(57)【要約】【課題】ビルのエネルギ消費を管理する方法及びシステムを提供する。【解決手段】  ビルのエネルギ消費を管理する方法は、ビルのエネルギ消費に関連する現在の状態を決定するステップと、前記ビルのエネルギ消費に関する外生要因を決定するステップと、を有しても良い。当該方法は、前記現在の状態、前記外生要因、及びエネルギ消費率構造に基づき、エネルギ消費及びコストの最適化を実行するステップであって、時間期間に渡る前記ビルの所望のエネルギ消費予測を生成する、ステップも有しても良い。前記方法は、前記所望のエネルギ消費見積もりに従って前記ビルのエネルギ消費を指示するために、前記ビルの１又は複数のシステムを制御するステップ、を更に有しても良い。【選択図】  図１
2015041379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビルのエネルギ消費を管理する方法であって、
ビルのエネルギ消費に関連する現在の状態を決定するステップと、
前記ビルのエネルギ消費に関連する外生要因を決定するステップと、
時間期間に渡り前記ビルの所望のエネルギ消費見積もりを生成するために、前記現在の状態、前記外生要因、及びエネルギ消費レート構造に基づきエネルギ消費及びコストの最適化を実行するステップと、
前記所望のエネルギ消費見積もりに従って前記ビルのエネルギ消費を指示するために、前記ビルの１又は複数のシステムを制御するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記ビルのエネルギ消費に関連する前記現在の状態は、前記１又は複数のシステムの現在のエネルギ消費、前記１又は複数のシステムの過去のエネルギ消費、及び前記１又は複数のシステムの個々の状態、のうちの１又は複数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記個々の状態は、前記１又は複数のシステムにより制御される温度、バッテリ充電レベル、及び前記１又は複数のシステムがオンかオフか、のうちの１又は複数を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記外生要因は、気象条件、前記ビルの占有、前記ビルの電気コンセントの使用、及び前記ビルの再生エネルギ生成、のうちの１又は複数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記外生要因は、現在の外生要因、及び予測された外生要因、のうちの１又は複数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記エネルギ消費及びコストの最適化を実行するステップは、需要応答イベントに更に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記最適化を実行するステップは、モデル予測制御（model  predictive  control）問題を生成し解決するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記エネルギ消費及びコストの最適化に基づき、需要応答イベントに参加するか否かを決定するステップ、を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
メモリを有するシステム、メモリを有しないシステム、暖房及び空調システム、発電機システム、及びバッテリシステムを有するカテゴリのうちの１又は複数に従って前記１又は複数のシステムを分類するステップと、
前記の分類に基づき、前記最適化を実行するステップと、
を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
重要度に従って前記１又は複数のシステムを優先順位付けするステップと、
前記の優先順位付けに基づき前記最適化を実行するステップと、
を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ビルのエネルギ消費を管理するシステムであって、
プロセッサと、
前記プロセッサに通信可能に結合され、前記プロセッサにより実行可能な命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体と、
を有し、前記命令は、
ビルのエネルギ消費に関連する現在の状態を決定するステップと、
前記ビルのエネルギ消費に関連する外生要因を決定するステップと、
時間期間に渡り前記ビルの所望のエネルギ消費見積もりを生成するために、前記現在の状態、前記外生要因、及びエネルギ消費レート構造に基づき、エネルギ消費及びコストの最適化を実行するステップと、
前記所望のエネルギ消費見積もりに従って前記ビルのエネルギ消費を指示するために、前記ビルの１又は複数のシステムを制御するステップと、
を有する動作を実行させる、システム。
【請求項１２】
前記ビルのエネルギ消費に関連する前記現在の状態は、前記１又は複数のシステムの現在のエネルギ消費、前記１又は複数のシステムの過去のエネルギ消費、及び前記１又は複数のシステムの個々の状態のうちの１又は複数を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記個々の状態は、前記１又は複数のシステムにより制御される温度、バッテリ充電レベル、及び前記１又は複数のシステムがオンかオフか、のうちの１又は複数を有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記外生要因は、気象条件、前記ビルの占有、前記ビルの電気コンセントの使用、及び前記ビルの再生エネルギ生成、のうちの１又は複数を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記外生要因は、現在の外生要因、及び予測された外生要因、のうちの１又は複数を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記エネルギ消費及びコストの最適化を実行するステップは、需要応答イベントに更に基づく、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記最適化を実行するステップは、モデル予測制御（model  predictive  control）問題を生成し解決するステップを有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記動作は、前記エネルギ消費及びコストの最適化に基づき、需要応答イベントに参加するか否かを決定するステップ、を更に有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記動作は、
メモリを有するシステム、メモリを有しないシステム、暖房及び空調システム、発電機システム、及びバッテリシステムを有するカテゴリのうちの１又は複数に従って前記１又は複数のシステムを分類するステップと、
前記の分類に基づき、前記最適化を実行するステップと、
を更に有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記動作は、
重要度に従って前記１又は複数のシステムを優先順位付けするステップと、
前記の優先順位付けに基づき前記最適化を実行するステップと、
を更に有する、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに議論される実施形態は、ビルエネルギ管理最適化に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルのエネルギ効率の向上は、ビルの保守及び使用に関連するコストを低減するのに役立ち、ビルの環境への影響を低減するのに役立ち得る。さらに、多くの電力会社は、異なる期間の間（例えば、ピーク消費時間帯とオフピーク消費時間帯）、エネルギ消費（電気使用量）のコストを変化させ、使用されているエネルギ量が比較的一定である場合にも、ビルにより使用されるエネルギのコストが一日及び／又は一年のうちの時間に従って変化するようにする。さらに、電力会社は、顧客が計画的需要反応（demand  response：ＤＲ）イベント中のエネルギ消費の低減のための動機を得る場合、ＤＲイベントに参加するのを奨励しても良い。
【０００３】
従来のエネルギ管理システムは、変動するエネルギコスト及びＤＲイベントに対してコスト及びエネルギ消費を効率的に管理するには不適切であり得る。例えば、幾つかの例では、従来のエネルギ管理システム及びプロセスに基づくＤＲイベントへの参加は、ビルを非ＤＲイベント状態に置くためにＤＲイベント後にエネルギ使用が増大することにより、ビルによるエネルギ消費を全体的に増大させてしまう。
【０００４】
