(57)【要約】  開示されるのは、グリッド効率、信頼性、安全性、および能力を向上させるためのシステムおよび方法であり、複数のオンサイトエネルギ蓄積機器（１１５）にわたるエネルギ蓄積を用い、およびまた、オンサイト需要低減装置を用い、全てが独立に動作するローカル手段によって、コンフィグレーション設定を介して、所望の効果を提供するために統計的協調で制御される。機器（１１５）およびコントローラ（１４８）は、エンドユーザのパワーメータ（１１２）の下流に位置し、蓄積エネルギの利用およびエンドユーザ（１１４）に蓄積されたエネルギの生成および配電の最適なタイミング管理を容易にする。このモデルは、公共事業従動、分散、エネルギシステムを表し、分配されたエネルギリソースは予測可能な日々の電力需要プロファイルに対してオフセットするように振る舞うように設計される。
2014535253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的な機器を独立に動作させることが可能な電気的なコントローラであって、
上記コントローラは、上記機器の標準の動作モード、および交代の動作モードを制御し、
上記機器の動作コマンドの実行によって、上記機器の上記標準の動作モード、および上記交代の動作モードのタイミングのための情報を供給し、
複数の上記機器上の追加の上記コントローラと統計的協調を行い、予期される電力グリッド状態の向上のために所望の負荷オフセットを集合的に提供する
ことを特徴とするコントローラ。
【請求項２】
請求項１の装置であって、
さらに、チャージングモードで、電気エネルギを他の形のエネルギに変換し、上記エネルギを蓄積するエネルギストレージモジュールを備え、
上記コントローラは、上記交代の動作モードで蓄積されたエネルギを、上記機器が上記標準動作モードと略同じ機能を実行するために必要な電気エネルギを補給するために用い、
これにより、上記交代の動作モードの間、エンドユーザの上記電気エネルギの需要を低減することを特徴とする装置。
【請求項３】
標準の動作モードで電力グリッドによって供給される標準ライン電圧のＡＣ電力を用いて動作可能な電気的な機器であって、
チャージングモードで、上記ＡＣ電力を他のエネルギの形で蓄積することが可能であり、
交代の動作モードで上記機器で蓄積された上記エネルギを用いて動作し、
さらに、
上記チャージングモードで、上記ＡＣの電気エネルギを上記他のエネルギの形に変換し、上記エネルギの他の形を蓄積エネルギを生成するために蓄積するエネルギストレージモジュールを備え、
上記機器は、標準の動作モードと略同じ機能を実行するために、上記交代の動作モードで上記機器を動作させるために上記蓄積されたエネルギを用い、
これにより、上記交代の動作モードの間、エンドユーザの上記電気エネルギの需要を低減し、
コントローラは、上記機器の上記標準の動作モード、上記チャージングモード、および上記交代の動作モードを独立に制御し、
上記コントローラは、上記機器のための動作コマンドの実行によって、上記機器の上記標準の動作モード、上記チャージングモード、および上記交代の動作モードのタイミングのための情報を含み、
上記コントローラは、
複数の上記機器上の追加の上記コントローラと統計的協調を行い、予期される電力グリッド状態の向上のために所望の負荷オフセットを集合的に提供する
ことを特徴とする機器。
【請求項４】
請求項２または請求項３の装置であって、
上記エネルギストレージモジュールは、熱エネルギ、機会エネルギ、化学エネルギ、または電気エネルギの形で、エネルギを蓄積することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１または請求項３の装置であって、
上記コントローラは、複数の上記エネルギストレージモジュールを制御することを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１または請求項３の装置であって、
上記機器は、エンドユース負荷資産であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１または請求項３の装置であって、
上記機器は、ストレージ資産であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１または請求項３の装置であって、
上記電気的な機器は、以下から成るグループの１つであることを特徴とする装置。
住宅機器、
商業機器、
冷却ベース機器、
加熱ベース機器、
電子機器、
電気機器、
照明機器、
機械機器、
オーブン、
温水器、
暖房用ボイラーまたはストーブ
炉、
衣類乾燥機、
エアコンディショナ、
冷蔵庫、
冷凍庫、
自動販売機、
ウォータークーラー
コンピュータ、および
バッテリストレージバンク。
【請求項９】
標準の動作モードで標準ライン電圧のＡＣ電力を用いて動作可能であり、交代の動作モードで機器に蓄積されたエネルギを用いて動作可能な電気的な機器であって、
チャージングモードで、電気エネルギを熱エネルギに変換し、上記熱エネルギを蓄積する熱エネルギ蓄積モジュールを備え、
上記機器は、上記交代の動作モードで上記蓄積された熱エネルギを上記機器の中または外で温度に変えるために使用し、
これにより、上記交代の動作モードの間、エンドユーザの上記電気エネルギの需要を低減し、
さらに、独立して、上記熱エネルギ蓄積ユニットの動作を制御し、上記熱エネルギへの電気エネルギの変換を制御し、動作コマンドの実行に基づいて、上記機器の加熱または冷却を供給するコントローラを備え、
上記コントローラは、上記動作コマンドのタイミングの情報を含み、
複数の上記機器上の追加の上記コントローラと統計的協調を行い、予期される電力グリッド状態の向上のために所望の負荷オフセットを集合的に提供する
ことを特徴とする電気的な機器。
【請求項１０】
請求項３または請求項９の機器であって、
上記チャージングモードは、電力需要が小さい期間であることを特徴とする機器。
【請求項１１】
請求項３または請求項９の機器であって、
上記装置の上記交代の動作モードの起動が、以下から成るグループの少なくとも１つに応答してトリガされることを特徴とする装置。
プリプログラムされたタイミングデータ、
プリプログラムされたアルゴリズム、
時間、
日中、
周囲温度
太陽の位置、
電力供給品質、
電力消費、
エネルギ需要、
エネルギ消費、
公共事業負荷プロファイル、
公共事業供給信号、
使用履歴パターン、
グリッド負荷履歴パターン、
季節、
カレンダ、および
曜日。
【請求項１２】
請求項１、請求項３、および請求項９のうち何れか１項のシステムであって、
複数の機器が、所望の正味の負荷効果を集合的に生成するように働くことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１、請求項３、および請求項９のうち何れか１項のシステムであって、
上記各機器の上記交代の動作モードの起動は、参照ポイントへのオフセットに基づいてトリガされ、上記各機器のための上記オフセットは、上記複数の機器が、電力グリッドの状態の日々のピーク負荷を集合的に低減するように、統計的分布で時間決めされることとを口調とするシステム。
【請求項１４】
電気的な機器の制御方法であって、
上記電気的機器と関連するコントローラによって上記電気的な機器の動作を制御し、
上記コントローラ内または上記コントローラによって局所的に直接評価された情報に基づいて、上記電気的な機器の標準の動作モードと交代の動作モードとの間で上記電気的な機器の動作の切り替えモードのための動作コマンドを実行し、
上記交代の動作モードは上記電気的な機器からの電気の需要を低減し、
電力グリッドの状態に関連するトリガポイントに基づいて、上記標準の動作モード、および上記交代の動作モードのタイミングを取り、
集合的に、電力グリッドの日々のピーク負荷を低減し、統計的協調で動作する、複数の個々の上記ストレージ機器の累積的な正味の影響によって、電力グリッドの状態を向上させるための所望の負荷オフセットを供給することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４の方法であって、
さらに、
チャージングモードで、エネルギストレージモジュールによってＡＣの電気エネルギが他のエネルギの形に変換されて蓄積された上記電気的な機器の上記交代の動作モードを容易にするステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４の方法であって、
さらに、
上記コントローラによって上記複数のエネルギストレージモジュールを制御するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１４の方法であって、
さらに、
上記電気的な機器の動作を制御するステップを有し、
上記機器は、エンドユースの負荷資産であることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１４の方法であって、
上記電気的な機器の動作を制御するステップを有し、
上記機器は、ストレージ資産であることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１４の方法であって、
さらに、上記電気的な機器の動作を制御するステップを有し、
上記電気的な機器は、以下から成るグループの１つであることを特徴とする方法。
住宅機器、
商業機器、
冷却ベース機器、
加熱ベース機器、
電子機器、
電気機器、
照明機器、
機械機器、
オーブン、
温水器、
暖房用ボイラーまたはストーブ
炉、
衣類乾燥機、
エアコンディショナ、
冷蔵庫、
冷凍庫、
自動販売機、
ウォータークーラー
コンピュータ、および
バッテリストレージバンク。
【請求項２０】
請求項１４の方法であって、
さらに、
複数の機器が、
所望の正味の負荷効果を集合的に生成するように働く複数の上記電気的な機器を制御するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１４の方法であって、
さらに、
参照ポイントへのオフセットに基づいて、上記複数の個々の上記ストレージ機器の上記動作モードの上記トリガポイントを起動し、
電力グリッドの予期される状態を向上させるように、上記複数集合的に所望の負荷オフセットを供給するように、他の上記ストレージ機器と統計的協調で動作するために、上記各ストレージ機器のための上記オフセットを時間決めすることを特徴とする方法。
【請求項２２】
標準の動作モードでＡＣ電力を用いて動作可能な多数の標準の電気的な機器を含む電力グリッドの効率、信頼性、および能力を向上させる方法であって、
上記電力グリッドの電力分配ネットワーク内に、複数の蓄積される電気的な機器を提供し、
上記蓄積される電気的な機器は、上記標準の動作モードで動作可能で、チャージングモードで、上記ＡＣ電力を他のエネルギの形で蓄積可能で、蓄積動作モードで、上記チャージングも℃で蓄積されたエネルギを用いて動作可能であり、
ＡＣ電力を上記多数の標準の電気的な機器、および上記複数の蓄積される電気的な機器に供給し、
