드리프트 또는 드리프트 속도, 전력 시간, 및 장치에 대한 다른 파라미터에 따라, 장치는 제어 이벤트의 시간 주기 중 소정 시간동안 온 상태로 투영되어 전력을 소비할 수 있다. 따라서, 정상 작동 중 소비되는 전력의 예측 양과, 제어 이벤트 중 소비되는 전력의 예측 양이 결정되어, 제어 이벤트의 결과로 가능한 전력 절감을 정확하게 평가할 수 있다. 2개의 투영된 전력 소비 값이 결정된 후, 전력 절감 애플리케이션(120)은 2개의 값 사이의 차를 연산하고(단계 1106), 이는 제어 이벤트 시간 주기동안 장치에 대한 투영 전력 소비다. 전력 절감 애플리케이션(120)은 투영된 에너지 절감 값을 리턴시킨다(단계 1108). 당 업자라면, 전력 절감 애플리케이션(120)이 서비스 포인트(20)에서의 모든 제어되는 장치에 대해, 또는, 일 그룹 내의 서비스 포인트들에서의 모든 제어되는 장치들에 대해, 또는, 설비에 의해 서비스받는 모든 서비스 포인트 그룹 내의 제어되는 장치들에 대해, 투영되는 전력 절감을 집합화할 수 있어서, 제어 이벤트의 결과로 전력 절감의 총 양을 얻을 수 있다.
ALMS(10)를 이용할 수 있는 다른 범주는, 다른 재생가능한 에너지원과 연계하는 것이다. 풍력 및 태양열과 같은 다수의 재생가능한 에너지원이 자연속에서 가변적이다. 즉, 이러한 에너지원은 일정 속도로 전력을 발생하지 않는다. 예를 들어, 바람은 순간마다 속도가 다르다. 풍력 터빈은 바람이 많을 때 다량의 전력을 발생시킬 수 있고, 바람이 없을 때 발전을 완전히 멈출 수 있다. 태양전지판은 맑은 날 다량의 전력을 발생시킬 수 있으나, 흐린 날 전력 생산이 거의 없고, 밤에는 사실상 전혀 전력을 발생시키지 못한다.
그 결과, 재생가능한 에너지를 이용하는 전력 설비는 이러한 에너지원으로부터 전력의 부족 발전 또는 과도 발전을 보상하여야만 한다. 재생가능한 에너지원이 부족 발전 중일 경우, ALMS(10)는 상술한 프로세스를 이용하여 추가적인 운영 예비력을 제공함으로써 재생가능한 에너지원에 의한 전력 발생의 부족과, 이에 따른 결과(출력 주파수 불안정성 포함)를 보상할 수 있다. 예를 들어, 풍력 또는 태양 에너지원을 이용하는 설비는 ALMS(10)를 설비 분배 시스템에 통합시켜서, 부족 발전 주기 중 조정 예비력을 제공할 수 있다.
도 12는 지정 시간 주기동안 설비의 "로드 프로파일"을 묘사하는 그래프로서, 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제어 이벤트 유/무시, 결정되는 투영 에너지 이용과 실제 에너지 이용을 나타낸다. 부하 프로파일 그래프는 다음의 내용을 나타낸다:
a. 기준 전력 소비(1202). 이는 지정된 시간 주기동안 모든 제어되는 장치의 총 가능 부하, 또는, 모든 제어되는 장치에 의해 소비되는 전력이다.
b. 제어 이벤트가 없을 때 설비에 의해 서비스되는 모든 서비스 포인트(또는 선택된 서비스 포인트)에서 모든 제어되는 장치에 대해 투영된, 차단가능 부하 이용(1204)(즉, 제어 이벤트가 있을 때 투영된 부하 또는 에너지 이용). 투영된 차단가능 부하 이용은 도 9의 작동 흐름의 실행을 통해 일 실시예에서 결정될 수 있다. 투영되는 가용 차단가능 부하(1204)는 고객 선호도를 이용하여 100% 시간으로 제어될 경우 모든 제어되는 장치에 대한 부하를 표시한다.
c. 제어 이벤트 중 설비에 의해 서비스되는 모든 서비스 포인트(또는 선택된 서비스 포인트)에서의 모든 제어되는 장치에 대한 투영된 가용 차단가능 부하(1206)(즉, 제어 이벤트 사용이 없을 대 투영 에너지). 투영된 차단가능 부하 이용은 도 11의 작동 흐름의 실행을 통해 일 실시예에서 결정될 수 있다.
d. 설비에 의해 서비스되는 모든 서비스 포인트(또는 선택된 서비스 포인트)에서의 모든 제어되는 장치에 대한 실제 차단가능 부하 이용(1208). 실제 차단가능 부하 이용(1208)은 모든 제어되는 장치에 의해 현재 사용되고 있는 전력이다.
이러한 타입의 부하 프로파일 그래프는 설비에 의해 서비스되는 모든 그룹에서 제어되는 장치에 대해, 또는 일 그룹 내의 모든 서비스 포인트에서 제어되는 장치에 대해, 또는, 서비스 포인트(20)에서 모든 제어되는 장치에 대해 발생될 수 있다.
