TW202008704A - 用於基於負載形狀控制電力的能量控制和儲存系統 - Google Patents

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Abstract

一種能量控制和儲存系統係包含一能量監視器、一電力控制器、一能量儲存裝置、以及一計算單元。該能量監視器監視在一配電系統以及一負載之間提供的電力。該電力控制器和該能量監視器交換電力，並且從一電力產生系統接收電力。該能量儲存裝置儲存透過該電力控制器接收到的能量。該計算單元從該能量控制和儲存系統的外部接收一負載形狀。該計算單元根據由該負載形狀所指出的電力來控制在該能量控制和儲存系統以及該配電系統之間交換的電力，該負載形狀係響應於影響該配電系統的變化的狀況而改變。

Description

用於基於負載形狀控制電力的能量控制和儲存系統
本揭露內容係有關於一種能量控制和儲存系統，並且更具體而言係有關於一種根據一負載形狀來控制與一配電系統所交換的電力之能量控制和儲存系統。
因為消費者在一天的某幾個小時以及在一年的某些時候有較高的能量使用，因此電力事業在尖峰電力需求時間之期間通常必須以較高的價格購買更多的電力來供應消費者。因此，電力事業在尖峰電力需求時間之期間通常收費較高的費率，其意圖是激勵消費者在這些時間之期間降低電力的使用。電力事業係已經施予變動的費率或是其它的誘因，例如是分時電價(TOU)、TOU尖峰電價(CPP)、需求響應(DR)、以及淨計量電價，以在尖峰電力需求時間之期間引起電力的節約。
在許多電力事業的供電區域中的電力使用係已經大幅地增加。在某些區域中，先前使用燃氣設備的家庭及商業正切換到電氣設備。燃氣設備至電氣設備的大量轉換係可能在一電力事業的電網上造成在尖峰負載上的增加，尤其是在具有高密度的從燃氣設備轉換的家庭的住宅區域中。該增大的負載可能會激勵某些客戶增大太陽能光電(PV)陣列的尺寸、或是首次安裝PV陣列，以減輕增大的電力成本。家庭廣泛的電氣化的一個可能的結果是在中午時段的增大的PV反饋至該電網、以及在太陽能PV陣列已經停止產生電力之後的夜晚時段的在該電網上的增大的尖峰需求。一電網在此亦被稱為一配電系統。一電力事業在此亦單純被稱為一事業。
屋主(尤其在較老舊的家庭中)可能會需要升級其主配電盤以支援額外的電氣設備的供電。在一社區中的大量的配電盤升級可能會需要一電力事業的基礎結構升級。該升級可能包含升級接戶線、供電變壓器、翻新饋線、升級電路開關、以及在電路層級安裝額外的容量。
如上所論述的，電力事業通常使用變動的費率或是其它誘因，例如是TOU、TOU CPP、DR、以及淨計量電價，以降低在尖峰電力需求時間之期間的電力消耗。然而，這些誘因通常是不完美而且不可預期的。TOU費率以及其它類似的費率結構並不容許解決位置上或是對時間敏感的因素的有細微差別的負載成形。需求響應以及類似的選項是在它們何時被使用，且客戶如何對於需求響應請求做出響應是不規則且不可預期的。此外，在能源定價上，客戶一般是較喜歡單純及可預測性，但其並未藉由這些變動的費率結構來加以解決。
家庭能源管理系統(HEMS)係已經被用來調整在家庭內的能量使用，以降低電力的整體成本。然而，HEMS可能並未在一本地的區域中的每一個家庭內都被實施。再者，存在有許多不同的HEMS，並且其功效可能差異非常大。為了這些原因，HEMS並未提供相關於被供應至一配電系統以及從一配電系統汲取的變動的電力的最佳的客戶電力使用。HEMS並不修改在一客戶位置的負載以匹配一電力事業所要的負載形狀，該負載形狀係對於一配電系統的需求有利的。
根據在此揭露的某些實施例，在一電力事業客戶位置的一種能量控制和儲存系統係接收一負載形狀(例如，從一電力事業)，該負載形狀係響應於影響一配電系統的變化的狀況而改變。該能量控制和儲存系統可包含一能量儲存裝置(例如，一電池)、一能量監視器、以及一計算單元。該能量控制和儲存系統係結合一現場的電力產生系統(例如，一屋頂的太陽能光電(PV)系統)來操作，以提供現場的電力產生及能量儲存、以及可靠度與孤島的功能。在該配電系統(亦即，一電網)以及該能量控制和儲存系統之間交換的電力係藉由該能量監視器來加以監測，並且利用在該計算單元上執行的軟體來加以控制。該計算單元係根據藉由該負載形狀所指出的電力來控制在該能量控制和儲存系統以及該配電系統之間交換的電力。該計算單元例如可以調變在該客戶位置的負載成為該電力事業所請求的一負載形狀。
在某些實施例中，在多個客戶位置的能量控制和儲存系統可以是以一匯總的市場資產而可供利用的，以提供位置上的能量供電，例如是需求響應、智慧型電網自動化系統，以及停電的減輕。舉例而言，在一或多個客戶位置的能量儲存可以透過該配電系統而被提供至其它的客戶位置。多餘的能量產生係被儲存在該現場的能量儲存裝置中，此係消除對於淨計量電價或是分表計量(sub-metering)的需求。
該能量控制和儲存系統可以利用該能量儲存裝置以及現場的電力產生系統來使得一客戶位置能夠維持超過在該客戶位置的主配電盤的額定電流的電性負載。該能量控制和儲存系統可以在無配電盤及/或供電升級的必要性之下，容許在一客戶位置的其它非電性負載的減碳。
在某些實施例中，客戶可以在一段長時間之期間從一電力事業收到變動小的帳單(flat bill)，其係反映該能量控制和儲存系統的配置的資產的成本、以及一估計的能量使用。該變動小的帳單係提供客戶成本的確定性，因為該變動小的帳單並不會根據客戶的變動的電力使用而變化。該變動小的帳單亦可包含任何相互的價值流的共用，例如是斷續的成本避開。該些配置的資產的模組化本質係容許能夠透過太陽能板或是電池模組的增加而在一客戶位置的能量使用上的結構的改變，其可被反映在該變動小的帳單上的改變。此外，若能量消耗的模式及/或參與有利於該電力事業，則該電力事業可以隨著時間推移來分配紅利給該客戶。此配置係強烈激勵該電力事業來鼓勵該客戶在該客戶位置做額外的節能投資，以便於增加在該客戶位置所消耗的能量的花費以及該變動小的帳單付費之間的差異。
該能量控制和儲存系統(ECSS)亦可以在較低的成本下協助負載預測以及提前一天的電力採購。一負載預測是對於一配電系統(EDS)或是其之一部分的一預測的電力供應及電力需求。一負載預測可以是藉由一電力事業來產生的。在該ECSS以及該EDS之間交換的電力可以根據該負載形狀來加以控制，以便於使得在該ECSS以及該EDS之間交換的電力匹配一負載預測。此外，在多個ECSS以及該EDS之間交換的電力可以利用被提供至該些ECSS的負載形狀來加以控制，以使得在該些ECSS以及該EDS之間交換的電力匹配一針對於該EDS的一本地的部分或是針對於該整個EDS的負載預測。該ECSS亦可被利用以藉由響應於該負載形狀以修改在該EDS上的該ECSS的負載，來降低該電力事業的用於採購電力的成本。例如，該ECSS可以根據如同藉由該負載形狀所指出的電力價格來做出是否從該EDS購買電力、或是使用現場所產生或儲存的能量的一經濟上的決策。藉由一電力事業所產生的一負載模型可以從該客戶位置向上一直到較大的上游系統及資產以及更廣的能量市場來最佳化此經濟上的決策以用於經濟上的調度，其亦容許其它未被充分利用的電力產生及儲存資產能夠更動態地被徵召來參與能量市場。
該ECSS可以響應於該負載形狀來主動地管理和該EDS交換的電力的量，以降低在藉由該EDS傳遞至一客戶位置的電力的量上的變動性。因此，在一客戶位置的電力消耗的高度變動性的風險係被減輕。在從該EDS被汲取的電力的變化上的縮減、以及用一模組化方式(例如，藉由改變該太陽能光電板及/或電池的容量)來製作該ECSS的尺寸以符合預測的負載的能力係降低該電力事業向一電力事業客戶收費一反映該ECSS的投資成本的折舊的變動小的帳單(例如，一週期性的固定的費用)的風險、以及針對於較小的電力消耗變數調整固定的費用的風險。讓由該ECSS所汲取的電力匹配於一如上所論述的負載預測亦降低該電力事業向電力事業客戶收費變動小的帳單的風險。該負載形狀以及該變動小的帳單的成本可以部分根據在該客戶位置的歷史電力使用模式來加以產生。在該客戶位置的未預見到的電力需求例如可以是至少部分從該能量儲存裝置及/或現場的電力產生來供應的。作為另一例子的是，該ECSS亦可以響應於來自該電力事業的一負載形狀，其係指出一先前的負載預測之一改變。若一負載預測變成是不準確的(例如，由於改變電力價格或是一停電)，則該電力事業可以提供一更新的負載形狀至該ECSS，其係指出根據一更新的負載預測來修改和該EDS交換的電力。該ECSS可以進一步藉由動態地響應於更新的負載預測來降低電力消耗的成本。
