KR20230049057A - 분산형 에너지 자원 및 분산형 그리드 관리를 이용한 에너지 트랜잭션 - Google Patents
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Abstract
에너지 그리드 네트워크는 다수의 분산형 에너지 자원(DER) 또는 DER 노드를 포함한다. DER 노드는 로컬 에너지 소스 및 로컬 에너지 로드를 포함한다. 네트워크 내의 DER 노드들은 로컬 에너지 소스들로부터의 에너지 가용성에 관한 실시간 데이터 및 에너지 디맨드에 관한 실시간 데이터를 생성한다. DER 노드들은 네트워크 내의 에너지 생성 및 에너지 디맨드에 관한 네트워크 내의 일정한 뷰를 제공하기 위해 네트워크 내의 다른 DER 노드들과 실시간 데이터를 공유할 수 있다. 공유된 실시간 데이터는 물리적 거리, 노드들 사이의 에너지 교환 시간, 또는 거리 및 시간 둘 모두에 기초하여 각각의 DER 노드에서 스케일링될 수 있다. DER 노드는 그 자신의 실시간 데이터를 생성하고, 하나 이상의 다른 DER 노드들로부터 데이터를 수신하고, 로컬 및 비-로컬 로드들에 의한 로컬 또는 비-로컬 소스들로부터의 에너지 사용의 값을 결정한다.
Description
우선권
본 출원은 2020년 2월 18일자로 출원된 미국 가출원 제62/978,246호에 기초하며 그의 우선권의 이익을 주장한다.
기술분야
본 명세서에서의 설명들은 일반적으로 전력 그리드(electrical power grid)에 관한 것이며, 더 상세한 설명들은 분산형 관리를 이용한 전력 그리드에서의 에너지 트랜잭션 공유(energy transaction sharing)에 관한 것이다.
전통적인 전력 그리드는 유틸리티의 제어 하의 중앙 전력 소스로부터의 전력의 분배를 중심으로 구축되었다. 그러한 네트워크 구조는, 주간 또는 야간에, 신뢰할 수 있는 전력 전달의 기대를 생성하기에 충분히 잘 작동했다. 끊임없이 변화하는 기술 진보의 우리의 세계에서, 그리드로부터의 전력 전달의 신뢰성은 소비자 전자 디바이스들의 보편적 채택을 촉진하는 데에 점점 더 중요해지고 있다. 오늘날의 사회는 이러한 전자 디바이스들로 돌아가고, 이들에 의존한다.
그러나, 먼 거리로부터 에너지를 전달하는 시스템에서는 근본적인 비효율성들이 존재하며, 이러한 근본적인 비효율성들은 증가하는 양의 에너지가 전달될 때 더욱 명백하다. 에너지는 거리의 제곱에 따라 감소하며, 이는 소비가 생산으로부터 더 멀리 떨어져 있을수록 에너지 생산을 점점 더 비효율적으로 만든다. 이에 따라, 증가된 소비자 에너지 소비는 중앙 발전기로부터의 기하급수적으로 증가하는 양의 에너지 생산을 요구하며, 이는 비효율성들을 악화시킨다.
그리드는 소비자 이웃들에 더 가까운 더 작은 분산형 발전기들로 얼마간의 적응을 이루었다. 소비자 전자기기는 에너지 효율에 초점을 맞춤으로써 아마도 훨씬 더 많은 조정을 이루었다. 발전기 설계에 대한 개선들, 발전기 분산, 및 그리드에 의한 개선된 관리, 및 소비자 전자기기의 에너지 효율에도 불구하고, 전력 그리드는 점점 더 기술적인 사회의 에너지 요건과 보조를 맞추지 못했다.
녹색 에너지에 대한 최근의 관심은 증가된 에너지 디맨드를 해결하고 심지어 요구되는 전통적인 에너지 생성량을 감소시킬 것으로 예상된, 기가와트의 재생 가능 에너지 자원의 배치를 보았다. 2가지 유형의 분산형 재생 가능 에너지 소스가 존재한다: 그리드의 직접 제어 하의 재생 가능 에너지 플랜트; 및 소비자 에너지 생산 자원.
재생 가능 에너지 전력 플랜트들은 임의의 다른 전력 그리드 발전기와 매우 동일하게 제어된다. 재생 가능 에너지 플랜트들은 구축하기에 비교적 비싸고 고르지 않은 생산을 갖는 경향이 있는데: 솔라 플랜트들은 햇빛이 있을 때만 전력을 생산하고; 풍력 팜(wind farm)들은 풍속이 변할 때 상이한 양들의 전력을 생산할 수 있다. 탄소-기반 생산은 재생 가능 플랜트들보다 더 제어 가능하다. 재생 가능 에너지의 자본 비용들 및 고르지 않은 발전은 유틸리티가 전통적인 탄소-기반 발전보다 재생 가능 자원들에 의존하기에 더 적은 인센티브를 갖는다는 것을 의미한다.
이에 따라, 재생 가능 에너지 자원들의 초점은 소비자 구내에 있었으며, 이는 소비자에 의해 제어되고 그리드에 의해 제어 가능하지 않거나 다른 소비자들과 공유 가능하지 않은 에너지 생산 자원들의 도입을 의미한다. 그러나, 소비자에서의 분산형 재생 가능 에너지 자원들은 실제로 전력 그리드를 개선하는 에너지 생산을 제공하기보다는 그리드 안정성에 지장을 주는 경향이 있다. 평균 소비자는 그리드 기반구조 및 전체 안정성에 대한 가시성을 갖는 것이 아니라, "자유 에너지"의 약속으로 높은 인센티브를 본다. 이에 따라, 소비자 구내에서 재생 가능 발전의 지속적인 증가가 있었다.
재생 가능 발전의 둘 모두의 유형들이 점점 더 많은 채택을 보더라도, 그들은 탄소 생산에 대한 의존을 감소시키는 예상된 녹색 에너지 혁명을 생성하지 못했다. 이에 따라, 전력 그리드에 대한 변화들은 실시간 에너지 시장을 개선할 수 있는 녹색 기술과의 에너지 생산의 통합 및 개발에 있어서 지금까지 부족했다. 그리드의 기술 개선들 및 재생 가능 에너지 자원들의 배치는 탄소-기반 에너지 소스들에 대한 증가하는 의존을 중단시키지 못했다. 탄소 생산에 대한 우리의 의존을 반전시키는 재생 가능 에너지 자원들의 약속은 지금까지 충족되지 않은 꿈이었다.
하기의 설명은 구현의 예로서 주어진 예시들을 갖는 도면들에 대한 논의를 포함한다. 도면들은 제한으로서가 아니라 예로서 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 예에 대한 언급은 본 발명의 적어도 하나의 구현에 포함된 특정 특징, 구조 또는 특성을 설명하는 것으로서 이해되어야 한다. 본 명세서에 나타나는 "일례에서" 또는 "대안적인 예에서"와 같은 문구들은 본 발명의 구현들의 예들을 제공하며, 반드시 모두가 동일한 구현을 지칭하는 것은 아니다. 그러나, 그들은 또한 반드시 상호 배타적인 것은 아니다.
도 1은 에너지 서비스들 및 에너지 서비스 트랜잭션들에 기초하여 소비자 노드들의 모니터링 및 제어를 수행하는 분산형 제어 노드들을 갖는 시스템의 예를 예시한다.
도 2는 에너지 서비스 트랜잭션들을 구현하는 시스템을 지원하는 데이터 계산의 표현의 일례를 예시한다.
도 3a는 서브넷들 내의 노드들 간의 그리고 그리드 네트워크 내의 서브넷들 간의 에너지 서비스 트랜잭션 데이터 공유의 일례를 예시한다.
도 3b는 블록체인과의 에너지 트랜잭션들을 기록하는 노드 관리의 예를 제공한다.
도 4는 에너지 서비스 트랜잭션들로 로컬 에너지 자원들의 분배를 관리하는 분산형 제어 노드들을 갖는 시스템의 일례를 제공한다.
도 5는 그리드 네트워크의 서브넷들에 걸쳐 에너지 서비스 트랜잭션들을 사용하는 분산형 제어 노드들을 갖는 시스템의 일례를 제공한다.
도 6은 EST 정보로 DER 자원들을 균형화하는 노드의 일례를 제공한다.
도 7은 내부 전류 센서들을 갖는 시스템의 예의 블록도이다.
도 8은 DER 노드의 예의 블록도이다.
도 9는 분산형 전력 그리드에 대한 DER 노드의 예의 블록도이다.
도 10a는 다수의 미터(meter)들을 갖는 인클로저의 예의 블록도이다.
도 10b는 4-사분면 미터의 예를 나타낸다.
도 11은 전류의 고조파 성분들이 1차 전류 성분에 대해 각도 오프셋들을 갖는 시스템에서의 전류의 성분들의 예의 그래픽 표현이다.
도 12는 로컬 시스템 전류 벡터에 대해 매핑된 그리드 전류 벡터의 예의 그래픽 표현이다.
도 13은 PCC에서 전력을 모니터링하는 미터링 디바이스의 예의 블록도이다.
도 14는 무효 전력 주입이 가능한 전력 변환기의 예의 블록도이다.
도 15는 로컬에서 생성된 에너지를 분배할지를 결정하기 위한 프로세스의 예의 흐름도이다.
몇몇 또는 모든 예들뿐만 아니라 다른 잠재적인 구현들을 묘사할 수 있는, 도면들의 비제한적인 설명들을 포함한, 소정 상세 사항들 및 구현들의 설명들이 뒤따른다.
도 1은 에너지 서비스들 및 에너지 서비스 트랜잭션들에 기초하여 소비자 노드들의 모니터링 및 제어를 수행하는 분산형 제어 노드들을 갖는 시스템의 예를 예시한다.
도 2는 에너지 서비스 트랜잭션들을 구현하는 시스템을 지원하는 데이터 계산의 표현의 일례를 예시한다.
도 3a는 서브넷들 내의 노드들 간의 그리고 그리드 네트워크 내의 서브넷들 간의 에너지 서비스 트랜잭션 데이터 공유의 일례를 예시한다.
도 3b는 블록체인과의 에너지 트랜잭션들을 기록하는 노드 관리의 예를 제공한다.
도 4는 에너지 서비스 트랜잭션들로 로컬 에너지 자원들의 분배를 관리하는 분산형 제어 노드들을 갖는 시스템의 일례를 제공한다.
도 5는 그리드 네트워크의 서브넷들에 걸쳐 에너지 서비스 트랜잭션들을 사용하는 분산형 제어 노드들을 갖는 시스템의 일례를 제공한다.
도 6은 EST 정보로 DER 자원들을 균형화하는 노드의 일례를 제공한다.
도 7은 내부 전류 센서들을 갖는 시스템의 예의 블록도이다.
도 8은 DER 노드의 예의 블록도이다.
도 9는 분산형 전력 그리드에 대한 DER 노드의 예의 블록도이다.
도 10a는 다수의 미터(meter)들을 갖는 인클로저의 예의 블록도이다.
도 10b는 4-사분면 미터의 예를 나타낸다.
도 11은 전류의 고조파 성분들이 1차 전류 성분에 대해 각도 오프셋들을 갖는 시스템에서의 전류의 성분들의 예의 그래픽 표현이다.
도 12는 로컬 시스템 전류 벡터에 대해 매핑된 그리드 전류 벡터의 예의 그래픽 표현이다.
도 13은 PCC에서 전력을 모니터링하는 미터링 디바이스의 예의 블록도이다.
도 14는 무효 전력 주입이 가능한 전력 변환기의 예의 블록도이다.
도 15는 로컬에서 생성된 에너지를 분배할지를 결정하기 위한 프로세스의 예의 흐름도이다.
몇몇 또는 모든 예들뿐만 아니라 다른 잠재적인 구현들을 묘사할 수 있는, 도면들의 비제한적인 설명들을 포함한, 소정 상세 사항들 및 구현들의 설명들이 뒤따른다.
에너지 그리드 네트워크는 다수의 분산형 에너지 자원(DER) 또는 DER 노드를 포함한다. DER 노드는 로컬 에너지 소스 및 로컬 에너지 로드(load)를 포함한다. 네트워크 내의 DER 노드들은 로컬 에너지 소스들로부터의 에너지 가용성에 관한 실시간 데이터 및 에너지 디맨드에 관한 실시간 데이터를 생성한다. DER 노드들은 네트워크 내의 에너지 생성 및 에너지 디맨드에 관한 네트워크 내의 일정한 뷰를 제공하기 위해 네트워크 내의 다른 DER 노드들과 실시간 데이터를 공유할 수 있다. 공유된 실시간 데이터는 물리적 거리, 노드들 사이의 에너지 교환 시간, 또는 거리 및 시간 둘 모두에 기초하여 각각의 DER 노드에서 스케일링될 수 있다. DER 노드는 그 자신의 실시간 데이터를 생성하고, 하나 이상의 다른 DER 노드들로부터 데이터를 수신하고, 로컬 및 비-로컬 로드들에 의한 로컬 또는 비-로컬 소스들로부터의 에너지 사용의 값을 결정한다.
위에서 언급된 바와 같은 "자유 에너지"의 소비자에 대한 약속은 에너지 생산을 위한 소비자-기반 재생 가능 에너지에 대한 상당히 증가된 초점을 야기했으며, 가장 흔한 것이 솔라 설비들이다. 소비자 에너지 생산은 전력이 사용될 곳에 가까이에서 전력을 생성하며, 이는 그리드 상의 로드를 감소시킴으로써 전력 그리드에 이익을 주는 것으로 보일 것이다. 그러나, 전통적인 소비자 측 생산은 전통적인 발전기처럼 디스패치(dispatch) 가능하지 않고, 유틸리티는 보통의 발전기로부터의 에너지와 동일한 방식으로 소비자-생성 에너지를 이용할 수 없다. 전통적인 시스템들과는 대조적으로, 본 명세서에서의 DER 노드들은 디스패치 가능하고 온디맨드 서비스들을 그리드에 제공할 수 있다.
소비자 구내에서의 전력 디맨드는 유효 전력 디맨드 및 무효 전력 디맨드를 포함하고, 소비자 에너지 생성은 전통적으로 유효 전력 생산으로 제한된다. 현대의 기기 및 소비자 전자기기는 소비자 구내에서의 무효 전력 사용량을 증가시킬 뿐만 아니라 고조파 잡음을 추가한다. 무효 전력 및 고조파 잡음 지원은 전통적으로 전력 그리드에 의해 제공되어야 한다. 전통적인 솔라 설비들은 그 문제를 해결하지 못하며, 소정 상황들 하에서, 고조파 잡음과 무효 전력 불균형의 문제들을 증폭시킬 수 있다.
전통적인 소비자 에너지 생산은 유효 전력만을 생산하며, 로컬 소비자 구내에서 필요한 것보다 더 많은 유효 전력을 생산할 수 있다. 재생 가능 전력 시스템이 과도한 유효 전력을 생산하는 경우, 유효 전력이 그리드에 반환되어, 추가적인 무효 전력 지원을 요구하거나, 고객 구내에서 역률 보정과 함께 무효 전력 로딩을 수행하기 위해 에너지의 일부가 소비된다. 대안은 그리드로의 유효 전력의 역류를 방지하기 위해 소비자 구내에서 재생 가능 에너지 생산을 일시적으로 차단하는 것이다. 소비자 구내로부터 그리드로의 유효 전력 흐름은 전력 그리드의 전력을 예상된 레벨들로 유지하기 위해 유틸리티에 의해 생산되는 유효 및 무효 전력의 균형을 불안정하게 만들 수 있다.
몇몇 소비자 시스템들은 그것이 그리드에 대한 소비자의 접속 지점(고객 구내(PCC))에서 나타날 때 역률을 변경할 수 있는 조정 가능한 무효 전력 로딩을 포함하는 역률 보정으로 셋업된다. PCC는 유틸리티에 의한 측정 지점이다. 역률 보정은, 에너지가 생산되는 전력 생성과는 대조적으로, 전통적으로 에너지 싱크이다. 역률 보정을 위한 무효 전력 로딩은 그리드에 의해 보여지는 바와 같이 역률을 조정하기 위해 무효 에너지를 소비하고, 그것이 소비자 구내에 대한 역률을 시프트시킬지라도, 시스템의 전체 에너지 효율을 감소시킨다. 무효 전력 로딩은 그리드 네트워크가 소비자 구내에서 심지어 재생 가능 에너지 생성과 함께 모든 무효 전력 생성을 수행 및 제어할 것을 요구한다.
소비자가 "자유 에너지"에 대한 기대를 갖고서 재생 가능 에너지 생산 시스템을 설치할 때, 소비자는 전형적으로 그리드에 대한 로컬 유효 전력 생성의 영향을 고려하지 않는다. 소비자는 전형적으로 전력 그리드 내의 무효 전력의 필요성 및 제어에 관해 아무것도 알지 못하고, 로컬 재생 가능 시스템이 그리드에 대한 지장을 야기할 수 있다는 어떤 아이디어도 갖지 않는다. 소비자는 보통, 그리드가 로컬 시스템에 의해 생성된 과도한 유효 전력을 가질 수 있다는 것을 이해하지 못하면서, 다시 그리드에 전력을 판매할 수 있을 것으로 기대한다. 더욱이, 상당한 양의 전통적인 솔라가 그리드의 동일 세그먼트 내에 설치되는 경우, "솔라 포화"는 추가적인 솔라 설비들을 막을 수 있거나, 소비자 솔라 설비에 대한 제한들을 요구할 수 있으며, 이는 추가로 소비자가 전력을 다시 그리드에 판매하는 것을 막는다. 솔라 포화는 솔라 시스템들이 그리드에 대한 최대량의 유효 전력을 생산하고 있을 때 무효 전력 지원을 제공하는 그리드의 능력에 기초한다.
많은 전통적인 시스템들, 특히 대형 상업 설비들은 "역률 보정"을 다루기 위한 추가적인 장비를 포함하는데, 그를 통해 무효 전력 로딩이 PCC에서 1 또는 거의 1의 역률(PF)을 나타내기 위해 소비자 측에서 변경된다. 무효 전력 로딩을 변경하는 것은, 역률을 균형화하는 데 성공적이더라도, 추가적인 에너지를 소비할 것이며, 이는 필터링 장비에서 열로 변환된다는 것이 이해될 것이다.
소비자 전력 생성의 전통적인 무효 전력 혼란과는 대조적으로, 그리고 전통적인 역률 보정의 무효 전력 로딩과는 대조적으로, 본 명세서에서의 DER 노드들은 무효 전력 주입을 제공한다. DER 노드들은 노드에서 보여지는 바와 같이 무효 전력을 조정하기 위해 에너지를 노드에 주입할 수 있다. 무효 전력 주입은 또한 역률을 보정할 것이지만, 필요한 무효 전력을 도입함으로써 그렇게 할 것이며, 이는 역률을 균형화하려는 시도로 에너지를 낭비로 변환하는 로딩을 시프트시키는 것과는 대조적으로, 더 적은 전체 시스템 에너지 사용을 야기한다. 단순히 (V * I *pf를 변경하도록 로딩을 조정하여) 전력의 측정을 조작하려고 시도하는 대신에 에너지 자체의 동작을 조정하는 것(예를 들어, 상이한 전류 사인파를 생성하는 것)에 근본적인 차이가 있다.
모든 것을 고려하여, 생산 소비자(또는 "프로슈머(prosumer)")는 비용 절감 또는 전력을 다시 그리드에 판매하는 능력에 관한 기대들을 가질 수 있지만, 프로슈머에 대한 예상되는 재정적 이익들은 유틸리티에 대한 불균형적인 비용으로 나타날 수 있다. 불균형적인 비용은 프로슈머에 대한 재정적 이익이 유틸리티에 대한 제어 및 생성의 비용을 비슷한 양만큼 감소시키지 않는 상황을 지칭한다. 유틸리티에 대한 비용은 반드시 지불 고객의 손실에 관한 것은 아니라, 그리드를 지원하고 안정화하기 위한 유틸리티에 대한 증가된 비용이며, 따라서 소비자는 에너지 생산에 대해 유틸리티에 지불하지 않는 특권을 가질 수 있다. 그 결과, 완전히 소비자 중심인 소비자-기반 재생 가능 에너지 생산은 전체적으로 그리드 네트워크에 이익을 주는 대신에 그리드 운영자에 대해 소비자를 피팅(pitting)할 수 있다.
"프로슈메이거(prosumager)", 또는 저장소를 또한 갖는 프로슈머로 지칭된 소비자에서의 배터리 저장소의 도입은 위에서 논의된 모든 문제들을 더욱 복잡하게 만들 수 있다. 배터리 전력은 본질적으로 DC(직류)이고, 유효 전력만을 생성할 수 있는, 전통적인 솔라처럼 취급되었다. 솔라 전력이든지 또는 배터리 전력이든지 간에, 본 명세서에서의 DER들의 전력 변환기들 또는 마이크로인버터들은 고유 무효 전력 출력을 생성할 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 소비자 전자기기는, 전형적으로 스위칭 전력 공급 장치들의 사용에 의해 달성되는, 에너지 효율에 대한 초점을 갖고서 증가하는 에너지 디맨드들에 응답하였다. 그러나 녹색 에너지에 대한 초점이 더 효율적인 전력 공급 장치들의 사용보다 더 많다. 도로 상에 많이 있는 전기 차량들, 및 발표된 더욱 많은 그러한 차량들의 사용에 큰 관심이 있다. 전기 차량들은, 종종 야간에 오프-피크(off-peak) 충전 시간에, 그리드에 플러깅(plugging)하는 것으로부터 그들의 배터리들을 충전한다. 그러나, 야간에 오프-피크 시간에 사용되는 대신에 피크 시간 동안 사용되는 경향이 있는, 상업 지역에 점점 더 많은 충전 스톨(charging stall)들이 설치된다. 도로 상의 전기 자동차들의 수에 있어서의 증가는 반드시 그리드 상의 로드를 증가시킬 것이다. 많은 사람이 인식하지 못하는 것은 그리드가 종종 이미 최대한으로 로딩된다는 것이다. 그리드가 이미 거의 최대한으로 로딩되고, 피크 시간에 접속된 전기 차량들로부터의 그리드 상의 로드는 상당히 상승할 것으로 예상되며, 이는 그리드가 디맨드에 있어서의 필연적인 증가를 지원할 수 없을 위험을 제기한다. 고객 지붕 상의 덤 솔라(dumb solar)는 전형적으로 전기 차량에 의해 야기되는 로드를 상쇄하지 못할 것이며, 전기 차량들의 많은 구매자들은 솔라 시스템들을 갖지 않는다.
이에 따라, 녹색 기술의 채택은 전력 그리드 상의 로드를 예기치 못하게 증가시킬 수 있고, 또한 그리드에 지장을 줄 수 있는 눈에 보이지 않는 비용들을 야기할 수 있다. 그러나, 그리드를 안정화시키는 것을 도울 수 있는 녹색 에너지 생성에 의한 눈에 보이지 않는 기회들이 또한 존재한다. 현재의 재생 가능 에너지 시스템들에 관한 문제들 중 하나는 PCC를 넘어서는 그의 능력들의 제한된 가시성이 있다는 것이다. 소비자-기반 재생 가능 에너지 생산에 가시성 및 액세스 가능성을 제공하는 올바른 기술을 이용하여, 분산형 소비자 에너지 생산은 전력 그리드에 전력 공급하고 그를 안정화하는 귀중한 자원이 될 수 있다.
마이크로인버터 및 전력 변환기 기술들은 DER들이 전통적인 재생 가능 에너지 자원들을 제어 가능하고, 디스패치 가능한 자원들로 변환하는 것을 가능하게 하며, 그 결과 재생 가능 에너지의 사용은 그리드 기반구조에 이익을 제공할 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 분산형 소비자 에너지 생성은 PCC를 넘어 가시적이 될 수 있다. 소비자 에너지 생성 자원들이 PCC를 넘어 가시적일 수 있을 뿐만 아니라, 그들은 DER 집성 및 에너지 트랜잭션들 둘 모두를 위해 액세스 가능할 수 있다. 분산형 에너지 자원(DER) 집성은 개방된 에너지 시장에 참여하기 위해 집합적으로 사용할 다수의 생성 자원들의 에너지 생산을 집성할 수 있는 시스템을 지칭한다. DER 집성에 더하여, 에너지 트랜잭션 기술들은 그리드 네트워크 상의 피어들 간의 에너지 자원들의 공유된 분배, 및 에너지 생성 및 사용의 기록을 가능하게 할 수 있다.