도 12의 부하 프로파일 그래프에서, 계약 용량은 그래프의 상부에서 이중 직선 라인으로 도시되며, 기본 전력 소비(1202)를 표시한다. 기본 전력 소비(1202)는 설비가 의무적으로 제공해야하는 총 전력량을 나타낸다. 실제 차단가능 부하 이용(1208)은 설비에 의해 제어되는 모든 장치의 실제 에너지 이용이다. 부하 프로파일 그래프의 하부에서 투영되는 차단가능 부하 이용(1204)은 제어 이벤트가 사용될 때 사용되는 투영 에너지이며, 투영되는 가용 차단가능 부하(1206)는 제어 이벤트가 사용되지 않을 때 사용되는 투영 에너지다. 투영된 차단가능 부하 이용(1204)과 투영되는 가용 차단가능 부하(1206) 간의 차이는 조정 예비력, 운전 예비력, 및 비-운전 예비력을 포함한, 운영 예비력을 위해 사용될 수 있는 용량이다.
정상의 경우에, 설비가 피크 용량 근처의 에너지 수요를 관측할 때, 설비는 전력 절감 프로그램(가령, 유연한 부하-성형 프로그램, 앞서 설명된 바 있음)에 자발적으로 참가하는 고객에 대해 제어 이벤트를 개시하려 시도할 것이다. 일반적으로, 이러한 제어 이벤트는 충분한 용량을 제공하여 설비가 비-운전 예비력을 이용하는 것을 방지할 것이다. 그러나, 충분한 수의 고객이 전력 절감 프로그램으로부터 탈퇴할 것으로 수동으로 결정하는 상황이 존재할 수 있고, 그 결과, 설비가 프로그램에 자발적으로 참가하는 나머지 고객으로부터 운전 예비력 필요에 부합하기 위해 충분한 에너지를 복원하지 못하게 될 것이다. 이러한 상황은 예를 들어, 사람들이 집에 있을 때 매우 더운 날, 가령, 휴일 또는 주말 중 하루에 발생할 수 있다. 이러한 경우에, 설비는 비-운전 예비력을 이용해야할 위험 상황에 여전히 놓이거나, 심지어 함께 예비 용량을 벗어날 위험에 놓일 것이다. 이러한 상황에서, 설비는 "임계 제어" 모드(critical control mode)에 놓일 것이다. 임계 제어 모드에서, 설비는 전력 절감 프로그램에 자발적으로 참가자는 자와 그렇지 않은 자를 모두 포함하는, 모든 고객 선호도를 무시할 수 있다. 임계 제어 주기 중, 설비는 ALD(100)를 이용하여 환경 의존적 장치의 세팅을 정상 안전 선호도 바깥의 세팅으로(그러나 수명을 위협하지 않는 세팅으로) 조정할 수 있다. 임계 제어의 호출로 인해 설비가 전력 수요를 수용가능한 레벨로 복귀시킬 수 있다.
ALMS(10)를 이용하면, 설비가 임계 제어 상황의 가능성을 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 고객이 제어 이벤트를 무시하거나 폐기할 때마다, ALMS(10)는 여기 개시된 기술을 이용하여, 자발적 제어 이벤트의 목표일 수 있는 추가적인 고객을 찾아낸다. 마찬가지로, 제어 이벤트에 참가 중인 제어되는 장치들이 고객 선호도로 인해 제어 이벤트를 빠져나가야할 경우, ALD(100)는 제어 이벤트로부터 이러한 장치를 해제시키고 이러한 장치를 다른 자발적으로 제어되는 장치로 대체할 수 있다. 대체 장치는 제어 이벤트로부터 해제된 장치에 의해 공급된 것과 적어도 동일한 양의 예비 전력을 유예를 통해 공급하는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 본 발명의 시스템(10)은 설비가 임계 제어 호출 이전에 다른 고객에게로 제어 이벤트를 확산시킬 수 있는 가능성을 증가시킨다.
다른 실시예에서, 도 3에 도시되는 전체 ALMS(10)는 IP-기반이면서, 실시간 방식이고, 온도에 의해 도출되며, 확인가능하고, 대화형이며, 양방향이고, 제어 이벤트의 구현을 통해 운영 예비 전력을 생성하기 위한 자동 발생 제어(AGC: Automatic Generation Control) 명령에 반응하는 전용 네트워크에서 또한 구현될 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예에서, 도 5의 작동 흐름을 이용하여 저장소(500)에 저장된 샘플링 데이터는 요일, 습도, 일사량, 가정 내 사람 수와 같은 전력 소비에 관한 다른 요인("가변 요인")들을 또한 포함할 수 있다. 이러한 추가 데이터는 이러한 추가 요인에 기초하여 투영된 에너지 이용 및 투영된 에너지 절감을 더욱 정확하게 할 수 있다. 이 데이터를 이용하기 위해, ALD(100)는 기상 데이터베이스, 기상청과 같은 소스로부터의 실시간 날씨 현황, 옥외 센서(94), 또는 실시간 또는 주기적 방식으로 판매 중인 날씨 관련 입력 장치, 달력, 자발적 고객 피드백과 같이, ALMS(10) 내의, 및/또는 ALMS(10) 외부의 소스로부터 추가 데이터를 얻을 수 있다. 가변 요인 측정 중 일부는 공공 소스로부터 얻을 수 있고, 일부는 사설 소르로부터 얻을 수 있다.
