(57)【要約】【課題】公共サービス配電ネットワークにおける負荷（１１６）を制御する方法およびシステム（１００）を提供すること。【解決手段】本方法およびシステムは、ノードでの負荷（１１６）を所望のレベルまで低減するための需要反応プログラムに参加している、ノードに関連づけられた施設（１１２）を選択することによって、配電ネットワーク内のノード向けに制限イベントを開始する。より具体的には、本システムおよび方法（１００）は、負荷を所望のレベルまで低減するのに必要な、ノードに関連づけられた十分な参加施設（１１２）のみの選択を可能にする。【選択図】図１
2011062075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
公共サービス利用者の、配電ネットワークにおける負荷を制御する方法であって、前記利用者がそれぞれ、対応する施設をもち、
所定の閾値を上回る電力を要求する前記配電ネットワーク内のノードに関する情報を前記公共サービスから受信するステップであって、前記情報が、ノード識別情報と、前記電力の需要を前記所定の閾値未満に低減するのに要求される制限量および制限期間と、前記ノードに関連づけられ、前記公共サービスからの負荷制限プログラムに参加する、参加利用者の施設を識別する情報とを含む、ステップと、
前記参加利用者施設向けの負荷制限反応を推定するステップと、
前記推定負荷制限反応を、前記電力需要を前記所定の閾値未満に低減するのに要求される前記制限量および前記制限期間と比較して、前記推定負荷制限反応に対するノード反応を判定するステップと、
前記ノード反応が、前記電力需要を前記所定の閾値未満に低減するのに十分なとき、負荷制限イベントを開始するステップと、
前記参加利用者施設の１つまたは複数を、前記ノード反応に基づいて、前記負荷制限イベント向けに選択するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記負荷制限反応を推定する前記ステップが、
前記参加利用者施設に対するリバウンド効果を推定するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記１つまたは複数の参加利用者施設に前記負荷制限イベントを知らせるステップと、
実際のノード反応を、前記１つまたは複数の参加利用者施設に対する前記ノード反応と比較するステップと、
前記比較に基づいて、前記負荷制限イベント向けに選択された前記１つまたは複数の参加利用者施設を調整するステップとをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
調整する前記ステップが、
前記実際のノード反応が前記ノード反応未満のとき、前記参加利用者施設の数を増やすステップと、
前記実際のノード反応が前記ノード反応より大きいとき、前記参加利用者施設の数を減らすステップとを含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記参加利用者施設の前記負荷制限反応を推定する前記ステップが、前記参加利用者施設それぞれに対して、前記参加利用者施設に置かれた装置の１つからの負荷制限データ、前記参加利用者施設に関する負荷制限履歴プロファイル、別の参加利用者施設に関する負荷制限履歴プロファイル、または予め定義された施設プロファイルを取得するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記参加利用者施設に置かれた前記装置からの前記負荷制限データを取得する前記ステップが、前記参加利用者施設に配置された家庭エネルギー管理システムから前記負荷制限データを取得するステップを含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記参加利用者施設に関する前記負荷制限履歴プロファイルから前記負荷制限データを取得する前記ステップが、
現在の負荷制限条件データを、前記参加利用者施設に関する前記負荷制限履歴プロファイル中の履歴負荷制限条件データと比較するステップと、
前記制限イベント用の前記現在の負荷制限条件と最も厳密に合致する以前の負荷制限イベントを識別するステップと、
前記以前の負荷制限イベント用の過去の負荷制限反応を取り出すステップと、
前記過去の負荷制限反応を前記負荷制限データとして適用するステップとを含む、請求項５記載の方法。
【請求項８】
別の参加利用者施設に関する前記負荷制限履歴プロファイルから負荷制限データを取得する前記ステップが、