전통적인 시스템들에서, 소비자들은 발광체들 또는 전력-소비 디바이스들을 턴온 또는 턴오프하는 것을 선택할 수 있다. 심지어 전통적인 솔라에서, 소비자는 발광체들을 턴온 또는 턴오프하는 옵션만을 가지며; 전통적인 솔라 시스템에서, 소비자의 청구서가 더 낮을 수 있을 뿐이다. 본 명세서에 설명된 기술들에서, 소비자는 발광체들을 턴오프할 필요가 없는 것, 또는 에너지 시장들에 참여하는 것과 같은, 다른 옵션들을 갖도록 시스템의 동작을 구성할 수 있다.
표준 재생 가능 상호접속은, 디스패치 및 제어 둘 모두를 위해서뿐만 아니라, 에너지 시장들에의 참여를 위해서, 그리드에 액세스 가능한 지능형 디바이스들로 대체될 수 있다. 지능형 디바이스들은 에너지 생성 및 미터 뒤의 소비와 관련된 실시간 동작을 모니터링하는 새로운 능력들과 함께 실시간 데이터를 제공한다. 미터 뒤의 동작에 대한 언급은 그리드 전력에 대해 소비자에게 과금하기 위해 PCC를 통해 에너지를 모니터링하는 그리드 미터 뒤의, PCC의 소비자 측에서의 동작을 지칭한다. 동작이 미터 뒤에 있다고 간주하면, 그것은 유틸리티 미터에 의해 기록되거나 보여지지 않는다.
제어 하드웨어는 에너지를 유효 및 무효 전력의 혼합으로 변환하는 스마트 인버터들의 동작을 제어하고, 제어 하드웨어는 시스템 내에서 모니터링되는 실시간 데이터를 고려하는 알고리즘 제어를 구현할 수 있다. 에너지의 유효 및 무효 전력으로의 변환은 로컬 소스로부터의 유효 전력을 유효 및 무효 전력의 출력으로 변환하는 것을 포함한다. 로컬 소스는 유효 전력 생성 또는 에너지 저장일 수 있다. 유효 전력의 무효 전력으로의 변환은 무효 전력 주입으로 지칭될 수 있는데, 왜냐하면 단순히 역률을 시프트시키기 위해 전력을 싱크하거나 전력을 소비하는 무효 전력 필터를 생성하는 대신에 무효 전력이 에너지 생성으로서 고유하게 생성되기 때문이다. 스마트 인버터들은 또한 그리드로부터 유효 전력을 수신하여, PCC를 통해 그리드 상의 유효 전력 로드처럼 보이고, PCC의 소비자 측의 무효 전력 디맨드에 대응하기 위해 유효 전력을 소비자 측의(즉, 미터 뒤의) 무효 전력으로 변환할 수 있다. 그리드는 유효 전력 로드만을 볼 것인 반면, 전력 변환기는 무효 전력을 로컬에서 소비자 측에 제공할 것이다.
제어 알고리즘들의 동작은 소비자 측 내의 노드를 제어하기 위해, 소비자 측 제어 지점 상에서 발생하는 것으로 지칭될 수 있다. 제어 지점은 모니터링되는 노드에서의 다양한 조건들을 고려할 수 있다. 노드는 로드에 대한 접속 지점, 에너지 소스에 대한 접속 지점, 에너지 저장소에 대한 접속 지점, 또는 PCC에 대한 접속 지점, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
제어 지점은 제어 노드에 대한 다양한 팩터(factor)들에 의존하는 계산들에 기초하여 에너지를 어떻게 사용할지를 결정한다. 팩터들은 로컬 용량, 로컬 유효 전력 디맨드(kWh), 로컬 무효 전력 디맨드(VA), 로컬 생성 용량, 로컬 에너지 저장 용량, 이웃 디맨드들, 디스패치 정보, 또는 다른 팩터들을 포함할 수 있다. 일례에서, 계산들은 소산율을 고려하는 데이터 팩터 또는 에너지 생성 및 소비의 시간 값을 고려하는 팩터를 갖는 계산들의 수행을 포함할 수 있다. 일례에서, 계산들은 소산율을 고려하는 데이터 팩터 또는 에너지 생성 및 소비의 거리 값을 고려하는 팩터를 갖는 계산들의 수행을 포함할 수 있다. 일례에서, 계산들은 소산율을 고려하는 데이터 팩터 또는 에너지 생성 및 소비의 시간 값 및 거리 값을 고려하는 팩터를 갖는 계산들의 수행을 포함할 수 있다.
도 1은 에너지 서비스들 및 에너지 서비스 트랜잭션들에 기초하여 소비자 노드들의 모니터링 및 제어를 수행하는 분산형 제어 노드들을 갖는 시스템의 예를 예시한다. 시스템(100)은 유틸리티 그리드에 대한 분산 환경을 나타낸다. 시스템(100)은 DER 집성 및 에너지 트랜잭션 관리를 지원한다. 그리드(110)는 유틸리티(102)에 의해 관리되는 전력 플랜트(120)에 의해 표현되는 중앙 발전기 또는 전력 플랜트를 포함할 수 있는 그리드 기반구조를 나타낸다. 유틸리티(102)는 중앙 그리드 관리 또는 중앙 그리드 제어를 수행할 수 있다. 시스템(100)은 2개의 이웃, 즉 이웃(130) 및 이웃(140)을 예시하지만, 임의의 수의 이웃들이 시스템(100)에 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이웃(130)은, 그것이 이웃(140)보다 전력 플랜트(120)에 더 가까운 것을 고려하면, 이웃(140)의 상류측에 있는 것으로 간주될 수 있다.
이웃(130) 및 이웃(140)은 그리드의 임의의 세그먼트 또는 서브-세그먼트를 나타낼 수 있다. 이웃들은 이웃에 대한 접속 지점인 PCC를 통해 그리드에 접속된다. 이웃(130)은 PCC(112)를 통해 그리드(110)에 결합되는 반면, 이웃(140)은 PCC(114)를 통해 그리드(110)에 결합된다. 일례에서, 이웃(130) 및 이웃(140)은 동일 PCC를 통해 그리드(110)에 결합될 수 있다. 그리드 관리는 PCC들에서 이웃들을 모니터링할 수 있다.
이웃은, 도시된 것보다 적든지 또는 도시된 것의 몇 배만큼 많든지 간에, 임의의 수의 소비자들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이웃들은 로컬 전력 생성을 포함하지 않는 임의의 수의 소비자들, 및 로컬 전력 생성을 포함하는 임의의 수의 소비자들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 이웃은 로컬 전력 생성을 포함하는 소비자와 포함하지 않는 소비자의 임의의 혼합을 포함할 수 있다. 일례에서, 이웃은 전력 소비와 다시 그리드로의 전력의 반환의 독립적 제어를 갖는 그리드에 접속된 전력 소비자들의 세그먼트를 지칭할 수 있다.
전력 플랜트(120)는 그리드 백본에 전력 공급하는 대규모 전력 플랜트를 나타낸다. 대규모 전력 플랜트는 전통적으로 수력발전 댐 발전기, 핵 전력 플랜트, 석탄-연료 발전기 플랜트, 또는 대형 풍력 팜이다. 최근의 대규모 솔라 팜(solar farm)들이 또한 추가되었다. 이러한 유형들의 전력 플랜트들 중 임의의 것의 어떤 형태가 그 자신의 PCC로 그리드 기반구조에 접속된 분산형 전력 플랜트로서 더 작은 형태로 포함될 수 있다. 분산형 전력(150)은 이웃(130)의 하류측에 그리고 이웃(140)의 상류측에 도시되고, PCC(116)를 통해 그리드(110)에 접속된 분산형 전력 플랜트를 나타낸다. 분산형 전력(150)은 시스템(100) 내의 어디든지 위치될 수 있다. 전형적으로, 분산형 전력 플랜트는 하류측에 전력을 제공할 것이다. 이에 따라, 분산형 전력(150)은 반드시 이웃(130)에 전력을 제공함이 없이 이웃(140)에 전력을 제공할 수 있다.
"하류측"에 대한 언급은 분배의 경로를 따라 더 멀리 떨어져 있는 디바이스들 또는 아이템들을 지칭한다. 이에 따라, 거주지 또는 고객 구내는 그리드의 분배 경로 상의 한 지점에 있을 수 있고, 분배 경로를 따라 더 멀리 있는 고객 구내는 하류측에 있다. 상류측은 하류측과는 반대 방향에서 보는 것을 지칭한다.
그리드(110)의 그리드 기반구조는 소비자들을 전력 플랜트(120)에 상호접속하기 위한 타워들, 라인들, 변압기들, 변전소들, 및 다른 기반구조를 포함한다. 그리드 기반구조는 전력을 수 마일 운송하는 고전압 전력 라인들을 갖는 그리드 기반구조를 포함하는 그리드 백본을 갖는다고 할 수 있다. 실제로, 다수의 전력 소스들 또는 전력 플랜트들이 동일한 그리드 백본에 접속될 수 있다. 그리드 백본은 전통적으로 전력 플랜트로부터 소비자들로의 전력의 일방향 분배를 위해 설계된 전력 분배 하드웨어를 포함한다. "그리드" 또는 "유틸리티 그리드"에 대한 언급은 유틸리티(102)의 그리드 관리를 포함할 수 있는, 전력 플랜트와 그리드 기반구조의 조합을 지칭할 수 있다.
시스템(100)은 "소비자들"로서 라벨링된 고객 구내를 예시한다. 고객 구내는 소비자들 또는 소비자 노드들로 지칭될 수 있다. 일례에서, 고객 구내는 가정들, 사업체들, 공원들, 로드들, 서모스탯들, 펌프들, 차량 충전 스테이션들, 또는 다른 전력 소비자들, 또는 전력 소비자들의 조합을 포함할 수 있다. 각각의 고객 구내는 동작하기 위해 전력에 의존하는 하나 이상의 로드들 또는 디바이스들을 포함한다.
이웃(130)은 그리드 세그먼트를 예시하며, 여기서 이웃의 하나의 브랜치 상의 각각의 소비자는 전력 생성 소비자, 또는 프로슈머이다. 소비자들 중 하나 이상 또는 전부는 프로슈메이거들일 수 있다. 소비자(132), 소비자(134), 및 소비자(136)는 각각의 소비자 상의 DER에 의해 표현되는 에너지 생성 자원들을 포함하는 소비자 구내를 나타낸다. 소비자(132), 소비자(134), 및 소비자(136)는 또한 각각의 소비자에서 노드에 의해 표현되는, 제어 노드를 포함한다. DER은 소비자가 소비자 노드로의 또는 그리드로의, 또는 이들 둘 모두로의 무효 에너지 주입을 위해 사용될 에너지를 제공하는 것을 가능하게 한다.
제어 노드는 분산형 제어 지능을 포함한다. 예시된 바와 같이, 제어 노드는 에너지 서비스들(ES), 에너지 트랜잭션들(ET), 에너지 서비스 트랜잭션들(EST), 또는 ES, ET 및 EST의 조합을 제공할 수 있다. 그러한 트랜잭션들이 아래에서 더 상세히 설명된다. 일반적으로 다양한 트랜잭션들은 피어들 사이에서 실시간 데이터를 공유하는 것과 관련된다. 전형적으로, 제어 노드는 DER에 의해 제공되는 에너지로부터 유효 및 무효 전력의 혼합의 생성을 가능하게 하는 하나 이상의 스마트 인버터들 또는 마이크로인버터들 또는 전력 변환기들 및 소비자 측 미터를 포함한다.
이웃(140)은 DER들을 갖지 않는 프로슈머들과 소비자들의 혼합을 포함한다. 예시된 바와 같이, 소비자(144) 및 소비자(146)는 전술된 이웃(130)의 노드들과 유사한 제어 노드 및 DER을 포함한다. 일례에서, 소비자(142)는 DER 또는 제어 노드를 포함하지 않는다. 일례에서, 소비자(148)는 제어 노드를 포함하지만 DER을 포함하지 않는다. 제어 노드는 소비자 측 미터 및 하나 이상의 전력 변환기들을 포함할 수 있으며; DER이 없더라도, 제어 노드를 갖는 소비자 구내는 소비자 구내에서의 로드들에 대해 그리드 미터 뒤에서 유효 및 무효 전력의 혼합을 제공할 수 있다. 유효 및 무효 전력의 혼합은 그리드에 의해 제공되는 순수 유효 전력에 의해 생성될 수 있다. 이에 따라, 제어 노드는 그리드 미터가 유효 전력 소비만을 등록할 방식으로 그리드로부터의 유효 전력을 소비자에서의 소비를 위한 유효 및 무효 전력의 혼합으로 변환할 수 있다.
일례에서, 이웃(130)은 모든 프로슈머들인 소비자들의 하나의 브랜치, 및 소비자들과 프로슈머들 간에 혼합될 수 있거나 제어 노드들 없이 소비자들만을 갖는 소비자들의 다른 브랜치를 포함한다. 소비자들(138)은 이웃(130) 내의 소비자들의 추가적인 브랜치를 나타낸다. 제어 노드를 갖지 않는 소비자에 대한 언급은 본 명세서에 설명된 바와 같은 제어 노드를 포함하지 않는 소비자를 지칭한다는 것이 이해될 것이다. 이에 따라, 예를 들어, 소비자(142)는 솔라 설비를 갖고 솔라 설비 및 그리드와의 상호접속에 대한 로컬 제어를 가질 수 있다. 그러나, 본 명세서에 설명된 제어 노드가 없으면, 그러한 시스템을 갖는 소비자(142)는 분산형 에너지 자원 집성에 참여하거나 에너지 트랜잭션들에 참여할 수 없을 것이다.
그리드 측으로부터 바라보는 것 또는 그리드 측으로부터 보는 것에 대한 언급은 그리드 모니터링 또는 그리드 미터링 자원들로 볼 때 PCC에 어떤 순 전력 디맨드(필요한 전력 또는 생산된 전력)가 존재하는지를 지칭한다. 그리드 측으로부터 보는 것은 또한 하류측으로 PCC를 들여다보는 그 지점에 어떤 위상 오프셋 또는 순 무효 전력이 존재하는지를 지칭할 수 있다. 전기 회로를 들여다보는 것은 상이한 방향들로부터 지점을 들여다볼 때 상이하게 보일 수 있다는 것이 이해될 것이다.
예를 들어, 소비자를 포함하는 PCC는 (예를 들어, 차단기 패널을 통해) 다수의 회로를 포함할 수 있다. 상이한 회로들은 상이한 무효 전력 요건들을 가질 수 있으며, 이는 그리드에 대한 소비자의 PCC 접속 지점에서 결합되어, 그리드 미터를 통해 그리드 측으로부터 볼 때 원하는 역률을 갖는 것처럼 보일 수 있지만, 각각의 회로는 상이한 무효 전력 요구들을 가질 수 있다. 그리드는 순 무효 전력 요구들을 해결하기 위해 PCC에 무효 전력을 제공할 수 있다. 그러나, 그리드 미터 뒤에서 특정 회로들을 들여다볼 수 있는 것은 소비자에서의 제어 노드가 상이한 회로들에 대한 특정 무효 전력 요구들을 제공하고 그리드로부터의 무효 전력에 대한 필요성을 감소시키거나 제거할 수 있게 할 수 있다.
각각의 고객 구내는 전력을 소비하는 로드이거나 이를 포함한다. 로드들은 디맨드에 대한 유효 전력 성분 및 디맨드에 대한 무효 전력 성분을 갖는 전력에 대한 디맨드를 생성할 수 있다. 전통적으로, 무효 전력은, 고객 구내 현장에 있는 무거운 장비(예를 들어, 커패시터 뱅크들 또는 유도성 모터들)를 제외하고, 그리드에 의해 제공되었다. 로드들은 조명, 컴퓨터 장비, 엔터테인먼트 디바이스들, 모터들, HVAC(난방, 환기, 및 공기 조절) 장비, 가정 및 주방 기기들, 또는 동작하기 위해 전기를 필요로 하는 임의의 다른 유형의 디바이스와 같은 임의의 형태의 로드일 수 있다. 그러한 디바이스들은 전력 아울렛에 플러깅함으로써 충전되는 재충전 가능 디바이스들을 포함할 수 있다. 이러한 디바이스들 중 많은 것이 무효 디맨드를 생성한다. 무효 전력에 대한 그러한 디맨드는 로드에 대해 PCC에서 보여질 것이고, 디맨드가 충족되지 않는 한 다른 PCC들에서 상류측에서 보여질 수 있다. 일례에서, 제어 노드들은 로드들에 대한 무효 전력을 제공할 수 있는 전력 변환기들을 포함한다.
일례에서, 각각의 제어 노드는 제어 노드에 내장된 또는 그와 연관된 또는 그의 일부인 미터링 디바이스 또는 에너지 미터를 포함한다. 에너지 미터들은 단순히 전력 디맨드를 측정하는 센서 디바이스들일 수 있다. 일례에서, 에너지 센서들은 4개의 사분면에서 전력 디맨드를 측정할 수 있으며, 이는 4-사분면 미터로 지칭될 수 있다. 일례에서, 미터링 디바이스는 에너지 시그니처들을 측정할 수 있다. 각각의 변환기는 그의 PCC 또는 접속된 전기 노드에서 전력 사용량을 제어할 수 있다. 일례에서, 변환기는 접속 지점에서 유효 및 무효 전력의 사용을 제어한다.
DER들은 임의의 유형의 로컬 에너지 소스이거나 이를 포함할 수 있다. 솔라 및 풍력 발전은 공통의 로컬 전력 소스들이다. 그러한 소스들은 전형적으로 "전력" 소스들로 지칭되는데, 왜냐하면 그들이 로컬에서 사용되거나 그리드에 반환될 수 있는 전력을 생성하기 때문이다. 그러나, 전통적인 시스템들은 전력 또는 전압 곱하기 전류(P=VI)의 면에서 소스들의 출력을 조절한다. 그러한 전통적인 동작은 에너지가 특정 전류 또는 특정 전압에 고정되지 않는 경우 더 유연하게 사용될 수 있다는 것을 고려하지 못한다. 전력의 조절은 반드시 전력의 낭비를 야기한다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 전력 변환기들 및 마이크로인버터들은 에너지 소스들에 의해 생성된 에너지를, 유효이든지, 무효이든지, 또는 혼합이든지 간에, 임의의 유형의 필요한 전력으로 변환할 수 있다. 에너지는 소비자에서의 로컬 소비를 위해 생성되거나, 다시 그리드에 제공될 수 있다.
제어 노드들을 갖는 다수의 소비자들과 함께, 시스템(100)은 로컬 노드들의 제어 및 피어 노드들 간의 데이터 공유를 허용하는 제어 아키텍처를 포함한다. 제어 아키텍처는 특정 소비자 구내에 대한 특정 제어 노드 내의 제어 프레임워크로서의 (피상 에너지 서비스들(AES)과 같은) 에너지 서비스들(ES), 상이한 소비자 구내 사이의 서브넷 또는 이웃 내의 제어 프레임워크로서의 (피상 에너지 트랜잭션들(AET)과 같은) 에너지 트랜잭션들(ET), 및 제어 지점들 사이의 상호작용을 위한 통신/문서화 프레임워크로서의 (피상 에너지 서비스 트랜잭션들(AEST)과 같은) 에너지 서비스 트랜잭션들(EST)을 포함한다.
ES는 소비자 구내 내의 단일 유닛 또는 단일 컴포넌트 내의 제어 지점이 에너지 감사들을 수행하고, 하드웨어, 소프트웨어의 로컬 동작, 및 변화하는 규제 환경들에서의 준수를 관리하고, 로컬 네트워크의 내부 및 외부에서 적시 데이터의 검증 및 송신을 수행할 수 있게 한다. 각각의 소비자 구내 내의 제어 노드는 하나 또는 다수의 제어 지점들을 나타낼 수 있다. 일례에서, 제어 노드는 그리드 네트워크에 대한 제어 지점이다.
로컬 네트워크는 PCC 내에 또는 미터 뒤에, 구체적으로, 유틸리티 미터 뒤에 하드웨어 컴포넌트들을 포함한다. 로컬 네트워크는 제어 지점의 하류측에 있는 모든 것을 지칭할 수 있다. 계층적 네트워크에서 PCC는 유틸리티에 의한 모니터링의 지점 내에 있을 수 있다. 간략함을 위해, PCC는 그리드에 대한 소비자 구내의 접속 지점으로 간주될 수 있고, 로컬 네트워크는 PCC의 소비자 측의 생성 및 로드 자원들을 포함한다.
제어 지점은 네트워크 내의 개별 노드들에 대한 라이브 제어 및 실시간 데이터를 제공하기 때문에 EST의 코어를 제공하는, ES 서비스 제공자를 실행한다. 노드들은 서로 독립적으로 동작하지만, 피어들로부터 데이터를 수신하고 그에 응답할 수 있다. ES는 주요 빌딩 블록을 시스템에 제공하여, 재생 가능 자원들이 집성된 분산형 자원들로서 그리드에 완전히 통합하는 것을 가능하게 한다.
그의 가장 기본적인 레벨에서, ES는 제어 지점이 로컬 노드의 동작을 모니터링하고 제어하기 위한 엔진을 제공하며, 이는 소비자 구내에 대한 에너지 절약을 제공할 수 있다. 제어 지점은 전형적으로 소비자, 또는 소비자 구내의 일부를 모니터링한다. 소비자 구내는 빌딩 구조, 환기(난방 및 냉방) 유닛, 조명, 전기 기기들, 모터들, 펌프들, 또는 에너지 소비를 위해 유틸리티에 의해 충전되는 다른 소비자를 포함할 수 있다. 어떤 소비자 구내는 EV 충전 스테이션을 포함할 수 있다.
에너지 절약을 제공하는 것에 그의 부가 가치의 한도가 정해지는 전통적인 솔라와는 달리, ES는 소비자에게 그리고 일반적으로 전력 그리드에 추가적인 기회들을 제공할 수 있다. ES는 노드로 수행될 각각의 액션의 이익을 평가할 수 있다. 이러한 액션들은 유효 대 무효 전력의 생성, 로컬 로드들에의 전력의 제공 대 시장에서의 전력의 판매, 에너지의 저장 대 사용 또는 판매, 및 다른 액션들을 포함한다.
액션의 이익은 어느 액션이 소비자 시스템의 최상의 전체 동작을 제공하는지를 결정하기 위해 기간들에 걸쳐 평가될 수 있다. 몇몇 경우에, 소비자에 대한 에너지를 절약하는 것은 소비자에 대한 전력을 구매하는 것 및 대신에 생성된 에너지로 그리드 지원을 제공하는 것보다 덜 가치 있다. 모든 동작들은 시장 참여 및 시간 시프팅을 통해 훨씬 더 낮은 레벨화된 에너지 비용(LCOE)을 제공하기 위해 비용/이익에 대해 평가될 수 있다.
ES는 시스템 내에서 생성된 실시간 데이터에 기초하여, 그리고 측정된 지점에의 에너지의 무효 전력 주입을 수행하기 위해 무효 전력을 생성하는 능력에 기초하여 동작한다. ES 동작은 유연하고 동적으로 업그레이드 가능하다. ES 기술은 제어 노드들이 에너지 사용 결정들을, 그들이 소비자에서의 또는 그리드 내에서의 특정 요구를 해결하도록 구동될 수 있다는 점에서, 솔루션 지향적이게 만드는 것을 가능하게 한다. ES는 에너지 사용 결정들을, 그들이 소비자 시스템의 경제적 사용을 최대화하도록 특정 결정들에 의해 구동될 수 있다는 점에서, 고객 지향적이게 만든다. ES는 에너지 사용을, 그들이 소비자에서의 또는 그리드 내에서의 특정 요구를 해결하도록 구동될 수 있다는 점에서, 가치-생성 제의로 만들며, 이는 고객이 솔라 시스템으로부터 기대하는 경제적 이익들을 제공하면서 그리드를 안정화할 수 있다.
ET는 서브넷 내의 노드들이 서브넷 내의 특정 노드들에서의 서비스들의 가용성 및 특정 노드들에서의 에너지 요구들에 관한 정보를 공유할 수 있게 한다. 에너지 소비자들은 전통적으로 개방된 에너지 시장에 참여하지 못하도록 금지되는 에너지 프로슈머들이 되었다. 실제로, 현재의 시장 참여자들은 프로슈머들에 대한 규칙들을 설정하여, 그들이 얼마나 많이 지불받을 수 있는지, 그리고 그들이 언제 지불받을 수 있는지를 정의한다. 에너지 시장은 오로지 소비자들 때문에 존재할 수 있으며; 이에 따라, 프로슈머들은 시장에 재정적 신뢰성을 제공하는 바로 그 그룹의 일부이다.
