(57)【要約】  システム及び商用電力グリッドを稼働するためのシステム、ＰＶ発電機からの発電出力を制御し、かつ／又は蓄熱ユニットにおける電力消費を制御するための制御ルーチンを設定するように、ＰＶ発電機の周波数応答及び／又は蓄熱ユニットの周波数応答を決定するための、商用電力グリッドを運用するためのシステム及び方法。商用電力グリッドを運用するための方法は、発電出力の削減のための１つ以上の太陽光（ＰＶ）発電機の特性応答、及びある特性応答に基づいて、商用電力グリッドに連結された１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は商用電力グリッドに連結された１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力グリッドを運用するための方法であって、
前記方法は、発電出力の削減のための１つ以上の太陽光（ＰＶ）発電機の特性応答、及び電力消費の削減のための１つ以上の蓄熱ユニットの特性応答に基づいて、
前記商用電力グリッドに連結された前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記商用電力グリッドに連結された前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することを含む方法。
【請求項２】
前記蓄熱ユニットはそれぞれ、１つ以上の関連した空調装置を備える建物を含み、
各蓄熱ユニットを制御することは、前記１つ以上の関連した空調装置のうちの少なくとも１つの削減を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
方法が、もう１つのＰＶ発電機の発電出力と、前記１つ以上の蓄熱ユニットの電力消費とを実質的に均等にするように実施される、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記１つ以上の蓄熱ユニットを制御することは、前記１つ以上のＰＶ発電機のうちの選択された１つにおける測定された間欠性に即応答する、請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
前記１つ以上のＰＶ発電機及び／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットを制御することは、前記商用電力グリッドの少なくとも一部における需給特性の変動に即応答する、請求項１〜４のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
前記商用電力グリッド上の周波数の変動を前記ＰＶ発電機の各連結点で、かつ／又は前記蓄熱ユニットの各連結点でローカルに検知することにより、前記需給特性の変動を決定すること、
前記ＰＶ発電機及び／又は前記蓄熱ユニットをローカルに制御することを含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記商用電力グリッド上の周波数を前記ＰＶ発電機の各連結点で、かつ／又は前記蓄熱ユニットの各連結点でリモートで検知することにより、前記需給特性の変動を決定すること、
前記ＰＶ発電機及び／又は前記蓄熱ユニットをリモートで制御することを含む、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記１つ以上のＰＶ発電機及び／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットが、１つ以上の異なる稼働モード下で制御手順を実行するように、サーバ・コマンド・ステーションによって選択される、請求項１〜７のいずれか一項記載の方法。
【請求項９】
１つの稼働モードでは、制御が前記１つ以上のＰＶ発電機の発電出力を削減するためだけに制限されるように、前記１つ以上のＰＶ発電機が最大発電出力で稼働する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
１つの稼働モードでは、制御が前記１つ以上の蓄熱ユニットの電力消費を削減するためだけに制限されるように、前記蓄熱ユニットが最小電力消費で稼働する、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
電力システム運用機関が前記サーバ・コマンド・ステーションを介して、選択された１つ以上のＰＶ発電機及び／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットに給電信号を送信することにより、制御することが適合される、請求項８〜１０のいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することの結果として、
前記商用電力グリッドに接続された、１つ以上の給電可能なピーク発電機の利用を減らすことをさらに含む、請求項１〜１１のいずれか一項記載の方法。
【請求項１３】
前記１つ以上のＰＶ発電機と前記１つ以上の蓄熱ユニットとの組み合わせ応答が、前記１つ以上の給電可能なピーク発電機の利用を比例的に変更するように、利用されている請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することの結果として、前記商用電力グリッドに接続された１つ以上のバッテリの利用を減らすことをさらに含む、請求項１〜１３のいずれか一項記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することの結果として、前記商用電力グリッドにおけるベースロード発電を減らすことをさらに含む、請求項１〜１４のいずれか一項記載の方法。
【請求項１６】
前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することは、前記商用電力グリッドにおいて選択された１つ以上の地点での需給決定に基づく、請求項１〜１５のいずれか一項記載の方法。
【請求項１７】
前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することが、特定の蓄熱ユニットの温度がユーザ指定の範囲内に維持されるように実行される、請求項１〜１６のいずれか一項記載の方法。
【請求項１８】
前記商用電力グリッドの選択された地点における特定の需給事象に即応答する、少なくとも２つ以上の蓄熱ユニット間で結び付けられた電力消費差が、前記少なくとも２つ以上の蓄熱ユニット間で定量化され、
その結果、前記電力消費差が発生しても、各ユーザ指定の範囲がすべての前記蓄熱ユニット間で満たされる、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記ＰＶ発電機のサブセットを選択すること、
かつ／又は前記蓄熱ユニットのサブセットを選択すること、
前記需給特性の変動に即応答する、選択されたＰＶ発電機のサブセットからの発電出力を制御すること、
かつ／又は前記蓄熱ユニットのサブセットにおける電力消費を制御すること、をさらに含む、請求項１〜１８のいずれか一項記載の方法。
【請求項２０】
方法が、曇天日モードにおけるＰＶ発電の間欠性を予測すること又は決定することに対応する、請求項１〜１９のいずれか一項記載の方法。
【請求項２１】
方法が、晴天日モードにおけるＰＶ発電の間欠性を予測すること又は決定することに対応する、請求項１〜２０のいずれか一項記載の方法。
【請求項２２】
方法が、ＰＶ発電の間欠性を予測すること又は決定することに対応する、請求項１〜２１のいずれか一項記載の方法。
【請求項２３】
前記商用電力グリッドの安定性制御のために、間欠性の予測レベルに比例した容量で前記商用電力グリッドに接続された１つ以上の給電発電機を維持するように、
前記商用電力グリッドに対する瞬動予備力の待機要件を設定することをさらに含む、請求項２０〜２２のいずれか一項記載の方法。
【請求項２４】
ＰＶ発電機からの発電出力を制御するため、
かつ／又は前記ＰＶ発電機及び／又は蓄熱ユニットが連結された商用電力グリッドの少なくとも一部における需要と供給とを実質的に均等にするように前記蓄熱ユニットにおける電力消費を制御するため、
かつ／又は、もう１つのＰＶ発電機の発電出力と１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費とを実質的に均等にするための、制御ルーチンを設定するように、
ＰＶ発電機の特性応答及び／又は蓄熱ユニットの特性応答を決定する方法。
【請求項２５】
１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することは、需給特性の変動に即応答する、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することは、前記商用電力グリッドにおいて選択された１つ以上の地点での需給決定に基づく、請求項２４又は２５記載の方法。
【請求項２７】
前記特性応答は周波数応答を含む、請求項１〜２６のいずれか一項記載の方法。
【請求項２８】
商用電力グリッドを運用するためのシステムであって、
前記システムは、発電出力の削減のための１つ以上の太陽光（ＰＶ）発電機の特性応答、及び電力消費の削減のための１つ以上の蓄熱ユニットの特性応答に基づいて、
前記商用電力グリッドに連結された前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御し、かつ／又は前記商用電力グリッドに連結された前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御するように構成された制御ユニットを含むシステム。
【請求項２９】
前記蓄熱ユニットはそれぞれ、１つ以上の関連した空調装置を備える建物を含み、
また各蓄熱ユニットを制御することは、前記１つ以上の関連した空調装置のうちの少なくとも１つの削減を含む、請求項２８記載のシステム。
【請求項３０】
システムが、もう１つのＰＶ発電機の発電出力と、前記１つ以上の蓄熱ユニットの電力消費とを実質的に均等にするように構成されている、請求項２８又は２９記載のシステム。
【請求項３１】
前記１つ以上の蓄熱ユニットを制御することは、前記１つ以上のＰＶ発電機のうちの選択された１つにおける測定された間欠性に即応答する、請求項２８〜３０のいずれか一項記載のシステム。
【請求項３２】
前記１つ以上のＰＶ発電機及び／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットを制御することは、前記商用電力グリッドの少なくとも一部における需給特性の変動に即応答する、請求項２８〜３１のいずれか一項記載のシステム。
【請求項３３】
前記商用電力グリッド上の周波数の変動を前記ＰＶ発電機の各連結点で、かつ／又は前記蓄熱ユニットの各連結点でローカルで検知することにより、前記需給特性の変動を決定し、
前記ＰＶ発電機及び／又は前記蓄熱ユニットをローカルで制御するように構成された決定ユニットを含む、請求項３２記載のシステム。
【請求項３４】
前記商用電力グリッド上の周波数を前記ＰＶ発電機の各連結点で、かつ／又は前記蓄熱ユニットの各連結点でリモートで検知することにより、前記需給特性の変動を決定し、
前記ＰＶ発電機及び／又は前記蓄熱ユニットをリモートで制御するように構成された決定ユニットを含む、請求項３２記載のシステム。
【請求項３５】
前記１つ以上のＰＶ発電機及び／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットが、１つ以上の異なる稼働モード下で制御手順を実行するように選択可能である、サーバ・コマンド・ステーションをさらに含む、請求項２８〜３４のいずれか一項記載のシステム。
【請求項３６】
１つの稼働モードでは、制御が前記１つ以上のＰＶ発電機の発電出力を削減するためだけに制限されるように、前記１つ以上のＰＶ発電機が最大発電出力で稼働する、請求項３５記載のシステム。
【請求項３７】
