(57)【要約】【課題】予想されるピーク負荷を満たすための充分な回転予備を維持しつつ、予備マージンの要求を軽減することによって電力網回転予備損失を最小限にする。【解決手段】地理空間的な地域の風の状況に基づいて風力発電能力を補償するように、きわめて近い将来の風力発電能力、回転予備マージン、および／または電力網の回転予備予測必要量に基づいて１つ以上の非風力の発電機の発電を先取り的に調節するためのシステムおよび方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．１つ以上の非風力の発電機（１１２）が属するオンラインの電力網（１００）について回転予備マージンを判断するステップ（２５０）と、
ｂ．前記オンラインの電力網（１００）に係る地域について風力発電能力に影響する少なくとも１つの大気または環境に関する因子を判断するステップ（３６０）と、
ｃ．前記少なくとも１つの大気または環境に関する因子に基づいて、前記オンラインの電力網（１００）に接続された風力発電システムのきわめて近い将来の風力発電能力を判断するステップ（２７０）と、
ｄ．電力網（１００）の回転予備予測必要量を判断するステップ（２８５）と、
ｅ．前記きわめて近い将来の風力発電能力、前記回転予備マージン、および／または前記電力網（１００）の回転予備予測必要量に基づいて、前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を調節するための指示をもたらすステップ（２９０）と
を含む方法。
【請求項２】
前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）が、ガスタービン発電機、蒸気タービン発電機、電池パック、およびコンデンサバンクを含むグループから選択される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの大気または環境に関する因子が、前記風力発電システムが位置する地域（１１４）、または前記風力発電システムによって生成された電力が利用される地域において得られる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの大気または環境に関する因子が、風速、風向、風力タービンの翼への着氷、雷撃、および沖合のユニットにおける波高を含むグループから選択される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの大気または環境に関する因子に基づく前記風力発電システムのきわめて近い将来の風力発電能力の判断の結果が、きわめて近い将来に風力発電能力が増加するという判断である場合に、前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を、該１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を減らすことによって調節し、前記少なくとも１つの大気または環境に関する因子に基づく前記風力発電システムのきわめて近い将来の風力発電能力の判断の結果が、きわめて近い将来に風力発電能力が低下するという判断である場合に、前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を、該１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を増やすことによって調節する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
複数の地域を含み、各々の地域に、少なくとも１つの風力発電システムおよび少なくとも１つのオンラインの電力網（１００）が属しており、
各地域についてのきわめて近い将来の風力発電能力および電力網（１００）の回転予測必要量に基づいて各地域の１つ以上の非風力の発電機（１１２）を同時に調節するために指示をもたらすステップ
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
指示をもたらすステップが、前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）に信号を送信するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記信号が、無線伝送を含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記電力網（１００）の回転予備予測必要量を判断するステップ（２８５）が、履歴の電力消費パターンに基づいて電力消費の需要の変化を判断するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記オンラインの電力網（１００）の回転予備への発電機の寄与を判断するステップ（２８０）と、前記きわめて近い将来の風力発電能力、前記オンラインの電力網（１００）の回転予備への前記非風力の発電機（１１２）の寄与、および前記電力網（１００）の回転予備予測必要量に基づいて前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を調節するための指示をもたらすステップ（３９０）と、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
