(57)【要約】  本発明は、所定の地理学的領域によって定義された電力系統（２００）にわたって電気エネルギーを発生および分配するためのシステムに関する。  本システムは、定常状態で稼働し前記電力系統（２００）の電気エネルギーの少なくとも一部を発生する第１のいわゆる主な実体物（１１０）と、再生可能エネルギーから電気エネルギーを断続的に発生する第２の実体物（１２０）と、負荷追随状態で稼働することができる電気エネルギーを発生する第３の実体物（１３０）と、を備え、前記地理学的領域の１年間にわたる全エネルギーポテンシャルの変化のプロファイルに対応できる規模であり、前記主な実体物（１１０）および前記第２の実体物（１２０）によって１年間にわたって供給される電気エネルギーの量の変化のプロファイルの合計が、前記電力系統（２００）の１年間にわたる電気エネルギーに対する需要の変化のプロファイルよりも小さいことを特徴とする。【代表図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の地理学的領域によって定義された電力系統（２００）全体にわたって電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）であって、
定常状態で稼働して前記電力系統（２００）で発生される電気エネルギーの少なくとも一部を発生する、電気エネルギーを発生するための第１のいわゆる主な実体物（１１０）と、
エネルギー貯蔵手段を付随せずに前記電力系統（２００）で発生される電気エネルギーを断続的に発生する、再生可能エネルギーから電気エネルギーを発生するための第２の実体物（１２０）と、
負荷追随状態で稼働することができると共に前記電力系統（２００）で発生される電気エネルギーを供給することができる、電気エネルギーを発生するための第３の実体物（１３０）と、を備え、
前記システムは、前記地理学的領域の１年間にわたる全エネルギーポテンシャルの変化のプロファイルに対応できる規模に設定されており、電気エネルギーを発生するための前記主な実体物（１１０）によって１年間にわたって分配される電気エネルギーの量の変化のプロファイルおよび再生可能エネルギーから電気エネルギーを発生するための前記第２の実体物（１２０）によって１年間にわたって分配される電気エネルギーの量の変化のプロファイルの合計が、前記所定の地理学的領域によって定義される前記電力系統（２００）の１年間にわたる電気エネルギーに対する需要の変化のプロファイルよりも小さいことを特徴とする電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）。
【請求項２】
電気エネルギーを発生するための前記主な実体物（１１０）は、前記電力系統（２００）の需要に合致するように要求された電気エネルギーの少なくとも５０％を分配することを特徴とする請求項１に記載の電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）。
【請求項３】
電気エネルギーを発生するための前記第１の実体物（１１０）および負荷追随状態で稼働できる電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物（１３０）は、同じ発生ユニットから形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）。
【請求項４】
電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物（１３０）は、単一モジュールまたは複数の同一の電力モジュールから形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）。
【請求項５】
電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物（１３０）に属する複数のモジュールのそれぞれの電力は、１００ＭＷｅから５００ＭＷｅの間で構成されることを特徴とする請求項４に記載の電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）。
【請求項６】
電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物（１３０）は小さな原子炉であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）。
【請求項７】
再生可能エネルギーから電気エネルギーを発生するための前記第２の実体物（１２０）および／または電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物（１３０）は、前記所定の地理学的領域に設置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）。
【請求項８】
前記システムは、１年間にわたって発生された全エネルギーポテンシャルの変化のプロファイルと、前記電力系統（２００）において１年間にわたって要求される電気エネルギーの変化のプロファイルとの間の最小の差（Ｅmin）と最大の差（Ｅmax）によって定義される管理窓が、電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物（１３０）の最適な電気エネルギー発生間隔に含まれるように、規模設定されることを特徴とする請求項７に記載の電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）。
【請求項９】