上記多数の標準の電気的な機器が標準の動作モードで上記ＡＣ電力によって動作し、
少なくとも一部の上記複数の蓄積される電気的な機器が標準の動作モードで上記ＡＣ電力によって動作し、
少なくとも一部の上記複数の蓄積される電気的な機器がチャージングモードで上記ＡＣ電力エネルギを上記他のエネルギの形に変換して上記他のエネルギの形を、蓄積エネルギを生成するために上記蓄積される電気的な機器と関連するエネルギ蓄積モジュールによってチャージし、
少なくとも一部の上記複数の上記蓄積される機器がある期間上記蓄積されたエネルギによる蓄積動作モードで動作し、これにより、上記期間、上記蓄積機器からの上記ＡＣ電力の需要を低減し、
上記蓄積される機器の上記標準の動作モード、上記チャージングモード、および上記蓄積動作モードを上記蓄積機器のための動作コマンドを実行するための情報を含むコントローラによって制御し、
各上記蓄積される電気的な機器の上記標準の動作モード、上記チャージングモード、および上記蓄積動作モードを、複数の上記蓄積される機器の個々の上記蓄積される機器の累積的な正味の影響が、電力グリッドの状態が向上するように統計的協調で集合的に所望の負荷オフセットを提供するように働くように時間決めすることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１５または請求項２２の方法であって、
さらに、
上記ＡＣ電力エネルギを変換し、上記エネルギを熱エネルギ、機会エネルギ、化学エネルギ、または電気エネルギの形で蓄積するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１５または請求項２２の方法であって、
さらに、
上記エネルギを上記エネルギ蓄積モジュールによって電力需要が小さい気管に蓄積するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項１４または請求項２２の方法であって、
さらに、
上記装置の上記標準の動作モードおよび上記交代の動作モードが、以下のトリガポイントから成るグループの少なくとも１つによって起動されるステップを有することを特徴とする方法。
プリプログラムされたタイミングデータ、
プリプログラムされたアルゴリズム、
時間、
日中、
周囲温度
太陽の位置、
電力供給品質、
電力消費、
エネルギ需要、
エネルギ消費、
公共事業負荷プロファイル、
公共事業供給信号、
使用履歴パターン、
グリッド負荷履歴パターン、
季節、
カレンダ、および
曜日。
【請求項２６】
標準の動作モードでＡＣ電力を用いて動作可能な多数の標準の電気的な機器を含む電力グリッドの効率、信頼性、および能力を向上させるシステムであって、
上記電力グリッドの電力分配ネットワーク内に、複数の蓄積される電気的な機器を提供する手段、上記蓄積される電気的な機器は、上記標準の動作モードで動作可能で、チャージングモードで、上記ＡＣ電力を他のエネルギの形で蓄積可能で、蓄積動作モードで、上記チャージングも℃で蓄積されたエネルギを用いて動作可能であり、
ＡＣ電力を上記多数の標準の電気的な機器、および上記複数の蓄積される電気的な機器に供給する手段、
上記多数の標準の電気的な機器が標準の動作モードで上記ＡＣ電力によって動作する手段、
少なくとも一部の上記複数の蓄積される電気的な機器が標準の動作モードで上記ＡＣ電力によって動作する手段、
少なくとも一部の上記複数の蓄積される電気的な機器がチャージングモードで上記ＡＣ電力エネルギを上記他のエネルギの形に変換して上記他のエネルギの形を、蓄積エネルギを生成するために上記蓄積される電気的な機器と関連するエネルギ蓄積モジュールによってチャージする手段、
少なくとも一部の上記複数の上記蓄積される機器がある期間上記蓄積されたエネルギによる蓄積動作モードで動作し、これにより、上記期間、上記蓄積機器からの上記ＡＣ電力の需要を低減する手段、
上記蓄積される機器の上記標準の動作モード、上記チャージングモード、および上記蓄積動作モードを上記蓄積機器のための動作コマンドを実行するための情報を含むコントローラによって制御する手段、
各上記蓄積される電気的な機器の上記標準の動作モード、上記チャージングモード、および上記蓄積動作モードを、複数の上記蓄積される機器の個々の上記蓄積される機器の累積的な正味の影響が、電力グリッドの状態が向上するように統計的協調で集合的に所望の負荷オフセットを提供するように働くように時間決めする手段を有することを特徴とするシステム。
【請求項２７】
電力グリッドによって供給される標準ライン電圧のＡＣ電力を用いて、標準の動作モードで、電気的な機器を独立に動作させることが可能で、
チャージングモードで、上記ＡＣ電力を他のエネルギの形で蓄積することが可能であり、
交代の動作モードで上記機器で蓄積された上記エネルギを用いて動作する、請求項１から請求項２６のうち何れか１項のコントローラ。
【請求項２８】
電力グリッドによって供給される標準ライン電圧のＡＣ電力を用いて、標準の動作モードで動作可能で、
チャージングモードで、上記ＡＣ電力を他のエネルギの形で蓄積することが可能であり、
交代の動作モードで上記機器で蓄積された上記エネルギを用いて動作する、請求項１から請求項２６のうち何れか１項の電気的な機器。
【請求項２９】
電力グリッドの状態に関連するトリガポイントに基づいて、標準の動作モード、および交代の動作モードのタイミングを用いる電気的な機器の制御方法であって、請求項１から請求項１３のうち何れか１項の電気的な機器。
【請求項３０】
電気的な機器を独立に動作させることが可能な請求項１、３、および９のうち何れか１項、並びに実質的に図面を参照して上記で述べられたコントローラ。
【請求項３１】
請求項１４または請求項２２、および実質的に図面を参照して上記で述べられた方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１１年５月２６日に出願された、発明の名称が“統計的配電制御を用いたグリッド効率向上のためのシステムおよび装置”である米国暫定出願第６１／４９０，３０８号に基づき、その利益を主張し、その全開示が、その開示および教示の参照により具体的に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
最大電力消費需要における増大するストレスに伴い、電力消費をオンピークからオフピークの時刻および料金にシフトするために、熱エネルギ蓄積（ＴＥＳ：Thermal Energy Storage）が用いられている。エンドユーザに大きな影響を与えることなく電力グリッドの効率を安定化および向上させるために、ピークからオフピーク期間へ負荷シフトする必要性が存在する。エネルギ蓄積システムを有する現在の熱、および非熱機器ユニットは、本来的に効率の悪いバッテリや、大型の商業ビルディン部でだけ現実的で高効率を達成することも困難な水冷却器における信頼性を含むいくつかの不備のために、限られた成功しか収めていない。
【０００３】
電力グリッド（ＥＰＧ：electric power grid；電力網）の全体的な性能に効率を与えるために、エネルギ蓄積は、ピーク需要の期間から負荷をシフトさせる大きな可能性を有し得る。なぜなら、電力は、何百万かの小、中規模の電気的に駆動されるユニットによって、まずＥＰＧから引き出され、もし、それらが、そうするために協調し得るなら、ＥＰＧの全体的な効率は、それらの電気機器の性能に大きく影響され得るからである。しかし、これらの小さな資産（assets）のサイズは、これを困難にする。それらのオンピークオフセットの可能性の程度が小さいだけでなく、時間および様々な条件に亘るオフセットの“形態（shape）”が不規則であり得る。
【０００４】
蓄積された熱エネルギを提供するシステムは、従来より以下において考慮されている。
【０００５】
米国特許第4,735,064号明細書
米国特許第5,225,526号明細書（以上、共にHarry Fischer）
米国特許第5,647,225号明細書（Fischer他）
米国特許第7,162,878号明細書（Narayanamurthy他）
米国特許第7,854,129号明細書（Narayanamurthy）
米国特許第7,503,185号明細書（Narayanamurthy他）
米国特許第7,827,807号明細書（Narayanamurthy他）
米国特許第7,363,772号明細書（Narayanamurthy）
米国特許第7,793,515号明細書（Narayanamurthy）
米国特許出願公開第11/837,356号明細書（2007年8月10日、Narayanamurthy他）
米国特許出願公開第11/837,356号明細書（2007年8月10日、Narayanamurthy他）
米国特許出願公開第12/324,369号明細書（2008年11月26日、Narayanamurthy他）
米国特許出願公開第12/371,229号明細書（2009年2月13日、Narayanamurthy他）
米国特許出願公開第12/473,499号明細書（2009年5月28日、Narayanamurthy他）
米国特許出願公開第12/335,871号明細書（2008年12月16日、Parsonnet他）
米国暫定出願第61/470,841号明細書（2011年4月1日、Parsonnet他）
これらの全ての特許および出願は、エアコンディショニング負荷をピークからオフピーク電気料金にシフトして経済的正当化（economic justification）を提供するためにＴＥＳを利用し、その全ての教示および開示は参照によりここに組み込まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例は、したがって、以下を含む。
【０００７】
電気的な機器を独立に動作させることが可能な電気的なコントローラであって、
上記コントローラは、上記機器の標準の動作モード、および交代の動作モードを制御し、
上記機器の動作コマンドの実行によって、上記機器の上記標準の動作モード、および上記交代の動作モードのタイミングのための情報を供給し、
複数の上記機器上の追加の上記コントローラと統計的協調を行い、予期される電力グリッド状態の向上のために所望の負荷オフセットを集合的に提供する。
【０００８】
本発明の実施例は、また、以下を含む。
【０００９】
標準の動作モードで電力グリッドによって供給される標準ライン電圧のＡＣ電力を用いて動作可能な電気的な機器であって、
チャージングモードで、上記ＡＣ電力を他のエネルギの形で蓄積することが可能であり、
交代の動作モードで上記機器で蓄積された上記エネルギを用いて動作し、
さらに、
上記チャージングモードで、上記ＡＣの電気エネルギを上記他のエネルギの形に変換し、上記エネルギの他の形を蓄積エネルギを生成するために蓄積するエネルギストレージモジュールを備え、
上記機器は、標準の動作モードと略同じ機能を実行するために、上記交代の動作モードで上記機器を動作させるために上記蓄積されたエネルギを用い、
これにより、上記交代の動作モードの間、エンドユーザの上記電気エネルギの需要を低減し、
