(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力電力生産者からグリッドへ風力電力が送出される一貫した風力電力出力を決定する為の方法であって、
（ｉ）予測風力電力生産量、（ｉｉ）風力電力生産者からの実際の風力電力生産量、（ｉｉｉ）電力の変動価格の測定値、（ｉｖ）電力貯蔵バッテリ状態および容量測定値、ならびに（ｖ）風力電力のレート変化に対するペナルティ測定値、を取得する工程と、
（ｉ）時間ステップｔで生産される前記予測風力電力生産量、（ｉｉ）時間ステップｔで前記風力電力生産者からの前記実際の風力電力生産量、（ｉｉｉ）時間ステップｔで電力の変動価格の測定値、（ｉｖ）時間ステップｔの終了時での前記電力貯蔵バッテリ状態および前記容量測定値、（ｖ）時間ステップｔでの前記風力電力のレート変化に対するペナルティ測定値、を分析する工程であって、複数の離散時間ステップのそれぞれにおいて前記分析をして、前記風力電力生産者の利益が最大になるように前記一貫した風力電力出力の区分的線形出力を決定することを含む、前記分析する工程と、
前記決定された前記区分的線形出力の一貫したレートで前記グリッドに電力を送出する工程と
を含み、
前記工程のうちの少なくとも１つがコンピュータによって実行される、
前記方法。
【請求項２】
前記分析する工程が、複数の離散時間ステップのそれぞれにおいて分析をして、次の離散時間ステップ中に前記電力生産者から前記グリッドへ電力が送出される前記レートを決定する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の離散時間ステップのそれぞれにおいて分析する工程が、線形計画法を使用して最適化問題をＫ個の時間ステップごとに１回解決して、次の時間ステップのための一貫した出力レートを決定する工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法がオンライン形式で連続的に実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
貯蔵バッテリ状態および容量測定値と、電力が前記グリッドへ送出されるレート−期間のペアの系列とを、出力リミッタ構成要素に出力する工程をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記風力電力生産者から前記グリッドに出力された前記実際の風力電力生産量を取得する工程が、前記風力電力生産者によって発電された実際の電力を測定するための前記風力電力生産者における監視デバイスとインターフェースする工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記電力貯蔵バッテリ状態および前記容量測定値を取得する工程が、バッテリ・データを収集するためのエネルギー貯蔵管理システムとインターフェースする工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記予測風力電力生産量を取得する工程が、前記風力電力生産者に関する風力電力予測を収集するための風力予測システムとインターフェースする工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
電力の変動価格の測定値、および風力電力のレート変化に対するペナルティ測定値を取得する工程が、エネルギー価格および変動ペナルティ情報を収集するための１つまたは複数のエンティティとインターフェースする工程を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記分析工程を実行するために少なくとも１つのサーバに前記得られた測定値を送る工程をさらに含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
エネルギー貯蔵システムを管理する工程をさらに含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記エネルギー貯蔵システムがバッテリである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記分析する工程が下記式の∀ｔについて下記式の演算をするステップを含む：
0005812310.tif 000008
ここで、
Ｃ（ｔ）は、時間ステップｔで前記グリッドに送出される累積電力を表し、当該Ｃ（ｔ）は区分的線形であり、
Ｐｒｉｃｅ（ｔ）は、時間ステップｔで電力の変動価格の測定値であり、
Ｖ（ｔ）は、時間ｔでの前記風力電力生産者からの風力電力の最大変化であり、
Ｐｅｎａｌｔｙ（ｔ）は、（ｖ）時間ステップｔでの前記風力電力のレート変化に対するペナルティ測定値であり、
ｂ（ｔ）は、時間ステップｔの終了時での前記電力貯蔵バッテリ状態であり、
Ｗ（ｔ）は時間ｔでの累積浪費である、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ペナルティ測定値（ＰＥＮＡＬＴＹ（ｔ））を分析する工程が、利得を最大化する為に、前記式の∀ｔについて前記式の演算をするステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
風力電力生産者からグリッドへ風力電力が送出される一貫した風力電力出力を決定する為のコンピュータ・プログラムであって、コンピュータに、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法の各ステップを実行させる、前記コンピュータ・プログラム。
【請求項１６】
風力電力生産者からグリッドへ風力電力が送出される一貫した風力電力出力を決定する為のシステムであって、
それぞれの個別ソフトウェア・モジュールが有形のコンピュータ可読媒体上で具現化されている、少なくとも１つの個別ソフトウェア・モジュールと、
メモリと、
前記メモリに結合された少なくとも１つのプロセッサと
を含み、前記少なくとも１つのプロセッサは、
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法の各ステップを実行する
