(57)【要約】電力需要の変化に応答する方法は、（１）配電網からエネルギー貯蔵サブシステムを充電することと、（２）エネルギー貯蔵サブシステムの最大放電率より低い放電率で配電網にエネルギー貯蔵サブシステムを放電することと、（３）増加調節サービスを提供する信号と、減少調節サービスを提供する信号とからなる群から選択される信号に応答して、放電率を調整することとを含む。エネルギー貯蔵システムは、電力を貯蔵するエネルギー貯蔵サブシステムと、エネルギー貯蔵サブシステムを配電網に接続するインタフェースと、増加調節サービスを提供する信号と減少調節サービスを提供する信号とに応答してインタフェースの動作を制御するように構成される制御器とを含む。
2013502898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力需要の変化に応答する方法であって、
配電網からエネルギー貯蔵サブシステムを充電することと、
該エネルギー貯蔵サブシステムの最大放電率より低い放電率で該配電網に該エネルギー貯蔵サブシステムを放電することと、
増加調節サービスを提供する信号と、減少調節サービスを提供する信号とからなる群から選択される信号に応答して、該放電率を調整することと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記調整するステップは、減少調節サービスを提供する信号に応答して前記放電率を減少させることを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記調整するステップは、増加調節サービスを提供する信号に応答して前記放電率を増加させることを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記エネルギー貯蔵サブシステムは、フロー式電解液電池である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記充電するステップは、前記配電網から得られる電力の購入価格が第１の閾値より低い時期に該配電網から電力を購入することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記放電するステップは、前記配電網に売る電力の価格が第２の閾値より高いときに実行される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
電力を貯蔵するエネルギー貯蔵サブシステムと、
該エネルギー貯蔵サブシステムを配電網に接続するインタフェースと、
制御器であって、該エネルギー貯蔵サブシステムの放電率が、増加調節サービスを提供する信号と、減少調節サービスを提供する信号とからなる群から選択される信号に応答して調整されるように、該インタフェースの動作を制御するように構成されかつ配列される、制御器と
を備えている、エネルギー貯蔵システム。
【請求項８】
前記エネルギー貯蔵サブシステムは、フロー式電解液電池である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記制御器は、少なくとも１つの外部システムとのインタフェースを備えて、電力価格決定情報と、電力需要情報と、前記配電網の状態とからなる群から選択される情報を得る、請求項７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本出願は、２００９年８月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／２３４，６１６号に対する優先権の利益を主張し、この仮特許出願は、参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
電気事業は、典型的には、そのサービス地域に位置を定められる大きなグループの顧客に電力を供給する。顧客によって引き起こされる電力需要は、典型的には大きく変化する。電力需要におけるこれらの変化のいくつかは、予測可能である。例えば、夏の間の電力需要は、住宅地の顧客が帰宅し、家のエアコンシステムのスイッチを入れるので、ウィークデーの遅い午後または早い夜間中にピークとなることが予期され得る。しかしながら、他の電力消費需要は、予測可能ではない場合がある。例えば、事業は、主給電回路を制御する回路遮断器の引きはずし（ｔｒｉｐｐｉｎｇ）により、電力需要の突然の落ち込みを受け得る。
【０００３】
電力需要の変化は、電気事業にとって問題である。例えば、電気事業の発電装置（例えば、石炭火力発電所）が電気の需要の変化に速やかに応答することは不可能であり得、結果として、望ましくない電圧および／または周波数の変動をもたらし得る。別の実施例として、電気事業は、ピークの電力需要を満たす適切な発電能力を有しない場合があり、従って事業は、不足分をカバーするために別の関係者から高い価格で電力を購入することを強いられ得る。
【０００４】