コントローラは、上記機器の上記標準の動作モード、上記チャージングモード、および上記交代の動作モードを独立に制御し、
上記コントローラは、上記機器のための動作コマンドの実行によって、上記機器の上記標準の動作モード、上記チャージングモード、および上記交代の動作モードのタイミングのための情報を含み、
上記コントローラは、
複数の上記機器上の追加の上記コントローラと統計的協調を行い、予期される電力グリッド状態の向上のために所望の負荷オフセットを集合的に提供する。
【００１０】
本発明の実施例は、また、以下を含む。
【００１１】
標準の動作モードで標準ライン電圧のＡＣ電力を用いて動作可能であり、交代の動作モードで機器に蓄積されたエネルギを用いて動作可能な電気的な機器であって、
チャージングモードで、電気エネルギを熱エネルギに変換し、上記熱エネルギを蓄積する熱エネルギ蓄積モジュールを備え、
上記機器は、上記交代の動作モードで上記蓄積された熱エネルギを上記機器の中または外で温度に変えるために使用し、
これにより、上記交代の動作モードの間、エンドユーザの上記電気エネルギの需要を低減し、
さらに、独立して、上記熱エネルギ蓄積ユニットの動作を制御し、上記熱エネルギへの電気エネルギの変換を制御し、動作コマンドの実行に基づいて、上記機器の加熱または冷却を供給するコントローラを備え、
上記コントローラは、上記動作コマンドのタイミングの情報を含み、
複数の上記機器上の追加の上記コントローラと統計的協調を行い、予期される電力グリッド状態の向上のために所望の負荷オフセットを集合的に提供する。
【００１２】
本発明の実施例は、また、以下を含む。
【００１３】
電気的な機器の制御方法であって、
上記電気的機器と関連するコントローラによって上記電気的な機器の動作を制御し、
上記コントローラ内または上記コントローラによって局所的に直接評価された情報に基づいて、上記電気的な機器の標準の動作モードと交代の動作モードとの間で上記電気的な機器の動作の切り替えモードのための動作コマンドを実行し、
上記交代の動作モードは上記電気的な機器からの電気の需要を低減し、
電力グリッドの状態に関連するトリガポイントに基づいて、上記標準の動作モード、および上記交代の動作モードのタイミングを取り、
集合的に、電力グリッドの日々のピーク負荷を低減し、統計的協調で動作する、複数の個々の上記ストレージ機器の累積的な正味の影響によって、電力グリッドの状態を向上させるための所望の負荷オフセットを供給する。
【００１４】
本発明の実施例は、また、以下を含む。
【００１５】
標準の動作モードでＡＣ電力を用いて動作可能な多数の標準の電気的な機器を含む電力グリッドの効率、信頼性、および能力を向上させる方法であって、
上記電力グリッドの電力分配ネットワーク内に、複数の蓄積される電気的な機器を提供し、
上記蓄積される電気的な機器は、上記標準の動作モードで動作可能で、チャージングモードで、上記ＡＣ電力を他のエネルギの形で蓄積可能で、蓄積動作モードで、上記チャージングも℃で蓄積されたエネルギを用いて動作可能であり、
ＡＣ電力を上記多数の標準の電気的な機器、および上記複数の蓄積される電気的な機器に供給し、
上記多数の標準の電気的な機器が標準の動作モードで上記ＡＣ電力によって動作し、
少なくとも一部の上記複数の蓄積される電気的な機器が標準の動作モードで上記ＡＣ電力によって動作し、
少なくとも一部の上記複数の蓄積される電気的な機器がチャージングモードで上記ＡＣ電力エネルギを上記他のエネルギの形に変換して上記他のエネルギの形を、蓄積エネルギを生成するために上記蓄積される電気的な機器と関連するエネルギ蓄積モジュールによってチャージし、
少なくとも一部の上記複数の上記蓄積される機器がある期間上記蓄積されたエネルギによる蓄積動作モードで動作し、これにより、上記期間、上記蓄積機器からの上記ＡＣ電力の需要を低減し、
上記蓄積される機器の上記標準の動作モード、上記チャージングモード、および上記蓄積動作モードを上記蓄積機器のための動作コマンドを実行するための情報を含むコントローラによって制御し、
各上記蓄積される電気的な機器の上記標準の動作モード、上記チャージングモード、および上記蓄積動作モードを、複数の上記蓄積される機器の個々の上記蓄積される機器の累積的な正味の影響が、電力グリッドの状態が向上するように統計的協調で集合的に所望の負荷オフセットを提供するように働くように時間決めする。
【００１６】
本発明の実施例は、また、以下を含む。
【００１７】
標準の動作モードでＡＣ電力を用いて動作可能な多数の標準の電気的な機器を含む電力グリッドの効率、信頼性、および能力を向上させるシステムであって、
上記電力グリッドの電力分配ネットワーク内に、複数の蓄積される電気的な機器を提供する手段、上記蓄積される電気的な機器は、上記標準の動作モードで動作可能で、チャージングモードで、上記ＡＣ電力を他のエネルギの形で蓄積可能で、蓄積動作モードで、上記チャージングも℃で蓄積されたエネルギを用いて動作可能であり、
ＡＣ電力を上記多数の標準の電気的な機器、および上記複数の蓄積される電気的な機器に供給する手段、
上記多数の標準の電気的な機器が標準の動作モードで上記ＡＣ電力によって動作する手段、
少なくとも一部の上記複数の蓄積される電気的な機器が標準の動作モードで上記ＡＣ電力によって動作する手段、
少なくとも一部の上記複数の蓄積される電気的な機器がチャージングモードで上記ＡＣ電力エネルギを上記他のエネルギの形に変換して上記他のエネルギの形を、蓄積エネルギを生成するために上記蓄積される電気的な機器と関連するエネルギ蓄積モジュールによってチャージする手段、
少なくとも一部の上記複数の上記蓄積される機器がある期間上記蓄積されたエネルギによる蓄積動作モードで動作し、これにより、上記期間、上記蓄積機器からの上記ＡＣ電力の需要を低減する手段、
上記蓄積される機器の上記標準の動作モード、上記チャージングモード、および上記蓄積動作モードを上記蓄積機器のための動作コマンドを実行するための情報を含むコントローラによって制御する手段、
各上記蓄積される電気的な機器の上記標準の動作モード、上記チャージングモード、および上記蓄積動作モードを、複数の上記蓄積される機器の個々の上記蓄積される機器の累積的な正味の影響が、電力グリッドの状態が向上するように統計的協調で集合的に所望の負荷オフセットを提供するように働くように時間決めする手段を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電力グリッドのピーク需要の期間から電力負荷をシフトさせるように複数の機器が制御される住居の実施例を示す。
【図２】電力グリッドのピーク需要の期間から電力負荷をシフトさせるように制御されるＴＥＳが組み込まれたエアコンディショナの実施例の構成を示す。
【図３】電力グリッドのピーク需要の期間から電力負荷をシフトさせるように制御されるＴＥＳが組み込まれた冷蔵庫の実施例の構成を示す。
【図４】電力グリッドのピーク需要の期間から電力負荷をシフトさせるように制御されるＴＥＳが組み込まれた温水器の実施例の構成を示す。
【図５】電力グリッドのピーク需要の期間から電力負荷をシフトさせるように複数の機器が制御される住居の他の実施例を示す。
【図６】電気的オフセット機器の影響を有する同じ負荷プロフィールの重ね合わせを有する典型的な電気事業負荷プロフィールの例示的図示表現である。
【図７】電気的オフセット機器の影響を有する同じ負荷プロフィールの重ね合わせを有する典型的な電気事業負荷プロフィールの例示的図示表現を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、様々な異なる形で具現化する余地があるが、本開示が発明の原理の実例として考慮され、本発明は述べられた特定の実施形態に限定されないことの理解の下に、その特定の実施形態が図示され、ここで詳細に述べられる。
【００２０】
図１は、エネルギ蓄積を用いたグリッド効率向上のためのシステムの実施例を示し、エンドユーザに近接して位置する多数のエネルギ蓄積ユニットが、ある期間に電気エネルギを熱エネルギに変換し、ある時間その熱エネルギを蓄積し、そして後に、蓄積された熱エネルギをエンドユーザに供給し、これによって、第２の期間の間にグリッドにより供給される電気エネルギへのエンドユーザの需要が低減される。この実施例は、多数の蓄積電気機器１１５が、機器のエンドユーザへのサービスの混乱なしに、電力グリッドのピーク需要の期間から負荷をシフトさせるように制御される住居を図示する。この住居は、電力がＥＰＧから引き出される住宅、オフィス、産業構造物、学校、製造工場、小売店、レストラン、またはあらゆるタイプの住居であり得る。特に、エアコンディショナ（Ａ／Ｃ）システムは、特に夏の月間にグリッドの負荷の形態に大きな影響を有し、大まかにオンピーク需要の半分を引き起こす。Ａ／Ｃの需要は、想像されるように周囲温度に非常に関係するが、ピーク負荷も、また、温度に依存し、発電、送電、配電、およびコンプレッサ資産は全て温度上昇に非効率である。正味の影響は、グリッド需要が周囲温度に非常に関係することであるが、その関係の特性（specific nature）は、場所およびシーズンによって変わり得る。
【００２１】
オンピークオフセットの制御は、時にはデマンドマネジメントと呼ばれ、また、デマンドマネジメントイベントの終了後における資産の応答を考慮しなければならない。いくつかの資産は、資産が以前より多くのエネルギを使用する、キックバック、またはリバウンドとしての知られている“リカバリ”応答を有する。このリカバリは、もし管理されなければ、他の同時に起こる需要の低減アクションに反する、大きなオンピーク期間のための需要管理目標を阻止しがちになる。資産における蓄積は、再チャージ動作モードのタイミングと合わせて、リバウンドのタイミングを最適化する追加の機会を一様に（even）提供し、上記リバウンド期間を全くオフピーク期間にシフトすることによって上記問題を解決し得る。リアルタイムプライシング、またはクリティカルピーク信号などの、オンピークリダクション、またはオフピークリバウンドを調整するための一方通行の通信戦略は、十分でない。なぜならば、結果的な同期した応答は、複数の時間に亘る全く望ましい負荷形態（load shape）に対処するには不十分だからである。これは、資産が、それらの能力または制約を関連づけ、それによりリモートコントローラによって“形態付け（shaped）”され得る双方向の通信によって解決し得るが、しかし、小さな資産の貢献は非常に小さく、そのような双方向の通信は非常に高価または現実的でない。さらに、そのような双方向通信および関連する産業基盤（データベース、制御アルゴリズム、最適化装置）の構築には１０年以上かかりがちであり、規模において実証されていない。規模に至る問題は、例を挙げると、セキュリティや、混乱や異常事態の際の安全または予測可能な運転を含み、重要でない。オンピークおよびオフピーク負荷の平均化では、資産のリアルタイム制御が関心事である。しかし、これもまた、全体の問題には対処できず、リモートコントロールなしに本来的にカーブを平坦化する他の独立に働く解決策によって大きな利益が与えられる。そのような独立の振る舞いは、予測された平均負荷カーブの形態によって駆動され得（driven ）、太陽の位置および平均年間温度パターンによって順次圧倒的に駆動される。