１つの稼働モードでは、制御が前記１つ以上の蓄熱ユニットの電力消費を削減するためだけに制限されるように、前記蓄熱ユニットが最小電力消費で稼働する、請求項３５記載のシステム。
【請求項３８】
電力システム運用機関が前記サーバ・コマンド・ステーションを介して、選択された１つ以上のＰＶ発電機及び／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットに給電信号を送信することにより、制御することが適合可能であるように、前記サーバ・コマンド・ステーションが構成されている、請求項３５〜３７のいずれか一項記載のシステム。
【請求項３９】
前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することの結果として、前記商用電力グリッドに接続された、１つ以上の給電可能なピーク発電機の利用を減らすように、前記制御ユニットがさらに構成されている、請求項２８〜３８のいずれか一項記載のシステム。
【請求項４０】
前記１つ以上のＰＶ発電機と前記１つ以上の蓄熱ユニットとの組み合わせ応答が、前記１つ以上の給電可能なピーク発電機の利用を比例的に変更するように利用可能である、前記制御ユニットが構成されている、請求項３９記載のシステム。
【請求項４１】
前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することの結果として、
前記商用電力グリッドに接続された１つ以上のバッテリの利用を減らすように、前記制御ユニットがさらに構成されている、請求項２８〜４０のいずれか一項記載のシステム。
【請求項４２】
前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することの結果として、
前記商用電力グリッドにおけるベースロード発電を減らすように、前記制御ユニットがさらに構成されている、請求項２８〜４１のいずれか一項記載のシステム。
【請求項４３】
前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することは、前記商用電力グリッドにおいて選択された１つ以上の地点での需給決定に基づく、請求項２８〜４２のいずれか一項記載のシステム。
【請求項４４】
前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することが、特定の蓄熱ユニットの温度がユーザ指定の範囲内に維持されるように実行されている、請求項２８〜４３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項４５】
前記商用電力グリッドの選択された地点における特定の需給事象に即応答する、少なくとも２つ以上の蓄熱ユニット間で結びつけられた電力消費差が、前記少なくとも２つ以上の蓄熱ユニット間で定量化され、
その結果、前記電力消費差が発生しても、各ユーザ指定の範囲がすべての前記蓄熱ユニット間で満たされる、請求項４４記載のシステム。
【請求項４６】
前記ＰＶ発電機のサブセットを選択し、
かつ／又は前記蓄熱ユニットのサブセットを選択し、
前記需給特性の変動に即応答して、選択されたＰＶ発電機のサブセットからの発電出力を制御し、
かつ／又は前記蓄熱ユニットのサブセットにおける電力消費を制御するように、前記制御ユニットがさらに構成されている、請求項２８〜４５のいずれか一項記載のシステム。
【請求項４７】
システムが、曇天日モードにおけるＰＶ発電の間欠性を予測又は決定することに対応している、請求項２８〜４６のいずれか一項記載のシステム。
【請求項４８】
システムが、晴天日モードにおけるＰＶ発電の間欠性を予測又は決定することに対応している、請求項２８〜４７のいずれか一項記載のシステム。
【請求項４９】
システムが、ＰＶ発電の間欠性を予測又は決定することに対応している、請求項２８〜４８のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５０】
前記商用電力グリッドの安定性制御のために、間欠性の予測レベルに比例した容量で前記商用電力グリッドに接続された１つ以上の給電発電機を維持するため、
前記商用電力グリッドに対する瞬動予備力の待機要件を設定するように、前記制御ユニットがさらに構成されている、請求項４７〜４９のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５１】
ＰＶ発電機からの発電出力を制御するため、
かつ／又は前記ＰＶ発電機及び／又は蓄熱ユニットが連結された商用電力グリッドの少なくとも一部における需要と供給とを実質的に均等にするように前記蓄熱ユニットの電力消費を制御するため、
かつ／又は、もう１つのＰＶ発電機の発電出力と１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費とを実質的に均等にするための、制御ルーチンを設定するように、
ＰＶ発電機の特性応答及び／又は蓄熱ユニットの特性応答を決定するシステム。
【請求項５２】
１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することは、需給特性の変動に即応答する、請求項５１記載のシステム。
【請求項５３】
前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することは、前記商用電力グリッドにおいて選択された１つ以上の地点での需給決定に基づく、請求項５１又は５２記載のシステム。
【請求項５４】
前記特性応答は周波数応答を含む、請求項２８〜５３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５５】
システムが、前記商用電力グリッドの少なくとも一部における需要と供給とを実質的に均等にするように実施されている、請求項２８又は５４のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５６】
方法が、前記商用電力グリッドの少なくとも一部における需要と供給とを実質的に均等にするように実施されている、請求項１又は２７のいずれか一項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義には商用電力グリッドを運用するためのシステム及び方法、ＰＶ発電機からの発電出力を制御し、かつ／又は蓄熱ユニットにおける電力消費を制御する制御ルーチンを設定するように、ＰＶ発電機の周波数応答及び／又は蓄熱ユニットの周波数応答を決定するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書全体を通じた先行技術に関する言及及び／又は考察を、いかなる意味においても、この先行技術が周知であること、又は当分野において共通の一般的知識の一部を形成していることを承認するものとして見なすべきではない。
【０００３】
太陽光発電機などの再生可能エネルギー源は、設置、商用電力グリッドへの接続のため、より一般的になりつつある。こうした発電機の間欠性のため、電力グリッドの商用部分の需給を安定させるための給電プロトコルを担当する電力システム運用機関（又は、一部地域では独立システム運用機関（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｏｐｅｒａｔｏｒ）、すなわち「ＩＳＯ」と呼ばれている）は、商用電力グリッドに接続された種々の太陽電池アレイによって、太陽光エネルギーをＡＣ電気エネルギーへと変換するという新たな発電供給形態を考慮しなければならない。
【０００４】
電力システムの安定性と商用電力グリッドにおける電力の需給率は、たとえばガバナ制御ループ下で電場を発生させるために、熱燃焼と求心性質量の回転とを伴う給電可能なタービンを利用して展開されてきた。典型的なシステムは、いわゆる「ピーク」発電又は「瞬動予備力」などの給電可能であり、通常全容量で稼働するベースロード発電機と連携してその出力を調整できるものに依存しており、商用電力グリッドにおいて交流電流の安定した周波数を設定するため、ピーク発電は需給の変動を追跡し、ピーク出力を変更するために使用されている。これらのピーク発電機は、それらの発電出力特性を増減するように制御され得るという意味で、給電可能であると考えられる。
【０００５】
一方、風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギー発電は、純粋な高調波周波数を供給するように設計されている。そのため、これらのシステムは、商用電力グリッド上の相対的需給率によって引き起こされる、それらの出力における周波数の高調波変動をもたらさず、通常は商用電力グリッドの周波数に同期する。しかし、かかる発電機の出力が、ローカルで利用可能な発電源からのみ決定され、随時変動し、非決定的であるという意味で、これらは給電不能であると考えられる。たとえば、風速や雲被覆量は、これらの発電機の出力を環境変数に応じて随時増減させる。対照的に、熱燃焼システムでは、タービン内で燃焼される燃料又は蒸気の量を単に変更することで、発電システムの出力を変更するには十分である。
【０００６】
現代の電力システム制御を用いた、再生可能であるが給電不能な発電方式の導入において調和をもたらすために、採用される１つのアプローチとしては、再生可能発電源の発電出力を監視し、次いでこの信号を用いて熱燃焼発電機、すなわちピーク発電機を修正するシステムを利用することが挙げられる。このアプローチでは、給電不能と想定される発電の一方式からの読取りを、次いで給電可能な発電源が制御するために利用されている。かかるシステムでは、通常再生可能発電源からの総出力は常に最大化され、その一方で熱燃焼発電源は修正される。しかし、かかるシステムでは、たとえば風速や雲の動きに生じる変化に短時間で対応することは、制御システムが使用できなくなったり、商用電力グリッドの需給を安定させることができなくなったりする状況をもたらす恐れがある。加えて、通常、ピーク発電機によって発電される電力に対して課される料金はより高くなり、これを最終的には、電力供給を受けるために商用電力グリッドに接続している消費顧客が負担しなければならず、またこれらの料金は、予測不可能な環境気象の挙動に起因して生じる、再生可能な電源要素の間欠性に対応しなければならない場合に備えて、別のピーク発電機を待機させたままにせざるを得ない間欠性発電機に対しても課される可能性がある。
【０００７】
いわゆる給電不能な発電源の間欠的性質を考慮する代替の制御システムとして、利用可能な再生可能エネルギー源のすべてを取り込み、次いで電力システム制御の要求に適した時間にエネルギーを解放するための貯蔵機構が度々提案されている。たとえば、ベースロード発電応答を形成するために、この貯蔵機構を常時解放することができ、あるいはピーク発電機の応答要求に対応するために、需要が増加している期間にのみ、この貯蔵機構を起動することができる。しかし、化学電池を使用する貯蔵システムは高価であり、また寿命が短い。これらの化学的貯蔵システムのサイクル数は、それらの放電特性に応じて限られているため、これら自体を総使用量に基づいて交換しなければならない。つまり、貯蔵システムを使用すると、再生可能発電源からの共通基準発電原価（ＬＣＯＥ）が上昇する。これに加えて、かかる貯蔵システムには爆発又は燃焼の危険があり、したがって最悪の場合使用自体が危険となり、最良の場合でも厳密な保守を要するため、これもまた費用の増加、したがってＬＣＯＥの上昇へとつながる。
【０００８】