圖1是描繪根據一實施例的一種用於在一中央電腦系統以及電力事業客戶位置之間傳送有關電力的資料之範例的系統的圖式。在圖1的實施例中，電力事業客戶位置101A、101B、101C及101D(在此全體地被稱為電力事業客戶位置101或是客戶位置101)係分別包含能量控制和儲存系統102A、102B、102C及102D(在此全體地被稱為能量控制和儲存系統102)。電力事業客戶位置101A、101B、101C及101D亦分別包含現場的電力產生系統103A、103B、103C及103D(在此全體地被稱為現場的電力產生系統103)。電力事業客戶位置101例如可以是住宅、商業、或是其之組合。
該些能量控制和儲存系統(ECSS)102的每一個係透過一網路104來連接至一中央電腦系統105。該些資料通訊通道係在圖1-4中藉由具有交替的長及短的劃線的線來加以展示。該些客戶位置101的每一個係連接以從藉由一電力事業所管理的一配電系統接收電力。該配電系統並未顯示在圖1中。ECSS 102的每一個係從該些現場的電力產生系統103中的一個別的現場的電力產生系統接收電力。傳送電力(例如，從系統103至系統102)的配電線路及導線係在圖1-4中藉由粗體線來加以展示。四個電力事業客戶位置101係被展示在圖1中以作為一例子。然而，應瞭解的是，一配電系統可以連接來提供電力至數百個、數千個、或甚至是數百萬個的客戶位置。
該些能量控制和儲存系統(ECSS)102的每一個係在該個別的客戶位置101作用為一電性負載。該些ECSS 102的每一個可以透過網路104來週期性地傳送指出在該個別的客戶位置101的電力消耗的資料至電腦系統105，以用於產生一負載形狀。該些ECSS 102的每一個亦可以透過網路104來週期性地傳送指出從該個別的現場的產生系統103供應的能量以及被儲存在該個別的客戶位置101的能量的資料至電腦系統105，以用於產生一負載形狀。在該些ECSS 102以及該電腦系統105之間的資料通訊可以是透過在網路104中的無線連線、導線、電源線、或是其之任意組合。電腦系統105例如可以是位在一由該電力事業所操作的設施處。
圖1描繪電腦系統105的某些範例的構件。在圖1的例子中，電腦系統105係包含一網路介面111、一或多個處理器裝置112、一或多個儲存裝置113、一或多個輸入/輸出(I/O)介面114、以及一或多個資料庫115。電腦系統105的該些構件111-115的每一個係透過一通訊系統116(例如，一或多個匯流排及/或網路連線)來加以連接。在其它實施例中，電腦系統105可包含未顯示在圖1中的額外的裝置，且/或可以不具有在圖1中所示的裝置中的一或多個。
網路介面111係透過網路104來從客戶位置101接收資料，並且提供資料至客戶位置101。處理器112可包含任意數量的處理器及/或控制器電路/裝置，例如是一CPU(中央處理單元)、微處理器、圖形處理單元(GPU)、現場可程式化的閘陣列、等等。儲存裝置113可包含揮發性及/或非揮發性記憶體裝置，例如是固態記憶體裝置、碟片儲存裝置、磁帶、等等。該輸入/輸出(I/O)介面114例如可包含用於輸入資料至該電腦系統105的裝置(例如，一滑鼠以及一鍵盤)、以及用於提供來自該電腦系統105的結果的機構(例如，印表機以及電腦螢幕)。資料庫115例如可以包含一或多個儲存裝置、額外的處理器、以及相關的資料庫軟體。該些儲存裝置可以被組織成為任何適當的配置，例如是一儲存區域網路。
從能量控制和儲存系統102透過網路104所提供的資料可被儲存在電腦系統105中的儲存裝置113及/或資料庫115內。在處理器112上執行的軟體可以存取此資料，以用於如同在以下更詳細揭露的分析。一或多個使用者可以利用該一或多個I/O介面114來和該軟體介接。
圖2是描繪根據一實施例的一種和一電力事業客戶位置交換電力之系統的圖式。圖2是描繪一配電系統(EDS)201(亦即，一電網)，其係藉由一電力事業所管理的。圖2亦描繪在一客戶位置101產生及分配電力的構件。在圖2的例子中，該客戶位置101係包含一主配電盤202、一能量控制和儲存系統(ECSS)102、一現場的電力產生系統(OSPGS)103、以及耗能的裝置203。圖2的ECSS 102以及現場的電力產生系統103分別是在圖1中所示的能量控制和儲存系統102A-102D以及現場的電力產生系統103A-103D的例子。
該配電系統(EDS)201係透過一或多個電源線來連接至該主配電盤202。EDS 201係從場外的電源(未顯示)接收電力。主配電盤202係包含至少一主電路斷路器，其係容許或中斷在EDS 201以及位置101之間的電流流動。主配電盤202係透過一或多個導線來連接至ECSS 102。當在主配電盤202中的主電路斷路器係閉合時，電力可以透過主配電盤202而在ECSS 102以及EDS 201之間加以提供。
現場的電力產生系統(OSPGS)103係在該客戶位置101產生電力。OSPGS 103係透過一或多個導線來提供其所產生的電力至ECSS 102。OSPGS 103例如可以包含一或多個太陽能光電(PV)板、一或多個風力發電裝置、及/或一燃氣發電機。被安裝在客戶位置101的現場的電力產生的量可以是根據預期的供應至EDS 201以及來自EDS 201的需求的電力來加以選擇的，而不是用以達成用於客戶位置101的能量自主性。
因此，ECSS 102可以經由主配電盤202來從現場的產生系統103以及從EDS 201接收電力。ECSS 102係包含一能量儲存裝置(例如，一電池)，其可以儲存從該EDS 201以及從該現場的產生系統103接收到的能量。對於ECSS 102設置有一能量儲存裝置係增加ECSS 102以及EDS 201的彈性。ECSS 102係提供電力至在該客戶位置101的一或多個耗能的裝置203。裝置203係作用為在ECSS 102上的一負載。該些耗能的裝置203例如可包含照明、家用電器、電動車輛、電腦、電氣工具、可再充電的消費者裝置、以及任何其它使用電力的裝置。ECSS 102係和如同在此相關圖1所揭露的中央電腦系統105通訊。
圖2的配置係使得ECSS 102能夠提供大於主配電盤202的最大額定電流負載的電流至耗能的裝置203。舉例而言，若主配電盤202具有一最大的額定的75安培(amp)，則ECSS 102可以利用來自該能量儲存裝置(例如，一電池)及/或現場的產生系統103的額外的電流來提供超過75安培至裝置203。ECSS 102可以容許在客戶位置101的其它非消耗電能的裝置的減碳(例如，從燃氣設備轉換成為電氣設備)，而不需要升級主配電盤202以及可能的其它提供電力至位置101的電性裝置及導線。
在某些實施例中，每一個具有一ECSS 102的電力事業客戶都可以在一段長時間之期間(例如，在15-25年間)接收一反復出現的變動小的電力事業帳單(例如，一每月固定的費用)。該變動小的電力事業帳單可以反映ECSS 102以及現場的電力產生系統103的配置的資產的成本、以及其估計的利用與潛在的相互的價值流的任何共用，例如是斷續的成本避開。ECSS 102是模組化的，其在於更多的現場的電力產生(例如，更多的太陽能板)或是更多的能量儲存裝置(例如，更多的電池)可以增加在該客戶位置。因此，在電力使用上的結構的改變可以透過更多的現場的電力產生系統103或是更多的能量儲存在該客戶位置的增加而被解決。在該客戶位置增加更多的電力產生或是電力儲存的成本可以藉由一在該變動小的電力事業帳單上的增加來予以抵銷。