【００２２】
この実施例では、コントローラは、電力グリッドパフォーマンスの最適化に基づいてエネルギ蓄積ユニット（この例では、熱エネルギ蓄積ユニット）の動作を制御し、ならびに電気エネルギの熱エネルギへの変換、およびＴＥＳからエンドユーザへの熱および冷熱の供給を制御する。ＥＰＧは、以下の４つの別個の動作の全てまたはいくつかをサポートする電気ネットワークに用いられる用語である：発電；送電；配電；および電気制御。本発明の目的のためには、ＥＰＧはネットワークであり、特定の物理レイアウトまたは広がり（breadth）を意味すると捉えられるべきではない。ＥＰＧは、大陸全体の電気ネットワーク、地域的な送電ネットワークを言及するのに使われ得、または地域公共事業の（local utility's）送電グリッドまたは配電グリッド（transmission grid or distribution grid）のようなサブネットワークを述べるのに使われ得る。
【００２３】
例えば、リモートロケーションの電力は、中央発電装置から住居に接続する単純な配電グリッドによって分配され得る。先進国では、ＥＰＧおよび電力を移送させる方法は、より複雑になっている。多くの場合には、中央発電（発電所）は、水源の近くに位置し、人口密集地からは遠く、また通常、かなり大きい。発電される電力は、高圧に昇圧され、そこで、送信ネットワークに接続される。送電ネットワーク１０４は、地域の配電ネットワーク１０６にある、そのホールセールカスタマに届くまで、電力を長距離移送させる。サブステーション１０８に到達すると、電力は送電レベル電圧から配電レベル電圧まで降圧される。サブステーション１０８が存在するので、それは配電配線１０７に入る。最後に、サービス地域に到達すると、電力は再度、配電レベルから必要とされるサービス電圧にローカル変圧器によって降圧される。電力は、住居／カスタマ１１４に分配され、そこで、個々のメータ１１２によって計測される。多数のエンドユーザからの電力需要は変動するので、入力される電力の増加および減少に応答するＥＰＧの能力は、種々の電力マネジメント問題を導入する。
【００２４】
電力マネジメントは、負荷、および電力ステーション出力を調整または制御して、ＥＰＧ上の電力供給をカスタマからの電力負荷にバランスさせるプロセスである。これは、リアルタイムの公共事業（utility）の直接的な介入によって、発電源をオンおよびオフラインにすることによって、サーキットブレーカーをトリガする頻度センシティブリレーによって、時計によって、または消費者の行動に影響を与える特別な料金表を用いることによって、達成される。電気エネルギは大量に蓄積され得ないので、発電されて、必要とされるところに運ばれて、そしてほとんど即座に消費されなければならない。したがって、電力の発電、および配電のためには、電力マネジメントは、電力ネットワークオペレータ（送電システムオペレータとしても知られている。）の心にとめる主題である。絶えず増加する頻度によって、システムの負荷は、最大発電能力に接近し得、または最終的に十分な容量があるとしても、負荷の増加する割合が発電出力の増加し得る割合を上回り得る。凝れば起こる場合、ＥＰＧオペレータは、追加のエネルギ供給を探すか、または負荷を削減する方法を探さなければならない。もし、それらが許容される時間内に失敗すると、システムは不安定になり、また、ブラックアウトして電力制限（brownouts）が生じ得る。
【００２５】
電気エネルギは、大量に最も経済的に生成されるが、大量に蓄積することはできないという前述の事実に基づけば、公共事業またはサードパーティマネージャによって制御される、オンサイトエネルギ蓄積および電力入力によって発電および配電を提供する方法およびシステムが、想定され、システムは、公共事業マネージャに、どのようにエネルギが電力計の両側のカスタマに分配されるかを決定し支持することを許し、カスタマは、いつ、およびどの程度、エネルギが必要とされるかを支持する。このタイプのシステムでは、公共事業は、供給（送電または蓄積の一方）を制御し、仮想発電プラントとして働くシステムの電力決定を行い、エンドユーザは、オンサイトの集められた電力消費資産の制御を保持する。これらのシステムは、公共事業のニーズとエンドユーザとの調停（broker）を、これらの２つの実体の間のインタフェースを形成し、管理し、制御することによって、するために行動する（例えば、米国特許出願公開第12/335,871号明細書（2008年12月16日、Parsonnet他）。これに対して、本実施例は、少ない量の電力を非常に多くの電気装置（家庭用機器）に蓄積し、それぞれは、統計的配電制御を用いて、大きなＥＰＧ最適化計画の小さな部分を実行するように働き得ることを利用する。
【００２６】
それぞれ自分自身の個々のプログラムした最適化パターンを有する非常に多くの電気機器（家庭用機器）によって、システムは、最適化されたＥＰＧ性能を提供するように開発され得る。開示された実施例は、需要が少ない間で、電気事業会社が最も効率的な装置を用いるオフピークアワー（通常は夜間）には、それらの電気事業会社からの電力を用いることの利点を提案する。例えば、高い効率の発電機、典型的にはストリームドリブンは、およそ８，９００ＢＴＵについてキロワット時発電する。これに対して、ピークアワーの大容量の発電機、ガスタービンなどは、同じＫＷＨの発電をするのに１４，０００ＢＴＵを使用し得る。第２に、送電ラインは、また、夜間はランクーラー（run cooler）であり、より高い効率のエネルギ利用になる。最後に、空冷の冷媒回路システムにとっては、夜間のシステムの運転は、凝縮ユニットの温度をより低くすることによって、より高い効率を与える。
【００２７】
開示された熱エネルギ蓄積システムは、高い効率で運転することに利用され得、大幅な合計エネルギロスなく電力使用をシフトする、統計的配電制御（ＳＤＣ：Statistical Distribution Control）の全体的なシステムを提供する、多くのエネルギ蓄積システムの１つの例として用いられる。さらに、オフピークの発電、およびオフピークのコンプレッサベースの冷却剤冷却の増大した効率によって、個々の動作ユニットの正味のトータルエネルギ消費の低減が実現され得る。
【００２８】
図１は、オンサイトエネルギ蓄積（熱）および公共事業またはサードパーティマネージャによって制御される１つのユーザへの電力入力を有するグリッドレベルの発電および配電システムの実施例を示す。この例では、中央発電１０２からの電力は、公共事業に管理された送電ネットワーク１０４、および公共事業に管理された電力配電ネットワーク１０６を介してエンドユーザ１１４に届けられる。電力は、エンドユーザサイトで、サブステーション１０８および変圧器１１０で降圧された後、電力メータ１１２を介して届けられる。この例では、エネルギ蓄積（この例ではＴＥＳ１４６）を用い得る種々の電気装置（家庭用機器）が、ＴＥＳコントローラ１４８によって、個々に、ローカリに制御される。この例では、エアコンディショナユニット１３０、冷蔵庫／冷凍庫１３２、ディープストレージ冷凍庫１３４、冷却される自動販売機１３６、ウォータークーラー１３８、または周囲温度を下回る冷却を用いる他のあらゆる装置などの冷却ベースのＴＥＳ機器１１６が、電源１５０に接続され、必要に応じてグリッドから電力を引き出す。さらに、図１は、エネルギ蓄積（この例ではＴＥＳ１４６）を用い得る種々の加熱ベースの電気装置（家庭用機器）が描かれ、ＴＥＳコントローラ１４８によって個々に制御される。
【００２９】
この例では、オーブン１４０、温水器１４２、暖房用ボイラーまたはストーブ１４４、衣類乾燥機１５２、または周囲温度を上回る加熱を用いる他の装置などの加熱ベースのＴＥＳ機器１１６が、電源１５０に接続され、必要に応じてグリッドから電力を引き出す。各機器１１６，１１８は、ＴＥＳ１４６を備え、それは、リアルタイムグリッド電力によって機器に供給される冷却または加熱を補い、および／または置き換えることにより、エンドユーザ１１４にエネルギ蓄積を提供するために用いられる。この例では、機器はエンドユーザ１１４内または近傍に位置し、オンサイト電力供給ラインによって住居から電力を供給されるが、何れかまたは両方のこれらの装置は、電力を他のソース、例えば中央発電１０２、配電されるエネルギ源、サイト発電など、から受け取り得る。
【００３０】
電力需要と管理は、かなり予測可能で、時刻ごと、日ごと、週ごと、および月ごとのサイクルに従うので、グリッド最適化を補助するために、負荷需要を平準化するための複雑なスキームは必ずしも必要ない。種々の手段が、地域のための負荷曲線を予測するために使用され得る。この予測は、履歴データに基づくことができ、年々にわたって静的な“ルール”として適用され得、またはサイトベースまたはリモートである環境センサデータおよび計算方法を用いて任意の頻度で調整され得る。負荷曲線およびピーク需要は、多くの変数の関数であるが、その主な要因は、発電効率、送電、配電資産と同様に、Ａ／Ｃの使用を推進する周囲温度である。電力のピーク需要の同調（alignment）は、温度とともに本来的であり、特に地域や季節によって、そして大部分が予測可能である。
【００３１】
日ごとの負荷曲線のピーク値は、ＥＰＧで最大の非効率性を推進する。数々の技術は、この変動に対処するために展開されているのに対し（例えば“Smart Grid”, renewables, storage, real-time pricing, and introduction of new building codes [California Title 24, TDV approach, etc.] など）、多くの解決策は、あまり受け入れれられず、商業的に実現可能か十分な資金が得られていない。
【００３２】
スマートグリッドは、それが接続されている資産の最適化された使用を通じて全体的な効率を向上させるために部分的に設計されたインテリジェンスの層を表すので、これらの技術の中で独特である。これらは、発電資産、エンドユース負荷資産（冷蔵庫、ハイブリッド車、またはテレビなど）、ストレージ資産（電池、温水器、または熱蓄積装置など）、または負荷削減のための需要応答（demand response）を含むことができる。２００７年のエネルギ自給安全保障法（Energy Independence and Security Act）のタイトルＸＩＩＩは、以下のように述べている。
【００３３】
“それは、国家の送配電システムの近代化を支援し、将来の需要の伸びに応えることができる、信頼性の高い安全な電力インフラストラクチャを維持し、一緒にスマートグリッドを特徴付ける以下のそれぞれを達成するための米国の政策である。
（1）電力グリッドの信頼性、セキュリティ、および効率を向上させるための増大するディジタル情報の使用および制御技術。
（2）フルサイバーセキュリティを備えたグリッド操作とリソースの動的最適化。
（3）再生可能な資源を含む分散されたリソースと発電の展開と統合。
（4）需要応答、需要側のリソース、およびエネルギ効率のリソースの開発と組み込み。
