(57)【要約】【課題】１つまたは複数の非太陽発電機を備える電力グリッドを備える電力システムを提供する。【解決手段】短期的太陽発電能力、運転供給予備力、および／または電力グリッド運転予備力予想要件に基づいて、１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）の発電を予め調整して、地理的領域の太陽条件に基づいて、太陽発電を相殺するシステムおよび方法。【選択図】図１
2015061512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）によって機能するオンライン電力グリッド（１００）に対する運転供給予備力を決定すること（３５０）と、
ｂ．前記オンライン電力グリッド（１００）と関連する領域に対する太陽発電能力に影響する少なくとも１つの周辺もしくは環境要因を決定することと、
ｃ．前記少なくとも１つの周辺もしくは環境要因に基づいて、前記オンライン電力グリッド（１００）に接続された太陽発電システム（２１０）の短期的太陽発電能力を決定すること（２７０、３７０）と、
ｄ．電力グリッド運転予備力予想要件を決定すること（２８５）と、
ｅ．前記短期的太陽発電能力、前記運転予備力、および／または前記電力グリッド運転予備力予想要件に基づいて、前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）による発電を調整する命令をもたらすこと（２９０）と
を備える、方法。
【請求項２】
前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）が、ガスタービン発電機、蒸気タービン発電機、バッテリーパック、およびコンデンサバンクを備える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つの周辺もしくは環境要因は、前記太陽発電システムが位置するか、または前記太陽発電システム（２１０）によって生成される電力が使用される領域内で得られる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの周辺もしくは環境要因が、日射量、日照時間、雲量、空気清澄度、浮遊粒子データ、時刻、周囲温度、水蒸気量、およびエアロゾル粒径分布を備える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つの周辺もしくは環境要因に基づいて、前記太陽発電システムの前記短期的太陽発電能力を決定すること（３７０）が、短期的太陽発電能力を増やす決定をもたらす場合、前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）の発電を減らすことによって前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）の発電を調整し（３９０）、前記少なくとも１つの周辺もしくは環境要因に基づいて、前記太陽発電システムの前記短期的太陽発電能力を決定すること（３７０）が、短期的太陽発電能力を減らす決定をもたらす場合、前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）の発電を増やすことによって前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）の発電を調整する（３９０）、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
複数の領域を備え、各領域は、少なくとも１つの太陽発電システムおよび少なくとも１つのオンライン電力グリッド（１００）によって機能し、前記方法はさらに、前記短期的太陽発電能力および各領域に対する前記電力グリッド運転予想要件に基づいて各領域における１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）を同時に調整するための命令をもたらすことを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
命令をもたらすことは、前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）に信号を送信することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記信号は、無線伝送を備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記電力グリッド運転予備力予想要件を決定すること（２８５）は、過去の電力消費パターンに基づいて、電力消費需要の変化を判断することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記オンライン電力グリッド（１００）に対