다른 대안의 실시예에서, 도 11의 투영 에너지 절감 결정에 전송선 손실이 포함될 수 있다. 당 업자가 인지할 수 있듯이, 설비로부터 이격된 소스 장치까지 설비에 의해 공급되는 전력량은 장치에 의해 요구되는 전력량과 설비의 발전 플랜트와 장치의 위치 사이의 전송선에서 소실되는 전력량의 합과 같다. 따라서, 제어 이벤트로부터 발생하는 투영 에너지 절감은, 제 1 에너지 절감을 생성하기 위해 제어 이벤트의 발생이 없을 때 제어 이벤트의 시간 주기 중 설비의 일 서비스 포인트에서, 또는 복수의 서비스 포인트에서, 또는 전체 서비스 영역에서 제어되는 장치에 의해 소비될 것으로 예상되는 전력량을 결정함으로써, 그리고, 제 2 에너지 절감을 생성하기 위해 제어 이벤트 중 제어되는 장치에 전력을 전달하지 않는 결과로 전송선에서 소실될 것으로 예상되지 않는 전력량을 결정함으로써, 그리고, 제 1 에너지 절감과 제 2 에너지 절감을 합산함으로써, 결정될 수 있다.
추가적인 실시예에서, 상술한 기술을 이용하여 설비에 의해 결정되는 운영 예비력(가령, 운전 예비력 또는 조정 예비력)은, 도 13에 도시되는 바와 같이 요청 설비(1306)에 판매될 수 있고, 이는 미국특허출원공보 제2009/0063228 A1호의 도 9에 기재된 사항의 실질적인 반복사항에 해당한다. 미국특허출원공보 제2009/0063228 A1호에 설명된 바와 같이, 절감되는 전력은 판매 설비에 의해 수행되는 제어 이벤트의 개시 후(가령, 제어 이벤트의 완료 중 및/또는 완료 후), 요청 설비(1306)에 분배될 수 있다. 판매 설비는 도 13에 도시되는 바와 같이, 그리고, 미국특허출원공보 제2009/0063228 A1호에 상세하게 설명된 바와 같이, 가상 설비(1302) 또는 서비스 설비(1304)일 수 있다. 대안으로서, 제 3 자가, ALMS(10)의 작동과, 제어 이벤트 개시에 따라 요청 설비(1306)로의 운영 예비력 분배를 관리하기 위한 관리 실체로 기능할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 설비에 대한 ALD(10)가 도 11의 작동 흐름에 따라 설비에 의해 서비스되는 각각의 서비스 포인트(20)에 대한 투영 에너지 절감을 결정할 수 있고, 설비에 의해 서비스되는 모든 서비스 포인트 간에 투영 에너지 절감을 집합화할 수 있어서, 상술한 바와 같이 운영 예비력이 결정될 수 있는 총 투영 에너지 절감을 획득할 수 있다.
다른 실시예에서, 제어 이벤트의 시간 주기가 저장소(500)에서의 시간 주기에 대응하지 않을 때 장치의 전력 소비 거동을 추정하는데 사용하기 위한 저장소(500)의 가장 잘 일치하는 데이터 포인트를 찾기 위한 시도로서 도 10의 작동 흐름을 이용하는 대신에, 또는 이러한 이용에 추가하여, ALD(100)는 제어 이벤트의 예상 시간 주기 전후로 시간 주기 중 장치에 대한 전력 소비 데이터를 포함하고, 만약 그러할 경우, 제어 이벤트의 예상 시간 주기 전후로 시간 주기 중 장치에 대한 전력 소비 데이터에 기초하여 제어 이벤트의 시간 주기 중 장치에 의해 소비될 것으로 예상되는 전력량에 대응하는 값을 보간할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 요청 설비는 소스 설비로부터 운영 예비 전력을 획득하기 위한 방법을 이용할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 요청 설비는 운영 예비 전력이 필요할 전송 시간에 충분히 앞서 소스 설비로부터 운영 예비 전력을 요청하여, 운영 예비 전력의 측정가능한, 그리고 확인가능한, 부하-제어 발생을 촉진시킬 수 있다. 운영 예비 전력의 부하-제어 발생은, 도 7-12를 참고하여 앞서 설명한 바와 같이, 운영 예비력의 결정으로부터 나타난다. 요청 설비는 소스 설비가 전송 시간에 운영 예비 전력을 공급할 것임을 표시하는 확인 신호를 소스 설비로부터 수신한다. 그 후, 전송 시간에, 그리고 그 이후의 시간 주기동안, 요청 설비는 소스 설비로부터 운영 예비 전력의 적어도 일부를 수신한다.