在某些實施例中，ECSS 102以及現場的產生系統103的擁有者可以是該電力事業、或是一第三方提供者。若能量消耗模式及/或參與係有利於該電力事業，則系統102-103的擁有者例如可以隨著時間推移與該客戶位置101的居住者或是擁有者分拆現場的電力產生及儲存的紅利。為此理由，該電力事業係被強烈地激勵以鼓勵在該客戶位置的額外的節能投資(例如，高效率的加熱及空調、可變速率的泳池水泵、等等)，以增大在該客戶位置所消耗的能量的成本以及該變動小的電力事業帳單付費之間的差值。
圖3是描繪根據一實施例的在圖2中所示的能量控制和儲存系統102的進一步細節的圖式。在圖3的例子中，能量控制和儲存系統(ECSS)102係包含一能量監視器306、一雙向的換流器307、一電力控制器308、一能量儲存裝置309、一計算單元(CU)310、以及電路斷路器(CB)311、312。ECSS 102的構件306-312的每一個例如可以是被容納在單一實體單元或裝置中。計算單元310係包含一網路介面301、一處理器電路302、記憶體303、一或多個使用者介面304、以及連線305(例如，一種系統匯流排)。該計算單元310係透過連線305來耦接並且控制能量監視器306、換流器307、電力控制器308、能量儲存裝置309、以及電路斷路器311、312中的每一個。
現場的電力產生系統(OSPGS)103係以直流(DC)來提供電力至電力控制器308。電力控制器308可包含一或多個DC/DC轉換器電路、電力介面、AC/DC轉換器電路、控制器電路、記憶體電路、以及其它電性構件。例如當裝置309並未滿的，而且OSPGS 103係產生多餘的電力時，計算單元(CU)310可以使得電力控制器308儲存從OSPGS 103接收到的電力的一部分或是全部在能量儲存裝置309中。若OSPGS 103係包含屋頂的太陽能PV板，則OSPGS 103例如可以在春夏月份的中午時段產生多餘的電力。
電力控制器308可包含一或多個電表/監視器，其係監視OSPGS 103的電力輸出、以及儲存在儲存裝置309中的電力與從儲存裝置309擷取的電力。電力例如可以用直流(DC)而在電力控制器308以及能量儲存裝置309之間加以提供。能量儲存裝置309例如可包含一電性儲存裝置(例如，一或多個電池、一或多個電容器、一或多個超級電容器、等等)、一機械式儲存裝置、一熱儲存裝置、或是其它類型的能量儲存技術。
在圖3的實施例中，耗能的裝置203係包含消耗AC電力的裝置(在圖3中被展示為AC耗能的裝置)以及消耗DC電力的裝置(在圖3中被展示為DC耗能的裝置)。如同在圖3中所示，電力控制器308係透過電路斷路器312來提供DC電力至該些DC耗能的裝置203。電力控制器308係響應於來自CU 310的輸入來導引電力從EDS 201、OSPGS 103、或是能量儲存裝置309中的一或多個至該些DC耗能的裝置203的流動。電力控制器308例如可以在不繞線通過主配電盤202之下提供電力至該些DC耗能的裝置，此係容許ECSS 102能夠供電超過主配電盤202的電力額定值的負載，而不需要一配電系統升級。電力控制器308係包含一電表/監視器，其係監視及記錄電力至該些DC耗能的裝置203的流動。CU 310係斷開或閉合電路斷路器312，以將電力至該些DC耗能的裝置的流動關斷或是導通。
電力控制器308亦可以透過換流器307、能量監視器306、以及電路斷路器(CB)311，來從能量儲存裝置309及/或從OSPGS 103提供電力至該些AC耗能的裝置203。換流器307是一種雙向的換流器，其係轉換直流(DC)成為交流(AC)、或是轉換AC成為DC。換流器307係轉換從電力控制器308接收到的DC電力成為AC電力，該AC電力係透過能量監視器306以及CB 311而被提供至該些AC耗能的裝置203。
ECSS 102可以從配電系統(EDS)201、OSPGS 103、或是能量儲存裝置309中的一或多個提供電力至耗能的裝置203。能量監視器306係包含一電力控制器，其係響應於來自計算單元(CU)310的輸入來從EDS 201或是從換流器307導引電力至該些AC耗能的裝置203的流動。能量監視器306係包含一或多個電表。能量監視器306係監視及記錄電力往返於EDS 201的流動。能量監視器306亦監視及記錄電力至該些AC耗能的裝置203的流動。
從EDS 201、從OSPGS 103、以及從能量儲存裝置309至該些AC及DC耗能的裝置203的電力流動可以例如響應於如同藉由在CU 310從電腦系統105接收到的資料所指出的該客戶並未支付一電力事業帳單，藉由斷開CB 311、312而被關斷。當至該些AC及DC耗能的裝置203的電力係經由CB 311、312而被關斷時，能量監視器306、換流器307、以及電力控制器308可以繼續從OSPGS 103以及從能量儲存裝置309提供電力至EDS 201。因為能量監視器306以及電力控制器308係執行一電力事業表的功能，因此客戶位置101並不需要一用於監視電力的個別的電力事業表。
能量監視器306係提供資料至CU 310，其係指出在EDS 201以及能量監視器306之間隨著時間推移交換的電力的量、以及藉由該些AC耗能的裝置203隨著時間推移汲取的電力的量。電力控制器308係提供資料至CU 310，其係指出藉由OSPGS 103隨著時間推移所產生的電力的量。電力控制器308及/或能量儲存裝置309係提供資料至CU 310，其係指出隨著時間推移被儲存在能量儲存裝置309中的能量的量。電力控制器308亦提供資料至CU 310，其係指出藉由該些DC耗能的裝置203隨著時間推移所汲取的電力的量。CU 310可以提供資料至中央電腦系統105，其係指出在EDS 201及ECSS 102之間隨著時間推移交換的電力的量、藉由該些耗能的裝置203從ECSS 102隨著時間推移所汲取的電力的量、藉由OSPGS 103隨著時間推移所產生的電力的量、隨著時間推移被儲存在能量儲存裝置309中的能量的量、以及其它有關於ECSS 102的操作的資訊。中央電腦系統105可以利用從CU 310接收到的此資料(在以下被稱為內部的變數)以產生用於ECSS 102的一負載形狀、及/或用於在一本地的區域中或是遍及該EDS 201的ECSS 102中的某些個或是全部的負載形狀。CU 310可以經由使用者介面304來顯示有關藉由裝置203的電力使用的資料給一使用者。
該些CB 311、312的每一個係連接至在客戶位置101的一不同的電路。每一個電路係連接至該些耗能的裝置203的一不同的子集合。在任何給定的時間，CU 310係斷開或閉合該些個別的CB 311、312，以控制該些耗能的裝置203中的哪些個從ECSS 102接收電力。連接CB 311、312至耗能的裝置203的導線可以通過主配電盤202、或是與主配電盤202分開地加以繞線。
此外，ECSS 102可以通訊及控制在客戶位置101的其它電力資產，例如是在該客戶處所內的智慧型溫控器及電路。ECSS 102可以對於這些電力資產具有可見度及控制以執行許多功能，例如是電動車輛供電設備(EVSE)的驗證及監視、低碳燃料標準(LCFS)額度的驗證及報告、等等。該ECSS 102可以根據從該電力事業接收到的一負載形狀來直接控制這些電力資產，例如是藉由在一天的不同時間調整一智慧型溫控器的溫度設定，以達成電力節省。作為另一例子的是，ECSS 102可以控制在客戶位置101的一或多個電動車輛(例如，電動汽車)中的電池的充電及放電。ECSS 102例如可以根據來自該電力事業的指出ECSS 102應該提供多餘的電力至EDS 201的一負載形狀，例如是當在EDS 201上的電力價格及需求是高的、電力供應至EDS 201是低的、或是一停電已經發生時，使得在位置101的一或多個電動車輛放電電力至EDS 201。