ET는 프로슈머 노드들이 서브넷 내에서 공유하여, 유틸리티(102)에 의해 제어되는 에너지 시장의 금융 모델 내에서 작동할 수 있게 한다. ET는 타겟 그룹들 사이에서 공유하는 것을 가능하게 하여, 그들이 현재의 에너지 시장에 액세스하고 그것을 개선할 수 있게 한다. 타겟 그룹들은 개인 가정들, 단독 주택 소유자들, 플랫식 아파트 소유자들, 빌딩 소유자들/주인들, 상업 및 서비스들, 사무실 빌딩, 병원들, 학교들, 쇼핑 센터들, 산업/제조자들, 예측 불가능한 로드들 및 심한 전기적 혼란을 가진 에너지 불안정 브랜치들, 운송 서비스들, 또는 다른 그룹들, 또는 그룹들의 조합으로서 분류될 수 있는, 상이한 유형들의 에너지 소비자들을 나타낸다.
ET는 기술 시스템의 요소들에 의해 그룹들의 요소들을 접속하여, 서브넷 내의 특정 타겟들을 지정한다. 일례에서, 시스템(100)에 예시된 이웃들은 서브넷들이다. 이에 따라, 이웃(130)은 하나의 서브넷일 수 있고 이웃(140)은 다른 서브넷일 수 있다. 노드들 사이에서 공유하는 것은 에너지 요구를 서브넷 내의 에너지 가용성과 매칭시켜, 서브넷 내의 요구들이 소비자부터 시작하는 비용 이익 및 적시에 에너지 시장 참여자들에게 전달되는 데이터의 가치를 무효화하는 것을 해결할 수 있다.
EST는 소비자 에너지 시스템이 시장에 가치를 제공하는 것을 가능하게 한다. 시장 운영자들에 대항하여 소비자를 설정하기보다는, 설명된 제어 노드들을 갖는 소비자 시스템은 전력 그리드의 안정성에 유익할 수 있다. EST는 서브넷 내의 상이한 노드들 간의 상호작용을 가능하게 하는 도구들을 제공한다. 추가적으로, EST는 서브넷들 간의 정보의 공유를 가능하게 할 수 있다.
현재, 전력 그리드들은 다수의 프로슈머들을 포함할 수 있으며, 유틸리티(102)는 기존의 프로슈머들 및 그들이 제공할 수 있는 에너지 생산에 대한 실시간 지식을 갖지 않는다. 전통적인 시스템들에서, 유틸리티(102)는 소비자 구내에서 이미 발생한 것 및 시장 참여자들의 능력들이 무엇인지에만 기초하여 동작할 것이다. 프로슈머들에 대한 실시간 데이터 없이, 그리드(110)는 프로슈머들에 의해 생산되거나 소비되는 에너지를 계획하거나 고려하지 못할 뿐만 아니라, 실제로 프로슈머들이 그리드에 미칠 수 있는 제어 가능한 영향들을 고려할 수 없다.
EST에 의해, 제어 노드들은 피어 노드들에 기초하여 에너지 생산, 관리, 및 에너지 효율로 이어지는 프로세스의 일부로서 정보를 공유할 수 있다. 피어 노드들 간의 데이터의 공유는 전통적인 프로슈머 시스템들 및 심지어 현재의 에너지 시장들이 인식하지 못하는 기본 개념, 즉 에너지 가치가 시간 및 거리에 걸쳐 변하는 것을 식별한다. EST는 프로슈머 노드들이 생산에 가깝게 소비되는 에너지가 더 적은 손실들을 갖는다는 사실을 고려할 수 있게 하고, 디맨드 시에 로컬에서 소비되는 에너지는 즉시 이용 가능한 에너지로 로컬 에너지 요구들 및 시장 안정성을 해결함으로써 에너지 생산의 이익을 최대화할 수 있다. 로컬 에너지에 의한 에너지 요구들에 대한 빠른 응답은 그리드 안정성을 상당히 개선할 것으로 예상되는데, 왜냐하면 그리드 불안정들로 이어지는 것은 시간에 걸친 에너지 요구와 에너지 가용성 사이의 불균형이기 때문이다.
전력 플랜트(120)의 중앙 소스에서 에너지를 생성하고 그것을 수 마일 이동시키는 것은 그것이 요구되는 곳에 가까이에서 에너지를 생성하는 것에 비해 매우 비효율적이다. 분산형 생성 시스템들은 중앙 전력 플랜트들에 비해 이익들을 제공하지만, 소비 지점들에서의 분산 가능한 생성은 전통적인 그리드 아키텍처들에 의해 달성 가능하지 않은 이익들을 제공할 수 있다. EST는 시스템(100)의 제어 노드들이 소비자 DER들을 통해 분산 가능한 생성을 제공하는 능력들 및 요구에 관련된 정보를 공유할 수 있게 한다.
EST 정보는 본질적으로 에너지 생성 및 소비를 실시간 그리드 데이터로 바꾼다. EST 데이터는 요구와 생성이 서로에 대해 어디에 있는지를 식별할 수 있다. 서브넷 내에서, 프로슈머 노드들은 그리드 관리에 대한 서브넷의 순 뷰를 안정화하기 위해 생성-요구 방정식들을 충족시킬 수 있다. EST는 피어 서브넷들이 데이터를 공유하고 에너지 요구 및 생성에 대해 서로를 안정화하는 것을 가능하게 할 수 있다. 그러한 시스템에서, 프로슈머 제어 노드들은 그리드의 안정성을 개선하는 반면, 집성된 에너지 자원들은 적극적인 에너지 시장 참여자들일 수 있다.
설명된 바와 같이, 시스템(100)은 시장 그룹들 및 서브넷들 내의 에너지 자원들의 집성을 가능하게 한다. 집성은 에너지 시장들에 참여하는 프로슈머들의 능력을 최대화하며, 이는 프로슈머들과 다른 시장 참여자들 사이의 갭을 좁힌다. 설명된 분산형 기반구조는 시장 운영자들이 그리드 안정성을 위한 동작들을 동기화하기 위해 프로슈머 시스템들을 제어 및 디스패치하는 능력을 갖는 것을 보장한다.
EST를 이용하여, 프로슈머 시스템들은 그리드에 대한 소비자 노드의 공통 결합 지점(PCC)에서의 그리드의 전기적 조건들에 비추어 소비자 노드에서의 실제 로컬 조건들을 조정하기 위해 동작을 적응시킬 수 있다. 전형적으로, 고객 축소에 대한 인센티브들은 고객이 그리드 안정성에 대한 임의의 정책을 위해 취할 수 있는 유일한 액션들이다. EST를 이용하여, 프로슈머 시스템은 단순한 축소보다 더 많은 유 연성을 소비자에게 제공하기 위해 동작을 변경할 수 있다. 소비자 시스템의 관리는 그리드 준수 결정들이 소비자에게 거의 보이지 않게 만들 수 있다.
환경 및 기후 변화들의 영향들이 더 규칙적으로 나타나면서, 전통적인 탄소-기반 에너지 소스들로부터 재생 가능 에너지 소스들로 변화하는 것에 대한 상당한 사회적 압박이 있다. 그러나, 위에서 언급된 바와 같이, 소비자들에 의한 전통적인 재생 가능 에너지의 규제되지 않은 채택은 전통적인 전력 그리드에 큰 피해를 입힐 수 있다. EST는 프로슈머에게 이익을 줄 뿐만 아니라, 그리드에의 적극적인 참여로, 프로슈머는 유틸리티에 이익을 줄 수 있다. 유틸리티가 소비자-기반 재생 가능 에너지의 채택에 제한을 두어야 하게 하는 대신에, 유틸리티 자체는 본 명세서에 설명된 기술들을 이용하는 재생 가능 에너지의 증가된 채택으로부터 이익을 얻는다. 재생 가능 에너지의 증가된 채택은 심지어 유틸리티의 지각에 긍정적인 영향을 미치는데, 왜냐하면 그것이 그리드의 동작을 개선하기 때문이다.
도 2는 에너지 서비스 트랜잭션들을 구현하는 시스템을 지원하는 데이터 계산의 표현의 일례를 예시한다. 다이어그램(202)은 EST 정보를 계산하는 알고리즘들에서 고려될 수 있는 정보의 다양한 요소들을 나타낸다. 정보는, 예를 들어, 시스템(100)의 제어 노드들에 의해 EST 정보를 계산하는 데 이용될 수 있다. 계산된 정보는 소비자 노드들 간에 공유되는 정보를 포함할 수 있다. 다이어그램(204)은 이웃하는 노드들과 공유하기 위한 감지된 그리고 계산된 정보를 "패키지"로 나타내기 위해, 정보의 동일한 아이템들 또는 요소들을 데이터 "박스"에 나타낸다. 다이어그램(204)의 박스는 소비자 구내의 컴포넌트들에 대한 EST 계산들을 나타내는, EST 제어 지점으로 지칭될 수 있다.
정보의 공유는 소비자 노드들로부터 어떤 에너지 생성 자원들이 이용 가능한지를 그리드가 알지 못하는 전통적인 제한을 해결할 수 있다. 그러나, 단지 그리드 전체에 걸쳐 에너지 생성을 공유하는 것은 반드시 유용한 정보를 제공하지는 않는다. 프로슈머들이 그들의 에너지 생산 용량을 다른 프로슈머들과 공유하는 그리드 네트워크를 고려한다. 구체적으로 어떤 에너지 생산이 이용 가능한지 그리고 실시간 에너지 디맨드의 소스에 도달하기 위해 에너지가 거리 및 시간에 있어서 얼마나 멀리 이동해야 하는지에 관한 실시간 정보가 없다면, 에너지 생성 용량에 관한 정보는 그다지 유용하지 않다. 표현된 데이터 박스는 소비자 구내로부터의 에너지 분배의 효과들의 정확한 결정들을 가능하게 하기 위해 그리드 네트워크 내의 노드들 사이에 실시간 정보를 제공할 수 있다. 이에 따라, 정보는 단지 원시 데이터(raw data)가 아니라, 과잉 생산을 가진 소비자들 및 디맨드를 가진 소비자들이 그리드 네트워크 내의 분배의 효과를 결정할 수 있게 할 수 있는 정보를 갖는다.
데이터 박스 내의 정보는 측면(210) 상의 kWh, 측면(220) 상의 로컬 로드, 측면(230) 상의 로컬 생성, 측면(240) 상의 저장 용량, 측면(250) 상의 보조 서비스들, 및 측면(260) 상의 데이터 팩터를 포함할 수 있다. 일례에서, 각각의 정보 아이템은 디맨드에 대해 그리고 에너지 생성 용량에 대해 표현될 수 있다. 정보 아이템들은 소비자 노드들 내의 또는 시스템 내의 노드들 사이의 각각의 모니터링된 위치 또는 각각의 ES 엔진의 조건을 설명하기 위해 단일 ES 유닛으로서 결합될 수 있다. 일례에서, 정보 아이템들은 에너지 생성에 대해 그리고 에너지 디맨드에 대해 개별적으로 관리되며, 이에 따라 "생성 박스" 및 "디맨드 박스"를 제공한다. 일례에서, ES 유닛은 정보를 보유하는 객체 또는 컨테이너를 나타낸다. 일례에서, 소비자 구내는 소비자 구내 내의 특정한 전기적 지점에 대한 정보를 계산하는 복수의 ES 엔진을 포함한다. 일례에서, 모든 모니터링된 지점들을 고려하는 단일 정보 집계가 소비자 구내에 대해 제공된다.
kWh는 모니터링된 지점의 유효 전력 생성 용량 및 유효 전력 디맨드를 나타낸다. 로컬 로드는 제어 및 디스패치 하의 용량을 나타낸다. 로컬 생성은 소비자 지점에서의 DER 자원들의 생성 용량을 포함할 수 있다. 저장 용량은 소비자 지점에서의 에너지 저장 자원들의 용량을 나타낸다. 저장 용량은 또한 에너지를 수신하는 용량 및 그것을 제공하는 용량을 나타낼 수 있다. 보조 서비스들은 소비자 구내로부터 제공되는 그리드 지원 서비스들을 나타낸다.
데이터는 데이터 박스 내의 다른 정보 아이템들 각각에 대한 데이터 팩터를 나타낸다. 데이터 팩터는 에너지 생성 및 에너지 요구에 대한 소산 팩터 또는 손실 팩터를 나타낼 수 있다. 소산 팩터는 에너지가 단지 그리드 네트워크 내의 에너지가 아니라는 사실을 말하며; 오히려, 디맨드를 충족시키기 위한 에너지의 값 또는 에너지 생성으로 디맨드를 충족시키는 능력은 에너지 생성 및 에너지 디맨드가 발생하는 곳뿐만 아니라, 생성 및 디맨드의 유형에 의존할 것이다. 거리에 걸쳐 에너지를 운송함에 있어서 고유한 손실들로 인해 전통적인 전력 그리드들에서의 상당한 비효율성이 발생한다. 에너지의 값은 디맨드가 발생할 때 초과 용량이 디맨드의 장소에 에너지를 전달하는 것을 보장하기 위해 시간적으로 또한 중요하다. 노드들 사이에 실시간 정보를 제공함으로써, 노드는 데이터 팩터에 기초하여 생성과 디맨드가 얼마나 효과적으로 정렬될지를 결정할 수 있다. 데이터 팩터는 상이한 디맨드들을 충족시키기 위해 에너지를 제공함에 있어서 예상 손실들에 대한 프록시로서 동작할 수 있다. 데이터 팩터는 소비자 노드들이 거리 및 시간 둘 모두에 걸친 손실을 고려할 수 있게 한다.
예를 들어, 솔라 패널에 의해 생성된 에너지를 고려한다. 생산된 에너지는 패널에서의 유효 전력이다. 동일한 에너지가 적절한 전력 변환기로 무효 전력으로 변환될 수 있으며, 이는 이어서 소비자에 대한 PCC에서 상이하게 보일 수 있다. 그러한 동일한 무효 에너지는 다음 블록 상에 있거나 상이한 이웃에 있는 소비자에서보다 솔라 패널을 가진 소비자 구내에 가까이 있는 이웃에 대해 더 많은 효과를 가질 수 있다. 운송 손실들로 인한 에너지의 양에 더하여, 에너지를 운송하는 전달 시간이 상기의 시나리오에서 상이한 소비자들에 대해 상이할 것이다. 전달에 있어서의 몇 초의 차이는 에너지의 운송 효율에 있어서의 차이를 만들 수 있다.
그렇기 때문에, 데이터 박스는 로컬에서 수집된 데이터에 기초한 데이터 기반 의사 결정으로 그리드 디스패치 제어를 보완하기 위해 로컬 디스패치 제어를 제공할 수 있다. 실시간 데이터 수집 및 공유는 그리드 네트워크에 실시간 에너지 지능을 제공한다. 실시간 데이터에 기초한 계산들에 의해, 프로슈머 시스템은 다양한 디맨드들을 충족시키고 그러한 사용 시나리오들을 예측하기 위해 데이터 사용의 효과를 예상할 수 있다. 이어서 시스템은, 예를 들어, 에너지 생성의 가장 효과적인 사용을 결정하기 위해 상이한 사용 사례들을 서로 비교할 수 있다. 시스템은 특정 시간에 에너지 생성 및 운송의 형태 및 형상을 선택하기 위해 그것이 하나의 시나리오 또는 다른 시나리오를 어떻게 선택해야 하는지를 결정하기 위한 계산들을 행할 수 있다.
일례에서, 손실 팩터로서의 데이터 팩터는 데이터 계산들에 대한 분모로서 작용하는, 계산 승수로서 동작할 수 있다. 에너지 서비스 계산들에서의 공유된 데이터 정보에 더하여, 일례에서, 상이한 데이터 요소들은 상이한 상황들에 대해 상이하게 가중될 수 있다. 예를 들어, 상이한 시스템들은 에너지의 상이한 적용들을 상이하게 평가하고, 수신된 ES 데이터에 가중치를 적용할 수 있다.
하나의 소비자 구내가 DER로부터 에너지를 생성하는 예를 고려한다. DER에 결합된 모니터링 및 계산 노드는 그의 능력들 및 로컬 요구들을 표시하기 위해 데이터 박스를 생성하고, 다른 노드들과 능력들을 공유할 수 있다. 다른 노드들은 마찬가지로 로컬 요구들 및 공유 능력들을 표시하기 위해 데이터 박스들을 생성할 수 있다. 공유된 데이터를 수신할 상이한 노드들을 고려한다. 상이한 노드들에 대한 계산들은 다음과 같을 수 있다:
상이한 방정식들은 상이한 노드들에 대한 상이한 초점을 나타낸다. 첫 번째 방정식은 로컬 솔라를 갖는 시스템을 나타낼 수 있으며, 그것은 디맨드를 나타내는 음수 또는 전력을 익스포트하는 능력을 나타내는 양수일 수 있는 로컬 디맨드(kWh)를 고려할 것이고, 그것은 수신된 EST 정보의 데이터 값을 고려한다. 두 번째 방정식은 무효 전력 디맨드를 또한 갖는 로컬 저장을 갖는 시스템을 나타낼 수 있으며, 그것은 수신된 EST 정보를 고려한다. 세 번째 방정식은 로컬 저장 및 로컬 솔라 발전을 갖고, 무효 전력 핸들링과 함께 로컬 로드의 그 자신의 핸들링을 고려하고, 수신된 EST 정보를 고려하는 시스템을 나타낼 수 있다. 다양한 시나리오들에 대한 다양한 방정식들의 계산은 시스템이 계산들을 수행하는 방법, 및 다양한 노드들에서 가중되거나 우선순위가 주어진 것에 따라, 상이한 방식들로 표현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
일반적으로, 에너지는 그의 소스에서 또는 가장 가까운 주변들에서 가장 가치 있는 것으로 관찰될 수 있다. 에너지가 전달되는 에너지 소스들로부터 더 멀리 떨어질수록, 그의 가치는 일반적으로 떨어진다. 데이터 팩터는 시간 및 거리 팩터들에 기초하여 설정될 수 있으며, 그것은 또한 에너지가 프로슈머로부터 이웃하는 소비자로 운송되기 위해 통과할 특정 그리드 기반구조를 고려할 수 있다. 데이터 팩터는, 특정 정보를 그리드 운영자 또는 중앙 그리드 제어에 전송할 필요 없이, 시스템들이 그리드 네트워크 내에서 에너지 서비스들을 식별하고 이용 가능하게 만들 수 있게 하는 메커니즘을 제공할 수 있다.
제어 노드의, 컴퓨터 디바이스 또는 프로세서 디바이스와 같은, 제어기 디바이스는 데이터 박스 정보에 기초하여 하나 이상의 방정식을 계산할 수 있다. 모든 노드들이 박스의 모든 측면들에 대한 정보를 포함하지는 않을 것이다. 모든 방정식들이 모든 이용 가능한 정보를 고려하지는 않을 것이다. 일반적으로, 모든 계산들은 피어 소비자 노드에서의 사용에 대한 로컬에서의 에너지의 사용의 값에 관한 정보를 제공할 수 있다. 일례에서, 제어 노드는 제어기를 통해 로컬 유효 전력 디맨드 및 로컬 무효 전력 디맨드를 포함하는 에너지의 사용의 값을 계산할 수 있다. 마이크로인버터들로부터 이용 가능한 무효 전력에 기초한 계산들은 소비자의 내부 노드로의 무효 전력 주입에 의해 상당한 그리드 안정성을 제공할 수 있으며, 이는 무효 전력 요구들을 내부적으로 해결하고 그리드로부터의 무효 전력 지원에 대한 요구를 제거할 수 있다.
일례에서, 제어 노드는 제어기를 통해 로컬 로드에 의한 로컬 소비를 위해 로컬 마이크로인버터가 생성할 수 있는 유효 및 무효 전력의 혼합을 결정하는 것을 포함하여, 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 값을 계산할 수 있다. 그러한 계산들은 유효 및 무효 전력 생성 및 소비를 포함할 수 있는, 로컬 로드들을 위한 로컬 에너지 생성을 사용하는(즉, 로컬 재생 가능 에너지로부터의 에너지를 사용하는, 또는 로컬 저장소로부터의 에너지를 사용하는) 값을 계산할 수 있다.
일례에서, 제어 노드는 제어기를 통해 피어 노드에 의한 사용을 위해 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 값을 계산할 수 있다. 그러한 계산들은 유효 및 무효 전력 생성 및 소비를 포함할 수 있는, 외부 노드들의 피어 로드들을 위한 로컬 에너지 생성을 사용하는(즉, 로컬 재생 가능 에너지로부터의 에너지를 사용하는, 또는 로컬 저장소로부터의 에너지를 사용하는) 값을 계산할 수 있다.
도 3a는 서브넷들 내의 노드들 간의 그리고 그리드 네트워크 내의 서브넷들 간의 에너지 서비스 트랜잭션 데이터 공유의 일례를 예시한다. 시스템(300)은 시스템(100)에 따른 그리드 네트워크의 예를 나타낸다. 시스템(300)은 상이한 서브넷들 간의 데이터 공유를 보다 구체적으로 예시한다. 이에 따라, 시스템(100)의 노드들은 에너지 소비자들로서 표현되고, 시스템(300) 내의 노드들은 데이터 소스들로서 표현되며, 데이터는 공유를 위해 이용 가능한 에너지 서비스들 또는 특정 노드들에서 디맨드로서 요구되는 에너지 서비스들을 나타낸다.
이에 따라, 다이어그램(202) 및 다이어그램(204)에 예시된 "데이터 박스들"은 서브넷 내의 또는 서브넷들 사이의 다른 데이터 박스들에 접속될 수 있다. 서브넷들은 유틸리티 그리드 네트워크의 부분들을 나타낸다. 일례에서, 서브넷들은 이웃들을 나타낸다. 일례에서, 서브넷들은 이웃들의 부분들 또는 브랜치들을 나타낸다. 그리드(310)는 시스템(100)의 그리드 기반구조를 나타낸다. 서브넷들은 시스템(300)에 구체적으로 예시되지 않은 서브넷 PCC들을 통해 그리드(310)에 접속된다.
일례에서, 다양한 서브넷들은 시스템(300)에 표현되지 않은 에너지 소비자들을 포함할 수 있다. 시스템(300)은 EST에 참여할 수 있는 소비자 구내를 나타낸다. 서브넷[0]은 M개의 노드들, 노드[0:M-1]을 예시한다. 서브넷[1]은 P개의 노드들, 노드[0:P-1]을 예시한다. 서브넷[N-1]은 Q개의 노드들, 노드[0:Q-1]을 예시한다. N, M, P, 및 Q 각각은 정수 값들을 나타낸다. 값들 중 임의의 것이 다른 값들 중 임의의 것과 동일할 수 있거나, 모든 값들이 상이할 수 있다. 시스템(300)은 상이한 서브넷들이 상이한 EST-준수 노드들을 포함할 수 있는 것을 예시한다.
에너지 트랜잭션(ET)은 각각의 노드가 결정을 계산할 수 있게 한다. 노드는, 예를 들어, 소비자 구내에 대한 PCC인 차단기 박스에서, 그리드에 접속될 수 있다. 노드는 전술된 바와 같은 제어 노드를 지칭할 수 있다. 서브넷은 변압기 또는 변전소의 PCC를 통해 그리드에 접속될 수 있는, 소비자 구내 또는 이웃의 그룹을 나타낼 수 있다.
각각의 노드에 대해, 노드들은 위에서 설명된 것에 기초하여 데이터 정보 에너지 서비스 트랜잭션들을 계산할 수 있다. 에너지 서비스들(ES)은 에너지 자원들을 어떻게 공유할지 또는 노드 내에서의 에너지 요구를 어떻게 해결할지의 결정을 위한 노드 내에서의 계산들을 나타낼 수 있다. 에너지 트랜잭션들(ET)은 서브넷 내의 데이터가 어떻게 계산되는지에 관한 서브넷 내에서의 계산들을 나타낼 수 있다. 에너지 서비스 트랜잭션들(EST)은 데이터가 상이한 서브넷들 내의 노드들 간에 어떻게 송신되는지를 나타낼 수 있다. 일례에서, EST는 동일한 서브넷 내의 노드들 간의 데이터의 공유뿐만 아니라 상이한 서브넷들 내의 노드들 간의 데이터의 공유를 나타낼 수 있다.