する運転予備力への発電機（１１２）寄与を決定すること、および前記短期的太陽発電能力、前記オンライン電力グリッド（１００）に対する運転予備力への前記非太陽発電機（１１２）寄与、ならびに前記電力グリッド運転予備力予想要件に基づいて前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）の発電を調整するための命令をもたらすことをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）を備える電力グリッド（１００）を備え、前記電力グリッド（１００）は、前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）に対する運転予備力を決定するよう構成され、前記電力グリッド（１００）はさらに、前記電力グリッド（１００）と関連する領域に対する太陽発電能力に影響する少なくとも１つの周辺もしくは環境要因を決定するよう構成され、前記電力グリッド（１００）はさらに、前記少なくとも１つの周辺もしくは環境要因に基づいて、前記電力グリッド（１００）に接続された太陽発電システムの短期的太陽発電能力を決定するよう構成され、前記電力グリッド（１００）はさらに、電力グリッド運転予備力予想要件を決定する（２８５）よう構成され、前記電力グリッド（１００）はさらに、前記短期的太陽発電能力および前記電力グリッド運転予備力予想要件に基づいて前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）の発電を調整するための命令を受信、始動、および／または送信するよう構成される、電力システム。
【請求項１２】
前記電力グリッド（１００）に対する運転予備力への非太陽発電機（１１２）寄与を決定するようさらに構成され、前記短期的太陽発電能力、前記電力グリッド（１００）に対する前記運転予備力への前記非太陽発電機（１１２）寄与、および前記電力グリッド運転予備力予想要件に基づいて前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）の発電を調整するための命令をもたらすようさらに構成される、請求項１１に記載の電力システム。
【請求項１３】
前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）が、ガスタービン発電機、蒸気タービン発電機、バッテリーパック、およびコンデンサバンクを備えるグループから選択される、請求項１１に記載の電力システム。
【請求項１４】
前記電力システム（１００）はさらに、前記太陽発電システムが位置するか、または前記太陽発電システム（１００）によって生成される電力が使用される領域から前記少なくとも１つの周辺もしくは環境要因を得るよう構成される、請求項１１に記載の電力システム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの周辺もしくは環境要因が、日射量、日照時間、雲量、空気清澄度、浮遊粒子データ、時刻、周囲温度、水蒸気量、およびエアロゾル粒径分布を備えるグループから選択される、請求項１１に記載の電力システム。
【請求項１６】
前記システムはさらに、短期的太陽発電能力を増やすという決定に応じて発電を減らすことによって前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）の前記発電を調整するよう構成され、前記発電システム（１００）はさらに、短期的太陽発電能力を減らすという決定に応じて発電を増やすことによって前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）の前記発電を調整するよう構成される、請求項１１に記載の電力システム。
【請求項１７】
前記電力システムは、複数の領域で機能し、各領域は、少なくとも１つの太陽発電システム（２１０）および少なくとも１つの電力グリッド（１００）によって機能し、前記電力システムはさらに、前記短期的太陽発電能力および各領域に対する前記電力グリッド運転予備力予想要件に基づいて各領域における１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）を同時に調整するよう構成される、請求項１１に記載の電力システム。
【請求項１８】
前記短期的太陽発電能力および前記電力グリッド運転予備力予想要件に基づいて前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）の発電を調整するための前記命令は、信号を備える、請求項１１に記載の電力システム。
【請求項１９】
前記電力システムはさらに、過去の電力消費データに基づいて、電力消費需要の変化を判断することによって、前記電力グリッド運転予備力予想要件を決定する（２８５）よう構成される、請求項１１に記載の電力システム。