根據各種實施例，能量控制和儲存系統(ECSS)102可以根據一負載形狀來調整從EDS 201汲取、或是提供至EDS 201(亦即，和EDS 201交換)的電力的量，該負載形狀係從該電力事業的觀點針對於EDS 201而被最佳化的。該負載形狀可以是從中央電腦系統105提供至ECSS 102。該負載形狀可以指出ECSS 102在任意時間之期間應該和EDS 201交換的電力的量。該負載形狀例如可以在各種時間指示ECSS 102降低從EDS 201的電力消耗、或是增加被儲存在裝置309中的能量。ECSS 102可以動態地調整和EDS 201交換的電力的量，以剛好或是盡可能緊密地匹配該負載形狀。替代或是在各種時間，該負載形狀可以指出ECSS 102被容許以從EDS 201汲取的一最大的電力的量。ECSS 102可以使得其和EDS 201交換的電力的量小於由該負載形狀所指出的任何的最大電力。ECSS 102可以例如利用在CU 310上執行的能量管理軟體來執行這些功能以及在此揭露的其它功能。
該負載形狀可以隨著時間推移而響應於影響該配電系統(EDS)201的變化的狀況來動態地改變。影響EDS 201的變化的狀況係包含外部的變數以及內部的變數。中央電腦系統105可以根據例如被儲存在儲存裝置113及/或資料庫115中、或是從一外部來源接收到的外部的變數，來決定在任何時間之期間針對於EDS 201(或是其之一部分)最佳的一負載形狀。該些外部的變數的例子係包含目前的天氣、一天氣預測、電力事業客戶電力使用的一預測、被供應至EDS 201的電力產生的一預測、該EDS 201的供電需求、目前在EDS 201上的電力需求、該電流電力供應至EDS 201、在零售市場中的電力的目前的價格、以及電力的一預測的未來的價格。中央電腦系統105接著係透過網路104來提供指出該負載形狀的資料至ECSS 102。指出該負載形狀的資料係藉由網路介面301而被提供至在CU 310中的處理器302、記憶體303、及/或使用者介面304。該資料可被儲存在記憶體303中，並且藉由處理器302來加以處理。該資料可以經由使用者介面304而被顯示給一使用者。ECSS 102可以利用該能量管理軟體來嘗試讓和EDS 201交換的電力匹配於從電腦系統105接收到的負載形狀。替代的是，ECSS 102可以使用該負載形狀(或是其之一部分)作為從EDS 201汲取的一最大的電力的量、或是提供至EDS 201的一最小的電力的量。
該負載形狀亦可以根據客戶位置的內部的變數(亦即，該些內部的變數)以及亦影響到EDS 201的變數來加以決定。影響EDS 201的內部的變數的例子係包含在位置101的耗能的裝置的電力要求、被儲存在能量儲存裝置309中的能量的量、在EDS 201以及ECSS 102之間交換的電力的量、以及正藉由現場的產生系統103產生的電力的量。如上所述，計算單元(CU)310例如可以從在ECSS 102中的一或多個構件306-309接收指出該些內部的變數的資料。CU 310亦可以從中央電腦系統105，經由網路介面301接收一根據該些外部的變數所產生的負載形狀。在某些實施例中，CU 310係根據該些內部的變數來調整從系統105接收到的負載形狀，以產生一調整後的負載形狀。ECSS 102接著係利用該能量管理軟體，根據該調整後的負載形狀來控制和EDS 201交換的電力(例如，用以盡可能緊密地讓和EDS 201交換的電力匹配於該調整後的負載形狀)。
如上所述，CU 310例如可以經由網路104來傳送指出該些內部的變數的資料至中央電腦系統105。該中央電腦系統105接著可以根據該些外部的變數以及根據該些內部的變數來決定一負載形狀，其係在任何時間之期間針對於該EDS 201以及該ECSS 102為最佳的。中央電腦系統105接著係經由網路104來傳送指出該負載形狀的資料至ECSS 102。ECSS 102接著係根據從中央電腦系統105接收到的負載形狀來控制和EDS 201交換的電力。ECSS 102例如可以嘗試讓ECSS 102和EDS 201交換的電力匹配於從電腦系統105接收到的負載形狀。
CU 310可以利用該能量管理軟體，根據該負載形狀來調整ECSS 102和EDS 201交換的電力，其係藉由控制ECSS 102從OSPGS 103以及能量儲存裝置309提供至裝置203的電力的量。CU 310至少部分是根據該負載形狀來控制該些能量的來源(亦即，EDS 201、OSPGS 103、或是能量儲存裝置309)中的哪一或多個係提供電力至耗能的裝置203。因此，CU 310係根據該負載形狀來控制ECSS 102是否從EDS 201、從OSPGS 103、及/或從能量儲存裝置309提供電力至耗能的裝置203。
CU 310亦可以根據各種的因素，例如是來自耗能的裝置203的電力需求、來自OSPGS 103的電力產生、以及用於在一天中的不同時間從EDS 201汲取電力的變化的價格來最佳化被儲存在儲存裝置309中的電力。這些因素中的一或多個因素可以藉由該負載形狀來加以指出。
一電力事業可以使得中央電腦系統105產生一負載形狀，其係指出當在EDS 201上的電力要求是低的，且/或當電力價格是低的時候，ECSS 102可以從EDS 201汲取的一電力的量。舉例而言，若由耗能的裝置203所汲取的電力係等於或小於由該負載形狀指出的電力，則CU 310可以使得ECSS 102只有從EDS 201來提供電力至耗能的裝置203。
作為另一例子的是，該負載形狀可以指出一用於能量儲存裝置309利用來自EDS 201的電力來充電的理想的時間。若該負載形狀係在一天的某幾個小時大於來自耗能的裝置203的預期或實際的電力需求，則ECSS 102可以使得儲存裝置309在這幾個小時之期間儲存來自EDS 201的電荷。
若由耗能的裝置203所汲取的電力小於由該負載形狀所指出的電力，並且能量儲存裝置309並未滿的，則CU 310可以使得能量監視器306以及電力控制器308從EDS 201提供電力至耗能的裝置203以及能量儲存裝置309。在此例子中，從EDS 201接收到的一些電力係透過能量監視器306、雙向的換流器307、以及電力控制器308而被提供至能量儲存裝置309。來自EDS 201的電力係被儲存在裝置309中，以供未來的使用。ECSS 102可以在電力的價格以及電力需求是低的時候(例如，在一天的清晨幾個小時)，使用來自EDS 201的電力以充電能量儲存裝置309。ECSS 102接著可以在電力需求以及價格是高的一稍後的時間使用被儲存在裝置309中的能量以供電裝置203，以降低在EDS 201上的負載。
一電力事業可以使得中央電腦系統105產生一負載形狀，其係指出當在EDS 201上的電力要求是高的及/或電力價格是高的時候，ECSS 102可以從EDS 201汲取的一電力的量。該負載形狀可以指出ECSS 102可以從EDS 201汲取的一最大的電力的量或是理想的量。舉例而言，若由耗能的裝置203所汲取的電力超出由該負載形狀所指出的電力，則CU 310可以使得ECSS 102從現場的電力產生系統(OSPGS)103及/或能量儲存裝置309提供電力至耗能的裝置203。CU 310係造成在藉由該負載形狀指出的從EDS 201汲取的電力以及裝置203的待從OSPGS 103及/或裝置309汲取的電力要求之間的差值。在此例子中，若正由裝置203汲取的電力係大於如同藉由該負載形狀所指出的該電力事業想要ECSS 102從EDS 201汲取的電力，則CU 310係使得能量監視器306以及電力控制器308從OSPGS 103及/或儲存裝置309提供裝置203的電力要求的至少一部分。CU 310控制被提供至裝置203的電力係來自能量儲存裝置309及/或OSPGS 103的一或二者。
一電力事業亦可以使得中央電腦系統105產生一負載形狀，其係指出當在EDS 201上的電力要求是高的、電力供應至EDS 201是低的、及/或電力價格是高的時候，ECSS 102應該提供至EDS 201的一電力的量。若該負載形狀係指出ECSS 102應該提供多餘的電力至EDS 201，則ECSS 102可以從OSPGS 103及/或能量儲存裝置309提供任何多餘的電力至EDS 201。例如，若能量儲存裝置309已滿或是接近滿的，則CU 310可以使得電力控制器308以及能量監視器306提供在能量儲存裝置309中所儲存的能量至EDS 201，以幫助滿足如同藉由該負載形狀所指出的EDS 201的電力需求。能量可以在能量價格是低的時候從EDS 201、或是在OSPGS 103正產生多餘的電力時從OSPGS 103而被儲存在裝置309中。接著，所儲存的能量可以在能量價格是較高的時候，從裝置309提供至EDS 201。因此，ECSS 102可以最佳化從EDS 201以及從OSPGS 103而被儲存在儲存裝置309中的電力，以降低在客戶位置101的電力消耗的成本及/或消除負的電力價格。