（5）グリッド操作と状況に関する計測、通信、および配電自動化のための“スマート”技術（機器や民生機器の物理的な動作を最適化する、リアルタイム、自動化、対話型の技術）の展開。
（6）‘‘スマート’’機器や民生機器の統合。
（7）プラグイン電気自動車やハイブリッド電気自動車、および熱蓄積エアコンディショニングを含む高度な蓄電およびピークシェービング技術の展開と統合。
（8）タイムリーな情報と制御オプションの消費者への提供。
（9）グリッドにサービスを提供するインフラストラクチャを含む、電力グリッドに接続された機器や家電製品の通信と相互運用性のための標準の開発。
（10）スマートグリッド技術、プラクティス、およびサービスの採用に不当または不必要な障壁の同定および低下。”
このように、一般的なアプローチは、公共事業またはその代表による動的制御を可能にするための集中型または分散型インテリジェンスのための必要なデータモデル、通信手段、およびアルゴリズムを提供することある。しかし、そうするためには多くの課題がある：
I. 構築のために必要なインフラストラクチャのレベルは膨大であり、時間がかかる。
II. 潜在的な何百万もの資産のリアルタイム制御のための制御アルゴリズムは、いくつかの例を挙げると、帯域幅、エンドユースにおける予測可能な動作の欠如、エンドユースの制限や制約の管理、および圧倒的な量のデータのために、困難である。
III. 小さなデバイスからの潜在的な貢献は、通信オーバーヘッドを是認するには小さすぎるが、これらのより小さい資産は、エネルギ使用の大部分を象徴する。
IV. 小さなデバイスからの潜在的な個々の寄与は、オンピークまたはオフピークのグリッド上の問題に対処するために必要な、影響力のより長い期間に対して、個別に一致し、または忠実であり得ない。
【００３４】
公共事業に負荷され、グリッド状態および一般的な傾向の詳細（特に履歴的な日々の周囲温度に基づくもの）を通信する何百万ものエンドユース資産は、燃料、排出量、輻輳、およびコストを改善するためのエネルギ消費パターンを改善する方法の意味のあるガイダンスを提供する。スマートグリッドへの補完的なアプローチは、個々の資産が自律的に動作し、ピーク負荷をオフピークにシフトし、または本質的にピーク需要を削減することである。これは、図１の実施形態に例示されている。
【００３５】
複数の資産を組み合わせた動作が分析されると、需要ピークのランダムな同調は、平均化され、キロワットＫＷ［需要］キロワット時（ＫＷＨ）［エネルギ］負荷形態は、集約された（例えば、サブステーション１０８）レベルに著しく類似している。“多様性因子”として知られるこの効果は、エンドユーザ１１４で、サービスを拒否することなく、デバイスが需要を平準化することを可能にする。例えば、エアコンディショニング用コンプレッサのサイクリングの協調によって、要求チャージを低下させることによって、効果的にエンドユーザ１１４のためのエネルギ請求書（bill）に影響を与え得るが、これは公共事業には価値がなく、短い時間にわたるエネルギは、隣接する建物の中で平均した場合、影響を受けない。ＫＷ（需要）の変化は、関係なく、目に見えず、定義によるエネルギは変わらない。（実際には、このマネジメントスタイルによってＡ／Ｃの全体的な有効性が減少するとエネルギが増加する可能性があり、そして最も確かに、公共事業は、システム需要の対応する変化なく、収益の損失によって負の影響を受ける。）。
【００３６】
図１の実施例は、上記の問題に対処するためのＳＤＣによる新たなアプローチを、エンドユーザ１１４の資産（例えば冷却ベースのＴＥＳ機器１１６と加熱ベースのＴＥＳ機器１１８）の生産的な自律動作を提供することによって提供する。これは、周囲温度が、公共事業の予測のための夏のエネルギ需要の主要な予測因子であるため、可能となり、上記ＫＷとＫＷＨの前述の形態は、ダイバーシティファクタ、および任意の手段（スマートグリッドおよびアクティブ制御は、本質的に必要とされない。）を介して曲線を平坦化することによりピークエネルギ問題に対処する能力によって、収束する。季節や地域の平均的な電力負荷は日ごとの負荷変動に対する強力な予測因子である。リアルタイム信号は、確かにピーク負荷の瞬間の正確なタイミングやコストを示すことができるが、ピークの一般的な形態は、日常的であり、もし、より多くの資産が、ピーク時の負荷を引いていなかった（not pulling）場合、公共事業産業の問題の緊急性は軽減される。したがって、過去の気温データに基づいて、標準的な負荷曲線を反転することにより、最も熱い夏の期間中に最小量のエネルギを消費することを意味し、グリッドの効率は大幅に改善される。
【００３７】
独立にそれ自身の負荷形態を反転（またはオフセット）し得る従来のサイト資産は、非常に有益である。図１の実施形態で説明したような家電製品は、新規な方法でこれらの事実の利点を取る制御方法で、エネルギ蓄積を組み込む。複数の小さな資産の個々の寄与を組み合わせることによって、各々が非常に小さい負荷平坦の増加をもたらし、エンドユーザに影響を与えることなく、および複雑さや、リアルタイム通信やスマートグリッドを実現するコストのオーバーヘッドなしで、グランドシステムが実現される。
【００３８】
単純に反転した波形であるオフセット電力負荷曲線形態は、簡単に過去のデータに基づいて予測される。着目する特定の地理的地域のための制御戦略は、自律型コントローラ１４８によって導入され得、各々全体の最適化の効果に「オフ時間」の微小な寄与分を有する。各資産からの寄与は全体的な目的のオフセット負荷形態に対して非常に小さく、上記時間は２４時間クロックによって特定することができる。上記時間は、また、いくつかの基準点に対する時間オフセット（例えば何秒か前または後）として特定することができる。この実施形態では、各資産（例えば、機器１３０−１４４）は、個々に、不規則であり得、または程度や期間が変化し得るオフセットスキームがプログラムされ得る。しかし、クロックまたはいくつかの基準点に対する相対的な開始時間の開ループ分布は、所望のオフセット負荷曲線を近似するために、正味の累積するオフセットの寄与を引き起こす。このように働き、集約された上流の影響はＫＷＨとして平均化されるので、各資産のためのＫＷ寄与は、本質的に無関係である。各寄与が小さい本質は、また、これらは全て資産の大規模な展開に渡って平均化されるので、継続時間、大きさ、および形態を無関係にする。例えば、もし、午後のピークが午後２時と予測されている場合、最も多くの機器のオフセット開始時間（ダウンタイムまたは最小化されたＡＣパワードロー）は、２：００ＰＭに割り当てられ、より少なくは１：５９または２：０２に開始し、さらに少なくは１：５４または２：０５、およびさらに少なくは１２：０３または３：４２等・・・、時間の分布は必ずしもも午後２：００に対象でなくてもよく、所望のオフセット負荷形態に応じて割り当てられる。付加的な性能要因はまた、製造元、資産のタイプ、または資産の特徴などを利用することができこれらの代替の考慮事項は、概念の基礎ではないが、実際にもたらされる累積形態の精度を向上させることができる。この「ダウンタイム」またはオフセットは、コントローラ１４８内の小さなマイクロプロセッサ内にプログラムされたルックアップテーブルに組み込まれることができる固定されたスケジュールによって設定され得、または上記時間は、曜日、月、既設、またはＥＰＧの性能に関連する他の要因によって変化するスケジュールで設定することができる。
【００３９】
オフセットの開始時間は、通信リンクを必要とすることなく各資産で局所的に決定することができる基準点に関連して確立することができる。これは、例えば、工場や流通の時点で、曲線の形態が一度設定され、個々の資産が継続的に基準点を推定することによって調整することを可能にする。この機能は、同期クロックや通信を不要にする。一例として、時間の設定は予想される夏の午後のピーク時刻を基準に設定され得、上記の値を用いて、２：００ＰＭの例示的な基準点へのオフセットは、−１、＋２、−６、＋５、−１１７、＋１０２分であり得る。しかし、２：００ＰＭの基準点は、プリセットされ得、または午後のピーク負荷のためのコースの見積もりまたはプロキシとして機能するローカル変数を使用して資産によって決定され得る。例えば、コントローラ１４８は、周囲温度を監視でき、それが決定するものが局所的に検出されるものとしての毎日のピーク時間であるものにローパスフィルタを適用することによって、その基準クロックがロー固有の精度でるが一定のまたは規則的自己補正側面を持たせることができる。
【００４０】
この例では、ピークが、プリセット、リアルタイム、または履歴的に決定された変数に基づ場合、「ピーク周囲の参照＋３分」は、資産の設定であり得、ピーク周囲の時間は個々の資産の独自の判断に基づく。他の基準点は、１日２４時間の最もクールな時間、２４時間の最も熱い時間、１日２４時間のクールな時間と最も暑い時間の比、入力された電力状態の知覚可能な変化（例えば、電圧、電力、周波数、建物への電気エネルギ供給の力率等）またはコントローラ１４８がアクセス可能な任意の他の変数などが使用され得る。力率は、例えば、測定することができるサイクリックラグ／リードを示しており、非常に日常的にグリッド上の負荷と相関している。季節調整は、また、定義され得、例えば一日の最も寒い時のパターンは、一日の緯度と時間を特定するために使用することができ、他の測定と組み合わせて使用するとさらに向上させることができる。さらに、季節調整は、基準点の周囲のより広い又はより狭い応答を生成するために、オフセット時間の変更を含むことができる。他の例では、＋６分の真夏値は、肩月（shoulder month）の４分に減少し得る。場所や気候ゾーンの変更などを含むこれらの変数は、例えば、エンドユーザ１１４からの郵便番号や市外局番の簡単な入力で、または利用可能なローカル環境センサの挙動から推測されることにより管理することができる。基準点は、また、世界クロックＲＦ信号、又は同等の手段を介して通信することができる。基準点は、また、一例として、家の外の温度センサなど、任意の方法によって機器のコントローラと通信する第２の装置によって測定することができる。この設計は、まだスマートグリッド通信を必要としない本発明の範囲と整合する。基準点は、明示的に外部またはリモート信号、スマートグリッド等により定期的に発音されてもよい。負荷オフセット形態は、統計的に機器内のグリッドコントローラによって配布されるが、外部またはリモート手段によって提供された基準点（トリガ信号とは区別されるように）前後である。
【００４１】
ローカルグリッド負荷判定するこれらの方法は、緯度や時間にかなりの誤差があるが、いくつかの理由でグランドスキームでは比較的重要ではない。まず、複数の資産にわたってエラーは平均化される。第２に、夏のＥＰＧ負荷は本質的に周囲温度と相関していることから、調整は、一般的に、潜在的に、同期したクロックよりも、より正確に、最適な正しい負荷オフセットを支持する。ローカル資産のオフセットの開始時間の分布、および最大ＥＰＧ負荷のための基準点の局所的な決定は、グリッドの最適化に独立の影響を与える。組み合わせて使用されるこれらの技術の各々を組み込んだ実施形態は、資産の製造者が、統計的に決定されたオフセットを、その基準点がピーク負荷または着目する他のグリッド属性のプロキシとして表す局所的に決定された日々の基準点に規定することを可能にでき、そして分布の統計は、すべての資産の累積寄与が所望のオフセット負荷形態を生成できるように設計される。これは、オンピーク（名目上の負荷を低減するため）とオフピーク（名目上の負荷を増加させる）との両方ために利益を提供する。