전통적인 시스템들에서 서브넷들 및 소비자 구내의 상호접속이 존재하지만, 전통적인 그리드에서 다시 그리드 내로 공급되는 에너지가 어디에서 사용되는지를 나타내는 데이터가 존재하지 않는다. 전통적으로, 소비자 구내는 PCC의 유틸리티 측을 지나서 볼 수 없다. 유틸리티 미터는 에너지 출입을 나타내지만, 과잉 에너지가 어디로 가는지를 나타내지 않는다. EST 정보를 이용하여, 다양한 제어 노드들은 어떤 디맨드 및 에너지 소스들이 이용 가능한지의 표시를 가질 수 있다.
일례에서, 시스템(300) 내의 각각의 노드는 다수의 공식을 계산할 것이다. 일례에서, 각각의 소비자 구내는 다이어그램(202) 및 다이어그램(204)의 데이터 박스들 내의 정보에 기초하여 다수의 EST 계산들을 실행할 것이다. 단일 제어 노드가 상이한 에너지 사용들을 우선순위화하는 상이한 공식들을 실행할 수 있다. 예를 들어, 하나의 노드가 kWh를 우선순위화할 수 있고, 다른 노드가 에너지 저장을 고려할 수 있고, 다른 노드가 로컬 무효 로드들을 우선순위화할 수 있고, 등등이다. 시스템은 어느 것이 에너지 자원들의 더 효과적인 사용인지를 상이한 계산들을 통해 동적으로 결정할 수 있다.
제어 노드가 시스템(300)의 그리드 네트워크 상의 다른 제어 노드에 더 가까울수록, 소비자 노드들 사이에서 더 빠르게 에너지가 전송될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이에 따라, 시스템(300)은 에너지를 전송하기 위한 상대적 거리 또는 상대적 시간을 반영하기 위해 공유된 데이터에 스케일링 팩터들 또는 데이터 팩터들을 적용할 수 있다. 상대적 거리는 임피던스로 인한 손실들을 증가시킬 것이다. 상대적 시간은 실시간 디맨드로부터 에너지의 값을 감소시킬 것이다. 실시간 에너지 디맨드가 더 빨리 충족될 수 있을수록, 디맨드가 그리드 안정성에 미칠 영향이 더 낮다. 이에 따라, 손실들 및 디맨드에 응답하는 능력을 고려하는 것은 제어 노드들이 소비자 노드들에서 분산형 지능으로 동작할 수 있게 하여, 실시간 디맨드를 해결하고 그리드 안정성을 증가시킬 수 있다.
일례에서, 제어 노드는 동일한 에너지 그리드 서브넷 상에 있는 상이한 피어 노드들 또는 외부 노드들에 대해 상이한 스케일링 팩터를 적용할 것이며, 여기서 상이한 스케일링 팩터들은 동일한 서브넷 상의 DER 노드들 사이에서 에너지를 공유하기 위한 상이한 실시간 값들을 표시할 수 있다. 노드 [0,1]이 에너지 트랜잭션 또는 에너지 서비스 트랜잭션에 대한 타겟 노드인 예를 고려한다. 노드 [0,0]은 노드 [0,1]에 더 가까운 것으로 인해 노드 [0,M-1]과는 상이한 스케일링 팩터를 가질 수 있다.
일례에서, 제어 노드는 각각의 홉(hop)에 대한 상이한 스케일링 팩터들 또는 추가적인 스케일링 팩터들을 에너지 트랜잭션이 필요로 할 상이한 서브넷에 적용할 수 있다. 예를 들어, 제어 노드는 노드들 간에 에너지를 공유하기 위해 횡단될 필요가 있을 추가적인 그리드 기반구조로 인해 상이한 서브넷 상의 피어 노드에 관해 동일한 서브넷 상의 피어 노드에 상이한 스케일링 팩터들을 적용할 수 있다. 노드 [0,1]이 에너지 트랜잭션 또는 에너지 서비스 트랜잭션에 대한 타겟 노드인 예를 고려한다. 노드 [0,M-1]은 상이한 서브넷들 상에 있는 것으로 인해 노드 [1,P-1]과는 상이한 스케일링 팩터를 가질 수 있다.
일례에서, 제어 노드는 상이한 서브넷들 상의 노드들에 대해 상이한 스케일링 팩터들을 적용할 수 있다. 노드 [0,1]이 에너지 트랜잭션 또는 에너지 서비스 트랜잭션에 대한 타겟 노드인 예를 고려한다. 노드 [N-1,1]은 상이한 서브넷들에 대한 접속들의 아키텍처로 인해 노드 [1,1]과는 상이한 스케일링 팩터를 가질 수 있다.
제어 노드는 로컬 정보 및 피어 노드들로부터 수신된 정보에 기초하여 다양한 계산들을 수행할 수 있다. 일례에서, 피어 노드들은 정보가 공유되는 시간의 스케줄에 기초하여 정보를 공유한다. 예를 들어, 노드들은 T초마다 또는 T분마다 피어들에 정보를 브로드캐스트할 수 있으며, 여기서 T는 기간을 나타내는 정수이다. 제어 노드들은 소비자 노드 내에서의 로컬에서의 에너지 서비스들의 사용에 대한 그리드 동작들에의 참여(예를 들어, 15분 시장, 1시간 시장, 또는 다른 시장에의 참여)의 값을 계산할 수 있다.
도 3b는 블록체인과의 에너지 트랜잭션들을 기록하는 노드 관리의 예를 제공한다. 시스템(320)은 소비자 노드의 제어 요소들을 예시한다. 노드(330)는 노드의 하드웨어 자원들을 제어하기 위해 제어 동작들을 실행하는 시스템 소프트웨어(332)를 포함할 수 있다. 하드웨어 자원들은 시스템(320)에 구체적으로 예시되지 않지만, 에너지 감지 하드웨어(예를 들어, 소비자 측 에너지 센서 또는 소비자 측 에너지 미터, 또는 그리드 미터 뒤의 미터) 및 전력 변환기 하드웨어(예를 들어, 스마트 인버터 또는 마이크로인버터)를 포함한다. 일례에서, 시스템(320)은 또한 에너지 생성 자원들 및 에너지 저장 자원들의 사용을 제어한다 - 그러한 자원들이 노드에서 이용 가능한 경우 -.
시스템 소프트웨어(332)는, 이용 가능한 하드웨어에 따라, 그가 실행하는 하나 이상의 제어 루틴들을 포함할 수 있다. 일례에서, 노드는 방화벽들 또는 통신 보안, 보안 프로토콜 인터페이스들, 시스템 체크 루틴들, 또는 다른 보안 특징들과 같은, 시스템 소프트웨어(332)에 의해 실행되는 보안 특징들을 포함한다. 노드(330)는 디스패치 정보를 수신하고 그에 응답하는 통신 자원들을 포함할 수 있다. 일례에서, 시스템 소프트웨어(332)는 사용자가 소비자 시스템의 사용을 이해하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 인터페이스 소프트웨어를 포함할 수 있다.
노드(330)는 시스템 소프트웨어(332)를 실행하는 하드웨어 자원들(예를 들어, 컴퓨터 자원들)에 의해 실행되는 계산들을 나타내는 계산들(334)을 예시한다. 계산들(334)은 시스템 소프트웨어(332)의 일부이거나 그에 의해 제어되는 계산들을 포함할 수 있다. 계산들(334)은 디맨드 및 이용 가능한 자원들을 계산하는, 전술된 것들과 같은 계산들을 포함할 수 있다. 일례에서, 노드(330)는 다른 노드들과 공유하기 위해 EST 정보(336)를 생성하고, 다른 노드들로부터 EST 정보(336)를 수신한다. 일례에서, 계산들(334)은 EST 정보(336)에 기초하여 동작들을 계산하기 위한 노드(330) 내의 상이한 하드웨어 자원들에 대한 다양한 제어 지점들에서의 계산들을 포함할 수 있다.
일례에서, EST 정보(336)에 기초하여 에너지 자원들을 사용하는 방법을 계산한 후에, 시스템(320)은 블록체인 트랜잭션 로그 또는 트랜잭션 블록체인(340)에 에너지 자원들의 사용을 기록할 수 있다. 블록체인 트랜잭션들은 개방형 또는 널리 분산된 암호 원장의 사용을 지칭한다. 블록체인에의 참여자들은 어떤 액션들이 취해졌는지를 안전하게 결정하기 위해 블록체인 정보를 수신하고 계산할 수 있다.
일례에서, 시스템(300)은 트랜잭션 블록체인(340)의 트랜잭션 블록체인 정보를 이용하여, 이웃하는 노드들에 대한 에너지 자원들의 공유와 같은, 수행되는 에너지 액션들을 증명한다. 블록체인 트랜잭션 정보는 유틸리티 중앙 제어를 거쳐야 함이 없이 EST 정보(336)의 흐름 및 에너지 자원들의 공유를 허용하면서, 여전히 유틸리티가 수행되는 액션들의 검증된 로그 정보를 가질 수 있게 할 수 있다. 검증 가능한 정보는 예를 들어 소비자 보험, 또는 녹색 에너지 크레딧을 통해 이익들을 제공하는 데, 또는 에너지 합의들의 이행, 또는 하나 이상의 규정의 준수, 또는 다른 사용들을 검증하는 데 사용될 수 있다.
일례에서, 노드 내의 시스템 소프트웨어(332)는 어떤 액션들이 선택되고 어떤 동작들이 에너지를 임포트하거나 익스포트하기 위해 수행되는지를 모니터링하고, 정보를 트랜잭션 블록체인(340)에 기록한다. 트랜잭션 블록체인(340)은 B개의 정보 블록들(BLK[0:B-1])을 나타낸다. B개의 블록들 각각은 2개의 소비자 노드 또는 2개의 DER 노드 사이의 에너지 교환과 함께 추가된 로그 또는 트랜잭션을 나타낼 수 있다.
도 4는 에너지 서비스 트랜잭션들로 로컬 에너지 자원들의 분배를 관리하는 분산형 제어 노드들을 갖는 시스템의 일례를 제공한다. 시스템(400)은 시스템(100) 또는 시스템(300)에 따른 이웃의 예를 제공한다. 시스템(400)은 이웃(420) 내의 다양한 소비자들 또는 소비자 노드들을 나타낸다. 시스템(400) 내의 소비자들은 시스템(100)에 관하여 전술된 것들과 동일할 수 있다.
이웃(420)의 예는 적어도 3개의 상이한 유형들의 소비자들을 나타낸다. 소비자들(426)은 로컬 DER들(440) 및 제어 노드들(430)을 포함하고, 소비자(424)는 DER들을 포함하지 않는 제어 노드들(430)을 포함하고, 소비자들(422)은 DER들 또는 제어 노드들을 포함하지 않는다. 시스템(400)에서 "EST"로 라벨링된 박스들은 제어 노드들(430)에 의해 제공되는 에너지 서비스 트랜잭션(EST) 제어를 나타내기 위한 것이고, EST(450)로 지칭될 수 있다. 데이터 및 에너지의 분배는 EST 정보와 관련하여 전술된 것에 따라 제어될 수 있다. 일례에서, 각각의 소비자(424) 또는 소비자(426)에서 식별된 각각의 제어 노드(430)는 시스템(320)에 예시된 것에 따른 노드이다.
PCC(412)는 그리드(410)에 대한 접속을 예시한다. 일례에서, 이웃(420)은 시스템(300)에 예시된 것에 따른 서브넷을 나타낸다. 일례에서, 소비자들(424) 및 소비자들(426) 둘 모두는 소비자가 EST 정보를 생성 및 교환하는 것을 가능하게 할 수 있는 제어 노드들을 포함한다. 일례에서, 제어 노드들(430)은 EST 정보를 사용하여, 이웃(420), 서브넷에 대한 또는 서브넷들 간의 에너지의 공유 및 에너지 자원들의 소비에 관한 결정들을 행한다.
이웃(420) 내의 소비자들(422), 소비자들(424) 및 소비자들(426)은 그리드(410)에 결합될 수 있다. 소비자들(424)은 EST(452)로 인에이블되고 소비자들(426)은 EST(450)로 인에이블되며, 능력을 제공하는 것은 그리드 내의 에너지의 사용을 위해 EST 트랜잭션들을 이용할 수 있다. 일례에서, 소비자들(426)은 소비자 및 그리드(410)에 이익을 주는 방식으로 그리드에 에너지 자원들을 제공하기 위해 EST(450) 공유를 사용할 수 있다. 일례에서, 소비자들(424)은 그들이 외부 노드들과 에너지 자원들을 공유할 수 없을 때에도 디맨드에 관한 정보를 제공하기 위해 EST(452) 공유를 사용할 수 있다. 실제로, EST(450)와 EST(452) 사이에 어떠한 차이도 없을 수 있지만, 그들은 소비자(424)에 대한 EST 계산들이 피어 노드들과 로컬 에너지 생성을 공유하는 것을 고려할 수 없음을 나타내기 위해 시스템(400)에서 상이하게 표현된다. 디맨드에 관한 공유는 에너지 용량을 갖는 소비자 노드들이 중앙 그리드 관리에 의해 가능할 것보다 더 많은 로컬화된 에너지 서비스들을 제공할 수 있게 할 수 있으며, 이는 단지 전체적으로 그리드를 안정화할 것으로 보이고, 개별 소비자들 또는 소비자들의 소그룹들의 레벨에서 그리드의 개별 부분들을 안정화하는 데 필요한 자원들의 세분성(granularity)을 갖지 않는다.
시스템(400)에 따른 시스템은 그리드 레벨에서 자본 기반구조에 대한 필요성을 감소시킬 것인데, 왜냐하면 로컬 DER들(440)이 그리드(410)를 안정화하는 데 필요한 그리드 기반구조를 제공할 수 있기 때문이다. 로컬 제어 노드들(430)은 분산형 제어로서 동작하고, 제어하여야 함이 없이 그리드 관리가 검증할 수 있는 검증 가능 트랜잭션들을 수행할 수 있다. 이에 따라, 분산형 지능은 진정으로 분산되고 자체적으로 기능한다.
도 5는 그리드 네트워크의 서브넷들에 걸쳐 에너지 서비스 트랜잭션들을 사용하는 분산형 제어 노드들을 갖는 시스템의 일례를 제공한다. 시스템(500)은 시스템(400)에 따른 또는 시스템(300)에 따른 시스템의 예를 제공한다. 시스템(500)은 2개의 서브넷, 서브넷[0] 및 서브넷[1]을 예시한다. 2개의 서브넷의 예시는 단지 예일 뿐이며, 2개의 서브넷에 관하여 설명된 것은 2개 초과의 서브넷들에 적용될 수 있다.
서브넷[0]은 "소스"로서 식별되는, 노드[1]을 포함한다. 노드[1]은, 시스템(500)의 목적들을 위해, 노드[1]이 시스템(500)에서 고려되는 EST 정보의 오리지네이터(originator)라는 점에서 소스이다. 다른 노드들은 동시에 EST 정보를 전송할 목적의 소스 노드들일 수 있지만, 예시된 숫자는 EST 정보의 소스로서 노드[1]에 적용된다. 다른 노드들에 대해, 상이한 팩터 값들이 적용될 수 있다.
일반적으로, 에너지 자원들은 시간 및 공간에서 소비가 생성에 더 가까울 때 더 가치 있다. 그렇기는 하지만, 에너지 자원들의 값은 에너지 자원들의 값에 영향을 미칠 수 있는 다른 고려 사항들을 가질 수 있다. 시스템(500)의 목적들을 위해, 팩터 값이 더 낮을수록(즉, 0에 더 가까울수록), 에너지 자원이 더 가치 있다고 고려한다. 시스템(500)의 예에서, 더 높은 팩터 값들은 더 낮은 팩터 값들보다 덜 가치 있다. 정보의 공유는 계산들이 정보 구성을 고려하는 한 예시된 것과는 상이하게 구성될 수 있다.
노드[1]이 에너지 자원의 소스인 경우, 이웃인 노드[2]는 0.2의 데이터 팩터 값을 가질 수 있고, 서브넷[0]에서 더 멀리 떨어진 노드[N-1]은 0.5의 데이터 팩터를 가질 수 있다. 노드[0]이 또한 노드[2]와 같이 노드[1]에 대해 이웃이지만, 노드[0]은 0.1의 데이터 팩터를 갖는 반면 노드[2]는 0.2의 데이터 팩터를 갖는 예를 고려한다. 일례에서, 노드[0]에 대한 팩터는, 서브넷 PCC로부터의 노드[0]의 거리가 노드[2]에 대한 것보다 노드[0]에 대해 더 먼 경우, 시간 및 거리가 비교적 동일하더라도, 노드[2]에 대한 것보다 더 높을 수 있다. 그러한 경우에, 노드[1]로부터의 에너지 자원들은 노드[0]에 더 큰 이익을 제공할 수 있는데, 왜냐하면 대안이 더 높은 에너지 손실일 수 있고, 이에 따라 노드[2]에 동일한 서비스들을 제공하기 위한 비용에 비해 중앙 그리드로부터 노드[0]에 에너지 서비스들을 제공하기 위한 비용이 증가되기 때문이다. 그러한 예는 모든 경우에 반드시 참인 것은 않지만, 일례로서 제공된다는 것이 이해될 것이다.
서브넷[1]은 노드들 노드[0:M-1]로 예시되며, 여기서 노드[M-1]은 서브넷[0]의 노드[1]로부터의 에너지 서비스들에 비해 0.7의 데이터 팩터를 가질 수 있다. 서브넷[1] 내의 다른 노드들이 또한 구체적으로 열거되지 않은 데이터 팩터들을 가질 수 있다. 그들의 데이터 팩터들은 노드[M-1]의 0.7보다 더 높을 수 있다. 노드[M-1]의 데이터 팩터는, 다른 이웃하는 노드들이 요구되는 서비스들을 제공할 수 없다고 가정하면, 소정 상황들에서 노드가 노드[1] 또는 서브넷[0] 내의 다른 노드로부터 에너지 서비스들을 수신하는 것이 타당하다는 것을 나타낼 수 있다. 둘 모두의 서브넷들 내의 노드들은 에너지 서비스들의 값을 결정하기 위해 계산들을 행할 수 있다.
일례에서, 공유된 정보는 소스 노드와 다른 노드들 사이의 물리적 거리에 기초한 팩터에 의해 스케일링된다. 일례에서, 공유된 정보는 소스 노드와 다른 노드 사이의 에너지 교환 시간에 기초한 팩터에 의해 스케일링된다.
도 6은 EST 정보로 DER 자원들을 균형화하는 노드의 일례를 제공한다. 시스템(600)은 시스템(400)에 따른 노드의 예를 나타낸다. 노드는 시스템(100) 또는 시스템(200)에 따른 소비자 구내일 수 있다. 패널(610)은 시스템(500)에 따른 제어를 실행할 수 있다.
일례에서, 시스템(600)은 감지 하드웨어를 소비자 구내에서의 분석과 통합한다. 감지 하드웨어는 에너지 사용량의 4-사분면 표현을 생성하기 위한 에너지 감지 하드웨어를 포함할 수 있다. 내부 미터(650)는 감지 하드웨어의 예를 제공한다. 분석은 패널(610)에서 제어 소프트웨어를 실행하는 제어 하드웨어에 의해 실행될 수 있다. 패널(610)은 제어 하드웨어에 대한 인클로저를 나타낼 수 있다. 일례에서, 인클로저는 시스템(600)의 소비자 구내의 동작들을 계산하기 위해 감지 하드웨어와 지능의 통합을 포함한다. 예를 들어, 패널(610)은 지능형 그리드 운영 체제(iGOS)를 실행하기 위해 게이트웨이 디바이스를 포함하는 하드웨어를 포함할 수 있다.
일례에서, 시스템(600)은 저장 자원들을 나타내는 저장소(630), 디맨드를 해결하기 위한 에너지의 소스를 나타내는 에너지 생성(640), 및 소비자 구내에 대한 로드들(620)을 포함한다. 저장소(630), 에너지 생성(640), 및 로드(620)는 모두 그리드 미터(670) 뒤의 자원들이고, 내부 미터(650)에 의해 내부적으로 모니터링될 수 있다. 일례에서, 내부 미터(650)는 그리드 인터페이스(660) 및 그리드 미터(670)를 가리키는 감지 하드웨어, 및 뒤로 소비자 구내 노드를 가리키는 감지 하드웨어를 포함한다. 이에 따라, 일례에서, 내부 미터(650)는 그리드를 내다보는 하드웨어 및 소비자 노드를 들여다보는 하드웨어를 포함한다.
일례에서, 시스템(600)은 소비자 구내에서 다양한 자원들 각각에 대한 EST 계산들을 수행하는 제어를 포함한다. 이에 따라, EST(632)는 저장소(630)에 대한 계산들을 나타내고, EST(642)는 에너지 생성(640)에 대한 계산들을 나타내고, EST(622)는 로드(620)에 대한 계산들을 나타낸다. 일례에서, EST 박스들 중 하나 이상이 결합되거나, 제어 하드웨어 및 제어 소프트웨어가 동시에 다수의 컴포넌트들을 고려하는 계산들을 수행할 수 있다.
일례에서, 내부 미터(650)는 내부 미터에 의해 감지되는 것에 기초하여 EST 정보의 계산을 나타내는 EST(652)를 포함한다. 패널(610) 부근의 EST(612)는 소비자 구내로부터의 이용 가능한 자원들을 고려하기 위한 제어 하드웨어에 의한 계산들을 나타낸다. EST(612)는 또한 또는 대안적으로 그리드 네트워크를 통해 다른 노드들에 전송하기 위한 실시간 정보를 나타낼 수 있다.
일례에서, 패널(610)은 내부 미터(650)를 포함하는 게이트웨이를 포함한다. 일례에서, 시스템(600) 내의 게이트웨이는 에너지 생성을 어떻게 사용할지 그리고 로컬 로드들(620)을 위해 제공하기 위해 그리드로부터의 에너지 자원들을 어떻게 사용할지를 결정하기 위해 분석을 수행한다. 일례에서, 게이트웨이는 보안을 포함한다. 일례에서, 게이트웨이는 소비자 구내의 로컬 자원에 대한 디스패치 제어를 제공하기 위해 유틸리티에 접속될 수 있다.
전형적으로, 유틸리티는 그리드 지원을 제어하고 PCC들에 대한 (역률을 설정하는 것과 같이) 구성을 설정하기를 원한다. 그리드는 원하는 구성들의 준수를 보기를 원한다. 그리드는 상태를 설정하고 디스패치 정보를 내보낼 수 있다. 디스패치 정보는 또한 전력을 오프로드하기 위한 로드들에 대한 그리드에 의한 요청일 수 있다. 일례에서, 패널(610)의 제어는 그리드 구성 요청들 및 그리드 로딩 또는 그리드 로드 축소 요청들에 응답한다. 소비자 구내 내의 제어는 반드시 특정 요청들을 수행할 필요 없이 그리드 인터페이스(660)에서 준수를 보여주기 위해 유틸리티 미터(670) 뒤에서 액션들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 그리드가 특정 무효 로딩의 축소를 요청할 때, 제어는, 실제로 소비자 구내에서 로드를 턴오프하여야 함이 없이, 그리드 인터페이스(660)에서 그리드 미터(670)에 의한 그리드 모니터링으로부터 무효 로드가 사라지게 만들기 위해 미터 뒤에서 무효 전력 출력을 조정할 수 있다.
시스템(600)의 소비자 구내는 동시에 실행되는 저장소(630)의 EST(632), 에너지 생성(640)의 EST(642), 로드들(620)의 EST(622), 및 내부 미터(650)의 EST(652)를 포함할 수 있다. 하나의 관점에서, EST 정보는 동시에 모든 요소들에 대해 실행되고 있을 수 있다. 일례에서, 패널(610) 내의 노드 제어는 소비자 구내 내의 에너지의 상이한 사용들 각각: 로드들을 위한 kWh, 에너지 생성, 저장 자원들 등을 우선순위화하기 위한 다수의 공식들을 계산한다. 상이한 공식들은 동시에 하나 초과의 조건을 고려하거나, 자원 사용을 분할하는 효과를 계산하기 위해 계산될 수 있다.