従って、電力需要の変化を補償するために、エネルギー貯蔵システムが提案される。ピーク電力需要の時間中など追加の電力が必要な場合、そのようなシステムは、事業の配電網（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｏｗｅｒ  ｇｒｉｄ）に電力を供給し得る（「増加調節（ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｕｐ）」）。別の例として、電力需要が突然落ちた場合など必要な場合または所望される場合、そのようなシステムは、事業の配電網から電力を吸い込むかまたは貯蔵し得る（「減少調節（ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｄｏｗｎ）」）。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（概要）
一実施形態において、電力需要の変化に応答する方法は、（１）配電網からエネルギー貯蔵サブシステムを充電することと、（２）エネルギー貯蔵サブシステムの最大放電率より低い放電率で配電網にエネルギー貯蔵サブシステムを放電することと、（３）増加調節サービスを提供する信号と、減少調節サービスを提供する信号とからなる群から選択される信号に応答して、放電率を調整することとを含む。
【０００６】
一実施形態において、エネルギー貯蔵システムは、電力を貯蔵するエネルギー貯蔵サブシステムと、エネルギー貯蔵サブシステムを配電網に接続するインタフェースと、制御器とを含む。制御器は、エネルギー貯蔵サブシステムの放電率が、増加調節サービスを提供する信号と、減少調節サービスを提供する信号とからなる群から選択される信号に応答して調整されるように、インタフェースの動作を制御するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態に従う１つの例示的エネルギー貯蔵システムを示す。
【図２】図２は、図１のシステムの代替の実施形態を示す。
【図３】図３は、一実施形態に従う、電力需要の変化に応答する１つの例示的方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（実施形態の詳細な説明）
例示を明確にする目的のために、図面における特定の要素が同一縮尺で描かれていない場合があることが注意される。品目の特定の実例は、括弧内の数字を用いることによって参照され得（例えば、エネルギー貯蔵サブシステム２０２（１））、一方、括弧のない数字は、任意のそのような品目を参照する（例えば、エネルギー貯蔵サブシステム２０２）。
【０００９】
上記に考察されたように、エネルギー貯蔵システムは、増加調節または減少調節サービスを提供することによって、電気事業に提示される電力需要など、電力需要の変化を補償するために提案される。そのようなシステムは非常に有用であり得るが、それらのシステムの実際の実行は困難な場合がある。例えば、多くのエネルギー貯蔵技術は、実行するのに費用がかかり、従って、電力の大規模貯蔵に対して実際的ではない。別の実施例として、いくつかのエネルギー貯蔵技術は、電力需要の変化に十分に速やかに応答する能力がない場合がある。
【００１０】
図１は、１つの例示的エネルギー貯蔵システム１００を示し、エネルギー貯蔵システム１００は、電気事業に対する電力需要変化などの電力需要の変化を補償することを助けるために用いられ得る。従って、システム１００の１つの可能な使用法は、電気事業などに増加調節または減少調節サービスを提供することである。システム１００は、エネルギー貯蔵サブシステム１０２と、エネルギー貯蔵サブシステム１０２を配電網１０６に接続するインタフェース１０４と、インタフェース１０４を制御するために動作可能であり、任意選択でエネルギー貯蔵サブシステム１０２を制御するために動作可能である制御器１０８とを含む。
【００１１】
制御器１０８は、増加調節または減少調節サービスを提供するシステム１００に備えて、エネルギー貯蔵サブシステム１０２がインタフェース１０４を介してグリッド（ｇｒｉｄ）１０６から少なくとも部分的に充電されるようにする。一旦エネルギー貯蔵サブシステム１０２が少なくとも部分的に充電されると、制御器１０８は、エネルギー貯蔵サブシステム１０２の最大放電率より小さい率でインタフェース１０４を介してグリッド１０６にエネルギー貯蔵サブシステム１０２が放電させられることによって、システム１００に増加調節および／または減少調節サービスを提供する準備を完了させる。例えば、制御器１０８は、エネルギー貯蔵サブシステム１０２の最大放電率の約２分の１の率でグリッド１０６に放電させられるようにシステム１００を動作させ得る。増加調節または減少調節サービスを提供する信号に応答して、制御器１０８は、エネルギー貯蔵サブシステム１０２の放電率を調整して、グリッド１０６における電力需要を満たすことを助ける。特に、グリッド１０６における電気需要が減少すると、制御器１０８は、エネルギー貯蔵サブシステムがグリッド１０６に放電させられる率を減少させ、それによって、グリッド１０６に供給される電力を効果的に減少させる。逆に、グリッド１０６における電気需要が増加すると、制御器１０８は、より高い率でエネルギー貯蔵サブシステム１０２がグリッド１０６に放電させられ、それによって、グリッド１０６に追加の電力を供給して、追加の需要を満たす。特に、システム１００は、グリッド１０６上の電気需要に迅速に調整するように動作し、一方、他の電気貯蔵システムは、需要変化に速やかに応答することが可能ではない。