ように動作する、前記システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に情報技術に関し、より詳細には電力最適化に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力は、今日世界中で使用されている有力な再生可能エネルギーの形態である。しかしながら、風力は、断続的であり非常に変化しやすい。風速および得られる電力は、様々な時間スケールにわたって変化し、天気、温度、ミルの高さ、タービン・ブレードのサイズなどの様々な要因に応じて変わる。
【０００３】
商業生産者および消費者は、前日およびリアルタイム（ＲＴ）市場、当日市場、および１時間前市場などの電力卸売市場を使用してやりとりする。前日市場では、生産者および消費者は価格および需要を独立系統運用機関（ＩＳＯ）に提示し、ＩＳＯが、セキュリティ制約ユニットコミットメント（security constrained unit commitment：ＳＣＵＣ）およびセキュリティ制約経済給電（security constrained economic dispatch：ＳＣＥＣ）問題を解決して、翌日の各所での各生産者から購入される電気量および電気の限界価格を決定する。ＲＴ市場では、実際の消費および生産に基づいて、市場参加者がそれらの残りのリソースに入札でき、ＩＳＯがＳＣＥＣ問題を定期的（たとえば、５分ごと）に解決する。
【０００４】
従来の発電元は、その約束に違反した場合にペナルティを受ける。再生可能資源は変動しやすく予測可能性が限られているため、既存の風力電力最適化手法は、風力電力生産者が前日市場に参加するための適切なメカニズムが欠如している。現在のところ、風力電力は、ＲＴ価格で取引されるかまたは長期電力購入契約で売却される。
【０００５】
また、一般的に、グリッド負荷が低く発電量が大きい場合（たとえば、夜、風速が比較的速いとき）、風力発電所事業者は、電力をグリッド側に売却することができず、リソースが浪費される。したがって、既存の手法は、ウィンド・ファーム事業者がその発電する電力で最大限の経済的利益を得ることができないため、事業者にとって最適ではない。
【０００６】
また、既存のグリッド・ストレージ手法はバッテリの使用を含む。しかしながら、そのような手法は、大きなバッテリ費用を伴い、持続可能性の問題にも直面する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、一定レートでのグリッドおよび電力市場への組み入れのために変動性を低減する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様では、ウィンド・ファームからの電力出力を平滑化するための技法が提供される。一貫した風力電力出力を決定するための例示的なコンピュータ実装方法は、予測風力電力生産量、風力電力生産者からの実際の風力電力生産量、電力の変動価格の測定値、電力貯蔵バッテリ状態および容量測定値、ならびに風力電力のレート変化に対するペナルティ測定値を取得する工程と、風力電力生産者からグリッドへ風力電力が送出される一貫したレートを決定するために、予測風力電力生産量、電力の変動価格の測定値、電力貯蔵バッテリ状態および容量測定値、ならびに風力電力のレート変化に対するペナルティ測定値を分析する工程とを含むことができる。
【０００９】
本発明の別の態様またはその要素は、実施されたときにコンピュータに本明細書に記載のような複数の方法工程を実行させるコンピュータ可読命令を有形に具現化する製造品の形態で実施することができる。さらに、本発明の別の態様またはその要素は、メモリと、メモリに結合され上記の方法工程を実行するように動作する少なくとも１つのプロセッサとを含む装置の形態で実施することができる。
【００１０】
さらに、本発明の別の態様またはその要素は、本明細書に記載の方法工程を実行するための手段またはその要素の形態で実施することができ、この手段は、（ｉ）（１つもしくは複数の）ハードウェア・モジュール、（ｉｉ）（１つもしくは複数の）ソフトウェア・モジュール、または（ｉｉｉ）ハードウェア・モジュールとソフトウェア・モジュールの組合せを含むことができ、（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれも本明細書に記載の特定の技法を実装し、ソフトウェア・モジュールは有形のコンピュータ可読記憶媒体（または複数のそのような媒体）に記憶される。
【００１１】
さらに、本発明の別の態様またはその要素は、一貫した風力電力出力を決定するためのシステムの形態で実施することができ、このシステムは、風力電力生産者によって発電された実際の電力を測定するための風力電力生産者における監視デバイスとインターフェースするためのインターフェースと、バッテリ・データを収集するためのエネルギー貯蔵管理システムとインターフェースするためのインターフェースと、風力電力生産者に関する風力電力予測を収集するための風力予測システムとインターフェースするためのインターフェースと、エネルギー価格および変動ペナルティ情報を収集するための１つまたは複数のエンティティとインターフェースするためのインターフェースと、収集された予測風力電力生産量、測定された風力電力生産者からの実際の風力電力生産量、収集されたエネルギー価格、収集されたバッテリ・データからの電力貯蔵バッテリ状態および容量測定値、ならびに収集された風力電力のレート変化に対するペナルティ情報を分析して、風力電力生産者からグリッドへ風力電力が送出される一貫したレートを決定し、送出のための指示を生成するためのサーバと、風力電力生産者からグリッドへ風力電力が送出される一貫したレートに関する指示を処理するための出力リミッタとを含む。
【００１２】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点は、添付の図面と併せて読まれる本発明の例示的実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】例示的な既存の風力統合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風力統合システムを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態の例示的な実装を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によるモデルおよび表記を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による、オーバーフローを回避するグリッドへ送出される累積電力の例示的な測定値を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態による、グリッドへ送出される累積電力の例示的な測定値を示すグラフである。