１つ以上の非風力の発電機（１１２）を備える電力網（１００）を備えている電力系統であって、
前記電力網（１００）は、前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）の回転予備マージンを判断するように構成され、
前記電力網（１００）は、該電力網（１００）に係る地域について風力発電能力に影響する少なくとも１つの大気または環境に関する因子を判断（２６０）するようにさらに構成され、
前記電力網（１００）は、前記少なくとも１つの大気または環境に関する因子に基づいて該電力網（１００）に接続された風力発電システムのきわめて近い将来の風力発電能力を判断するようにさらに構成され、
前記電力網（１００）は、電力網（１００）の回転予備予測必要量を判断するようにさらに構成され、
前記電力網（１００）は、前記きわめて近い将来の風力発電能力および前記電力網（１００）の回転予備予測必要量に基づいて前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を調節するための指示を受信、開始、および／または送信するようにさらに構成されている、電力系統。
【請求項１２】
前記電力網（１００）の回転予備への非風力の発電機（１１２）の寄与を判断（３８０）するようにさらに構成され、前記きわめて近い将来の風力発電能力、前記電力網（１００）の回転予備への前記非風力の発電機（１１２）の寄与、および前記電力網（１００）の回転予備予測必要量に基づいて前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を調節するための指示をもたらすようにさらに構成された請求項１１に記載の電力系統。
【請求項１３】
前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）が、ガスタービン発電機、蒸気タービン発電機、電池パック、およびコンデンサバンクを含むグループから選択される請求項１１に記載の電力系統。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの大気または環境に関する因子を、前記風力発電システムが位置する地域（１１４）、または前記風力発電システムによって生成された電力が利用される地域において得るようにさらに構成された請求項１１に記載の電力系統。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの大気または環境に関する因子が、風速、風向、風力タービンの翼への着氷、雷撃、および沖合のユニットにおける波高を含むグループから選択される請求項１１に記載の電力系統。
【請求項１６】
きわめて近い将来に風力発電能力が増加するという判断に応答して、前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を、該発電を減らすことによって調節するように構成され、きわめて近い将来に風力発電能力が低下するという判断に応答して、前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を、該発電を増やすことによって調節するように構成された請求項１１に記載の電力系統。
【請求項１７】
複数の地域に電力を供給しており、各々の地域に、少なくとも１つの風力発電システムおよび少なくとも１つの電力網（１００）が属しており、
各地域についてのきわめて近い将来の風力発電能力および電力網（１００）の回転予備予測必要量に基づいて各地域の１つ以上の非風力の発電機（１１２）を同時に調節するようにさらに構成されている請求項１１に記載の電力系統。
【請求項１８】
前記きわめて近い将来の風力発電能力および前記電力網（１００）の回転予備予測必要量に基づいて前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）を調節するための前記指示が、信号を含む請求項１１に記載の電力系統。
【請求項１９】
ａ．電力網（１００）に組み合わせられた１つ以上の非風力の発電機（１１２）によって生成される電力について、電力価格のスパークスプレッドを判断するステップと、
ｂ．前記オンラインの電力網（１００）に接続された風力発電システムのきわめて近い将来の風力発電能力を判断するステップと、
ｃ．前記電力価格のスパークスプレッドおよび前記きわめて近い将来の風力発電能力に基づいて、前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を調節するかどうかを判断するステップ（３９０）と
を含む方法。
【請求項２０】