【請求項２０】
ａ．電力グリッドと関連する１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）によって生成されている電力に対する電力価格スパークスプレッドを決定することと、
ｂ．前記オンライン電力グリッド（１００）に接続された太陽発電システムの短期的太陽発電能力を決定すること（２７０、３７０）と、
ｃ．前記電力価格スパークスプレッドならびに前記短期的太陽発電能力に基づいて、前記１つまたは複数の非太陽発電機（１１２）による発電を調整するかどうかを決定すること（２９０）と
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する発明の主題は、発電のための方法およびシステムに関し、より詳しくは、太陽発電システムおよび、ガスタービン発電機などの非太陽発電システムに接続された電力グリッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力グリッドは、発電設備で電気を生成することによって電力を分配し、次いで、さまざまな送電線を通じて電力消費者に電気を分配する。ほとんどではなく、多くの場合、発電機は、１つまたは複数の回転発電機から成る。回転発電機は、水力発電用ダム、大型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があり、多くの場合、発電機は、蒸気で動く。
【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、通常、ピーク、すなわち１００％容量で動作することはなく、むしろ、通常の条件下で、運転供給予備力を有して動作する。運転供給予備力とは、オンラインである、すなわち、すでに動作しており、発電設備に接続された発電機の電力出力を増加することによって利用可能な余剰発電容量である。ほとんどの発電機に対して、この電力の増加は、タービンのロータに適用可能なトルクを増やすことによって、例えば、タービンへのガスもしくは蒸気の流れ、または圧力を増やすことによって、実現する。運転予備力を維持することは、効果的で適時の発電のために重要であり、電力需要の高まった場合に、運転予備容量を使用することにより、リアルタイムで実質的に合わせることができる。これは、通常、いくらかの遅延をオンラインにもたらしてしまう可能性がある、非運転予備容量、すなわち、現在動作せず、もしくはシステムに接続されていない余剰発電能力とは対照的である。
【０００４】
例えば、ピーク需要負荷要件に対応するために十分なグリッド運転予備力を有して、電力中断、電力使用制限、停電などを避けるために、グリッド運転予備力は、例えば、多数のガスタービンを動かすが、需要の増加に応じるほぼ即時の発電増加を可能にする容量未満の十分な実行レートで、各ガスタービンを維持することによって、比較的保守的なレベルに維持される傾向がある。回転発電機は１００％容量に到達するにつれ、より高い効率で動作する傾向があるが、容量未満で動作することは、グリッド運転予備力損失として知られる非効率性をもたらす傾向がある。したがって、供給予備力要件を低減することにより、グリッド運転予備力損失を最小にする一方で、予想されるピーク負荷を満たすのに十分な供給予備力を維持することが望ましいだろう。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の一実施形態によれば、１つまたは複数の非太陽発電機を備える電力グリッドを備える電力システムを開示する。電力グリッドは、１つまたは複数の非太陽発電機に対する運転供給予備力を決定し、電力グリッドと関連する領域に対して太陽発電能力に影響する少なくとも１つの周辺もしくは環境要因を決定するよう構成することができる。さらに、電力グリッドは、少なくとも１つの周辺もしくは環境要因に基づいて、電力グリッドに接続された太陽発電システムの短期的太陽発電能力を決定するよう構成してもよい。さらに、電力グリッドは、電力グリッド運転予備力予想を決定し、命令を受信、始動、ならびに／もしくは送信して、短期的太陽発電能力ならびに電力グリッド運転予備力予想要件に基づいて、１つまたは複数の非太陽発電機による発電を調整してもよい。
【０００６】
本開示の別の態様において、１つまたは複数の発電機によって機能するオンライン電力グリッドに対する運転供給予備力を決定し、オンライン電力グリッドと関連する領域に対する太陽発電能力に影響する少なくとも１つの周辺もしくは環境要因を決定し、少なくとも１つの周辺もしくは環境要因に基づいて、オンライン電力グリッドに接続された太陽発電システムの短期的太陽発電能力を決定し、電力グリッド運転予備力予想要件を決定し、短期的太陽発電能力ならびに電力グリッド運転予備力予想要件に基づいて、１つまたは複数の非太陽発電機による発電を調整する命令をもたらすことを備え得る方法を開示する。