【図７】本発明の例示的な一実施形態による、オンライン形式で各時間ステップにおいて知られ計算される量を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による、風力平滑化システム構成要素を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による、例示的な構成要素を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、一貫した風力電力出力を決定するための技法を示すフロー図である。
【図１１】本発明の少なくとも１つの実施形態を実装することができる例示的なコンピュータシステムのシステム図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書に説明するように、本発明の一態様は、ウィンド・ファームからの電力出力を平滑化することを含む。本発明の少なくとも１つの実施形態は、予測風力電力生産曲線、電力の変動価格、バッテリ状態および容量の測定値、ならびにレート変化のペナルティを考慮することと、ウィンド・ファーム事業者の増大または最大化した利益をもたらす区分的に線形な消費または送出曲線を出力することとを含む。
【００１５】
本発明の少なくとも１つの実施形態はまた、予測電力生産曲線、電力の変動価格、バッテリ状態および容量、ならびにレートの変化に対するペナルティを入力として取り込み、電力がグリッド内へ送出される（レート、期間）ペアの系列を出力する、ウィンド・ファームと電力グリッドの間のシステムを含むことができる。本発明の一態様では、総利益を最大化する最適に平滑な消費曲線ｃ（ｔ）を計算する最適化方法をさらに含む。本発明の例示的な実施形態は、風力電力をグリッドおよび電力市場に組み入れるために使用され得る。
【００１６】
図１は、例示的な既存の風力統合システムを示す図である。例示として、図１は、実際の生産量を風力電力制御システム１０６に送るとともに、電力を出力リミッタ構成要素１０８に送る監視構成要素１０２を有するウィンド・ファームを示している。また、風力電力予測システム１０４は、予測を風力電力制御システムに送ることができる。風力電力制御システムは、出力リミッタ１０８に対して制御を提供し、出力リミッタ１０８は、グリッドに対して入力を提供し、また、交流／直流（ＡＣ／ＤＣ）コンバータを有するエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）１１０と対話する。さらに、ＥＳＳ１１０が、バッテリ状態情報を制御システム１０６に提供する。
【００１７】
本明細書に詳述されるように、（図１に示すような）既存のシステムは、エネルギー価格、ペナルティ、バッテリ状態、および風力電力予測に基づいて収益を最大化する平滑な電力出力を供給しない。既存のシステムは、出力電圧をいくらか制御して風力電力をグリッドに出力する。しかしながら、本明細書に指摘するように、既存の手法は、不利なことに一定レートの出力を生産することができない。また、既存のシステムは、使用する貯蔵装置が限られているかまたは存在せず、一般に、発電量が大きく負荷が小さいときに風力電力が浪費される。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態による風力統合システムを示す図である。例示として、図２は、電力を出力リミッタ構成要素２１２に提供するとともに、実際の生産量時系列を風力電力平滑化システム２１０に提供する監視構成要素２０２を有するウィンド・ファームを示している。監視構成要素２０２はまた、風力電力予測システム２０４に入力を提供し、風力電力予測システム２０４は、予測生産量時系列を風力電力平滑化システム２１０に提供する。
【００１９】
さらに、図２は、エネルギー価格時系列構成要素２０６および変動ペナルティ時系列構成要素２０８を示し、それらは、風力電力平滑化システム２１０に入力を提供する。さらに、風力電力平滑化システム２１０は、出力リミッタ構成要素２１２に（制御とともに）最適平滑給電時系列を提供し、出力リミッタ構成要素２１２は、グリッドに対して入力を送り、またＡＣ／ＤＣコンバータを有するＥＳＳ２１４と対話する。さらに、ＥＳＳ２１４が、バッテリ状態時系列を風力電力平滑化システム２１０に提供する。
【００２０】
図２に示すように、本発明の少なくとも１つの実施形態は、離散時間ステップで、電力がグリッドへ送出される最適平滑レートを出力するように実装することができる。そのような実施形態では、システムは、予測および実際の風力電力、エネルギー価格、バッテリ状態および特性、ならびに変動に対するペナルティを考慮に入れて、利益を最大化する平滑レートを決定する。さらに、本発明の少なくとも１つの実施形態では、システムは、オンライン形式で動作し、各時間ステップにおいて、（本明細書に説明されるように）数理計画法（mathematical program）を解決して、次の時間ステップの間に電力が送出されるレートを決定する。このような技法およびシステムは、たとえば、ウィンド・ファーム事業者によって収益を最大化するように電力をグリッドへ送出するために使用され得る。
【００２１】
図３は、本発明の一実施形態の例示的な実装を示す図である。例示として、図３は、国際標準化機構（ＩＳＯ）エネルギー市場３０６と対話する消費者３０２および従来の発電機３０４を示している。さらに、図３は、通常（または従来）の風力発電機３０８を示しており、風力発電機３０８はエネルギー市場３０６への参加が限定的であり、そのため、風力電力が浪費され生産者の収益が低い。
【００２２】
図３はまた、本発明の実施形態を実装する風力発電機３１０も示しており、発電機３１０は、（本明細書に詳述されるように）システムによる風力電力曲線出力に基づいて精密な電力量および価格の見積もりを促進することによって前日市場に積極的に参加することができ、また、収益を最大化する区分的に一定のレートで電力を出力することによってリアルタイム（ＲＴ）市場に積極的に参加することができ、生産される風力に対して増大または最大化した収益をもたらす。