다른 실시예에서, 운영 예비 결정 기술은 미국특허출원공보 제2009/0063228 A1호에 개시된 바와 같이 가상 설비(1302)에 의해 이용될 수 있다. 예를 들어, 가상 설비(1302)는 요청 설비(1306)에 대한 운영 예비력으로 이용하기 위한 에너지를 하나 이상의 요청 설비(1306)에 제공하도록 작동할 수 있다. 이러한 경우에, 가상 설비(1302)는 다른 것 중에서도, 저장소(500) 및 프로세서(160)(가령, ALD(100) 내에) 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 프로세서(160)는 전력 소비 데이터를 생성하기 위해 적어도 하나의 장치에 의해 소비되는 전력,을 적어도 하나의 시간 주기동안 원격으로 결정하도록 작동할 수 있다. 프로세서(160)는 저장소(500)에 전력 소비 데이터를 저장하도록 작동할 수 있고, 장치에 대한 전력이 감소하는 제어 이벤트 중 예상되는 차후 시간 주기를 적절한 시기에 결정하도록 작동할 수 있다. 프로세서(160)는 저장된 전력 소비 데이터에 적어도 기초하여 제어 이벤트의 시간 주기 중 장치의 예상되는 전력 소비 거동을 제어 이벤트 시작 이전에 추정하도록 또한 작동할 수 있다. 프로세서(160)는 장치의 추정되는 전력 소비 거동에 적어도 기초하여, 제어 이벤트로부터 나타나는 투영 에너지 절감을 제어 이벤트 개시 이전에 결정하도록 또한 작동할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 투영 에너지 절감에 기초하여 운영 예비력을 제어 이벤트 개시 이전에 결정하도록 작동할 수 있다. 운영 예비력 결정 이후, 프로세서(160)는 요청 설비(1306)에 작동 예비력을 공급하기 위한 오퍼를 통신하도록 작동할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 ALD 또는 비교가능한 장치, 소프트웨어, 또는 이들의 조합을 이용하여 운영 예비 용량을 결정하는 시스템 및 방법을 포함하며, 이에 따라, 부하 제어를 통해 운영 예비력을 발생시킨 전력 설비에, 또는, 일반적으로 전력 시장에(가령, FERC 그리드를 통해) 운영 예비 용량이 가용하게 될 수 있다. 설비가 원시 부하를 넘는 전력을 요할 때, 설비는 다른 설비로부터 FERC 그리드를 통해 추가 전력을 획득하거나 운영 예비력을 활용하여야 한다. 상술한 바와 같이, 일 타입의 운영 예비력은 운전 예비력이다. 운전 예비력은 전력 시스템에 기연결된 추가적인 발전 용량이고, 따라서, 거의 즉각적으로 이용가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, ALD는 운전 예비력을 설비에 가용하게 할 수 있다. 따라서, ALD를 이용함으로써, 설비(발전 설비 또는 가상 설비)는 운전 예비력, 또는, 서비스 포인트에서 차단가능 전력 절감을 통해 가용한 다른 운영 예비력을 결정하거나 투영할 수 있다. 운전 예비력은 측정가능하고 확인가능하며, 미리 다수의 날짜에 대해 투영될 수 있으며, 이러한 투영이 오픈 마켓 상의 다른 설비에게 판매될 수 있다.
상술한 바와 같이, ALD(100)는 일 타입의 유연한 부하-성형 프로그램을 구현하는 것으로 고려될 수 있다. 그러나, 종래의 부하 제어 프로그램과는 달리, ALD(100)에 의해 구현되는 부하-성형 프로그램은 알려진 실시간 고객 선호도에 기초하여 장치(부하)의 선택적 제어로부터 나타나는 운영 예비력의 양을 투영한다. 추가적으로, 통신 및 제어 메커니즘으로 인해, ALD(100)는 재생가능한 에너지 크레티드 및 이산화탄소 감축 실적 및 변화의 결정을 위해 구축된 프로토콜 및 조약에 부합하도록 능동적이고, 실시간이며, 확인가능하고, 측정가능한 운영 예비력(가령, 조정, 운전, 및/또는 비-운전 예비력)과 전력 절감을 투영할 수 있다. ALD(100)에 의해 획득되는 정보는 단지 고객 선호도 및 데이터의 샘플에 지나는 것이 아니라, 실제 전력 소비 정보에 해당한다.
위 명세서에서, 본 발명은 특정 실시예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 당 업자라면 첨부된 청구범위에서 규정되는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 8의 수동적 샘플링 알고리즘, 도 9의 투영 에너지 이용 알고리즘, 도 10의 최적 샘플링 매칭 알고리즘, 및 도 11의 투영 에너지 절감 알고리즘이 하나 이상의 등가 수단에 의해 실행될 수 있다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 측면보다는 예시적인 측면에서 파악되어야 하고, 모든 이러한 변형예는 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 간주된다.
이점, 다른 장점, 및 문제점에 대한 해결 방안이 본 발명의 구체적 실시예와 관련하여 앞서 설명된 바 있다. 그러나, 이점, 장점, 문제점에 대한 해결 방안, 및 이러한 이점, 장점, 해결 방안을 도출하거나 이들로부터 나타날 수 있는 임의의 요소는, 중요하거나 실질적인 특징이나 요소로 간주되어서는 안된다. 본 발명은 보 출원의 계류 중에 이루어지는 임의의 보정을 포함하여 청구범위에 의해서만, 그리고, 등록되는 청구범위의 모든 등가물에 의해서만 규정된다.