本発明の実施態様では、上記の課題のうちの少なくとも１つに対処しようと努めている。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、商用電力グリッドを運用するための方法が提供され、本方法は、発電出力の削減のための１つ以上の太陽光（ＰＶ）発電機の特性応答、及び電力消費の削減のための１つ以上の蓄熱ユニットの特性応答に基づいて、前記商用電力グリッドに連結された前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御し、かつ／又は前記商用電力グリッドに連結された前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することを含む。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、前記ＰＶ発電機からの発電出力を制御しかつ／又は前記蓄熱ユニットにおける電力消費を制御する制御ルーチンを設定し、これによって前記ＰＶ発電機及び／又は前記蓄熱ユニットが連結された商用電力グリッドの少なくとも一部における需要と供給とを実質的に均等にし、かつ／又は、前記もう１つのＰＶ発電機の発電出力と前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費とを実質的に均等にするように、ＰＶ発電機の特性応答及び／又は蓄熱ユニットの特性応答を決定するための方法が提供される。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、商用電力グリッドを運用するためのシステムが提供され、本システムは、発電出力の削減のための前記１つ以上の太陽光（ＰＶ）発電機の特性応答、及び電力消費の削減のための前記１つ以上の蓄熱ユニットの特性応答に基づいて、前記商用電力グリッドに連結された前記１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御し、かつ／又は前記商用電力グリッドに連結された前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御するように構成された制御ユニットを含む。
【００１２】
本発明の第４の態様によれば、ＰＶ発電機からの発電出力を制御するため、かつ／又はＰＶ発電機及び／又は蓄熱ユニットが連結された商用電力グリッドの少なくとも一部における需要と供給とを実質的に均等にするように蓄熱ユニットの電力消費を制御するため、
かつ／又は、もう１つのＰＶ発電機の発電出力と前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費とを実質的に均等にするための、制御ルーチンを設定するように、ＰＶ発電機の特性応答及び／又は蓄熱ユニットの特性応答を決定するシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の実施態様は、単なる一例として、また図面と併せて、以下に記載する説明から当業者にはより良好に理解され、かつ容易に明らかとなるであろう。
【図１】例示的な実施態様による、送配電網への種々の連結点を有する給電不能な発電源、蓄熱要素、及び従来型発電タービンの組み込みを示す、商用電力グリッドを図示した概略図を示す。
【図２】例示的な実施態様による、給電不能な発電ユニットの内部で追加の制御機能を有効にするいくつかの電子ユニットを組み込んだ、商用電力システムに連結された単一の太陽光発電機を図示した概略図を示す。
【図３】従来型タービン、ＰＶ発電機、及び例示的な実施態様による、電力品質を安定させるための出力電力の削減を具体化する消費負荷を検討した、単一ノードの簡略化を図示した概略図を示す。
【図４ａ】例示的な実施態様による、蓄熱システムと、蓄熱を行う負荷の内部で追加の制御機能を有効にする関連制御要素とを図示した概略図を示す。
【図４ｂ】従来型タービン、蓄熱ユニット、及び例示的な実施態様による、電力品質を安定させるための負荷側の需要削減を具体化する（別の）消費負荷を検討した、単一ノードの簡略化を図示した概略図を示す。
【図５】従来型タービン、ＰＶ発電機、蓄熱ユニット、及び例示的な実施態様による、電力品質を安定させるための負荷側の需要削減を具体化する負荷を検討した、単一ノードの簡略化を図示した概略図を示す。
【図６】例示的な実施態様による、商用電力グリッドにおける需給の安定化を補助するための周波数応答図を示す。  図６ｂは例示的な実施態様による、商用電力グリッドにおける需給の安定化を補助するための図６ａの周波数応答図に関連した、太陽光発電機の制御を示す。
【図７】例示的な実施態様による、商用電力グリッドにおける需給の安定化を補助するための周波数応答図を示す。  図７ｂは例示的な実施態様による、商用電力グリッドにおける需給の安定化を補助するための図７ｂの周波数応答図に関連した、蓄熱制御を示す。
【図８】例示的な実施態様による、関連したノード部分を有する電気／商用電力グリッドの対象需給点の近傍における、蓄熱システム及び太陽光発電システムの集合ユニットを図示した概略図を示す。
【図９】例示的な実施態様による、発電及び電力システムの負荷側の需要制御を行う給電可能な発電源及び給電不能な発電源の両方に対する制御を利用するにあたり、その改善を見込んだ電力需要に対する修正済み供給レベル、及び修正済みベースロード電力供給率を図示した概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書に記載の例示的な実施態様は、発電機の集合アセンブリ上に給電システムを実施することかつ設置すること、具体的には、たとえば商用電力グリッドシステムに接続された太陽光（ＰＶ）発電機の集合アレイ上に給電アセンブリ及び給電プロトコルの実施を提供する。追加の機能として、一般的な蓄熱手段を介して実施される需要側の管理について記載されている。例示的な実施態様は、蓄熱ユニット内のリアクティブ制御システム、及び／又は商用電力グリッドへ電力を供給している間欠性発電機の集合体からの出力変動、及び／又は商用電力グリッドから供給される負荷成分の変動、並びに電力グリッドの供給、需要、及び安定性に関する高度なプロトコルを実施するための発電源を供給する固有の時間的特性を有する、好都合に選択された蓄熱負荷の付与を補助する間欠性発電機用の給電プロトコルを有効にすることにより、商用電力グリッドへの供給に際して再生可能エネルギー及び間欠性エネルギーの導入を促進することを目的としている。有利には、前記選択された負荷は、化学的貯蔵素子の包含を回避するか、又は少なくとも減少させるための蓄熱手順を実施するように構成され得る、熱素子のサブセットを含む。
【００１５】
例示的な一実施態様では、太陽光発電機及びピーク発電機（すなわち、瞬動予備力を含む）の両方による出力を考慮した応答システムを提示している。これにより、以前は「給電不能な」発電源と見なされていた太陽光発電機の出力を給電することができ、したがって間欠性発電機及びピーク発電機の両方による出力を制御することができる。
【００１６】
例示的な実施態様は、間欠的であるために給電不能と見なされてきた再生可能発電源からの発電を、化学的貯蔵システムによる追加コストを回避しながら給電するシステムを設定することを目的としている。これを実行するために、一実施態様によるシステムは、給電不能な発電手段及び給電可能な発電手段の両方において、制御機能及び管理機能を使用している。再生可能発電源を積極的に削減すると共に負荷応答を処理する情報システムを、例示的な実施態様において短期間の電力貯蔵手段の一形態として導入しており、またこれを、エネルギーを必要としている都市で一般的に使用されている、既に利用可能な蓄熱槽を利用する蓄熱システムを導入することにより、有効にしている。例示的な実施態様によれば、かかる複数の蓄熱ユニットと、たとえば太陽光発電ユニットを電力グリッドの商用ユニット上に集成したものにおいて機能し、電力の商用グリッドへの複数の連結点を有するシステムとして、本システムを記載している。
【００１７】
本発明の実施態様は、電力グリッド内の電圧変動、電気／商用電力グリッド内のエネルギー需給率を制御し、かつ電力消費及び発電間のサブセットとして相関を設定して、電力グリッドのエネルギー需給率のサブセットに対処する方法と、一体化された蓄熱システムと共に給電可能なピーク発電機及び給電不能な間欠性発電機源を使用することを考慮した連結制御システム、並びに電力システムの安定性及び制御を実現するためのアルゴリズム及びプロセスを有効にする蓄熱システムと、応答システムを備える蓄熱システム、複数の場所においてエネルギー送電網に連結された、たとえば太陽光発電機の集合体における給電列を設定するためのコマンドプロトコル、間欠性発電設備に関連した特性負荷一式への制御方法の実施、並びに電力システム運用機関に対して好都合に適合され得る周囲環境を含む、種々の環境に対応する制御プロトコル及びコマンドプロトコルの両方を作動させるいくつかの稼働モードを利用することにより、エネルギー需給の変動を特定の間隔になるまで最小限に維持するように構成されたコントローラ及び関数設定点を利用するシステムとを提供する。
【００１８】
電気負荷及び発電機は双方とも一般に近接する電気／商用電力グリッドに連結されており、このために発電及び電力消費に関する時間情報が、発電又は負荷のサブセットを電気／商用電力グリッドの共通のエネルギープールにおける需給率に関連したものとして正確に特徴付けていることが分かる。電圧は光速に近い速度で、又は光速のオーダーの何分の１かの速度で伝わると仮定することができ、このために電力グリッド網の近接セグメントの距離が有限であることを所与とするならば、電力グリッドシステムのインフラストラクチャに関する研究を組み込むことにより、送電損失率を任意の特定の距離において無視、あるいは最小化かつ定量化することを目的として、発電と電気負荷との関連性において、たとえば発電及び負荷間の近接が最小限となるように、これを設定することができる。
【００１９】
電力グリッドへの周波数制御の連結をもたらすガバナを備える発電設備を組み込んでいる、稼働中の一次、二次、及び三次電力システム運用方式及び市場を有する従来の電力グリッドシステムについては、当業者であれば理解している。完全を期すために、Handbook of Electrical Power System Dynamics - Modeling, stability, and control, Ed. M. Eremia, M. Shahidehpour, John Wiley & Sons, New Jersey, 2013; Chapters 2 and 6をここで参照するが、その内容は相互参照により組み入れられるものとする。
【００２０】
従来の電力システム運用は、電気／商用電力グリッドに連結された追加の発電システムの出力に制御変動を生じさせることにより、電力品質の安定性を実質的に維持するように整備されている。従来型の出力は水の運動、又は化石燃料若しくは核分裂による熱エネルギーのいずれかによって導出されており、これらは当該エネルギーを機械的エネルギーへと変換し、次いでこの機械的エネルギーは同期発電機によって電気エネルギーへと変換される。ベースロード発電システムは、電力システムを通じて一定量の電力を供給するように設定されている一方で、追加の発電源は通常、電気／商用電力グリッドにおける需給率の変動に対応するように設定されている。
【００２１】
上記で参照したEremiaによる書籍（２０１３年）で策定されているように、電力システムにおいて供給を担う一次、二次及び三次市場を設定することができると考えられる。
【００２２】
電力グリッド網に接続された複数のＰＶ発電設備を運用するための方法及びシステムが記載されている、国際公開第２０１６／１６７７２２号パンフレットもここで参照するが、その内容は相互参照により組み込まれるものとする。
【００２３】
ここで、かかる発電源は、稼働する実施として有効であると仮定され、一方で、例示的な実施態様では、以下に記載の修正済み削減システム、及び／又は熱負荷装置の集合体に実施された需要側の制御方式を利用する間欠性エネルギー源の集合体を含む、追加の発電源が電力品質係数を改善するために設けられている。
【００２４】