소비자 시스템의 각각의 요소에 대한 EST 정보를 실행함으로써, 제어는 시스템의 효과를 개선할 에너지 소비 및 에너지 생성 동작들을 수행하는 방법을 결정하기 위해 로딩 및 생성의 각각의 태양을 고려할 수 있다. 소비자 구내에서의 지능에 의해, 소비자 구내는 이웃하는 노드들과 데이터를 공유할 수 있으면서 그리드 요구들에 응답할 수 있고, 그리드 관리가 중앙 전력 플랜트, 또는 심지어 분산형 전력 플랜트들을 통해 모든 에너지 요구들을 공급할 필요 없이 에너지 자원들을 수신하거나 이웃하는 노드들에 에너지 자원들을 제공할 수 있다. 소비자 노드들에서의 분산형 지능에 기초하여, 그리드 관리로부터의 직접 제어 없이, 적어도 중앙 전력 플랜트 또는 분산형 전력 플랜트 상의 로드가 감소될 수 있다.
일례에서, 시스템(600)의 소비자 구내는 저장소(630)에 의해 표현되는 로컬 에너지 소스 및 로드(620)에 의해 표현되는 로컬 에너지 로드를 갖는 DER 노드를 나타낸다. 일례에서, 패널(610)은 소비자 구내에서 에너지 가용성 및 에너지 디맨드에 관한 실시간 데이터를 생성하는 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 피어 노드들로부터 EST 정보를 수신할 수 있다. 일례에서, 제어기는 수신된 EST 정보를, 정보가 그로부터 수신된 피어 노드의 위치 또는 시간 또는 위치 및 시간 둘 모두에 기초하여 스케일링한다. 제어기는 EST 계산들을 수행하여 로컬 에너지를 그리드에 공유할지 또는 로컬 로드들에 대해 그리드로부터의 에너지를 사용할지를 결정할 수 있다. 제어기는 EST 계산들에 의해 표시된 바와 같은 EST 트랜잭션들의 상대적 값에 기초하여 그러한 결정을 행할 수 있다.
도 7은 내부 전류 센서들을 갖는 시스템의 예의 블록도이다. 시스템(700)은 전력 시스템의 예를 제공한다. 시스템(700)은 시스템(600)에 따른 시스템의 일례일 수 있다.
그리드(710)는 분산형 발전기들을 포함할 수 있는, 하나 이상의 그리드 관리 발전기들로부터 소비자 구내에 전력을 제공하는 유틸리티 그리드를 나타낸다. 접속(712)은 그리드(710)의 초고전압 송신 라인을 소비자 고전압(예를 들어, 120V, 220V)으로 스텝 다운하는 변전소 또는 전력 변압기 또는 다른 기반구조를 나타낸다.
그리드 미터(720)는 이전에 설명된 바와 같은 그리드 미터를 나타낸다. 유틸리티는 그리드(710)로부터 PCC(722)를 통해 소비자 구내로 전달되는 전력을 모니터링하기 위해 그리드 미터(720)에 의해 이루어진 측정들에 기초하여 소비자에게 과금한다.
인클로저(730)는 소비자 구내에서의 전기 인클로저를 나타낸다. 회로(732)는 유틸리티 접속을 수신하기 위한 접속 회로를 나타낸다. 일례에서, 회로는 간단한 송신 라인 접속일 수 있다. 대안적으로, 격리 하드웨어 또는 다른 회로부가 포함될 수 있다.
인클로저(730)의 플레이트(740)는 차단기들(760)에 의해 표현되는 다수의 회로 차단기들에 그리드 전력을 제공하기 위한 전기 도체를 나타낸다. 차단기들(760)은 인클로저(730)에 포함될 수 있는 임의의 수의 회로 차단기들을 나타낸다. 일례에서, 인클로저(730)는 차단기들(760)에 의해 제공되는 전기 회로들에 대한 전류들을 측정하기 위한 센서들(742 및 744)을 포함한다. 센서들은 본 명세서에서의 임의의 예에 따를 수 있다.
일례에서, 인클로저(730)는 그리드(710)에 대한 접속을 모니터링하기 위한 센서(734)를 포함한다. 센서(734)는 그리드 대면(grid facing)으로 지칭될 수 있는데, 왜냐하면 그것이 그리드 접속을 들여다보는 것으로 보이는 바와 같은 전류 파형들을 측정하기 때문이다. 일례에서, 인클로저(730)는 소비자 구내의 전기 컴포넌트들에 대한 접속을 모니터링하기 위한 센서(736)를 포함한다. 이에 따라, 센서(736)는 소비자 대면(consumer facing)인 것으로 말할 수 있는데, 왜냐하면 그것이 소비자 구내에서 로컬 시스템을 들여다보는 것으로 보이는 바와 같은 전류 파형들을 측정하기 때문이다. 일례에서, 다수의 소비자 대면 센서들(736)이 있다. 센서(734) 및 센서(736)는 그들이 소비자 구내에서 전력 사용을 모니터링한다는 점에서 미터들로 지칭될 수 있다. 그러나, 그들은 그리드 미터(720)와는 별개인 것으로 이해된다. 추가적으로, 그리드 미터(720)는 일반적으로 전력 사용을 결정하는 데 사용되는 측정들을 추적하는 반면, 센서들(734 및 736)은 전류 파형 데이터를 생성하는 데 사용될 수 있다. 전류 파형 데이터는 시스템(700)이 로컬 전류 파형과 그리드 파형의 비교에 기초하여 상이한 전류 존들에서 동작할 수 있게 할 수 있다.
시스템(700)은 소비자 구내에서의 로컬 로드들을 나타내는, 로드들(762)을 포함한다. 로드들은 동작하기 위해 전기를 소비하는 임의의 디바이스들(예를 들어, 발광체, 가열, 공조, 냉장, 전자기기, 또는 다른 것들)이다. 소스(780)는 솔라 또는 풍력 발전기들과 같은, 그것이 동작할 때 에너지를 생성하는 디바이스인, 임의의 에너지 생성 디바이스를 나타낸다. 저장소(790)는 배터리와 같은, 시간-지연 방식으로 사용 가능하도록 에너지를 저장하는 디바이스를 나타낸다.
일례에서, 시스템(700)은 설명된 임의의 예에 따른 전력 변환기들을 나타내는, 전력 변환기(770)들을 포함한다. 전력 변환기들(770)은 본 명세서에서의 임의의 예에 따른 마이크로인버터들을 나타낼 수 있다. 일례에서, 각각의 저장 디바이스(790)는 적어도 하나의 연관된 전력 변환기(770)를 갖는다. 일례에서, 각각의 소스(780)는 적어도 하나의 연관된 전력 변환기(770)를 갖는다. 일례에서, 전력 변환기들(770)은 차단기(760)의 하나 이상의 회로들에 분배되도록 에너지를 인클로저(730)에 역으로 제공한다.
일례에서, 시스템(700)은 소비자 구내에서의 전력 사용을 관리하기 위한 게이트웨이(750)를 포함한다. 일례에서, 게이트웨이(750)의 일부 또는 전부는 인클로저(730)에 통합된다. 일례에서, 게이트웨이(750)는 인클로저(730)의 컴포넌트들에 통신 가능하게 결합된 별개의 전기 박스를 갖는다. 게이트웨이(750)는 제어기(752)에 의해 표현되는, 적어도 하나의 프로세서 디바이스를 포함한다. 일례에서, 제어기(752)는 내장 컴퓨터를 나타낸다. 제어기(752)는 전류 파형들을 생성하기 위한 계산들을 수행하고, PCC(722)에서 그리드 미터(720)가 어떤 전력 소비를 보는지를 제어하기 위해 소비자 구내에서 미터 뒤의 동작을 제어하는 방법을 결정하기 위한 계산들을 수행한다. 제어기(752)는 iGOS를 실행하기 위한 하드웨어를 나타낸다.
일례에서, 제어기(752)는 EST(754)에 의해 표현된, EST 계산들을 실행한다. EST(754)는 소스(780), 로드(762), 저장소(790), 및 전력 변환기들(770)에 대해 임의의 조합으로 수행될 수 있는 계산들을 나타낸다. 이에 따라, EST(754)는 그리드(710)와 상호작용하는 방법을 결정하기 위해 EST 정보를 이용하는 게이트웨이(750)의 능력을 나타낸다. 시스템(700)은 다른 소비자 노드들을 예시하지 않지만, 시스템(700)의 소비자 구내와 유사한 다른 노드들이 본 명세서에서의 임의의 예에 따라 EST 정보를 교환 및 소비할 수 있다. 소비자들 간의 EST 정보의 공유 및 사용은 진정으로 분산된 그리드 지능을 이용한 진정으로 분산된 에너지 생성을 가능하게 한다.
파선들은 시스템(700)에서의 통신을 예시한다. 일례에서, 게이트웨이(750) 또는 제어기(752)는 그리드 조건들을 제공하는 센서(734)로부터의 센서 데이터, 및 로컬 조건들을 제공하는 센서(736)로부터의 센서 데이터를 수신한다. 일례에서, 게이트웨이(750) 또는 제어기(752)는 소비자 구내 내의 다양한 특정 전기 회로들에 대한 전류 정보를 표시하는 센서들(742 및 744)로부터 정보를 수신한다. 일례에서, 게이트웨이(750) 또는 제어기(752)는 선택된 전력 변환기의 동작을 변경하기 위해 하나 이상의 커맨드를 하나 이상의 전력 변환기(770)에 제공한다. 선택된 전력 변환기들의 동작에 있어서의 변경은 그리드 측으로부터 보이는 바와 같은 전력의 소비를 변경할 수 있다. 동작에 있어서의 변경은 무효 전력 디맨드를 충족시키기 위해 전기 회로들에 주입할, 또는 무효 전력을 그리드(710)에 주입할 무효 에너지를 생성할 수 있다.
일례에서, 제어기(752)는 로컬 시스템에 대한 전류 파형의 동작 사분면을 계산한다. 제어기(752)는 그리드에 대한 전류 파형의 동작 사분면에 기초하여 로컬 전류 파형에 대한 원하는 동작 사분면을 계산할 수 있다. 로컬 시스템에 대한 전류 파형이 원하는 동작이 아닌 경우, 제어기는 동작을 조정하기 위해 하나 이상의 커맨드를 전력 변환기들(770)로 전송할 수 있다. 전력 변환기들(770)은 로컬 전류 파형을 원하는 동작 사분면으로 시프트시키기 위해 유효 및 무효 전력의 혼합을 조정할 수 있다. 일례에서, 전력 변환기들은 단순히 더 많은 유효 전력을 무효 전력으로 변환한다. 일례에서, 전력 변환기들은 소스(780)로부터의 더 많은 생성된 에너지를 시스템 내에 역으로 주입할 무효 에너지로 변환한다. 일례에서, 전력 변환기들은 저장소(790)로부터의 저장된 에너지를 시스템에 역으로 주입할 유효 및 무효 에너지의 혼합으로 변환한다. 이러한 액션들 중 임의의 것 또는 이러한 액션들의 조합은 로컬 전류 파형의 동작을 원하는 사분면으로 변경할 수 있다.
일례에서, 하나 이상의 로드(762)(예를 들어, 에어컨)는 특정 로드의 전력 소비를 관리하기 위한 전력 변환기(770)를 가질 수 있다. 예를 들어, 소정 로드들(762)은 높은 무효 전력 디맨드를 갖는다. 일례에서, 전력 변환기(770)는 그리드(710)로부터 유효 전력을 인출하고 유효 전력을 로컬에서 무효 전력으로 변환할 수 있다. 이에 따라, 전통적으로 행해지는 바와 같이 소비자 구내의 무효 로딩을 변경하기보다는, 전력 변환기(770)는 그의 출력으로부터 전기적으로 격리된, 그리드로부터 유효 전력만을 인출할 수 있다. 이에 따라, 그리드 미터(720)는 소비자 구내에 의한 유효 전력 인출만을 볼 것이다. 그러나, 그의 입력과 출력 사이의 전력 변환기(770)의 전기적 격리는 특정 로드(762)의 디맨드를 충족시키는 로컬 무효 전력 출력을 제공할 수 있다. 이에 따라, 무효 로드는 유효 전력만을 인출하는 것처럼 그리드에게 보일 수 있다. 이에 따라, 접속 라인들이 로드(762)로부터 차단기들(760)로 가지만, 일례에서, 적어도 하나의 로드(762)가 전력 변환기(770)를 통해 차단기(760)에 결합될 수 있다.
도 8은 DER 노드의 예의 블록도이다. 시스템(800)은 고객 구내(810)를 포함한다. 고객 구내(810)는 그리드 소비자를 나타내고, 에너지 생성 자원들(840)을 포함한다. 생성 자원들(840)은 솔라 시스템(842)과 같은 임의의 유형의 발전기 또는 재생 가능 자원을 포함할 수 있다. 일례에서, 생성 자원들(840)은 나중의 회수를 위해 에너지를 저장할 수 있는 저장소(844)를 포함한다.
고객 구내(810)는 로드(812)를 포함하며, 이는 구내에 대한 하나 이상의 개별 로드를 나타낼 수 있거나, 전체 고객 구내를 나타낼 수 있다. 로드(812)는 특정 고조파 시그니처를 가질 수 있다. 일례에서, 고객 구내(810)는 고객 구내(810)에서 생성 및 소비되는 에너지의 에너지 관리를 위한 지능형 플랫폼을 나타내는 iGOS(830)를 포함한다. iGOS(830)는 본 명세서에 설명된 임의의 예에 따를 수 있다. 일례에서, 고객 구내(810)는 그리드 미터(804)를 통해 그리드(802)와 인터페이스한다. 그리드 미터(804)는 전력에 대해 소비자에게 과금하기 위해 고객 구내(810)에 전달되는 순 전력을 모니터링하기 위해 그리드에 의해 사용되는 미터이다.
일례에서, 고객 구내(810)는 4Q(4 사분면) 미터(820)에 의해 표현된 내부 미터를 포함한다. 4 사분면 미터로서, 미터(820)는 유효 및 무효 전력의 양뿐만 아니라, 동작이 현재 어떤 사분면에 있는지를 나타낼 수 있다. 4 사분면 미터 동작에 관한 더 많은 상세 사항이 도 10a 및 도 10b에 관하여 아래에서 제공된다.
일례에서, 솔라(842)는 로드(812)에 의한 이용 가능한 사용을 위해 또는 변환기(852)를 통해 그리드(802)로 익스포트하기 위해 그의 전력을 제공한다. 변환기(852)는 유효 전력 소스로부터 온디맨드 무효 전력을 제공할 수 있는 마이크로인버터를 나타낸다. 이에 따라, 솔라(842)가 DC 전력을 출력하는 동안, 변환기(852)는 기준 파형에 기초하여 전류를 구동하고, 전압이 전류를 따를 수 있게 함으로써, 출력 전압과 전류 사이의 임의의 위상을 갖는 AC 출력을 제공할 수 있다. 변환기(852)는 입력과 출력 사이에 전기적 격리를 갖고, 전기적 격리는 특정 전압 또는 전류를 조절하는 대신에, 단순히 입력과 출력 사이에 에너지를 전송함으로써 디바이스가 입력 및 출력 둘 모두를 임피던스 매칭시킬 수 있게 한다. 변환기(854)는 변환기(852)와 동일할 수 있으며, 저장소(844)에 전력 인터페이스를 제공한다. 일례에서, 저장소(844)는 배터리를 충전하기 위해 DC 전력을 제공하기 위한 별개의 변환기를 포함할 것이다.
고객 구내(810)는 에너지 관리를 위한 지능형 플랫폼의 3개의 컴포넌트들을 예시한다. 첫 번째 것은 에너지 사용의 변동들을 모니터링하고, 분석하고, 조절하는 iGOS(830)이다. 그 다음 것은 전압들 및 주파수들을 관리하고 변조하고, 소비자들, 그리드 운영자들, 및 유틸리티들에 다각적으로 정보를 통신하는 변환기이다. 변환기들은, 앞서 언급된 바와 같이, 무효 전력 생성을 할 수 있다. 세 번째 것은 데이터 수집을 수행하여 다수의 소스들로부터의 모든 정보를 집계하여 전체 시스템 지능 및 신뢰성을 증가시키는 미터(820) 및 iGOS(830)를 포함한다. 일례에서, 전체 집계된 정보는 제어 센터에서만 발생한다. 함께 동작할 때, 시스템(800)은 임의의 주어진 시간에 최종-사용자에 대한 가장 스마트한 에너지 결정들, 그것이 재생 가능 에너지 생성을 증가시킬지, 에너지 소비를 감소시킬지, 그리드-전달된 에너지의 사용을 지연시킬지, 그리드에 과잉 에너지를 판매할지, 또는 다른 결정, 또는 결정들의 임의의 조합을 제공할 수 있다.
도 9는 분산형 전력 그리드에 대한 DER 노드의 예의 블록도이다. 노드(900)는 DER 노드를 나타내고, 본 명세서에 설명된 임의의 예에 따른 DER 노드 또는 제어 노드의 예일 수 있다. 노드(900)는 그의 동작을 가능하게 하는 다양한 하드웨어 요소들을 포함한다. 일반적으로, 하드웨어는 프로세서(910), 전력 분배 하드웨어(920), 및 전력 모니터링 하드웨어(930)로서 설명될 수 있다. 이러한 요소들 각각은 하드웨어의 특정 유형들 및 기능을 포함할 수 있으며, 그 중 일부는 노드(900)의 다른 요소들에 의해 표현될 수 있다.
프로세서(910)는 노드(900) 내의 하나 이상의 제어기들 또는 프로세서들을 나타낸다. 일례에서, 노드(900)는 전력 미터, 전력 변환기, 및 그 2개의 요소들을 인터페이스하고 그리드에 결합하기 위한 제어 하드웨어를 포함한다. 일례에서, 각각의 별개의 아이템은 미터링 디바이스 내의 제어기 및 전력 변환기 내의 제어기와 같은 제어기를 포함한다. 전력 변환기는 전력 추출기 제어기, 인버터 제어기, 및 그들을 관리하기 위한 다른 제어기를 포함할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(910)는 노드(900)가 전력을 모니터링하고 분배하는 것을 가능하게 하는 제어 로직의 하나 이상의 제어기들, CPU들(중앙 처리 유닛들), 프로세서들, 또는 다른 요소들을 나타낼 수 있다.
프로세서(910)는 위에 언급된 임의의 하드웨어를 포함한, 노드(900) 내의 하드웨어의 동작을 관리 및 제어한다. 프로세서(910)는 노드(900)에 대한 iGOS를 제공하도록 실행할 수 있다. 일례에서, 프로세서(910)는 노드(900)에 관하여 설명된 기능들 중 적어도 일부를 제공하도록 로직을 실행한다. 설명된 기능들이 하드웨어에 의해 제공되는 한, 프로세서(910)는 하드웨어의 동작을 제어하는 제어기로 간주될 수 있다. 일례에서, 프로세서(910)는 노드(900)에 대한 DER 노드 운영 체제를 실행한다. 일례에서, 운영 체제는 iGOS이다.
iGOS 플랫폼은 컴퓨팅, 및 노드(900)의 동작에 대한 전반적인 제어를 제공할 수 있다. 일례에서, iGOS는 노드가 데이터를 수집하고 노드 외부로 데이터를 전송하는 결정을 행하는 것을 가능하게 한다. 일례에서, iGOS는 그 데이터를 사용하여 로컬 시스템, 예를 들어 PCC의 동일 측에 결합된 로컬 요소들을 제어할 수 있다. 일례에서, iGOS는 또한 그리드 네트워크 내의 유틸리티 관리자 또는 다른 노드들과 같은, 외부 엔티티들에 의한 사용을 위해 데이터를 전송한다.
일례에서, iGOS는 노드(900)에 대한 디스패치 기능을 제어한다. 디스패치는 전력을 분배하는 방법을 결정하는 데 사용되는 데이터 및 특히 경보들을 제공 및 수신하는 것을 포함할 수 있다. 일례에서, iGOS는 그리드 네트워크의 노드들이 그리드의 동작을 제어하는 정보를 그들 사이에서 공유할 수 있게 하는, 자율 디스패치를 가능하게 할 수 있다. 자율 디스패치는 중앙 그리드 운영자가 디스패치 정보를 생성하거나 분배하는 데 관련될 필요가 없다는 사실을 지칭한다.
일례에서, iGOS는 제어 기능을 가능하게 한다. 제어는 인간, 클라우드, 또는 자동화된 제어 로직에 의한 것일 수 있다. 일례에서, iGOS는 노드(900)가 개별 노드로서 독립적으로 작동하거나 그리드 네트워크 내의 다른 DER 노드들과 집합하여 작동하는 것을 가능하게 한다. 각각의 독립적인 동작은 분산형 네트워크가 중앙 전력 플랜트 없이, 또는 최소의 중앙 그리드 관리로 기능하는 것을 가능하게 할 수 있다.
일례에서, iGOS는 블랙스타트 동작(blackstart operation)을 가능하게 할 수 있다. 블랙스타트 동작은 노드(900)가 그리드의 그의 세그먼트를 오프라인 상태로부터 다시 온라인으로 되돌릴 수 있는 경우이다. 그러한 동작은, 예를 들어 그리드 네트워크의 각각의 노드(900)가 그리드 네트워크 내의 상류측 및 하류측의 조건들을 독립적으로 모니터링하는 것에 의해, 중앙 그리드 관리로부터 자율적으로 발생할 수 있다. 이에 따라, 노드(900)는, 그리드 운영자가 노드에 이르기까지의 전력의 분배를 제어하는 것을 기다려야 함이 없이, 조건들이 허용할 때 온라인으로 될 수 있다. 이에 따라 노드(900)는 그리드로의 그리고 그로부터의 전력의 흐름을 제어함으로써 그의 노드 세그먼트를 다시 온라인으로 지능적으로 되돌릴 수 있고, 이에 따라 스타트업 문제들을 방지할 수 있다. 일례에서, iGOS는 가상 비-익스포트 동작을 가능하게 한다. 비-익스포트는 그리드 상으로 전력을 출력하지 않는 것을 포함한다. 그러나, iGOS로, 노드(900)는 유효 전력을 무효 전력으로 변환할 수 있고, 단순히 그리드 상으로 와트들을 덤핑하는 대신에, 전력 - 그러나 그리드에 의해 요청된 유형의 것이 아님 - 을 계속해서 익스포트할 수 있다.
일례에서, iGOS는 노드(900)가 다수의 라인 전압들을 제공하는 것을 가능하게 한다. 일례에서, 프로세서(910)의 제어 로직을 통할 수 있는, 그리드 인터페이스(980)가 다수의 상이한 트립 포인트 전압(trip point voltage)을 위해 구성될 수 있다. 각각의 트립 포인트 전압은 상이한 제어 이벤트를 제공할 수 있다. 각각의 제어 이벤트는 프로세서(910)로 하여금 DER 노드의 인터페이스를 조정하기 위한 제어 동작들을 수행하게 할 수 있다. 인터페이스는 로드에 대한 인터페이스 및/또는 그리드 네트워크에 대한 인터페이스일 수 있다.
일례에서, iGOS는 그리드 네트워크 내의 상호접속들을 절약할 수 있다. 일례에서, 노드(900)는 역류를 제한하거나, 그리드에 제공되는 전력의 유형을 변경하기 위해 출력을 조정함으로써 그리드 네트워크 상으로의 역류를 제어한다(예를 들어, 비-익스포트를 통해). 일례에서, 노드(900)는 중앙 전력 플랜트로부터의 전력의 흐름을 제어하는 유틸리티 그리드 관리에 의해 전통적으로 수행되는 유틸리티 제어 기능들을 제공한다. 노드(900)는 분산형 전력 그리드를 인에이블하기 위해 그리드 제어 기능들을 제공할 수 있다.
전력 분배 하드웨어(920)는 전력 라인들, 커넥터들, 위상 동기 루프들, 에러 보정 루프들, 변압기들과 같은 인터페이스 보호 또는 격리, 또는 DER 노드가 에너지를 한 지점으로부터 다른 지점으로 전송하는 것, 전력이 그리드 전체에 걸쳐 흐르는 방법 또는 다른 동작들을 제어하는 인터페이스들을 제어하는 것을 가능하게 하는 다른 하드웨어 또는 조합을 포함한다. 일례에서, 전력 변환기가 전력 분배 하드웨어 내에 포함될 수 있다. 전력 변환기는 스마트 인터버 또는 마이크로인버터일 수 있다.