本願明細書で請求される主題は、上述のような欠点を解決する実施形態や上述のような環境でのみ機能する実施形態に限定されない。むしろ、この背景技術は、単に、本願明細書に記載される複数の実施形態が実施される技術分野の一例を説明するために提供される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、ビルエネルギ管理最適化の方法及びシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態によると、ビルのエネルギ消費を管理する方法は、ビルのエネルギ消費に関連する現在の状態を決定するステップと、前記ビルのエネルギ消費に関する外生要因を決定するステップと、を有しても良い。当該方法は、前記現在の状態、前記外生要因、及びエネルギ消費率構造に基づき、エネルギ消費及びコストの最適化を実行するステップであって、時間期間に渡る前記ビルの所望のエネルギ消費見積もりを生成する、ステップも有しても良い。前記方法は、前記所望のエネルギ消費見積もりに従って前記ビルの１又は複数のシステムを制御するステップ、を更に有しても良い。
【０００７】
実施形態の目的及び利点が理解され、少なくとも特に特許請求の範囲で指摘された要素、特徴及び組合せを用いて達成されるだろう。上述の全体的説明及び以下の詳細な説明の両方は、例示及び説明のためであり、本発明の範囲を限定しないことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
例示的な実施形態は、添付の図面を用いて、更なる特異性及び詳細事項と共に記載され説明される。
【図１】ビルのエネルギ消費を管理するよう構成される例示的なシステムを示す。
【図２】ビルエネルギ管理最適化の例示的な方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ビルのエネルギ効率の向上は、今日、世界で次第に注目されてきている。エネルギ効率の後方は、エネルギコスト及び環境への影響の両者の低減を含み得る。エネルギ効率を向上するために、エネルギを消費するビル内のシステムの制御は、ビルのエネルギ消費を低減するように、次第に自動化され最適化されている。しかしながら、エネルギ消費に影響を与える外生要因は絶えず変化し得るので、特定の最適軌道を維持することは困難である。外生要因は、エネルギ管理システムにより制御できない任意の要因であっても良く、気象条件、ビル占有、電気コンセントからの電力消費、動的電気料金、等を含み得る。
【００１０】
さらに、電力会社は、需要に応えるために彼らのエネルギ使用率を次第に変化させ、例えばピーク使用時間帯中にはオフピーク使用時間帯よりも高く課金し、また、特定の時間にエネルギ消費を低減するために顧客に対して経済的動機を与える需要反応（ＤＲ）プログラムに参加するよう顧客に奨励する。このように、エネルギ使用低減のコスト的利益を決定することは、絶えず変動するレート構造のために困難である。
【００１１】
したがって、後述するように、本開示の幾つかの実施形態では、ビルエネルギ管理システム（building  energy  management  system：ＢＥＭＳ）は、制御可能なシステム（例えば、照明、高機能電気製品、園庭灯、暖房及び空調システム、等）のエネルギ消費、ビルのエネルギ消費に影響を与える外生要因（例えば、気象、ビル占有、等）、及び需要反応イベントが要求される場合には需要反応イベントに参加する効果を検討する動的最適化スキームを用いて、ビルのエネルギ消費を管理するよう構成されても良い。さらに、ＢＥＭＳは、ＢＥＭＳが最適化及びビルのエネルギ消費を動的に調整できるよう、最適化スキームにより実行される最適化を調整するために、上述の要素の定期的更新を実行するよう構成されても良い。
【００１２】
本開示の実施形態を、添付の図面を参照して以下に説明する。
【００１３】
図１は、本願明細書に記載の少なくとも１つの実施形態に従い配置される、ビル１０４のエネルギ消費を管理するよう構成される例示的なシステム１００を示す。システム１００は、ビル１０４のエネルギ消費を管理するよう構成され得るＢＥＭＳ１０２を有しても良い。幾つかの実施形態では、ビル１０４は、エネルギを消費し得る異なるシステム１０６を有しても良い。例えば、システム１０６は、暖房、換気及び空調（heating,  ventilation,  and  air-conditioning：ＨＶＡＣ）システム、照明システム、バッテリバックアップシステム、発電機、電気自動車充電ステーション、園庭システム（例えば、噴水、屋外照明、等）、温水器、自動販売機、冷蔵庫、オーブン、冷凍庫、又はエネルギを消費し得る任意の他のシステムのうちの１又は複数を有しても良い。
【００１４】
システム１０６は、メモリを有する又はメモリを有しないシステムとして考えられても良い。システム１０６は、システム１０６の現在又は将来のエネルギ消費がシステム１０６の過去の動作及び／又はシステム１０６の現在の状態に基づき得る場合、メモリを有するシステムとして考えられても良い。例えば、温水器の以前のエネルギ消費は温水器の温度を特定レベルに設定し得る。これは、水の温度を特定レベルに維持又は設定するために、将来の温水器のエネルギ消費に影響を与え得る。システム１０６は、システム１０６の現在のエネルギ消費がシステム１０６の前の使用により影響を受けないとき、メモリを有しないシステムと考えられても良い。例えば、照明システムは、照明の過去の使用が現在又は将来のエネルギ消費に影響を与えないので、メモリを有しないシステムであっても良い。
【００１５】
さらに、幾つかの実施形態では、メモリを有する又はメモリを有しないシステムと考えられる幾つかのシステム１０６は、メモリを有する又はメモリを有しないシステムという概略カテゴリに含まれる代わりに、後述のように個々に分類されても良い。例えば、ＨＶＡＣシステムを有するシステム１０６は、個々に分類されても良く、ＨＶＡＣシステムの過去の使用がビル１０４内の温度に影響を与えることから、またＨＶＡＣシステムの将来のエネルギ消費に影響を与え得ることから、メモリを有するシステムと考えられても良い。さらに、バッテリシステムはバッテリシステムの様々な充電状態によりメモリを有するシステムと考えられても良いが、バッテリシステムを有するシステム１０６は個々に分類されても良い。さらに、発電機システムは発電機システムに依存してメモリを有しても良く又はメモリを有しないシステムであっても良いが、発電機システムを有するシステム１０６は個々に分類されても良い。
【００１６】
ＢＥＭＳ１０２は、プロセッサ１０８及びメモリ１１０を有しても良い。プロセッサ１０８は、以下に更に詳細に議論するように、種々のコンピュータハードウェア又はソフトウェアモジュールを備えた特定用途又は汎用コンピュータであっても良い。
【００１７】
メモリ１１０は、コンピュータにより実行可能な命令又はデータ構造を伝える又は格納しているコンピュータ可読媒体を有しても良い。このようなコンピュータ可読媒体は、汎用又は特定目的コンピュータによりアクセスできる利用可能な媒体であり得る。例として且つ限定ではなく、このようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read-Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read-Only  Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact  Disc  Read-Only  Memory）又は他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置、フラッシュメモリ装置（例えば、固体記憶装置）又は他の磁気記憶装置を含む有形又は非一時的コンピュータ可読記憶媒体、又はコンピュータにより実行可能な命令若しくはデータ構造の形式で所望のプログラムコード手段を伝える若しくは格納するために用いられ汎用若しくは特定目的コンピュータによりアクセス可能な他の媒体を有し得る。上述の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲に包含され得る。コンピュータ実行可能命令は、例えば、プロセッサ１０８に特定の機能又は機能のグループを実行させる命令及びデ―タを有しても良い。
【００１８】
幾つかの実施形態では、ＢＥＭＳ１０２は、メモリを有しないシステム、メモリを有するシステム、ＨＶＡＣシステム（メモリを有しても良いが、個々に分類されても良い）、バッテリシステム（メモリを有しても良いが、個々に分類されても良い）、及び発電機システム（発電機システムに依存してメモリを有しても良く又はメモリを有しなくても良いが、個々に分類されても良い）として、システム１０６を分類しても良い。後述のように、システム１０６の分類は、エネルギ効率を向上し及びコストを低減するために最適化スキームを実行しながら、異なるシステム１０６をモデル化するために、ＢＥＭＳ１０２により用いられても良い。
