(57)【要約】  グリッドに接続されている１個または２個以上の電気負荷（６）に連動している多数の負荷コントローラ（１０）を制御するシステム及び方法は、まとまっている局所デバイスが応答性負荷サービスの想定した量を送達できなかったときに追従誤差を減少させる。各負荷コントローラ（１０）は、グリッドネットワーク（８）の動作周波数を監視し、動作ネットワーク周波数のその公称値からの逸脱に応答して、１個または２個以上のその電気負荷（６）の電力消費を調整するように適合している。負荷コントローラ（１０）は、リモートコントローラ（１４）と通信しており、１つにまとまって応答性負荷サービスを提供している。リモートコントローラ（１４）は、グリッド周波数のその公称値からの偏差を監視し、各負荷コントローラの電気負荷によって送達される応答性負荷サービスに対する調整値を求めるように適合している。その後、リモートコントローラ（１４）は、修正信号を各負荷コントローラ（１０）に送り、それによって、それぞれの負荷コントローラ（１０）に修正値をその応答性負荷サービスに適用させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
応答性負荷サービスを電力供給ネットワークの可変物理パラメータに対する公称動作値を有する電力供給ネットワークに送達する応答性負荷システムであって、
リモートコントローラと、
近傍の１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の電気消費を制御するように適合している少なくとも１個の負荷コントローラと、
を有し、
各負荷コントローラは、
電気供給ネットワークの可変物理パラメータの定期的な計測用のパラメータ計測装置と、
電気供給ネットワークの一過性の可変物理パラメータの最近の計測値と物理パラメータの公称動作値との検出された差に応答して応答性負荷サービスを送達するために、少なくとも１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の電力消費を求め、調整させる電力消費コントローラと、
リモートコントローラからコマンド信号を受信するように適合しており、各コマンド信号は１個または２個以上の関連付けられている電気負荷によって送達される応答性負荷サービスの量に対する調整値を表している第１の通信装置と、
を有し、
リモートコントローラは、
電力供給ネットワークの可変物理パラメータの定期的な計測用のパラメータ計測装置と、
少なくとも１個の負荷コントローラの１個または２個以上の電気負荷によって送達される応答性負荷サービスに対する調整値を求めるように適合しているアナライザと、
求められた応答性負荷サービス修正値を表しているコマンド信号を少なくとも１個の負荷コントローラに送信する第２の通信装置と、
を有し、
各負荷コントローラは、コマンド信号を受信し、応答性負荷サービス修正値をオフセットとして電力消費コントローラによって求められた電力消費調整値に適用するように適合している、
応答性負荷システム。
【請求項２】
オフセットは、負荷コントローラによって、
ｉ）電気供給ネットワークの可変物理パラメータの計測値、
ｉｉ）応答性負荷サービスを送達するように１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の少なくとも１個の電力消費の調整をトリガする計測された物理パラメータの閾値、または
ｉｉｉ）１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の少なくとも１個の電力消費の調整値の大きさ、
に適用される、請求項１に記載の応答性負荷システム。
【請求項３】
各負荷コントローラは、新しい応答性負荷サービス修正値がリモートコントローラによって送信されるまで、応答性負荷サービス修正値をオフセットとしてすべての電力消費調整値に適用するように適合している、請求項１または２に記載の応答性負荷システム。
【請求項４】
リモートコントローラは、修正が必要ないゼロ値を備えている応答性負荷サービス修正値を送信するように適合している、請求項３に記載の応答性負荷システム。
【請求項５】
各負荷コントローラは、応答性負荷サービス修正値を、オフセットとして、所定の期間、すべての電力消費調整値に適用するように適合している、請求項１または２に記載の応答性負荷システム。
【請求項６】
所定の期間は、少なくとも５分、より好ましくは３０分である、請求項５に記載の応答性負荷システム。
【請求項７】
電気供給ネットワークの可変物理パラメータは、動作周波数であって、パラメータ計測装置は周波数モニタである、請求項１から６のいずれか１項に記載の応答性負荷システム。
【請求項８】
負荷コントローラは、１個または２個以上の関連付けられている電気負荷に接続されている有線接続を有している、請求項１から７のいずれか１項に記載の応答性負荷システム。
【請求項９】
第１及び第２の通信システムは、無線通信状態である、請求項１から８のいずれか１項に記載の応答性負荷システム。
【請求項１０】
負荷コントローラは、半自律負荷コントローラである、請求項１から９のいずれか１項に記載の応答性負荷システム。
【請求項１１】
応答性負荷サービスを電気供給ネットワークの可変物理パラメータに対する公称動作値を有する電力供給ネットワークに送達する負荷コントローラであって、
電気供給ネットワークの可変物理パラメータの定期的な計測用のパラメータ計測装置と、
電気供給ネットワークの一過性の可変物理パラメータの最近の計測値と物理パラメータの公称動作値との検出された差に応答して応答性負荷サービスを送達するために、少なくとも１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の電力消費を求め、調整させる電力消費コントローラと、
各々が応答性負荷サービス修正値を表しているコマンド信号をリモートコントローラから受け取るように適合している通信装置と、
を有し、
負荷コントローラは、コマンド信号を受信し、応答性負荷サービス修正値をオフセットとして電力消費コントローラによって求められた電力消費調整値に適用するように適合している、
負荷コントローラ。
【請求項１２】
オフセットは、負荷コントローラによって、
ｉ）電気供給ネットワークの可変物理パラメータの計測値、
ｉｉ）応答性負荷サービスを送達するように１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の少なくとも１個の電力消費の調整をトリガする計測された物理パラメータの閾値、または
ｉｉｉ）１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の少なくとも１個の電力消費の調整値の大きさ、
に適用される、請求項１１に記載の負荷コントローラ。
【請求項１３】
各負荷コントローラは、新しい応答性負荷サービス修正値がリモートコントローラによって送信されるまで、応答性負荷サービス修正値をオフセットとしてすべての電力消費調整値に適用するように適合している、請求項１１または１２に記載の応答性負荷コントローラ。
【請求項１４】
負荷コントローラは、応答性負荷サービス修正値を、オフセットとして、所定の期間、すべての電力消費調整値に適用するように適合している、請求項１１または１２に記載の応答性負荷コントローラ。
【請求項１５】
所定の期間は、少なくとも５分、より好ましくは３０分である、請求項１４に記載の応答性負荷コントローラ。
【請求項１６】
負荷コントローラは、半自律負荷コントローラである、請求項１１から１５のいずれか１項に記載の応答性負荷コントローラ。
【請求項１７】
電力供給ネットワークの可変物理パラメータに対する公称動作値を有する電力供給ネットワークに少なくとも１個の負荷コントローラの制御下で１個または２個以上の電気負荷によって送達される応答性負荷サービスを調整するリモートコントローラであって、
電力供給ネットワークの可変物理パラメータの定期的な計測用のパラメータ計測装置と、
少なくとも１個の負荷コントローラの制御下で１個または２個以上の電気負荷によって送達された応答性負荷サービスに対する調整値を求めるように適合しているアナライザと、
求められた応答性負荷サービス修正値を各々が表しているコマンド信号を少なくとも１個の負荷コントローラに送信する通信装置と、