【００２３】
その結果、ＩＳＯは、風力電力について、従来のエネルギー源で使用されるのと同様の手順を使用することができる。さらに、ウィンド・ファーム事業者は、その発電した電力に対して増大または最大化した経済的利益を得ることができる。また、そのような滑らかな曲線出力により、ＩＳＯが、より多くのグリーン電力を利用し、非再生可能電力源に対する依存を低減することが可能になる。
【００２４】
図４は、本発明の一実施形態による、モデル４０２および表記を示す図である。さらに、たとえば、以下のように考える。
ｂ（ｔ）＝ｍｉｎ｛［ｂ（ｔ−１）＋ΔＰ（ｔ）−ΔＣ（ｔ）］＋，Ｂ｝
【００２５】
本発明の少なくとも１つの実施形態は、累積量を用いたモデル化を含む。本明細書で使用される場合、ｐ（ｔ）は、時間ステップｔで生産される（予測）累積電力を表す。さらに、Ａ（ｔ）は、時間ステップｔで生産される実際の累積電力を表す。Ｃ（ｔ）は、時間ステップｔでグリッドに送出される累積電力を表す。Ｗ（ｔ）は、時間ステップｔで浪費される累積電力を表す。さらに、ｂ（ｔ）は、バッテリ状態、すなわち、時間ステップｔの終了時にバッテリで利用可能な電力の量を表す。Ｂは、バッテリ容量を表す。Ｐｒｉｃｅ（ｔ）は、単位電力の価格を表す。さらに、ｐｅｎａｌｔｙ（ｔ）は、単位課徴金の価格（price per unit charge）を表す。
【００２６】
図５は、本発明の一実施形態による、オーバーフローを回避するグリッドへ送出される累積電力の例示的な測定値を示すグラフ５０２である。例示として、図５は、生産曲線Ｐ（ｔ）曲線５０４、オーバーフロー（Ｐ（ｔ）−Ｂ）を回避するために必要な最小消費量を表す曲線５０６、およびオーバーフローを回避する送出曲線Ｃ（ｔ）曲線５０８を示している。Ｐ（ｔ）は、時間ステップｔまでにウィンド・ファームによって生産された電力である。本明細書に詳述されるように、本発明の一態様は、最適で滑らかな実現可能なＣ（ｔ）を計算することを含む。
【００２７】
図６は、本発明の一実施形態による、グリッドへ送出される累積電力の例示的な測定値を示すグラフ６０２である。例示として、図６は、Ｐ（ｔ）曲線６０４、オーバーフロー（Ｐ（ｔ）−Ｂ）を回避するために必要な最小消費量を表す曲線６０６、Ｃ（ｔ）実現不可能曲線６０８、および浪費／オーバーフローを生じるＣ（ｔ）曲線６１０を示している。
【００２８】
図７は、本発明の例示的な一実施形態による、各時間ステップにおいて知られ計算される量を示す図である。現在の時間ステップ０に対応する量、および期間Ｔの予測期間に対応する量を所与として、本明細書に説明されるように、目的は、次の時間ステップ１で送出される電力の量Ｃ（１）を計算することである。
【００２９】
図８は、本発明の一実施形態による、風力平滑化システム構成要素８０２を示す図である。本明細書に説明されるように、本発明の少なくとも１つの実施形態は、オンライン形式で動作する。次のＴ時間ステップについての風力電力予測、およびバッテリの現在の状態を所与として、システムは、次の時間ステップでグリッドへ送出される電力の量を出力する。したがって、数理計画法を解決して、Ｃ（ｔ），ｂ（ｔ），Ｗ（ｔ）∀ｔ＝１…Ｔを決定する。
【００３０】
本発明の例示的な実施形態では、次の時間ステップで、ΔＡ（１）＞ΔＣ（１）ならば、差引量がバッファされ、ΔＡ（１）＜ΔＣ（１）ならば、差引量がバッテリから引き出されてＣ（１）に供せられることが仮定される。さらに、プロセスは各時間ステップで繰り返されることが可能であり、すなわち、各時間間隔に、最適化問題が、たとえば、以下に詳述するように解決される。
入力：∀ｔ：
Ｐ（ｔ）は、累積電力生産量を表す。Ｂは、バッテリ容量を表す。Ｐｒｉｃｅ（ｔ）は、単位電力の価格を表す。さらに、ｐｅｎａｌｔｙ（ｔ）は、単位課徴金の価格を表す。
【数１】
0005812310.tif 000002
…初期状態
制約：∀ｔ：
Ｐ（ｔ）＝Ｃ（ｔ）＋ｂ（ｔ）＋Ｗ（ｔ）…保存
ｂ（ｔ）≦Ｂ…バッテリ容量制約
【数２】
0005812310.tif 000003
…累積
【数３】
0005812310.tif 000004
…線形化絶対制約（linearize absolute constraint）
【数４】
0005812310.tif 000005
…正の値
以下を決定する：∀ｔ：  Ｃ（ｔ）は、時間ステップｔで前記グリッドに送出される累積電力を表す。Ｗ（ｔ）は、累積浪費を表す。また、ｂ（ｔ）は、時間ステップｔの終了時のバッテリ状態を表す。Ｖ（ｔ）は、時間ｔでの風力電力生産者からの風力電力の最大変化を表す。
目的：＄利得を最大化する
【数５】
0005812310.tif 000006
整数制約：バッテリが満杯の場合のみ電力を浪費する
【数６】
0005812310.tif 000007
上記の最適化の定式化は、バッテリが満杯のときのみ電力の浪費があることを保証する、上記の整数制約による整数線形計画法である。また、本発明の少なくとも１つの実施形態では、上記の整数制約を、以下の線形後処理工程に置き換えることができる。
整数制約の代替の線形後処理
ｔ＝Ｔ…１について、
ｂ（ｔ）←ｍｉｎ｛ｂ（ｔ）＋ΔＷ（ｔ），Ｂ｝
Ｗ（ｔ）←Ｗ（ｔ）−ｂ（ｔ）
上記の整数制約を無視することによって、最適化定式化は、多項式時間で解決できるＬＰ（線形計画法）となる。Ｗ（ｔ）に対する累積的制約のため、このＬＰ最適化は、Ｃ（ｔ）とＰ（ｔ）の間の差引量を利用できず、かつこの差引量がＷ（ｔ）に入るかｂ（ｔ）に入るかが問題でない場合のみ、バッファする代わりに電力を浪費する。また、目的の変更がなく、制約違反がない。さらに、前述のように、この最適化は多項式時間で達成される。
【００３１】
図９は、本発明の一実施形態による、例示的な構成要素を示す図である。例示として、図９は、対応するインターフェース構成要素９０４を有する監視デバイス／メータ９０２を備えるウィンド・ファームを示している。監視デバイス９０２は、ウィンド・ファームから出力リミッタ構成要素９１８に電力を提供し、インターフェース構成要素９０４は、（有線、無線、電力線などの接続を介して）サーバ９１４と対話する。図９はまた、サーバ９１４と対話する対応するインターフェース構成要素９０８を有する風力電力予測システム構成要素９０６を示す。さらに、図９は、やはりサーバ９１４と対話する対応するインターフェース構成要素９１２を有するエネルギー価格および変動ペナルティ発行システム構成要素９１０を示す。