電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物（１３０）の電力の規模調整によって、前記管理窓が電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物（１３０）の前記最適な電気エネルギー発生間隔に含まれるように前記規模設定がなされることを特徴とする請求項８に記載の電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）。
【請求項１０】
電気エネルギーを発生する前記第３の実体物（１３０）は少なくとも一つの電力モジュールから構成されており、前記所定の地理学的領域にわたって前記第３の発生実体物（１３０）を形成する電力モジュールの数の調整によって、前記管理窓が電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物（１３０）の前記最適な電気エネルギー発生間隔に含まれるように前記規模設定がなされることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載された電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）の最適化方法であって、
前記所定の地理学的領域によって定義される前記電力系統（２００）の電気エネルギー需要における変化の１年にわたるプロファイルを見積もるステップと、
前記電力系統（２００）において電気エネルギーを発生するための前記第１の実体物（１１０）によって１年間にわたって分配される電気エネルギーの量の変化のプロファイルを計算するステップと、
前記電力系統（２００）に分配される、再生可能エネルギーから電気エネルギーを発生するための前記第２の実体物（１２０）による１年間にわたって発生される電気エネルギーの量の変化のプロファイルを評価するステップと、
前記地理学的領域における１年間にわたって発生される全エネルギーポテンシャルの変化の前記プロファイルと、電気エネルギーに対する需要の変化の前記見積もられたプロファイルとを比較するステップであって、１年間にわたって発生される全エネルギーポテンシャルの変化の前記プロファイルは、電気エネルギーを発生するための前記第１の実体物（１１０）による１年間にわたって分配される電気エネルギーの量の変化のプロファイル、および前記再生可能エネルギーから電気エネルギーを発生するための前記第２の実体物（１２０）による１年間にわたって発生される電気エネルギーの量の変化のプロファイルの合計に相当するステップと、
前記地理学的領域の全年間エネルギーポテンシャルにおける変化の前記プロファイルが前記需要の変化のプロファイルよりも小さければ、前記地理学的領域の広がりを修正し、または前記主な実体物（１１０）によって前記電力系統において分配される電気エネルギーの量を修正するステップと、
１年間にわたって発生された全エネルギーポテンシャルの変化の前記プロファイルと、１年間にわたる前記電気エネルギー需要の変化の前記プロファイルとの間の最小の差（Ｅmin）と最大の差（Ｅmax）とを決定するステップと、なおここで、前記最小の差と前記最大の差とは管理窓を形成し、
前述のステップを通して決定された前記管理窓と、負荷追随状態での稼働を可能にする電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物（１３０）の最適な電気エネルギー発生間隔と、を比較するステップと、
前記管理窓が電気エネルギーを発生する前記第３の実体物（１３０）の最適な電気エネルギー発生間隔に含まれるように、前記地理学的領域の広がりの修正、および／または、前記第３の発生実体物（１３０）の規模設定の修正、および／または、前記第３の発生実体物が１またはそれ以上の同一の電力モジュールから形成されるという仮説において、前記第３の発生実体物（１３０）を形成する電力モジュールの数を最適化するという修正、を行うステップと、を含む最適化方法。
【請求項１２】
電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物（１３０）の前記最適な電気エネルギー発生間隔は、前記第３の実体物（１３０）の最大電力または前記第３の実体物を形成する各電力モジュール、の４０％から８０％の間にあることを特徴とする、請求項１１に記載の電気エネルギーを発生および分配するシステム（１００）の最適化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギー発生システム（電力系統（electrical grid）にわたって分散している断続的な再生可能エネルギーの重要な部分を含む）だけでなく、再生可能エネルギーの断続的な特性を相殺するためのエネルギー貯蔵手段の使用に頼ることをなくすための、前記システム全体としての最適化や規模設定（sizing）の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力需要の日中変動に対応するために、および電気エネルギーの発生と需要との間のバランスを維持するために、具体的な発生実体物が開発されてそれらの（電気エネルギーの）発生に適合するように設計されており、それにより、電気エネルギーが需要に応じて供給される。換言すれば前記具体的な発生実体物は負荷追随状態で作動するように設計される。前記具体的な発生実体物は、例えば、水力発電所であり、石炭火力またはガス火力の火力発電所である。
【０００３】
前記具体的な発生実体物は、大規模発生実体物を補完するような役割を果たしている。大規模発生実体物とは、大量のエネルギーを最低の価格で発生するように設計され、電力系統（grid）に分布する電気エネルギーの最大の部分の供給を実現するように設計された発電所である。これらは、通常、いわゆるベース負荷電力を供給する原子力発電所または化石燃料発電所である。
【０００４】