前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を調節するかどうかの判断（３９０）の結果が、前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）の発電を調節するという判断である場合に、前記１つ以上の非風力の発電機（１１２）を調節するための指示をもたらす請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示される主題は、発電のための方法およびシステムに関し、さらに詳しくは、風力発電システムおよび他の非風力の発電システム（ガスタービン発電機など）の両方に接続された電力網に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力網は、発電施設において電気を生成し、この電気を種々の送電線によって電力の消費者に分配することによって、電力を供給する。発電機は、大部分ではないが、多くの場合に、１つ以上の回転発電機（ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）で構成される。回転発電機は、水力発電ダム、大型のディーゼルエンジン、またはガスタービンによって駆動されることもあるが、多くの場合に、発電機は、蒸気によって駆動される。
【０００３】
発電機が、いわゆる回転発電機（すなわち、ガスまたは蒸気タービン発電機）である場合、典型的にはピーク（すなわち、１００％の能力）では運転されず、むしろ通常の条件下では、オンラインの（すなわち、すでに発電施設に接続されて動作中の）発電機の出力を増加させることによって利用することができる追加の発電能力である回転予備（ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｒｅｓｅｒｖｅ）マージンを残して運転される。たいていの発電機において、この出力の増加は、例えばタービンへのガスまたは蒸気の流れを増やし、あるいは圧力を高めることによって、タービンのロータに加えられるトルクを増すことによって達成される。回転予備の維持は、電力需要の増大に回転予備能力を使用することによって実質的にリアルタイムで対応できるため、効率的かつタイムリーな発電にとって重要である。これは、非回転予備、すなわち現時点において非動作または系統に未接続であり、典型的には或る程度の遅延を伴わなければオンラインにできない追加の発電能力と対照的である。
【０００４】
例えばピーク需要の負荷の要件に対応し、電力の混乱、電圧低下、停電、などを回避するために充分な電力網の回転予備を有することが必要であるがゆえに、電力網の回転予備は、例えば需要の増大に応答してほぼ瞬時に発電量を増すことができるよう、運転される多数のガスタービンの各々を能力を充分に下回る運転速度に保つことによって、比較的慎重な水準に保たれる傾向にある。回転発電機は、１００％の能力に近いほどより高い効率で動作する傾向にあるため、能力を下回る運転は、電力網回転予備損失（ｇｒｉｄ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｒｅｓｅｒｖｅ  ｌｏｓｓｅｓ）として知られる非効率につながりがちである。したがって、予想されるピーク負荷を満たすための充分な回転予備を維持しつつ、予備マージンの要求を軽減することによって電力網回転予備損失を最小限にすることが、望ましいと考えられる。
【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２０１２／０３３０５４９号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、１つ以上の発電機を備える電力網を備えている電力系統が開示される。電力網を、前記１つ以上の非風力の発電機の回転予備マージンを判断し、該電力網に係る地域について風力発電能力に影響する少なくとも１つの大気または環境に関する因子を判断するように構成することができる。さらに、電力網を、前記少なくとも１つの大気または環境に関する因子に基づいて、該電力網に接続された風力発電システムのきわめて近い将来（ｎｅａｒ  ｔｅｒｍ）の風力発電能力を判断するように構成することができる。さらに、電力網を、電力網の回転予備予測必要量（ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｒｅｓｅｒｖｅ  ｆｏｒｅｃａｓｔ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ）を判断し、前記きわめて近い将来の風力発電能力および前記電力網の回転予備予測必要量に基づいて前記１つ以上の非風力の発電機の発電を調節するための指示を受信、開始、および／または送信するように構成することができる。
【０００７】