前記参加利用者施設に関する参加利用者施設プロファイルを、他の参加利用者施設プロファイルと比較するステップと、
前記参加利用者施設プロファイルと最も厳密に合致する異なる参加利用者施設プロファイルを識別するステップと、
前記参加利用者施設に関する現在の負荷制限条件データを、前記異なる参加利用者施設に関する負荷制限履歴プロファイル中の履歴負荷制限条件データと比較するステップと、
前記制限イベントに関する前記現在の負荷制限条件データと最も厳密に合致する、前記異なる参加利用者施設用の以前の負荷制限イベントを識別するステップと、
前記異なる参加利用者施設に対する前記以前の負荷制限イベント向けの過去の負荷制限反応を取り出すステップと、
前記異なる参加利用者施設向けの前記過去の負荷制限反応を、前記負荷制限として適用するステップとを含む、請求項５記載の方法。
【請求項９】
前記予め定義された施設プロファイルから前記負荷制限データを取得する前記ステップが、
前記参加利用者施設に関する参加利用者施設プロファイルを、予め定義された施設プロファイルと比較するステップと、
前記参加利用者施設プロファイルと最も厳密に合致する前記予め定義された施設プロファイルを識別するステップと、
前記予め定義された施設プロファイルに関するプロファイル負荷制限データを取り出すステップと、
前記予め定義された施設プロファイルに関する前記プロファイル負荷制限データを、前記負荷制限データとして適用するステップとを含む、請求項５記載の方法。
【請求項１０】
前記負荷制限イベント向けに前記参加利用者施設の前記１つまたは複数を選択する前記ステップが、
オペレーションズリサーチ方法を使用して、前記負荷制限イベント向けに選択するべき前記参加利用者施設のセットを判定するステップを含む、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
システムの信頼性は、公共サービスなどの配電ネットワークにとって非常に重要である。負荷の変動性は、システムの信頼性を損なう重要な要因となる。公共サービスは、負荷予想用のモデルおよび技法を維持しているが、実際のシステム負荷は可変であり、絶えず変化する。負荷の変化またはシステム緊急事態に応答するために公共サービスが用いることができる方法は、限られている。このことは、配電レベルでは特に当てはまる。配電緊急事態に応答するための方法は通常、回路を開くことを伴うが、これは、無差別な負荷制限につながる。
【０００２】
ピーク負荷状態に応じてエネルギー需要を低減させる需要反応解決策が利用可能である。需要側資源を使用して電力システムにおける緊急事態に応答することは、通常、一括負荷制限方式（たとえば計画停電）に限られる。より具体的には、一括負荷制限および／または電圧低減（点灯制限）が、過負荷のかかった回路または変圧器を配電レベルで扱う現在の方法である。いずれの方法でも、関係地域内のすべての利用者にとって重大な影響がある。過負荷状態を緩和するために、直前告知があれば快く負荷を低減しようとする大規模な法人および企業利用者向けには、限られた需要反応プログラムがあるが、こうしたプログラムは、配電レベル障害よりも送電レベル障害に反応することができることが一般的である。
【０００３】
特に住宅地域での、配電レベルの緊急事態のための需要反応解決策は、ネットワーク構造が動的に変化するので、管理するのが困難である。その結果、ある特定の緊急事態に応答することができる利用者を識別するのが難しくなる。公共サービスは、一部の利用者には、たとえば暖房や冷房装置、プールポンプなど、一定の負荷に対して直接制御装置を提供してきたが、公共サービスは、こうした装置を、特定のネットワークニーズに反応するように、配電ネットワークを介して効率的、効果的に管理することができない。
【０００４】
こうしたおよび他の理由により、本発明が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２００８６７号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
公共サービス配電ネットワークにおける負荷を制御する方法およびシステムが提供され、この方法およびシステムは、ノードでの負荷を所望のレベルまで低減するための需要反応プログラムに参加している、ノードに関連づけられた施設を選択することによって、配電ネットワーク内のノード向けに制限イベントを開始する。より具体的には、本システムおよび方法は、負荷を所望のレベルまで低減するのに必要な、ノードに関連づけられた十分な参加施設のみの選択を可能にする。