【００４２】
このように、ＳＤＣのための制御方法は、効果的にスマートグリッド・インフラストラクチャ、通信、ローカルプログラム、ローカル制御システムや追加のオーバーヘッドを必要とせずに、電力網の負荷を平準化するために使用できる。スマートグリッド、通信、またはローカル制御システムの追加機能は、日々の負荷の予測曲線、クロックの同期化などの微調整を提供するために追加することができる。しかし、これらは、機能に必要ではない側面である。図１に開示された実施形態では、コントローラ１４８は、資産の負荷オフセットの局所的な影響を与え、それはエンドユーザ１１４のエネルギ請求書にほとんど又は全く悪影響のないのを容易にする、小ささ、短い継続期間であり得る。影響は、主にグリッド関連があり、最適化（パワー分布曲線の形態）は、ローカル公共事業により最適化のために処方されてもよい。
【００４３】
さらなる例として、中央発電１０２施設が動作している特定の地域、天気はよく、知られ、容易に予測され、時間の経過とともに大きく変化する可能性は低いかもしれない。特定の郵便番号の（または類似の特性を共有している郵便番号の多数）のための履歴的な気象パターンと、ＥＰＧの負荷曲線は、電力グリッドが、正午から午後６時の間商業および住宅需要の活用のために履歴的にストレスを受けてきた場合、蓄積されたエネルギ状態への定期的なスイッチングのためのＴＥＳコントローラ１４８に予めプログラムされ得る。この需要予測に応じて、ＴＥＳの複数のコントローラ１４８は、体系的に、より低い電力状態にＴＥＳ機器１１６〜１１８の切り替えを開始し、それによって電力需要支援が削減され、この潜在的に有害な状況をオフセットする。パワーメータの下流側に位置する、このコントローラ１４８は、蓄積されたエネルギの利用を容易にし、エンドユーザ１１４に蓄積されたエネルギを生成し送達するための最適なタイミングを管理する。エンドユーザ１１４がエネルギの消費量の点で中断又はサービスの変更を実現しない方法で、中央発電１０２でピーク需要を大幅に低減することができる。このモデルは、分散型エネルギリソースが予測可能な毎日の電力需要プロファイルに対するオフセットとして動作するように設計され、次いで、発電、送電、配電のシステム全体の最適化のために、この要求への独立した応答が多数生成される、公共事業従動、脱凝集、分散型エネルギ貯蔵システムを示す。
【００４４】
さらに、このシステムおよび方法による累積的影響の大きさを例示するために、図１の冷却ベースのＴＥＳアプライアンス１１６は、典型的に、次に従って１時間の間に電力を引き出す：中央エアコンディショナ１３０  −  ３．５ＫＷ；冷蔵／冷凍庫１３２  −  ０．５ＫＷ；ディープストレージ冷凍庫１３４  −  ０．４ＫＷ；自動販売機１３６  −  ０．４ＫＷ；ウォータークーラー１３８  −  ０．２ＫＷ；合計の冷却電力消費は毎時５ＫＷ。図１の加熱ベースのＴＥＳアプライアンス１１８は、典型的には、次に従って、１時間の間に電力を引き出す：コンベンショナルオーブン１４０  −  ２ＫＷ；温水器１４２  −  ３．５ＫＷ；炉／ヒータ  −  １０ＫＷ；、そして、衣類乾燥機  −  ４ＫＷ；合計の加熱電力消費は毎時１９．５ＫＷ。テレビ、ゲーム機、食器洗浄機、コンピュータ、ステレオ、および場合によってはバッテリ・ベースの蓄電と組み合わせて使用する他の電子デバイスは、すべて使用頻度、負荷形態などが変化する。しかし、明確に定義されたストレージ属性を有する電池は、このアプリケーションで説明した統計制御手段に任意の時点（製造時、販売時、組み込み時など）で加入するように設定し、それによってこれらの伝統的な資産を解決の要素への貢献として提供するために追加することができる。平均的なエンドユーザ114は、ピークEPGロードタイミングの間の任意の時点でこれらの機器の一部のみを利用することができると仮定すると、器具内のストレージのオフセットによって、どこかからの２−５ＫＷをグリッドから除去することができると議論することができる。サンディエゴ・ガス＆エレクトリックの例を挙げると、南西部カリフォルニア州サンディエゴ郡と南部のオレンジ郡の330万消費者に天然ガスや電気を提供する公共事業は、図１の実施例で詳述したように1.2％の顧客ベースが使用する家電やコントローラは、毎時間ストレージオフセットの彼らのピーク需要の200メガワットをシフトできた。別の例では、もし、米国内の1.25億の冷蔵庫のわずか10％がＴＥＳおよび図１のコントローラに含まれている場合には、時間当たり630メガワットの電力の低需要期に移行させることができる。統計的分布制御は、固有の専用のエネルギ貯蔵を持っていない資産であっても利用することができる。例えば、ウォータークーラーは、機器に組み込まれた別個の熱やバッテリーストレージ・モジュールを持っていないかもしれないが、短い５−１５分の期間のためのＡＣ電源の停止は、エンドユーザ114に目立つか押しつけるようなことがなく、したがって、負荷ネゲート資産のための実行可能な選択肢となる。したがって、このタイプの配電制御の統計的性質の別の利点は、多くのデバイスが、エンドユーザ114によって完全に見逃され得る非常に短いランダム時間周期のグリッドからの取り出しができることである。
【００４５】
図２は、電力グリッドのピーク需要の期間から電力負荷をシフトするように制御される統合されたTESを有するエアコンディショナの実施例の構成を示す。図２に示されるように、冷却ベースのTES機器116（この場合はエアコンディショナ130）は、エンドユーザ１１４のサイトでソースエネルギ150を受け取って、住居を冷却する。動作においては、エアコンディショナ130は、典型的には３−５ＫＷの電気エネルギを引き出して、2:00-6:00 PMの時間範囲（１日の最も暑い時間）で使用するための最も需要を見る。エアコンディショナユニット130は、高圧液体供給ライン112を介して冷却管理ユニット104に供給される高圧液体冷媒を生成するためにコンプレッサ202、および凝縮器203を利用する従来の凝縮ユニットであってもよい。冷却管理ユニット104は、典型的には、製氷コイル（一次熱交換器216）と絶縁されたタンクを含む、そのような水または他の共晶材料などの相変化液体で満たされているエネルギ蓄積ユニット146に接続されている。凝縮器、および圧縮機152、冷凍管理部104、およびTES146は、負荷熱交換器210（屋内冷却コイルアセンブリ）に対して効率的な冷却を提供し、それによってシステムの動作の主要なモードの機能を実行するために協調して（統計的協調）働く。
【００４６】
図２にさらに示されるように、圧縮機202は、冷凍装置管理部104における膨張器206に高圧液体供給ライン112を介して供給される高圧の液冷媒を生成する。高圧液体供給ライン112は、液体冷媒を液体冷媒ポンプ120に供給し、バルブ222が作動するときに負荷部108に直接供給する総合冷媒管理容器（URMV）214に供給する。液体冷媒ポンプ120は、起動されると、液体冷媒を負荷熱交換器210の蒸発器コイルに供給する。低圧冷媒は、負荷側熱交換器210の蒸発器コイルから、ウェットサクションリターンを介してURMV146および製氷／ディスチャージコイルから成る主交換器216に戻る。低圧蒸気は、URMV214の頂部から出て、ドライサクションリターンラインを介して圧縮機に戻る。
【００４７】
断熱タンクは、この例では、液冷媒の重力循環、排出のために用意され、上部のアッパーヘッダアセンブリ、および底部のロアヘッダアセンブリに接続される一次熱交換器216としてのデュアルパーパス製氷／ディスチャージコイル（公称で幾何学的に設計されたヘリカルコイル）を含む。アッパーヘッダアセンブリは、冷凍管理部104に絶縁タンクを通って外方に延びている。冷媒が一次熱交換器216およびヘッダアセンブリを通って流れると、コイルは蒸発器として作用し、TES材料220（この例では水）は、ある期間の間（非ピークEPG、すなわち、夜間）、断熱タンク内で凝固する。一次熱交換器216およびヘッダアセンブリは、冷媒回路の低圧側に接続されており、重力またはポンプによる液体冷媒の循環と排水のために配置されている。第二の期間（ピークEPG需要、すなわち、半ばから午後遅く）に、暖かい気相冷媒が製氷／ディスチャージコイルを循環して氷を溶かし、冷媒凝縮機能を提供する。
【００４８】
要約すると、タンクが水を充填され、冷媒がコイルを循環するときコイルは蒸発器として機能し、氷を形成して、ある時間の間にエネルギを蓄積する。第2期間中は、冷媒がコイルを通って循環し、氷を溶かし、冷媒凝縮機能を提供する。このエネルギ貯蔵および放出方法は、氷・オン・コイル、インサイドメルトとして知られている。システムは、有用な期間を提供するために容易に予測し、経時的に大きく変化する可能性が低い予めプログラムされた期間を使用するTESコントローラ148によって制御される。動作パターンは、EPGが正午から午後６時の間商業および住宅需要の活用のために履歴的にストレスを受けてきた場合、蓄積されたエネルギ状態への定期的なスイッチングのために、TESコントローラ148に予めプログラムすることができる。このようにして、TESコントローラ148は低消費電力状態にスイッチし、それによって、EPG上で、潜在的に有害な過度の負荷をオフセットするのを助けるために電力需要を削減する。このコントローラ148は、コンプレッサ202、液体冷媒ポンプ120、およびバルブ222に接続され、アプライアンス116の性能を除去や低下させることなく、蓄積されたエネルギを生成しエンドユーザ114に提供するための最適なタイミングを管理する。このように、エンドユーザ114は、エネルギの消費量の点での中断や電力の変化を認識しない。このモデルは、分散型エネルギリソースが予測可能な毎日の電力需要プロファイルに対するオフセットとして動作するように設計され、次いで、発電、送電、配電のシステム全体の最適化のために、この要求への独立した応答が多数生成される、公共事業従動、脱凝集、分散型エネルギ貯蔵システムの１つの機器アプリケーションを示す。しかし、この資産は、全体のオンピーク期間を予測に役立つことができるように十分に大きな蓄積容量（またはデマンド管理影響期間）を有する。はるかに小さい資産は、個別にそのようなサービスを提供することができないが、所望の任意の負荷形態を提供するために、他のそのようなデバイスとの統計的に配置された展開で動作することができる。
【００４９】