Claims (27)

  1. 하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력(operating reserve)을 추정하기 위한 방법에 있어서,
    전력 소비 데이터를 생성하기 위해 적어도 하나의 시간 주기동안 적어도 하나의 장치에 의해 소비되는 전력의 양을 결정하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 장치는 상기 하나 이상의 서비스 포인트에 위치하는, 단계와,
    저장소에 상기 전력 소비 데이터를 저장하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 장치로의 전력 공급이 감소하게 되는 제 1 제어 이벤트가 발생함을 결정하는 단계와,
    제 1 제어 이벤트 개시 이전에 제 1 제어 이벤트가 발생하지 않는다는 가정 하에, 저장된 전력 소비 데이터에 적어도 기초하여 제 1 시간 주기 중 적어도 하나의 장치에 예상되는 전력 소비 거동을 추정하는 단계로서, 상기 제 1 제어 이벤트는 상기 제 1 시간 주기동안 발생할 것으로 예상되는, 단계와,
    제 1 제어 이벤트 개시 이전에, 상기 적어도 하나의 장치의 추정되는 전력 소비 거동에 적어도 기초하여 상기 제 1 제어 이벤트로부터 나타나는, 투영되는 에너지 절감을 결정하는 단계와,
    제 1 제어 이벤트 개시 이전에, 투영되는 에너지 절감에 기초하여 가용 운영 예비력의 양을 결정하는 단계를 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 이벤트의 개시에 이어 가용 운영 예비율을 분배하는 단계를 더 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 설비는 재생가능한 에너지원에 의해 생성되는 적어도 일부의 재생가능한 에너지를 이용하고, 상기 가용 운영 예비력은 재생가능한 에너지원에 의해 부족 발전 시간 중 조정 예비력을 제공하도록 분배되는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 이벤트의 개시에 이어 가용 운영 예비력의 분배를 관리하는 단계를 더 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 1 제어 이벤트가 발생함을 결정하는 단계는,
    자동 발전 제어(AGC: Automatic Generation Control) 명령을 수신함에 따라 제 1 제어 이벤트가 발생함을 결정하는 단계를 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    투영되는 에너지 절감을 결정하는 단계는,
    상기 제 1 제어 이벤트에 의해 영향받는 하나 이상의 장치가 위치하는 각각의 서비스 포인트에 대해 중간 투영 에너지 절감을 결정하는 단계와,
    투영 에너지 절감을 생성하기 위해 복수의 서비스 포인트에 대해 중간 투영 에너지 절감을 집합화하는 단계를 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 장치는 적어도 하나의 환경 의존적 장치를 포함하고, 상기 적어도 하나의 장치의 전력 소비 거동을 추정하는 단계는,
    적어도 하나의 환경 의존적 장치가 위치하는 서비스 포인트에서 제 1 시간 주기 중 예상되는 적어도 하나의 환경적 특성을 결정하는 단계와,
    저장된 사용자 세팅에 기초하여, 상기 환경 의존적 장치에 의해 모니터링되는 서비스 포인트에서의 일 영역에서 적어도 하나의 환경적 특성의 최대 허용가능 변화를 결정하는 단계와,
    제 1 제어 이벤트 개시 이전에, 그리고, 저장된 전력 소비 데이터, 적어도 하나의 환경적 특성, 및 상기 적어도 하나의 환경적 특성의 최대 허용가능 변화에 적어도 기초하여, 제 1 제어 이벤트가 발생하지 않은 경우 제 1 시간 주기 중 적어도 하나의 환경 의존적 장치가 소비할 것으로 예상되는 전력의 양을 추정하는 단계를 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 1 시간 주기 중 예상되는 적어도 하나의 환경적 특성을 결정하는 단계는,
    지역 기상 서비스, 주 기상 서비스, 국가 기상 서비스 중 적어도 하나로부터 적어도 하나의 환경적 특성과 상관된 정보를 수신하는 단계를 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    서비스 포인트와 상관된 전력 소비 데이터는 서비스 포인트에서 적어도 하나의 환경적 특성의 최대 허용가능 변화에 대한 사용자 세팅과, 적어도 하나의 환경 의존적 장치가 작동하는 작동 환경에 관한 정보 중 적어도 하나를 더 포함하며, 제 1 시간 주기 중 상기 적어도 하나의 환경 의존적 장치에서 예상되는 전력 소비 거동을 추정하는 단계는,
    저장소에 저장된 시간 주기에 제 1 시간 주기를 비교하는 단계와,
    저장소에 저장된 적어도 하나의 시간 주기가 제 1 시간 주기의 적어도 일부분에 대응하는 경우에, 저장소가 적어도 하나의 시간 주기 중 적어도 하나의 환경 의존적 장치에 대한 전력 소비 데이터를 포함하는 지를 결정하는 단계와,