【００１９】
ＢＥＭＳ１０２は、ＢＥＭＳ１０２が１又は複数のシステム１０６のエネルギ消費を個々に又は集合的に制御できるように、システム１０６を制御するよう構成されても良い。幾つかの実施形態では、ＢＥＭＳ１０２は、ビル１０４及びシステム１０６の異なる設定（例えば、ＨＶＡＣシステムに関連する温度設定温度設定）に対して学習プロセスを実行し、同時にシステムのエネルギ消費に影響を与え得る種々の外生要因（例えば、気象、占有、一年のうちの時間、一日のうちの時間、等）が提示されるよう構成されても良い。ＢＥＭＳ１０２は、学習プロセス中に様々な外生要因の発生を追跡し、ＢＥＭＳ１０２が様々な外生要因の将来の例を予測できるようにしても良い。したがって、ＢＥＭＳ１０２は、学習プロセスの結果に基づき、外生要因が存在している間、異なる設定における将来のエネルギ消費を推定可能であっても良い。
【００２０】
例えば、ＢＥＭＳ１０２は、複数の日、月、及び年を通じてビル１０４の占有を追跡しても良い。ＢＥＭＳ１０２は、ビル１０４の異なる占有レベルに基づき、ビル１０４のエネルギ消費を追跡するよう構成されても良い。したがって、ＢＥＭＳ１０２は、ビル１０４の将来の占有レベルとともに、そらがビル１０４のエネルギ消費に及ぼす影響も予測するよう構成されても良い。
【００２１】
ＢＥＭＳ１０２は、システム１０６のエネルギ消費に関連する現在の状態（単に「現在の状態」とも表す）とともに、ビル１０４及び／又は１又は複数のシステム１０６のエネルギ消費に影響を与える外生要因（現在及び予測の両方）を決定するよう構成されても良い。ＢＥＭＳ１０２は、日、週、月、年等の特定の時間におけるエネルギ使用のコストを示す使用料金スケジュールに基づき、所与の時点における現在状態に関連するエネルギ消費のコスト及び外生要因を決定するよう構成されても良い。
【００２２】
システム１０６のエネルギ消費に関連する現在の状態は、システム１０６の現在のエネルギ消費、メモリを有するシステムとして考えられるシステム１０６の過去のエネルギ消費、システム１０６の個々の状態（例えば、特定のシステム１０６により制御される温度、バッテリシステムのバッテリ充電レベル、照明システムがオンかオフか、庭園の噴水がオンかオフか、等）、等を有しても良い。ビル１０４のエネルギ消費及び／又は生成に影響を与える幾つかの外生要因は、ビル１０４外部の気温、雲量／日光、湿度、雨、風、みぞれ、霰、雪のような気象条件又は他の適切な気象条件、ビル１０４の占有、オンサイト再生可能エネルギ生成（例えば、太陽、風）、等を有しても良い。
【００２３】
現在の状態及び外生要因に基づき、ＢＥＭＳ１０２は、最適化スキームを実行して、ビル１０４のエネルギ効率を向上させ、並びにビル１０４の稼働に関連するコスト節約を向上させるよう構成されても良い。幾つかの実施形態では、最適化スキームは、後述のようにモデル予測制御（Model  Predictive  Control：ＭＰＣ）問題を生成し解決することにより実行されても良い。
【００２４】
例えば、現在の状態、現在の外生要因、幾つかの実施形態では学習プロセスに基づき決定され得る予測された外生要因及び予測されたエネルギ消費に基づき、ＢＥＭＳ１０２は、ＭＰＣ問題を生成し解決し、エネルギ及びコスト効率を向上するためにシステム１０６にどの設定を用いるべきかを決定しても良い。幾つかの実施形態では、ＢＥＭＳ１０２は、最適化を実行すると同時に、需要反応イベント及び使用料金を検討しても良い。ＢＥＭＳ１０２は、システム１０６の状態及び外生要因を定期的に決定し、ＢＥＭＳ１０２が必ずしも予測された条件に従わない変動する条件に基づき最適化を動的に更新できるように構成されても良い。
【００２５】
上述のように、幾つかの実施形態では、最適化は、ＭＰＣ問題を解決することにより実行されても良い。幾つかの実施形態では、ＭＰＣ問題は、ビル１０４及びシステム１０６の所与の稼働展望に渡る最小コストを決定するよう構成されても良い。幾つかの実施形態では、ＭＰＣ問題は、以下に詳述する以下の用語を用いて以下のようにモデル化されても良い。
【表１】
2015041379.tif 000003
2015041379.tif 000004
【００２６】
上述の用語を用いて、最適化問題は、説明を簡単にするために「式」として番号付けされ及び参照される以下の表現及び制約を用いて説明される。
【数１】
2015041379.tif 000005
2015041379.tif 000006
【００２７】
上述の式では、決定及び出力は決定変数を構成しても良い。決定変数は、上述の列挙した制約内でビル１０４の稼働の全体的コストを低減し、及び幾つかの実施形態では最小化するために上述の状態、制御及び出力変数を組み込むことにより、ビル１０４の所望のエネルギ消費パスを求めるために、ＢＥＭＳ１０２により使用される。所望のエネルギ消費パスは、式（１）により決定され及び表記され得る。式（１）は、上述のビル１０４に対する制御信号
【数２】
2015041379.tif 000007
を、現在の状態変数
【数３】
2015041379.tif 000008
と、ビル１０４の所望のエネルギ消費パスを達成し得る外生要因（ｗ）に基づき、表す。
【００２８】
上述の式では、式（３）、（７）、（１１）、（１５）内に見られる制約は、異なるシステム１０６のために用いられ得るモデルについて状態変数が時間に渡り変化するとき、該状態変数の一貫した漸進的変化に従わせるために用いられても良い。さらに、式（５）、（８）、（１２）、（１６）、（２０）内に見られる制約は、特定のシステム１０６の状態とそれらのエネルギ消費との間の関係に従わせるために用いられても良い。上述の列挙した霊薬は、システム「動的」制約と表されても良い。
【００２９】
上述の式は、システム１０６のうちの幾つかの所望の有効な軌道に従わせるために用いられ得る別のクラスの制約も有しても良い。例えば、式（１３）、（１４）は、使用される制御及び状態がバッテリシステムの物理的制約に違反しないようにする、バッテリシステムに関連する制約を有しても良い。さらに、式（１７）、（１８）に見られる制約は、ビル１０４の１又は複数のゾーンの温度を所望の範囲内に保つために用いられても良い。さらに、式は、式（４）に含まれるような、補助的決定変数を定める「補助的」制約も有しても良い。
【００３０】
式（１）に含まれる幾つかの項は、コスト関数と呼ばれ、本例では以下の項を含み得る。
１）
【数４】
2015041379.tif 000009
により表される所与の時間の使用率と、ｅｔにより表される所与の時間のエネルギ消費とに基づく電気のランニングコスト
２）
【数５】
2015041379.tif 000010
により表される需要電力料金
３）
【数６】
2015041379.tif 000011
により表される需要反応報酬／違約金
４）
【数７】
2015041379.tif 000012
により表されるオンサイト電力生成コスト
５）
【数８】
2015041379.tif 000013
により表されるリソース優先順位付け項
電気のランニングコストは、単にｅｔと
【数９】
2015041379.tif 000014
とを乗算することにより決定されても良い。
【００３１】
需要電力料金は、エネルギ消費の所与の枠（例えば、オンピーク又はオフピーク時間帯）に関連する異なる料金の組合せとして計算されても良い。幾つかの実施形態では、異なる時間枠は、以下の表現により時間枠セットとして表記されても良い。
【数１０】
2015041379.tif 000015
ここで、τｋは、特定の使用率構造の特定の時間間隔を表し、Ｉｄは、特定の使用率構造の異なる時間間隔のセットを示し得る。需要電力料金
【数１１】
2015041379.tif 000016
は、基礎として次式から開始して決定されても良い。
【数１２】
2015041379.tif 000017
【００３２】
式（２１）で、
【数１３】
2015041379.tif 000018
は基本需要レート料金を表し、
【数１４】
2015041379.tif 000019
は特定の時間間隔τｋの追加需要電力料金レートを表し、「ｘ」は上式の記号「||  ||」で囲まれた値を表す（例えば、
【数１５】
2015041379.tif 000020
は
【数１６】
2015041379.tif 000021
を表し得る）。
【数１７】
2015041379.tif 000022
【００３３】
例として、需要電力料金レート構造は、オフピーク（off-peak）時間間隔、部分ピーク（part-peak）時間間隔、及びピーク（peak）時間間隔を有しても良い。したがって、幾つかの実施形態では、Ｉｄは、次式により表せる。