本明細書に記載しているような制御方式を実施する目的は、電気周波数の安定化、電力品質の改善、あるいは電力ネットワークを効率的に運用するのに有利となり得るような特定の需給率を設定することであってもよい。たとえば、ここで使用される制御方式及びシステムは、ネットワーク上の電力需要を満たす種々の発電源の間で異なる容量設定を実現することができ、あるいはこれらを実装し、化学的貯蔵装置の利用を要さないか、又は少なくとも化学的貯蔵装置の利用を削減しながら、負荷需要事象を発電事象と同期させることによって、電気／商用電力グリッドの瞬動予備力の需要を減少させることができる。
【００２５】
本明細書は、本方法の運用を実施又は実行するための装置をさらに開示する。必要とされる運用目的でかかる装置を特別に作製してもよく、あるいはかかる装置が、装置に格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動又は再構成される該装置を含んでもよい。さらに、このコンピュータプログラムのステップの１つ以上が、順次ではなく同時に実行されてもよい。かかるコンピュータプログラムを、任意のコンピュータ可読媒体に格納してもよい。このコンピュータ可読媒体は、磁気ディスク若しくは光ディスク、メモリチップ、又は装置とインターフェース接続するのに適した他の記憶装置などの記憶装置を含んでいてもよい。このコンピュータ可読媒体は、インターネットシステムに代表されるような有線媒体、あるいはＧＳＭ（登録商標）、又は３Ｇ携帯電話システム若しくは４Ｇ携帯電話システムに代表されるような無線媒体を含んでいてもよい。装置にロードさｓれ実行されたこのコンピュータプログラムは、本方法のステップを効果的に実施する装置をもたらす。
【００２６】
また本発明は、ハードウェアモジュールとして実施されてもよい。より具体的には、ハードウェアという意味では、モジュールは他のコンポーネント又はモジュールと共に使用されるように設計された、機能的ハードウェアユニットである。たとえば、個別の電子コンポーネントを使用してモジュールが実装されてもよいし、あるいは特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）などの電子回路全体の一部をモジュールが形成してもよい。他にも数多くの可能性が存在する。ハードウェアモジュールとソフトウェアモジュールとの組み合わせとして本システムが実装され得ることを、当業者なら理解するであろう。
【００２７】
以下で、インフラストラクチャコンポーネントの好ましい実施態様について説明する。
【００２８】
図１は、送配電網１０８への種々の連結点を有する給電不能な発電源１０２（たとえば）、蓄熱要素１０４（たとえば）、及び従来型発電タービン１０６（たとえば）の組込みを示す、商用電力グリッド１００を図示した概略図を示す。以下で、例示的な実施態様による給電不能な発電源１０２（たとえば）と共に使用する制御システムについて説明する。
【００２９】
太陽光発電ユニットなどの給電不能な発電源１０２（たとえば）を効果的に制御するために、例示的な実施態様では１つ以上の中央サーバ及び通信ユニット１１０（本明細書ではサーバ・コマンド・ステーションとも呼ぶ）を設置して、給電不能な個々の発電源１０２（たとえば）それぞれに対して制御を実行又は命じる一方で、給電不能な各発電源１０２（たとえば）はプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）をローカルで装備している。例示的な実施態様によるサーバ・コマンド・ステーション１１０内に組み込まれているのは通信インターフェースであり、このインターフェースは、装置間の通信、並びに給電調整器１１６からＰＶ発電機及び蓄熱ユニット装置への通信を可能にする電力グリッドと能動的にインターフェース接続された種々のＰＶ発電機又は蓄熱ユニット間に設置される仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）ルータと互換性のある、暗号化された認証通信を送受信するためのものである。さらに、このサーバ・コマンド・ステーション１１０は、計算を実行するための中央処理装置（ＣＰＵ）及び論理システムを備えている。
【００３０】
図２に示すように、ＰＬＣ２０２、スイッチギア２０４、デュアル計測器２０６、仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）ルータ２０８、及びアナログ又はデジタル入出力（Ｉ／Ｏ）システム２０９で有効になる制御ユニット２００が、相互接続された太陽電池パネル２１８（たとえば）を含む、各太陽光発電アレイ２１６（たとえば）のインバータ２１４（たとえば）への通信及びコマンドを、通信回線（複数可）２１２を介して有効にするように、電子信号及びセンサを組み込むため、たとえば太陽光発電機２１０などのローカルの給電不能な各発電源に設けられている。たとえば変圧器又は変電所２２４を介するなど、商用電力グリッド２２０における種々の電圧の送配電網へと到達するように、関連した連結点２２２又は２３２（そこでいずれかの電子信号検知が組み込まれ得る）で太陽光発電機２１０が商用電力グリッド２２０へと連結されている。主配電盤（ＭＳＢ）２３０は、インバータ２１４（たとえば）の電気ケーブル２４４に沿って蓄積され、太陽光発電アレイ２１６から結束された電力出力ケーブル２３２を経て共通連結点２２２へと出力される蓄積エネルギーを組み込むように機能する電気結合装置及びスイッチギアを含み、かつ追加の制御ルーチン用のリモートスイッチを含み得る。制御ユニット２００は、ＭＳＢ２３０のスイッチギア及びインバータ素子２１４から、かつ直接インバータ素子２１４へと情報を送受信している。これにより、ＭＳＢ２３０又はインバータ素子２１４の状態を収集することと、それらの装置に制御手順又は制御設定を送信することとが可能になる。
【００３１】
当業者であれば、図２に示した商用電力グリッドへの直接接続は一実施態様であり、その一方で、商用電力グリッドに連結された別個の回路自体にあるＰＶ発電機２１０の下流に共通連結点が導入されるように、間接接続方式を利用できることを理解するであろう。直接接続では、商用電力グリッドの周波数事象はローカルな任意のＰＶ発電機（図１のＰＶ発電機１０２と比較）で検知することができるが、間接接続方式では、商用電力グリッドでの周波数事象の検知は減少する可能性がある。しかし、商用電力グリッドへの回路の間接的な接続によって生じる共通連結点２２２又は２３２（接続電圧に依存する）の需給特性を通じて、例示的な一実施態様によるサーバ・コマンド・ステーション（図１の１１０と比較）からのＰＶ発電機への制御をもって、電力安定性を依然として制御することができる。あるいは、前記別個の回路の共通連結点にセンサを設置して、ローカルなＰＶ発電機と電気／商用電力グリッドとの間に設置された前記別個の回路の共通連結点から読み取った信号を、ローカルなＰＶ発電機へと好都合に送信することができる。一例として、本発明の実施態様を適用することができる、商用電力グリッドへＰＶ発電機を接続する際のオプションについて記載された国際公開第２０１６／０３２３９６（Ａ１）号パンフレットをここで参照するが、その内容は相互参照により組み込まれるものとする。
【００３２】
図１に戻って参照すると、好ましくは、給電不能な各発電源の仕様一覧全体が、ローカルでもサーバ・コマンド・ステーション１１０にも格納されている。発電容量などに関する仕様一覧からの情報、エネルギー発電の削減及び／又は負荷の削減を命じるコマンドを利用することが、給電不能な発電源１０２（たとえば）のローカルな共通連結点１１１（たとえば）における、あるいはサーバ・コマンド・ステーション１１０からの電圧、周波数、又は電流検出などのローカル信号を取得することによって実施され得る。加えて、サーバ・コマンド・ステーション１１０による通信信号、又は商用電力グリッド１００ネットワーク内に設置されたＰＶ１０２（たとえば）若しくはＰＶ発電機一式による通信信号を使用して、エネルギー発電の削減及び／又は負荷の削減が実施され得る。
【００３３】
電気／商用電力グリッド１００の送配電網１０８上にある種々の地点に関連したノード需給率を表す情報には、サーバ・コマンド・ステーション１１０からアクセス可能であり、したがってローカルの給電不能な発電源１０２（たとえば）からもアクセス可能である。また、本明細書では、給電不能な各発電源１０２（たとえば）を、商用電力グリッド１００の送配電網１０８へのローカルな共通連結点、並びに電気／商用電力グリッド１００内の負荷若しくは複数の負荷１１４（たとえば）への対象となる需給１１２（たとえば）の対象ノード又は対象地点に対する同等の電気的距離と関連付けることによって、電気的張力が定義され得る。
【００３４】
サーバ・コマンド・ステーション１１０を介した制御によって、又はローカルの給電不能な発電源１０２（たとえば）で制御を行うことにより（図２に記載しているローカルな制御ユニットの実施を利用して）、たとえば個々の太陽光（ＰＶ）発電ユニット、又は対象の発電ユニット一式の発電出力を、電気／商用電力グリッド１００の送配電網１０８上にある太陽光発電ユニットの共通連結点で検出された、電気的情報のいずれかから計算される定量化可能な量、あるいはサーバ・コマンド・ステーション１１０で取得又は計測されるノード需給量分削減して、これにより、電気／商用電力グリッド１００の電力品質を安定させることができる。
【００３５】
上述のように、太陽光発電ユニットなどの給電不能な発電源からの発電出力の削減が可能であることが、電力グリッド１００の特定の領域に対する電気エネルギーの生成又は供給の削減を提供する。したがって、この発電源は、従来型タービン（複数可）の制御ガバナ又は給電調整器１１６と連携して、あるいは一次、二次、又は三次供給にわたって適用される制御手順を通じて、商用電力グリッドにおけるエネルギーの供給力過剰状態を一時的に解消し、次いで送配電網１０８上の特定のノード１１２（たとえば）と関連している、商用電力グリッド１００の電気周波数における同期発電機（ピーク発電機を含む）による加速事象の頻度を削減するように、エネルギー供給を下方にシフトさせることにより、電力品質を安定させるような制御を提供できる。かかるシナリオでは、ピーク同期発電機の使用頻度を少なくするか、又は場合によってはオフにすることができるように、ＰＶ発電機（複数可）は瞬動予備力容量の構成要素を形成している。
【００３６】
図３に示すように、単一ノード３００の簡略化においては、瞬動予備力を代表し得る従来型タービン又は従来型タービン一式３０２、あるいは一次、二次又は三次需要を担う発電機、ＰＶ発電機又はＰＶ発電機一式３０４、及び消費負荷又は消費負荷一式３０６が検討されてもよい。消費負荷３０６は一定の需要を要すると考えられ、この需要は、ノード３００で供給量と需要量とを組み合わせるために、共にノード３００で供給を行うタービン３０２及びＰＶ発電機（複数可）３０４の一定の動作条件によって満たされることになる。何らかの理由で負荷（複数可）３０６による需要が急減した場合、タービン３０２を制御して減速させることに加えて、又はその代わりに、ＰＶ発電機（複数可）３０４のインバータ（複数可）（図示せず）を制御して、ノード３００での供給を減少させ、これによって電力品質を安定させることができる。当業者であれば理解するように、ＰＶ発電機（複数可）３０４の発電出力の制御は、タービンと比較して高速の応答時間で行われ得る。たとえば、電力品質対策に基づいて典型的な商用電力グリッドに設置される安全機構によって発生する停電を回避するか、少なくともその可能性を削減することができる。なお、「通常の」条件下でＰＶ発電機（複数可）３０４を全容量で稼働させ、必要に応じて発電出力を削減するためにのみ制御を使用することが好ましい可能性があるが、それでもなお、種々の実施態様ではＰＶ発電機（複数可）３０４を最大出力の一定割合で稼働させて、出力電力の削減と制御オプションの有効化との両方を実現することも可能となり得る。これにより、負荷（複数可）３０６に急激な需要増が発生した場合に要し得る追加の供給をもたらすように、ＰＶ発電機（複数可）３０４からのエネルギー供給を上方にシフトさせることが可能となり得る。従来型発電機３０２及びＰＶ発電機（複数可）３０４の両方が共に、負荷（複数可）３０６において比例的な電力シフトを設定する必要がある場合、タービン３０２の電気出力における比例的な上方シフトは、負荷（複数可）３０２を組み合わせて電力グリッド網のノード３００を安定させることから生じている。