【０００７】
本発明の本質および様々な追加特徴は、図面中で概略的に説明される本発明の例示的な実施形態を検討するとより明らかになるであろう。同じ参照番号は、一致する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による需要反応システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による、図１に示す需要反応制御システムに関連した需要反応制御プロセスを示すフロー図である。
【図３】本発明の一実施形態による施設反応推定プロセスを示すフロー図である。
【図４】本発明の一実施形態による施設反応のスケジューリングを示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による施設選択プロセスを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
上で特定した図面は代替実施形態を説明しているが、考察において述べるように、本発明の他の実施形態も企図される。あらゆる場合において、本開示は、本発明の例示実施形態を、限定ではなく代表的なものとして提示する。本発明の原理の範囲および精神内である他の多数の修正形態および実施形態を、当業者が考案することができる。
【００１０】
本明細書に記載する実施形態は、負荷を制御し、電力分配ネットワークにおける緊急事態に応答するために、住宅負荷資源の使用を可能にする需要反応方法およびシステムを対象とする。本発明の実施形態による緊急事態応答は、需要反応によって緩和することができる緊急事態の範囲を拡大し、一括負荷制限プログラムを非危険（ｎｏｎ−ｃｒｉｔｉｃａｌ）負荷の制限で置き換える標的型の選択的需要反応を可能にする。この解決策は、ネットワーク内の任意のノードでの実装を可能にするという点で標的型であり、所与の緊急事態を解消するために、制限に対して最少量および最低の影響／コスト負荷を選ぶという点で選択的である。本発明の実施形態を、電力分配ネットワークにおける緊急事態に応答するという文脈で記載するが、この方法およびシステムは、たとえば、エネルギー節約のための一般的負荷制御、またはピークシェービングもしくは低減プログラムなど、他の目的にも用いられ得ることが当業者には理解されよう。
【００１１】
本明細書で使用する「ノード」という用語は、変圧器および変電所を含むが、それに限定されない、２人以上の利用者または２つ以上の施設が電気的に接続される配電ネットワーク内の任意の地点を指す。
【００１２】
本明細書で使用する「モジュール」という用語は、ソフトウェア、ハードウェア、もしくはファームウェア、またはこれらの任意の組合せも、任意のシステム、プロセス、または本明細書に記載するプロセスを実施し、または容易にする機能性も指す。
【００１３】
本発明の実施形態による標的型負荷制限により、公共サービスは、過負荷のかかっていない回路に対する負荷が影響を受けないように、制限イベントを開始する特定のノードを選択することができる。選択的制限は、ネットワーク内の利用者に対する影響を最小限にするように、どれだけ多くの負荷が制限され、特定のどの施設／装置が制限されるか最適化することを含む。特定のノード（群）が標的とされると、選択的制限は、過負荷をなくすように制限され得る最少負荷量を判定し、その量のみを配分する。選択的制限により、あらゆる危険（ｃｒｉｔｉｃａｌ）負荷に先立って、非危険／最少コスト負荷も確実に制限される。標的型の選択的負荷制限は、たとえば過負荷など、配電の際の緊急事態を扱うのに積極的に用いてよい。
【００１４】
本発明の実施形態は、負荷リバウンド推定、負荷制限集約、および施設選択を含む。施設選択は、負荷に対する影響を最小限にし、危険負荷を維持すると同時に、グリッドに対して安定性を回復する。施設にある負荷制限装置は、給湯器、プールポンプ、空調などの装置、ならびに照明および電子装置など、生活の質に影響をほとんど与えない短期負荷制限を可能にしながら、危険負荷を維持させる他の任意の装置を含む。
【００１５】