作為另一例子的是，若OSPGS 103正輸出比耗能的裝置203所需的更多的電力，則CU 310可以使得電力控制器308、換流器307、以及能量監視器306從OSPGS 103提供該多餘的電力至EDS 201，以幫助滿足如同藉由該負載形狀所指出的EDS 201的能量需求。例如若該負載形狀係指出EDS 201需要來自ECSS 102的電力，ECSS 102可以提供藉由OSPGS 103產生的並未被裝置203消耗的多餘的電力至EDS 201，即使儲存裝置309並未滿的也是如此。
一電力事業亦可以使得中央電腦系統105產生一負載形狀，其例如是在EDS 201上的電力價格及需求是高的、電力供應至EDS 201是低的、或是一停電已經發生時，指出ECSS 102應該汲取小量或是不汲取來自EDS 201的電力。若該負載形狀係指出汲取小量或是不汲取來自EDS 201的電力，並且OSPGS 103及/或儲存裝置309係具有足夠的能量輸出以滿足裝置203的電力要求，則CU 310可以使得ECSS 102從OSPGS 103及/或儲存裝置309的一或二者來提供裝置203的全部的電力需求。若OSPGS 103正輸出足夠的電力以滿足耗能的裝置203的電力要求，則裝置203可以完全地從OSPGS 103的電力輸出，經由在圖3中所示與上述的電力路徑來加以供電。若OSPGS 103並未輸出足夠的電力以滿足耗能的裝置203的電力要求，並且若能量儲存裝置309係具有儲存的能量，則CU 310可以使得ECSS 102從裝置309，透過在圖3中所示與上述的電力路徑來提供所儲存的能量至裝置203。
若在能量儲存裝置309中所儲存的能量係低於一臨界值，並且OSPGS 103正產生充分的電力輸出，則CU 310可以使得電力控制器308將OSPGS 103的電力輸出中的一些或是全部儲存在能量儲存裝置309中。CU 310可以例如響應於指出耗能的裝置203係利用比正藉由OSPGS 103產生的低的電力、裝置309並未滿的、並且該負載形狀係指出EDS 201並不需要該多餘的電力的資料，而使得藉由OSPGS 103所產生的任何多餘的電力透過電力控制器308而被儲存在能量儲存裝置309中。
若OSPGS 103及/或能量儲存裝置309的電力輸出並不符合耗能的裝置203的電力要求，並且該負載形狀係指出從EDS 201汲取低於補償該電力不足所需的電力，則ECSS 102可以經由EDS 201的一本地的部分，從其它附近的位置接收電力，即如同在以下相關圖4詳細地揭露者。
圖4係描繪根據一實施例的一種可以從本地的電力儲存及發電來提供電力至客戶位置之配電系統的一個例子。圖4展示一配電系統(EDS)400、一電力事業配電站(UDS)401、電力配電線路410、以及4個電力事業客戶位置101A、101B、101C及101D。EDS 400、UDS 401、以及線路410都可以是EDS 201的部分。UDS 401係包含一電腦系統402、一電力控制系統(PCS)403、以及能量儲存裝置404。能量儲存裝置404可以具有顯著比能量儲存裝置309更大的能量儲存能力。
在圖4的系統中，電力係在EDS 400以及在UDS 401中的PCS 403之間交換。再者，電力係透過配電線路410而分別在PCS 403以及在客戶位置101A-101D的主配電盤202A-202D之間交換。四個電力事業客戶位置101A-101D係在圖4中被展示為經由線路410來連接至UDS 401，以作為一例子。然而，應瞭解的是，UDS 401可以連接至更多的客戶位置101。
如同在圖4中所示，電腦系統402可以和中央電腦系統105交換資料。中央電腦系統105可以提供資料給電腦系統402，其例如是指出天氣、在EDS 400上的電力需求、電力供應至EDS 400、電力的市場價格、及/或用於連接至UDS 401的配電系統的一本地的部分的一所要的負載形狀。電腦系統402可以提供資料給電腦系統105，其例如是指出在儲存裝置404中所儲存的能量、及/或經由線路410而連接至UDS 401的客戶位置101的目前的電力需求以及電力供應。
在圖4的實施例中，電腦系統402亦可以分別和在客戶位置101A-101D的能量控制和儲存系統(ECSS)102A-102D交換資料。ECSS 102A-102D可以提供資料至電腦系統402，其例如是指出正由現場的電力產生系統103A-103D產生的多餘的電力的量、在ECSS 102A-102D中所儲存的電力的量、在該客戶位置101A-101D的耗能的裝置203的電力要求、及/或在該客戶位置101A-101D的在該EDS上的負載。電腦系統402可以提供資料至ECSS 102A-102D，其例如是指出用於每一個客戶位置101的一需求響應請求或是一負載形狀。被提供至ECSS 102A-102D的負載形狀例如可以根據來自系統105的負載形狀來指出有多少電力從線路410汲取、或是有多少多餘的電力提供至線路410。該些負載形狀可以是從電腦系統402而被提供至ECSS 102A-102D，其係取代來自電腦系統105的負載形狀或是額外的。
電腦系統402係根據從中央電腦系統105接收到的資料(例如，一用於連接至UDS 401的本地的EDS的負載形狀)及/或從ECSS 102A-102D中的一或多個接收到的資料，來控制在EDS 400、能量儲存裝置404、以及客戶位置101A-101D之間提供的電力。電腦系統402例如可以產生用於該些ECSS 102A-102D的每一個的一調整後的負載形狀，其係根據從電腦系統105接收到的用於該本地的EDS的負載形狀、在一或多個儲存裝置404中所儲存的能量、及/或從ECSS 102A-102D中的一或多個接收到的資料。電腦系統402接著可以經由有線及/或無線的網路來提供該調整後的負載形狀至ECSS 102A-102D。電腦402例如可以藉由提供該調整後的負載形狀至該些ECSS 102A-102D，以嘗試讓來自位置101A-101D的總負載匹配於從系統105接收到的用於該本地的EDS的負載形狀。ECSS 102A-102D接著嘗試讓經由線路410的在該EDS上的負載匹配於從電腦系統402接收到的該調整後的負載形狀。
圖4的電源系統亦可被利用作為一匯總的電力市場資產，以提供位置上的能量供電，例如是需求響應、支援用於智慧型電網管理軟體應用程式、以及停電的減輕。舉例而言，電腦系統402可以響應於來自系統105的一負載形狀指出在EDS 400上的電力需求是高的、電力供應至EDS 400是低的、及/或一停電已經發生在EDS 400中，而傳送需求響應請求至ECSS 102A-102D中的一或多個以降低電力消耗。
儲存裝置404係提供額外的彈性給EDS 400。例如，當在EDS 400上的電力需求是低的，並且電力價格是低的時候，電腦系統402可以指示PCS 403將從EDS 400接收到的電力儲存在能量儲存裝置404中。例如當現場的電力產生系統103A-103D正產生多餘的電力時，電腦系統402亦可以指示PCS 403將從客戶位置101A-101D接收到的電力儲存在能量儲存裝置404中。在一稍後的時間響應於來自系統105的一負載形狀指出例如當針對於來自EDS 400的電力的價格是高的、或是一停電已經發生在EDS 400中時，在能量儲存裝置404中所儲存的電力可以被提供至客戶位置101A-101D或是EDS 400。在能量儲存裝置404中所儲存的能量可以在電力價格是較高的時候被銷售至一連接至EDS 400的更廣的電力市場而作為一匯總的資產。從這些銷售產生的資金例如可以被用來降低向該些電力事業客戶所收取的變動小的電力事業帳單。儲存能量在裝置404中可以消除負的電力價格。