【００３７】
図１に戻って参照すると、付加的に又は代替的に、従来は単に商用電力グリッドにおける消費負荷の一部と見なすことができた蓄熱ユニット１０４（たとえば）は、たとえば化学的貯蔵装置よりも安価であるが、周波数応答の安定性を実施することができる潜在的な発電源として、本発明者らに認識されてきた。本発明者らが認識し、かつ本明細書に記載しているように、蓄熱設備はそれ自体でエネルギー（熱の）を蓄える設備ではなく、むしろ熱の流動が可能な蓄熱体を供給することによってエネルギー使用の時間シフトを提供するのに利用できる、冷却又は低温蓄熱体として存在している。”Sustainable Thermal Storage Systems” Lucas Hyman, Lucas B. Hyman, 2011, Chapters 4 and 5をここで参照するが、その内容は相互参照により組み込まれるものとする。蓄熱に使用することができる、１つの想定可能かつ広く普及している発電源は、空調設備のある建物である。高電圧空調（ＨＶＡＣ）ユニットは、一般に建物を冷却するために電気／商用電力グリッド１００に連結されており、これは、その建物における材料壁の熱伝導率、幾何学的形態、流体の流れ、及び流体（気体）の体積で構成された仕様を有する蓄熱槽として機能している。
【００３８】
図４ａ）に示すように、建物４００は、コントローラ４０４及びＶＰＮ通信ルータ４０６と、デジタル又はアナログ入出力（Ｉ／Ｏ）センサモジュール４６０と、任意選択の電力量計４７７とを備える１つ以上のＨＶＡＣユニット４０２を使用してその内部熱環境を調整しており、例示的な実施態様による自身の内部容積Ｖに基づいて、蓄熱槽として機能している。関連した連結点４１０で商用電力グリッド４０８に連結された制御可能な負荷として、ＨＶＡＣユニット４０２が接続されている。ＶＰＮ通信ルータを備えているか、又はＶＰＮ通信ユニット４０２に接続されたＩ／Ｏ検知ユニット４６０を介してＨＶＡＣユニット４０２と通信することが可能な専用の温度測定ユニット４１２を設けて、ＨＶＡＣユニット４０２の制御を容易にすることにより、電力消費を調整して、周波数応答に関して所望の安定性を実現する一方で、建物４００の温度を許容範囲内若しくは所望の範囲内、又は設定値内に維持することが可能となる。有利には、リモート信号は、コマンド・ステーション１１０（図１）を介したＨＶＡＣユニット４０２の制御のため、ＨＶＡＣユニット４０２へと通信するように装備されたセンサ４６６を介した、連結点４１０における電圧及び周波数事象の検知を通じてＨＶＡＣユニット４０２が電力グリッドの共通連結点から設置されている建物であって、あるいはたとえば、ＨＶＡＣユニット４０２が設置されている建物内に設けられた計測回路で、又はこれを通じた電力グリッドのローカル測定のため、に実施され得る。
【００３９】
図４ｂ）に示すように、単一ノード４５０の簡略化においては、瞬動予備力を代表し得る従来型タービン又は従来型タービン一式４５２、あるいは一次、二次又は三次需要を担う発電機、蓄熱ユニット又は蓄熱ユニット一式４５４、及び１つ以上の他の消費負荷を代表し得る（別の）消費負荷４５６を検討してもよい。消費負荷４５６は一定の需要を要すると考えられ、この需要は、ノード４５０で供給量と需要量とを組み合わせるために、共にノード４５０で供給を行うタービン４５２及び蓄熱ユニット（複数可）４５４の一定の動作条件によって満たされることになる。何らかの理由で負荷（複数可）４５６による需要が急減した場合、タービン４５２を制御して減速させることに加えて、又はその代わりに、蓄熱ユニット（複数可）４５４を制御して、該蓄熱ユニット（複数可）４５４の電力消費を増加させ、次いでノード４５０での需要を増加させることにより、電力品質を安定させることができる。当業者であれば理解するように、蓄熱ユニット（複数可）３０４の発電出力の制御は、タービン４５２と比較して高速の応答時間で行われ得る。たとえば、これは、電力品質対策に基づいて典型的な商用電力グリッドに設置される安全機構によって、発生する停電を回避、少なくともその可能性を削減できる。一方、何らかの理由で負荷４５６による需要が急増した場合、タービン４５２を制御して加速させることに加えて、又はその代わりに、蓄熱ユニット（複数可）４５４を制御して、該蓄熱ユニット（複数可）４５４の電力消費を減少させ、ひいてはノード４５０での需要も減少させることにより、電力品質を安定させることができる。これは、実際にエネルギー供給を上方にシフトさせることが、電気／商用電力グリッドの電気周波数における上方シフトをもたらすことを可能とし得る。
【００４０】
図１に戻って参照すると、安定性関数を導出する目的で、蓄熱ユニット１０４（たとえば）の仕様に関連したこれらのＨＶＡＣユニットによる出力を適合させるように、電気／商用電力グリッド１００の送配電網１０８に連結された蓄熱ユニット１０４（たとえば）の一部として存在するＨＶＡＣユニットの集合体が制御され得る。給電不能な発電源１０２（たとえば）に対する制御手順が設定されたサーバ・コマンド・ステーション１１０が、たとえばＰＶユニット１０２（たとえば）におけるエネルギーの削減、又は蓄熱ユニット１０４（たとえば）のＨＶＡＣユニットにおける負荷の削減のいずれかだけでなく、商用電力グリッドの電力品質、需給率、又は周波数安定性に対する前記ＨＶＡＣユニット及び前記ＰＶ発電ユニットによる組み込み効果を反映させて、ＰＶユニット１０２（たとえば）におけるエネルギーの削減と、蓄熱ユニット１０４（たとえば）のＨＶＡＣユニットに対する負荷削減手順との両方、を実行するための制御手順を実施するために使用され得る。とりわけ、ローカルデータベース又はリモート・サーバ・コマンド・ステーション１１０にアップロードされた蓄熱ユニット１０４（たとえば）の仕様が、総蓄熱量の定量化と、蓄熱槽における伝導率の定量化とを可能とし、その結果、建物の内部温度が規定の範囲内（たとえば、セ氏２２度〜セ氏２３度）に維持される方法で、蓄熱ユニット１０４（たとえば）の稼働が行われることを確実にするように、蓄熱エネルギーの時間減衰が有利には実施される。
【００４１】
図５に示すように、単一ノード５００の簡略化においては、瞬動予備力を代表し得る従来型タービン５０２、あるいは一次、二次又は三次需要を担う発電機（上記で参照したEremiaによる書籍、２０１３年）、ＰＶ発電機又は発電機一式５０４、蓄熱ユニット又は蓄熱ユニット一式５０７、及び１つ以上の他の消費負荷を代表し得る（別の）消費負荷５０６が検討されてもよい。１つ以上の建物（図示せず）に設置された通常の動作条件下にある負荷５０６及び蓄熱ユニット（複数可）５０７（すなわちＨＶＡＣユニット（図示せず））は、共に一定の需要を要すると考えられ、この需要は、ノード５００で組み合わさる供給量と需要量とを共に供給する、タービン５０２及びＰＶ発電機（複数可）５０４の一定の動作条件によって満たされることになる。何らかの理由で負荷５０６による需要が急減した場合、タービン５０２を制御して減速させることに加えて、又はその代わりに、ＰＶ発電機（複数可）５０４のインバータ（複数可）（図示せず）を制御して、ノード５００での供給を減少させ、これによって電力品質を安定させることができる。当業者であれば理解するように、ＰＶ発電機（複数可）５０４の発電出力の制御は、タービンと比較して高速の応答時間で行われ得る。たとえば、電力品質対策に基づいて典型的な商用電力グリッドに設置される安全機構によって発生する停電を回避するか、少なくともその可能性を削減することができる。
また、負荷５０６による需要が急増した場合、蓄熱ユニット（複数可）５０７を構成している１つ以上の建物（図示せず）内のＨＶＡＣユニット（図示せず）が、たとえば該建物（複数可）又は蓄熱槽（複数可）内のＨＶＡＣユニットのサブセットを一時的にオフにすることによって、電力消費を削減するように制御され得る。これにより、ノード５００での全体的な需要を減少させて、好ましくはＰＶ発電機（複数可）５０４からの最大出力を維持しながら、限定されたＰＶ発電機（複数可）５０４又は蓄熱ユニット（複数可）５０７一式と関連付けることによって、電気／商用電力グリッドの電気周波数に上方シフトをもたらすことができる。
【００４２】
なお、場合により、図３、図４ｂ）及び図５を参照しながら上述した本システムにおいて、ＰＶ発電機（複数可）からのエネルギーの使用時間をシフトするために、バッテリ（図示せず）を依然として使用する可能性があるが、その大きさを有利に小型化することができる。さらに、電気／商用電力グリッドに連結された電気自動車のバッテリ充電ステーションは、専用の電力貯蔵部品の代わりに化学貯蔵源を有利に供給することができ、これによって電気自動車充電ステーションに引き込まれる電流を有利に制御して、給電不足又は発電過負荷の期間に対処することができる。
【００４３】
例示的な実施態様によるかかるシステムでは、この機能を提供する同期発電機の需要を削減又は排除する、複合的瞬動予備力の供給を補助するように、蓄熱ユニットとＰＶ発電機の制御機能との組み合わせが利用される。
【００４４】
図１に戻って参照すると、電気／商用電力グリッド１００の送配電網１０８に連結された蓄熱ユニット１０４（複数可）の集合体に適用されている上記の制御手順を付与することによって、また好ましくは、給電不能な発電源１０２（たとえば）の集合体に適用されている上記の制御手順と並行して、たとえば種々の太陽光発電ユニットからのエネルギー発電の削減と、グリッド接続された種々のＨＶＡＣ負荷ユニットからのＨＶＡＣ負荷における削減を利用することにより、電気／商用電力グリッド１００を有利に安定させることができる。これらに組み合わせて、一次、二次、又は三次エネルギー市場を通じて、制御ガバナとしての給電調整器１１６下で従来利用されているタービン１０６などのピーク発電設備の発電出力を制御することによって、熱燃焼出力に対して電力周波数を上方にも下方にもシフトできるように短期変動が実施され得、一方で、給電不能な発電源１０２（たとえば）と、出力／消費それぞれが給電調整器１１６からの給電ルーチンに沿って能動的に変更され得る蓄熱ユニット１０４（たとえば）のＨＶＡＣと、の両方の集合体への送配電網１０８の関連地点において、一時的に需給を安定させるための制御機能を組み込む。その際、給電調整器１１６は、エネルギー供給及び需要事象、並びに環境挙動又は気象パターンなどの外的要因に従って構成された稼働モード設定を選択されたユニットに提供してもよい。
【００４５】
蓄熱ユニット１０４（たとえば）のＨＶＡＣによる能動的な削減はいずれも、一時的な視点から蓄熱手段（冷却槽）の温度係数を定量化し、かつＨＶＡＣ負荷におけるあらゆる削減を維持し、その結果、建物内の冷却空気のレベル又は流体容積の温度が特定の熱境界を決して越えることのないようにすることで、好ましくは実行されている。このようにして、好ましくは、建物の温度を維持するように制御手順が実行され得る。かかる実施態様のさらなる利点は、ＨＶＡＣにおけるすべての削減が好ましく実行される一方で、個々の蓄熱手段（冷却槽）それぞれにおける温度設定点が維持されることを所与として、電力消費者が、自身の建物において高温又は低温の環境を経験することにより、サービス品質の面で影響を受けないような方法で、受動的ではなく能動的な需要側の管理手順が実施され得ることにある。さらに、任意の所与の蓄熱手段において容積Ｖを一定の温度範囲内にとどめるべく、電力消費が維持され得るようにするために、それぞれ個別に特定の時間間隔内に限られた量の電力需要を削減する、複数の蓄熱ユニットが実施され得る。
【００４６】
以下で、例示的な実施態様による、周波数シフトの計算及び電力システム運用（ＰＳＯ）において決定された応答について説明する。
【００４７】