を有し、
求められた応答性負荷サービス修正値は、少なくとも１個の負荷コントローラによって求められた電力消費調整値に少なくとも１個の負荷コントローラによってオフセットとして適用されるように適合している、
リモートコントローラ。
【請求項１８】
リモートコントローラは、修正が必要ないゼロ値を備えている応答性負荷サービス修正値を送信するように適合している、請求項１７に記載のリモートコントローラ。
【請求項１９】
電力供給ネットワークの可変物理パラメータに対する公称動作値を有する電力供給ネットワークに結合されている１個または２個以上の電気負荷を制御して、電力供給ネットワークの可変物理パラメータの瞬間計測値とその公称動作値との差に応答して１個または２個以上の電気負荷の電力消費を変更することによって応答性負荷サービスを送達する方法であって、
（ｖｉｉｉ）１個または２個以上の電気負荷の近傍でそれらと通信している負荷コントローラ及び別個にリモートコントローラによって電力供給ネットワークの可変物理パラメータを定期的に計測し、
（ｉｘ）負荷コントローラによって検出された可変物理パラメータの計測瞬間値と公称動作値との差に応答して、電力消費調整値を求め、求められた電力消費調整値にしたがって少なくとも１個の１個または２個以上の電気負荷の電力消費を調整して、応答性負荷サービスをリモートコントローラとは独立して送達し、
（ｘ）送達された応答性負荷サービスに対する応答性負荷サービス修正値をリモートコントローラによって求め、
（ｘｉ）求められた応答性負荷サービス修正値を表しているコマンド信号をリモートコントローラから負荷コントローラに送信し、
負荷コントローラは、負荷コントローラに送信された求められた応答性負荷サービス修正値に従って、電力供給ネットワークに送達される応答性負荷サービスを変更する、
ステップを有し、
求められた調整値は、負荷コントローラによって求められた電力消費調整値に負荷コントローラによって適用されるオフセットである、
方法。
【請求項２０】
（ｘｉｉ）負荷コントローラによって、リモートコンとローラに１個または２個以上の電気負荷によって提供される応答性負荷サービスの大きさについてのサービスデータ送信し、
（ｘｉｉｉ）負荷コントローラによって送信されたサービスデータを解析して、提供される応答性負荷サービスの大きさの追従誤差を特定し、
（ｘｉｖ）特定された追従誤差に基づいて、応答性負荷サービス修正値を求めて、送信する、
ステップをさらに有する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応答性負荷サービスを提供する場合の、電力分配ネットワークに結合されている電気負荷の動作を制御するのに適合している応答性負荷システムに関する。本発明は、応答性負荷システムで使用されるように適合している負荷コントローラ及びシステムコントローラにさらに関する。本発明は、応答性負荷サービスを提供する場合の、電力分配ネットワークに接続されている電気負荷を制御する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
電力供給システムは、少なくとも１個の発電機及び電力を電気負荷に供給するように１個または２個以上の発電機を１個または２個以上の電気負荷に結合する電力分配ネットワークを有している。１個または２個以上の発電機からの電力出力は、公称電力レベルから一時的に変動することがあり、電力分配ネットワークに接続されている１個または２個以上の電気負荷の瞬間的なまたは一過性の電力要求も時間によって変化することがある。また、電力分配ネットワークに供給される電力の量のそのような変動は、太陽エネルギーを動力とする発電機や風力タービンのような、しかしこれに限定されない再生可能エネルギー源によって発電され、電力分配ネットワークに供給される電力によって悪化することがある。再生可能エネルギー源からの電力の供給は、断続的なことが多いが、それは、たとえば、再生可能エネルギー源が、気象条件に依存している場合があるからである。電気供給の変動の原因とは無関係に、そのような変動は、電力分配ネットワークにわたって、発生する電力と消費される電力との間の不均衡の原因となる可能性及び／または変化させる可能性がある。これらの動的な不均衡は、電力分配ネットワークにわたって、不十分な送電及び予測不能な電気供給の局所的な変動から停電などのより深刻な影響までの問題になることがある。
【０００３】
発電と電気供給ネットワークにわたる負荷によって消費される電力との間の前述の不均衡は、瞬間的な（現在の）ネットワーク周波数などの、しかしこれには限定されない、公称値からの電気供給ネットワークの動作特性の偏差に実質的に比例している。たとえば、英国における電気供給ネットワークの交流周波数の公称値は５０Ｈｚである。英国の電気供給ネットワークにわたる供給と需要との不均衡によって、現在のネットワーク周波数が５０Ｈｚの公称周波数よりも高くなったり低くなったりする。
【０００４】
電気供給ネットワークにわたる一時的な不均衡を管理するために、電気供給ネットワークに接続されている少なくとも何らかの電気負荷の現在の電力需要を制御する応答性負荷システムが開発されてきた。既知の応答性負荷サービスは、電気供給ネットワークの状態を監視し、ネットワークに結合されている個別の電気負荷または電気負荷のグループにそれらの電力消費を調整させることによってネットワークにわたる検出された不均衡に応答する集中制御システムによって管理されてもよい。
【０００５】
そのような応答性負荷システムが、負荷時に電力消費を調整するように、電力分配ネットワークに接続されている電気負荷の通常の電力消費をオーバーライドするコントローラを有している負荷管理システムを記載している特許文献１に記載されている。電気負荷の電力消費は、電気負荷から離れて位置している集中制御システムによって送信されたコマンド信号に従って調整される。他のそのような集中制御応答性負荷システムが特許文献２に記載されている。特許文献２に記載されているシステムによって、遠隔集中制御システムは、電力要件の包括的なモデル及び応答性負荷サービスに寄与可能なすべての負荷の動作制約に基づいて、電力供給ネットワークに接続されている負荷を電力消費調整のために選択する。
【０００６】
特許文献１及び特許文献２に記載の集中制御を採用している既知の負荷管理システムについて、集中制御システムによるコマンド信号の最初の送信とコマンド信号に応答してその電力消費を変更する電気負荷との間には不可避の時間遅延がある。時間遅延は、どのような通信システムを採用しても、固有のレイテンシのせいで、不可避である。この不可避の時間遅延は、中央からのブロードキャストコマンド信号を使用している応答性負荷システムが電力分配ネットワークにわたって急速に変動する不均衡を補償するように十分に高速に電気負荷の電力消費を常に変更可能ではないことを意味している。
【０００７】
代替の既知の応答性負荷システムは、電力分配ネットワークに接続されている電気負荷に局所的に一体化されている自律制御装置を使用して応答性負荷サービスを送達する。そのような自律制御装置は、応答性負荷サービスを送達するのに外部制御とは独立に動作することができる。自律制御装置は、ネットワーク周波数などの、しかしこれには限定されない電気分配ネットワークにわたる不均衡に応答して変化する電力分配ネットワークの物理パラメータを監視する。自律制御装置が不均衡を検出すると、自律制御装置はネットワークにわたる検出された不均衡を減少させるように、自律制御装置が組み込まれている電気負荷によって消費される電力を変更する。
【０００８】
既知の自律制御装置が、特許文献３及び特許文献４に記載されている。これらの特許に記載されている自律制御装置は、電力分配ネットワークの交流電気供給周波数の公称値からの変動を監視する。自律制御装置は、各々がその使用率に対して変化するエネルギー蓄積容量を有している複数の電気負荷に接続され、それらを制御する。電気負荷のエネルギー蓄積容量によって、電気負荷の動作性能について著しく妥協せずに負荷のエネルギー消費の時々の調整が可能になる。各電気負荷については、応答性負荷サービスへ寄与するように電気負荷が利用可能なときには、エネルギー蓄積容量の閾値が支配的である。自律制御装置が接続されている電気負荷が応答性負荷サービスへ寄与するように利用可能で、利用可能な電気負荷に結合されている自律制御装置がネットワーク周波数の公称値からの周波数逸脱（ネットワークにわたる不均衡を示している）を検出したときに、自律制御装置は、電気分配ネットワークにわたる検出された不均衡の減少に何が必要なのかによって、電気分配ネットワークから引き出している及び／または引き出すように予定されている電力の量を電気負荷に変更させる。