【数１８】
2015041379.tif 000023
【００３４】
式（２３）の例を用いると、式（２１）は、次式に簡略化される。
【数１９】
2015041379.tif 000024
【００３５】
幾つかの例では、上述の式（２１）は、需要電力料金の項を決定するときに直接用いられない。なぜなら、ＭＰＣ問題は、通常、ガス電気水道代よりも短い時間期間について解かれるからである。例えば、ＭＰＣ問題は２日間に渡り解かれ、ガス電気水道代は１ヶ月の時間に渡り計算されても良い。この問題を解決するために、前に観察されたエネルギ消費（例えば、
【数２０】
2015041379.tif 000025
）は、以下に更に議論され上述の需要電力料金関数への入力変数であるグローバル状態変数
【数２１】
2015041379.tif 000026
に繰り越されても良い。前に観察されたエネルギ消費（例えば、
【数２２】
2015041379.tif 000027
）は、グローバル状態変数
【数２３】
2015041379.tif 000028
に、グローバル状態変数
【数２４】
2015041379.tif 000029
の累積エネルギ消費変数（
【数２５】
2015041379.tif 000030
、以後、需要電力料金状態変数と呼ぶ）として繰り越され、ＭＰＣ問題の各反復と共に更新されても良い。例えば、前に計算した需要電力料金状態変数
【数２６】
2015041379.tif 000031
の番号「ｊ」について、グローバル状態変数
【数２７】
2015041379.tif 000032
への繰り越しは、次式により表せる。
【数２８】
2015041379.tif 000033
【００３６】
式（２５）に加えて、グローバル状態変数
【数２９】
2015041379.tif 000034
と、関連する需要電力料金変数とは、ビル１０４に関連するグローバル状態変化の一部として、次式に示すように時間に渡って変化しても良い。
【数３０】
2015041379.tif 000035
【００３７】
式（２６）の「最大」動作は、要素毎に実行されても良く、ｅＤは次式を用いて決定されても良い。
【数３１】
2015041379.tif 000036
【００３８】
したがって、需要電力料金状態変数
【数３２】
2015041379.tif 000037
は、グローバル状態変数
【数３３】
2015041379.tif 000038
の一部であり、ＢＥＭＳ１０２により記録される前のエネルギ消費を追跡し、時間と共に変化しても良い。幾つかの例では、需要電力料金状態変数
【数３４】
2015041379.tif 000039
は、課金周期の始めに、歴史的に一貫した値にリセットされても良い。
【００３９】
上述の需要電力料金の式及びそれらに関連する結果を用いて、需要電力料金は次式を用いて計算できる。
【数３５】
2015041379.tif 000040
【００４０】
式（２８）で、「（ｘ）＋」（例えば
【数３６】
2015041379.tif 000041
）はｍａｘ｛０，ｘ｝に等しく、「（ｘ）−」（例えば
【数３７】
2015041379.tif 000042
）はｍｉｎ｛０，ｘ｝に等しく、
【数３８】
2015041379.tif 000043
は、前の時間に渡るピーク需要期間中のエネルギ消費を低減するための報酬係数であり、通常、エネルギ消費
【数３９】
2015041379.tif 000044
を低減するための全体報酬係数よりも小さくても良い。このように、式（２８）は、稼働需要電力料金を予測エネルギ消費見積もり上の消費の限界効果として表し、同時に、エネルギ消費の低減に部分的に報いる。なぜなら、消費の低減は、現在の課金周期中には役立たないが、消費の低減が他の課金周期にまで及ばない場合は、消費の低減は将来の課金に役立ち得るからである。幾つかの実施形態では、
【数４０】
2015041379.tif 000045
は、ビル１０４のエネルギ使用パターンに従って調整されても良い。上述及び他の実施形態では、
【数４１】
2015041379.tif 000046
は、
【数４２】
2015041379.tif 000047
初期開始点のとき、ビル１０４のエネルギ消費パターンが決定される前に、
【数４３】
2015041379.tif 000048
の２分の１に設定されても良い。
【００４１】
グローバル状態変数
【数４４】
2015041379.tif 000049
は、上述の需要電力料金状態変数
【数４５】
2015041379.tif 000050
を有しても良く、幾つかの実施形態では、前のエネルギ消費が異なるコスト項、例えば後述するリソース優先順位付け項に関連するとき前のエネルギ消費、並びにシステム１０６のうちの１又は複数によるエネルギ消費の影響をモデル化するために用いられる基準状態変数
【数４６】
2015041379.tif 000051
を有しても良い。幾つかの実施形態では、基準状態変数は、所与の時間量に渡る前のエネルギ消費の平均に基づき決定されても良い。例えば、基準状態変数は、過去１０日間に渡る平均エネルギ消費に基づき決定されても良い。したがって、幾つかの実施形態では、グローバル状態変数
【数４７】
2015041379.tif 000052
は次式で表される。
【数４８】
2015041379.tif 000053
【００４２】
式（２９）で、
【数４９】
2015041379.tif 000054
は、上述の需要電力料金状態変数であっても良く、
【数５０】
2015041379.tif 000055
は、基準状態変数であっても良い。基準状態変数
【数５１】
2015041379.tif 000056
は時間に渡り変化しても良く、幾つかの実施形態では、この変化は、次式により表される。
【数５２】
2015041379.tif 000057
【００４３】
式（３０）で、
【数５３】
2015041379.tif 000058
は、基準状態変数
【数５４】
2015041379.tif 000059
により示されるように、ビル１０４のエネルギ消費がビル１０４の基準エネルギ消費に関連するとき、ビル１０４のエネルギ消費の推定であっても良い。幾つかの例では、
【数５５】
2015041379.tif 000060
は、ｅＢＬとも表される。まとめると、グローバル状態変数
【数５６】
2015041379.tif 000061
の変化は、次式により表され、上述の式（３）に反映されても良い。
【数５７】
2015041379.tif 000062
【００４４】
式（１）の需要反応報酬／違約金の項
【数５８】
2015041379.tif 000063
は、需要応答に関連する報酬又は違約金を示しても良く、ビル１０４が従う需要応答プログラムの種類に依存しても良い。
【００４５】
需要応答プログラムは、顧客（例えばビル１０４）によるエネルギ消費の動的変化を生じる任意の適切なプログラムを有しても良い。需要応答プログラムは、種々の範囲を有しても良く、時間的瞬間のエネルギ価格が卸売り価格と同様に及び通常はそれに従って変化する動的価格付けのような完全に経済的動機に基づくプログラムを有しても良い。別の種類の需要応答プログラムは、電力会社が特定のシステム（例えば、１又は複数のシステム１０６）を制御し必要に応じて特定のシステムを遠隔でオフにできる直接負荷制御（Direct  Load  Control：ＤＬＣ）プログラムを有しても良い。大部分の需要応答プログラムは、既知の及び固定された、しかし場合によっては時間により変化するレートを通じてエネルギを顧客に提供し、次に関心のあるユーザが契約する需要応答プログラムを提供することにより、純粋な経済的動機付けプログラム及びＤＬＣプログラムの間に含まれる。このようなプログラムは、通常、（エネルギ供給設備の通常使用パターンに加えて）エネルギ供給設備の動的状況に応答する報酬を割り当てる。このカテゴリでは、通常、主に２種類の需要応答プログラム、つまりキャパシティ入札プログラム（Capacity  Bidding  Program：ＣＢＰ）と需要入札プログラム（Demand  Bidding  Program：ＤＢＰ）がある。
【００４６】
ＣＢＰでは、参加者は、需要応答イベントに参加する月毎の契約の一部であり、そうすることに対して月毎に支払いを受け得る。例えば、その月に渡る各イベントについて、参加者は、通常は参加者のプログラムの選択に基づき１日前又はその日に、実際のイベントに近いと通知され、彼らの応答を補償する。言い換えると、イベント時間に対してどれだけ前に参加者が通知されたいかに依存して、ＣＢＰへの参加の複数の選択肢が存在する。
【００４７】