ドループ法（上記で参照したEremiaによる書籍、２０１３年）は、一般に電気／商用電力グリッドにおける周波数のガバナ制御に採用されている。このシステムは、電力グリッドに接続された燃焼性タービンの加速及び減速に関する周波数シフト間の線形応答を定量化している。
【００４８】
本明細書に記載の例示的な実施態様では、電力グリッド上の特定のノード需給量に関連したＨＶＡＣユニットなどの少なくとも１つの熱負荷を削減することによって生じる、相対周波数シフトの上昇と、電力グリッド上の特定のノード需給量に関連した少なくとも１つの発電設備を縮小することによって生じる、相対周波数シフトの低下との両方をもたらすように、ピーク発電機又は給電不能な発電機の出力が、需給量を変更するシステムと連携して、給電不能な発電源における出力の削減と蓄熱ユニットにおける削減との両方を利用して、制御されている。
【００４９】
前記手順を実施するための特性は、電力グリッドの送配電特性、並びにそれぞれが集成された給電不能な発電源及び／又は蓄熱ユニット間の電気的張力に関する仕様と、各給電不能な各発電源に関する仕様と、各蓄熱ユニットに関する仕様とを収集すること、かつ利用することを含む。当業者であれば理解するように、関連した発電出力の削減のための給電不能な発電源又は発電源の集合体の特性応答、及び電力消費の削減のための蓄熱ユニット又はユニットの集合体の特性応答が種々の方法で決定され得、その一例について、図６及び図７を参照しながら以下に説明する。
【００５０】
図６ａ）及び図６ｂ）に示すように、ＰＬＣ６０８及びＶＰＮルータ６１０を備えるＰＶユニット又は集合ＰＶユニット６００を介して削減を制御しながら、余剰供給状態による周波数増加に対応するように、たとえば送配電網６０４上の特定の連結点６０２に関連している各ＰＶユニット又は集合ＰＶユニット６００に対して、ＰＶ発電出力の削減のための周波数シフトにおける線形応答６０６が決定され得る。同様に、図７ａ）及び図７ｂ）に示すように、ＰＬＣ７０８及びＶＰＮルータ７１０を備える蓄熱ユニット又は集合蓄熱ユニット７００のＨＶＡＣユニットを介して削減を制御しながら、供給不足状態による周波数減少に対応するように、送配電網７０４上の特定の連結点７０２に関連している各蓄熱ユニット又は集合蓄熱ユニット７００に対して、ＨＶＡＣ負荷を削減するための周波数シフトにおける線形応答７０６を決定され得る。この線形化により、コマンド制御中央サーバ・コマンド・ステーションは、特定のユニットの集合体（蓄熱ユニット又はＰＶユニット）に対して、これらのユニットに特定の変更を伝達することにより（マスターモードで）、又は選択されたユニット間に稼働モードを設定して、電力グリッド網の共通連結点でローカルに検出される周波数シフトに応じた特定の削減量分をこれらのユニットに削減させることにより（スレーブモードで）、削減に関する望ましい定量化方法を設定することができ、これについては例示の実施態様において以下でより詳細に説明する。
【００５１】
図８は、たとえば都市環境を横断した、商用電力グリッド８０２の送配電網８００に関するノード図を示した概略図である。好ましくは、給電不能な各発電源８０４（たとえば）及び各蓄熱ユニット８０６（たとえば）の仕様一覧全体が、ローカルでもサーバ・コマンド・ステーション（図示せず）にも格納されている。発電容量などに関する仕様一覧からの情報を利用することによって、エネルギー発電の削減を命じるコマンドが、給電不能な発電源８０４（たとえば）のローカルな共通連結点８０８（たとえば）における、かつ／又は蓄熱ユニット８０６（たとえば）のローカルな共通連結点８１０における、あるいはサーバ・コマンド・ステーションからの電圧、周波数、又は電流検出などのローカル信号を取得することによって実施され得る。
【００５２】
電気／商用電力グリッド８０２の送配電網８００上にある種々の地点に関連したノード需給率を表す情報には、サーバ・コマンド・ステーションからアクセス可能であり、したがってローカルの給電不能な発電源８０４（たとえば）及び蓄熱ユニット８０６（たとえば）からもアクセス可能である。また、本明細書では、給電不能な各発電源８０４（たとえば）及び各蓄熱ユニット８０６を商用電力グリッド８０２の送配電網８００へのローカルな共通連結点８０８、８１０（たとえば）、並びに電気／商用電力グリッド８０２内の負荷若しくは複数の負荷８１４（たとえば）への対象となる需給の対象ノード又は対象地点８１２に対する同等の電気的距離と関連付けることによって、電気的張力が定義されている。たとえば、給電不能な発電源及び蓄熱ユニットのサブセット８１６が、上述のように出力電力の削減とＨＶＡＣ負荷の削減とに従って、また場合により、対象となる需給点８１２に近接しているピーク発電機８１８（たとえば）及び／又はバッテリ８２０（たとえば）のガバナ制御と連携して制御すべきものとして、対象となる需給点８１２に対して選択されてもよい。
【００５３】
給電不能な発電源（ＰＶ発電機）の総発電容量における間欠性の測定値、及び蓄熱ユニット８０６（たとえば）の総発電容量においてたとえばＨＶＡＣユニットの削減を導入するために定量化された蓄熱ユニット８０６（たとえば）の発電容量を、通信ネットワークを介して利用し、かつネットワーク８００上で検出される周波数事象とは無関係であるサーバ・コマンド・ステーション（図１の１１０と比較）を利用することにより、給電不能なＰＶ発電源と蓄熱ユニットとを組み合わせて生じる総発電容量において関連した供給量と需要量とが均等になるように、例示的な実施態様による本制御システムが実施され得、あるいは電力グリッド網８００上での周波数シフトの検出（同期タービンの加速又は減速を参照することにより、需要と供給との不一致を表す）を、ＰＶ発電機８０４又は蓄熱ユニット８０６の削減を促すトリガとして使用することで、例示的な実施態様による本制御システムが実施され得る。有利には、ここで利用される信号（ある場合には、間欠性ＰＶ発電機８０４によるエネルギーの測定出力である）が、集合ＰＶ発電機及び／又は蓄熱ユニットに対して能動的な需要管理を促すための放射照度センサ又は関連気象センサで置き換えるか、あるいは補完され得る。
【００５４】
例示的な実施態様による本システムアーキテクチャを所与とすると、選択された蓄熱ユニット及び／又はＰＶ発電ユニット一式を関連付ける方法を、上述のように種々の稼働モードの間で設定され得る。これらの稼働モードは、本システム全体における種々の動的パフォーマンス設定をもたらす。たとえば、マスターモードでは、電力グリッドの連結点において選択されたユニットによって検出された周波数の高調波に関係なく、サーバ・コマンド・ステーションがこれらのユニットに関する種々の削減を能動的に制御することができる。スレーブモードでは、ローカルで検出される特定の高調波周波数の事象に応じて、実行すべき削減量を見込んで定量的に応答するようなモードにこれらのユニットが設定設定され得る。
【００５５】
スレーブモードでは、サーバ・コマンド・ステーションは、制御手順を実行するために利用するユニットの総数及び種類を考慮し、かつ個々のユニットに対して計測された応答関数などの境界条件を付与することによって、かかる定量化可能な削減量を計算かつ設定し、その結果、個々のユニットによる応答を集成したものにおいて、定量化可能な所望の削減を実現することができる。有利なことに、これにより給電調整器がマスターモードに入ることができ、このモードでは、観測された電力市場に対する電力消費者及び電力供給者の挙動から需要と供給との不一致レベルを検出又は予測しており、ここではその周波数の検出事象によって、電力グリッドの特定のノードに近接して選択された個々のＰＶ発電機又は蓄熱ユニットにおいてリアクティブ制御が可能となる、スレーブモード動作を依然として実行することができる。
【００５６】
加えて、有利には、ＰＶユニット及び蓄熱ユニットが均等化モードで稼働することができ、この均等化モードでは、ＰＶユニット及び蓄熱ユニットは関連したそれら自身の需要と供給とを均等にするように即応答し、その結果、これらの集合したＰＶ発電機及び蓄熱ユニットの個々の稼働が、ＰＶ発電機及び蓄熱ユニット間で集成された、関連した発電容量における削減を組み込むことによって、残りのガバナシステムがこの能動的な需要管理システムとは無関係に電力グリッド網上で稼働され得るようにし、一方で、ＰＶ発電機及び蓄熱ユニット間で集成された、関連した発電容量における削減をも取り入れている。
【００５７】
ここでスレーブモードに戻ると、例示的な実施態様においてＣＰＵを含むコマンド・ステーション１１０（図１）は、ＰＶ発電機（複数可）及び蓄熱ユニット（複数可）の両方において選択された制御ユニット間の種々のゲイン設定値に関する計算を実施し、これによって比例、積分、又は微分（ＰＩＤ）制御設定値が設定され、特定のノード（又はノードのセット）に近接する選択されたユニットの総数に対して、即時応答を付与できるようにしている。同様に、比例、微分、又は比例、積分、若しくは他の実施に備えて、本制御システムの正確な特性設定値が計算されかつ設定され得る。
【００５８】
さらに、分散型ＰＶ発電機（複数可）及び蓄熱ユニット（複数可）の応答性を設定するために、コマンド・ステーション１１０は、デフォルトの設定値又は事前に計算された設定値を個々のユニットへと送信することができ、これらの設定値は格納され、かつ選択された種々の制御可能な装置、すなわち電力グリッド上のＰＶ発電機（複数可）又は蓄熱ユニット（複数可）のサブセットに対して設定された、特定の特性又は事象の下で実施されることになる。
【００５９】
以下で、例示的な実施態様による、ベースロード電力設定の修正、並びに一次、二次、及び三次供給プールの変更について説明する。
【００６０】
ベースロード需要の計算は、通常電力グリッド上のベースロード設定を減少させるために行われる。図９に示すように、例示的な実施態様による、日中における、たとえばＰＶ供給及び反応部９００などの給電不能な発電源の削減、並びに熱削減反応部９０２を供給する、蓄熱ユニットによる負荷側の需要削減を、ピーク発電機９０４、９０６における能動的な一次、二次及び三次需給制御方式と連動して可能にすることにより、給電不能な発電源からの追加のエネルギー源を使用して、ベースロードライン９０８、９１０間にΔベースロードで示しているベースロード電力の需要を好ましくは削減することができる。
【００６１】
本システムの付加的な利点は、高価な装置であり、実施時に変換損失を別途生じる、給電不能な発電源からのエネルギー使用の時間をシフトするために使用するバッテリなどのあらゆる化学的貯蔵手段が小型化され得ること、かつ／又は例示的な実施態様によって、電気／商用電力グリッドに既に接続され、かつ能動的な制御が可能なＨＶＡＣ負荷を利用している種々の建物内で、単に空気体積として示されるより安価な貯蔵手段と置き換えが可能であることにある。
【００６２】
上記の本システムを、バッテリを自動車内に配置するのに使用できる車両用の蓄電システムと連結した場合、バッテリに引き込まれる電流を制御して、電力網を介する別の電力安定化源を形成することができる。
【００６３】
商用電力グリッドに関連しているＨＶＡＣユニット又はＰＶ発電ユニットの削減を制御する状況を背景に、本発明の実施態様について説明してきたが、商用電力グリッドから電力を正確に引き込むために追加の発電源としての利用が見込まれる１つの負荷として、電気自動車の蓄電充電をさらに考慮するようにサーバ・コマンド・ステーションを構成できることを、当業者であれば理解するであろう。具体的には、余剰発電が発生した（たとえば、余剰ＰＶ発電からの）場合は、車両の蓄電充電のために引き込む電力を増加させることができ、したがって当該時点でＰＶ発電の能動的な削減に対する需要を減少させることができ、これはＨＶＡＣユニットで熱負荷の利用削減が発生した場合にも当てはまる。
【００６４】
以下で、動的システム設定の好ましい実施態様を一例として説明する。
【００６５】