【０００９】
多くの個別の電気負荷のまとまった応答は、電力分配ネットワークにわたる供給と需要との均衡に貢献し、そのため、すべての利用可能な電気負荷の部分的なグループだけが、電気供給ネットワークにわたる検出された不均衡に応答するのに通常使用される。ネットワークの検出された不均衡に応答して応答性負荷サービスを送達するための電気負荷の選択が、自律制御装置によって個別の電気負荷に異なる周波数トリガ閾値が割り当てられている状態で、その１個または２個以上の電気負荷の各々に自律制御装置によって割り当てられた周波数トリガ閾値を使用して実施される。
【００１０】
特許文献３及び特許文献４で開示されている自律制御装置が電気負荷に一体化されているということは、電力分配ネットワークにわたる検出された不均衡への応答のいかなる遅延も最短化されると言うことである。その結果、自律制御装置を使用する応答性負荷システムは、集中制御システムを使用するシステムに比べて、電力分配ネットワークにわたって検出された不均衡に対する素早い応答を一般的により良く行うことができる。
【００１１】
しかし、自律制御装置を採用している応答性負荷システムは、追従誤差の影響を受けやすいことが知られている。そのような追従誤差のせいで、１個または２個以上の自律制御装置によってもたらされるまとまった応答性負荷サービスが予測された量の応答性負荷サービスを送達できなくなる。追従誤差には、自律制御装置によって使用される周波数監視の不正確さ、いくつかの自律制御装置の電気負荷の低性能、個別の電気負荷に割り当てられているトリガ閾値における無作為化された周波数追従などの、しかしそれらには限定されない多数の様々な原因があり得る。しかし、検出された電力分配ネットワークにわたる不均衡に対して、自律制御装置が電気負荷によって過不足のある補償を行った場合、追従誤差は、電気供給システムの安定性に深刻な結果をもたらすことがある。また、信頼性のない、または一貫性のない応答性負荷サービスは、提供される応答性負荷サービスの量を正確に定量化するための応答性負荷サービスの能力を低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第５５７６７００号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１３／０８８２２９号
【特許文献３】英国特許第２３６１１１８号明細書
【特許文献４】英国特許第２４２６８７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そのため、自律制御装置を使用した応答性負荷サービスの送達において発生する追従誤差に対応する要求がある。したがって、本発明の目的は、応答性負荷サービスの送達における性能の過不足を特定し、応答するように適合している応答性負荷システム及び応答性負荷方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様によれば、応答性負荷サービスを電力供給ネットワークの可変物理パラメータに対する公称動作値を有する電力供給ネットワークに送達する応答性負荷システムであって、リモートコントローラと、近傍の１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の電気消費を制御するように適合している少なくとも１個の負荷コントローラと、を有し、各負荷コントローラは、電気供給ネットワークの可変物理パラメータの定期的な計測用のパラメータ計測装置と、電気供給ネットワークの一過性の可変物理パラメータの最近の計測値と物理パラメータの公称動作値との検出された差に応答して応答性負荷サービスを送達するために、少なくとも１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の電力消費を求め、調整させる電力消費コントローラと、リモートコントローラからコマンド信号を受信するように適合しており、各コマンド信号は１個または２個以上の関連付けられている電気負荷によって送達される応答性負荷サービスの量に対する調整値を表している第１の通信装置と、を有し、リモートコントローラは、電力供給ネットワークの可変物理パラメータの定期的な計測用のパラメータ計測装置と、少なくとも１個の負荷コントローラの１個または２個以上の電気負荷によって送達される応答性負荷サービスに対する調整値を求めるように適合しているアナライザと、求められた応答性負荷サービス修正値を表しているコマンド信号を少なくとも１個の負荷コントローラに送信する第２の通信装置と、を有し、各負荷コントローラは、コマンド信号を受信し、応答性負荷サービス修正値をオフセットとして電力消費コントローラによって求められた電力消費調整値に適用するように適合している応答性負荷システムが提供される。
【００１５】
オフセットは、負荷コントローラによって、（ｉ）電気供給ネットワークの可変物理パラメータの計測値、（ｉｉ）応答性負荷サービスを送達するように１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の少なくとも１個の電力消費の調整をトリガする計測された物理パラメータの閾値、または（ｉｉｉ）１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の少なくとも１個の電力消費の調整値の大きさ、に適用されるのが好ましい。
【００１６】
好ましい実施態様において、各負荷コントローラは、新しい応答性負荷サービス修正値がリモートコントローラによって送信されるまで、応答性負荷サービス修正値をオフセットとしてすべての電力消費調整値に適用するように適合している。リモートコントローラは、修正が必要ないゼロ値を備えている応答性負荷サービス修正値を送信するように適合していてもよい。
【００１７】
その代わりに、各負荷コントローラは、応答性負荷サービス修正値を、オフセットとして、所定の期間、すべての電力消費調整値に適用するように適合している。所定の期間は、少なくとも５分、より好ましくは３０分であってもよい。
【００１８】
負荷コントローラは、すべての応答性負荷サービス修正値を受信時に即座に実装するように適合していてもよい。その代わりに、負荷コントローラは、関連付けられている応答性負荷サービス修正値を負荷コントローラによって実装する将来の時間を特定しているそれぞれの実行時間に各々が関連付けられている１個または２個以上の応答性負荷サービス修正値を保存するように適合していてもよい。さらに、負荷コントローラは、保存されている応答性負荷サービス修正値に関連付けられている実行時間を更新または変更するように適合していてもよい。
【００１９】
特に好ましい実施態様において、電気供給ネットワークの可変物理パラメータは、動作周波数であって、パラメータ計測装置は周波数モニタである。
【００２０】
負荷コントローラは、１個または２個以上の関連付けられている電気負荷に接続されている有線接続を有していることが理想的である。第１及び第２の通信システムは、無線通信状態であってもよい。
【００２１】
本発明のさらなる態様において、応答性負荷サービスを電気供給ネットワークの可変物理パラメータに対する公称動作値を有する電力供給ネットワークに送達する負荷コントローラであって、電気供給ネットワークの可変物理パラメータの定期的な計測用のパラメータ計測装置と、電気供給ネットワークの一過性の可変物理パラメータの最近の計測値と物理パラメータの公称動作値との検出された差に応答して応答性負荷サービスを送達するために、少なくとも１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の電力消費を求め、調整させる電力消費コントローラと、各々が応答性負荷サービス修正値を表しているコマンド信号をリモートコントローラから受け取るように適合している通信装置と、を有し、負荷コントローラは、コマンド信号を受信し、応答性負荷サービス修正値をオフセットとして電力消費コントローラによって求められた電力消費調整値に適用するように適合している、負荷コントローラを提供する。