전력 모니터링 하드웨어(930)는 커넥터들, 신호 라인들, 샘플링 하드웨어, 피드백 루프들, 계산 하드웨어, 또는 DER 노드가 하나 이상의 그리드 조건들 또는 로드 조건들 또는 둘 모두를 모니터링하는 것을 가능하게 하는 다른 하드웨어를 포함한다. 그리드 조건들은 그리드 동작의 전압 레벨들, 위상들, 주파수들, 및 다른 파라미터들이거나 이들을 포함할 수 있다. 로드 조건들은 로드들로부터의 전력 디맨드의 전압, 전류, 위상, 주파수, 및 다른 파라미터들이거나 이들을 포함할 수 있다.
일례에서, 노드(900)는 그리드 제어(940)를 포함한다. 그리드 제어는 그리드 네트워크에 대한 인터페이스를 제어하는 하드웨어 및 로직(예를 들어, 예컨대 소프트웨어/펌웨어 로직, 구성들)을 나타낸다. 일례에서, 그리드 인터페이스(980)는 그리드 네트워크 인터페이스들을 나타낸다. 그리드 제어(940)는 유효 전력 제어(942) 및 무효 전력 제어(944)를 포함할 수 있다. 유효 및 무효 제어는 본 명세서에 설명된 임의의 예에 따를 수 있다. 일례에서, 유효 전력 제어(942)는 그리드에 유효 전력을 제공하는 로직(하드웨어 또는 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합)을 포함한다. 일례에서, 무효 전력 제어(944)는 그리드에 무효 전력을 제공하는 로직을 포함한다. 그리드에 전력을 제공하는 것은 요구되는 유형 및 혼합의 전력이 그리드로 흐르게 하도록 인터페이스를 변경하는 것을 포함할 수 있다.
일례에서, 노드(900)는 로컬 제어(950)를 포함한다. 로컬 제어는 그리드 네트워크에 결합된 PCC의 하류측에 있는 아이템들에 대한 또는 로드에 대한 인터페이스를 제어하는 하드웨어 및 로직(예를 들어, 예컨대 소프트웨어/펌웨어 로직, 구성들)을 나타낸다. 로컬 제어(950)는 유효 전력 제어(952) 및 무효 전력 제어(954)를 포함할 수 있다. 유효 및 무효 제어는 본 명세서에 설명된 임의의 예에 따를 수 있다. 일례에서, 유효 전력 제어(952)는 로드에 유효 전력을 제공하는 로직(하드웨어 또는 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합)을 포함한다. 일례에서, 무효 전력 제어(954)는 로드에 무효 전력을 제공하는 로직을 포함한다. 로드에 전력을 제공하는 것은 요구되는 유형 및 혼합의 전력이 로컬 에너지 소스로부터 그리고/또는 그리드로부터 로드로 흐르게 하도록 인터페이스를 변경하는 것을 포함할 수 있다.
유틸리티 전력 그리드가 사용량뿐만 아니라 사용 시간에 기초하는 레이트 구조들을 갖는다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 유틸리티 그리드는 계층화된 레이트들을 가질 수 있다. 일례에서, 프로세서(910)는 그리드 제어(940)와의 또는 로컬 제어(950)와의 인터페이스를 변경하는 방법에 대한 계산들을 행할 때 그것이 레이트 구조 정보를 고려하는 것을 가능하게 하는 레이트 구조 정보를 포함한다. 레이트 구조 정보를 고려하는 것은 어떤 유형의 전력(유효 또는 무효)이 주어진 상황에서 더 많은 가치를 갖는지를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(910)는 에너지 생산의 가치를 최대화하거나 에너지 소비의 비용을 최소화할 수 있다. 계층화된 레이트 구조들이 존재하는 구현에서, 프로세서(910)는 소비를 가능한 최저 계층으로 유지하는 방법 및 전력을 가능한 최고 레이트로 제공하는 방법에 기초하여 그리드 제어(940) 또는 로컬 제어(950)에게 지시할 수 있다. 일례에서, 프로세서(910)는 그리드 제어(940) 또는 로컬 제어(950)의 동작을 제어할 때 유틸리티 또는 그리드 네트워크 요건들을 고려한다. 예를 들어, 그리드는 전력이 어떻게 제공되거나 소비되어야 하는지에 영향을 미치는 축소들 또는 다른 조건들을 가질 수 있다. 일례에서, 노드(900)는 로드들이 동적으로 온라인 및 오프라인으로 될 때 전력 출력을 조정할 수 있다. 예를 들어, 로컬 제어(950)는 로드들이 오프라인으로 될 때 출력을 감소시킬 수 있고, 로드가 온라인으로 될 때 출력을 증가시킬 수 있다.
미터링(960)은 노드(900)의 미터링 능력을 나타내고, 본 명세서에 설명된 임의의 예에 따른 그리드 미터 뒤의 내부 미터 또는 소비자 미터를 포함할 수 있다. 일례에서, 미터링(960)은 로드 제어 미터링(962)을 포함할 수 있다. 로드 제어(962)는 로드 전력 디맨드를 모니터링하는 로직을 포함할 수 있다. 일례에서, 미터링(960)은 시그니처 관리자(964)를 포함할 수 있다. 시그니처 관리자(964)는 로드로 발생하고 있는 것을 모니터링함에 있어서 에너지 시그니처들을 생성, 저장, 및 사용하는 로직을 포함한다. 보다 구체적으로, 시그니처 관리자(964)는 본 명세서에 설명된 임의의 예에 따른 복소 전류 벡터들을 포함한 에너지 시그니처들을 관리할 수 있다.
전통적으로, 그리드에 접속하기 위해 순 에너지 미터가 요구되었다. 그러나, 더 새로운 규정들은 소정의 능력들이 충족되지 않는 한 조금이라도 그리드에 접속하는 것을 방지할 수 있다. 미터링(960)은 노드(900)가 인버터 또는 변환기를 라인 상에서 식별된 특정 에너지 시그니처들에 또는 특정 로드들에 응답하도록 제어하는 것을 가능하게 할 수 있다. 미터링(960)이 검출하는 것에 기초하여, 노드(900)는 에너지 생산 및 로드 소비에 대한 실시간 제어를 제공할 수 있다.
일례에서, 노드(900)는 데이터 인터페이스(970)를 포함한다. 일례에서, 데이터 인터페이스(970)는 데이터 센터 또는 데이터 관리에 전송될 데이터, 및 데이터 센터 또는 데이터 관리로부터 수신되는 데이터를 제어하기 위한 데이터 관리자(972)를 포함한다. 데이터 관리자(972)는 데이터 센터 또는 비슷한 데이터 소스에 요청함으로써 데이터를 수집할 수 있다. 일례에서, 데이터 인터페이스(970)는 데이터 센터, 중앙 그리드 관리, 그리드 네트워크 내의 다른 노드들, 또는 다른 데이터 소스들과의 인터페이스를 관리할 수 있는 외부 관리자(974)를 포함한다. 일례에서, 데이터 관리자(972)는 데이터 소스로부터 전송된 데이터에 응답하여 데이터를 수신한다. 일례에서, 외부 관리자(974)는 데이터 소스로부터의 데이터에 대한 요청을 행한다. 요청은 다수의 표준 통신 프로토콜들 또는 독점 프로토콜들 중 임의의 것에 따를 수 있다. 통신을 위한 매체는 노드(900)와 데이터 소스를 통신 가능하게 결합하는 임의의 매체일 수 있다. 일례에서, 외부 관리자(974)는 규칙적인 간격들로 데이터 소스와 통신한다. 일례에서, 외부 관리자(974)는, 더 많은 데이터가 이용 가능하게 되는 것, 외부 데이터의 표시를 수신하는 것이 이용 가능하게 되는지, 또는 데이터 관리자(972)가 로컬 데이터가 전송할 준비가 되어 있음을 나타내는지와 같은, 이벤트에 응답하여 데이터 소스와 통신한다. 데이터 인터페이스(970)는 시장 사용을 위한 실시간 데이터를 가능하게 할 수 있다. 일례에서, 데이터 인터페이스(970)는 에너지 시그니처들에 대한 전류들을 식별하기 위해 일례에서 사용될 수 있는 데이터 수집을 제공한다.
일례에서, 노드(900)는 그리드 인터페이스(980)를 포함한다. 일례에서, 그리드 인터페이스(980)는 유틸리티 그리드와 인터페이스하는 유틸리티 인터페이스(982)를 포함한다. 일례에서, 그리드 인터페이스(980)는 분산형 그리드 네트워크와 인터페이스하는 가상 인터페이스(984)를 포함한다. 그리드 인터페이스의 동작은 프로세서(910)에 의한 MGIOS의 실행을 지칭하는, MGI(modern grid intelligence)로 지칭될 수 있다. 그리드 인터페이스(980)는, 전통적인 유틸리티 그리드 기반구조이든지 또는 분산형 그리드 네트워크들이든지 간에, 노드(900)를 그리드 기반구조에 결합하는 임의의 유형의 인터페이스를 포함할 수 있다. 일례에서, 그리드 인터페이스(980)는 노드(900)가 전력 방향을 아는 것을 가능하게 할 수 있다. 일례에서, 그리드 네트워크는 전력 방향을 나타내는 피더로부터의 신호의 제공과 같은, 디스패치 정보를 제공한다. 노드(900)는 그리드 네트워크 내의 전력 흐름의 방향에 기초하여 그의 동작을 관리할 수 있다. 그리드 인터페이스(980)는 또한 전력 흐름의 방향에 있어서의 변화들을 동적으로 모니터링할 수 있다.
일례에서, iGOS는 노드(900)가 PCC의 하류측에 접속된 하나 이상의 요소의 동작을 조정하여, 그리드의 동작을 축소하는 것을 가능하게 한다. PCC의 하류측에 결합된 에어 컨디셔너들의 예를 고려한다. 일례에서, iGOS는 그리드 네트워크가 심한 로드를 겪고 있음을 검출할 수 있고, 모든 에어컨디셔너들을 감속시켜 그리드를 5 내지 10분 동안 완화시키기로 결정할 수 있다. 이에 따라, 디바이스들은 중지될 필요가 없고, 그리드는 임의의 세그먼트로의 전력을 차단할 필요가 없다. 대신에, 전력은 선택된 로드들에 대해 일정 기간 동안 감소되어 그리드가 스스로 회복할 수 있게 할 수 있다. 이에 따라, iGOS는 로드 또는 소스들을 제어할 수 있다. 그러한 동작은, 예를 들어, 공급을 완전히 차단하는 대신에 전력 디맨드를 축소시킴으로써, 전압 저하(brownout) 또는 윤번 정전(rolling blackout)을 감소시키거나 방지할 수 있다.
노드(900)는 동작하기 위해 소정 양의 전력을 요구한다는 것이 이해될 것이다. 노드(900)에 의해 소비되는 전력은 노드가 전력을 생성하고 있지 않을 때 제어 디바이스들이 얼마나 많은 전력을 소비하는지를 나타내는 테어 손실(tare loss)로 지칭될 수 있다. 일례에서, 노드(900)는 테어 손실을 감소시키기 위해 슬립 피처(sleep feature)를 포함한다. 예를 들어, 솔라와 같은 준안정 에너지 소스를 제어하는 노드는 태양이 없을 때 슬립할 수 있고, 태양이 나올 때 웨이크업할 수 있다. 일례에서, 노드는 저전력 상태로 디폴트되고 솔라 검출기로부터의 신호, 이더넷을 통한 전력, 또는 그것을 웨이크업하기 위한 어떤 다른 외부 신호 트리거에 응답하여 깨어날 수 있다. 일례에서, 노드는 업그레이드들을 수행하거나 다른 보조 서비스들을 수행하기 위해 밤에 슬립 사이클 동안 웨이크업할 수 있다.
일례에서, 노드(900)는 EST 제어(990)를 포함한다. EST 제어(990)는 본 명세서에서의 임의의 예에 따라 EST 정보를 공유하고 EST 정보에 기초하여 계산들을 수행하기 위해 제어 노드로서 동작하는 노드(900)의 능력을 나타낸다. EST 제어(990)는 프로세서(910)가 로컬에서 수집된 정보에 기초하여 계산들 또는 연산들을 수행하고, 피어 노드들에 의해 공유된 정보와 비교하여, 로컬 에너지 자원들이 피어 노드와 공유되어야 하는지 또는 로컬에서 사용되어야 하는지를 결정하는 것을 가능하게 한다. 결정은 피어 에너지 자원들의 가용성 및 피어 로드들의 디맨드에 기초하여 에너지 자원들을 어떻게 사용할지에 관한 임의의 결정을 포함할 수 있다.
도 10a는 다수의 미터들을 갖는 인클로저의 예의 블록도이다. 시스템(1010)은 시스템(700)에 따른 시스템을 나타낸다. 시스템(1010)은 미터(1030) 및 미터(1040)를 갖는 인클로저(1020)를 포함한다. 시스템(1010)은 또한 게이트웨이(1050)를 포함한다. 시스템(1010)의 정보는 설명된 임의의 예에 따른 EST 계산들을 위해 제어 노드에 의해 사용될 수 있다.
인클로저(1020)는 전술된 것에 따른, 소비자 구내를 위한 전기 분배 하드웨어를 포함할 수 있다. 미터(1030) 및 미터(1040)는 설명에 있어서의 간략함을 위해 미터들로서 라벨링되지만, 그들이 소비자에게 과금할 전력 사용을 모니터링하지 않는다는 전통적인 의미에서 미터들로 간주되지 않을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일례에서, 미터(1030) 및 미터(1040)는 유틸리티 전력 미터와 동일한 의미에서 전력 소비를 측정하지 않는다. 일례에서, 미터(1030) 및 미터(1040)는, 각각, 그리드의 그리고 로컬 시스템의 조건들을 표현하는 전류 벡터들을 계산하기 위해 데이터를 감지한다.
일례에서, 미터(1030)는 그리드에 대한 소비자 구내의 접속 지점인, PCC(1034)를 들여다보는 것으로 보이는 바와 같은 그리드(1032)의 전류의 데이터 판독치들을 생성한다. 데이터 판독치들에 기초하여, 제어기는 PCC(1034)에서 보이는 바와 같은 전류에 대한 전류 벡터를 계산할 수 있다. 전류 벡터는 크기 및 방향을 가지며, 이는 일례에서 4-사분면 단위원 상에 매핑된다. 단위원 상에의 전류 벡터의 매핑은 유효(x-축) 및 무효(y-축) 전력의 조합을 식별할 수 있다. 일례에서, 제어기는 그리드 전류 벡터를 원에 대한 단위로서 설정할 수 있다.
일례에서, 미터(1040)는 접속 지점(1044)을 들여다보는 것으로 보이는 바와 같은, 로컬 시스템, 로컬(1042)의 전류에 대한 데이터 판독치들을 생성한다. 접속 지점(1044)은 소비자 구내 내의 노드를 나타낸다. 제어기는 그리드 벡터와 비교하기 위해 로컬 시스템에 대한 전류 벡터를 계산할 수 있다. 일례에서, 제어기는 벡터를 단위원 상에 매핑한다. 크기는 그리드가 보는 것을 변경하도록 로컬 동작을 조정하기 위해 로컬 시스템이 이용 가능한 자원들의 양을 나타낼 수 있다.
일례에서, 미터들(1030 및 1040)은 그들의 데이터를 iGOS(1052)를 구현하는 게이트웨이(1050)에 제공한다. 일례에서, 게이트웨이(1050)는 계산들을 수행하기 위한 제어기를 나타내는, 제어(1054)를 포함한다. 제어(1054)는 또한 소비자 구내의 하나 이상의 전력 변환기(예시되지 않음)에 전송할 제어 신호들을 나타낼 수 있다.
도 10b는 4-사분면 미터의 예를 나타낸다. 도면(1060)은 입력 및 출력을 갖는 내부 미터(1062)를 나타낸다. 이전 시스템들 중 임의의 것에서의 내부 미터들은 4-사분면 미터들일 수 있다. 4-사분면 미터는 모니터링된 지점에 대한 측정 데이터를 수신한다. 모니터링된 지점은 솔라 시스템 또는 다른 전력 생성일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 모니터링된 지점은 배터리 또는 다른 저장소에 결합될 수 있다. 모니터링된 지점은 전력 변환기를 포함할 수 있다. 미터는 출력 데이터를 게이트웨이(1050)에 제공할 수 있다. 게이트웨이(1050)는 에너지 생성을 관리하고 iGOS(1052)와 같은 지능을 구현하기 위한 컴퓨터 제어(1054)를 포함하는 제어기 또는 "스마트 박스"를 나타낸다.
미터(1062)는 미터(1030) 또는 미터(1040), 또는 미터(1030) 및 미터(1040) 둘 모두의 예를 나타낸다. 미터(1062)는, 이전 단락에서 설명된 바와 같이, 모니터링된 노드에 대한 센서 또는 데이터 측정을 입력(1070)으로서 수신한다. 노드(1072)는, 미터(1062)가 구현되는 곳에 따라, 그리드 대면이든지 또는 소비자 대면이든지 간에, 모니터링된 노드를 나타낸다. 미터(1062)는 생성된 측정치들을 나타내는, 출력(1080)을 생성한다. 일례에서, 미터(1062)는 전류 벡터 정보를 생성한다. 미터(1062)는 출력 데이터를 게이트웨이(1050)에 제공할 수 있다. 일례에서, 미터(1062)는 회로 차단기 인클로저 박스 내의 제어기에 출력을 제공한다.
인클로저의 일례에서, 미터(1062)에 따라 구현되는 2개의 미터가 있다: 로컬 전력 생성을 위한 하나 및 PCC를 위한 하나. 일례에서, 시스템은 배터리 서브시스템을 위한 추가적인 미터를 포함한다. 일례에서, 각각의 미터는 모니터링된 노드에 대한 전류의 4-사분면 모니터링을 제공하여, 각각의 모니터링된 노드에서 전력이 어떻게 보이는지를 제어하기 위해 시스템의 동작을 제어하도록 iGOS에 제공할 전류 벡터 정보를 생성한다. 그리드 미터 뒤에서 측정함으로써, 시스템은 미터 뒤의 동작 사분면을 변경하여 그리드가 PCC(1034)의 그리드 측으로부터 볼 때 소비자 구내에서 상이한 동작을 보게 할 수 있다.
일례에서, 4-사분면 미터는, 미터 컴포넌트에서 전통적인 바와 같이, 직렬 포트 대신에 주변 인터페이스 버스(예를 들어, SPI 버스)를 이용할 수 있다. SPI는 미터가 바이트 단위 대신에 메시지 단위로 정보를 통신할 수 있게 한다. 메시지는 미터가 바이트보다 더 많거나 더 적은 정보를 제공할 수 있게 한다. 일례에서, 미터(1062)는 정보를 축적하고, 한 번에 1 바이트 초과의 정보를 제공한다. 미터(1062)는 여전히 바이트 단위로 메시지들을 서비스할 수 있지만, 더 많은 정보의 전송을 허용한다. 추가 정보는 무엇이 발생하고 있는지에 관한 더 많은 데이터를 시스템에 허용할 수 있는 반면, 직렬 포트에서의 바이트 단위 통신은 특정 전류 정보를 추적하는 데 필요한 계산들을 행하기에 충분히 시기 적절한 방식으로 충분한 정보를 제공하지 않을 수 있다. 이에 따라, 미터(1062)는 전통적인 미터들에 비해 증가된 정보를 시스템에 제공할 수 있다.
일례에서, 미터(1062)는 메모리에 직접 데이터를 제공하기 위해 DMA(직접 메모리 액세스) 서비스 기능을 갖도록 셋업된 타이머를 포함한다. 타이머 및 DMA를 갖는 그러한 셋업은 처리 스택의 소정 부분들의 바이패스를 허용할 수 있다. 메시지 단위 통신을 허용하도록 위에서 언급된 바와 같이 구성될 때, 미터(1062)는 측정 코드를 구현하는 프로세서에 의해, 미터에서의 분석을 위해 메모리 내로 직접 정보를 측정할 수 있다. 그러한 셋업은 미터 데이터에 대한 계산을 하는 데 더 많은 시간을 제공하기 위해 처리 윈도우 내에서 더 많은 미터링 데이터의 전송을 가능하게 한다. 그렇기 때문에, 시스템은 변환기들의 동작 및 그리드 미터 뒤의 무효 전력의 생성에 관한 결정을 행하기 위해 시스템 내의 더 세밀한 미터 제어를 이용할 수 있다.
일례에서, SPI 인터페이스는 동기 인터페이스이다. 일례에서, DMA는 순환 버퍼로서 구현된다. 코드 제어 미터(1062)는 DMA 버퍼로부터 데이터를 언제 판독할지를 알기 위해 셋업 타이머들을 덮어쓸 수 있다. 코드는 미터 데이터의 시작 및 끝을 외부에서 추적할 수 있다. 외부에서 시작 및 끝을 추적하는 것은 미터 처리 알고리즘 상의 추가된 추상화 계층을 통해 달성될 수 있다. 그렇기 때문에, 코드는 미터 데이터를 바이트들로 조직화할 수 있으며, 여기서 데이터의 바이트는 예를 들어 판독치를 나타낼 수 있다. 그러한 접근법은 전통적인 접근법들보다 훨씬 더 빠르게 전력 데이터를 수집한다. 증가된 속도는 외부 제어기를 사용해야 함이 없이 즉시 미터에서 전력 정보를 축적하고 평균화하는 것을 가능하게 할 수 있다.
일례에서, 미터(1062)는 iGOS 제어기로 - 회로 박스에 로컬에 있든지 간에 -, 또는 외부 게이트웨이로, 또는 둘 모두로 전송하기 위한 데이터를 저장한다. 일례에서, 미터(1062)는 미터 안에 바로 구축된 로깅(logging)을 갖는다. 로깅은 데이터의 저장을 위한 임계치들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 소정 데이터가 소정 임계치들을 초과하면, 예를 들어, 데이터가 그것 주위의 다른 데이터와 비교하여 스파이크처럼 보일 때, 그것은 이상(anomaly)으로서 플래깅되고 덤핑될 수 있다. 일례에서, iGOS 시스템은 미터(1062)를 폴링할 수 있다. 일례에서, 미터(1062)는 데이터를 iGOS에 푸시한다. 일례에서, 미터(1062)는 iGOS 시스템으로의 데이터 전송의 스케줄을 따른다.
도 11은 전류의 고조파 성분들이 1차 전류 성분에 대해 각도 오프셋들을 갖는 시스템에서의 전류의 성분들의 예의 그래픽 표현이다. 도면(1110)은 전류의 복소 벡터 표현을 제공한다. 벡터는 크기 및 방향을 갖는다. 전통적으로 행해지는 바와 같이 단순히 전력을 측정하는 대신에, 일례에서, 미터(예컨대, 미터(1062) 또는 미터(1040)에 따른 미터)는 복소 전력 벡터의 표현을 포함하는 에너지 시그니처로서 전력을 모니터링할 수 있다. 일례에서, 각각의 시그니처는 시그니처를 정의하기 위한 특성들을 식별한다. 각각의 시그니처는 1차 전류에 대한 벡터 및 하나 이상의 고조파에 대한 벡터를 제공하는 복소 벡터 표현을 포함한다.
벡터(1120)는 1차 전류를 위한 벡터이다. 전형적인 표현에서, x-좌표는 페이지를 가로질러 좌측으로부터 우측으로 연장되는 벡터 성분이다. y-성분은 페이지의 하부로부터 상부로 간다. 간략함을 위해 여기에 표현되지 않지만, 벡터가 음의 y-성분을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. x-y 좌표들은 벡터의 끝을 정의한다. 이제 1차 전류 벡터(1120)의 x 및 y 좌표들이 평면을 정의한다고 가정한다. 본 발명자들에 의해 행해진 연구 및 작업에 따라, 고조파를 상상하는 가장 정확한 방법은 고조파를 3차원 벡터로서 표현하는 것이다. 이에 따라, 벡터(1120)의 x-y 좌표들이 기준 평면을 정의하면, 고조파 중 하나 이상은 1차 전류 벡터의 평면에 대해 각도 오프셋을 가질 수 있다.
예를 들어, 도면(1110)의 예를 고려한다. 제1 고조파는 x 성분 및 y 성분을 포함하는 벡터(1130)를 갖는 것으로서 예시되며, 여기서 성분들의 크기들은 1차 전류 성분들에 대해 임의의 크기일 수 있다. x 및 y 좌표들에 더하여, 제1 고조파 벡터(1130)는 1차 전류 벡터(1120)의 기준 평면에 대한 전류 벡터의 각도 오프셋(1152)을 정의하는, z 좌표 성분을 포함한다. 1차 전류 및 고조파의 시작점들이 동일하다는 것이 이해될 것이다. 이에 따라, 고조파 벡터들 또는 복소 벡터들의 제3 차원은 반드시 절대 z 좌표 성분일 필요는 없으며, 1차 전류에 대한 각도 오프셋이다.