上述のように、高度なハードウェア機能を備える給電可能なＰＶ発電機及び蓄熱ユニットの両方において制御ルーチン及び給電ルーチンを実施するための、種々の稼働モード又は設定が実施されてもよい。これらは、リモート・サーバ・コマンド・ステーション１１０（図１）から入力を取得するか、又は該サーバ・コマンド・ステーション１１０（図１）からコマンド設定を送信することによって設定され得る、それらによるローカルな入力の検知読取りから入力を取得する制御手順を設定することによって、実行することができる。
【００６６】
また、一群のＰＶ発電機又は蓄熱ユニットにおいてこれらが実施されてもよいし、あるいは個々のＰＶ発電機又は蓄熱ユニットにおいて実施されてもよい。例示的な実施態様では、制御ルーチン及び給電ルーチンをＰＶ発電ユニット及びピーク（瞬動）予備力に対してのみ、又は蓄熱手順においては蓄熱ユニットとＰＶ発電ユニットとに対してのみ、あるいはすべてのピーク予備力、ＰＶ発電ユニット、及び蓄熱ユニットを利用しながら実行されてもよい。
【００６７】
気象学的観点から理解できるように、ＰＶ発電事象はランダムではなく、一般的に特定の気象パターンに関連して確率的に再現可能である。たとえば、雲被覆がない場合、ＰＶ発電機の実出力性能は非常に確定的なものとなり、したがって、雲被覆が発生しないと分かっている場合に利用する共通モードは、総発電量が決定されていることを所与とすれば、削減された瞬動予備力の需要によって発展され得る。
【００６８】
同様の意味で、雲被覆が持続的に将来のある一定期間にわたって発生する可能性が高いと分かっている場合、太陽電池の分散収集に関連しているＰＶ発電機からの予測可能な最小出力カーブが、電気／商用電力グリッドに寄与するＰＶ発電量を決定するために使用され得る。したがって、これら２種類の気象事象の間、瞬動予備力に対する需要量を設定するために使用される従来型発電機の起動時間に対して、１日又は数日間の何分の１かの規模で、一定期間内にＰＶ発電機（複数可）の出力が予測可能な特性によって生じることを所与として、緊急時用の瞬動予備力に対する需要が削減されるモード下で本システムが稼働されてもよい。
【００６９】
雲被覆が分散したり、間欠的になったりする場合は、ＰＶ発電機の発電量は最大出力と最小出力との間で確率的に跳躍する可能性があり、そのために瞬動予備力に対して高まった需要が従来通りの結果となり得る。しかしながら、本明細書に記載の例示的な実施態様による高度な制御手順を利用することにより、かかる気象条件下であっても、緊急時用の瞬動予備力に対する需要を有利に削減することができる。
【００７０】
太陽光発電による出力が著しく間欠的となる期間中は、サーバ・コマンド・ステーションによって、より能動的な設定で挙動する削減ユニット（ＰＶ発電機及び蓄熱ユニットの両方）が形成され得る。好ましくは、例示的な実施態様による上述のようなマスターモード制御によって、間欠的な雲被覆事象に起因した商用電力グリッド上の電力シフトを予測できない可能性があることを所与とすると、例示的な実施態様による、上述のようなネットワーク上の周波数事象のローカル検知をスレーブモードで利用するシステムが、たとえばＰＶ発電機（複数可）による出力の増加、又は負荷（複数可）で消費される電力の減少に起因した供給過剰事象の発生時に、電気／商用電力グリッドに対するＰＶの発電出力の削減需要分を、一時的にＰＶ発電機による発電から減少させるように、使用され得る。
【００７１】
一実施態様では、商用電力グリッドを運用するための方法が提供され、本方法は、発電出力の削減のための１つ以上の太陽光（ＰＶ）発電機の特性応答、及び電力消費の削減のための１つ以上の蓄熱ユニットの特性応答に基づいて、商用電力グリッドに連結された１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は商用電力グリッドに連結された１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することを含む。
【００７２】
蓄熱ユニットはそれぞれ、１つ以上の関連した空調装置を備える建物を含んでもよく、また各蓄熱ユニットを制御することは、１つ以上の関連した空調装置のうちの少なくとも１つの削減することを含んでもよい。
【００７３】
本方法が、もう１つのＰＶ発電機の発電出力と、１つ以上の蓄熱ユニットの電力消費とを実質的に均等にするように実施されてもよい。
【００７４】
１つ以上の蓄熱ユニットを制御することは、１つ以上のＰＶ発電機のうちの選択された１つにおける測定された間欠性に即応答していてもよい。
【００７５】
１つ以上のＰＶ発電機及び／又は１つ以上の蓄熱ユニットを制御することは、商用電力グリッドの少なくとも一部における需給特性の変動に即応答していてもよい。本方法は、商用電力グリッド上の周波数の変動をＰＶ発電機の各連結点で、かつ／又は蓄熱ユニットの各連結点でローカルで検知することにより需給特性の変動を決定すること、ＰＶ発電機及び／又は蓄熱ユニットをローカルで制御することを含んでもよい。本方法は、商用電力グリッド上の周波数をＰＶ発電機の各連結点で、かつ／又は蓄熱ユニットの各連結点でリモートで検知することにより需給特性の変動を決定すること、ＰＶ発電機及び／又は蓄熱ユニットをリモートで制御することを含んでもよい。
【００７６】
１つ以上の異なる稼働モード下で実行される１つ以上のＰＶ発電機及び／又は１つ以上の蓄熱ユニットが、サーバ・コマンド・ステーションによって選択されてもよい。１つの稼働モードでは、制御は１つ以上のＰＶ発電機の発電出力を削減するためだけに制限されるように、１つ以上のＰＶ発電機が最大発電出力で稼働してもよい。１つの稼働モードでは、制御は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を削減するためだけに制限されるように、蓄熱ユニットが最小電力消費で稼働してもよい。電力システム運用機関がサーバ・コマンド・ステーションを介して、選択された１つ以上のＰＶ発電機及び／又は１つ以上の蓄熱ユニットに給電信号を送信することにより、こうした制御することが適用されしてもよい。
【００７７】
本方法は、１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することの結果として、商用電力グリッドに接続された、１つ以上の給電可能なピーク発電機の利用を削減することをさらに含んでもよい。
【００７８】
１つ以上の給電可能なピーク発電機の利用を比例的に変更するように、１つ以上のＰＶ発電機と１つ以上の蓄熱ユニットとの組み合わせ応答が利用されてもよい。
【００７９】
本方法は、１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することの結果として、商用電力グリッドに接続された１つ以上のバッテリの利用を削減することをさらに含んでもよい。
【００８０】
本方法は、１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することの結果として、商用電力グリッドにおけるベースロード発電を減少させることをさらに含んでもよい。
【００８１】
１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することは、商用電力グリッドにおいて選択された１つ以上の地点での需給決定に基づいていてもよい。
【００８２】
１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することが、特定の蓄熱ユニットの温度がユーザ指定の範囲内に維持されるように実行されてもよい。商用電力グリッドの選択された地点における特定の需給事象に即応答する、少なくとも２つ以上の蓄熱ユニット間で結び付けられた電力消費差が少なくとも２つ以上の蓄熱ユニット間で定量化され、その結果、電力消費差が発生しても、各ユーザ指定の範囲がすべての蓄熱ユニット間で満たされてもよい。
【００８３】
本方法は、ＰＶ発電機のサブセットを選択すること、かつ／又は蓄熱ユニットのサブセットを選択することと、需給特性の変動に即応答する、選択されたＰＶ発電機のサブセットからの発電出力を制御すること、かつ／又は蓄熱ユニットのサブセットにおける電力消費を制御することをさらに含んでもよい。
【００８４】
本方法は、曇天日モードにおけるＰＶ発電の間欠性を予測又は決定することに対応していてもよい。
【００８５】
本方法は、晴天日モードにおけるＰＶ発電の間欠性を予測又は決定することに対応していてもよい。
【００８６】
本方法は、ＰＶ発電の間欠性を予測又は決定することに対応していてもよい。
【００８７】
本方法は、商用電力グリッドの安定性制御のために、間欠性の予測レベルに比例した容量で商用電力グリッドに接続された１つ以上の給電発電機を維持するための、商用電力グリッドに対する瞬動予備力の待機要件を設定することをさらに含んでもよい。
【００８８】
前記特性応答は周波数応答を含む。
【００８９】
本方法が、商用電力グリッドの少なくとも一部における需要と供給とを実質的に均等にするように実施されてもよい。
【００９０】
一実施態様では、ＰＶ発電機からの発電出力を制御しかつ／又は前記蓄熱ユニットにおける電力消費を制御する制御ルーチンを設定し、これによって前記ＰＶ発電機及び／又は前記蓄熱ユニットが連結された商用電力グリッドの少なくとも一部における需要と供給とを実質的に均等にし、かつ／又は、前記もう１つのＰＶ発電機の発電出力と前記１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費とを実質的に均等にするように、ＰＶ発電機の特性応答及び／又は蓄熱ユニットの特性応答を決定するための方法が提供される。
【００９１】
１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することは、需給特性の変動に即応答していてもよい。
【００９２】
１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することは、商用電力グリッドにおいて選択された１つ以上の地点での需給決定に基づいていてもよい。
【００９３】
前記特性応答は周波数応答を含む。
【００９４】
一実施態様では、商用電力グリッドを運用するためのシステムが提供され、本システムは、発電出力の削減のための１つ以上の太陽光（ＰＶ）発電機の特性応答、及び電力消費の削減のための１つ以上の蓄熱ユニットの特性応答に基づいて、商用電力グリッドに連結された１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御し、かつ／又は商用電力グリッドに連結された１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御するように構成された制御ユニットを含む。
【００９５】
蓄熱ユニットはそれぞれ、１つ以上の関連した空調装置を備える建物を含んでもよく、また各蓄熱ユニットを制御することは、１つ以上の関連した空調装置のうちの少なくとも１つの削減を含む。
【００９６】
本システムが、もう１つのＰＶ発電機の発電出力と、１つ以上の蓄熱ユニットの電力消費とを実質的に均等にするように構成されてもよい。
【００９７】
１つ以上の蓄熱ユニットを制御することは、１つ以上のＰＶ発電機のうちの選択された１つにおける測定された間欠性に即応答していてもよい。
【００９８】
１つ以上のＰＶ発電機及び／又は１つ以上の蓄熱ユニットを制御することは、商用電力グリッドの少なくとも一部における需給特性の変動に即応答していてもよい。本システムは、商用電力グリッド上の周波数の変動をＰＶ発電機の各連結点で、かつ／又は蓄熱ユニットの各連結点でローカルで検知することにより需給特性の変動を決定し、ＰＶ発電機及び／又は蓄熱ユニットをローカルで制御するように構成された決定ユニットを含んでもよい。本システムは、商用電力グリッド上の周波数をＰＶ発電機の各連結点で、かつ／又は蓄熱ユニットの各連結点でリモートで検知することにより、需給特性の変動を決定する、ＰＶ発電機及び／又は蓄熱ユニットをリモートで制御するように構成された決定ユニットを含んでもよい。
【００９９】