本発明の別の態様においては、１つ以上の非風力の発電機が属するオンラインの電力網について回転予備マージンを判断するステップと、前記オンラインの電力網に係る地域について風力発電能力に影響する少なくとも１つの大気または環境に関する因子を判断するステップと、前記少なくとも１つの大気または環境に関する因子に基づいて、前記オンラインの電力網に接続された風力発電システムのきわめて近い将来の風力発電能力を判断するステップと、電力網の回転予備予測必要量を判断するステップと、前記きわめて近い将来の風力発電能力および前記電力網の回転予備予測必要量に基づいて、前記１つ以上の非風力の発電機の発電を調節するための指示をもたらすステップと、を含むことができる方法が開示される。
【０００８】
本発明のさらに別の態様においては、電力網に組み合わせられた１つ以上の非風力の発電機によって生成される電力について、電力価格のスパークスプレッド（ｓｐａｒｋ  ｓｐｒｅａｄ）を判断するステップと、前記オンラインの電力網に接続された風力発電システムのきわめて近い将来の風力発電能力を判断するステップと、前記電力価格のスパークスプレッドおよび前記きわめて近い将来の風力発電能力に基づいて、前記１つ以上の非風力の発電機の発電を調節するかどうかを判断するステップと、を含むことができる方法が開示される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の典型的な配電網である。
【図２】本発明の一実施形態を実行する方法を説明する典型的なフロー図である。
【図３】本発明の別の実施形態を実行する方法を説明する典型的なフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１が、本発明の実施形態による高度分散電力網（全体として１００で指し示されている）を示している。図示のとおり、電力網１００における１つ以上の伝統的な発電施設１１０を、変電所１２５ならびに太陽電池アレイ２１０および／または風力タービン発電所２２０に組み合わせることができる。図１は、発電の３つの形態を示しているが、本発明が、任意の発電またはエネルギー源の形態に適用可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。
【００１１】
各々の発電施設１１０は、１つ以上の非風力の発電機１１２を備えることができる。非風力の発電機１１２は、例えばガスタービン発電機、蒸気タービン発電機、電池パック、およびコンデンサバンクの任意の１つ、または任意の組み合わせ、あるいは任意の他の種類の非風力の発電機であってよい。各々の非風力の発電機１１２を、発電施設１１０によって供給される電力網１００に接続することができ、目的に適した制御モジュールを使用して制御することができる。発電を、発電を増加または減少させるための負荷要求信号を個々の発電機に送信することによって、負荷需要を満たすために、電力網のレベルにおいて制御することができる。電力網は、リモート始動または停止信号を発電ユニットに発することもできる。現代の電力網は、予備マージンを含むあらかじめプログラムされた制御ロジックに基づいて自動的に、負荷ランプ（ｌｏａｄ  ｒａｍｐ）およびユニットの始動／停止の両方を制御する。古い電力網は、この一部またはすべての態様を、発電プラント／施設の運転員への電話連絡によって手動で制御していた。各々の発電ユニットは、ユニットの動作を最新の自動車エンジンコントローラと同様の方法で管理するために専用の制御システムを備えることができる。Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙによって製造されている典型的な発電ユニット制御システムは、Ｓｐｅｅｄｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｒｋ−ＶＩという発電ユニット制御システムである。統合されたユニット制御システムに加えて、別の制御システムとして、分散制御システム（ＤＣＳ）およびプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を挙げることができる。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、発電施設１１０および／または電力網１００を、非風力の発電機１１２の各々について回転予備マージンを判断するように構成することができる。例えば、電力網１００または発電施設１１０が、これまでの経験および／またはデータに基づいて、１日のうちの特定の時刻において５％の電力予備マージンを維持すべきであると判断することができる。この電力予備マージンを、例えば、履歴から知られる１日のうちのピーク負荷時刻、１年のうちの時期、温度データ、などに基づいて判断することができる。単純化した例を使用するために、発電施設１１０が２つの同一なガスタービン発電機を有しているとすると、両方のガスタービン発電機を９５％の能力で動作させ、あるいは一方の発電機を１００％の能力で動作させ、他方を９０％の能力で動作させることによって、５％の回転予備マージンを維持することができる。多数の種類の発電設備を使用する発電施設において、好ましい回転予備マージンを維持するために、他の組み合わせも当然ながら可能である。