本発明の一実施形態による例示的な需要反応システムを図１に示す。システム１００は、公共サービス制御センタ１１０および施設または公共サービス利用者１１２を含む。施設はそれぞれ、施設での負荷１１６から公共サービス使用量を測定する需給計器１１４を含む。計器１１４は、トランシーバ（図示せず）を有する「スマート」計器でよく、公共サービス制御センタ１１０と複数が一緒に通信する高度検針インフラストラクチャ（ＡＭＩ）１１８として知られる。通信は、たとえば、ＷＡＮ（たとえばインターネット）１２０、ＷｉＭＡＸ、ブロードバンド、および／または電力線搬送により行うことができる。適切などの通信手段が用いられてもよい。本発明の実施形態を説明しやすくするために、１つの公共サービス制御センタ１１０および限られた数の公共サービス利用者１１２を図１に示してある。ただし、本発明の実施形態は、こうした数に限定されず、公共サービスは、配電ネットワーク内に任意の数の公共サービス制御センタおよび利用者を有し得ることを理解されたい。
【００１６】
公共サービス制御センタ１１０は、ネットワークに関する負荷予想を実施し、発電および送電システムの性能を監視し、制御し、最適化するエネルギー管理システム（ＥＭＳ）モジュール１２２を含む。監視制御／データ獲得（ＳＣＡＤＡ）モジュール１２３は、グリッド内の異なる地点でリアルタイム情報を提供し、ローカル制御も行う。停電管理システム（ＯＭＳ）モジュール１２４は、配電ネットワーク内の施設１１２に関する負荷状況情報および停電復旧情報を監視する。ＯＭＳモジュール１２４によって実施される機能の一部は、故障予測を含み、停電の程度および利用者への影響についての情報を提供し、復旧作業を優先する。ＯＭＳモジュール１２４は、地理情報システム（ＧＩＳ）モジュール１２６によって生成され維持される配電システムの詳細なネットワークモデルに基づいて動作する。配電管理システム（ＤＭＳ）モジュール１２８は、負荷状況および負荷反応についての情報を提供することによって、不都合または不安定なネットワーク条件にリアルタイムに反応する。ＤＭＳモジュール１２８は、警報および／またはイベントへの反応を管理する。たとえば、サービス契約情報、需要反応プログラムへの参加、および契約価格情報を含む利用者情報は、利用者情報システム（ＣＩＳ）モジュール１３０によって監視され制御される。利用者への請求業務は、請求モジュール１３２によって実施される。ネットワーク管理システム（ＮＭＳ）モジュール１４２は、ＤＲモジュール１４０および検針装置１１４向けの通信管理およびプロビジョニングを行う。
【００１７】
公共サービス制御センタ１１０は、たとえば、ＥＭＳモジュール１２２、ＤＭＳモジュール１２８、ＳＣＡＤＡモジュール１２３、ＤＲモジュール１４０、およびＯＭＳモジュール１２４からの情報に基づく、配電ネットワーク内の各利用者または施設に関する履歴データなどのデータを格納するデータ記憶ユニット１３４も含む。履歴データは、たとえば、負荷タイプ、利用時間（ＴＯＵ）、利用期間、制限または需要反応イベントを含む、利用者の公共サービス使用についての情報を含み得る。データ記憶ユニット１３４に格納された利用者の使用情報は、２４時間の間の１時間あたりの負荷および１時間あたりの価格を含む負荷データ、気象情報（温度、湿度、風速、暖房および冷房温度）ならびにたとえば曜日、季節などの日時情報を含む環境データで定期的（たとえば、１時間ごと、１日ごと）に更新することができる。さらに、データ記憶ユニット１３４は、各利用者に関するイベントデータを格納する。より具体的には、データ記憶ユニット１３４は、利用者が需要反応イベントに参加していたかどうかについての履歴情報、開始時間および終了時間、曜日、季節などを格納する。ユーザインタフェースモジュール１３６は、公共サービス制御センタ１１０にいるオペレータに、たとえば、ディスプレイ１３８を介して情報を提供する。
【００１８】
公共サービス制御センタ１１０内の需要反応（ＤＲ）モジュール１４０は、公共サービス制御センタ１１０内の様々なモジュールからの情報を使用して、負荷の低減を要求するネットワーク緊急事態など、電力分配ネットワーク内の電力需要イベントに反応する。本発明の実施形態によると、ＤＲモジュール１４０は、標的型の選択的負荷制限を実装することによって、イベントに反応する。
【００１９】
多くの公共サービス利用者が需要反応プログラムに参加し、このプログラムにおいて利用者は、必要な場合は直前告知で負荷制限に合意することに対する補償を受ける。本発明の実施形態による需要反応プロセスは、負荷制限プログラムへの参加に合意済みである、識別された関係地域内の利用者にアクセスすることによってのみ、負荷制限イベントへの反応を最適化する。関係地域内の利用者は、負荷制限イベントのコストを最小限にするように、必要に応じて、および最少コストで選択される。負荷制限は、スイッチ切換えにより公共サービスによって直接制御されるか、または利用者によって実行される。