【００２２】
オフセットは、負荷コントローラによって、（ｉ）電気供給ネットワークの可変物理パラメータの計測値、（ｉｉ）応答性負荷サービスを送達するように１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の少なくとも１個の電力消費の調整をトリガする計測された物理パラメータの閾値、または（ｉｉｉ）１個または２個以上の関連付けられている電気負荷の少なくとも１個の電力消費の調整値の大きさ、に適用されることが好ましい。
【００２３】
各負荷コントローラは、新しい応答性負荷サービス修正値がリモートコントローラによって送信されるまで、応答性負荷サービス修正値をオフセットとしてすべての電力消費調整値に適用するように適合していることが好ましい。
【００２４】
負荷コントローラは、応答性負荷サービス修正値を、オフセットとして、所定の期間、すべての電力消費調整値に適用するように適合していてもよく、所定の期間は、少なくとも５分、より好ましくは３０分である。
【００２５】
負荷コントローラは、すべての応答性負荷サービス修正値を受信時に即座に実装するように適合していてもよい。その代わりに、負荷コントローラは、関連付けられている応答性負荷サービス修正値を実装する将来の時間を特定しているそれぞれの実行時間に各々が関連している１個または２個以上の応答性負荷サービス修正値を保存するように適合していてもよい。さらに、負荷コントローラは、保存されている応答性負荷サービス修正値に関連付けられている実行時間を更新または変更するように適合していてもよい。
【００２６】
本発明のさらなる態様において、本発明は、電力供給ネットワークの可変物理パラメータに対する公称動作値を有する電力供給ネットワークに少なくとも１個の負荷コントローラの制御下で１個または２個以上の電気負荷によって送達される応答性負荷サービスを調整するリモートコントローラであって、電力供給ネットワークの可変物理パラメータの定期的な計測用のパラメータ計測装置と、少なくとも１個の負荷コントローラの制御下で１個または２個以上の電気負荷によって送達された応答性負荷サービスに対する調整値を求めるように適合しているアナライザと、求められた応答性負荷サービス修正値を各々が表しているコマンド信号を少なくとも１個の負荷コントローラに送信する通信装置と、を有し、求められた応答性負荷サービス修正値は、少なくとも１個の負荷コントローラによって求められた電力消費調整値に少なくとも１個の負荷コントローラによってオフセットとして適用されるように適合している、リモートコントローラを提供する。
【００２７】
リモートコントローラは、修正が必要ないゼロ値を備えている応答性負荷サービス修正値を送信するようにさらに適合していることが好ましい。
【００２８】
またさらなる態様において、本発明は、電力供給ネットワークの可変物理パラメータに対する公称動作値を有する電力供給ネットワークに結合されている１個または２個以上の電気負荷を制御して、電力供給ネットワークの可変物理パラメータの瞬間計測値とその公称動作値との差に応答して１個または２個以上の電気負荷の電力消費を変更することによって応答性負荷サービスを送達する方法であって、
（ｉ）１個または２個以上の電気負荷の近傍でそれらと通信している負荷コントローラ及び別個にリモートコントローラによって電力供給ネットワークの可変物理パラメータを定期的に計測し、
（ｉｉ）負荷コントローラによって検出された可変物理パラメータの計測瞬間値と公称動作値との差に応答して、電力消費調整値を求め、求められた電力消費調整値にしたがって少なくとも１個の１個または２個以上の電気負荷の電力消費を調整して、応答性負荷サービスをリモートコントローラとは独立して送達し、
（ｉｉｉ）送達された応答性負荷サービスに対する応答性負荷サービス修正値をリモートコントローラによって求め、
（ｉｖ）求められた応答性負荷サービス修正値を表しているコマンド信号をリモートコントローラから負荷コントローラに送信し、負荷コントローラは、負荷コントローラに送信された求められた応答性負荷サービス修正値に従って、電力供給ネットワークに送達される応答性負荷サービスを変更する、ステップを有し、求められた調整値は、負荷コントローラによって求められた電力消費調整値に負荷コントローラによって適用されるオフセットである、方法を提供する。
【００２９】
電力供給ネットワークに送達される応答性負荷サービスは、応答性負荷サービス修正値の受信時に即座に負荷コントローラによって変更されても良い。その代わりに、方法は、負荷コントローラが、関連付けられている応答性負荷サービス修正値を実装する将来の時間を特定しているそれぞれの実行時間に各々が関連している１個または２個以上の応答性負荷サービス修正値を保存するステップを有している。本代替の実施態様によれば、方法は、負荷コントローラが保存されている応答性負荷サービス修正値に関連付けられている実行時間を更新または変更するステップも有していてもよい。
【００３０】
方法は、
（ｖ）負荷コントローラによって、リモートコンとローラに１個または２個以上の電気負荷によって提供される応答性負荷サービスの大きさについてのサービスデータ送信し、
（ｖｉ）負荷コントローラによって送信されたサービスデータを解析して、提供される応答性負荷サービスの大きさの追従誤差を特定し、
（ｖｉｉ）特定された追従誤差に基づいて、応答性負荷サービス修正値を求めて、送信する、
ステップをさらに有する、ことが好ましい。
【００３１】
したがって、本発明によれば、集中制御応答性負荷システムの固有の遅延を回避し、そのため、動作中に発生するあらゆる追従誤差の電気供給ネットワークに対する衝撃を減少させながら、電気供給システムの監視している特性の公称値からのあらゆる偏差に対する非常に素早い応答を保証する応答性負荷システム及び方法が提供される。
【００３２】
本発明のこれらのそしてその他の態様を単なる例として添付の図面を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明に使用するのに適している電気供給システムを示している。
【図２】図２は、本発明による応答性負荷システムの応答性負荷デバイスを模式的に示している。
【図３】図３は、本発明による応答性負荷システムの中央コントローラを模式的に示している。
【図４Ａ】図４Ａは、応答性負荷サービスのない３時間の期間にわたるシミュレーションされた電力分配ネットワークの動作周波数のグラフであって、ネットワーク周波数のその公称値からの無作為の偏差を示している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａのシミュレーションされた周波数変動に対する予測される応答性負荷サービス及び自律応答性負荷装置によって送達される実際の応答性負荷サービスを示している同じ３時間の期間を網羅しているグラフである。
【図４Ｃ】図４Ｃは、中央から本発明の図４Ｂの自律応答性負荷装置に発行された追従誤差修正信号を示している同じ３時間の期間を網羅しているグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
全体が２で示されている電力供給システムを図１に図示している。電力供給システム２は、１個または２個以上の発電機４及び複数の電気負荷６を有している。発電機４は、電気エネルギーを電気負荷６に電力分配ネットワーク８（以降、「ネットワーク８」）を介して供給する。電気負荷６の少なくともいくつかは、半自律負荷コントローラ１０に接続され、通信している。半自律負荷コントローラ１０は、電気負荷６によってネットワーク８から引き出される電気エネルギーの量を制御するように適合している。半自律負荷コントローラ１０は、負荷コントローラ１０とそのそれぞれの１個または２個以上の電気負荷６との間の通信レイテンシを最小にするように、負荷コントローラ１０が接続されている１個または２個以上の電気負荷６に物理的に近く、任意で組み込まれている。負荷コントローラ１０とそのそれぞれの１個または２個以上電気負荷６との間の通信レイテンシは、３秒未満が理想的であって、１秒未満がより好ましい。負荷コントローラ１０が、単一の電気負荷６によって引き出される電気エネルギーの量を制御するように適合していてもよいし、単一の負荷コントローラ１０が、複数の電気負荷６によって引き出される電気エネルギーの量を制御するように適合していてもよい。複数の電気負荷６を、１個の負荷コントローラ１０によってグループとしてまとめて制御する場合、グループの電気負荷のメンバーは、たとえば、電気負荷６の共通の最終使用者及び／または同様の使用率などの、しかしこれには限定されない同様の電気エネルギー要件及び／または異なるしかし相補的な電気エネルギー要件にしたがって部分的なグループの一部として選択されてもよい。