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、電力網１００または発電施設１１０を、電力網１００または発電施設１１０に関連付けられ、さらには／あるいは電力網１００または発電施設１１０に接続された風力タービン発電所２２０が位置する地域１１４について、風力発電能力を左右する少なくとも１つの大気または環境に関する因子を明らかにし、あるいはそのような因子に関する情報にアクセスするように、さらに構成することができる。そのような大気または環境に関する因子として、例えば風速、風向、風力タービンの翼への着氷、雷撃、沖合のユニットにおける波高、などのうちの１つ以上を挙げることができる。そのような因子を、電力網１００または発電施設１１０に接続された各々の風力タービン発電所２２０のきわめて近い将来の風力発電能力を割り出すために使用することができる。特定の地域１１４について予想される風力発電能力を、地理空間的な地域の風の状況ならびに運転および保守の因子から導出することができる。地理空間的な環境および大気に関するデータの入手先として、ＮＡＳＡの衛星データの供給、民間の衛星データの供給、Ｇｏｏｇｌｅマップ、ＮＯＡのデータの供給、ｗｅａｔｈｅｒ  ｃｈａｎｎｅｌのリンク、民間のセンサアレイ、などが挙げられる。ユニットの運転の因子および保守の因子は、典型的にはユニットコントローラのレベルに蓄積され、集められたデータを、例えばＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙの監視および診断システムなど、ＯＥＭデータシステムのレベルにおいて入手可能である。
【００１４】
電力網１００または発電施設１１０を、電力予備回転予測必要量を判断するようにさらに構成することができる。例えば、発電施設１１０の非風力の発電機１１２が、或る特定の地域１１４において真夜中に通常は５０％の能力で運転されている場合、真夜中における回転予備マージンは、５０％である。しかしながら、夏の正午に、同じ施設がピーク負荷の需要に直面し、例えば９５％の能力で運転されなければならず、正午において残る回転予備マージンが５％になることが、履歴データに基づいて知られ得る。したがって、この例では、発電施設１１０を、夏の正午の需要を満たすために、真夜中においてさらなる４５％の能力が電力網回転予備予測必要量として必要であると判断するように、構成することができる。
【００１５】
電力網１００または発電施設１１０を、１つ以上の非風力の発電機１１２の発電を、きわめて近い将来の風力発電能力、電力網の回転予備への発電機の寄与、および／または電力網回転予備予測必要量のうちの１つ以上に基づいて調節するための指示を、受信、開始、および／または送信するようにさらに構成することができる。そのような指示は、信号を含むことができ、有線の通信または無線のネットワークを介して伝えられてよい。そのような指示をもたらすための情報は、例えば全地球的気候監視衛星から得ることが可能であり、月または年平均ならびに下層大気の測定値に基づくことができる。本明細書において使用されるとき、用語「調節」は、発電を増やすこと、発電を減らすこと、アイドリング中の発電機の発電を開始させること、および／または１つ以上の発電機の発電を停止させることを意味することができる。
【００１６】
風力タービン発電所２２０が位置する地域１１４が、例えば正午において翼の着氷の状況に直面すると予想される場合、本発明の一実施形態によれば、発電施設を、そのような翼の着氷の状況を先取りし、さらには／あるいはそのような翼の着氷の状況がリアルタイムで通知されるように構成することができる。この例において、正午の翼の着氷の状況により、電力網の能力への風力タービン発電所の寄与が５０％減少する場合、この５０％の失われた能力を、回転予備に頼り、非風力の発電機１１２を調節し、すなわち非風力の発電機１１２の出力を失われた風力に一致するように増やすことによって、リアルタイムで埋め合わせることができる。他方で、所与の時刻において電力の需要が減少し、電力網１００または発電施設１１０にとって風力を使用することがより経済的である場合、本発明の一実施形態によれば、系統が風力タービン発電所２２０の風力の寄与により大きく依存するように、非風力の発電機１１２を調節し、非風力の発電機１１２の出力を減らすことができる。
【００１７】
したがって、電力網１００または発電施設１１０を、１つ以上の非風力の発電機１１２の発電を、きわめて近い将来に風力発電の能力が大きくなるとの判断に応答して発電を減らすことによって調節するように構成でき、１つ以上の非風力の発電機１１２の発電を、きわめて近い将来に風力発電の能力が低下するとの判断に応答して発電を増やすことによって調節するようにさらに構成できる。
【００１８】