より具体的には、負荷制限は、公共サービスが、ＣＩＳモジュール１３０内で指示されるように、契約で合意した装置（たとえば、ＨＶＡＣユニット）のスイッチをリモートに切り、または負荷低減のために家庭／建物エネルギー管理（ＨＥＭ）システムに負荷制御信号を送ることができるように、直接または間接負荷制御によって実行される。ＨＥＭシステムは次いで、公共サービス要件を満たすために、どの装置を削減するべきか判定することができる。緊急事態応答をサポートする負荷制限は、動的価格設定プログラムにより達成することもでき、このプログラムでは、料金割引に応じて、利用者は、一定の数の緊急イベントに合わせた変動価格設定に合意する。緊急価格を受けて、利用者は、どれだけの負荷を低減するべきか決定することになる。望ましいシステムレベル制限は、適切な人数の利用者に、利用者の推定価格反応性に基づいて信号を送ることによって達成することができる。
【００２０】
制限量は、関係装置（たとえば、ＨＶＡＣ、給湯器など）、制御タイプ（たとえば、オン／オフ／セットバック）、および装置の現在の状況（たとえば、稼動中、運休中）に依存することになる。補償には、参加に対する固定成分、および各イベントにおける制限量に基づく変動成分があり得る。さらに、契約により、負荷制限イベントに利用者が参加するよう求められ得る回数を指定することができ、この回数は、利用者ごとに変わり得る。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態による需要反応プロセス用のフロー図を示す。ＤＲモジュール１４０は、ＥＭＳモジュール１２２、ＯＭＳモジュール１２４、ＧＩＳモジュール１２６、ＤＭＳモジュール１２８、ＣＩＳモジュール１３０、およびユーザインタフェースモジュール１３６を含む、公共サービス制御センタ１１０内の他のモジュールと通信する。様々なモジュールから受信された情報は、需要反応プロセス２００における需要反応を判定するのに使われる。プロセス２００は、ステップ２１０に示すように、過負荷状況が起きたこと、または起こりそうであることが通知されたとき、自動的に開始しても、公共サービスオペレータによって開始してもよい。このプロセスは、負荷制限イベントが呼び出されるべきであり、利用者契約と一致すると公共事業者が判定したときは常に開始してもよい。
【００２２】
プロセスが開始されると、ステップ２１２で、ＤＲモジュール１４０は、たとえば、利用可能電力を超え、または間もなく超えることになる電力の需要に遭遇する、配電ネットワーク内のノードまたは地域を識別する情報、負荷制限プログラムに参加するノードに関連づけられた施設の識別、必要とされる負荷制限およびイベントに反応するのに必要とされる負荷制限の期間を、ＤＭＳモジュール１２８、ＡＭＩ１１８、およびＯＭＳモジュール１２４から受信する。あるいは、制限量および制限期間は、ユーザインタフェース１３８およびユーザインタフェースモジュール１３６を介してオペレータによって入力してもよい。ステップ２１４で、プロセスは、関係ノードに関連づけられた施設それぞれから制限反応を推定する。より具体的には、ステップ２１４では、負荷制限プログラムの一部である、ノードに関連づけられた施設それぞれによって与えられ得る負荷制限の量を推定する。参加施設それぞれに対して適用可能な制限反応は、リアルタイムデータおよび／または履歴データから推定することができる。ＤＲモジュール１４０は、ＨＥＭ、計器１１４、ＥＭＳモジュール１２２、ＤＭＳモジュール１２８または契約パラメータからリアルタイムデータを取得する。履歴データは、データ記憶ユニット１３４から取得される。推定量は、ステップ２１６で集約されて、イベントに反応するための、ノードに関連づけられた参加施設から取得可能な負荷制限の総量が判定される。
【００２３】
ステップ２１８で、プロセスは次いで、過負荷イベントへのネットワーク反応を、ステップ２１６で判定された推定集約負荷制限に基づいて推定する。この推定は、一部の施設がネットワーク管理システムに伴う通信／制御故障に遭遇する場合があり、ＤＲ信号を受信しないという可能性があるので実施される。したがって、集約反応の利用可能性は、こうした故障を反映するように調整されなければならない。推定集約反応が、ステップ２２０でネットワーク要求より大きい場合、制限イベントが呼び出され、ステップ２２２で負荷制限のために施設が選択される。推定集約反応がステップ２２０でネットワーク要求より少ない場合、すべての参加施設に対する制限イベントの呼出しは、過負荷という緊急事態を避けるのに十分でない場合があり、したがって、ステップ２２４に示すように、制限イベントの呼出しに加えて、過負荷イベントへの追加反応が検討されなければならないと提案する。