例如，若在位置101A-101D產生及儲存的電力並不符合其電力要求，並且來自系統105的負載形狀係指出從EDS 400汲取比符合在位置101A-101D的電力不足所需的低的電力，則電力可以是從儲存裝置404被提供至位置101A-101D。由於高的電力需求或是一在EDS 400中的停電，該負載形狀可以指示UDS 401從EDS 400汲取較低的電力。當在其個別的客戶位置101A-101D所產生及儲存的電力係不足以符合其電力要求時，ECSS 102A-102D可以傳送請求至電腦系統402以要求更多的電力。電腦系統402可以響應於來自該個別的ECSS 102A-102D的請求以及來自系統105的負載形狀，來指示PCS 403以從能量儲存裝置404經由線路410以提供電力至客戶位置101A-101D中的一或多個。作為另一例子的是，若一客戶位置101並不具有足夠的電力產生或儲存，而另一客戶位置101係具有多餘的電力產生或儲存，則電力可以從具有該多餘的該客戶位置，透過線路410而被提供至具有該不足的該客戶位置。
當在EDS 400上的電力需求是高的，並且客戶位置101A-101D係具有足夠的儲存的電力或是電力產生以滿足其電力需求時，電腦系統402可以指示PCS 403從能量儲存裝置404提供電力至EDS 400。電腦系統402係利用分別從ECSS 102A-102D接收到的資料，來監視在位置101A-101D所儲存及產生的電力。例如，電腦系統402可以響應於從中央電腦系統105接收到的一負載形狀指出EDS 400需要更多的電力產生，而使得PCS 403提供在儲存裝置404中所儲存的電力至EDS 400。如上所論述的，當電力需求及價格是低的時候，電力可以從EDS 400及/或從現場的電力產生系統103A-103D而被儲存在裝置404中。因此，在一本地的區域中連接至UDS 401的客戶位置的藉由現場的電力產生系統103A-103D所產生及/或在ECSS 102A-102D中所儲存的多餘的電力可被儲存在裝置404中，並且接著稍後在電力需求及價格是較高的時候，被銷售至連接至EDS 400的一更廣的電力市場，而作為一匯總的電力市場資產。以此種方式，現場的電力產生系統103A-103D可被匯總來作用為一虛擬的電廠，其係降低在EDS 400上及/或在線路410上的電力變動。
圖5是描繪根據一實施例的可藉由一能量控制和儲存系統所執行的操作的例子的流程圖，以用於控制和一配電系統所交換的電力。在操作501中，在該能量控制和儲存系統中的一能量監視器係監視和該配電系統交換的電力、以及和一負載交換的電力。ECSS 102以及EDS 201/400分別是圖5的能量控制和儲存系統以及配電系統的例子。能量監視器306以及電力控制器308是該能量監視器的例子。在操作502中，在該能量控制和儲存系統中的一電力控制器係從一現場的電力產生系統接收電力。在操作503中，該電力控制器係將能量儲存在該能量控制和儲存系統中的一能量儲存裝置內。OSPGS 103、電力控制器308、以及能量儲存裝置309是圖5的現場的電力產生系統、電力控制器、以及能量儲存裝置的例子。在操作504中，在該能量控制和儲存系統中的一計算單元係接收一負載形狀，該負載形狀係指出響應於影響該配電系統的變化的狀況而改變的電力。在操作505中，該計算單元係根據藉由該負載形狀所指出的該電力，透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力。計算單元310是圖5的計算單元的一個例子。
以下的例子係有關進一步的實施例。例子1是一種能量控制和儲存系統，其包括一能量監視器，其係耦接以監視在一配電系統以及一負載之間提供的電力；一電力控制器，其係耦接以和該能量監視器交換電力並且耦接以從一電力產生系統接收電力；一能量儲存裝置，其係耦接以儲存透過該電力控制器接收到的能量；以及一計算單元，其係耦接以控制該電力控制器以及該能量監視器，其中該計算單元從該能量控制和儲存系統的外部接收一負載形狀，且其中該計算單元根據由該負載形狀所指出的電力來控制在該能量控制和儲存系統以及該配電系統之間交換的電力，該負載形狀係響應於影響該配電系統的變化的狀況而改變。
在例子2中，例子1的能量控制和儲存系統可以選配地包含：其中該計算單元係使得該能量監視器以及該電力控制器嘗試讓和該配電系統交換的電力匹配於由該負載形狀所指出的電力。
在例子3中，例子1-2中的任一個的能量控制和儲存系統可以選配地包含：其中該計算單元係根據由該負載所汲取的電力係小於由該負載形狀所指出的電力來使得該能量監視器以及該電力控制器從該配電系統提供電力至該負載以及該能量儲存裝置。
在例子4中，例子1-3中的任一個的能量控制和儲存系統可以選配地包含：其中若由該負載所汲取的電力超出由該負載形狀所指出的電力，則該計算單元係使得該能量監視器或者該電力控制器從該能量儲存裝置或者該電力產生系統中的至少一個提供電力至該負載。
在例子5中，例子1-4中的任一個的能量控制和儲存系統可以選配地包含：其中該計算單元係根據該負載形狀所指出從該能量控制和儲存系統提供至該配電系統的電力，來使得該能量監視器從該電力產生系統或者該能量儲存裝置提供電力至該配電系統。
在例子6中，例子1-5中的任一個的能量控制和儲存系統可以選配地包含：其中影響該配電系統的變化的狀況包括該負載的電力要求、在該能量儲存裝置中所儲存的能量、或者由該電力產生系統所產生的電力中的至少一個。
在例子7中，例子1-6中的任一個的能量控制和儲存系統可以選配地包含：其中影響該配電系統的變化的狀況包括目前的天氣、天氣預測、在電力事業客戶位置的電力使用的預測、要供應至該配電系統的電力產生的預測、該配電系統的供電需求、在該配電系統上的電力需求、供應至該配電系統的電力、或者從該配電系統所提供的電力的價格中的至少一個。
在例子8中，例子1-7中的任一個的能量控制和儲存系統可以選配地進一步包含：一耦接在該能量監視器以及該電力控制器之間的換流器，其係在交流及直流之間轉換在該能量監視器以及該電力控制器之間交換的電力。
在例子9中，例子1-8中的任一個的能量控制和儲存系統可以選配地包含：其中該換流器、該計算單元、該能量儲存裝置、該電力控制器、以及該能量監視器係被容納在單一單元內。
例子10是一種用於利用一能量控制和儲存系統來控制和一配電系統交換的電力之方法，該方法係包括：利用在該能量控制和儲存系統中的至少一能量監視器來監視和該配電系統交換的電力以及和一負載交換的電力；在該能量控制和儲存系統中的一電力控制器處從一現場的電力產生系統接收電力；利用該電力控制器將能量儲存在該能量控制和儲存系統中的一能量儲存裝置中；在一計算單元處接收一指出電力係響應於影響該配電系統的變化的狀況而改變的負載形狀；以及利用該計算單元，根據由該負載形狀所指出的電力而透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力。
在例子11中，例子10的方法可以選配地包含：其中透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力進一步包括利用該計算單元來嘗試讓在該能量控制和儲存系統以及該配電系統之間交換的電力匹配於由該負載形狀所指出的電力。
在例子12中，例子10-11中的任一個的方法可以選配地包含：其中透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力進一步包括響應於由該負載所汲取的電力係小於由該負載形狀所指出的電力而從該配電系統提供電力至該負載以及該能量儲存裝置。
在例子13中，例子10-12中的任一個的方法可以選配地包含：其中透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力進一步包括若由該負載所汲取的電力超出由該負載形狀所指出的電力，則從該能量儲存裝置或者該現場的電力產生系統中的至少一個提供電力至該負載。