本発明の別の実施形態によれば、本明細書に記載のシステムおよび／または方法を、例えば風力の能力の増大に起因する電力価格のスパークスプレッドの減少に先んじて非風力の発電機１１２の電力の出力を減らし、あるいは停止させるために使用することができる。「スパークスプレッド」は、エネルギーなどの商品の生産コストと現在の市場価格との間の金銭的な差である。スパークスプレッドは時々刻々と変化するため、本発明のシステムおよび方法を使用することによって、任意の所与の時点におけるスパークスプレッドを、受信されるリアルタイムの情報に基づいて最大化することが、有利となり得る。
【００１９】
本発明の別の実施形態によれば、電力網１００または発電施設１１０を、非風力の発電機１１２の発電を、きわめて近い将来の風力発電能力、回転予備への発電機の寄与、および／または回転予備予測必要量のうちの１つ以上に基づいて調節するように、構成することができる。回転予備予測必要量は、履歴の電力消費パターンに基づいて電力消費の需要の変化を判断することによって判断することができる。
【００２０】
本発明の別の実施形態によれば、電力網１００が、風力タービン発電所２２０が位置する複数の地域１１４について働くことができる。この実施形態によれば、各々の地域１１４が、少なくとも１つの風力発電システム（風力タービン発電所２２０など）および少なくとも１つの発電施設１１０による供給を受けることができる。他の組み合わせも、当然ながら可能である。この実施形態においては、電力網１００を、各々の地域についてのきわめて近い将来の風力発電能力および発電施設の回転予測必要量に基づいて、各地域１１４の１つ以上の非風力の発電機１１２を同時に調節するように構成することができる。
【００２１】
図２が、本発明の一実施形態を実行する方法についてのフロー図を示している。ここに示されている方法によれば、動作２５０において、例えば１つ以上の非風力の発電機１１２が属するオンラインの電力網１００についての回転予備マージンを、本明細書に記載のとおりに割り出すことができる。さらに、風力タービン発電能力モデルを決定することができ、このモデルを、特定の時刻における電力網１００の範囲内の特定の地域１１４の風力タービン発電能力を判断するために使用することができる。この能力モデルを、風力タービン発電ユニットの最大設計能力、この設計能力を生み出すために必要な風速、丘および樹木ならびに集団内の他の風力タービン発電ユニットなどの周囲の地勢に対する風向（地勢が利用可能な風のエネルギーの一部を遮る可能性があるため）、空気の温度および相対湿度（タービンの翼の着氷がこれらのパラメータに左右されるため）、予想される突風の平均速度に対する速度（突風が風力タービンに過大な速度および過大なトルクによる損傷を引き起こす可能性があるため）、計画および計画外の保守の予定、などのパラメータによって拘束することができる。
【００２２】
動作２６０において、オンラインの電力網に関係する地域１１４について風力タービン発電能力に影響するすでに述べた因子（ＧＩＳ、すなわち地理空間情報システムの入力）などの１つ以上の大気および／または環境に関する因子を、割り出すことができる。米国においては、地域がＩＳＯによって５つの地域に分割され、それらが通常は大手の公益事業によって定められる境界を有する部分地域をさらに含む。本明細書において使用されるとき、地域１１４は、ＩＳＯによる５つの地域のうちの１つ、部分地域のうちの１つ、または発電のための任意の他の一般的に認識される地理的領域であってよい。
【００２３】
対象の地域１１４について動作２６０において判断される大気または環境に関する因子のうちの少なくとも１つを、動作２７０において、電力網１００の範囲内の風力タービン発電所２２０および／または電力網１００に接続された風力タービン発電所２２０などの風力発電システムのきわめて近い将来の風力タービン発電能力を判断するために使用することができる。例えば、動作２６０において、対象の地域１１４が５０％の風速の低下に直面していると判断される場合に、他の変数または因子が存在しないと仮定し、動作２７０は、そのような風速の低下により、きわめて近い将来にその地域における風力発電能力が５０％低下すると判断することができる。本明細書において使用されるとき、「きわめて近い将来」という表現は、実際の現状を含む時々刻々の現状を近似する状況、ならびに最近の状況、すなわち過去１時間以内の状況、および予測される状況、すなわち次の１時間以内または最大で翌日までの状況への言及が意図される。
【００２４】
動作２８０において、電力網１００の回転予備に寄与している非風力の発電機１１２に関して、判断を行うことができる。例えば、電力網１００が１０基のガスタービンに接続されているが、８基だけがオンラインである場合、オフラインの２基のタービンは非回転の予備であると考えられるため、回転予備は、オンラインの８基のタービンの超過の能力のみを使用して判断されると考えられる。
【００２５】
動作２８５において、すでに述べたように、電力網１００の回転予備予測必要量に関して、判断を行うことができる。そのような判断を、例えば、電力需要の変化を履歴データ、既知の電力需要の挙動、１日のうちの時刻、１年のうちの時期、などに基づいて予測することによって行うことができる。
【００２６】