【００３５】
本明細書において応答性負荷装置１２といった場合、１個または２個以上の電気負荷６と、応答性負荷サービスの送達において、１個または２個以上の電気負荷６によるネットワーク８からの電気エネルギーの消費の作動、非作動、または調整を行う半自律負荷コントローラ１０との組み合わせを指すと理解すべきである。
【００３６】
負荷コントローラ１０は、応答性負荷サービスの提供において、関連付けられている１個または２個以上の電気負荷６の性能を監視するように適合しており、また、それぞれの１個または２個以上の電気負荷６から１個または２個以上の電気負荷の現在の電力消費に関連しているデータだけでなく、応答性負荷サービスを提供または継続して提供するように、１個または２個以上の電気負荷６の過渡的な（瞬間的な）容量に関連している他のデータを受け取るように適合している。現在利用可能な技術によって、負荷コントローラ１０とそのそれぞれの１個または２個以上の電気負荷６との間の通信は、（通信レイテンシを最短にするように）有線送信によるのが好ましいが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）または同等な短距離Ｗｉ−Ｆｉなどの、しかしこれらには限定されない無線送信を含む代替の通信方法も想定される。応答性負荷システムにおいて、応答性負荷サービスを提供するために電気負荷６に対して要求を発行している少なくともいくつかの負荷コントローラ１０とネットワーク８から引き出している電力の量を調整している少なくともいくつかの電気負荷６との間に存在する時間遅延は５秒未満であるのが理想的である。いくつかの負荷とそれらに関連付けられているコントローラとの間の時間遅延は２秒以下であるのがより好ましい。しかし、前述の内容は、応答性負荷システムにおいては、応答が５秒よりはるかに遅い少なくともいくつかの負荷を除外しない。実際に、短い期間ではあるが応答の速い負荷と組み合わされて使用された時に、応答がより遅い負荷が特に有用となり得ることが想定される。
【００３７】
負荷コントローラ１０は、応答性負荷サービスを提供するように、接続されている１個または２個以上の電気負荷６の特性および動作性能に関する負荷コントローラ１０が保持しているデータから、それぞれの１個または２個以上電気負荷６の現在のエネルギー蓄積容量（本明細書では瞬間エネルギー蓄積容量とも呼ばれる）及びそのため１個または２個以上の電気負荷６の現在の容量（瞬間容量）を求めるように適合していてもよい。
【００３８】
半自律負荷コントローラ１０を図２により詳細に示している。半自律負荷コントローラ１０は、内容が参照によって本明細書に援用される英国特許第２３６１１１８号明細書及び英国特許第２４２６８７８号明細書に記載されているような従来の負荷コントローラの多くの特徴を有している。そのため、英国特許第２３６１１１８号明細書及び英国特許第２４２６８７８号明細書に記載されている負荷コントローラに共通のこれらの特徴及び機能は、本明細書では詳細に説明しない。半自律負荷コントローラ１０は、応答性負荷サービスを送達するのに必要なプログラムステップを実行する１個または２個以上のプロセッサ１５を有している。１個または２個以上のプロセッサ１５は、プログラム及びデータストレージ（任意で電気負荷特性及び性能データを含んでいる）を構成している１個または２個以上のメモリ１６と通信状態にある。メモリ６は、従来のＲＡＭ及び／またはフラッシュＲＯＭなどの、しかしそれらには限定されない従来のメモリ部品である。１個または２個以上のプロセッサ１５は、ネットワーク８にわたって供給される電力の公称交流周波数における変動を検出するように適合している周波数モニタ１７とも通信状態にある。周波数の一過性の変動を監視することは、ネットワーク８における電力供給の不均衡を検出するための現在の好ましいアプローチであるが、ネットワーク８にわたる電力の不均衡を表している電気供給ネットワーク８の他の特性の変動を検出するように適合している代替のモニタ１７が想定され、本明細書に記載されている周波数モニタに置き換えられてもよい。
【００３９】
応答性負荷装置１２によって提供される応答性負荷サービスは、ネットワークに供給される電力とネットワーク８から引き出される電力との間の不均衡を減少させるように、本質的には、ネットワーク８から引き出される電力の量を変化させる。前述のように、ネットワークに供給される電力と供給ネットワーク８から引き出される電力との間の不均衡は、ネットワーク８の公称動作交流周波数からの現在の（瞬間的な）動作交流周波数の偏差つまり逸脱の程度に比例している。公称値が示している周波数未満への動作周波数の低下は、発電機４によって発生する電力がネットワーク８にわたる現在の電力要求に応えるのに必要な電力未満であることを示している。そのため、それに応じて、応答性負荷装置１２は、１個または２個以上の電気負荷６の電力消費を減少させたり停止したりするように、「低周波数」応答を提供するように適合している。逆に、現在の動作周波数の公称値を超える増加は、発電機４によって発生する電力がネットワーク８にわたる現在の電力要求に応えるのに必要な電力を超えていることを示している。この状態では、応答性負荷装置１２は、１個または２個以上の電気負荷６の電力消費を増加させたり延長したりするように、「高周波数」応答を提供するように適合している。そのため、応答性負荷装置１２の負荷コントローラ１０は、応答性負荷装置１２の電気負荷６が前述の機能を果たし、それによってネットワーク８の公称値からの動作周波数の逸脱を減少させることに貢献することを保証するようにプログラムされ、そのため、適合している電力消費コントローラの機能を有している。
【００４０】
１個または２個以上の電気負荷６の電力消費の必要な変化の程度つまり量は、ネットワーク８の監視されている現在の周波数のその公称値からの逸脱の大きさの関数として、負荷コントローラ１０の１個または２個以上のプロセッサ１５によって求められる。負荷コントローラ１０の一実施形態において、負荷コントローラ１０は、ネットワーク動作周波数の公称値からのあらゆる検出された偏差に応答して、関連付けられている１個または２個以上の電気負荷６の電力消費を連続して変化させるようにプログラムされている。負荷コントローラ１０の好ましい代替の実施形態において、負荷コントローラ１０は、１個または２個以上の動作周波数閾値を超えた時にだけ、少なくとも１個または２個以上のそれぞれの電気負荷６の電力消費を変更するようにプログラムされている。この好ましい実施形態によって、１個または２個以上の電気負荷６による応答性負荷サービスのトリガに使用される動作周波数の閾値の各々は、監視動作周波数の公称値からの最小の偏差に対応している。
【００４１】
周波数閾値（本明細書では、トリガ閾値とも呼ばれる）は、動作周波数の公称値からの予測される偏差を含む周波数の範囲内で無作為にまたは準無作為に負荷コントローラ１０によって１個または２個以上の電気負荷６に割り当てられていてもよい。たとえば、英国においては、動作周波数閾値の周波数範囲は、４９．５Ｈｚと５０．０Ｈｚとの間及び５０．０Ｈｚと５０．５Ｈｚとの間であってもよい。しかしながら、他の周波数範囲も想定される。前述の周波数範囲を使用して、１個または２個以上の電気負荷６に、たとえは４９．６０Ｈｚの低周波数トリガ閾値及び／または、たとえば５０．３５Ｈｚの高周波数トリガ閾値を割り当てることができる。複数の応答性負荷装置１２の中で、ネットワーク８にわたって、発生する電力と消費される電力との間の不均衡に対して、応答性負荷システムの全体の応答性負荷の応答を多様にするために、さまざまなトリガ周波数または閾値の範囲を、さまざまな応答性負荷装置１２に割り当てる。