在例子14中，例子10-13中的任一個的方法可以選配地包含：其中透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力進一步包括響應於由該負載形狀所指出的電力，透過該能量監視器來從該現場的電力產生系統或者該能量儲存裝置中的至少一個提供電力至該配電系統。
在例子15中，例子10-14中的任一個的方法可以選配地包含：其中透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力進一步包括根據隨著時間推移而依據在一連接至該配電系統的配電站中所儲存的電力而動態地改變的該負載形狀來控制和該配電系統交換的電力。
例子16是一種中央電腦系統，包括：一儲存裝置；以及一處理器裝置，其中該處理器裝置係被配置以：從該儲存裝置接收指出影響一配電系統的變化的狀況的資料，該配電系統係和在電力事業客戶位置的能量控制和儲存系統交換電力，根據所述變化的狀況來產生負載形狀，所述負載形狀指出在該配電系統以及該能量控制和儲存系統之間要交換的電力，並且提供所述負載形狀中之一個負載形狀至在所述電力事業客戶位置的所述能量控制和儲存系統中的每一個能量控制和儲存系統，以控制所述能量控制和儲存系統和該配電系統交換的電力。
在例子17中，例子16的中央電腦系統可以選配地包含：其中影響該配電系統的所述變化的狀況係包括目前的天氣、天氣預測、在所述電力事業客戶位置的電力使用的預測、要供應至該配電系統的電力產生的預測、該配電系統的供電需求、在該配電系統上的電力需求、供應至該配電系統的電力、從該配電系統提供的電力的價格、或者在一電力事業配電站的儲存裝置中所儲存的能量中的至少一個。
在例子18中，例子16-17中的任一個的中央電腦系統可以選配地包含：其中影響該配電系統的變化的狀況係包括在所述電力事業客戶位置的耗能的裝置的電力要求、在所述電力事業客戶位置的能量儲存裝置中所儲存的能量、或者由在所述電力事業客戶位置的現場的電力產生系統所產生的電力中的至少一個。
在例子19中，例子16-18中的任一個的中央電腦系統可以選配地包含：其中該處理器裝置係進一步被配置以針對於所述電力事業客戶位置產生週期性的變動小的帳單，其係包括由所述電力事業客戶位置從該配電系統所汲取的電力的成本、以及在所述電力事業客戶位置的所述能量控制和儲存系統的成本的折舊。
在例子20中，例子16-19中的任一個的中央電腦系統可以選配地包含：其中該處理器裝置係進一步被配置以產生一額外的負載形狀，其係指出將在該配電系統的連接至一電力事業配電站的一本地的部分以及該配電系統的一其餘的部分之間交換的電力，並且其中該處理器裝置係進一步被配置以提供該額外的負載形狀至該電力事業配電站。
例子21是一種在連接至一配電系統的一本地的部分的一電力事業配電站之電腦系統，其中該電腦系統係被配置以：在來自該配電系統的電力的價格係低於一臨界值的一段時間之期間，使得一電力控制系統透過該配電系統的該本地的部分來將從在電力事業客戶位置的現場的電力產生系統接收到的能量儲存在該電力事業配電站的至少一能量儲存裝置中；並且在來自該配電系統的電力的價格係超過該臨界值的一段時間之期間，透過該電力控制系統來提供在該能量儲存裝置中所儲存的能量至該配電系統，以作為被銷售至一電力市場的一匯總的資產。
在例子22中，例子21的電腦系統可以選配地包含：其中該電腦系統係進一步被配置以：接收一用於該配電系統的該本地的部分的負載形狀，其係響應於影響該配電系統的變化的狀況而改變；根據該負載形狀以及根據在該電力事業配電站的該能量儲存裝置中所儲存的能量來產生調整後的負載形狀；並且提供所述調整後的負載形狀至在所述電力事業客戶位置的能量控制和儲存系統，以控制所述能量控制和儲存系統透過該電力事業配電站來和該配電系統交換的電力。
例子23是一種在一電力事業配電站之電腦系統，其中該電腦系統係被配置以：接收一負載形狀，其係響應於影響一配電系統的變化的狀況而改變，該配電系統係和在電力事業客戶位置的能量控制和儲存系統交換電力；根據該負載形狀以及根據在該電力事業配電站的能量儲存裝置中所儲存的能量來產生調整後的負載形狀；並且提供所述調整後的負載形狀中之一負載形狀至所述能量控制和儲存系統中的每一個能量控制和儲存系統，以控制所述能量控制和儲存系統透過該電力事業配電站和該配電系統交換的電力。
例子24是一種包含指令之非暫態的電腦可讀取儲存媒體，當所述指令藉由一處理器加以執行時，其係使得該處理器施行例子1-23的任一個例子。
例子25是一種電腦系統，其係被配置以施行例子10-15的任一個例子。
例子26是一種方法，其係用以施行例子1-9及16-23的任一個例子。
本發明的某些實施例可以利用硬體、軟體、包含程式指令的非暫態的電腦可讀取媒體、或是其中的組合來加以實施。藉由本發明的實施例所實施的軟體、或是本發明的結果可被儲存在某種形式的一非暫態的電腦可讀取媒體中，例如是半導體記憶體裝置、硬碟機、CD-ROM、DVD、或是其它非暫態的媒體，以用於例如是藉由一處理器來執行或處理、被顯示給一使用者、等等之後續的目的。再者，根據本發明的實施例所實施的軟體或是本發明的結果可以透過一網路，以一信號來加以傳送。本發明的結果可被利用於各種的目的，例如是藉由一處理器來執行或處理、被顯示給一使用者、透過一網路以一信號來加以傳送、等等。所欲的是本發明的範疇並不受限於此詳細的說明，而是藉由在此附加的申請專利範圍來限定之。
儘管該方法的操作是以一特定的順序來加以敘述，但應瞭解的是，其它的操作可以在所述操作之間加以執行、所述操作可以被調整以使得它們在不同的時間或是用一不同的順序來發生、或是所述操作可被分散在一種系統中，其係容許所述操作在和該處理相關的各種間隔下發生。
本發明範例的實施例的先前的說明係已經為了說明之目的而加以提出。該先前的說明並不欲是窮舉的、或是限制本發明至在此揭露的例子。在某些實例中，本發明的特點可以在無其它如同所闡述的特點的對應的使用下加以利用。根據以上的教示，許多的修改、替代及變化是可能的，而不脫離本發明的範疇。
101‧‧‧電力事業客戶位置 101A、101B、101C、101D‧‧‧電力事業客戶位置 102‧‧‧能量控制和儲存系統(ECSS) 102A、102B、102C、102D‧‧‧能量控制和儲存系統 103‧‧‧現場的電力產生系統(OSPGS) 103A、103B、103C、103D‧‧‧現場的電力產生系統 104‧‧‧網路 105‧‧‧中央電腦系統 111‧‧‧網路介面 112‧‧‧處理器裝置 113‧‧‧儲存裝置 114‧‧‧輸入/輸出(I/O)介面 115‧‧‧資料庫 116‧‧‧通訊系統 201‧‧‧配電系統(EDS) 202‧‧‧主配電盤 203‧‧‧耗能的裝置 301‧‧‧網路介面 302‧‧‧處理器電路 303‧‧‧記憶體 304‧‧‧使用者介面 305‧‧‧連線 306‧‧‧能量監視器 307‧‧‧換流器 308‧‧‧電力控制器 309‧‧‧能量儲存裝置 310‧‧‧計算單元(CU) 311、312‧‧‧電路斷路器(CB) 400‧‧‧配電系統 401‧‧‧電力事業配電站(UDS) 402‧‧‧電腦系統 403‧‧‧電力控制系統(PCS) 404‧‧‧能量儲存裝置 410‧‧‧電力配電線路 501‧‧‧操作 502‧‧‧操作 503‧‧‧操作 504‧‧‧操作 505‧‧‧操作
圖1是描繪根據一實施例的一種用於在一中央電腦系統以及電力事業客戶位置之間傳送有關電力的資料之範例的系統的圖式。 圖2是描繪根據一實施例的一種和一電力事業客戶位置交換電力之系統的圖式。 圖3是進一步描繪根據一實施例的在圖2中所示的能量控制和儲存系統的細節的圖式。 圖4係描繪根據一實施例的一種配電系統的一個例子，其可以從本地的電力儲存及發電來提供電力至電力事業客戶位置。 圖5是描繪根據一實施例的可藉由一種用於控制與一配電系統所交換的電力之能量控制和儲存系統所執行的操作的例子的流程圖。
102‧‧‧能量控制和儲存系統(ECSS)
301‧‧‧網路介面
302‧‧‧處理器電路
303‧‧‧記憶體
304‧‧‧使用者介面
305‧‧‧連線
306‧‧‧能量監視器
307‧‧‧換流器
308‧‧‧電力控制器
309‧‧‧能量儲存裝置