【０００７】
本開示のさらに他の態様において、電力グリッドと関連する１つまたは複数の非太陽発電機によって生成されている電力に対する電力価格スパークスプレッドを決定し、オンライン電力グリッドに接続された太陽発電システムの短期的太陽発電能力を決定し、電力価格スパークスプレッドならびに短期的太陽発電能力に基づいて、１つまたは複数の非太陽発電機による発電を調整するかどうかを決定する方法を開示する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一実施形態による例示的な電力分配である。
【図２】本開示の実施形態を実施する方法を示す例示的なフローダイアグラムである。
【図３】本開示の他の実施形態を実施する方法を示す例示的なフローダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本開示の一実施形態による、高レベル分配電力グリッド１００を示す。図示したように、電力グリッド１００における１つまたは複数の従来の発電設備１１０は、変電所１２５および太陽アレイ２１０ならびに／もしくは風力タービンファーム２２０に結合することができる。図１は、発電の３形式を示すが、当業者には、本開示が任意の形式の発電または電源に適用可能であることが認識されよう。
【００１０】
各発電設備１１０は、１つまたは複数の非太陽発電機１１２を備えてもよい。非太陽発電機１１２は、例えば、ガスタービン発電機、蒸気タービン発電機、バッテリーパック、ならびにコンデンサバンク、または、他の任意の種類の非風力発電機の任意の１つまたは任意の組合せとしてもよい。各非太陽発電機１１２は、発電設備１１０によって機能し、本目的に対して適切な制御モジュールを使用して制御される電力グリッド１００に接続してもよい。発電は、負荷要求信号を送信することによって負荷需要に合わせるためにグリッドレベルを制御し、個々の発電機への発電を増やすか、または減らしてもよい。グリッドはまた、発電ユニットに遠隔スタートアップまたはシャットダウン信号を発行してもよい。現代のグリッドは、供給予備力を含む予めプログラムされた制御ロジックに基づき、負荷ランプおよびユニットスタートアップ／シャットダウンの両方を自動的に制御する。旧来のグリッドは、発電プラント／設備操作員に電話することで、一部もしくはすべての態様を手動で制御した。各発電ユニットは、専用の制御システムを備えて、現代の自動車エンジン制御器と同様の方式でユニット動作を管理してもよい。Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙが製造する発電ユニット制御システムの一例には、Ｓｐｅｅｄｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｒｋ−ＶＩ発電ユニット制御システムがある。統合ユニット制御システムに加えて、代替制御システムには、分配制御システム（ＤＣＳ）およびプログラマブルロジック制御器（ＰＬＣ）を含むことができる。
【００１１】
非太陽発電機１１２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、通常、ピーク、すなわち１００％容量で動作することはなく、むしろ、通常の条件下で、運転供給予備力を有して動作する。運転供給予備力とは、電力システム、すなわち、発電設備１１０にすでに接続された発電機の電力出力を増やすことによって利用可能な余剰発電容量である。ほとんどの非太陽発電機１１２の場合、この電力増加は、タービンのロータに適用されるトルクを増やすことによって実現される。運転予備力を維持することは、効果的で適時の発電のために重要であり、電力需要の高まりに、運転予備容量を使用することにより、実質的にリアルタイムで合わせることができる。これは、通常、いくらかの遅延をオンラインにもたらしてしまう可能性がある、非運転予備容量、すなわち、現在システムに接続されていない余剰発電能力とは対照的である。
【００１２】
本開示の一実施形態によれば、発電設備１１０および／または電力グリッド１００は、非太陽発電機１１２のそれぞれに対する運転供給予備力を決定するよう構成することができる。例えば、電力グリッド１００または発電設備１１０は、過去の経験および／またはデータに基づき、５％の電力供給予備力を１日の特定の時間に維持すべきかを決定することができる。この電力供給予備力は、例えば、これまでに知られている１日や１年のピーク負荷時間、温度データなどに基づいて、決定してもよい。単純な例を挙げると、発電設備１１０が、２つの同一のガスタービン発電機を有する場合、両方のガスタービン発電機を９５％容量で動作することによって、または一方の発電機を１００％容量で、他方を９０％容量で動作することによって、５％の運転供給予備力を維持することができる。好ましい運転供給予備力を維持するのに多数の種類の発電設備を使用する発電設備において、他の組合せも当然可能である。