この特定の実施形態では、代表的な一体型エアコンからの通常消費電力は、単にポンプ120および空気処理（図示されていない）が動作している場合、３．５−５ＫＷ（コンデンサ203およびコンプレッサ202のフル稼働中）から約３００Ｗにシフトされる。このように、３．２−４．７ＫＷの純減が、単一の機器116で実現される。この減少の時間は、TES 146の容量に応じて、1-4時間続き得る。単独で、この減少は、EPGの全体的なパフォーマンスに無視できる程度であるが、数万のこれらの機器116の純累積的影響は、コミュニティやユーティリティ地区の消費電力の大幅な削減（例えば、何百MW）を提供することができる。
【００５０】
開示された実施形態では、冷媒ベースの熱エネルギ貯蔵と冷却を提供し、効率的な冷却装置を提供する。凝縮ユニットに接続されたとき、システムは、ある期間中にエネルギ容量を格納および第2の時間期間の間に蓄積されたエネルギからの冷却を提供する能力を有する。システムは、時間帯のいずれかの間に動作するように最小限のエネルギを必要とし、最初の期間中にシステムを動作させるのに必要なエネルギの一部のみが、オプショナルな冷媒ポンプを使用して、第二の期間中にシステムを動作させるのに必要とされる。
【００５１】
図３は、電力グリッドのピーク需要の期間から電力負荷をシフトするように制御される統合されたTESを有する冷蔵庫の実施例の構成を示す。図２で説明したTESエアコンディショナと同様に、TES冷蔵庫は、低温単相または単相変化材料の形態で熱エネルギを蓄積するために使用されるTES媒体320とともに、統合されたTES146ユニットを利用する。上記のエアコンディショナ130と同様に、圧縮機302は、エンドユーザ114のサイトでソース電力150が供給され、冷媒を圧縮し、凝縮器303で凝縮して、膨張装置306を用い、冷媒を蒸発器310内（動作モード）またはバルブ324を操作してTES内（充電モード）で膨張させる。TES146がチャージされると、TES冷蔵庫機器132は、TES媒体320に蓄積された冷却を用いて冷媒を凝縮させ、それをバルブ322を用い冷媒ポンプ320によって駆動されて、蒸発器310を循環させる、ディスチャージモードで使用することができる。図２の実施例の場合のように、圧縮機302に接続されたTESコントローラ148、液体冷媒ポンプ320、バルブ322，326は、機器132の性能を除去または低下させることなく、エンドユーザに１１４蓄えられたエネルギを生成し、供給するための最適なタイミングを管理する。このように、エンドユーザ114は、エネルギの消費量の点での中断や電力の変化を認識することがない。
【００５２】
図４は、電力グリッドのピーク需要の期間から電力負荷をシフトするように制御される統合されたTESを有する温水ヒータの実施例の構成を示す。図４は、電力グリッドのピーク需要の期間から電力負荷をシフトするように制御される統合されたTESを有する、加熱ベースの機器１１６の実施例を示す。上述の冷却ベースのTES機器と同様に、TES温水ヒータ１４２は、高温単相または単相変化材料の形態で熱エネルギを蓄積するために使用されるTES媒体４２０とともに、統合されたTES146ユニットを利用する。この実施形態では、ヒータ411は、エンドユーザ114のサイトでソース電力150が供給され、従来の給湯器のように、タンク409内の温水415を加熱するだけでなく、バルブ422およびポンプ１２０を介して、TES146へ、およびバルブ424を介して戻る熱伝達材料をヒータ411が加熱するために利用する。TES146がチャージされると、TES温水機器142は、TES媒体420に蓄積された熱を用いて、ディスチャージモードで使用することができる。オフセット期間中にディスチャージするときに、熱は、TES媒体420から熱交換器410にバルブ424を介して伝達される。熱交換機410は、熱を熱伝達材料から温水に伝達し、TES 146にバルブ422およびポンプ120を介して再循環する。冷却ベースのＴＥＳ機器１１６の場合のように、ヒータ４１１に接続されたTESコントローラ148、ポンプ120、およびバルブ422，424は、機器142の性能を除去または低下させることなく、エンドユーザに１１４蓄えられたエネルギを生成し、供給するための最適なタイミングを管理する。このように、エンドユーザ114は、エネルギの消費量の点での中断や電力の変化を認識することがない。
【００５３】
図５は、機器のエンドユーザへのサービスを中断することなく電力グリッドのピーク需要の期間から電力負荷をシフトするために、複数の機器を制御して最適化された住居の別の実施形態を示す。図５に示すように、オンサイトエネルギ貯蔵（バッテリ）と単一のユーザへの電力入力を有するグリッドレベルの電力生成および配電システムの実施例が描かれている。図１の実施形態と同様に、中央発電１０２からの電力は、公共事業に管理された送電ネットワーク１０４、および公共事業に管理された電力配電ネットワーク１０６を介してエンドユーザ１１４に届けられる。電力は、エンドユーザサイトで、サブステーション１０８および変圧器１１０で降圧された後、電力メータ１１２を介して届けられる。この例では、エネルギ蓄積（この例ではバッテリ５４６）を用い得る種々の電気装置（電力蓄積家庭用機器５１５）が、コントローラ５４８によって、個々に制御される。この例では、エアコンディショナユニット５３０、冷蔵庫／冷凍庫５３２、ディープストレージ冷凍庫５３４、冷却される自動販売機５３６、ウォータークーラー５３８、または周囲温度を下回る冷却を用いる他のあらゆる装置などの冷却ベースのＴＥＳ機器５１６が、電源１５０に接続され、必要に応じてグリッドから電力を引き出す。さらに、図５は、エネルギ蓄積（この例ではバッテリ５４６蓄積）を用い得る種々の加熱ベースの電気装置（家庭用機器）が描かれ、ＴＥＳコントローラ５４８によって個々に制御される。これらのデバイスの累積的な効果は、全体的な所望の「反転された」負荷形態を模倣してもしなくてもよく、このような機器の多数の配置により達成されることを意図し、十分な数で見たときに、その所望の負荷形状が現れる。
【００５４】
この例では、オーブン５４０、温水器５４２、暖房用ボイラーまたはストーブ５４４、衣類乾燥機５５２、または周囲温度を上回る加熱を用いる他の装置などの加熱ベースのＴＥＳ機器５１６が、電源１５０に接続され、必要に応じてグリッドから電力を引き出す。各機器５１６，５１８は、バッテリ５４６を備え、それは、リアルタイムグリッド電力によって機器に供給される冷却または加熱を補い、および／または置き換えることにより、エンドユーザ１１４にエネルギ蓄積を提供するために用いられる。この例では、機器はエンドユーザ１１４内または近傍に位置し、オンサイト電力供給ラインによって住居から電力を供給されるが、何れかまたは両方のこれらの装置は、電力を他のソース、例えば中央発電１０２、配電されるエネルギ源、サイト発電など、から受け取り得る。
【００５５】
TES機器116-118によって予測需要に応えるので、複数のコントローラ548は、体系的に、機器516-518を低消費電力状態に切り替えて、それによって電力需要を削減し、潜在的に有害な状況をシフトするのを支援する。パワーメータの下流側に位置するコントローラ548は、蓄積されたエネルギの利用を促進し、蓄積されたエネルギを生成しエンドユーザ114に送電するための最適なタイミングを管理し、ピーク需要は、中央発電102で大幅に低減することができ、このような方法で、エンドユーザ114は、エネルギの消費量の時点での中断や電力の変化を理解していない。このモデルは、分散型エネルギリソースが予測可能な毎日の電力需要プロファイルに対するオフセットとして動作するように設計され、次いで、発電、送電、配電のシステム全体の最適化のために、この要求への独立した応答が多数生成される、公共事業従動、脱凝集、分散型エネルギ貯蔵システムを示す。
【００５６】
典型的に、全てのバッテリのストレージ機器は、バッテリーの充放電のために従来のよく知られた方法だけでなく、交流に戻す変換か、またはデュアルパワーＡＣ／ＤＣヒータ／クーラーを組み込む。また、鉛酸、ニッケル・カドミウム、リチウム等の蓄電池546の任意のタイプが、開示された実施例のスコープで用いられ得る。化学的または機械的（例えば、フライホイール、圧縮ガス等）などのエネルギ蓄積の追加の手段もまた開示される実施例の範囲内で利用することができる。
【００５７】
電池546またはTES146が、さらに、中央発電102で発電された以外の電力で充電され得ることも、開示された実施例の範囲内である。例えば、太陽光や風力発電された電力は、EPGの引き出しを更に減少（または増加）させる形のストレージ手段146，546に、充電（または放電）するために入力され得る。例えば、小さな光起電力電池560は、エンドユーザ114の住居の外側に配置することができ、それは小さな（例えば、100W）のちょっとした充電の発電をし、それは日中にバッテリまたはＴＥＳを充電し、機器116，118，516，518がパワーダウンして短い時間、可能には数分のように短い時間オフセットすることを可能にする。これは、大きなスケールでのEGPのパフォーマンスを最大化するために、なお統計的に平均化された実質的な利益を提供しながら、数千または数百万の機器の累積集計が、種類、量、およびオフセットの期間において非常に大きな多様性を可能にするためである。
【００５８】
図６は、オフセット家電機器の影響で、同じ負荷プロファイルのオーバーレイでの、典型的な電気事業負荷プロファイルの例示的なグラフである。図６に示すように、典型的な電気事業負荷プロファイルは、単一の24時間の期間を示している。この負荷は、アクティビティと温度によって駆動される典型的な正弦波に従い、ピーク電力需要は2:00-6:00PMの範囲にある。本出願の実施形態は、エネルギ貯蔵機器のエネルギ使用量の一部をオフピークにシフトし、発電が、よりクリーンで、より効率的、かつ安価であるときの夜間または低EPG活性の期間中にエネルギを保存することにより、ピークエネルギ需要を減少させる。これは、複数の機器が、エンドユーザ114によって、需要の減少を提供するために、１日のピーク時にそのエネルギを提供することを可能にする。いくつかのケースでは、ストレージ機器からのエネルギ需要は、公称機器ドローから95-100％の減少であり得る。集約され展開されると、累積効果は、実質的な効率性と信頼性を向上させ、それによって、よりクリーンで、よりスマートで、およびより持続可能な電力グリッドを実現する。
【００５９】
同じ24時間の期間の電気事業負荷プロファイルのオーバーレイで、ストレージ機器の200MWの電力需要の展開における正味の累積削減は、容易に予測されたピーク需要負荷のプロファイルを一致させるように制御し得ることが示されている。したがって、EPGのピーク負荷曲線は、機器ストレージディスチャージオフセット604として示されるように、その最もクリティカルで脆弱な時に大幅に低減され、この負荷は、発電が最も少なくストレスを受ける時で、機器ストレージチャージオフセット602として示されるしばしば電気が余剰の時にシフトされる。この技術の正味の効果は、ピーク時の需要を減少させ、また、この負荷を谷に移動させることの両方により、極端な変動を正規化する。これは、中央発電102がより安定、より予測可能なEPGへの出力、より低コスト、より低排出の発電資産を維持することを許します。この技術は、特に風力エネルギが、主に夜間に駆動された領域に利益をもたらす。公共事業は、ピーク発電の必要性のオフセットを助ける分散リソースの恩恵を受け、配電渋滞、再生可能なエネルギ源を緩和し、排出量を削減する。エンドユーザ114（事業者、住宅や制御されたストレージユニットがインストールされている建物）は、昼間の低いエネルギ消費、高効率化、低エネルギコスト、より小さな環境負荷、および改善された快適さである。