【００１２】
システム１００は、速やかに電力を吸い込むのにあまり適していないエネルギー貯蔵サブシステム１０２を用いることを有利に可能にし得る。特に、システム１００は、システム１００が増加調節または減少調節サービスを提供しながら、エネルギー貯蔵サブシステム１０２が放電されるように動作させられるので、エネルギー貯蔵サブシステム１０２は、電力を必ずしも速やかに吸い込むことが可能である必要はない。従って、システム１００は、以前は大規模な電力需要平準化用途における使用に実用的でなかったエネルギー貯蔵技術の使用を可能にし得る。いくつかの実施形態において、エネルギー貯蔵サブシステム１０２は、フロー式電解液電池である。
【００１３】
制御器１０８は、グリッド１０６の監視装置および／または制御装置などの外部システムから増加調節信号および／または減少調節信号を受信するように構成されかつ配列され得る。例えば、制御器１０８は、システム１００における電力計測定電力潮流から増加調節信号および／または減少調節信号を受信するように構成されかつ配列され得る。あるいはまたはさらに、制御器１０８は、システム１００および／またはグリッド１０６のオペレータからのコマンドに応答してなど、増加調節信号および／または減少調節信号を内部的に生成し得る。例えば、システム１００のいくつかの実施形態において、制御器１０８は、制御器１０８が口頭の増加調節信号および／または減少調節信号のコマンドを受信し、解読することを可能にする音声認識能力を含む。そのような実施形態において、制御器１０８は、許可されたオペレータの口頭のコマンドと他の人の口頭のコマンドとを区別し、許可されたオペレータからのコマンドのみに応答するように動作可能であり得る。
【００１４】
上記に考察されたように、制御器１０８は、エネルギー貯蔵サブシステム１０２の最大放電率より少ない率でインタフェース１０４を介してグリッド１０６にエネルギー貯蔵サブシステム１０２が放電させられることによって、システム１００に増加調節または減少調節サービスを提供させる。そのような放電率は、システム１００にとって増加調節または減少調節の能力を最大にするように選ばれ得る。例えば、減少調節サービスが増加調節サービスより利益があることなどにより、減少調節サービスを提供する、システム１００の能力を最大にすることが望まれる場合、エネルギー貯蔵サブシステム１０２の放電率は、比較的高く設定されて、グリッド１０６へのエネルギー貯蔵サブシステム１０２の放電を実質的に減少させることを可能にし得る。逆に、増加調節サービスが減少調節サービスより利益があることなどにより、増加調節サービスを提供する、システム１００の能力を最大にすることが望まれる場合、エネルギー貯蔵サブシステム１０２の放電率は、比較的低く設定されて、グリッド１０６へのエネルギー貯蔵サブシステム１０２の放電を実質的に増加させることを可能にし得る。
【００１５】
インタフェース１０４は、典型的には、エネルギー貯蔵サブシステム１０２を充電するために、グリッド１０６からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように動作可能である。インタフェース１０４はまた、典型的には、グリッド１０６のために、エネルギー貯蔵サブシステム１０２からのＤＣ電力をＡＣ電力に変換するように動作可能である。インタフェース１０４はまた、エネルギー貯蔵サブシステム１０２の充電および放電を制御する。いくつかの実施形態において、インタフェース１０４は、離散サブシステムとしてかまたは単一のパッケージシステムとしてのいずれかとして、整流システムおよび反転システムの両方を含む。
【００１６】
しかしながら、インタフェース１０４は、他の構成を有し得る。例えば、グリッド１０６がＤＣ電力グリッドである場合、インタフェース１０４は、１つ以上の双方向ＤＣ−ＤＣコンバーターなどの１つ以上のＤＣ−ＤＣコンバーターを含み得る。別の実施例として、エネルギー貯蔵サブシステム１０２がＡＣ電力を貯蔵するように構成される場合、インタフェース１０４は、エネルギー貯蔵サブシステム１０２と電気的に連結されるＡＣインタフェースを有し得る。
【００１７】
グリッド１０６は、例えば１つ以上の電力系統（ｕｔｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｏｗｅｒ  ｇｒｉｄ）である。例えば、グリッド１０６は、いくつかの電力系統を表し得、この場合、システム１００は、貯蔵のために１つのグリッドから電力を受信し、別のグリッドに電力を供給するように構成され得る。しかしながら、グリッド１０６は、電力系統である必要はない。例えば、グリッド１０６は、商用電力系統に接続されていない、車両または建物の電力システムを表し得る。
【００１８】