【００１３】
本開示の一実施形態によれば、電力グリッド１００または発電設備１１０は、さらに、太陽アレイ２１０が、電力グリッド１００または発電設備１１０と関連づけられる、ならびに／もしくは接続される領域１１４に対する太陽発電能力に影響する、少なくとも１つの周辺もしくは環境要因を決定するか、または少なくとも１つの周辺もしくは環境要因に関する情報にアクセスするよう構成することができる。そのような周辺もしくは環境要因は、例えば、日射量、日照時間、雲量、空気清澄度、浮遊粒子データ、時刻、周囲温度、水蒸気量、およびエアロゾル粒径分布などの１つまたは複数を含んでもよい。そのような要因を用いて、電力グリッド１００または発電設備１１０に接続された各太陽アレイ２１０の短期的太陽発電能力を決定することができる。特定の領域１１４に対して予想される太陽発電容量は、動作ならびにメンテナンス要因とともに、ＧＩＳ領域太陽ならびに雲量条件から由来し得る。地球空間的環境ならびに大気データのソースには、ＮＡＳＡ衛星データフィード、プライベート衛星データフィード、Ｇｏｏｇｌｅマップ、ＮＯＡデータフィード、ウェザーチャネルリンク、およびプライベートセンサアレイなどがある。ユニット動作要因およびメンテナンス要因は、通常、ユニット制御器レベルで集められ、集約データは、ＯＥＭデータシステムレベル、例えば、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ＆Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓシステムで利用可能である。
【００１４】
電力グリッド１００または発電設備１１０は、さらに、電力予備運転予想要件を決定するよう構成してもよい。例えば、発電設備１１０の非太陽発電機１１２が、特定の領域１１４において、真夜中に５０％容量で正常に動作する場合、真夜中の運転供給予備力は５０％容量である。だが、夏の午後では、同じ設備は、過去のデータに基づいて、ピーク負荷需要に遭遇し、例えば、９５％容量で動作することが必要になり、午後の運転供給予備力の残りが５％となることが分かるであろう。したがって、この例の場合、発電設備１１０は、真夜中に、夏の午後の需要に合わせるのに必要となる、追加の４５％容量の電力グリッド運転予備力予想要件を決定するよう構成してもよい。
【００１５】
電力グリッド１００または発電設備１１０は、さらに、短期的太陽発電能力、電力グリッドに対する運転予備力への非太陽発電機寄与、および／または電力グリッド運転予備力予想要件の１つまたは複数に基づいて、１つまたは複数の非太陽発電機１１２の発電を調整するための命令を受信、始動、および／または送信するよう構成してもよい。そのような命令は、信号を備えてもよく、有線通信または無線通信を通じて送信することができる。そのような命令を提供するための情報は、例えば、グローバル気候モニタリング衛星から得ることができ、月毎もしくは年毎の平均および低大気測定値に基づいてもよい。本明細書で使用する場合、「調整する」という用語は、発電が増えること、発電が減ること、アイドル状態の発電機で発電を開始すること、および／または１つまたは複数の発電機の発電をシャットダウンすることを意味することができる。
【００１６】
太陽アレイ２１０が位置している領域１１４が、例えば、午後に厚い雲で覆われた場合、本開示の一実施形態により、発電設備１１０は、リアルタイムで、そのような雲量を事前に予期する、および／またはそのような雲量を通知するよう構成することができる。この例において、午後の雲量は、電力グリッドの容量に対する太陽アレイの寄与を５％下げる場合、この５％の消失容量は、運転予備力により、および非太陽発電機１１２を調整することにより、すなわち、太陽電力の損失に合うよう出力を増やすことによって、リアルタイムで補うことができる。他方で、ある時間で電力に対する需要が減少した場合、および太陽電力を用いるために電力グリッド１００または発電設備１１０をより経済的にする場合、非太陽発電機１１２は、太陽アレイ２１０の太陽電力寄与により強く依存するシステムで電力出力を減らすよう調整してもよい。
【００１７】
したがって、電力グリッド１００または発電設備１１０は、短期的太陽発電能力を増やすという決定に応じて発電を減らすことによって、１つまたは複数の非太陽発電機１１２の発電を調整するよう構成することができ、さらに、短期的太陽発電能力を減らすという決定に応じて発電を増やすことによって、１つまたは複数の非太陽発電機１１２の発電を調整するよう構成することができる。
【００１８】