【００４２】
トリガ閾値が負荷コントローラ１０によって１個または２個以上の電気負荷６にいったん割り当てられると、トリガ閾値は、負荷コントローラ１０によって自律的に、または負荷コントローラ１０が、本明細書では中央コントローラ１４とも呼ばれるリモートコントローラ１４から受信した命令に応答して変更される。負荷コントローラ１０によるトリガ閾値の自律調整のタイミングは、予めプログラムされていてもよいし、イベントによってトリガされてもよい。たとえば、電気負荷の動作周波数閾値は、電気負荷による応答性負荷サービスの以前にトリガされた送達がいったん完了すると、負荷コントローラ１０によって自動的に変更されてもよい。負荷コントローラ１０によるトリガ閾値の自律調整は、所定の数学関数を電気負荷の既存の周波数閾値へ適用させることでもよいし、トリガ閾値を無作為または準無作為に再び割り当てることでもよい。
【００４３】
応答性負荷装置１２は、一時的に動作周波数が電気負荷の動作周波数の閾値を超えた結果としてトリガされた後は、以下の何れかまで、応答性負荷サービスを提供し続けることになる。
動作周波数の偏差が、トリガ条件が終了するように減少した。
特定の応答性負荷装置１２または特定の電気負荷６の最長トリガ時間に達した。
電気負荷６が、それ自体の動作拘束条件を超える危険性があって、応答性負荷サービスを停止した。
【００４４】
前述の周波数閾値の代わりにまたは、それと組み合わせて、コントローラ１０は、その制御下にある理論上の全電力要求のパーセントとして、自体が制御する電力要求の量（負荷の量）を求めるようにプログラムされている。全電力要求のパーセントは、動作周波数の逸脱の大きさに比例して、コントローラ１０によって求められる。したがって、５０．１Ｈｚ／４９．９Ｈｚの周波数逸脱が検出された場合に、＋／−２０％の要求応答がコントローラ１０によって選択されるのに対して、動作周波数が４９．５Ｈｚ／５０．５Ｈｚの最大許容周波数逸脱時に、＋／−１００％の要求応答がコントローラ１０によって選択される。応答性負荷サービスの一部として送達される電力要求のパーセントの選択は、負荷コントローラ１０によって自律的に決定されてもよいし、中央コントローラ１４から受け取った指令によって調整されてもよいし、その指令を優先させてもよい。
【００４５】
従来の応答性負荷装置とは対照的に、本明細書に記載する半自律負荷コントローラ１０は、リモート中央コントローラ１４からコマンド信号１４０を受信する通信インターフェイス１３を有している。任意に、通信インターフェイス１３は、双方向通信及び負荷コントローラ１０からリモート中央コントローラ１４へのデータの送信に適合している。負荷コントローラ１０は、図１及び２に示しているようにそれ自体の通信インターフェイス１３を有していてもよいし、複数の負荷コントローラ１０が、通信インターフェイス１３を共有していてもよい。通信インターフェイス１３が双方向の場合、負荷コントローラ１０は、たとえば中央コントローラ１４の１個または２個以上の中央サーバでの記録（保存）のため及び中央コントローラ１４による以降の分析のために、応答性負荷サービスをリモート中央コントローラ１４に通信インターフェイス１３を介して送信するように適合している。中央コントローラ１４からのコマンド信号及び応答性負荷デバイス１２からの応答性負荷サービスデータは、同じまたは異なる通信媒体、または遠隔地同士の間での送信に適しているネットワークを使用してやり取りされる。そのような通信媒体及びネットワークは、有線及び無線送信、光ファイバ送信、陸上および衛星電話通信、インターネット等を含んでいるが、これらには限定されない。理想的には、応答性負荷装置１２とリモート中央コントローラ１４との間のすべての通信は、たとえば、仮想私設ネットワーク（ＶＰＮ）及び他のそのようなセキュリティ特徴を使用して保護される。中央コントローラ１４は、応答性負荷デバイス１２から離れているので、中央コントローラ１４によるコマンド信号発行と応答性負荷デバイス１２による同じコマンド信号の受信及び、それに基づいた作動との間には１０秒あまりの遅延が存在するかもしれない。
【００４６】
前述のように、負荷コントローラ１０は、応答性負荷サービスの一部として、その制御下にある電気負荷６がどれだけの電気エネルギーを引き出すかを調整するように、中央コントローラ１４からコマンド信号の形態の指令を受信するように適合している。中央コントローラ１４によって負荷コントローラ１０に送信されたコマンド信号は、以下の形態で適用されるオフセットの形態であることが好ましい。
ｉ）応答性負荷サービスのまとまった量を中央コントローラ１４によって求められた量だけ増加または減少させるように、個別の負荷６に割り当てられている動作周波数閾値を増加または減少させる周波数オフセットの形態。
ｉｉ）応答性負荷サービスのまとまった量を中央コントローラ１４によって求められた量だけ増加または減少させるように、負荷コントローラ１０の周波数モニタによって記録された動作周波数計測値を増加または減少させる周波数オフセットの形態。
ｉｉｉ）応答性負荷サービスのまとまった量を中央コントローラ１４によって求められた量だけ増加または減少させるように、検出された周波数の逸脱の大きさに応答して局所コントローラ１０によって自律的に選択される理論全電力要求のパーセントを増加または減少させる応答オフセットの形態。
【００４７】
オプションｉ）によって、負荷コントローラ１０は、元の閾値周波数ｆＴｈｒｅｓｈｏｌｄに、中央コントローラ１４から受信したコマンド信号に含まれている周波数の量＋／−ｆＣｅｎｔｒａｌＳｉｇｎａｌを適用することによって、そのそれぞれの電気負荷６の各々についてトリガ閾値を更新する。したがって、元の閾値周波数ｆＴｈｒｅｓｈｏｌｄは、以下の式のように調整される。
【００４８】
【数１】
2019517772.tif 000003
【００４９】
オプションｉｉ）によって、負荷コントローラ１０は、周波数モニタ１３によって生成されるすべての動作周波数計測値の値を中央コントローラ１４からのコマンド信号に含まれている周波数の量＋／−ｆＣｅｎｔｒａｌＳｉｇｎａｌに対応する量だけ調整する。したがって、計測された動作周波数ｆは、以下の式のように調整される。
【００５０】
【数２】
2019517772.tif 000004
【００５１】
オプションｉｉｉ）によって、負荷コントローラ１０は、負荷コントローラ１０によって自律的に選択された応答の量％Ｒｅｓｐｏｎｓｅを中央コントローラ１４からのコマンド信号に含まれているオフセットの量＋／−％ＣｅｎｔｒａｌＳｉｇｎａｌに対応している量だけ調整する。したがって、応答は以下の式のように調整される。
【００５２】
【数３】
2019517772.tif 000005
【００５３】
前述の例において、オフセットの量は、単純な加算項として適用される、リモートコントローラによって予め定められている大きさを有している。その代わりに、オフセットの量の大きさは、各負荷コントローラによって独立して検出されるような公称周波数ｆｎｏｍｉｎａｌからの周波数の逸脱の大きさに関連付けられている乗算項を有していてもよい。たとえば、オフセットの量は、以下の式のように適用されてもよい。
【００５４】
【数４】
2019517772.tif 000006
【００５５】
【数５】
2019517772.tif 000007
【００５６】
ＣＳＭｕｌｔｉｐｌｙＨｉｇｈ及びＣＳＭｕｌｔｉｐｌｙＬｏｗは、リモートコントローラによって予め定められており、コマンド信号の一部としてリモートコントローラから個別の負荷コントローラに通信される中央信号の乗算項である。その代わりに、負荷コントローラの各々が、メモリにローカルに保存されている中央信号の乗算項及び／またはｆＣｅｎｔｒａｌＳｉｇｎａｌを有していてもよい。
【００５７】
この代替のアプローチによって、応答性負荷サービスの修正の大きさは、ネットワーク周波数の逸脱の検出された大きさによって部分的に求められる。さらに、ＣＳＭｕｌｔｉｐｌｙＨｉｇｈ及びＣＳＭｕｌｔｉｐｌｙＬｏｗが異なる大きさを持つようにすることができる。これによって、負荷コントローラは、低周波の逸脱に対する応答とは異なる高周波の逸脱に対する応答を提供し、それによって、高周波の逸脱及び低周波の逸脱に対するネットワークの慣性の違いに対応することが可能である。