    저장소가 적어도 하나의 시간 주기 중 적어도 하나의 환경 의존적 장치에 대한 전력 소비 데이터를 포함하는 경우에,
    - 적어도 하나의 시간 주기동안 전력 소비 데이터 중 적어도 일부가 제 1 시간 주기 중 예상되는 환경적 특성 및 사용자 세팅에 대응하는 지를 결정하는 단계와,
    - 적어도 하나의 시간 주기동안 전력 소비 데이터 중 적어도 일부가 제 1 시간 주기 중 예상되는 환경적 특성 및 사용자 세팅에 대응하는 경우에, 제 1 제어 이벤트가 발생하지 않았을 경우 적어도 하나의 시간 주기 중 적어도 하나의 환경 의존적 장치가 소비할 것으로 예상되는 전력의 양에 대응하는 값을 저장소로부터 불러들이는 단계와,
    - 적어도 하나의 시간 주기동안 전력 소비 데이터 중 어느 것도 제 1 시간 주기 중 예상되는 환경적 특성 및 사용자 세팅에 대응하지 않는 경우에, 예상되는 사용자 세팅에 대응하는 검색 값과 예상되는 환경적 특성에 대응하는 검색 값 중 적어도 하나를 변화시켜서, 변화된 사용자 세팅 검색 값과 변화된 환경적 특성 검색 값 중 적어도 하나를 생성하는 단계와,
    - 상기 적어도 하나의 시간 주기동안 전력 소비 데이터 중 적어도 일부가 상기 변화된 사용자 세팅 검색 값과 변화된 환경적 특성 검색 값 중 적어도 하나에 대응하는 지를 결정하는 단계와,
    저장소가 상기 적어도 하나의 시간 주기 중 상기 적어도 하나의 환경 의존적 장치에 대한 전력 소비 데이터를 포함하지 않는 경우,
    - 상기 저장소가 상기 적어도 하나의 시간 주기에 시간 상 인접한 시간 주기 중 적어도 하나의 환경 의존적 장치에 대한 적어도 일부의 전력 소비 데이터를 포함하는 지를 결정하는 단계와,
    상기 저장소가 상기 적어도 하나의 시간 주기에 시간 상 인접한 시간 주기 중 적어도 하나의 환경 의존적 장치에 대한 적어도 일부의 전력 소비 데이터를 포함하는 경우에, 제 1 제어 이벤트가 발생하지 않은 경우, 상기 적어도 하나의 시간 주기동안 상기 적어도 하나의 환경 의존적 장치가 소비할 것으로 예상되는 전력의 양에 대응하는 값을 상기 적어도 일부의 전력 소비 데이터로부터 불러들이는 단계를 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 환경적 특성은 기온, 습도, 기압, 풍속, 강우량, 및 수온 중 적어도 하나를 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 장치는 적어도 하나의 환경 독립적 장치를 포함하고, 제 1 시간 주기 중 적어도 하나의 장치에 예상되는 전력 소비 거동을 추정하는 단계는,
    제 1 제어 이벤트가 발생되지 않을 때, 저장된 전력 소비 데이터에 기초하여 제 1 시간 주기 중 상기 적어도 하나의 환경 독립적 장치가 전력을 소비할 것으로 예상되는 지를 결정하는 단계와,
    제 1 제어 이벤트가 발생되지 않을 때, 제 1 시간 주기 중 상기 적어도 하나의 환경 독립적 장치가 전력을 소비하는 경우에,
    - 저장된 전력 소비 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 환경 독립적 장치에 대한 듀티 사이클을 결정하는 단계와,
    - 저장된 전력 소비 데이터 및 듀티 사이클에 기초하여, 제 1 제어 이벤트가 발생하지 않은 경우에 제 1 시간 주기 중 상기 적어도 하나의 환경 독립적 장치가 소비할 것으로 예상되는 전력의 양을 추정하는 단계를 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 장치의 전력 소비 거동을 추정하는 단계는,
    저장소에 저장된 시간 주기에 제 1 시간 주기를 비교하는 단계와,
    제 1 시간 주기가 저장소에 저장된 적어도 하나의 특정 시간 주기에 대응하는 경우에, 저장소가 상기 적어도 하나의 특정 시간 주기 중 적어도 하나의 장치에 대한 전력 소비 데이터를 포함하는 지를 결정하는 단계와,
    상기 저장소가 상기 적어도 하나의 특정 시간 주기 중 적어도 하나의 장치에 대한 전력 소비 데이터를 포함하는 경우에, 제 1 제어 이벤트가 발생하지 않은 경우 제 1 시간 주기 중 상기 적어도 하나의 장치가 소비할 것으로 예상되는 하나 이상의 전력의 양에 대응하는 하나 이상의 값을 저장소로부터 불러들이는 단계를 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    저장소가 상기 적어도 하나의 특정 시간 주기 중 적어도 하나의 장치에 대한 전력 소비 데이터를 포함하지 않는 경우에,
    - 상기 저장소가 상기 적어도 하나의 특정 시간 주기 이전 및 이후의 시간 주기동안 상기 적어도 하나의 장치에 대한 전력 소비 데이터를 포함하는 지를 결정하는 단계와,
    - 제 1 제어 이벤트가 발생하지 않은 경우에, 상기 적어도 하나의 특정 시간 주기 중 상기 적어도 하나의 장치가 소비할 것으로 예상되는 하나 이상의 전력의 양에 대응하는 하나 이상의 값을, 상기 적어도 하나의 특정 시간 주기 이전 및 이후의 시간 주기동안 상기 적어도 하나의 장치에 대한 전력 소비 데이터에 기초하여, 보간하는 단계를 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 주기가 저장소에 저장된 적어도 하나의 시간 주기에 대응하지 않는 경우에,