本開示の他の実施形態によれば、本明細書で説明するシステムおよび／または方法を使用して、例えば、太陽能力が増加するため、電力出力を減らすか、または電力価格スパークスプレッドでの低下の前に非太陽発電機１１２をシャットダウンすることができる。「スパークスプレッド」は、エネルギーなどの商品の製造にかかる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即座に変化するので、受信しているリアルタイム情報に基づいて、任意の瞬間でのスパークスプレッドを最大にするために、本開示のシステムおよび方法を使用することは有利であろう。
【００１９】
本開示の他の実施形態によれば、電力グリッド１００または発電設備１１０は、短期的太陽発電能力、運転予備力への非太陽発電機寄与、および／または運転予備力予想要件の１つまたは複数に基づいて、非太陽発電機１１２の発電を調整するよう構成することができる。運転予備力予想要件は、過去の電力消費パターンに基づいて、電力消費需要の変化を判断することによって決定することができる。
【００２０】
本開示の他の実施形態によれば、電力グリッド１００は、太陽アレイ２１０が存在する複数の領域１１４で機能することができる。この実施形態によれば、各領域１１４は、太陽アレイ２１０などの少なくとも１つの太陽発電システム、および少なくとも１つの発電設備１１０によって機能することができる。他の組合せも当然起こり得る。この実施形態において、電力グリッド１００は、短期的太陽発電能力および各領域に対する発電設備運転予想要件に基づいて、各領域１１４における１つまたは複数の非太陽発電機１１２を同時に調整するよう構成することができる。
【００２１】
図２は、本開示の実施形態を実施する方法についてのフローダイアグラムを示す。例示した方法によれば、動作２５０で、例えば、１つまたは複数の非太陽発電機１１２によって機能するオンライン電力グリッド１００に対する運転供給予備力は、本明細書に記載したように決定することができる。太陽発電能力モデルはまた、どのモデルを使用して、特定の時間で電力グリッド１００内の特定の領域１１４の太陽発電能力を決定することができるかを判断することができる。この能力モデルは、太陽発電ユニットの最大設計能力、この設計能力を生成するのに要する太陽光強度、雲量に関する割合、および、スケジュールされた、ならびにスケジュールされていないメンテナンス期限などのパラメータによって制限される可能性がある。
【００２２】
動作２６０では、オンライン電力グリッドと関連する領域１１４に対して太陽発電能力に影響する上記したもの（ＧＩＳ、すなわち、地理情報システム入力）などの、１つまたは複数の周辺ならびに／もしくは環境要因を決定することができる。合衆国では、領域は、ＩＳＯによって、５つの領域に分割されており、一般に、主要な公共施設によって規定される境界を有するサブ領域も含む。本明細書で使用する場合、領域１１４は、５つのＩＳＯ領域の１つ、サブ領域の１つ、または発電のための他の一般に認識される任意の地理的領域とすることができる。
【００２３】
関心領域１１４に対して動作２６０で決定した周辺もしくは環境要因の少なくとも一方は、動作２７０で使用され、電力グリッド１００内の、および／または電力グリッド１００に接続された太陽アレイ２１０などの、太陽発電システムの短期的太陽発電能力を決定することができる。例えば、動作２６０で、関心領域１１４内に日射量を５０％減らす雲量があると判断した場合、他の変数または要因が存在しないと仮定すると、動作２７０では、そのような雲量により、短期的にその領域内での最大太陽発電能力が５０％になると判断されるであろう。本明細書で使用する場合、「短期的」というフレーズは、瞬間的な現在状況に近い状況を意味することを意図し、実際の現在状況、最近の状況、すなわち、過去１時間以内、および予想される状況、すなわち、次の１時間以内、または次の日までを含む。
【００２４】
動作２８０で、電力グリッド１００の運転予備力に寄与している非太陽発電機１１２に関する決定を行うことができる。例えば、電力グリッド１００が、１０個のガスタービンに接続されたが、８個のみがオンラインである場合、運転予備力は、８個のオンラインタービンの余剰容量のみを使用して決定され、２個のオフラインタービンは、運転予備力には考慮されない。
【００２５】
動作２８５で、すでに述べたような、電力グリッド１００に対する運転予備力予想要件に関する決定をすることができる。そのような決定は、例えば、過去データ、既知の電力需要挙動、時刻、および時期などに基づいて、電力需要の変化を予想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で行われた決定の１つまたは複数に基づいて、動作２９０で、例えば、１つまたは複数の非太陽発電機１１２の電力出力を上げるか、または下げるための命令を、ローカル制御ユニットに送信することによって、非太陽発電機１１２の容量を連続的に予約するために、コマンド、命令、信号、または他の制御動作を実行することができる。動作２９５は、例えば、コマンドが開始した指示に応答して、コマンド、命令、または信号を中断することを含むことができる。
【００２７】