【００６０】
図７は、オフセット家電機器の影響で、同じ負荷プロファイルのオーバーレイを含む、図６に示す電気事業負荷プロファイルのピーク負荷部の代表的なグラフ表示、である。この図は、複数の制御されたストレージ機器によるピーク負荷の累積削減（機器ストレージディスチャージオフセット604）を強調表示し、オフセット曲線を生成するために統計的に協調して動作する個々に制御される機器ユニットをグラフィカルに表示し、それは、予想電力グリッドの状態を効果的に向上させ、統計的分布（統計的分布制御）によって制御を達成する。この例では、累積ストレージディスチャージのオフセット606は、約15分の時間帯に分割されている。累積トレー時ディスチャージオフセット606は、15分刻みで、特定の機器がパワーダウン（オフセット）するようにストレージを利用している期間は、任意の時間増分であり得、典型的に機器の種類や機能に依存している。例えば、TESウォータークーラー136、または温水ヒータ142は、単に毎時15分であるデューティサイクルを有することができ、従って、これらのユニットは、単一の累積ストレージディスチャージオフセット606に関係することができ、またはアクティブオフセット間の時間経過を有し得る。例えば、15分および毎時オフ45分の典型的なデューティサイクルを有する温水ヒータ142は、オン・サイクルをオフセットするためにストレージを利用することができる。温水ヒータ142は、最初の累積的なストレージディスチャージオフセット606内で表示される場合があり、もし機器が十分なストレージ容量を有していれば、おそらく５番目、９番目、１３番目、１７番目、２１番目、２９番目、および３３番目のオフセット期間に可能である。このように、単一のアプライアンスは、制御されたグリッドの影響の複数のインスタンスを持つことができる。
【００６１】
TES、または他の大規模なエネルギストレージを用いる他の機器、およびより大きなデューティサイクルを有する機器のため、単一のユニット（すなわち、TESエアコンディショナ130）は、複数の連続した累積ストレージディスチャージオフセット606の期間を利用することができる。図２に示すようなTESエアコンディショナ130は、3-6時間の間、100％のデューティサイクルをオフセットすることが可能であり得る。この場合、単一のTESエアコンディショナ130は、図７に示す、この例では約12:00PMに開始し、約8:15PMまで、各および全ての累積ストレージディスチャージオフセット606の期間、オフセットできる。示されているように、エンドユーザ114サイト内のあらかじめプログラムされたコントローラによってオフセットが開始し、機器の電源を通常のユーティリティ電力から蓄積されたエネルギにシフトし始める。この例では、36累積ストレージディスチャージオフセット606期間内の合計1,878,000単位が、ＥＰＧからの約200MWのピーク電力をシフトするのに用いられる。任意の日の略正午に、1,878,000単位（0.21％）の4000を開始し過去24時間の間に低いEPG需要の期間で蓄積された蓄積エネルギへのプリプログラムされたシフトが開始される。第２の累積ストレージディスチャージオフセット606の期間では、8000ユニット（0.42％）が蓄積エネルギへのシフトを開始または継続し、略4:30PMまで、約100K機器（全ての制御される機器の53％）が蓄積エネルギで電力を供給される。
【００６２】
この効果は、複数の制御される機器（すなわち、プリセット単位の統計的展開）の累積的本質に基づいているので、少ない数の異なるプログラム（この例では３６）が、オフセット曲線を再現するために統計的方法で用いられる。この例では、インストールされているコントローラ148，548の0.21パーセントが、毎日、略12:00PMから12:15PM、0.42％シフトは12:15PMから12:30PM、および5.3％シフトは4:30PMから4:45 PMに電力をストレージにシフトするために、それらの機器をプログラムする。したがって、個々の機器は予想される電力グリッドの状態を効果的に改善するために、オフセット曲線を生成するように、統計的に協調して動作するようにコントローラ148、548によって制御される。非常に多くのエンドユーザ114を含むことで、統計的に有意義な数の機器ユニットが電力グリッドの状態に大きな影響を与えることができる。
【００６３】
EPG上のピーク負荷の大きさは、任意の単一の制御される機器の個々のオフセットの貢献に比べて非常に大きいので、オフセットタイミングは高い精度を要求せず、そこで、工場出荷時に、または別の場所での事前プログラミングを可能にする。精度を高めるための追加のプロセスは、ユニバーサルクロック信号（すなわち、NISTラジオ局WWVB）、機器の位置における最高外気温度の平均、マニュアルエンドユーザ114のロケーション・エントリ（例えば、郵便番号、エリアコードアドレス、状態など）、ACライン状態（電圧、電流、周波数など）またはEPGの最適化の全体的な全体像中でその特定の機器の小部分の精度を高めるのにコントローラ148、548を支援する任意の他の情報を利用するコントローラ148、548で実装されてもよい。このように、日付、時刻および季節は容易に決定され、個々のユニットの精度やシステム全体の性能を向上させるために利用される。利用ルール、テーブル、アルゴリズムまたは予めプログラムされた情報または予めプログラムまたは容易に入力されるソフトウェアは、有意に、各コントローラ148、548のコストおよび複雑さを減少させる。
【００６４】
上記に開示されたシステムでは、家電メーカは、発電ユニットの追加または購入電力の発生の回避を介して公共事業に大幅なコスト削減を提供しつつ、様々な複数の機器として組み合わせると、電気システムのピーク需要と将来の公共事業のへの容量要求を減少させる場合、リーズナブルな価格で自社製品にエネルギ貯蔵、および簡単なコントローラ148、548を組み込むことができる。制御されるストレージ機器ユニットは、電気システム内で動作し、電気事業の負荷形態、クリッピングピーク時の負荷、オフピーク谷の充填に測定可能な影響を生成し、電気システムのロスはピーク負荷期間の間には高く、オフピーク期間には低いので、電気システム運用コストの削減につながる。開示された実施形態は、高損失なオンピーク期間のエネルギ要件を低減し、低損失なオフピーク期間のエネルギを使用することにより、この効果を打ち消し、正味の効果は、総電力システム損失の低減、およびシステムが電気事業またはバランスオーソリティの補助的なサービス要求を減少させ、電気システムの力率を改善し、ひいては反応しやすい電力要件を低減する。そのため、家電製品とそれに関連するコントローラおよび設定は、ピーク需要だけでなくだけでなく、同様に着目する他のグリッドのパラメータに対処するために使用することができる。さらに、解法は、任意のオンライン通信とは独立であり、また、通信ネットワークの一部ではないことでホームランドおよびグリッドのセキュリティを向上させる。
【００６５】
さらに、分散型コントローラのインテリジェンスへの所望の統計的な分布負荷形態の追加は、各コントローラ（またはそのようなすべてのコントローラ）が日常的に適切な統計的分布で、基準点に対して相対的な異なる開始時間を選択することを可能にする。これは、所望の負荷形態が、見落としの介入なしに、平均して最大時間が満たされる可能性を向上させ、解法のロバスト性を向上させる。また、異なる資産、資産の種類、または資産のアプリケーションは、異なる統計的分布曲線を有し得ることは、実施形態の範囲内である。例えば、これは、全体のピーク時に実行しそうにない住宅の機器が固有の負荷形状を有する住宅のピークに対処することを可能にする。これらの負荷の形態は、互いに協調して定義され、インストールベースの利点を犠牲にすることなく時間をかけて修正することができる。また、ここで統計分布制御として記載されたコントローラおよび制御アルゴリズムは、任意の資産に適用することができる。これは、明瞭なストレージを有する資産、固有のストレージ属性を持つ資産、およびその他ストレージなしに他の手段を介した低減要求に応答する資産を含む。前述の実施例は、オンデマンドピーク低減に焦点を当てているが、これは本発明の範囲を限定するものではない。この装置は低減だけでなく、オフピーク期間および負荷の増加にも等しく適用でき、また、需要の他にまたは加えて、グリッドの他の属性に対処することができる。SDCは、他のアプリケーション固有のコントロールと組み合わせて使用することができる。例えば、プラグイン電気自動車（PEV）560の充電は、その固有の形態はピーク負荷の形態やその望ましい反転と一致しないかもしれないが、依然、少量で、所望の形態に応じて中断または有効にすることができ、したがって、目標、およびSDCの資産ベースに係わらず、有利に貢献し得る。
【００６６】
パーソナルコンピュータは、ストレージを内蔵しており、一般的に、オンラインである。インターネット接続の継続的な成長に伴い、内蔵のストレージを有するより多くの機器が、オンラインであろう。これらの機器は、デマンドレスポンス（DR）イベントまたはSDC制御に、個別に、または組み合わせて、一意に応答することができる。両方の場合において、応答は、自分自身をグリッドから分離し、それによって内部ストレージの容量を低下させ、次いで有害なリバウンド効果を回避するために後の時間期間（例えば、オフ・ピーク、）まで充電を禁止する。SDCの場合は、シフトが日常的に一般的な条件に応答しているのに対し、DRを使用して、資産は、イベントに応答している。
【００６７】
本発明の上記記述は、実例および説明の目的で提示されたものである。網羅的なものであること、または開示された正確な形式に発明を限定することが意図されたものではなく、他の修正および変更は上記教示に照らして可能である。実施形態は発明の原理の最良の説明のために選ばれて述べられ、その具体的な応用は、他の当業者が様々な実施形態、および様々な変形例において発明を最も役立てることを可能にし、想定される特定の使用に適している。添付されたクレームは、従来技術によって制限されない限り、発明の他の実施形態の変形を含むことが意図される。
【００６８】
排他的所有権または特権がクレームされる本発明の実施例は、特許請求の範囲のように定義される。
【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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【国際調査報告】
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2014535253.tif 000011