【００３２】
サーバはまた、情報をグリッドに出力する出力リミッタ構成要素９１８に対応するインターフェース構成要素９１６と対話する。また、出力リミッタ９１８はＡＣ／ＤＣコンバータ９２０と対話し、さらにＡＣ／ＤＣコンバータ９２０がＥＳＳ９２２と対話する。ＥＳＳ９２２は、ＥＳＳ管理システム／メータ９２４と対話し、ＥＳＳ管理システム／メータ９２４は、サーバ９１４と対話する対応するインターフェース９２６を有する。
【００３３】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、サーバ９１４は、（図２または図８あるいはその両方に示されるような）風力電力平滑化システムを収容し、風力電力平滑化システムが本明細書に説明されるような式およびアルゴリズムを実行する。さらに、出力リミッタおよびインターフェースは、本発明の様々な実施形態に応じて、当業者に理解されるように変更され得る。
【００３４】
図１０は、本発明の一実施形態による、一貫した風力電力出力を決定するための技法を示すフロー図である。工程１００２は、予測風力電力生産量、風力電力生産者からの実際の風力電力生産量、電力の変動価格の測定値、電力貯蔵バッテリ状態および容量測定値、ならびに風力電力のレート変化に対するペナルティ測定値を取得することを含む。風力電力生産者からの実際の風力電力生産量を取得することは、風力電力生産者によって発電された実際の電力を測定するための風力電力生産者における監視デバイスとインターフェースすることを含むことができる。電力貯蔵バッテリ状態および容量測定値を取得することは、バッテリ・データを収集するためのエネルギー貯蔵管理システムとインターフェースすることを含むことができる。
【００３５】
また、予測風力電力生産量を取得することは、風力電力生産者に関する風力電力予測を収集するための風力予測システムとインターフェースすることを含むことができる。さらに、電力の変動価格の測定値、および風力電力のレート変化に対するペナルティ測定値を取得することは、（たとえば、ウェブ上のサーバによって発行される）エネルギー価格および変動ペナルティ情報を収集するための１つまたは複数のエンティティとインターフェースすることを含むことができる。
【００３６】
工程１００４は、風力電力生産者からグリッドへ風力電力が送出される一貫したレートを決定するために、予測風力電力生産量、風力電力生産者からの実際の風力電力生産量、電力の変動価格の測定値、電力貯蔵バッテリ状態および容量測定値、ならびに風力電力のレート変化に対するペナルティ測定値を分析することを含む。本発明の少なくとも１つの実施形態では、決定されたレートが、生産者の収益を最大化するレートである。風力電力生産者から風力電力が送出される一貫したレートを決定することは、エネルギー貯蔵システムを管理することをさらに含むことができる。
【００３７】
また、本発明の少なくとも１つの実施形態では、この工程は、複数の離散時間ステップのそれぞれにおいて分析をして、次の離散時間ステップ中に電力生産者からグリッドへ電力が送出されるレートを決定することを含むことができる。さらに、複数の離散時間ステップのそれぞれにおいて分析をして、次の離散時間ステップ中に電力生産者からグリッドへ電力が送出されるレートを決定することは、線形計画法を使用して最適化問題をＫ個の時間ステップごとに１回解決して、次の時間ステップのための一貫した出力レートを決定することを含むことができる。
【００３８】
本明細書に詳述されるように、本発明の少なくとも１つの実施形態は、オンライン形式で連続的に実行される。また、図１０に示す技法は、貯蔵バッテリ状態および容量と、電力がグリッドへ送出されるレート−期間のペアの系列とを、出力リミッタ構成要素に出力することを含むことができる。さらに、図１０に示す技法の一態様は、分析工程を実行するために少なくとも１つのサーバに取得された測定値を送ることも含む。
【００３９】
さらに、本発明の少なくとも１つの実施形態は、エネルギー貯蔵システム（たとえば、バッテリ）を管理するためにエネルギー貯蔵管理システムを組み入れることを含むことができる。
【００４０】
やはり本明細書に詳述されるように、本発明の一態様は、一貫した風力電力出力を提供するためのシステムを含むことができる。そのようなシステムは、風力電力生産者によって発電された実際の電力を測定するための風力電力生産者における監視デバイスとインターフェースするためのインターフェースと、バッテリ・データを収集するためのエネルギー貯蔵管理システムとインターフェースするためのインターフェースと、風力電力生産者に関する風力電力予測を収集するための風力予測システムとインターフェースするためのインターフェースと、エネルギー価格および変動ペナルティ情報を収集するための１つまたは複数のエンティティとインターフェースするためのインターフェースとを含むことができる。
【００４１】
収集された予測風力電力生産量、測定された風力電力生産者からの実際の風力電力生産量、収集されたエネルギー価格、収集されたバッテリ・データからの電力貯蔵バッテリ状態および容量測定値、ならびに収集された風力電力のレート変化に対するペナルティ情報を分析して、風力電力生産者からグリッドへ風力電力が送出される一貫したレートを決定し、送出のための指示を生成するためのサーバと、風力電力生産者からグリッドへ風力電力が送出される一貫したレートに関する指示を処理するための出力リミッタ（たとえば、パワー・エレクトロニクス回路またはプロセッサ制御のデジタル機器）とをさらに含むことができる。また、本発明の少なくとも１つの実施形態では、そのようなシステムは、本明細書に詳述されるようにエネルギー貯蔵システムを管理するためのエネルギー貯蔵管理システムを含むことができる。
【００４２】
また、図１０に示す技法は、本明細書に説明されるように、システムを提供することも含むことができ、このシステムは個別ソフトウェア・モジュールを含み、個別ソフトウェア・モジュールのそれぞれは、有形のコンピュータ可読記録可能記憶媒体に具現化されている。たとえば、すべてのモジュール（またはそれらの任意の一部）が同じ媒体上にあっても、それぞれが異なる媒体上にあってもよい。モジュールは、図示のすべてまたは任意の構成要素を含むことができる。本発明の一態様では、モジュールは、たとえば、ハードウェア・プロセッサ上で動作することができる。そして、方法工程は、ハードウェア・プロセッサ上で実行されている上述のようなシステムの個別ソフトウェア・モジュールを使用して実行することができる。