本システムは、前記１つ以上のＰＶ発電機及び／又は前記１つ以上の蓄熱ユニットが、１つ以上の異なる稼働モード下で制御手順を実行するように選択可能である、サーバ・コマンド・ステーションをさらに含んでもよい。１つの稼働モードでは、制御は１つ以上のＰＶ発電機の発電出力を削減するためだけに制限されるように、１つ以上のＰＶ発電機が最大発電出力で稼働してもよい。１つの稼働モードでは、制御は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を削減するためだけに制限されるように、蓄熱ユニットが最小電力消費で稼働してもよい。電力システム運用機関がサーバ・コマンド・ステーションを介して、選択された１つ以上のＰＶ発電機及び／又は１つ以上の蓄熱ユニットに給電信号を送信することにより、こうした制御することが適用可能であるように、サーバ・コマンド・ステーションが構成されてもよい。
【０１００】
１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することの結果として、商用電力グリッドに接続された、１つ以上の給電可能なピーク発電機の利用を削減するように、制御ユニットがさらに構成されてもよい。１つ以上のＰＶ発電機と１つ以上の蓄熱ユニットとの組み合わせ応答が１つ以上の給電可能なピーク発電機の利用を比例的に変更するように利用可能である、制御ユニットが構成されてもよい。
【０１０１】
１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することの結果として、商用電力グリッドに接続された１つ以上のバッテリの利用を削減するように、制御ユニットがさらに構成されてもよい。
【０１０２】
１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することの結果として、商用電力グリッドにおけるベースロード発電を減少させるように、制御ユニットがさらに構成されてもよい。
【０１０３】
１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することは、商用電力グリッドにおいて選択された１つ以上の地点での需給決定に基づいていてもよい。
【０１０４】
１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することが、特定の蓄熱ユニットの温度がユーザ指定の範囲内に維持されるように実行されてもよい。商用電力グリッドの選択された地点における特定の需給事象に即応答する、少なくとも２つ以上の蓄熱ユニット間で結び付けられた電力消費差が少なくとも２つ以上の蓄熱ユニット間で定量化され、その結果、電力消費差が発生しても、各ユーザ指定の範囲がすべての蓄熱ユニット間で満たされてもよい。
【０１０５】
ＰＶ発電機のサブセットを選択し、かつ／又は蓄熱ユニットのサブセットを選択し、選択されたＰＶ発電機のサブセットからの発電出力を制御し、かつ／又は需給特性の変動に即応答する、蓄熱ユニットのサブセットにおける電力消費を制御するように、制御ユニットがさらに構成されてもよい。
【０１０６】
本システムは、曇天日モードにおけるＰＶ発電の間欠性を予測又は決定することに対応していてもよい。
【０１０７】
本システムは、晴天日モードにおけるＰＶ発電の間欠性を予測又は決定することに対応していてもよい。
【０１０８】
本システムは、ＰＶ発電の間欠性を予測又は決定することに対応していてもよい。
【０１０９】
商用電力グリッドの安定性制御のために、間欠性の予測レベルに比例した容量で商用電力グリッドに接続された１つ以上の給電発電機を維持するための、商用電力グリッドに対する瞬動予備力の待機要件を設定するように、制御ユニットがさらに構成されてもよい。
【０１１０】
前記特性応答は周波数応答を含んでもよい。
【０１１１】
本システムが、商用電力グリッドの少なくとも一部における需要と供給とを実質的に均等にするように実施されてもよい。
【０１１２】
一実施態様では、ＰＶ発電機からの発電出力を制御するため、かつ／又はＰＶ発電機及び／又は蓄熱ユニットが連結された商用電力グリッドの少なくとも一部における需要と供給とを実質的に均等にするように蓄熱ユニットにおける電力消費を制御するため、かつ／又は、もう１つのＰＶ発電機の発電出力と１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費とを実質的に均等にするための、制御ルーチンを設定するように、ＰＶ発電機の特性応答及び／又は蓄熱ユニットの特性応答を決定するシステムが提供される。
【０１１３】
１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することは、需給特性の変動に即応答していてもよい。
【０１１４】
１つ以上のＰＶ発電機からの発電出力を制御すること、かつ／又は１つ以上の蓄熱ユニットにおける電力消費を制御することは、商用電力グリッドにおいて選択された１つ以上の地点での需給決定に基づいていてもよい。
【０１１５】
前記特性応答は周波数応答を含んでもよい。
【０１１６】
さらに、例示的な実施態様では、すべての組み合わせ要素、ＰＶ発電機、熱ＨＶＡＣ要素、及び同期発電機（又は瞬動予備力）間で人工知能を利用し、これによって最も適切な量の電力供給及び電力需要を考慮するメリット関数を得ることができる。
【０１１７】
広範に記載している本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく、特定の実施態様に示している本発明に対して多くの変形及び／又は修正をなしてもよいことを、当業者であれば理解するであろう。したがって、本実施態様はあらゆる点で例示的であり、限定的なものではないと見なされるべきである。また、本発明は、任意の特徴の組み合わせ、とりわけ特許請求の範囲における任意の特徴の組み合わせを、かかる特徴又は特徴の組み合わせが特許請求の範囲若しくは本発明の実施態様において明示的に特定されていないとしても、含むものである。
【０１１８】
本明細書に開示している種々の機能又はプロセスを、それらの挙動特性、レジスタ転送特性、論理要素特性、トランジスタ特性、レイアウト幾何学形状特性、及び／又は他の特性に関して、種々のコンピュータ可読媒体内で具現化されたデータ及び／又は命令として記載してもよい。このようにフォーマット化されたデータ及び／又は命令を具現化することができるコンピュータ可読媒体は、種々の形態の不揮発性記憶媒体（たとえば、光媒体、磁気媒体又は半導体記憶媒体）と、無線信号媒体、光信号媒体、有線信号媒体、又はこれらの任意の組み合わせを介して使用することができる搬送波とを含むが、これらに限定されない。このようにフォーマット化されたデータ及び／又は命令を搬送波によって転送する例には、１つ以上のデータ転送プロトコル（たとえば、ＨＴＴＰ、ＦＴＰ、ＳＭＴＰなど）を介したインターネット及び／又は他のコンピュータネットワーク上の転送（アップロード、ダウンロード、電子メールなど）が含まれるが、これらに限定されない。１つ以上のコンピュータ可読媒体を介してコンピュータシステム内で受信されると、記載しているシステム下のコンポーネント及び／又はプロセスにおけるかかるデータ及び／又は命令ベースの表現は、１つ以上の他のコンピュータプログラムの実行と併せて、コンピュータシステム内の処理エンティティ（たとえば、１つ以上のプロセッサ）によって処理されてもよい。
【０１１９】
本明細書に記載のシステム及び方法の態様が、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブル・アレイ・ロジック（ＰＡＬ）デバイス、電気的にプログラマブルな論理デバイス及びメモリデバイス、並びに標準的なセルベースのデバイスなどのプログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）の他に、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む種々の回路のいずれかにプログラムされる機能として実施され得る。本システムの態様を実施するために他にいくつか想定できるものとしては、メモリを有するマイクロコントローラ（電子的に消去可能なプログラマブル読取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）など）、組込みマイクロプロセッサ、ファームウェア、ソフトウェアなどが挙げられる。さらに、本システムの態様を、ソフトウェアベースの回路エミュレーション、ディスクリート論理（シーケンス論理及び組み合わせ論理）、カスタムデバイス、ファジー（ニューラル）論理、量子デバイス、又は上記のデバイスタイプのうちのいずれかのハイブリッドを有するマイクロプロセッサにおいて具現化してもよい。基礎となるデバイス技術を、たとえば相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）のような金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）技術、エミッタ結合論理（ＥＣＬ）のようなバイポーラ技術、ポリマー技術（たとえば、シリコン共役ポリマー及び金属共役ポリマー金属構造）、アナログとデジタルとを混合したものなどの、種々のコンポーネントタイプにおいて提供してもよいことは言うまでもない。
【０１２０】
文脈で別段明確に要求しない限り、本明細書及び特許請求の範囲を通して、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの用語を、排他的又は網羅的な意味とは対照的な包括的な意味、すなわち「〜を含むが、これに限定されない」という意味で解釈すべきである。単数又は複数を使用する単語は、同様に複数又は単数をそれぞれ含む。また、「本明細書に（ｈｅｒｅｉｎ）」、「以下に（ｈｅｒｅｕｎｄｅｒ）」、「上記の（ａｂｏｖｅ）」、「下記の（ｂｅｌｏｗ）」という単語、及び類似の意味を示す単語は本出願全体を指すものであり、本出願の特定の部分を指すものではない。「又は（ｏｒ）」という単語が２つ以上の要素のリストを参照して使用される場合、この単語は、この単語に関する以下のすべての解釈を網羅する。すなわち、リスト内の任意の要素、リスト内のすべての要素、及びリスト内の要素における任意の組み合わせである。
【０１２１】
本システム及び方法の例示された実施態様に関する上記の説明では、網羅的であることも、本システム及び方法を開示された正確な形態に限定することも意図していない。本システムのコンポーネント及び方法に関する特定の実施態様及び例を例示の目的で本明細書に記載しているが、当業者であれば認識するように、本システム、コンポーネント及び方法の範囲内で種々の等価な修正が可能である。本明細書で提供するシステム及び方法の開示内容を、上記のシステム及び方法だけでなく、他の処理システム及び方法にも適用することができる。
【０１２２】
上述した種々の実施態様における要素及び動作を、別の実施態様を提供するために組み合わせることができる。上記の詳細な説明に照らして、これら及び他の変更を本システム及び方法に対してなすことができる。
【０１２３】
以下の特許請求の範囲で、使用している用語について、概して本明細書及び特許請求の範囲に開示している特定の実施態様に本システム及び方法を限定するものと解釈すべきではなく、特許請求の範囲の下で稼働するすべての処理システムを含むものと解釈すべきである。したがって、本システム及び方法は本開示によって限定されるのではなく、本システム及び方法の範囲は特許請求の範囲によって全面的に決定されるべきである。
【図１】
2019534675.tif 000003
【図２】
2019534675.tif 000004
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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