【００２４】
推定制限反応と必要制限反応とを比較して、制限量（ｋＷまたはＭＷ）および期間は両方とも、制限反応が十分であるか判定されるために満足されなければならない。１つの判定法は、エネルギー（制限に期間を乗算したもの）を比較測度として使うものである。この場合、必要とされるネットワークエネルギーが計算され、すべての参加施設に対する集約エネルギーと比較される。ネットワーク制限期間は、個々の施設契約で認められた施設制限期間とは異なり得るので、施設は、異なる時間に負荷を制限するようにスケジュールされる必要があり得る。配電システムは通常、三相電力を供給するので、施設は、総負荷が各相に均等に分散するように相の１つに割り当てられることに留意されたい。したがって、施設に対する制限時間は、すべての相に対する負荷バランスが維持されるようにスケジュールされるべきである。このタイプのスケジューリング問題はしばしば、オペレーションズリサーチ文献ではナップサック問題と呼ばれる。反応が十分であるかを素早く推定するために、スラック要因を使ってスケジューリング制約を明らかにすることができる。たとえば、集約された施設エネルギーが、たとえば、必要とされるエネルギーの少なくとも１２０％の場合、十分な反応があると推論することができる。数は、要求されるネットワーク制限と比較した施設制限の相対規模に依存して、１２０％より多くても、未満でもよい。
【００２５】
ステップ２２２で施設が選択されると、ＤＲモジュール１４０は、ステップ２２６で負荷制限イベントを開始し、対応する利用者は知らせを受ける。より具体的には、ＤＲモジュール１４０およびＤＭＳモジュール１２８は、イベントが開始されたことを示し、イベントタイプ、リクエストされた制限量、開始時間、および期間を識別する信号を、選択された施設に送る。信号は、たとえば、ＡＭＩ１１８およびＮＭＳモジュール１４２を使って送られる。自動開始に加えて、またはその代わりに、利用者は、ｅメールまたは電話により知らせを受けることができる。一部のアプリケーションでは、受信通知信号が施設から公共サービス制御センタ１１０に供給される。ステップ２２８で、選択された施設の負荷制限への実際のネットワーク反応が、ＤＭＳモジュール１２８、ＥＭＳモジュール１２２、またはＳＣＡＤＡモジュール１２３、およびＯＭＳモジュール１２４から供給された情報によって判定される。推定ネットワーク反応が、選択された施設の実際の負荷制限で満足される場合、ステップ２３０で、イベントが終わった（制限期間を満たした）かどうか判定される。イベントが終わった場合、ステップ２３２で警報がクリアされる。イベントが終わっていない場合、処理はステップ２２８に戻る。選択された利用者の負荷制限がネットワーク要求より大きいとステップ２２８で判定された場合、ステップ２３４で、選択された利用者の１人または複数に取消し告知が与えられる。選択された施設の負荷制限がネットワーク要求より少ないとステップ２２８で判定された場合、ステップ２３６で、追加の施設が選択される。選択される利用者の増加および減少は、たとえば、徐々に行っても、他の適切などのやり方で行ってもよい。いずれの場合でも、プロセスは、ステップ２３０でイベントが終わったと判定されるまで、継続監視のためにステップ２２８に戻る。
【００２６】
図３のフロー図は、関係ノードに関連づけられた参加利用者の施設制限反応を推定するプロセスを示す。ステップ３００に示す、ノードに関連づけられ、負荷制限プログラムに参加する施設に関する、ＤＲモジュール１４０に供給された情報に基づいて、ステップ３０２〜３０８が、関連する施設それぞれに対して実施される。プロセスは、ステップ３０２で、施設に置かれている可能性があるＨＥＭシステムから負荷制限量が入手可能かどうか判定する。この情報がＨＥＭから入手できる場合、ステップ３０４で、データは、その施設に対する推定制限反応として適用される。施設がＨＥＭ装置を含まないとステップ３０２で判定された場合、以前の制限イベントに対する施設に関する履歴データがデータ記憶ユニット１３４に存在するかどうか、ステップ３０６で判定される。施設に関する履歴データが確かに存在すると判定された場合、ステップ３０８で、履歴データは、その施設に対する推定制限反応として適用される。施設に関する履歴データが存在しないとステップ３０６で判定された場合、ステップ３１０で、施設に対する推定制限反応が、データ記憶ユニット１３４に格納された、同様の施設からの履歴データに基づいて、またはデータ記憶ユニット１３４内の所定のプロファイルから判定される。
【００２７】