【００４３】
さらに、コンピュータ・プログラム製品は、個別ソフトウェア・モジュールを有するシステムを提供することを含む、実行されて本明細書に記載の少なくとも１つの方法工程を行うように適合されたコードを有する有形のコンピュータ可読記録可能記憶媒体を含むことができる。
【００４４】
さらに、図１０に示す技法は、データ処理システムにおいてコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたコンピュータ使用可能プログラム・コードを含むことができるコンピュータ・プログラム製品によって実施することができ、コンピュータ使用可能プログラム・コードは、遠隔データ処理システムからネットワークを介してダウンロードされたものである。また、本発明の一態様では、コンピュータ・プログラム製品は、サーバ・データ処理システムにおいてコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたコンピュータ使用可能プログラム・コードを含むことができ、コンピュータ使用可能プログラム・コードは、遠隔データ処理システムによってコンピュータ可読記憶媒体で使用されるように、ネットワークを介して遠隔データ処理システムにダウンロードされる。
【００４５】
当業者には理解されるように、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータ・プログラム製品として具現化され得る。したがって、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態、（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）完全にソフトウェアの実施形態、またはソフトウェア態様とハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態をとることができ、それらはすべて本明細書では一般的に「回路」、「モジュール」、または「システム」と呼ばれることがある。さらに、本発明の態様は、コンピュータ可読プログラム・コードが具現化されたコンピュータ可読媒体で具現化されたコンピュータ・プログラム製品の形態をとることもできる。
【００４６】
本発明の一態様またはその要素は、メモリと、メモリに結合され例示的な方法工程を実行するように動作する少なくとも１つのプロセッサとを含む装置の形態で実施することができる。
【００４７】
さらに、本発明の一態様は、汎用コンピュータまたはワークステーション上で動作するソフトウェアを利用することができる。図１１を参照すると、そのような実装形態は、たとえば、プロセッサ１１０２と、メモリ１１０４と、たとえばディスプレイ１１０６およびキーボード１１０８で形成される入出力インターフェースとを利用することができる。本明細書で使用される「プロセッサ」という用語は、たとえば、ＣＰＵ（中央処理装置）または他の形態の処理回路あるいはその両方を含む処理デバイスなど、任意の処理デバイスを含むことが意図されている。さらに、「プロセッサ」という用語は、複数の別個のプロセッサを指すことがある。「メモリ」という用語は、プロセッサまたはＣＰＵに関連付けられたメモリ、たとえば、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、ＲＯＭ（読み取り専用メモリ）、固定メモリ・デバイス（たとえば、ハード・ドライブ）、着脱可能メモリ・デバイス（たとえば、ディスケット）、およびフラッシュ・メモリなどを含むことが意図されている。
【００４８】
さらに、本明細書で使用される「入出力インターフェース」という言葉は、たとえば、データを処理ユニットに入力するための機構（たとえば、マウス）、および処理ユニットに関連付けられた結果を提供するための機構（たとえば、プリンタ）を含むことが意図されている。プロセッサ１１０２、メモリ１１０４、ならびにディスプレイ１１０６およびキーボード１１０８などの入出力インターフェースは、たとえば、データ処理ユニット１１１２の一部分としてのバス１１１０を介して相互接続することができる。たとえばバス１１１０を介した適切な相互接続は、コンピュータ・ネットワークとインターフェースするために提供され得るネットワーク・カードなどのネットワーク・インターフェース１１１４に対して、また媒体１１１８とインターフェースするために提供され得るディスケットまたはＣＤ−ＲＯＭドライブなどの媒体インターフェース１１１６に対して行うこともできる。
【００４９】
したがって、本明細書に記載のような本発明の方法を実施するための命令またはコードを含むコンピュータ・ソフトウェアは、関連するメモリ・デバイス（たとえば、ＲＯＭ、固定または着脱可能メモリ）に記憶し、利用する準備ができたとき、（たとえば、ＲＡＭに）部分的または全体的にロードしてＣＰＵによって実装することができる。そのようなソフトウェアには、ファームウェア、常住ソフトウェア、およびマイクロコードなどが含まれ得るが、これらに限定されない。
【００５０】
プログラム・コードの記憶または実行あるいはその両方に適したデータ処理システムは、システム・バス１１１０を介してメモリ要素１１０４に直接または間接的に結合された少なくとも１つのプロセッサ１１０２を含むであろう。メモリ要素は、プログラム・コードの実際の実行中に利用されるローカル・メモリと、大容量記憶装置と、実行中に大容量記憶装置からコードを取得しなければならない回数を減らすために少なくとも一部のプログラム・コードの一時的な記憶を行うキャッシュ・メモリとを含むことができる。
【００５１】
入出力またはＩ／Ｏデバイス（キーボード１１０８、ディスプレイ１１０６、ポインティング・デバイスなどが含まれるが、これらに限定されない）は、システムに（バス１１１０などによって）直接結合する、または（明瞭にするため省略された）Ｉ／Ｏコントローラを介在して結合することができる。
【００５２】