    - 상기 제 1 시간 주기 이전 및 이후의 시간 주기동안 상기 저장소가 상기 적어도 하나의 장치에 대한 전력 소비 데이터를 포함하는 지를 결정하는 단계와,
    상기 제 1 제어 이벤트가 발생하지 않은 경우에, 상기 적어도 하나의 장치가 제 1 시간 주기 중 소비할 것으로 예상되는 하나 이상의 전력의 양에 대응하는 하나 이상의 값을, 제 1 시간 주기 이전 및 이후의 시간 주기동안 상기 적어도 하나의 장치에 대한 전력 소비 데이터에 기초하여, 보간하는 단계를 더 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    저장소에 전력 소비 데이터를 저장하는 단계는,
    하나 이상의 서비스 포인트로부터 이격된 저장소에 전력 소비 데이터를 저장하는 단계를 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 이벤트로부터 나타나는 투영 에너지 절감을 결정하는 단계는,
    제 1 에너지 절감을 생성함에 있어 제 1 제어 이벤트의 발생이 없을 경우 제 1 시간 주기 중 적어도 하나의 장치에 의해 소비될 것으로 예상되는 전력의 양을 결정하는 단계와,
    제 2 에너지 절감을 생성함에 있어 제 1 제어 이벤트 중 적어도 하나의 장치에 전력을 전달하지 않는 결과로 전송선 상에서 소실될 것으로 예상되지 않는 전력의 양을 결정하는 단계와,
    제 1 에너지 절감 및 제 2 에너지 절감을 합산하는 단계를 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    투영 에너지 절감을 결정하는 단계는, 서비스 포인트 단위로 수행되는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    투영 에너지 절감을 결정하는 단계는, 설비 단위로 수행되는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    제 1 제어 이벤트를 개시하는 단계와,
    제 1 제어 이벤트 종료 이전에 제 1 세트의 하나 이상의 장치가 제 1 제어 이벤트로부터 해제됨을 결정하는 단계와,
    제 1 세트의 장치를 대체할 제 2 세트의 하나 이상의 장치를 결정하는 단계로서, 제 2 세트의 장치로부터의 투영 에너지 절감은 제 1 세트의 장치로부터의 에너지 절감보다 크거나 같은, 단계를 더 포함하는
    하나 이상의 서비스 포인트에 서비스하는 설비의 운영 예비력 추정 방법.
  20. 제 1 설비가 제 2 설비로부터 운영 예비력을 획득하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
    운영 예비력의 측정가능하고 확인가능한 부하-제어 발생을 촉진시키도록, 운영 예비력이 필요할 전송 시간에 충분히 앞서 제 2 설비로부터 운영 예비력을 요청하는 단계를 포함하며, 상기 운영 예비력의 부하-제어 발생은,
    - 전력 소비 데이터를 생성하기 위해 운영 예비력에 대한 요청 이전의 적어도 하나의 시간 주기동안 적어도 하나의 장치에 의해 소비되는 전력을 원격 측정하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 장치는 상기 제 2 설비에 의해 서비스되는 하나 이상의 서비스 포인트에 위치하는, 단계와,
    - 저장소에 전력 소비 데이터를 저장하는 단계와,
    - 제어 이벤트가 상기 전송 시간에 개시됨을 결정하는 단계로서, 상기 제어 이벤트 중 적어도 하나의 장치로의 전력 공급이 감소되는, 단계와,
    - 상기 제어 이벤트 개시 이전에, 상기 제어 이벤트가 발생하지 않는다는 가정 하에, 저장된 전력 소비 데이터에 적어도 기초하여 상기 전송 시간 이후 시간 주기 중 적어도 하나의 장치에 예상되는 전력 소비 거동을 추정하는 단계와,
    - 상기 제어 이벤트 개시 이전에, 상기 적어도 하나의 장치의 추정된 전력 소비 거동에 적어도 기초하여 상기 제어 이벤트로부터 나타나는 투영 에너지 절감을 결정하는 단계와,
    - 상기 제어 이벤트 개시 이전에, 상기 투영 에너지 절감에 기초하여 운영 예비력의 양을 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 방법은,
    상기 전송 시간에 제 2 설비가 운영 예비력을 공급할 것임을 표시하는 확인 신호를 제 2 설비로부터 수신하는 단계와,
    상기 전송 시간에, 그리고 그 이후의 시간 주기동안, 제 2 설비로부터 운영 예비력의 적어도 일부를 수신하는 단계를 더 포함하는
    제 1 설비가 제 2 설비로부터 운영 예비력을 획득하기 위한 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    운영 예비력이 필요할 전송 시간에 충분히 앞서서 제 2 설비로부터 운영 예비력을 요청하는 단계는,
    제 2 설비에 자동 발생 제어(AGC) 명령을 전송하는 단계를 포함하는
    제 1 설비가 제 2 설비로부터 운영 예비력을 획득하기 위한 방법.