制御器１０８は、現在の経済状況、予測される電力需要変化、および／またはグリッド１０６の状態（例えば、グリッド１０６の生成能力の利用可能性）などの入力に応答して所望の方法で、システム１００の動作を少なくとも部分的に制御するように任意選択でプログラム可能である。そのような複数の実施形態において、制御器１０８は、電力価格決定情報、予想される電力需要情報、および／またはグリッド１０６状態情報などの情報を得るために、外部システム（単数または複数）（図示されていない）とのリンクを任意選択で含む。例えば、いくつかの実施形態において、制御器１０８は、低い電力価格の時期（例えば、グリッド１０６から電力を購入する価格が第１の閾値よりも低い場合など）または低い電力需要の時期の間、エネルギー貯蔵サブシステム１０２を充電することを予定するように動作可能である。比較的低い価格で購入され、エネルギーサブシステム１０２に貯蔵された電力は、利益を達成するために、後に、より高い価格でグリッド１０６に関連する顧客に販売され得る。別の実施例として、制御器１０８は、予測される電力需要変化の時期の間またはグリッド１０６への電力の販売価格が十分に高い（例えば、第２の閾値を超えるなどの）場合、電力需要平準化を提供するためにシステム１００が利用可能であるように、エネルギー貯蔵サブシステム１０２を充電することを予定するように動作可能であり得る。さらに別の実施例として、制御器は、増加調節サービスもしくは減少調節サービスに対するニーズに応答するかまたはそのようなサービスを提供することから得られる経済的利益に応答するなど、そのようなサービスを提供するシステム１００の能力を最大にするために、エネルギー貯蔵サブシステム１０２の放電率を設定するように構成され、配列され得る。
【００１９】
特定の複数の実施形態において、システム１００は、複数のエネルギー貯蔵サブシステム１０２を含み得る。例えば、図２に示されるエネルギー貯蔵システム２００は、インタフェース２０６を介して配電網２０４に電気的に連結される２つのエネルギー貯蔵サブシステム２０２を含む。各エネルギー貯蔵サブシステム２０２はそれぞれのインタフェース２０６に電気的に連結されるように示されるが、代わりに単一のインタフェース２０６が両方のエネルギー貯蔵サブシステム２０２をグリッド２０４に連結するために用いられ得る。制御器２０８は、インタフェース２０６の動作を制御し、任意選択でエネルギー貯蔵サブシステム２０２も制御する。制御器２０８は、例えば、１つのエネルギー貯蔵サブシステム２０２が充電されていて、一方、もう一方のエネルギー貯蔵サブシステム２０２が増加調節サービスまたは減少調節サービスをグリッド２０４に提供するために用いられているように動作する。別の実施例として、制御器２０８は、エネルギー貯蔵サブシステム２０２（１）がその最大率でグリッド２０４に放電されており、一方、エネルギー貯蔵サブシステム２０２（２）がエネルギー貯蔵サブシステム２０２（２）の最大放電率より低い率でグリッド２０４に充電されているように、システム２００を動作させ得る。
【００２０】
図３は、電力需要の変化に応答する１つの例示的方法３００を示す。方法３００は、エネルギー貯蔵サブシステムを充電するステップ３０２で始まる。ステップ３０２の実施例は、インタフェース１０４を介してグリッド１０６からシステム１００のエネルギー貯蔵サブシステム１０２を充電している。ステップ３０４において、エネルギー貯蔵サブシステムは、その最大放電率より低い率で放電される。ステップ３０４の実施例は、エネルギー貯蔵サブシステム１０２の最大放電率より低い率でインタフェース１０４を介してエネルギー貯蔵サブシステム１０２をグリッド１０６に放電している。ステップ３０６において、エネルギー貯蔵サブシステムの放電率は、増加調節コマンドまたは減少調節コマンドの１つを提供する信号に応答して調整される。ステップ３０６の１つの実施例は、エネルギー貯蔵サブシステム１０２の放電率を減少させて、減少調節サービスを提供している。ステップ３０６の別の実施例は、エネルギー貯蔵サブシステム１０２の放電率を増加させて、増加調節サービスを提供している。
【００２１】
上記の方法およびシステムにおいて、本明細書の範囲から逸脱することなく変更がなされ得る。従って、上記の説明に含まれ添付の図面に示される事項が例示として解釈され、限定する意味で解釈されるべきではないことは注意されるべきである。以下の特許請求の範囲は、本明細書に説明される一般的および特定の特徴、ならびに本方法およびシステムの範囲のすべての記載をカバーするように意図され、本方法およびシステムは、言語の問題としてそのどちらでもないと言われ得る。
【図１】
2013502898.tif 000003
【図２】
2013502898.tif 000004
【図３】
2013502898.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月20日(2012.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力需要の変化に応答する方法であって、
配電網からエネルギー貯蔵サブシステムを充電することと、
該エネルギー貯蔵サブシステムの最大放電率より低い放電率で該配電網に該エネルギー貯蔵サブシステムを放電することと、