ＣＢＰは、「成果（product）」とも呼ばれる、需要応答イベントの最小及び最大長を有しても良い。さらに、ＣＢＰにおける参加者によるエネルギ消費の変化は、（例えばＣＬＤプログラムを介して）対応する設備による又は参加者自身による直接アクセスを介して実行されても良い。これは、レート構造に影響を与え得る。さらに、幾つかのＣＢＰへの参加者は、彼らが提供し得るエネルギ消費低減量をノミネートしても良い。
【００４８】
纏めると、ＣＢＰへの参加者は、所望の成果を選択しても良く、彼らの所望のエネルギ消費低減量をノミネートしても良く、需要応答イベント中の彼らの選択の遵守に基づき報酬及び／又は違約金を受けても良い。
【００４９】
ＤＢＰでは、参加者は、前のエネルギ消費低減公約に従わなくても良く、通常はＣＢＰと同様に特定の期間に依存して前日又はその日に実際の需要応答イベントに近い需要応答イベントを通知されても良い。さらに、ＤＢＰでは、参加者は、差し迫った需要応答イベントの通知を受信するとき、差し迫った需要応答イベントの補償レートを通知されても良く、彼らが需要応答イベント中に実施したいと望むエネルギ低減量で応答しても良い。参加者は、幾つかの実施形態では、どれだけの低減量が約束した低減量に関連するかに対して、低減量に基づきエネルギの支払いで補償されても良い。
【００５０】
上述のように、需要応答報酬／違約金の項
【数５９】
2015041379.tif 000064
及びその関連形式は、ビル１０４と関連する需要応答プログラムの種類に依存しても良い。しかしながら、ＢＥＭＳ１０２は、どの需要応答プログラムがビル１０４と関連するかを決定し又は知るよう構成されても良く、それに応じて需要応答報酬／違約金の項
【数６０】
2015041379.tif 000065
を構造化及び生成しても良い。
【００５１】
多くの需要応答プログラムでは、応答の能力は、時間毎の分配キャパシティ比
【数６１】
2015041379.tif 000066
に基づき測定されても良く、次式で表される。
【数６２】
2015041379.tif 000067
【００５２】
式（３２）で、
【数６３】
2015041379.tif 000068
は、需要応答イベント中の約束したエネルギ低減量を示し、
【数６４】
2015041379.tif 000069
は、ビル１０４の基準エネルギ消費を示し、ビル１０４の標準エネルギ消費を示し、ｅｔは、ビル１０４の実際のエネルギ消費軌道を示す。したがって、分配キャパシティ比
【数６５】
2015041379.tif 000070
は、約束したエネルギ低減のうちのどれ位が需要応答イベント中に実際に分配されたかを示し得る。
【００５３】
幾つかの例では、補償量は、分配キャパシティ比
【数６６】
2015041379.tif 000071
の値に基づいても良い。上述及び他の例では、分配キャパシティ比
【数６７】
2015041379.tif 000072
が需要応答プログラムにより定められるような上限及び下限の範囲内にある場合に、補償が与えられても良い。例えば、需要応答プログラムは、分配キャパシティ比
【数６８】
2015041379.tif 000073
が２分の１以上、最大１と２分の１である場合にのみ、補償を提供しても良い。幾つかの例では、能力指標は、需要応答イベントの時間間隔全体に渡り平均化されても良い。
【００５４】
他の場合には、非平均か需要応答能力測定及びＤＢＰのように、需要応答報酬／違約金の項
【数６９】
2015041379.tif 000074
は次式により表される。
【数７０】
2015041379.tif 000075
【００５５】
式（３３）で、
【数７１】
2015041379.tif 000076
は需要応答イベントへの参加に対する最低限のエネルギ報酬を表し、
【数７２】
2015041379.tif 000077
は需要応答イベント中の約束したエネルギ低減量を示し、
【数７３】
2015041379.tif 000078
は分配キャパシティ比を表し、ａ及びｂは分配キャパシティ比
【数７４】
2015041379.tif 000079
の上限及び下限を表し、
【数７５】
2015041379.tif 000080
は
【数７６】
2015041379.tif 000081
に基づく調整関数であり、ａ及びｂは幾つかの例では次式により定められても良い。
【数７７】
2015041379.tif 000082
【００５６】
上述のように、ＣＢＰでは、需要応答報酬／違約金の項
【数７８】
2015041379.tif 000083
は異なるように定式化されても良い。例えば、幾つかのＣＢＰでは、最低限のエネルギ報酬に加えて、最低限のキャパシティ報酬も生成されても良い。これらは、分配キャパシティ比に基づき割り当てられても良い。幾つかの実施形態では、ＣＢＰの需要応答報酬／違約金の項
【数７９】
2015041379.tif 000084
は、次式により表される。
【数８０】
2015041379.tif 000085
【００５７】
式（３５）で、
【数８１】
2015041379.tif 000086
は需要応答イベントへの参加に対する最低限のエネルギ報酬を表し、
【数８２】
2015041379.tif 000087
は需要応答イベント中の約束されたエネルギ低減量を示し、
【数８３】
2015041379.tif 000088
は分配キャパシティ比を表し、ａ及びｂはそれぞれ最低限のエネルギ報酬について分配キャパシティ比
【数８４】
2015041379.tif 000089
の上限及び下限を表し、
【数８５】
2015041379.tif 000090
は
【数８６】
2015041379.tif 000091
、ａ及びｂに基づく最低限のエネルギ報酬の調整関数を表し、
【数８７】
2015041379.tif 000092
は需要応答イベントへの参加に対する最低限のキャパシティ報酬を表し、ｘ及びｙはそれぞれ最低限のキャパシティ報酬についての分配キャパシティ比
【数８８】
2015041379.tif 000093
の上限及び下限を表し、
【数８９】
2015041379.tif 000094
は最低限のキャパシティ報酬の調整関数を表す。
【００５８】
需要応答報酬／違約金の項
【数９０】
2015041379.tif 000095
に対する式（３３）及び（３５）の機能は、単なる例であり、需要応答報酬／違約金の項
【数９１】
2015041379.tif 000096
は、ビル１０４が登録される需要応答プログラムの特定のパラメータに依存して調整されても良い。さらに、ビル１０４が需要応答プログラムに登録していない、又はＢＥＭＳ１０２による計算の時間フレーム中に需要応答イベントが予定されていない例では、最低限のエネルギ報酬値はゼロに設定されても良く、したがって需要応答報酬／違約金の項
【数９２】
2015041379.tif 000097
はゼロに設定されＭＰＣ問題の解決中に使用されなくても良い。
【００５９】
式（１）のオンサイト電力生成コスト
【数９３】
2015041379.tif 000098
は、信頼できる発電機システムのエネルギ消費
【数９４】
2015041379.tif 000099
、グローバル状態変数
【数９５】
2015041379.tif 000100
、及び間欠発電機システムによるエネルギ生成及び／又は消費に影響を与え得る外生要因ｗに基づき決定されても良い。信頼できる発電機システムのエネルギ消費は、信頼できる発電機システムにより消費されたエネルギ（例えば使用された燃料）を監視する計器を含む任意の適切なプロセス又は方法を用いて決定されても良い。グローバル状態変数
【数９６】
2015041379.tif 000101
は、ビル１０４の現在の状態に関連して発電機システムにより生成され得る所望のエネルギ量を評価するために用いられても良い。外生要因は、適切な取得方法又はプロセスに基づき決定されても良く、風力発電機システムの風量又は太陽発電機システムの日光量のような要因を有しても良い。
【００６０】
式（１）のリソース優先順位付け項
【数９７】
2015041379.tif 000102
は、異なるシステム１０６とそれらの関連するエネルギ消費との間の区別及びそれらの優先順位付けを行うために、ＭＰＣ問題により用いられても良い。したがって、エネルギ消費を低減する間にどのシステム１０６を制御すべきかを決定するとき、より高い重要性を有するシステム１０６は、より低い優先度を有するシステム１０６より高く優先順位付けされても良い。
【００６１】