履歴データを施設に対する推定制限反応として使うプロセスについて、より詳細に論じる。前述したように、施設それぞれに関する状況情報は、データ記憶ユニット１３４に格納される。データ取出しおよび格納の頻度は可変なので、アプリケーションに適したどの頻度に設定してもよい。考察では、取出しおよび格納の頻度は、１日ごと、すなわち２４時間ごとであると見なす。ＤＲモジュール１４０は、データ記憶ユニット１３４から、施設に関するデータを取り出す。ＤＲモジュール１４０は、過去のどの日が本日と最もよく似ているか判定する。より具体的には、過去のどの日が、負荷に影響を与えることになる、その施設に関する利用時間、曜日、季節、温度、湿度および他のあらゆるデータにおいて本日に最も密接に対応するか判定される。同じような日が１つまたは複数見つかった場合、こうした日のいずれかに需要反応イベントが起きたかどうか判定される。需要反応のあった同じような日が見つかった場合、そうした日の反応の平均を、現在の負荷制限イベントに対する反応推定として用いることができる。
【００２８】
例として、本日が夏の日曜の正午である場合、ＤＲモジュール１４０は、過去の夏の日曜の正午に対応するデータを探索する。モジュール１４０は、施設が需要反応イベントの一部だったこのような日があるかどうかも判定する。このような日が見つかった場合、その日のその施設に対する負荷制限反応が取得され、この量が、その施設に対する推定制限反応として用いられる。同じような日が複数見つかった場合、負荷制限反応の平均が、その施設に対する推定負荷制限反応として使われる。ある日には需要反応イベントがあったが他の日にはなかったという、履歴上同じような日を使って反応を計算するために、データを比較し、データの間の違いを、施設に対する推定制限反応として適用することができる。
【００２９】
需要反応イベントのあった同じような日が見つからない場合、ＤＲモジュール１４０は、需要反応イベントが起きた別の日から得たデータを使い、その日から得た反応レートを、現在のイベントに関する施設に対する推定制限反応として使う。言い換えると、需要反応イベントに反応した過去の日があり、反応が１０パーセントの負荷制限だった場合、１０パーセント負荷制限の値を現在の条件で判定し、この値を、施設に対する推定制限反応として使う。同様に、需要反応イベントのあった複数の過去の日を用いて、そうした日から得た負荷データに回帰技法を適用することによって、施設に対する推定制限反応を与えることができる。
【００３０】
別の推定手法は、規模、部屋数、階数などが同じような、近隣にある異なるいくつかの施設から得た制限反応を平均化することを含む。平均制限反応は、対象施設の推定制限反応として用いることができる。
【００３１】
別の手法は、所定のプロファイルデータを用いて、制限反応を推定することを含む。プロファイルデータは、施設の規模、部屋数、および階数などに基づくいくつかの標準プロファイル、ならびに異なる条件での各施設に対する典型的な制限量を含み得る。推定プロセス中、ＤＲモジュール１４０は、対象施設に最もよく似ているプロファイルを選択し、対応する条件用の制限量を、施設に対する推定制限反応として用いる。
【００３２】
図２のステップ２２２での施設選択プロセスは、各施設が、利用者契約において合意した最大制限量および／または期間を有し得ることにより、複雑なものとなる。制限コストは、施設ごとに異なり得る。さらに、利用者契約は、合意した需要反応イベントへの参加回数を限定する場合がある。最大制限および期間は、施設または利用者ごとに変わり得るので、実際の制限イベント期間は、一部の施設によって許可された制限期間より長い場合、他の施設に対する制限期間に等しい場合、他の施設に対する期間より長い場合がある。図４に示すように、ノードに対するシステムレベルでの制限量および期間を満たすために、施設は概して、異なるときに異なる期間にわたって負荷を制限するようにスケジュールされることになり、その結果累積効果は、システムレベルでの制限要件を最小コストで満足するものになり、同時に電力分配システムの３つすべての相にわたって負荷バランスを維持する。
【００３３】