増加調節サービスを提供する信号と、減少調節サービスを提供する信号とからなる群から選択される信号に応答して、該放電率を調整することと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記調整するステップは、減少調節サービスを提供する信号に応答して前記放電率を減少させることを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記調整するステップは、増加調節サービスを提供する信号に応答して前記放電率を増加させることを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記エネルギー貯蔵サブシステムは、フロー式電解液電池である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記充電するステップは、前記配電網から得られる電力の購入価格が第１の閾値より低い時期に該配電網から電力を購入することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記放電するステップは、前記配電網に売る電力の価格が第２の閾値より高いときに実行される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
電力を貯蔵するエネルギー貯蔵サブシステムと、
該エネルギー貯蔵サブシステムを配電網に接続するインタフェースと、
制御器であって、該エネルギー貯蔵サブシステムの放電率が、増加調節サービスを提供する信号と、減少調節サービスを提供する信号とからなる群から選択される信号に応答して調整されるように、該インタフェースの動作を制御するように構成されかつ配列される、制御器と
を備えている、エネルギー貯蔵システム。
【請求項８】
前記エネルギー貯蔵サブシステムは、フロー式電解液電池である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記制御器は、少なくとも１つの外部システムとのインタフェースを備えて、電力価格決定情報と、電力需要情報と、前記配電網の状態とからなる群から選択される情報を得る、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記放電率は、最初は、前記エネルギー貯蔵サブシステムの最大放電率の約半分である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記制御器は、前記エネルギー貯蔵サブシステムの前記放電率が、最初は、前記エネルギー貯蔵サブシステムの最大放電率の約半分に設定されるように、さらに構成され配列される、請求項７に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
一実施形態において、エネルギー貯蔵システムは、電力を貯蔵するエネルギー貯蔵サブシステムと、エネルギー貯蔵サブシステムを配電網に接続するインタフェースと、制御器とを含む。制御器は、エネルギー貯蔵サブシステムの放電率が、増加調節サービスを提供する信号と、減少調節サービスを提供する信号とからなる群から選択される信号に応答して調整されるように、インタフェースの動作を制御するように構成される。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
電力需要の変化に応答する方法であって、
配電網からエネルギー貯蔵サブシステムを充電することと、
該エネルギー貯蔵サブシステムの最大放電率より低い放電率で該配電網に該エネルギー貯蔵サブシステムを放電することと、
増加調節サービスを提供する信号と、減少調節サービスを提供する信号とからなる群から選択される信号に応答して、該放電率を調整することと
を包含する、方法。
（項目２）
上記調整するステップは、減少調節サービスを提供する信号に応答して上記放電率を減少させることを包含する、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記調整するステップは、増加調節サービスを提供する信号に応答して上記放電率を増加させることを包含する、項目１に記載の方法。
（項目４）
上記エネルギー貯蔵サブシステムは、フロー式電解液電池である、項目１に記載の方法。
（項目５）
上記充電するステップは、上記配電網から得られる電力の購入価格が第１の閾値より低い時期に該配電網から電力を購入することを包含する、項目１に記載の方法。
（項目６）
上記放電するステップは、上記配電網に売る電力の価格が第２の閾値より高いときに実行される、項目５に記載の方法。
（項目７）
電力を貯蔵するエネルギー貯蔵サブシステムと、
該エネルギー貯蔵サブシステムを配電網に接続するインタフェースと、
制御器であって、該エネルギー貯蔵サブシステムの放電率が、増加調節サービスを提供する信号と、減少調節サービスを提供する信号とからなる群から選択される信号に応答して調整されるように、該インタフェースの動作を制御するように構成されかつ配列される、制御器と
を備えている、エネルギー貯蔵システム。
（項目８）
上記エネルギー貯蔵サブシステムは、フロー式電解液電池である、項目７に記載のシステム。
（項目９）
上記制御器は、少なくとも１つの外部システムとのインタフェースを備えて、電力価格決定情報と、電力需要情報と、上記配電網の状態とからなる群から選択される情報を得る、項目７に記載のシステム。
【国際調査報告】
2013502898.tif 000006
2013502898.tif 000007