幾つかの実施形態では、リソース優先順位付け項は、より低い優先度のシステム１０６よりも高い優先度のシステム１０６により少ないコストを割り当てても良い。したがって、低い優先度のシステム１０６は、高い優先度のシステム１０６より前に調整され（オフにされ）ても良い。システム１０６の優先順位付けは、ビル１０４に関連する特定の目標、制約等に依存しても良い。したがって、それらはビル１０４の使用に依存して変化しても良い。幾つかの実施形態では、優先順位付けは、ＭＰＣ問題により計算されるとき負数がシステム１０６に関連するコスト量を低減するような方法で、システム１０６に負数を割り当てることにより達成されても良い。したがって、高い優先度のシステム１０６は、低い優先度のシステム１０６よりも大きな負数（例えば−１の代わりに−２）を有しても良い。したがって、ＭＰＣ問題により決定される高い優先度のシステムのコストは、ＭＰＣ問題により決定される低い優先度のシステムのコストよりも低い。
【００６２】
例えば、ビル１０４がラップトップ、ＢＥＭＳ１０２により制御され及び整数によりインデックス付けされるシステム１０６として主要照明及び付属照明を有する実施形態を考える。この特定の例では、リソース優先順位付け項は、次式により表される。
【数９８】
2015041379.tif 000103
【００６３】
式（３６）で、Ｒは｛１，２，３｝に等しく、πｉは、特定のシステムの優先順位を示し、「ｉ」によりインデックス付けされるように全てのシステムに対して０より小さい。さらに、この特定の例では、「１」はラップトップのインデックスを示し、「２」は主要照明のインデックスを示し、「３」は付属照明のインデックスを示しても良い。さらに、式（３６）で、この特定の例では、
【数９９】
2015041379.tif 000104
は、主要照明及び付属照明がメモリを有しないシステムなので、主要照明及び付属照明のエネルギ消費を示しそれらを含んでも良い。また、
【数１００】
2015041379.tif 000105
は、ラップトップがメモリを有するシステムなので、ラップトップのエネルギ消費を示しそれを含んでも良い。
【００６４】
特定の例では、付属照明は、最低優先度を有し、次にラップトップが続いても良い。主要照明は最高優先度を有し、付属照明はラップトップより前にオフにされても良く、ラップトップは主要照明より前にオフにされても良い。したがって、優先順位付けは、次式に従っても良い。
【数１０１】
2015041379.tif 000106
【００６５】
さらに、上述の方法で優先順位付けを定式化することは、需要応答イベントにおいて、消費が十分に高い場合に、より高い優先度を有するシステム１０６（例えば、主要照明）が需要応答イベント中のエネルギ消費の低減に応答しないようにする。さらに、上述又は他の実施形態では、特定のDR.イベントからの消費が十分に高くない又は多くのシステム１０６の優先度が高い場合に、最適化は、特定のＤＲイベントの「見合わせ（opt-out）」を提案しても良い。言い換えると、優先順位付けにより示され調整されるように、特定のＤＲイベントへの参加及び特定のＤＲイベントへの不参加のコストを比較することにより、特定のＤＲイベントへの不参加のコストが特定のＤＲイベントへの参加のコストよりも低い場合、ＭＰＣ問題は、ビル１０４が特定のＤＲイベントを「見合わせる（op-out）」べきであると示しても良い。
【００６６】
幾つかの実施形態では、リソース順位付け項は、メモリを有するシステムの状態に基づいても良い。したがって、メモリを有するシステムの優先度は、メモリを有するシステムの状態に基づき変化し又は変動しても良い。例えば、上述の例のラップトップ、付属照明及び主要照明では、リソース優先順位付け項は、次式により表される。
【数１０２】
2015041379.tif 000107
【００６７】
式（３８）で、ラップトップの優先度係数は、ラップトップの状態（例えば、ラップトップのバッテリの充電状態）に依存しても良い。これは、ＢＥＭＳ１０２がラップトップのバッテリの状態に基づきラップトップを優先順位付けすることを可能にする。例えば、この特定の例では、ラップトップは、ラップトップのバッテリの充電状態が特定レベルを下回った場合に優先順位付けされても良い。これは、幾つかの実施形態では、次式を生成することにより達成される。
【数１０３】
2015041379.tif 000108
【００６８】
さらに、ラップトップのバッテリの充電状態を説明するために、πｉが次式に基づき選択されても良い。
【数１０４】
2015041379.tif 000109
【００６９】
さらに上述の原則に基づき、全体状態に依存する優先順位付け項は、次式に示すように形成されても良い。
【数１０５】
2015041379.tif 000110
【００７０】
式（４１）で、πｉの関連する状態変数に対する依存性と同様に、πｉのωｔに対する依存性を通じて、外生要因（例えば、気象）に基づき自動優先度変更が行われても良い。
【００７１】
上述の優先順位付けの式は、単なる例であり、本開示の範囲はこれらに限定されない。例えば、幾つかの実施形態では、システム１０６の優先順位付けを設定するために、例示的な式として与えられた線形関数の代わりに、非線形関数が用いられても良い。
【００７２】
上述の式（１）は、上述の式（２）〜（２０）により示すような種々の制約及び力学に従っても良い。例えば、上述のように、システム１０６は、メモリを有しないシステム、メモリを有するシステム、ＨＶＡＣシステム、バッテリシステム、及び発電機システムを有しても良い。これらはＭＰＣ問題のモデル化に影響を与えても良い。ＭＰＣ問題を伴う上述の異なるシステムの相互作用を以下に議論する。
【００７３】
上述のように、メモリを有しないシステムは、現在のエネルギ消費が前のエネルギ消費により影響されないメモリを有しないシステム１０６であっても良い。したがって、メモリを有しないシステムは、状態又は該システムの過去の動作を示す関連する状態変数を有しなくても良い。
【００７４】
メモリを有しないシステムの一例は、照明システムである。
【００７５】
メモリを有しないシステムの制御変数
【数１０６】
2015041379.tif 000111
は、メモリを有しないシステムに依存して連続的又は離散的であっても良い。例えば、照明システムは、離散的オン／オフ方法で制御されても良く、又は調光システムを通じてのようにもっと連続的な方法で制御されても良い。
【００７６】
メモリを有しないシステムは、それらの制御入力及び関連する外生要因を、メモリを有しないシステムにより消費されるエネルギと共にマッピングする関数でモデル化されても良い。例えば、上述の式（５）及び（６）は、メモリを有しないシステムをモデル化するために用いられ、それぞれ以下の式（４２）及び（４３）のように繰り返される。
【数１０７】
2015041379.tif 000112
【００７７】
幾つかの例では、式（４２）及び（４３）は、ビル１０４のメモリを有しないシステムの各々のエネルギ消費及び制御変数を含むベクトルとしてモデル化されても良い。例えば、式（４２）及び（４３）は、ビル１０４に含まれるエレベータシステム、付属照明システム、園庭の噴水、平面テレビ、異なる照明ゾーンのような異なるメモリを有しないシステムのベクトルとしてモデル化されても良い。
【００７８】
メモリを有しないシステムとは対照的に、メモリを有するシステムは、上述のようにそれらの過去の状態又はエネルギ消費に依存する現在のエネルギ消費を有しても良い。メモリは、システムのキャパシティを格納する物理エネルギに依っても良い。例えば、コーヒーメーカ、冷蔵機能付き自動販売機、冷蔵庫のような加熱／冷却機器は、メモリを有するシステムであっても良い。ＭＰＣ問題は、メモリを有するシステムのメモリを、状態変数
【数１０８】
2015041379.tif 000113
でモデル化しても良い。この状態変数は、幾つかの例では、メモリを有する全てのシステムの状態を有し得るベクトルであっても良い。状態変数
【数１０９】
2015041379.tif 000114
は、メモリを有するシステムの現在のエネルギ消費及び状態が依存し得る変数を有しても良い。例えば、状態変数
【数１１０】
2015041379.tif 000115
は、冷蔵庫の内部温度を有する冷蔵庫の状態変数を有しても良い。
【００７９】
メモリを有するシステムの各々の力学は、幾つかの実施形態では、上述の式（７）、（８）に基づきモデル化されても良い。上述の式（７）、（８）は、それぞれ以下に式（４４）、（４５）として再度示す。
【数１１１】
2015041379.tif 000116
【００８０】
メモリを有するシステムの他の例は、関連する状態変数がプラグイン電気自動車システムにより使用できるエネルギ残量（例えば、バッテリ容量から充電状態を差し引いたもの）を含み得るプラグイン電気自動車システムを有しても良い。プラグイン電気自動車システムでは、
【数１１２】
2015041379.tif 000117
は、関連するバッテリ内のエネルギの蓄積をモデル化しても良く、
【数１１３】
2015041379.tif 000118