動作２５０、２６０、２７０、２８０、および／または２８５において行われた判断のうちの１つ以上に基づき、動作２９０において、指令、指示、信号、または他の制御動作を、例えば１つ以上の非風力の発電機１１２の電力の出力を増加または減少させるための指示を現場の制御ユニットに送信することによって予備の非風力の発電機１１２の能力を並べるために、実行することができる。動作２９５は、例えば指令が開始された旨の知らせに応答して指令、指示、または信号を停止することを含むことができる。
【００２７】
本発明の一実施形態においては、動作２９０においてもたらされるような指示を、きわめて近い将来の風力発電能力、および／またはオンラインの電力網１００の回転予備への発電機の寄与、および／または電力網の回転予備予測必要量に基づいて１つ以上の非風力の発電機１１２の発電を調節するために開始することができる。例えば、近い将来の風力発電能力が、風速の低下に起因して急激に減少する場合、風による電力の出力の低下を、適切な回転予備マージンを有している１つ以上の非風力の発電機１１２による電力の出力を相応に増加させることによって補うように、現場の制御モジュールに指示を送信することができる。この点に関し、利用できる回転予備マージンおよび必要とされる追加の発電の量に応じ、回転予備へのそれぞれの発電機の寄与に応じて、状況に応じて利用可能な発電機のうちのすべて、一部だけ、あるいは１つだけの発電を増加させることが必要かもしれない。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態の太陽は、本明細書に記載の判断のうちの１つ以上を、「リアルタイム」または比較的短い間隔によって隔てられた定期的な方法で行うことである。例えば、動作２６０において、大気または環境に関する因子の判断を、毎日、１時間ごと、１０秒ごと、あるいはさらに頻繁に、連続的に、もしくは任意の他の所望の管化機で行うことができる。別の例として、電力網１００の回転予備への各々の非風力の発電機１１２の寄与を、各々の非風力の発電機１１２の電力の出力を各々の非風力の発電機１１２の利用可能な能力の関数として連続的に監視することによって、連続的な方法で判断することができる。容易に理解されるとおり、本明細書に記載の動作の実行においてより頻繁に判断が行われるほど、現在の状況に最も効率的に応答し、あるいは将来の状況を先取りすべく、発電を調節するために、制御の変更の指令をより正確かつタイムリーに行うことができる。
【００２９】
本発明の別の態様が、図３に示されている。この態様においては、風力タービンの能力の増大などの低コスト電源の利用可能性の増大ゆえに、電力価格のスパークスプレッドの低下に先立って、停止を行うか否かに関する発電の資産運用者の決定の正確さを向上させる方法を提供することができる。すなわち、電力網の回転予備、風力タービン発電能力モデル、および／または電力価格のスパークスプレッドの判断を、動作３５０において実行することができる。
【００３０】
動作３６０において、すでに述べたように１つ以上の大気および／または環境に関する因子（ＧＩＳ入力）についての判断を行うことができる。動作３７０において、すでに述べたように電力網１００における風力タービン発電能力について判断を行うことができる。動作３８０において、電力網１００の回転予備に寄与している非風力の発電機１１２の判断を、すでに述べたように行うことができる。動作３８５において、すでに述べたように、電力網１００の回転予備予測必要量についての判断を行うことができる。これに加え、あるいはこれに代えて、動作３８５において、電力価格のスパークスプレッドの予測に関する判断を行うことができる。本明細書に記載の他の予測の判断と同様に、そのような電力価格のスパークスプレッドの予測を、例えば需要が大きくなり得る冬期における天然ガスのコストの増加に関するデータなど、履歴データに基づいて行うことができる。これらの判断のうちの１つ以上に基づいて、動作３９０において、１つ以上の非風力の発電機１１２の発電を調節し、すなわち増加させ、減少させ、あるいは停止させる判断を、行うことができる。そのような調節を、関連の非風力の発電機１１２のための適切な制御部に信号または指示を送信することによって行うことができる。
【００３１】
動作３９０は、電力網１００に接続された風力タービン発電所２２０のきわめて近い将来の風力タービン発電能力および電力価格のスパークスプレッドに基づいて１つ以上の非風力の発電機１１２の発電を調節するための指示をもたらすことを含むことができる。例えば、発電施設１１０が、天然ガスで運転されるガスタービン発電機などの一連の非風力の発電機１１２を備えると仮定する。