本開示の一実施形態において、動作２９０でもたらされるような命令が起動し、短期的太陽発電能力、および／またはオンライン電力グリッド１００に対する運転予備力への非太陽発電機寄与、および／または電力グリッドの運転予備力予想要件に基づいて、１つまたは複数の非太陽発電機１１２の発電を調整することができる。例えば、短期的太陽発電能力が、雲量の増加により突然減少した場合、命令がローカル制御モジュールに送られ、適切な運転供給予備力を有する１つまたは複数の非太陽発電機１１２によって、電力出力を相応に増やすことにより、太陽電力出力の低下を補うことができる。この点に関して、利用可能な運転供給予備力、ならびに必要とされる追加の発電量により、および運転予備力への各非太陽発電機の寄与により、条件によって、利用可能な非太陽発電機１１２のすべて、それらの一部のみ、または場合によりそれらの１つのみの発電を増やすことが必要となる可能性がある。
【００２８】
開示したいくつかの実施形態の一態様によれば、「リアルタイム」で、または比較的短い間隔で区切って定期的に、本明細書で説明した決定の１つまたは複数を行っている。例えば、動作２６０では、周辺もしくは環境要因の決定は、日毎、時間毎、１０分毎、もしくはさらにより頻繁に、連続的に、または他の任意の望ましい感覚で行ってもよい。他の例として、各非太陽発電機１１２の、電力グリッド１００の運転予備力への寄与を、各非太陽発電機１１２に対して利用可能な容量の関数として、各非太陽発電機１１２の電力出力を連続的にモニタリングすることによって、継続的に決定することができる。容易に理解されるであろうように、本明細書で説明した動作を行う際により頻繁に決定が行われると、現在の状況、または予想される今後の状況に最も効果的に応じるために、発電を調整する、制御変更コマンドを、より正確で適時に行うことができる。
【００２９】
本開示の他の態様を図３に示す。この態様では、電力価格スパークスプレッドが低下する前に、太陽能力の増加などの、利用可能なより低コストの電力源が増えたことにより、シャットダウンするかどうかに関する発電資源マネージャ決定忠実度を改善するための方法を提供することができる。したがって、電力グリッド運転予備力、太陽発電能力モデル、および／または電力価格スパークスプレッドの決定を、動作３５０で実行することができる。
【００３０】
動作３６０で、すでに述べたように、１つまたは複数の周辺および／または環境要因（ＧＩＳ入力）の決定を行うことができる。動作３７０で、すでに述べたように、電力グリッド１００における太陽発電能力の決定を行うことができる。動作３８０で、電力グリッド１００の運転予備力に寄与する非太陽発電機１１２の決定を、すでに述べたように行うことができる。動作３８５で、すでに述べたように、電力グリッド１００の運転予備力予想要件の決定を行うことができる。さらに、またはあるいは、動作３８５で、電力価格スパークスプレッド予想に関する決定を行うことができる。本明細書で説明する他の予想決定と同様に、そのような電力価格スパークスプレッド予想は、過去のデータ、例えば、需要がより高くなる可能性のある冬の間に天然ガスの価格が上がることに関するデータに基づいて、行うことができる。これらの決定の１つまたは複数に基づいて、動作３９０で、１つまたは複数の非太陽発電機１１２での発電を調整する、すなわち、増やす、減らす、またはシャットダウンすることを決定することができる。そのような調整は、信号または命令を、関連する非太陽発電機１１２に対する適切な制御に送信することによって行うことができる。
【００３１】
動作３９０は、命令をもたらして、電力グリッド１００に接続された太陽アレイ２１０の短期的太陽発電能力、および電力価格スパークスプレッドに基づいて、１つまたは複数の非太陽発電機１１２の発電を調整することを備えることができる。例えば、発電設備１１０が、天然ガスで動作するガスタービン発電機などの一連の非太陽発電機１１２を備えると仮定する。ガスタービン発電機１１２を動かすために使用する天然ガスの天然ガス価格などの燃料コストが増加したため、もしくは発電設備１１０が、そこで生成する電気を充電することを可能とする価格が下がったため、またはその両方のために、発電設備１１０に対する電力価格スパークスプレッドが減少したか、または減少すると予想されると判断した場合、例えば、そのような非太陽発電機１１２の１つまたは複数をシャットダウンすることによって、および／または発電を減らすことによって、天然ガス（または、燃料油、石炭などを燃やすボイラーで生成される蒸気を使用する蒸気タービンなどの他の任意のもの）で動作する非太陽発電機１１２を調整するための決定を行うことができ、一方、発電を切り替えることは、例えば、日射量の増加、すなわち、太陽発電能力の増加を受ける太陽アレイ２１０から利用可能な太陽電力などの、二次の、コストの安いエネルギー源を増やすことにより利用可能な電力を増やすにつれて消失する。例えば、太陽アレイ２１０が、例えば、雲量が増加したことにより、太陽発電能力を消失した場合、そのような処理は、逆になる可能性があり、非太陽発電機１１２の運転予備力は、非太陽発電機を動かすか、またはアイドル状態の非太陽発電機１１２のスタートアップを開始して、発電を増やし、太陽アレイ２１０の消失した発電能力を補うことによって左右される可能性がある。本処理は、動作３９５で、そのような命令を完了することで終了することができる。