【００５８】
乗算の中央信号項が使用されている前述の例は、具体的には、周波数オフセットを負荷コントローラ（オプションｉｉ）によって計測された周波数に適用するが、オプション（ｉ）及び（ｉｉｉ）のオフセットの計算に乗算中央信号項も同様に使用してもよいことが即座に明らかになろう。
【００５９】
前述の例において、ｆＣｅｎｔｒａｌＳｉｇｎａｌ及び％ＣｅｎｔｒａｌＳｉｇｎａｌは、増加または減少のどちらの調整が必要なのかに依存して調整が正または負の値を取ることもあるオフセットである。また、ｆＣｅｎｔｒａｌＳｉｇｎａｌまたは％ＣｅｎｔｒａｌＳｉｇｎａｌの非ゼロ値が、中央コントローラ１４から応答性負荷装置１２に通信される時に、閾値周波数、計測された動作周波数、または送達される応答性負荷サービスの大きさが調整されるだけであることを保証しながら、局所コントローラ１０が新しい閾値周波数を求めるとき、新しい動作周波数の計測値が記録されるとき、または送達される応答性負荷サービスの大きさが求められるときにはいつでも１個の計算を適用できるように、ｆＣｅｎｔｒａｌＳｉｇｎａｌ及び％ＣｅｎｔｒａｌＳｉｇｎａｌの規定値を０に設定し、ＣＳＭｕｌｔｉｐｌｙＨｉｇｈ及びＣＳＭｕｌｔｉｐｌｙＬｏｗの規定値を１に設定してもよい。
【００６０】
一実施形態において、中央コントローラ１４は、規則的に離れている間隔でコマンド信号を発行するように適合しており、新しい各コマンド信号は以前のコマンド信号を上書きする。代替の実施形態において、負荷コントローラ１０は、中央コントローラ１４からコマンド信号として受信したあらゆる非零オフセットの継続時間に制限を自動的に適用する（不図示）タイマを有している。たとえば、非零調整値は、３０分の期間に限定されてもよい。もちろん、非零調整値が適用されるそのような固定期間は３０分を超えてもよいが、また３０分未満、たとえば１５分、５分、またはそれ未満であってもよいことが明らかになろう。この代替の実施形態は、中央コントローラ１４との定期的な通信の要件を減少させ、そのため、中央コントローラ１４と負荷コントローラ１０との間の通信リンクの、たとえば信頼性が低い場合に有用である。
【００６１】
負荷コントローラは、すべての応答性負荷サービス修正値を受信時に即座に実装するように適合していてもよい。その代わりに、負荷コントローラは、関連付けられている応答性負荷サービス修正値を実装する将来の時間を特定している実行時間に各々が関連している１個または２個以上の応答性負荷サービス修正値を保存するメモリを有していてもよい。応答性負荷サービス修正値は、負荷コントローラに予め保存されていてもよいし、保存及び将来の実行のために、リモートコントローラから負荷コントローラに送信されてもよい。これによって、リモートコントローラは、ネットワーク周波数の逸脱が予測される将来の実行のために応答性負荷サービス修正値のスケジューリングをすることができる。さらに、負荷コントローラのメモリが、読み書きメモリである場合、負荷コントローラは、保存されている応答性負荷サービス修正値に関連付けられている実行時間を更新または変更するように適合していてもよい。実行時間を調整するこの能力によって、計画された将来の応答性負荷サービスを非常に正確にスケジュールすることができる。
【００６２】
動作周波数閾値、動作周波数計測値、またはパーセント応答によって増減する量は、中央コントローラ１４によって送信されるコマンド信号内の未加工の値からなっていてもよい。その代わりに、負荷コントローラ１０は、たとえば、そのメモリ１６内、たとえば、各調整量が調整コードに関連付けられているルックアップテーブル内に、所定の調整量を有していてもよい。この代替のアプローチによって、調整コードだけがコマンド信号内で応答性負荷装置１２に送信され、それによってコマンド信号によって送られる内容を最小化することができる。
【００６３】
中央コントローラ１４によって生成されたコマンド信号は、大域的であってもよく、つまり同じ調整を指令している同じコマンド信号が応答性負荷システムのすべての応答性負荷装置１２に送信されてもよい。しかし、特に好ましい実施形態において、コマンド信号は、中央コントローラ１４によって個別の応答性負荷装置１２に対して、または応答性負荷装置１２の部分的なグループに対して生成されてもよい。応答性負荷システムの応答性負荷装置１２のいくつかだけを意図し、全部を意図していないコマンド信号を、各意図した受け手の応答性負荷装置に個別に送信してもよい。しかし、コマンド信号のレイテンシを最小にするために、応答性負荷装置１２の１個または部分的なグループにだけ向けたコマンド信号を、応答性負荷システム内のすべての応答性負荷装置１２にブロードキャストすることが好ましく、コマンド信号は、どの応答性負荷装置がコマンド信号を受け付けて作動するのかを示している応答性負荷装置の識別子を有している。
【００６４】
図３に示しているように、中央コントローラ１４は、応答性負荷システムの集中化された監督及び管理ならびに応答性負荷サービスの送達を実装するのに必要なプログラムステップを実行する１個または２個以上のプロセッサ１８を有している。１個または２個以上のプロセッサ１８は、プログラム及びデータストレージを構成している１個または２個以上のメモリ１９と通信状態にある。１個または２個以上のプロセッサ１８は、ネットワーク８にわたって供給される電力の交流周波数における変動を検出するように適合している周波数モニタ１７とも通信状態にある。周波数の変動を監視することは、ネットワーク８にわたる電力供給の不均衡を検出する現在の好ましいアプローチであるが、ネットワーク８にわたる電力の不均衡を表しているネットワーク８の他の特性の変動を検出するように適合している代替のモニタ１７が本明細書に記載されている周波数モニタに置き換えられてもよいことが想定される。
【００６５】
中央コントローラ１４は、ネットワーク８の監視されている動作周波数及び応答性負荷装置１２から中央コントローラ１４に送信されるあらゆる応答性負荷データを分析し、非零オフセットコマンド信号をブロードキャストすることによって現在送達されている応答性負荷サービスの量を増加させるべきか減少させるべきかを自動的に決定するようにプログラムされている。中央コントローラ１４が応答性負荷装置１２と双方向通信状態にある時に、中央コントローラ１４は、自体の周波数モニタ１７によって独立して記録されている動作周波数データを応答性負荷装置１２から受信したデータを比較することによって、送達された応答性負荷サービスの大きさに関して非零オフセットが必要かどうかを判断する。比較において見つかったネットワーク動作周波数の変動と送達された応答性負荷サービスの大きさの変動との間の最小許容偏差よりも大きなあらゆる逸脱は、追従誤差として識別され、中央コントローラ１４による、非零オフセットコマンド信号の、少なくとも偏差のある応答性負荷サービスデータを発生した応答性負荷装置１２への送信のトリガとなる。
【００６６】
中央コントローラ１４と応答性負荷装置１２との間に一方向通信だけしか存在しない場合、中央コントローラ１４は、応答性負荷装置１２の予めプログラムされているモデルを使用して、ネットワーク動作周波数の実際の変動に応答して、応答性負荷装置１２によって送達されることが予測される応答性負荷サービスの理論モデル及び理論上の応答性負荷サービスのネットワーク動作周波数に対する衝撃を生成する。ネットワーク動作周波数に対する予測される衝撃は、実際の監視されているネットワーク動作周波数と比較され、所定の最小許容偏差よりも大きな偏差が所定の期間よりも長く存在している場合、中央コントローラ１４が非零オフセットコマンド信号をその制御下にある応答性負荷装置１２のいくつかまたは全てへ送信するトリガとなる。
【００６７】
加えて、またはその代わりに、中央コントローラ１４による非零オフセットの送信は、中央コントローラ１４がその制御下にある応答性負荷装置１２の１個またはいくつかから追加の応答性負荷サービスの必要性を示している情報を受信したり有したりすることによってトリガされてもよい。たとえば、中央コントローラのメモリ１６に保存されている応答性負荷装置１２のデータが、応答性負荷装置１２のいくつかが将来の固定されている期間に使用不可能になることを示していてもよい。これには、応答性負荷システム２内の他の応答性負荷装置１２が、使用不能な応答性負荷装置の応答性負荷サービスの不足に応じてそれら他の応答性負荷サービスの大きさを増加させることが必要になる。この情報に基づいて、中央コントローラ１４は、応答性負荷装置１２が利用不能とわかっている期間に、非零オフセットを自動的に送信してもよい。