ガスタービン発電機１１２の運転に使用される天然ガスの天然ガス価格などの燃料コストの上昇、発電施設１１０が自身の生み出す電気について請求することができる価格の下落、または両方に起因して、発電施設１１０についての電力価格のスパークスプレッドが小さくなり、あるいは小さくなることが予想されると判断される場合、天然ガス（または、燃料油、石炭、などを燃やすボイラによって生成される蒸気を用いる蒸気タービンなど、任意の他の消耗品）にて運転されている非風力の発電機１１２を、例えばそのような非風力の発電機１１２のうちの１つ以上を停止させ、さらには／あるいはそれらの発電を減らすことによって調節しつつ、そのようにすることによって失われる発電を、例えば風速の増大に直面に、したがって発電能力が向上する風力タービン発電所２２０から入手することができる風力などの第２のよりコストの低いエネルギー源の増加に起因する電力の入手可能性の増大で置き換える決定を行うことができる。そのようなプロセスは、逆にすることも可能であり、例えば風力タービン発電所２２０が、例えば風速の低下に起因して風力発電能力の喪失に直面する場合、その時点で、失われた風力タービン発電所２２０の発電能力を埋め合わせるために、動作中の発電機の発電を増やし、あるいはアイドリング状態の非風力の発電機１１２の始動を開始することによって、非風力の発電機１１２の回転予備に頼ることができる。プロセスは、動作３９５において、そのような指示の完了にて終了することができる。
【００３２】
以上の詳細な説明は、発電施設１１０に関連付けられたガスタービンなどの非風力の発電機によって生成される電力を、風力タービン発電所２２０などの他の発電設備を備える第２の電源によって増補することができる実施形態を説明している。今や、太陽電池アレイ２１０などの他の第２の電源を、風力タービン発電所２２０の代わりに、または風力タービン発電所２２０に加えて使用できることを、理解できるであろう。第２の電源の他の組み合わせも可能であり、本発明の技術的範囲に包含されると考えられる。
【００３３】
本明細書に記載のシステム、方法、判断、および動作を、プロセッサ、およびプロセッサに組み合わせられ、プロセッサによって実行されたときにプロセッサに本明細書に記載の判断および／または動作のうちの１つ以上を達成させる実行可能なインストラクションを記憶しているメモリによって構成でき、あるいはそのようなプロセッサおよびメモリの助けによって実行することができる。
【００３４】
本明細書においては、最良の態様を含む本発明の例示の実施形態を開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの例を使用している。添付の方法の請求項に記載の動作は、必ずしも記載されている順序で行われる必要はなく、所望の結果を達成するための他の動作の実行順序が、当業者にとって容易に明らかであろう。同様に、必ずしも詳細な説明に記載されたすべての動作を採用する必要はなく、或る動作への言及は、さらなる動作の除外を意味するものではない。本発明の特許可能範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者であれば想到できる他の例も含むことができる。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。本明細書において使用されるとき、単数形で言及され、単語「ａ」または「ａｎ」が前に置かれている構成要素または機能を、明示的に言及されない限りは、複数のそのような構成要素または機能を除外するものと解釈してはならない。さらに、請求項に記載の発明の「一実施形態」または「或る実施形態」への言及を、記載の特徴をやはり取り入れているさらなる実施形態の存在を排除するものとして解釈してはならない。
【符号の説明】
【００３５】
１００  電力網
１１０  発電施設
１１２  非風力の発電機
１１４  風力タービン発電所が位置する地域
１２５  変電所
２１０  太陽電池アレイ
２２０  風力タービン発電所
２５０  電力網の回転予備を判断する動作
２６０  大気または環境に関する因子（ＧＩＳ入力）を判断する動作
２７０  電力網における風力タービン発電能力を判断する動作
２８０  回転予備への非風力の発電機の寄与を判断する動作
２８５  電力網の回転予備予測必要量を判断する動作
２９０  非風力の発電機の予備の能力を調節する指令を実行し、現場の制御ユニットに送信する動作
３５０  電力網の回転予備、風力タービン発電能力モデル、および／または電力価格のスパークスプレッドの判断
３６０  大気または環境に関する因子（ＧＩＳ入力）を判断する動作
３７０  電力網における風力タービン発電能力を判断する動作
３８０  回転予備に寄与している非風力の発電機を判断する動作
３８５  電力網の回転予備予測必要量および／または電力価格のスパークスプレッドの予測を判断する動作
３９０  非風力の発電機の発電を調節するかどうかを判断する動作
３９５  非風力の発電機の発電を調節する指示を終了させる動作
【図１】
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【図２】
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【図３】
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