公共サービスに関する１つの目標は、需要反応イベントに反応するコストを最小限にすることである。したがって、施設選択プロセスは、最低コストに基づいて実施すればよい。選択プロセスは、たとえば、オペレーションズリサーチ文献において研究されている多次元ナップサック問題として定式化することができる。この問題には、中でも、数学的プログラミング、動的プログラミング、および貪欲アルゴリズムを含む多くの解法がある。たとえば、一手法として、貪欲アルゴリズムを使うものがあり、このアルゴリズムでは、選択は、最低価格で始まり、補充または選択を続けて、図４のｙ軸に沿って示すように必要制限量を取得し、次いで、図４のｘ軸に沿って期間要件を満たすようにさらに選択を続ける。このプロセスでは、一部の施設は、契約制限期間全体にわたって呼び出される必要がなく、すなわち、制限量および期間の必要に見合うようにアルゴリズムを満たす量のために使用されるだけでよい場合がある。
【００３４】
図５は、図２に示す、負荷制限のための施設を選択するステップ２２２をさらに説明するフロー図である。ステップ５００で、選択プロセスは始めに、図２のステップ２１４で判定された利用可能制限（ｋＷ）および期間（たとえば分、時間）を取り出す。ステップ５０２で、ノードでのネットワーク制限の必要および期待期間（たとえば、分、時間）が取り出される。ステップ５０４で、制限の必要および期間を満足するように施設を選択するために、ナップサック問題が、上で論じた施設選択技法を用いて定式化され解かれる。ステップ５０６で、この問題解決により、ノードでの必要制限量および期間を満足するために制限するべき施設のセットが与えられる。
【００３５】
施設制限反応を推定する際、リバウンド効果が検討される。この効果は、実際には多くのタイプの需要が、削減または制限イベントに続いて、その「正常」状態より多くを実際に消費することになる現象を指す。後に続く間隔におけるこの増大は、「リバウンド効果」と呼ばれ得る。履歴データから施設反応を推定する際、制限イベントがある同じような日における施設負荷と、制限イベントがない場合とが比較される。この違いは、リバウンド効果を自動的に含むことになる。同じことが、リアルタイム推定およびプロファイル推定を含む、制限反応を推定する他のソースにも当てはまる。リアルタイムの推定（たとえば、データがＨＥＭから取得される）では、ＨＥＭは、制限推定を行う際、負荷リバウンドを考慮に入れなければならない。同様に、プロファイルは履歴データから作成されるので、プロファイル制限も、リバウンドをプロファイルに含めることになる。
【００３６】
概要説明において、需要反応によってすることができる緊急事態の範囲を拡大し、非危険負荷の制限を一括負荷制限プログラムで置き換える標的型の選択的需要反応方法およびシステムの実施形態を開示した。こうした実施形態により、需要反応を要求する配電ネットワーク内のノードを標的にすることができ、ノードに関連づけられ、負荷を許容可能レベルまで低減するための需要反応プログラムに参加する施設を選択することによって、需要反応を実行することができる。より具体的には、このシステムおよび方法により、負荷を許容可能レベルまで低減するのに必要な、ノードに関連づけられた十分な参加施設のみを選択することができる。さらに、選択された施設は、所与の緊急事態を解消するための最低源の影響／コストの一因となる。
【００３７】
本発明の実施形態を、電力分配ネットワークにおける緊急事態に応答するという文脈で記載するが、本方法およびシステムは、たとえば、エネルギー節約のための一般的負荷制御など、他の目的にも用いられ得ることが当業者には理解されよう。
【００３８】
本発明のいくつかの特徴のみを本明細書において示し記載したが、当業者には多くの修正および変更が思いつくであろう。したがって、添付の請求項は、本発明の真の精神内であるこのようなすべての修正および変更を包含することを意図していることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３９】
１００  需要反応システム
１１０  公共サービス制御センタ
１１２  公共サービス利用者
１１４  計器
１１６  負荷
１１８  高度検針インフラストラクチャ
１２０  ワイドエリアネットワーク
１２２  エネルギー管理システムモジュール
１２３  監視制御／データ獲得モジュール
１２４  停電管理システムモジュール
１２６  地理情報システムモジュール
１２８  配電管理システムモジュール
１３０  利用者情報システムモジュール
１３２  請求モジュール
１３４  データ記憶ユニット
１３６  ユーザインタフェースモジュール
１３８  ディスプレイ
１４０  需要反応モジュール
１４２  ネットワーク管理システムモジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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