【００６８】
ネットワーク８の動作周波数の増加方向への逸脱によって応答性負荷サービスがトリガされる状況を考える。増加方向への逸脱は、素早く停止され、中央コントローラ１４は、現在の応答性負荷サービスが必要とされているよりも過剰であることを示している監視されている動作周波数の急速な減少をそれから検出する。この情報に応答して、中央コントローラ１４は、応答性負荷装置の部分的なグループの応答性負荷サービスに対する寄与を減少させたり完全に寄与させないようにしたりするように、その計測された動作周波数、そのトリガ閾値、またはそのパーセント応答に適用すべきオフセットを必要としている応答性負荷装置の部分的なグループに対して、コマンド信号を自動的に送信するようにプログラムされている。応答性負荷サービスから離脱すべき応答性負荷装置の部分的なグループは、中央コントローラ１４によって無作為にまたは準無作為に、あるいは比較的高い電力料金の対象となる電気負荷及び／または応答性負荷装置の動作特性を参照して選択されてもよい。
【００６９】
応答性負荷システム２の方法論及び機能性ならびに前述の方法を説明するために、図４Ａ〜４Ｃを参照する。図４Ａのグラフは、応答性負荷の介入のない時の３時間の窓中の電気供給ネットワークの動作周波数の変動を示している。電気供給ネットワークの公称周波数は５０Ｈｚであるが、図４Ａから明らかなように、３時間の期間の間、実際の動作周波数は、約４８．８Ｈｚの最小周波数と５０．０５Ｈｚの最大周波数との間で変動し、周波数の逸脱の大部分は、低周波数逸脱である。
【００７０】
ここで図４Ｂを参照すると、このグラフは、完全に自律的な負荷コントローラによって制御されている２００個の個別の負荷のグループを使用した応答性負荷システム２の、図４Ａに示している変動している動作周波数に対する予測される（実線）シミュレーションされた応答及び実際の（破線）シミュレーションされた応答のシミュレーションを示している。２００個の負荷のグループは、様々な性能特性及び様々な使用率を有している様々な型の負荷を有しており、そのため、破線で示している実際の応答は、個別の負荷の応答を合わせたものである。
【００７１】
９：３０ａｍと１０：００ａｍとの間で見られるように、実際の応答（破線）は、期待される応答から逸脱している。この差は、応答性負荷システムの自律負荷コントローラの応答における追従誤差を示している。同様な追従誤差が、１０：００ａｍと１０：３０ａｍとの間及び１０：３０ａｍ頃発生している。これらの追従誤差は、全体の自律負荷コントローラによって送達される応答性負荷サービスが、負荷コントローラの制御下にある負荷によって要求される電力のパーセント変化について、応答を過剰にまたは不足して送達した時刻を示している。
【００７２】
ここで図４Ｃを参照すると、この図は、本発明による応答性負荷システム２の図４Ａに示している変動している動作周波数に対するシミュレーションされた応答のグラフである。９：３０ａｍと１０：００ａｍとの間で、中央コントローラ１４による半自律負荷コントローラ１０の追従誤差の修正を示しており、同様の追従誤差の修正が、負荷コントローラの図４Ｂ及び４Ｃに示している応答の比較によって明らかになる。
【００７３】
また、図４Ｃは、９：００ａｍと９：３０ａｍとの間の３０分の期間の間に半自律負荷コントローラ１４によって送達された基準応答に対する強制変更を示しており、それは中央コントローラ１４によって送信される信号によって実施される。中央コントローラ１４は、ネットワークの他の箇所の電力要求の予測される減少に対応するように基準応答に対する変更を送信している。このように、応答性負荷システム２は、応答性負荷サービスの応答送達及び先行送達の両方が可能である。
【００７４】
中央コントローラ１４は、個別の応答性負荷装置１２によって提供される応答性負荷データの分析のためのプログラム命令をさらに有していてもよい。応答性負荷データは、たとえば、性能が不十分な電気負荷６の結果として、予測されるだけの応答性負荷サービスの送達に持続的に失敗する応答性負荷装置１２を識別するのに使用されてもよい。この情報を使用して、中央コントローラ１４は、たとえば、動作拘束条件に基づいて、個別の電気負荷６の電力状態の切り換えを最少化するように、比較的長期の応答性負荷サービスを送達可能な応答性負荷装置の部分的なグループを識別することもできる。
【００７５】
本明細書で説明する応答性負荷システムは、局所的に計測された自律周波数応答と集中制御との組み合わせを提供する。これによって、応答性負荷サービスの送達について、ネットワーク要件から分離すべき個別の電気負荷の動作拘束条件の管理が可能になる。また、本明細書で説明する応答性負荷システムは、継続する応答性負荷サービスの集中調整によって強化された応答性負荷サービス管理と組み合わされた半自律制御装置の使用によって、検出された動作周波数の逸脱に対して高速
2019517772.tif 000008
応答を提供することができる。したがって、ネットワークにわたる不均衡が検出されると、初期の高速自律応答性負荷サービスが即座に送達され、それから初期の自律応答性負荷サービスは、中央コントローラによって求められた応答性負荷サービスに対する調整によって細かく調整される。また、調整は、送達される初期応答性負荷サービスに関連して求められるが、それは、初期応答性負荷サービスがネットワークに送達された後、調整は、中央コントローラによって監視されているネットワークの動作周波数に基づいているからである。
【００７６】
本明細書に記載した応答性負荷サービス及び方法によれば、集中応答性負荷制御は、リモート集中コントローラによって発行された指令と競合する局所的な自律応答性負荷設定及び動作を回避するように局所的な自律応答性負荷制御に組み合わされている。これは、応答性負荷システムの信頼性及び堅牢性を保証する。また、局所自律応答性負荷制御に対するオフセットによる集中応答性負荷制御の実装は、あらゆる集中調整を実装するのに必要な時間を最短化し、負荷コントローラが完全にリモートコントローラの制御下にあって、さまざまな動作状態、つまり自律動作と「スレーブ」動作との切換のために負荷コントローラが必要な可能性のある応答性負荷サービスとは対照的に、処理要件を最小化する。
【００７７】
実際に、電力分配ネットワークにわたって検出された不均衡に対応するように提供される完全に自律的な応答性負荷サービスのレベルまたは量は、ネットワークを完全に再度均衡させるための追従誤差の形態の要件に完全には合致しないかもしれない。本明細書に記載した応答性負荷システムは、そのような追従誤差などを検出し修正し、それによって、応答性負荷サービスの初期の送達における最短レイテンシを維持しながら、強化された信頼性の高い応答性負荷サービスを送達するように適合している。さらに、応答性負荷システムは、動作特性をパラメータ化された態様でモデル化できるように、応答性負荷サービスの送達に使用される電気負荷の動作データ及び性能データを保存し分析するように適合している。これによって、応答性負荷サービスを提供する電気負荷の潜在能力の使用を最大化する。
【００７８】
応答性負荷システム及び方法の一実施形態を本明細書に記載したが、添付の特許請求の範囲に定められている本発明の範囲から逸脱することなくシステム及び方法に対する変更が想定される。特に、本明細書では、必要な機能を実行するようにプログラムされている負荷コントローラ及び中央コントローラに触れたが、この機能性は、専用設定されたＡＳＩＣプロセッサの使用によって実装されてもよい。また、応答性負荷サービスの送達をトリガするために、周波数以外のネットワーク特性を監視して使用してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【国際調査報告】
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