は、現在の蓄積状態からのキャパシティにバッテリを充電するために用いられ得るエネルギ量をモデル化しても良い。
【００８１】
メモリを有する幾つかのシステムは、特定の周期時間を有するが該周期が中断され得る洗濯機のような、それらが動作する一定時間量を有するが柔軟な動作時間を有するシステムであっても良い。このようなシステムは、システムが特定の周期のどこにいるかが該システムがどれだけ多くのエネルギを消費するかを示すので、メモリを有するシステムと考えられても良い。したがって、ＢＥＭＳ１０２は、特定種類のメモリを有するシステムについて、状態、今までの動作時間、最後の動作時間からの経過時間、残りの動作時間、等を追跡するよう構成されても良い。
【００８２】
ビル１０４のＨＶＡＣシステムは、ＭＰＣ問題によりモデル化されても良い。幾つかの例では、ＨＶＡＣシステムはメモリを有するシステムと考えられるが、ＨＶＡＣシステムは、メモリを有する他のシステムとは別個にモデル化されても良い。なぜなら、ＨＶＡＣシステムは、エネルギ効率の向上において高い重要性を有し、メモリを有する他のシステムと比べて相対的に複雑であるからである。しかしながら、他の例では、ＨＶＡＣシステムは、メモリを有する他のシステムと共にモデル化されても良い。
【００８３】
ＨＶＡＣシステムモデルは、現在温度及び／又は湿度レベルのようなＨＶＡＣシステムに関連する１又は複数の状態変数を有しても良い。状態変数の選択は、ビル１０４の使用に依存して変化し、どの状態変数が制御設定及びエネルギ消費出力に関して最も正確な入力及び出力の関係を示すかに基づき決定されても良い。
【００８４】
例として、状態変数がビル１０４のゾーン温度により指定されるＨＶＡＣシステムを考える。さらに、制御設定は、ゾーンの温度を制御するサーモスタットの設定点により指定されても良い。サーモスタットは、幾つかの例では加熱設定点及び冷却設定点の両方を有し、他の例では加熱及び冷却の両方について単一の設定点を有しても良い。本例では、ＨＶＡＣシステムは、ベクトル形式の以下の式によりＭＰＣ問題でモデル化されても良い。
【数１１４】
2015041379.tif 000119
【００８５】
したがって、
【数１１５】
2015041379.tif 000120
【００８６】
式（４６）、（４７）で、項ＡＨＶＡＣ、ＢＨＶＡＣ、ＣＨＶＡＣ、ＤＨＶＡＣ、ＥＨＶＡＣ、ＦＨＶＡＣ、ＧＨＶＡＣ、ＨＨＶＡＣは、ＨＶＡＣシステムモデルのモデルパラメータを示し得る。ＡＨＶＡＣは、ＨＶＡＣシステムの前の状態（例えば、前の温度）が状態の将来値に対して及ぼす影響の貢献を示し得る。したがって、これは、ＨＶＡＣシステムのメモリをモデル化し得る。ＢＨＶＡＣは、制御設定が状態に及ぼす影響、例えば温度設定点がゾーンの温度に及ぼす影響を記述し得る。ＣＨＶＡＣは、状態がＨＶＡＣシステムのエネルギ消費に与える影響を示し得る。ＤＨＶＡＣは、制御設定がＨＶＡＣシステムのエネルギ消費に与える影響を示し得る。ＥＨＶＡＣは、ビル１０４に関連するグローバル状態がＨＶＡＣシステムの将来の状態に関連するとき、該グローバル状態の影響を示し得る。ＦＨＶＡＣは、グローバル状態がＨＶＡＣシステムのエネルギ消費に与える影響を示し得る。ＧＨＶＡＣは、外生要因がＨＶＡＣシステムの状態に与える影響を示し得る。そして、ＨＨＶＡＣは、外生要因がＨＶＡＣシステムのエネルギ消費与える影響を示し得る。
【００８７】
上述の項ＡＨＶＡＣ、ＢＨＶＡＣ、ＣＨＶＡＣ、ＤＨＶＡＣ、ＥＨＶＡＣ、ＦＨＶＡＣ、ＧＨＶＡＣ、ＨＨＶＡＣは、ビル１０４がＨＶＡＣシステムにより制御される複数のゾーンを有する例では、ビル１０４の各ゾーンの値を有する行列であっても良い。上述の項及びゾーンの関連するＨＶＡＣモデルは、ＨＶＡＣシステムの物理的モデル化又は自動識別技術を通じて導出されても良い。さらに、式（４８）、（４９）のパラメータは、それぞれ、ビル１０４のゾーンについての許容可能温度及び温度設定点範囲を示し得る。許容可能温度及び温度設定点範囲は、ゾーン毎に変化しても良い。
【００８８】
したがって、ＭＰＣ問題は、上述のようなＨＶＡＣシステムのモデルを有しても良い。上述のモデル及び関連する式は単なる例であり、他のモデル及び式が特定の実装に依存して用いられても良い。
【００８９】
幾つかの実施形態では、ビル１０４は、ＭＰＣ問題によりモデル化され得るバッテリシステムを有しても良い。バッテリシステムは、メモリを有するシステムと考えられても良いが、バッテリシステムがエネルギを使用すると共にエネルギを供給する独特の特徴を有しても良い。バッテリシステムのこの能力をキャプチャするために、バッテリシステムは、幾つかの例では、以下の式を用いてモデル化されても良い。
【数１１６】
2015041379.tif 000121
【００９０】
さらに、式（５０）、（５１）の力学は、次式により表されるように制約を受け得る。
【数１１７】
2015041379.tif 000122
【００９１】
式（５２）で、
【数１１８】
2015041379.tif 000123
はバッテリシステムのロー（ｌｏｗ）状態充電限度であり、
【数１１９】
2015041379.tif 000124
はバッテリシステムのハイ（ｈｉｇｈ）状態充電限度であっても良い。式（５３）で、
【数１２０】
2015041379.tif 000125
はバッテリシステムによる最大エネルギ出力量を示し、
【数１２１】
2015041379.tif 000126
はバッテリシステムに入力され得る最大エネルギ量を示し得る。
【００９２】
バッテリシステムは限られた寿命を有し得るので、バッテリシステムは、特定の時間量又は特定の周期数の後に交換される必要があっても良い。したがって、幾つかの実施形態では、ＭＰＣ問題のバッテリシステムモデルは、バッテリシステムに関連する段階毎コストを有しても良い。このコストは、循環コスト及び経年劣化を含むバッテリシステムの動作に関連するコストをキャプチャし得る。モデルの正確な形式は、どのバッテリ技術がバッテリシステムにより用いられるかに依存して有意に変化し得る。
【００９３】
したがって、ＭＰＣ問題は、上述のようなバッテリシステムのモデルを有しても良い。上述のバッテリモデル及び関連する式は単なる例であり、他のモデル及び式が特定の実装に依存して用いられても良い。
【００９４】
ＭＰＣ問題に含まれる発電機システムは、上述のようにオンサイト電力生成コストに影響を与え得る。幾つかの実施形態では、発電機システムを動作させるコストは、少なくとも部分的に、電力の購入コストを相殺し得る。したがって、発電機システムの使用は、コスト関数及びシステム制約を決定する間に、ＭＰＣ問題により使用され得る。発電機システムは、ＢＥＭＳ１０２により完全に制御され信頼できる発電機システム（例えば、燃料により駆動される発電機システム）を有し、及び風又は太陽発電機システムのような外生要因に依存する間欠発電機システムも有し得る。ＭＰＣ問題は、計算において、全体のコスト及び制御を決定するとき、信頼できる発電機システムの使用、並びに間欠発電機システムによるエネルギ生成に影響を与え得る現在の及び予測された外生要因を含み得る。
【００９５】
例えば、幾つかの実施形態では、需要応答イベントは、ビル１０４のエネルギ消費を低減するビル１０４により厳密に満たされなくても良い。しかしながら、ビル１０４は、発電機システムを使用して自身の必要なエネルギに一部を生成することにより、関連する電力会社から受けるエネルギ量に関連して、需要応答に従っても良い。ＭＰＣ問題は、望ましい動作コースか否かを示すために、このエネルギ生成のコスト並びに需要応答イベントに対する節約も考慮し得る。
【００９６】
ＢＥＭＳ１０２は、ビル１０４に関連する所望のエネルギ消費及びコストを達成するために、上述のＭＰＣ問題を解決して１又は複数のシステム１０６の設定を決定するよう構成されても良い。上述のように、ＭＰＣ問題は、ビル１０４のエネルギ消費の動的特性を検討し、ビル１０４に関連するエネルギ消費の向上及びコストの削減を可能にする。さらに、幾つかの実施形態では、需要応答イベントが示されたとき、ＢＥＭＳ１０２は、需要応答イベントへの参加に基づき、及び需要応答イベントへの不参加に基づき、上述のＭＰＣ問題を解いても良い。したがって、ＭＰＣ問題は、需要応答への参加がコスト効率が良いか否かを示し得る。
【００９７】
本開示の範囲から逸脱することなく、システム１００及び／又は前述の議論に変更が行われ得る。例えば、上述のように、上述のＭＰＣ問題に関する上述の式及びパラメータが変更されても良い。さらに、ＭＰＣ問題の１又は複数のパラメータ又は式は、特定の実装に依存して省略されても良い。例えば、幾つかのモデルは、特定のビルが関連するシステムを有しないとき特定のビルには適用されず、ＭＰＣ問題から省略されても良い。例えば、特定のビルがバッテリシステムを有しないため、ＭＰＣ問題が関連するバッテリシステムモデルを省略しても良い。