예시된 바와 같이, 제3 고조파 벡터(1140)가 또한 x 성분 및 y 성분, 및 제1 고조파 벡터(1130)의 각도 오프셋(1152)과는 상이할 수 있는(그보다 크거나 작을 수 있는) 각도 오프셋(1154)을 갖는다. 각도 오프셋들의 각도 시프트는 전류에 대한 자기 효과를 나타낸다. 본 발명자들은 제40 고조파까지 전력 소비에 대한 현저한 영향들을 측정하였다. 이에 따라, 고조파 오프셋들의 기여는 과소평가되지 않아야 한다. 고조파는 전류를 이동시키려고 할 때 자속의 상이한 공명 효과들로 인해 각도 오프셋에 대해 시프트된다. 1차 전류 벡터(1120)는 소비자가 볼 것으로 예상하는 전류이다. 그러나, 고조파 성분들은 상당한(주목할 만한) 전력 소비를 추가할 수 있다. 고조파의 오프셋들은 간단한 예상된 2차원 전류 벡터를 3차원 전류 벡터(복소 전류 벡터)로 시프트시킬 수 있다. 시프트되거나 오프셋된 고조파 성분들에 의해 표현되는 자기 성분들을 극복하기 위해 추가적인 전력이 요구될 것이기 때문에, 전통적인 전력 삼각형은 소비자에 의한 전력 사용에 완전히 대처하지는 못한다.
일례에서, 제어기 또는 게이트웨이 시스템은 도면(1110)에 따라 벡터 형태의 전류들의 표현들에 기초하여 전류 계산들을 행한다. 일례에서, 미터(1062) 또는 미터(1040)에 따른 미터는 모니터링된 노드에 대한 전류의 벡터 표현을 생성하고 데이터를 제어기에 제공한다. 제어기는 상이한 로드들 또는 상이한 전기 회로들에 대한 시그니처들을 식별할 수 있을 뿐만 아니라, 그리드 전류 벡터와 로컬 전류 벡터의 비교를 식별할 수 있다. 제어기는 그리드 벡터가 4 사분면 단위원 상에 위치되는 곳에 기초하여 로컬 전류 벡터를 원하는 상태로 시프트시키기 위해 출력의 동작을 조정하라는 요청을 전력 변환기에 전송할 수 있다.
도 12는 로컬 시스템 전류 벡터에 대해 매핑된 그리드 전류 벡터의 예의 그래픽 표현이다. 원(1200)은 전류 벡터의 표현을 제공한다. 일례에서, 원(1200)은 그리드 벡터(1210)를 원(1200) 상에 매핑하기 위해 제어기에 의해 생성된 도식적 정보를 예시한다.
일례에서, 그리드 벡터는 PCC에서 그리드 전류를 측정함으로써 획득된다. 일례에서, 그리드 벡터는 기준 벡터이고, 이에 따라 원(1200)은 벡터(1210)의 크기로 정규화될 수 있다. 원(1200)은 소비자 구내의 피크 전력 또는 소비자 구내의 피크 출력 능력과 같은 상이한 단위로 정규화될 수 있으며, 여기서, 예를 들어, 벡터(1210)는 PCC에서 보이는 바와 같은 소비자 구내의 소비를 나타낼 수 있다.
원(1200)은 논의의 목적을 위한 2개의 상이한 로컬 벡터, 즉 벡터(1220) 및 벡터(1230)를 포함한다. 일례에서, 소비자 구내는 단지 하나의 로컬 벡터만을 가질 것이다. 일례에서, 소비자 구내는 소비자 구내에 공급되는 상이한 위상들 또는 상이한 피드들에 기초한 다수의 벡터들을 포함한다.
벡터(1220)는 측정 시에 소비자 시스템의 전류 생성이 어디에 있는지를 나타낼 수 있다. 일례에서, iGOS는 벡터(1210)에 대응하기 위해 벡터(1220)를 파선으로 시프트하기를 원한다. 그러한 경우는 벡터(1210)가 소비를 나타내고 벡터(1220)가 생성을 나타내는 경우에 그러할 수 있다. 다른 표현에서, 시스템은, 예를 들어 표현이 최대 효율을 위해 정렬되어야 하는 벡터들을 예시하는 경우, 벡터(1210)와 정렬하기 위해 벡터(1220)를 사분면 4(Q4)로부터 사분면 2(Q2)로 시프트하기를 원할 수 있다. 일례에서, 소비자 구내는 시스템이 사분면 2 내의 벡터(1210)와 인라인과 같이 상이한 사분면으로 시프트하기를 원할 수 있는, 사분면 1 내의 전류 벡터(1230)를 가질 수 있다.
그리드 벡터 및 로컬 벡터 또는 로컬 벡터들로 상이한 표현들이 만들어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 벡터들의 정렬 또는 오프셋은 상이한 동작에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 아마도 시스템은 시스템이 무효 전력 지원을 제공하는 것을 보장하기 위해 그리드 벡터와 위상이 어긋나게 로컬 벡터를 의도적으로 이동시키기를 원한다. 표현 또는 원하는 사분면(원하는 사분면 내의 원(1200) 상의 특정 각도에 훨씬 더 고유할 수 있음)이 무엇이든지 간에, 벡터들의 크기 및 각도를 이해하는 것은 시스템이 전력 변환기들이 유효 전력을 무효 전력으로 변환해야 하는지를 결정할 수 있게 할 수 있거나, 시스템에 대한 유효 및 무효 전력의 혼합을 조정할 수 있게 할 수 있거나, 달리 동작을 시프트하는 방법을 가능하게 할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
일례에서, 원(1200)에 나타낸 바와 같이, 제어기는 벡터 계산들을 수행함으로써 전력 변환기들의 동작들을 결정하기 위해 계산들을 할 수 있다. 이에 따라, 시스템은 측정된 전류 파형들을 벡터 형태로 표현하고, 벡터 계산들을 수행하여 원하는 결과를 달성하기 위해 시스템의 동작을 어떻게 조정할지를 결정할 수 있다. 시스템은 필요한 유효 및 무효 전력의 혼합을 결정하기 위해, 또는 전력 변환기가 시스템의 동작을 시프트하기 위해 출력해야 하는 유효 및 무효 전력의 혼합을 결정하기 위해 벡터 계산들을 계산할 수 있다.
일례에서, 원(1200)의 크기는 소비자 구내의 그리드 전압(V)과 전류(I) 사이의 위상차에 관련된다. (원 상의 12:00에서의) 원과 양의 수직축의 교차점은 VAR 리딩(leading)이고, (6:00에서의) 음의 수직축과의 교차점은 VAR 래깅(lagging)이다. 양의 x-축 또는 리딩 VAR들은 VAR들이 유틸리티로부터 제공된다는 것을 나타낼 수 있고, 음의 x-축 또는 래깅 VAR들은 VAR들이 소비자 구내로부터 그리드로 공급된다는 것을 나타낼 수 있다.
전통적인 DER 솔라 패널들은 와트들(W)을 다시 그리드 내로 밀어 넣으며, 이는 V와 I를 따로 밀어 넣는 경향이 있다. VAR들에 대한 필요성이 있고 전통적인 솔라가 그리드 상으로 유효 전력을 플러딩(flooding)할 때, 원(1200)의 크기는 V 및 I 벡터들이 더욱 발산함에 따라 증가한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 전력 변환기들은 V 및 I 벡터들 사이의 접속을 안정화시키기 위해 고유 무효 전력(무효 로딩이 아니라, VAR 주입)을 생성할 수 있는데, 이는 원을 줄어들게 하고 소비자 구내에 대한 동작의 사분면의 제어를 허용한다.
도 13은 PCC에서 전력을 모니터링하는 미터링 디바이스의 예의 블록도이다. 미터링 디바이스(1300)는 설명된 임의의 예에 따른 내부 미터 또는 내부 센서일 수 있다. 일례에서, 미터링 디바이스(1300)는, 예를 들어 시스템(700)에 따른, 인클로저 내의 센서이다.
미터링 디바이스(1300)는, 게이트웨이 디바이스 또는 다른 iGOS 시스템과 같은, 관리 시스템에 상호접속하기 위한 하드웨어 컴포넌트들을 포함한다. 일례에서, 미터링 디바이스(1300)는 미터링 디바이스가 전기 회로들의 에너지 사용 또는 생성 또는 에너지 사용 및 에너지 생성 둘 모두를 측정하거나 모니터링할 수 있게 하는 하드웨어를 나타내는, 노드 인터페이스(1320)를 포함한다. 일례에서, 미터링 디바이스(1300)는 전압 감지 하드웨어(1324) 및 전류 감지 하드웨어(1322)를 포함한다. 전류 감지 하드웨어(1322)는 모니터링된 노드에서 인출된 전류 또는 노드에 공급된 에너지를 측정할 수 있고, 측정된 전력의 고조파 성분들을 측정할 수 있는 하드웨어를 포함할 수 있다. 전류 감지(1322)는 모니터링되는 노드에서의 전류 파형의 크기, 위상 오프셋(예를 들어, 역률), 주파수, 또는 다른 전기적 특성들을 포함할 수 있다. 일례에서, 미터링 디바이스(1300)는 에너지 시그니처를 생성하고 그러한 에너지 시그니처 계산을 저장된 에너지 시그니처(1332)와 비교할 수 있다. 미터링 디바이스(1300)는 또한 시그니처(1332)로서 계산된 새로운 에너지 시그니처를 저장할 수 있다. 전압 감지 하드웨어(1324)는 모니터링되는 노드에서의 전압 파형의 위상, 주파수, 크기, 또는 다른 전기적 특성을 포함하는 전압을 측정할 수 있다.
프로세서(1310)는 미터링 디바이스(1300)를 위한 제어 로직 또는 제어기를 나타낸다. 프로세서(1310)는 에너지 모니터링을 수행하도록 구성되거나 프로그래밍될 수 있다. 프로세서(1310)는 에너지 시그니처들을 계산하거나, 복소 전류 벡터들을 생성하거나, 전류 및 전압 판독치들을 에너지 시그니처들 또는 다른 전류 벡터들과 비교하기 위한 계산들을 수행하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 프로세서(1310)는 모니터링된 노드가 단위원 상의 원하는 전류 벡터 위치에 있게 하기 위해 고조파, 그리드 조건, 또는 다른 조건을 보상하기 위해서 전류가 어떻게 조정될 수 있는지를 결정한다.
미터링 디바이스(1300)는 미터링 디바이스(1300)가 다른 미터링 디바이스에 접속될 수 있게 하거나, 미터링 디바이스(1300)가 구현된 소비자 구내의 관리 시스템에 접속될 수 있게 하는 외부 I/O(1340)를 포함한다. 일례에서, 외부 I/O(1340)는 미터링 디바이스(1300)가 게이트웨이 디바이스로 데이터를 전송할 수 있게 한다.
일례에서, 미터링 디바이스(1300)는 저장소(1330)로서 나타낸, 메모리 또는 하드 드라이브 또는 솔리드 스테이트 저장소와 같은, 저장 자원들을 포함한다. 일례에서, 미터링 디바이스(1300)는 미터링 디바이스에 의한 로컬 사용을 위해 또는 외부 제어기로 전송할 데이터로서 시그니처들 또는 벡터들을 저장한다. 시그니처들 또는 벡터들은 모니터링된 노드에 대한 파형 데이터를 간단히 표현할 수 있는 시그니처들(1332)로서 미터링 디바이스(1300)에서 표현된다. 파형 데이터는 모니터링된 노드에서 전류 파형의 조건을 나타내는 복소 전류 벡터를 나타내거나 그를 계산하는 데 사용될 수 있는 데이터를 포함할 수 있다.
일례에서, 프로세서(1310)는 준수 정보(1334)의 하나 이상의 아이템에 액세스한다. 일례에서, 준수 정보(1334)는 저장소(1330)에 저장된다. 일례에서, 준수 정보(1334)는 외부 I/O(1340)를 통해 수신된다. 일례에서, 프로세서(1310)는 준수 정보(1334)에 기초하여 주어진 전력 디맨드 시나리오 또는 전력 생성 시나리오에 대해 요구되는 전류 파형 위상 및 형상을 계산한다. 이에 따라, 준수 정보(1334)는 미터링 디바이스(1300)가 어떻게 동작하는지에 영향을 미칠 수 있다. 일례에서, 외부 I/O(1340)는 미터링 디바이스(1300)가 연관된 변환기 또는 변환기들에 결합될 수 있게 한다. 프로세서(1310)에 의해 이루어진 계산들에 기초하여, 일례에서, 미터링 디바이스(1300)는 원하는 전류를 달성하기 위해 어떻게 동작할지를 전력 변환기에 시그널링할 수 있다. 일례에서, 미터링 디바이스(1300)는 간단히 전력 변환기에 원하는 전류를 표시하고, 이어서 전류 변환기는 전류를 생성하는 방법을 별도로 계산할 수 있다. 일례에서, 미터링 디바이스(1300)는 전력 변환기 디바이스에 대한 입력으로서 특정 파라미터들을 계산하여, 그것이 원하는 전류 벡터를 위해 그것의 동작을 조정하게 한다.
일례에서, 프로세서(1310)는 EST 제어(1350)를 포함한다. EST 제어(1350)는 설명된 임의의 예에 따라 EST 정보를 공유하고 EST 정보에 기초하여 계산들을 수행하기 위해 제어 노드의 일부로서 정보를 제공하는 미터링 디바이스(1300)의 능력을 나타낸다. EST 제어(1350)는 프로세서(1310)가 로컬에서 수집된 정보에 기초하여 계산들 또는 연산들을 수행하고, 피어 노드들에 의해 공유된 정보와 비교하여, 로컬 에너지 자원들이 피어 노드와 공유되어야 하는지 또는 로컬에서 사용되어야 하는지를 결정하는 것을 가능하게 한다. 결정은 피어 에너지 자원들의 가용성 및 피어 로드들의 디맨드에 기초하여 에너지 자원들을 어떻게 사용할지에 관한 임의의 결정을 포함할 수 있다.
도 14는 무효 전력 주입이 가능한 전력 변환기의 예의 블록도이다. 시스템(1400)은 입력을 출력에 결합하는 전력 변환기(1420)를 예시한다. 전력 변환기(1420)는 본 명세서에서의 임의의 설명에 따른 전력 변환기 또는 마이크로인버터일 수 있다.
근본적으로, 전력 변환기(1420)는 출력과 입력 사이의 전기적 격리를 갖는다. 전기적 격리는 전력 변환기(1420)가 입력에서 소스와 임피던스 매칭을 수행하면서 또한 출력에서 로드와 임피던스 매칭을 수행할 수 있게 한다. 입력 및 출력 둘 모두에서의 임피던스 매칭은 전력 변환기가 소스가 제공할 수 있는 어떠한 입력과도 간단히 매칭할 수 있게 하고, 출력을 로드의 임의의 전압으로 부유시킬 수 있게 하기 위해 입력을 격리시키는 내부 노드를 통해 달성될 수 있다.
시스템(1400)은 임의의 DC(직류) 전력 소스를 나타내는 에너지 소스(1410)를 포함한다. 에너지 소스(1410)는 솔라 셀들/어레이, 풍력 발전기, 또는 다른 시변 또는 환경 친화적 전력 소스와 같은, 에너지 생성의 임의의 예일 수 있다. 에너지 소스(1410)는 소스를 출력으로부터 전기적으로 격리시키는 하드웨어(1430)에 결합된다.
하드웨어(1430)는 DC 입력을 격리된 DC 소스로 변환하는 DC/DC 변환기(1432)를 포함한다. 하드웨어(1430)는 격리된 DC 전력을 교류(AC)로 변환하여 출력으로서 제공하는 DC/AC 인버터(1434)를 포함한다. DC/AC 인버터(1434)는 후술되는 바와 같이 임의의 원하는 위상을 갖는 출력을 생성할 수 있다.
소스를 출력으로부터 전기적으로 격리시키는 DC-DC(또는 DC/DC) 변환기(1432). DC/DC 변환기(1432)는 전기 접속과 매칭하기 위해 어느 한 쪽에서 부유될 수 있는 내부 노드를 예시하는 파선을 갖는다. 예를 들어, DC/DC 변환기(1432)는 별개의 출력 변압기에 결합된 입력 변압기를 가질 수 있으며, 변압기들의 유도된 라인들은 내부 노드 상에서 서로 결합된다. 이어서 내부 노드는 변압기들 사이에 전류를 통과시키기 위해 필요한 어떤 전압으로든 간단히 부유될 수 있다. 입력 변압기는 입력을 격리시키고 출력 변압기는 출력을 격리시킨다.
입력 및 출력은 입력 DC 전압의 고주파 스위칭에 의해 자속으로 충전되는, 플로팅 노드에 의해 서로 내부적으로 격리된다. 이에 따라, 내부 노드는 간단히 부유되고 소스에 의해 제공되는 임의의 에너지를 수신할 수 있고, 출력이 동작하는 어떤 전압이든 그 전압에서 출력에 모든 이용 가능한 에너지를 전달할 수 있다. 출력은 간단히 로드 전압으로 부유되고 전류를 전달할 것이다.
하드웨어(1430)는 DC/DC 변환기(1432)의 입력 인터페이스의 동작을 변경하여 입력의 전압 또는 전류를 특정 값으로 고정함이 없이 소스(1410)로부터의 에너지 전송을 최대화함으로써 임피던스 매칭할 수 있다. 오히려, 입력은 소스(1410)에 의해 생성되는 어떤 전압으로든 전력이 부유될 수 있게 할 수 있고, 전류는 생성되는 어떤 총 전력이든 그에 기초하여 매칭할 것이다. 유사하게, 출력 상에서, 하드웨어(1430)는 로드가 동작하는 어떤 전압이든 그 전압에서 필요한 어떤 전력이든 그 전력을 로드가 인출할 수 있게 하기 위해 로드에 대한 DC/AC 인버터(1434)의 출력 인터페이스의 동작을 변경함으로써 임피던스 매칭한다. 이에 따라, 하드웨어(1430)의 출력은 로드(예를 들어, 로드(1402))의 전압과 매칭하도록 부유되고, 이용 가능한 총 전력과 매칭하도록 전류를 생성할 수 있다.
하드웨어(1430)는 DC/AC 인버터(1434)에 대한 출력 전류 파형을 생성할 수 있으며, 여기서 크기는 얼마나 많은 에너지가 이용 가능한지, 그리고 로드가 어떤 것인지에 의해 결정된다. 이에 따라, 출력은 로드와 매칭하도록 부유되고, 특정 전류 또는 특정 전압에 고정되지 않는다. DC/DC 변환기(1432)와 DC/AC 인버터(1434) 사이의 내부 노드는 에너지 저장소로서 작용할 수 있으며, 여기서 입력 임피던스 매칭은 내부 노드의 효율적인 충전을 가능하게 하고, 출력 임피던스 매칭은 로드가 내부 노드로부터 에너지를 인출할 수 있게 한다.
제어기(1440)는 전력 변환기(1420)의 제어 하드웨어 또는 CPU(중앙 처리 유닛) 또는 프로세서를 나타낸다. 파라미터들(param)(1442)은 입력 동작을 제어할 수 있고 파라미터들(param)(1444)은 출력 동작을 제어할 수 있다. 입력 및 출력 동작들은 둘 모두가 내부 노드의 에너지에 대한 액세스를 제어하기 위해 구성된 듀티 사이클을 갖는 스위칭 디바이스에 의해 제어될 수 있다. 일례에서, 제어기(1440)는 파라미터들(1442 및 1444)을 설정하기 위해 에너지 소스(1410)로부터 입력 특성 정보를 수신한다.
일례에서, 전력 변환기(1420)는, 전형적으로 행해지는 바와 같이, 단순히 그리드 전압에 기초하여 전류를 생성하려고 시도하는 대신에 이상적인 출력 전류를 제공할 수 있는, 출력 전류를 생성하기 위한 테이블-기반 메커니즘을 제공하는 테이블들(1450)을 포함한다. 테이블들(1450)의 이상적인 파형은 출력 하드웨어가 고조파 왜곡 없이 이상적 형상의 파형을 생성할 수 있게 하며, 그것은 그리드 전압에 대한 임의의 원하는 위상 오프셋에서 생성될 수 있다. 이에 따라, 이상적인 파형은 전력 변환기(1420)가 입력으로부터 전기적으로 격리된 전력을, 그리고 접속된 시스템에 대해 임의의 위상각에서 출력할 수 있게 한다. 그렇기 때문에, 전력 변환기(1420)는, 단순히 역률을 변경하기 위한 무효 로딩을 제공하는 대신에, 무효 전력을 실제로 생성할 수 있다. 그렇기 때문에, 전력 변환기(1420)는 그리드 전압에 대해 임의의 원하는 위상에서 출력 전류를 생성할 수 있는, 가상 스피닝 발전기로서 동작한다.
테이블들(1450)은, 유효 및 무효 전력의 원하는 혼합을 달성하기 위해, 시스템으로부터 측정된 입력 조건들에 기초하여 획득되는 엔트리들을 포함할 수 있다. 출력으로부터의 피드백은 전압 제로 크로싱, 전압 진폭, 및 전류 파형 정보를 포함할 수 있다. 그러한 정보와 함께, 제어기(1440)는 테이블들(1450)을 이용하여 DC/DC 변환기(1432) 또는 DC/AC 인버터(1434)의 동작 또는 둘 모두의 동작을 조정할 수 있다. 테이블들은 시스템이 생성하려고 시도하는 이상적인 출력 신호들을 제공하는 세트포인트들을 포함할 수 있다. 출력 성능을 입력 전력의 이상적인 표현에 매칭시킴으로써, 전통적으로 행해지는 바와 같이 단순히 출력을 필터링하고 조정하려고 시도하는 것보다 더 양호한 시스템 성능이 가능하다.
제어기(1440)는 DC/AC 인버터(1434) 밖으로 이동하는 AC 전류, 및 로드(1402)와 같은 로드 또는 전력 그리드(구체적으로 도시되지 않음)의 타겟 전압을 모니터링할 수 있다. 제어기(1440)는 하드웨어(1430)의 인터페이스들의 적어도 하나의 전기적 파라미터를 제어하여 그의 동작을 제어한다. 파라미터들(1442 및 1444)은 변환기(1420) 내의 하드웨어(1430)의 동작을 제어하기 위한 제어기(1440)로부터의 제어를 나타낸다. 일례에서, 파라미터들(1442)은 입력 임피던스 매칭을 변경하는 - 이는 결국 내부 노드의 충전을 제어함 -, DC/DC 변환기(1432)에 대한 전력 추출의 스위칭 신호의 듀티 사이클을 포함할 수 있다. 일례에서, 파라미터(1444)는 출력 임피던스 매칭을 변경하는 - 이는 결국 내부 노드로부터의 에너지의 유출을 제어함 -, DC/AC 인버터(1434)의 동작을 변경하기 위한 듀티 사이클 또는 다른 제어 신호를 나타낼 수 있다. 각각의 파라미터의 수정은 모니터링된 전류 및 전압의 품질에 의존할 수 있다. 제어기(1440)는 또한, 적합하게 조절된 전력이 로드(1402)에 의한 사용에 이용 가능할 때, 로드를 전력 변환기(1420)에 의해 생성되는 전력에 결합시키도록 스위칭 디바이스(S2426)를 제어한다.
전력 변환기(1420)는 하드웨어(1430)를 로드(1402)에 선택적으로 접속하기 위한 스위칭 디바이스(S2426)(예를 들어, 릴레이)를 포함한다. 전력 변환기(1420)가 그리드 결합될 때, 출력은 또한 S2426을 통해 그리드에 접속할 수 있다. 정상 동작 하에서, DC 전력은 소스(1410)로부터 인출되고, 전력 변환기(1420)에 의해 추출, 반전 및 동적으로 처리되어, 고조파 왜곡 및 가변성이 비교적 없는 최대 AC 전류를, 그리고 그리드로부터의 또는 로드(1402)로부터의 AC 전압 신호에 관하여 원하는 위상에서 동적으로 생성한다.