310‧‧‧計算單元(CU)
311、312‧‧‧電路斷路器(CB)

Claims (22)

  1. 一種能量控制和儲存系統，其包括： 一能量監視器，其係耦接以監視在一配電系統以及一負載之間提供的電力； 一電力控制器，其係耦接以和該能量監視器交換電力，並且耦接以從一電力產生系統接收電力； 一能量儲存裝置，其係耦接以儲存透過該電力控制器接收到的能量；以及 一計算單元，其係耦接以控制該電力控制器以及該能量監視器，其中該計算單元從該能量控制和儲存系統的外部接收一負載形狀，且其中該計算單元根據由該負載形狀所指出的電力來控制在該能量控制和儲存系統以及該配電系統之間交換的電力，該負載形狀係響應於影響該配電系統的變化的狀況而改變。
  2. 如請求項1所述之能量控制和儲存系統，其中該計算單元係使得該能量監視器以及該電力控制器嘗試讓和該配電系統交換的電力匹配於由該負載形狀所指出的電力。
  3. 如請求項1所述之能量控制和儲存系統，其中該計算單元係根據由該負載所汲取的電力係小於由該負載形狀所指出的電力來使得該能量監視器以及該電力控制器從該配電系統提供電力至該負載以及該能量儲存裝置。
  4. 如請求項1所述之能量控制和儲存系統，其中若由該負載所汲取的電力超出由該負載形狀所指出的電力，則該計算單元係使得該能量監視器或者該電力控制器從該能量儲存裝置或者該電力產生系統中的至少一個提供電力至該負載。
  5. 如請求項1所述之能量控制和儲存系統，其中該計算單元係根據該負載形狀所指出從該能量控制和儲存系統提供至該配電系統的電力，來使得該能量監視器從該電力產生系統或者該能量儲存裝置提供電力至該配電系統。
  6. 如請求項1所述之能量控制和儲存系統，其中影響該配電系統的變化的狀況包括該負載的電力要求、在該能量儲存裝置中所儲存的能量、或者由該電力產生系統所產生的電力中的至少一個。
  7. 如請求項1所述之能量控制和儲存系統，其中影響該配電系統的變化的狀況包括目前的天氣、天氣預測、在電力事業客戶位置的電力使用的預測、要供應至該配電系統的電力產生的預測、該配電系統的供電需求、在該配電系統上的電力需求、供應至該配電系統的電力、或者從該配電系統所提供的電力的價格中的至少一個。
  8. 如請求項1所述之能量控制和儲存系統，其進一步包括： 一耦接在該能量監視器以及該電力控制器之間的換流器，其係在交流及直流之間轉換在該能量監視器以及該電力控制器之間交換的電力。
  9. 如請求項8所述之能量控制和儲存系統，其中該換流器、該計算單元、該能量儲存裝置、該電力控制器、以及該能量監視器是被容納在單一單元內的構件。
  10. 一種用於利用一能量控制和儲存系統來控制和一配電系統交換的電力之方法，該方法包括： 利用在該能量控制和儲存系統中的至少一能量監視器來監視和該配電系統交換的電力以及和一負載交換的電力； 在該能量控制和儲存系統中的一電力控制器處從一現場的電力產生系統接收電力； 利用該電力控制器將能量儲存在該能量控制和儲存系統中的一能量儲存裝置中； 在一計算單元處接收一指出電力係響應於影響該配電系統的變化的狀況而改變的負載形狀；以及 利用該計算單元，根據由該負載形狀所指出的電力而透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力。
  11. 如請求項10所述之方法，其中透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力進一步包括利用該計算單元來嘗試讓在該能量控制和儲存系統以及該配電系統之間交換的電力匹配於由該負載形狀所指出的電力。
  12. 如請求項10所述之方法，其中透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力進一步包括響應於由該負載所汲取的電力係小於由該負載形狀所指出的電力而從該配電系統提供電力至該負載以及該能量儲存裝置。
  13. 如請求項10所述之方法，其中透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力進一步包括若由該負載所汲取的電力超出由該負載形狀所指出的電力，則從該能量儲存裝置或者該現場的電力產生系統中的至少一個提供電力至該負載。
  14. 如請求項10所述之方法，其中透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力進一步包括根據由該負載形狀所指出的電力，透過該能量監視器來從該現場的電力產生系統或者該能量儲存裝置中的至少一個提供電力至該配電系統。
  15. 如請求項10所述之方法，其中透過該能量監視器來控制在該現場的電力產生系統、該能量儲存裝置、該負載、以及該配電系統之間交換的電力進一步包括根據隨著時間推移而依據在一連接至該配電系統的電力事業配電站中的一額外的能量儲存裝置中所儲存的電力而動態地改變的該負載形狀來控制和該配電系統交換的電力。
  16. 一種中央電腦系統，其包括： 一儲存裝置；以及 一處理器裝置，其中該處理器裝置係被配置以： 從該儲存裝置接收指出影響一配電系統的變化的狀況的資料，該配電系統係和在電力事業客戶位置的能量控制和儲存系統交換電力， 根據所述變化的狀況來產生負載形狀，所述負載形狀指出在該配電系統以及該能量控制和儲存系統之間要交換的電力，並且 提供所述負載形狀中之一個負載形狀至在所述電力事業客戶位置的所述能量控制和儲存系統中的每一個能量控制和儲存系統，以控制所述能量控制和儲存系統和該配電系統交換的電力。
  17. 如請求項16所述之中央電腦系統，其中影響該配電系統的變化的狀況係包括目前的天氣、天氣預測、在所述電力事業客戶位置的電力使用的預測、要供應至該配電系統的電力產生的預測、該配電系統的供電需求、在該配電系統上的電力需求、供應至該配電系統的電力、從該配電系統提供的電力的價格、或者在一電力事業配電站的儲存裝置中所儲存的能量中的至少一個。
  18. 如請求項16所述之中央電腦系統，其中影響該配電系統的變化的狀況係包括在所述電力事業客戶位置的耗能的裝置的電力要求、在所述電力事業客戶位置的能量儲存裝置中所儲存的能量、或者由在所述電力事業客戶位置的現場的電力產生系統所產生的電力中的至少一個。
  19. 如請求項16所述之中央電腦系統，其中該處理器裝置係進一步被配置以針對於所述電力事業客戶位置產生週期性的變動小的帳單，其係反映由所述電力事業客戶位置從該配電系統所汲取的電力的成本、以及在所述電力事業客戶位置的所述能量控制和儲存系統的成本的折舊。
  20. 如請求項16所述之中央電腦系統，其中該處理器裝置係進一步被配置以產生一額外的負載形狀，其係指出將在該配電系統的連接至一電力事業配電站的一本地的部分以及該配電系統的一其餘的部分之間交換的電力，並且其中該處理器裝置係進一步被配置以提供該額外的負載形狀至該電力事業配電站。
  21. 一種在連接至一配電系統的一本地的部分的一電力事業配電站處之電腦系統，其中該電腦系統係被配置以： 在來自該配電系統的電力的價格係低於一臨界值的一段時間之期間，使得一電力控制系統透過該配電系統的該本地的部分來將從在電力事業客戶位置的現場的電力產生系統接收到的能量儲存在該電力事業配電站的至少一能量儲存裝置中；以及 在來自該配電系統的電力的價格係超過該臨界值的一段時間之期間，透過該電力控制系統來提供在該能量儲存裝置中所儲存的能量至該配電系統，以作為被銷售至一電力市場的一匯總的資產。
  22. 如請求項21所述之電腦系統，其中該電腦系統係進一步被配置以： 接收一用於該配電系統的該本地的部分的負載形狀，其係響應於影響該配電系統的變化的狀況而改變； 根據該負載形狀以及根據在該電力事業配電站的該能量儲存裝置中所儲存的能量來產生調整後的負載形狀；以及 提供所述調整後的負載形狀至在所述電力事業客戶位置的能量控制和儲存系統，以控制所述能量控制和儲存系統透過該電力事業配電站來和該配電系統交換的電力。
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