ネットワーク・インターフェース１１１４などのネットワーク・アダプタをシステムに結合することもでき、それにより、データ処理システムがプライベートまたはパブリック・ネットワークを介在して他のデータ処理システムまたは遠隔プリンタまたは記憶デバイスに結合することが可能である。モデム、ケーブル・モデム、イーサネット（Ｒ）・カードは、現在利用可能なネットワーク・アダプタのタイプのごく一部の例である。
【００５３】
特許請求の範囲を含む本明細書で使用される場合、「サーバ」は、サーバ・プログラムを実行する物理的データ処理システム（たとえば、図１１に示すようなシステム１１１２）を含む。そのような物理サーバは、ディスプレイおよびキーボードを含んでも含まなくてもよいことは理解されよう。
【００５４】
前述のように、本発明の態様は、コンピュータ可読プログラム・コードが具現化されたコンピュータ可読媒体に具現化されたコンピュータ・プログラム製品の形態をとることができる。また、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体の任意の組合せも利用され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体とすることができる。
【００５５】
コンピュータ可読記憶媒体は、たとえば、電子、磁気、光、電磁気、赤外線、もしくは半導体のシステム、装置、またはデバイス、あるいは上記の任意の適切な組合せとすることができるが、これらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより詳細な例（非網羅的リスト）として、１つまたは複数のワイヤを有する電気的接続、携帯型コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、光ファイバ、携帯型コンパクト・ディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、または上記の任意の適切な組合せが挙げられるであろう。本明細書の文脈では、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによってまたはそれと関連して使用するためのプログラムを含むまたは記憶することが可能な任意の有形の媒体とすることができる。
【００５６】
コンピュータ可読信号媒体は、たとえば、ベースバンドにおいてまたは搬送波の一部として、コンピュータ可読プログラム・コードが具現化された伝播データ信号を含むことができる。そのような伝播信号は、電磁気、光、またはそれらの任意の適切な組合せを含むがこれらに限定されない、任意の様々な形態をとることができる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体でなく、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによってまたはそれと関連して使用するためのプログラムを伝達、伝播、または転送することが可能な任意のコンピュータ可読媒体とすることができる。
【００５７】
コンピュータ可読媒体上で具現化されたプログラムは、無線、有線、光ファイバ・ケーブル、ＲＦなど、またはこれらの任意の適切な組合せを含むがそれらに限定されない適切な媒体を使用して伝送することができる。
【００５８】
本発明の態様の動作を実行するためのコンピュータ・プログラム・コードは、Ｊａｖａ（Ｒ）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（Ｒ）、またはＣ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの従来の手続きプログラミング言語を含む、少なくとも１つのプログラミング言語の任意の組合せで記述することができる。プログラム・コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンのソフトウェア・パッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上かつ部分的に遠隔コンピュータ上で、または完全に遠隔コンピュータもしくはサーバ上で、実行することができる。最後のシナリオでは、遠隔コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）またはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介して、ユーザのコンピュータに接続されてよく、あるいは、接続は（たとえば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを介して）外部コンピュータに対して行われてよい。
【００５９】
本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータ・プログラム製品のフローチャート図またはブロック図あるいはその両方を参照して、本明細書に説明される。フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、およびフローチャート図またはブロック図あるいはその両方におけるブロックの組合せは、コンピュータ・プログラム命令によって実装できることは理解されよう。これらのコンピュータ・プログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを生成することができ、それにより、コンピュータまたは他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャートもしくはブロック図またはその両方の１つあるいは複数のブロックに指定された機能／行為を実施するための手段を生成するようになされる。
【００６０】
また、これらのコンピュータ・プログラム命令を、コンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイスに特定の方法で機能するように指示することができるコンピュータ可読媒体に記憶することもでき、それによって、コンピュータ可読媒体に記憶された命令が、フローチャートもしくはブロック図またはその両方の１つあるいは複数のブロックに指定された機能／行為を実施する命令を含む製造品を生成するようになされる。したがって、本発明の一態様は、コンピュータ可読命令を有形に具現化する製造品を含み、これらの命令が実施されたとき、本明細書に記載のような複数の方法工程をコンピュータに実行させる。