일례에서, 전력 변환기(1420)는 그리드의 AC 전압 신호에 관하여 소정 정도까지 의도적으로 위상이 어긋난 AC 전류를 생성할 수 있다. 이에 따라, 단일 전력 변환기(1420)는 로드(1402)를 충족시키거나 전력 그리드 상의 조건들을 보상하기 위해 임의의 원하는 위상 오프셋에서 전력을 전달하기 위한 무효 전력을 생성할 수 있다. 일례에서, 다수의 전력 변환기(1420)는 동일한 인터페이스에서 병렬로 동작할 수 있다. 동일한 인터페이스에 결합될 때, 그들은 각각의 출력에 대해 지정된 위상에서 전력을 출력하여 각각의 하나로부터 또는 그룹으로부터 임의의 비율의 유효 및 무효 전력을 생성하도록 여전히 독립적으로 동작할 수 있다.
일례에서, 시스템(1400)은 특정 에너지 소스(1410) 없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 전력 변환기(1420)는 그리드로부터 전력을 수신하고 로드(1402)에 의해 요구되는 유효 및 무효 전력의 어떤 혼합이든 그 혼합을 제공하는 로드(1402)에 대한 출력을 생성하도록 결합될 수 있다. 그러한 예에서, 전력 변환기는 DC/AC 인버터(1434)에 대한 소스로서 그리드에 접속하고 DC/DC 변환기(1432)를 통해 로드로 출력함으로써 반대로 동작될 수 있다.
일례에서, 제어기(1440)는 EST 제어(1460)를 포함한다. EST 제어(1460)는 설명된 임의의 예에 따라 EST 정보를 공유하고 EST 정보에 기초하여 계산들을 수행하기 위해 제어 노드의 일부로서 EST 정보에 응답하는 변환기(1420)의 능력을 나타낸다. EST 제어(1460)는 제어기(1440)가 로컬에서 수집된 정보에 기초하여 계산들 또는 연산들을 수행하고, 피어 노드들에 의해 공유된 정보와 비교하여, 로컬 에너지 자원들이 피어 노드와 공유되어야 하는지 또는 로컬에서 사용되어야 하는지를 결정하는 것을 가능하게 한다. 결정은 피어 에너지 자원들의 가용성 및 피어 로드들의 디맨드에 기초하여 에너지 자원들을 어떻게 사용할지에 관한 임의의 결정을 포함할 수 있다.
도 15는 로컬에서 생성된 에너지를 분배할지를 결정하기 위한 프로세스의 예의 흐름도이다. 프로세스(1500)는 소비자 노드들의 그리드 네트워크 내의 에너지 분배를 결정하기 위한 프로세스를 나타낸다. 프로세스(1500)는 설명된 임의의 예에 따른 제어 노드, 또는 고객 구내 내에서 제어 동작들을 수행하는 제어기에 의해 실행될 수 있다. 제어기는 소비자 노드 내에서, 또는 소비자 노드 밖에서, 또는 소비자 노드 내 및 소비자 노드 밖 둘 모두에서 에너지의 흐름을 제어하기 위해 하나 이상의 전력 변환기들 또는 마이크로인버터들의 동작을 제어하기 위한 프로세스(1500)의 동작들을 실행할 수 있다.
일례에서, 1502에서, 제어 노드는 로컬 소비자 노드에서의 에너지 가용성 및 에너지 디맨드에 관한 실시간 데이터를 생성한다. 일례에서, 1504에서, 제어 노드는 하나 이상의 피어 노드들로부터 정보를 수신한다. 피어 노드들로부터의 정보는 외부 노드들에서의 에너지 가용성 및 에너지 디맨드에 관한 실시간 데이터를 나타낸다.
일례에서, 1506에서, 제어 노드는 그리드 네트워크 아키텍처에 기초하여 스케일링 팩터를 피어 노드 정보에 적용한다. 일례에서, 제어 노드는 로컬 노드와 피어 노드 간의 물리적 거리에 기초한 팩터에 의해 피어 노드 정보를 스케일링한다. 일례에서, 제어 노드는 로컬 노드와 피어 노드 사이의 에너지 교환 시간에 기초한 팩터에 의해 피어 노드 정보를 스케일링한다. 일례에서, 제어 노드는 로컬 노드와 피어 노드 간의 물리적 거리에 기초한 팩터, 및 로컬 노드와 피어 노드 사이의 에너지 교환 시간에 기초한 팩터에 의해 피어 노드 정보를 스케일링한다.
일례에서, 1508에서, 제어 노드는 로컬 에너지 생성 및 소비, 피어 에너지 생성, 및 피어 에너지 소비의 값을 계산한다. EST 계산들은 제어 노드가 로컬에서 생성된 에너지를 공유하는 값 및 피어 노드로부터 에너지를 수신하는 값을 결정하는 것을 가능하게 할 수 있다. 계산들은 피어 노드에서의 로컬 에너지의 소비에 대한 에너지의 로컬 소비의 값을 계산할 수 있다. 이에 따라, 시스템은 에너지 생성 및 소비의 실시간 값을 결정할 수 있으며, 이는 시스템으로 하여금 그것이 가장 가치 있는 영향을 가질 곳에 기초하여 그리드 네트워크 사이에서 데이터를 동적으로 전송할 수 있게 한다. 에너지의 값이 주어진 순간에 에너지가 가장 요구되는 곳에 기초하여 조정되는 것으로 보아, 에너지의 값은 에너지가 그리드 안정성 및 동작에 미칠 영향의 양호한 반영이다. 피어들에 대한 실시간 정보는 각각의 피어가 특정 소비자 노드 내에서 무엇이 발생하고 있는지뿐만 아니라, 피어 노드들에서 무엇이 발생하고 있는지에 기초하여 동작을 동적으로 조정할 수 있게 한다.
일례에서, 1510에서, 제어 노드는 EST 계산들에 기초하여 로컬에서 생성된 에너지를 제공할 곳 및 로컬 소비를 위한 에너지를 소싱할 곳을 결정한다. 일례에서, 1512에서, 제어 노드는 로컬에서 생성된 에너지에서 더 높은 로컬 값 또는 더 높은 피어 값이 있는지를 결정한다. 더 높은 피어 값이 있는 경우, 일례에서, 1514에서, 제어 노드는 로컬 에너지를 하나 이상의 피어 노드에 분배한다. 더 높은 로컬 값이 있는 경우, 일례에서, 1516에서, 제어 노드는 로컬 에너지를 유지한다. 일례에서, 더 높은 로컬 값이 있을 때, 1516에서, 제어 노드는 대안적으로 또는 추가적으로 하나 이상의 피어 노드로부터 이용 가능한 용량으로부터 로컬 소비를 위한 추가적인 에너지를 소싱할 수 있다.
본 명세서에서의 설명에 관하여 일반적으로, 일례에서 분산형 에너지 자원(DER) 노드는 로컬 에너지 소스; 로컬 에너지 소스에 대해 로컬에 있는 로컬 에너지 로드; 및 로컬 에너지 소스로부터의 실시간 에너지 가용성 및 로컬 에너지 로드로부터의 실시간 에너지 디맨드에 관한 데이터를 생성하고, DER 네트워크의 외부 노드로부터, 외부 노드로부터의 에너지 가용성 및 외부 노드 디맨드로부터의 에너지 디맨드에 관한 공유된 정보를 수신하고 - 공유된 정보는 외부 노드와 DER 노드 사이의 에너지 교환 지연에 기초하여 스케일링됨 -, 로컬 에너지 로드에서의 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용 대, 외부 노드에서의 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용 대, 로컬 에너지 로드에서의 외부 노드로부터의 에너지의 사용의 값을 계산하는 제어기를 포함한다.
DER 노드의 일례에서, 로컬 에너지 소스는 재생 가능 에너지 소스를 포함한다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 로컬 에너지 소스는 배터리를 포함한다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 제어기는 로컬 유효 전력 디맨드 및 로컬 무효 전력 디맨드를 포함하여 에너지의 사용의 값을 계산한다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 제어기는 로컬 에너지 소스로부터의 로컬 에너지 로드에 대한 유효 및 무효 전력의 혼합의 생성을 포함하여, 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 값을 계산한다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 제어기는 로컬 에너지 소스로부터의 외부 노드에 대한 유효 및 무효 전력의 혼합의 생성을 포함하여, 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 값을 계산한다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 공유된 정보는 DER 노드와 외부 노드 사이의 물리적 거리에 기초한 팩터에 의해 스케일링된다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 공유된 정보는 DER 노드와 외부 노드 사이의 에너지 교환 시간에 기초한 팩터에 의해 스케일링된다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 외부 노드는 DER 노드와 동일한 에너지 그리드 서브넷 상의 노드를 포함한다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 외부 노드는 DER 노드와는 상이한 에너지 그리드 서브넷 상의 노드를 포함한다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 외부 노드는 제1 스케일링 팩터에 의해 스케일링되는 제1 공유된 정보를 갖는 제1 외부 노드를 포함하고, 제1 스케일링 팩터와는 상이한 제2 스케일링 팩터에 의해 스케일링되는 제2 공유된 정보를 갖는 제2 외부 노드를 추가로 포함한다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 제2 외부 노드는 제1 외부 노드와 동일한 에너지 그리드 서브넷 상의 노드를 포함하고, 제2 스케일링 팩터는 DER 노드와 에너지 그리드 서브넷 상의 제1 외부 노드 사이에서 에너지를 공유하기 위한 실시간 값과 비교해 DER 노드와 제2 외부 노드 사이에서 에너지를 공유하기 위한 상이한 실시간 값을 나타낸다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 제2 외부 노드는 제1 외부 노드와는 상이한 에너지 그리드 서브넷 상의 노드를 포함하고, 제2 스케일링 팩터는 DER 노드와 상이한 에너지 그리드 서브넷 상의 제1 외부 노드 사이에서 에너지를 공유하기 위한 실시간 값과 비교해 DER 노드와 하나의 에너지 그리드 서브넷 상의 제2 외부 노드 사이에서 에너지를 공유하기 위한 상이한 실시간 값을 나타낸다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, DER 노드는 로컬 에너지 소스로부터의 유효 및 무효 전력의 비율을 생성하는 마이크로인버터를 추가로 포함하며; 제어기는 로컬 에너지 소스로부터의 유효 및 무효 전력의 비율을 생성하는 마이크로인버터의 능력의 계산을 포함하여 에너지의 값을 계산한다. DER 노드의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 제어기는 DER 노드와 외부 노드 사이의 에너지의 공유를 나타내는 블록체인 트랜잭션 로그를 추가로 생성한다.
본 명세서에서의 설명에 관하여 일반적으로, 일례에서 그리드 네트워크에서의 에너지 분배를 위한 방법은 로컬 에너지 소스로부터의 실시간 에너지 가용성 및 로컬 에너지 로드로부터의 실시간 에너지 디맨드에 관한 데이터를 생성하는 단계 - 로컬 에너지 소스 및 로컬 에너지 로드는 분산형 에너지 자원(DER) 노드의 일부임 -; DER 네트워크의 외부 노드로부터, 외부 노드로부터의 에너지 가용성 및 외부 노드 디맨드로부터의 에너지 디맨드에 관한 공유된 정보를 수신하는 단계 - 공유된 정보는 외부 노드와 DER 노드 사이의 에너지 교환 지연에 기초하여 스케일링됨 -; 및 로컬 에너지 로드에서의 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용 대, 외부 노드에서의 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용 대, 로컬 에너지 로드에서의 외부 노드로부터의 에너지의 사용의 값을 계산하는 단계를 포함한다.
방법의 일례에서, 로컬 에너지 소스는 재생 가능 에너지 소스를 포함한다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 로컬 에너지 소스는 배터리를 포함한다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 값을 계산하는 단계는 로컬 유효 전력 디맨드 및 로컬 무효 전력 디맨드를 포함하여 에너지의 사용의 값을 계산하는 단계를 포함한다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 값을 계산하는 단계는 로컬 에너지 소스로부터의 로컬 에너지 로드에 대한 유효 및 무효 전력의 혼합의 생성을 포함하여, 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 값을 계산하는 단계를 포함한다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 값을 계산하는 단계는 로컬 에너지 소스로부터의 외부 노드에 대한 유효 및 무효 전력의 혼합의 생성을 포함하여, 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 값을 계산하는 단계를 포함한다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 공유된 정보는 DER 노드와 외부 노드 사이의 물리적 거리에 기초한 팩터에 의해 스케일링된다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 공유된 정보는 DER 노드와 외부 노드 사이의 에너지 교환 시간에 기초한 팩터에 의해 스케일링된다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 외부 노드는 DER 노드와 동일한 에너지 그리드 서브넷 상의 노드를 포함한다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 외부 노드는 DER 노드와는 상이한 에너지 그리드 서브넷 상의 노드를 포함한다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 외부 노드는 제1 스케일링 팩터에 의해 스케일링되는 제1 공유된 정보를 갖는 제1 외부 노드를 포함하고, 제1 스케일링 팩터와는 상이한 제2 스케일링 팩터에 의해 스케일링되는 제2 공유된 정보를 갖는 제2 외부 노드를 추가로 포함한다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 제2 외부 노드는 제1 외부 노드와 동일한 에너지 그리드 서브넷 상의 노드를 포함하고, 제2 스케일링 팩터는 DER 노드와 에너지 그리드 서브넷 상의 제1 외부 노드 사이에서 에너지를 공유하기 위한 실시간 값과 비교해 DER 노드와 제2 외부 노드 사이에서 에너지를 공유하기 위한 상이한 실시간 값을 나타낸다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 제2 외부 노드는 제1 외부 노드와는 상이한 에너지 그리드 서브넷 상의 노드를 포함하고, 제2 스케일링 팩터는 DER 노드와 상이한 에너지 그리드 서브넷 상의 제1 외부 노드 사이에서 에너지를 공유하기 위한 실시간 값과 비교해 DER 노드와 하나의 에너지 그리드 서브넷 상의 제2 외부 노드 사이에서 에너지를 공유하기 위한 상이한 실시간 값을 나타낸다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 방법은, DER 노드에서 마이크로인버터로, 로컬 에너지 소스로부터의 유효 및 무효 전력의 비율을 생성하는 단계를 포함하고; 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 값을 계산하는 단계는 로컬 에너지 소스로부터의 유효 및 무효 전력의 비율을 생성하는 마이크로인버터의 능력의 계산을 포함하여 에너지의 값을 계산하는 단계를 포함한다. 방법의 임의의 선행하는 예에 따르면, 일례에서, 방법은 DER 노드와 외부 노드 사이의 에너지의 공유를 나타내는 블록체인 트랜잭션 로그를 생성하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 예시된 바와 같은 흐름도는 다양한 프로세스 액션들의 시퀀스들의 예들을 제공한다. 흐름도들은 소프트웨어 또는 펌웨어 루틴에 의해 실행될 동작들뿐만 아니라 물리적 동작들을 나타낼 수 있다. 흐름도는 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있는, 유한 상태 머신(FSM)의 상태들의 구현의 예를 예시할 수 있다. 특정 시퀀스 또는 순서로 도시되지만, 달리 명시되지 않는 한, 액션들의 순서는 수정될 수 있다. 이에 따라, 예시되는 도면들은 단지 예들로서만 이해되어야 하며, 프로세스는 상이한 순서로 수행될 수 있고 몇몇 액션들은 병렬로 수행될 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 액션이 생략될 수 있고; 이에 따라, 모든 구현들이 모든 액션들을 수행하지는 않을 것이다.
다양한 동작들 또는 기능들이 본 명세서에 설명되는 범위에서, 그들은 소프트웨어 코드, 명령어들, 구성 및/또는 데이터로서 설명되거나 정의될 수 있다. 콘텐츠는 직접 실행 가능물(executable)("객체" 또는 "실행 가능물" 형태), 소스 코드, 또는 차이 코드("델타" 또는 "패치" 코드)일 수 있다. 본 명세서에 설명된 것의 소프트웨어 콘텐츠는 콘텐츠가 저장된 제조 물품을 통해, 또는 통신 인터페이스를 통해 데이터를 전송하기 위해 통신 인터페이스를 동작시키는 방법을 통해 제공될 수 있다. 머신 판독 가능 저장 매체는 머신으로 하여금 설명되는 기능들 또는 동작들을 수행하게 할 수 있으며, 기록 가능한/기록 가능하지 않은 매체(예를 들어, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 디바이스들 등)와 같은, 머신(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스, 전자 시스템 등)에 의해 액세스 가능한 형태로 정보를 저장하는 임의의 메커니즘을 포함한다. 통신 인터페이스는 메모리 버스 인터페이스, 프로세서 버스 인터페이스, 인터넷 접속, 디스크 제어기 등과 같은, 다른 디바이스에 통신하는 하드와이어드(hardwired), 무선, 광학 등의 매체 중 임의의 것에 인터페이스하는 임의의 메커니즘을 포함한다. 통신 인터페이스는 소프트웨어 콘텐츠를 설명하는 데이터 신호를 제공하는 통신 인터페이스를 마련하기 위해 구성 파라미터들을 제공하는 것 그리고/또는 신호들을 전송하는 것에 의해 구성될 수 있다. 통신 인터페이스는 통신 인터페이스에 전송되는 하나 이상의 커맨드 또는 신호를 통해 액세스될 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 컴포넌트들은 설명되는 동작들 또는 기능들을 수행하기 위한 수단일 수 있다. 본 명세서에 설명된 각각의 컴포넌트는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합을 포함한다. 컴포넌트들은 소프트웨어 모듈들, 하드웨어 모듈들, 특수-목적 하드웨어(예를 들어, 주문형 하드웨어, ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processor) 등), 내장형 제어기들, 하드와이어드 회로부 등으로서 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 것 외에, 개시된 것 및 본 발명의 구현들에 대해 그의 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 명세서에서의 예시들 및 예들은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 해석되어야 한다. 본 발명의 범위는 후속하는 청구항들만을 참조하여 판단되어야 한다.
Claims (20)
- 분산형 에너지 자원(DER) 노드로서,
로컬 에너지 소스;
상기 로컬 에너지 소스에 대해 로컬에 있는 로컬 에너지 로드(load); 및
상기 로컬 에너지 소스로부터의 실시간 에너지 가용성 및 상기 로컬 에너지 로드로부터의 실시간 에너지 디맨드에 관한 데이터를 생성하고, DER 네트워크의 외부 노드로부터, 상기 외부 노드로부터의 에너지 가용성 및 상기 외부 노드 디맨드로부터의 에너지 디맨드에 관한 공유된 정보를 수신하고 - 상기 공유된 정보는 상기 외부 노드와 상기 DER 노드 사이의 에너지 교환 지연에 기초하여 스케일링됨 -, 상기 로컬 에너지 로드에서의 상기 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용 대, 상기 외부 노드에서의 상기 로컬 에너지 소스로부터의 상기 에너지의 사용 대, 상기 로컬 에너지 로드에서의 상기 외부 노드로부터의 에너지의 사용의 값을 계산하는 제어기를 포함하는, DER 노드. - 제1항에 있어서, 상기 로컬 에너지 소스는 재생 가능 에너지 소스를 포함하는, DER 노드.
- 제1항에 있어서, 상기 로컬 에너지 소스는 배터리를 포함하는, DER 노드.
- 제1항에 있어서, 상기 제어기는 로컬 유효 전력 디맨드 및 로컬 무효 전력 디맨드를 포함하여 에너지의 사용의 상기 값을 계산하는, DER 노드.
- 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 로컬 에너지 소스로부터의 상기 로컬 에너지 로드에 대한 유효 및 무효 전력의 혼합의 생성을 포함하여, 상기 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 상기 값을 계산하는, DER 노드.
- 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 로컬 에너지 소스로부터의 상기 외부 노드에 대한 유효 및 무효 전력의 혼합의 생성을 포함하여, 상기 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 상기 값을 계산하는, DER 노드.
- 제1항에 있어서, 상기 공유된 정보는 상기 DER 노드와 상기 외부 노드 사이의 물리적 거리에 기초한 팩터(factor)에 의해 스케일링되는, DER 노드.
- 제1항에 있어서, 상기 공유된 정보는 상기 DER 노드와 상기 외부 노드 사이의 에너지 교환 시간에 기초한 팩터에 의해 스케일링되는, DER 노드.
- 제1항에 있어서, 상기 외부 노드는 상기 DER 노드와 동일한 에너지 그리드 서브넷 상의 노드를 포함하는, DER 노드.
- 제1항에 있어서, 상기 외부 노드는 상기 DER 노드와는 상이한 에너지 그리드 서브넷 상의 노드를 포함하는, DER 노드.
- 제1항에 있어서, 상기 외부 노드는 제1 스케일링 팩터에 의해 스케일링되는 제1 공유된 정보를 갖는 제1 외부 노드를 포함하고, 상기 제1 스케일링 팩터와는 상이한 제2 스케일링 팩터에 의해 스케일링되는 제2 공유된 정보를 갖는 제2 외부 노드를 추가로 포함하는, DER 노드.
- 제11항에 있어서, 상기 제2 외부 노드는 상기 제1 외부 노드와 동일한 에너지 그리드 서브넷 상의 노드를 포함하고, 상기 제2 스케일링 팩터는 상기 DER 노드와 상기 에너지 그리드 서브넷 상의 상기 제1 외부 노드 사이에서 에너지를 공유하기 위한 실시간 값과 비교해 상기 DER 노드와 상기 제2 외부 노드 사이에서 에너지를 공유하기 위한 상이한 실시간 값을 나타내는, DER 노드.
- 제11항에 있어서, 상기 제2 외부 노드는 상기 제1 외부 노드와는 상이한 에너지 그리드 서브넷 상의 노드를 포함하고, 상기 제2 스케일링 팩터는 상기 DER 노드와 상이한 에너지 그리드 서브넷 상의 상기 제1 외부 노드 사이에서 에너지를 공유하기 위한 실시간 값과 비교해 상기 DER 노드와 하나의 에너지 그리드 서브넷 상의 상기 제2 외부 노드 사이에서 에너지를 공유하기 위한 상이한 실시간 값을 나타내는, DER 노드.
- 제1항에 있어서,
상기 로컬 에너지 소스로부터의 유효 및 무효 전력의 비율을 생성하는 마이크로인버터를 추가로 포함하며,
상기 제어기는 상기 로컬 에너지 소스로부터의 유효 및 무효 전력의 상기 비율을 생성하는 상기 마이크로인버터의 능력의 계산을 포함하여 상기 에너지의 상기 값을 계산하는, DER 노드. - 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 DER 노드와 상기 외부 노드 사이의 에너지의 공유를 나타내는 블록체인 트랜잭션 로그를 추가로 생성하는, DER 노드.
- 그리드 네트워크에서의 에너지 분배를 위한 방법으로서,
로컬 에너지 소스로부터의 실시간 에너지 가용성 및 로컬 에너지 로드로부터의 실시간 에너지 디맨드에 관한 데이터를 생성하는 단계 - 상기 로컬 에너지 소스 및 상기 로컬 에너지 로드는 분산형 에너지 자원(DER) 노드의 일부임 -;
DER 네트워크의 외부 노드로부터, 상기 외부 노드로부터의 에너지 가용성 및 상기 외부 노드 디맨드로부터의 에너지 디맨드에 관한 공유된 정보를 수신하는 단계 - 상기 공유된 정보는 상기 외부 노드와 상기 DER 노드 사이의 에너지 교환 지연에 기초하여 스케일링됨 -; 및
상기 로컬 에너지 로드에서의 상기 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용 대, 상기 외부 노드에서의 상기 로컬 에너지 소스로부터의 상기 에너지의 사용 대, 상기 로컬 에너지 로드에서의 상기 외부 노드로부터의 에너지의 사용의 값을 계산하는 단계를 포함하는, 방법. - 제16항에 있어서, 상기 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 상기 값을 계산하는 단계는 상기 로컬 에너지 소스로부터의 상기 로컬 에너지 로드에 대한 유효 및 무효 전력의 혼합을 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 로컬 에너지 소스로부터의 에너지의 사용의 상기 값을 계산하는 단계는 상기 로컬 에너지 소스로부터의 상기 외부 노드에 대한 유효 및 무효 전력의 혼합을 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 공유된 정보는 상기 DER 노드와 상기 외부 노드 사이의 물리적 거리에 기초한, 그리고 상기 DER 노드와 상기 외부 노드 사이의 에너지 교환 시간에 기초한 팩터에 의해 스케일링되는, 방법.
- 제16항에 있어서,
상기 DER 노드와 상기 외부 노드 사이의 에너지의 공유를 나타내는 블록체인 트랜잭션 로그를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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