【００３２】
上記の詳細な記述は、発電設備１１０と関連する、ガスタービンなどの非太陽発電機により生成された電力を、太陽アレイ２１０などの他の発電設備を備える二次電源により増やすことができる実施形態を説明する。風力タービンファーム２２０などの他の二次電源を、太陽アレイ２１０で、または太陽アレイ２１０に加えて使用できることが理解されるであろう。他の組合せの二次電源もまた可能であり、本開示の範囲内であることを意図する。
【００３３】
本明細書で説明したシステム、方法、決定、および動作は、プロセッサおよびそのプロセッサに結合したメモリの支援により構成されるか、または実行することができる。メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、本明細書で説明した決定および／または動作の１つまたは複数を実現させる実行可能命令を格納している。
【００３４】
ここでの記述は、最良の態様を含む本発明の例示的実施形態を開示し、さらに、任意のデバイスまたはシステムを作成および使用すること、および任意の組み込み方法を実行することを含む、当業者が本発明を実施することを可能にするための例を使用する。添付の方法クレームに記載の動作は、記載順に行う必要はなく、所望の結果を達成するために、動作を他の順序で行うことは、当業者に容易に理解されるであろう。同様に、詳細な記述に記載されたすべての動作を使用する必要はなく、一部の動作の列挙が、追加の動作の除外を意味するものではない。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義され、当業者が行う他の例を含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的な要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言とわずかに異なる同等の構造的な要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図する。本明細書で使用する場合、単数形で書かれた要素または機能および単語”ａ”または”ａｎ”が前に付く要素または機能は、例外であることが明示されない限り、そのような要素または機能が複数である可能性を除外しないことを理解すべきである。さらに、特許請求する発明の「１つの実施形態」または「一実施形態」の言及は、記載した特徴を含む追加の実施形態の存在を除外すると解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００３５】
１００  電力グリッド
１１０  発電設備
１１２  発電機
１１４  太陽アレイが存在する領域
１２５  変電所
２１０  太陽アレイ
２２０  風力タービンファーム
２５０  電力グリッド運転予備力および／または太陽発電能力モデルを決定するための動作
２６０  周辺および／または環境要因（ＧＩＳ入力）を決定するための動作
２７０  電力グリッド内の太陽発電能力を決定するための動作
２８０  運転予備力に寄与する非太陽発電機を決定
２８５  電力グリッド運転予備力予想要件を決定するための動作
２９０  非太陽発電機を調整して予約するためのコマンドを実行して、ローカル制御コマンドに送信するための動作
２９５  非太陽発電機を調整して予約するためのコマンドを中断するための動作
３５０  電力グリッド運転予備力、太陽発電能力モデル、および／または電力価格スパークスプレッドの決定
３６０  周辺および／または環境要因（ＧＩＳ入力）を決定するための動作
３７０  電力グリッド内の太陽発電能力を決定するための動作
３８０  運転予備力に寄与する発電機を決定するための動作
３８５  電力グリッド運転予備力予想要件および電力価格スパークスプレッド予想を決定するための動作
３９０  発電のために非太陽発電機を調整するかどうかを決定するための動作
３９５  発電のために非太陽発電機を調整するための命令を終了するための動作
【図１】
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【図２】
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【図３】
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