【００６１】
また、コンピュータ・プログラム命令をコンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイスにロードして、そのコンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイス上で一連の動作工程を実行させて、コンピュータ実装プロセスを生成することができ、それによって、コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行される命令が、フローチャートもしくはブロック図またはその両方の１つあるいは複数のブロックに指定された機能／行為を実施するためのプロセスを提供するようになされる。
【００６２】
図面のフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実装形態のアーキテクチャ、機能、ならびに動作を示す。これに関連して、フローチャートまたはブロック図における各ブロックは、指定された（１つまたは複数の）論理機能を実施するための少なくとも１つの実行可能命令を含むモジュール、コンポーネント、セグメント、またはコードの一部を表すことができる。
【００６３】
また、いくつかの代替的な実装形態において、ブロックに記載した機能は、図面に記載した順序以外で行われ得ることに留意されたい。たとえば、関連する機能に応じて、連続して示す２つのブロックが、実際には実質的に同時に実行されることがあり、または時にはそれらのブロックが逆の順序で実行されることがある。また、ブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の各ブロック、およびブロック図またはフローチャート図あるいはその両方におけるブロックの組合せは、指定された機能もしくは行為を実行する専用ハードウェア・ベースのシステム、または専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組合せによって実施できることにも留意されたい。
【００６４】
本明細書に記載の任意の方法は、コンピュータ可読記憶媒体上に具現化された個別ソフトウェア・モジュールを含むシステムを提供する追加工程を含むことができ、それらのモジュールは、たとえば、本明細書に詳述された任意またはすべての構成要素を含むことができることに留意されたい。そして、方法工程は、ハードウェア・プロセッサ１１０２上で実行されている上述のようなシステムの個別ソフトウェア・モジュールまたはサブモジュールあるいはその両方を使用して実行することができる。さらに、コンピュータ・プログラム製品は、個別ソフトウェア・モジュールを有するシステムを提供することを含む、実施されて本明細書に記載の少なくとも１つの方法工程を行うように適合されたコードを有するコンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。
【００６５】
いずれの場合も、本明細書に示された構成要素は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組合せ、たとえば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、機能回路、および関連するメモリを有する適切にプログラムされた汎用デジタル・コンピュータなどの様々な形態で実装することができることを理解されたい。本明細書に提示した本発明の教示を考慮すれば、当業者は本発明の構成要素の他の実装形態を企図できるであろう。
【００６６】
本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明することを目的とし、本発明を限定することを意図していない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈でそうではないと明示されない限り、複数形も含むことを意図している。さらに、「含む」または「含んでいる」という言葉あるいはその両方は、本明細書で使用された場合、述べた特徴、整数、工程、動作、要素、または構成要素あるいはそれらの一部は全部の存在を指定するが、別の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、もしくはそれらのグループまたはそれらの一部もしくは全部の存在あるいは追加を除外するのではないことは理解されよう。
【００６７】
以下の特許請求の範囲におけるすべてのミーンズまたはステップ・プラス・ファンクション要素の対応する構造、材料、行為、および均等物は、具体的に特許請求されるように他の特許請求された要素と組み合わせて機能を実施するための任意の構造、材料、または行為を含むことを意図している。本発明の記述は、例示および説明の目的で提示されており、網羅的であることまたは開示した形態の本発明に限定することは意図していない。当業者には、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく多くの変更および改変が明らかであろう。実施形態は、本発明の原理および実際的用途を最も良く説明し、企図される特定の使用に適した様々な変更を伴う様々な実施形態に関して本発明を他の当業者が理解できるように選択され説明されている。
【００６８】
本発明の少なくとも１つの態様は、たとえば、ウィンド・ファームから変動が最小限の一定の電力出力レートを生成するなど、有益な効果を実現することができる。
【００６９】
本発明の実施形態の記述は、例示の目的で提示されており、網羅的であることまたは開示した実施形態に限定することは意図していない。当業者には、説明した実施形態の範囲および趣旨から逸脱することなく多くの変更および改変が明らかであろう。本明細書で使用された用語は、実施形態の原理、実際的用途、もしくは市場で見られる技術に対する技術的な改良を最も良く説明するように、または本明細書に開示した実施形態を他の当業者が理解できるように選択されている。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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