  22. 하나 이상의 원격 위치의 서비스 포인트에 전기 서비스를 제공하는 설비에 있어서, 각각의 서비스 포인트는 작동 중 전력을 소비하는 적어도 하나의 장치를 포함하며, 상기 설비는,
    저장소와,
    상기 저장소에 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    전력 소비 데이터를 생성하기 위해 적어도 하나의 시간 주기동안 상기 적어도 하나의 장치에 의해 소비되는 전력의 양을 결정하는 기능과,
    상기 저장소에 전력 소비 데이터를 저장하는 기능과,
    상기 적어도 하나의 장치로의 전력 공급이 감소되는 제어 이벤트가 발생함을 결정하는 기능과,
    상기 제어 이벤트 개시 이전에, 제어 이벤트가 발생하지 않는다는 가정 하에, 저장된 전력 소비 데이터에 적어도 기초하여 제 1 시간 주기 중 상기 적어도 하나의 장치에 예상되는 전력 소비 거동을 추정하는 기능으로서, 상기 제어 이벤트는 상기 제 1 시간 주기 중 발생될 것으로 예상되는, 기능과,
    상기 제어 이벤트 개시 이전에, 상기 적어도 하나의 장치의 추정된 전력 소비 거동에 적어도 기초하여, 상기 제어 이벤트로부터 나타나는 투영 에너지 절감을 결정하는 기능과,
    상기 제어 이벤트 개시 이전에, 투영 에너지 절감에 기초하여, 가용 운영 예비력의 양을 결정하는 기능을 수행하도록 작동가능한
    하나 이상의 원격 위치의 서비스 포인트에 전기 서비스를 제공하는 설비.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 자동 발생 제어 명령을 수신함에 따라 상기 제어 이벤트가 발생됨을 결정하도록 작동가능한
    하나 이상의 원격 위치의 서비스 포인트에 전기 서비스를 제공하는 설비.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제어 이벤트 개시에 이어 가용 운영 예비력의 분배를 관리하도록 작동가능한
    하나 이상의 원격 위치의 서비스 포인트에 전기 서비스를 제공하는 설비.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제어 이벤트를 개시하는 기능과,
    상기 제어 이벤트 종료 이전에 제 1 세트의 하나 이상의 장치가 상기 제어 이벤트로부터 해제됨을 결정하는 기능과,
    제 1 세트의 장치를 대체할 제 2 세트의 하나 이상의 장치를 결정하는 기능으로서, 제 2 세트의 장치로부터의 투영 에너지 절감은 제 1 세트의 장치로부터의 에너지 절감보다 크거나 같은, 기능을 또한 수행하도록 작동가능한
    하나 이상의 원격 위치의 서비스 포인트에 전기 서비스를 제공하는 설비.
  26. 하나 이상의 요청 설비에 대한 운영 예비력으로 이용하기 위해 상기 하나 이상의 요청 설비에 에너지를 적어도 제공하도록 작동가능한 가상 설비에 있어서, 상기 가상 설비는
    저장소와,
    상기 저장소에 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    전력 소비 데이터를 생성하기 위해, 적어도 하나의 시간 주기동안 적어도 하나의 장치에 의해 소비되는 전력의 양을 결정하는 기능으로서, 상기 적어도 하나의 장치는 상기 프로세서로부터 원격으로 이격되어 위치하는, 기능과,
    상기 저장소에 전력 소비 데이터를 저장하는 기능과,
    상기 적어도 하나의 장치로의 전력 공급이 감소되는 제어 이벤트가 발생됨을 결정하는 기능과,
    상기 제어 이벤트 개시 이전에, 제어 이벤트가 발생하지 않는다는 가정 하에, 저장된 전력 소비 데이터에 적어도 기초하여 제 1 시간 주기 중 상기 적어도 하나의 장치에 예상되는 전력 소비 거동을 추정하는 기능으로서, 상기 제어 이벤트가 상기 제 1 시간 주기 중 발생할 것으로 예상되는, 기능과,
    상기 제어 이벤트 개시 이전에, 상기 적어도 하나의 장치의 추정되는 전력 소비 거동에 적어도 기초하여, 상기 제어 이벤트로부터 나타나는 투영 에너지 절감을 결정하는 기능과,
    상기 제어 이벤트 개시 이전에, 투영 에너지 절감에 기초하여 운영 예비력의 양을 결정하는 기능과,
    상기 제어 이벤트의 개시 이후에 상기 요청 설비 중 적어도 하나에 대한 운영 예비력의 양의 분배를 관리하는 기능을 수행하도록 작동가능한
    하나 이상의 요청 설비에 대한 운영 예비력으로 이용하기 위해 상기 하나 이상의 요청 설비에 에너지를 적어도 제공하도록 작동가능한 가상 설비.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 자동 발생 제어(AGC) 명령으 수신함에 따라 제어 이벤트가 발생함을 결정하도록 또한 작동가능한
    하나 이상의 요청 설비에 대한 운영 예비력으로 이용하기 위해 상기 하나 이상의 요청 설비에 에너지를 적어도 제공하도록 작동가능한 가상 설비.
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