【００９８】
図２は、本願明細書に記載の少なくとも１つの実施形態に従い構成された、図１のＢＥＭＳ１０２により実行され得るビルエネルギ管理最適化の例示的な方法２００のフローチャートである。方法２００は、ビル１０４のシステム１０６の設定を決定及び実行するために、ＢＥＭＳ１０２により使用され、ビル１０４のエネルギ効率及びコスト節約を向上しても良い。別個のブロックとして示したが、所望の実装に依存して、種々のブロックは、更なるブロックに分割され、少ないブロックに結合され、又は除去されても良い。
【００９９】
方法２００は開始し、ブロック２０２で、時間インデックス「τ」が設定されても良い。幾つかの実施形態で及び上述のように、ＢＥＭＳ１０２は方法２００を時間に渡り繰り返し実行し得るので、ＢＥＭＳ１０２は、外生要因の変化のような種々の条件の変化に基づき、システム１０６の設定を動的に調整し得る。したがって、時間インデックス「τ」は、方法２００に関して実行される反復を追跡するために設定されても良く、反復と反復の間に経過する時間量を示しても良い。
【０１００】
ブロック２０４で、ビルのエネルギ消費に関連する現在の状態が決定されても良い。上述のように、ビルのエネルギ消費に関連する現在の状態は、ビルのシステムの現在のエネルギ消費、メモリを有するシステムの過去のエネルギ消費、メモリを有するシステムの個々の状態（例えば、特定のシステムにより制御される温度、バッテリシステムのバッテリ充電レベル、等）、等を有しても良い。
【０１０１】
ブロック２０６で、システムのエネルギ消費及び／又はエネルギ生成に影響を与え得る外生要因が決定されても良い。上述のように、幾つかの外生要因は、限定ではなく、気象条件、関連するビルの占有、電気コンセントの使用、オンサイト再生エネルギ生成（例えば、太陽、風力）等を有しても良い。決定された外生要因は、現在の外生要因、及び／又は特定の時間量について予測された将来の外生要因を有しても良い。
【０１０２】
ブロック２０８で、最適化モデルが、ブロック２０４及び２０６で決定された現在の状態及び外生要因に基づき構築されても良い。最適化モデルは、ビルのエネルギ及びコスト最適化に基づき構成されても良い。最適化モデルは、ビルのエネルギ消費を予測するために、現在の状態及び外生要因に築地する条件の間、前に実行された処理の学習に基づいても良い。幾つかの実施形態では、最適化モデルは、上述したＭＰＣ問題のようなＭＰＣ問題として構築されても良い。
【０１０３】
ブロック２１０で、差し迫ったＤＲイベントの有無が決定されても良い。差し迫ったＤＲイベントがある場合（ブロック２１０で「Ｙｅｓ」）、ブロック２１２で、ＤＲイベントを捕らえるために最適化モデルは更新され、方法２００はブロック２１４に進む。差し迫ったＤＲイベントがない場合（ブロック２１０で「Ｎｏ」）、方法２００は、ブロック２１０からブロック２１４へ進む。
【０１０４】
ブロック２１４で、ビルに関連する所望のエネルギ消費見積もり及び関連コストを達成し得るビルのシステムの設定を決定するために、最適化が実行されても良い。幾つかの実施形態では、最適化は、ブロック２０８で生成されたＭＰＣ問題を解くことにより実行されても良い。
【０１０５】
ブロック２１６で、ビルのシステムの設定は、所望のエネルギ消費見積もりに従ってビルのエネルギ消費を指示するために、ブロック２１４で決定された最適化に基づき実施されても良い。ブロック２１８で、時間インデックス「τ」はインクリメントされても良い。そして、方法２００は、再び現在の状態を決定するためにブロック２０４に戻る。幾つかの実施形態では、方法２００は、ブロック２０４に戻る前に、時間インデックス「τ」により示される所定の時間量だけ待っても良い。
【０１０６】
したがって、方法２００は、エネルギ管理最適化を構築するために用いられ得る。方法２００の使用は、ビルのエネルギ消費の動的分析及び変化を可能にし、現在の最適化スキームに勝るより正確な且つ向上した最適化を可能にし得る。
【０１０７】
当業者は、この処理及び本願明細書に開始した他の処理及び方法において、その処理及び方法で実行される機能が異なる順序で実施されても良いことを理解するだろう。さらに、概略のステップ及び動作は、単に例として提供され、幾つかのステップ及び動作は、開示の実施形態の本質から逸脱することなく、任意であり、より少ないステップ及び動作に組み合わされ、又は追加ステップ及び動作に拡張されても良い。
【０１０８】
上述のように、本願明細書に記載した実施形態は、以下に更に詳細に議論するように、種々のコンピュータハードウェア又はソフトウェアモジュールを備えた特定用途又は汎用コンピュータ（例えば、図１のプロセッサ１０８）の使用を含み得る。
【０１０９】
さらに、上述のように、開示の実施形態は、格納されたコンピュータ実行可能命令又はデータ構造を運ぶ又は有するコンピュータ可読媒体（例えば、図１のメモリ１１０）を用いて実施されても良い。このようなコンピュータ可読媒体は、汎用又は特定目的コンピュータによりアクセスできる利用可能な媒体であり得る。例として且つ限定ではなく、このようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read-Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read-Only  Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact  Disc  Read-Only  Memory）又は他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置、フラッシュメモリ装置（例えば、固体記憶装置）又は他の磁気記憶装置を含む有形又は非一時的コンピュータ可読記憶媒体、又はコンピュータにより実行可能な命令若しくはデータ構造の形式で所望のプログラムコード手段を伝える若しくは格納するために用いられ汎用若しくは特定目的コンピュータによりアクセス可能な他の媒体を有し得る。上述の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲に包含され得る。
【０１１０】
コンピュータにより実行可能な命令は、例えば、汎用コンピュータ、特定目的コンピュータ又は特定目的処理装置（例えば、１又は複数のプロセッサ）に特定の機能又は機能グループを実行させる命令及びデータを有する。本発明の主題は構造的特徴及び／又は方法論的動作に特有の言葉で記載されたが、本発明の主題は、特許請求の範囲に定められる上述の特定の特徴又は動作に限定されないことが理解されるべきである。むしろ、上述の特定の特徴及び動作は、特許請求の範囲の実施の例示的携帯として開示されたものである。
【０１１１】
本願明細書で用いられるように、用語「モジュール」又は「コンポーネント」は、コンピューティングシステムの汎用目的ハードウェア（例えば、コンピュータ可読媒体、処理装置、等）に格納される及び／又はそれにより実行されるモジュール若しくはコンポーネント及び／又はソフトウェアオブジェクト若しくはソフトウェアルーチンの動作を実行するよう構成される特定のハードウェア実装を表し得る。幾つかの実施形態では、本願明細書に記載されたのと異なるコンポーネント、モジュール、エンジン及びサービスは、（例えば、別個のスレッドとして）コンピューティングシステムで実行されるオブジェクト又は処理として実施されても良い。本願明細書に記載のシステム及び方法の幾つかは概して（汎用目的ハードウェアに格納される及び／又はそれにより実行される）ソフトウェアで実施されるとして説明されたが、特定ハードウェア実装又はそるとウェアと特定ハードウェア実装の組合せも可能であり考えられる。この説明では、「コンピュータエンティティ」は、本願明細書で先に定められたようにコンピューティングシステム、又はコンピューティングシステムで実行されるモジュール若しくはモジュールの組合せであっても良い。
【０１１２】
本願明細書に記載された全ての例及び条件文は、教育上の目的で、読者が本発明の原理及び発明者により考案された概念を理解するのを助け、技術を促進させるためであり、これらの特に記載された例及び条件に限定されないものと考えられるべきである。本開示の実施形態が詳細に記載されたが、種々の変更、置換及び修正が本開示の精神及び範囲から逸脱することなく行われうることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【０１１３】
１００  システム
１０２  ビルエネルギ管理システム（ＢＥＭＳ）
１０４  ビル
１０６  システム
１０８  プロセッサ
１１０  メモリ
【図１】
2015041379.tif 000127
【図２】
2015041379.tif 000128