最終的に、最後のカテゴリーの発電所が消費のピークを満足させることを可能にする。観測されるピークは２つのタイプがあって、それらが組み合わされる。それは、通常夕方に存在しており主に家事行動様式に関連している日中ピークと、時期的な気象条件に関連している季節ピークである。
【０００５】
フランスにおける具体的な事例としては、原子力発電所がベース負荷電力を発生しているとともに負荷追随状態での稼働に関与している。しかしながら、最初からこれ（負荷追随状態での稼働）を意図して設計されてはいない。その結果として、施設の早すぎる消耗（燃料の消耗、作動装置の消耗など）をきたしている。この早すぎる消耗は、従って、これらの原子力発電所の最適な採算性を得ることを不可能にする。
【０００６】
温室効果ガス（greenhouse gases）の放出を減少させることへの要求は、背後に、電力系統の電力の主供給源としての、または、代わりに主供給源に匹敵する二次供給源としての、再生可能エネルギーの開発や使用がある。種々の再生可能エネルギーのなかでも、太陽光、風力、および海のエネルギーからの電力の発生は今日、３つの最も有望なエネルギー源であり、このための技術開発が重要である。
【０００７】
しかしながら、これらの再生可能エネルギー資源は、断続的で、不揃い（random）であるとともに不安定な資源である。加えて、電力の発生は時間的にも量的にも、電力系統の需要に必ずしも同調しない。従って、これらの再生可能エネルギーの使用の進展は、特に電力の発生と消費とのバランスをリアルタイムで維持することの困難さによって、効率を悪化させる。
【０００８】
この問題を解決するため、発生不足期間にそれ（エネルギー）を復元すること可能にするために、これらの再生可能エネルギーによって発生された余分なエネルギーを貯蔵することができるための広範な研究や多数の開発が進行中である。従って、このエネルギーを貯蔵する可能性は、電力系統における要求と発生に応じてエネルギーを復元することを可能にすることにより実現できる。
【０００９】
逆に、発生した再生可能エネルギーの貯蔵を達成するための技術的な困難性は多々あり、開発された技術的な解決は、ポンプによる揚水によって得られたエネルギーの転換のための発電所（揚水式水力発電所（reversible hydroelectric power plants））という明らかな例外を除いては、未だに実行可能ではないか、または大規模に利用できるものではない。
【００１０】
再生可能エネルギー源により発生された電気エネルギーの断続的で不揃いであるとともに不安定な性質を克服するために、米国特許明細書第６６７１５８５号は、再生可能エネルギーを使用する施設からの電気エネルギーの商業的価値を増大させることが可能なエネルギー発生システム、発生方法、およびコンピュータプログラムの例を記載している。記載されたエネルギー発生システムは、原子力発電所、水力発電所、ガス火力発電所などと共に、再生可能エネルギー源からなる少なくとも３つの発電機の組み合わせによって形成されている。より正確には、記載されたエネルギー発生のためのシステムは、定常状態で作動することができる発電機、種々の方法で電気エネルギーを発生する再生可能エネルギー源、および再生可能エネルギー源（風力エネルギー）により発生されたエネルギー量の変動のような電力系統のバランスを維持するためにエネルギー発生を調整する目的でオンライン管理される第３の発電機からなる。オンライン管理される発電機によって発生されたエネルギーの量の多少が、その予測と比較されて、仮想エネルギー量として登録される。再生可能な電力源による電力の発生が下回る場合には、管理される発電所は風力タービンによるエネルギー量を補償したり負担したりする。逆に、需要に比べて再生可能な電力源による発生が上回る場合には、このエネルギー量は貸し方に記される（credited）。
【００１１】
このようなシステムは、エネルギーチェーンの一端において、いくつかの再生可能エネルギー源の特殊な挙動を相殺することができる。しかしながら、エネルギーチェーンの他端で存在するエネルギー需要を端緒とする、負荷追随状態で作動し続ける大規模発生実体物の加速的な消耗に対する保護は、なされてはいない。
【発明の開示】
【００１２】
このような状況において、本発明は電力系統全体にわたって前述の問題を解決することを可能にする、電気エネルギーを発生および分配するシステムを提案することを目的とする。
【００１３】
この目的のために、本発明は、所定の地理学的領域によって定義された電力系統全体にわたって以下の特徴を有して構成される電気エネルギーを発生および分配するシステムを提案する。  
−定常状態で稼働して前記電力系統で発生される電気エネルギーの少なくとも一部を発生する、電気エネルギーを発生するための主な実体物と、  
−エネルギー貯蔵手段を付随せずに前記電力系統で発生される電気エネルギーを断続的に発生する、再生可能エネルギーから電気エネルギーを発生するための第２の実体物と、
−負荷追随状態で稼働することができると共に前記電力系統で発生される電気エネルギーを供給することができる、電気エネルギーを発生するための第３の実体物と、
を備えており、  
前記システムは、前記地理学的領域の１年間にわたる全エネルギーポテンシャルの変化のプロファイルに対応できる規模に設定されており、電気エネルギーを発生するための前記主な実体物によって１年間にわたって分配される電気エネルギーの量の変化のプロファイルおよび前記再生可能エネルギーから電気エネルギーを発生するための第２の実体物によって１年間にわたって発生される電気エネルギーの量の変化のプロファイルの合計が、前記所定の地理学的領域によって定義される前記電力系統の１年間にわたる電気エネルギーに対する需要の変化のプロファイルよりも小さい、ことを特徴とする。
【００１４】
用語「再生可能エネルギー」は、人間の尺度では、無尽蔵のように考えられており、それら自体が充分迅速に補給されるエネルギーの形を意味する。従って、例えば、太陽光エネルギー、風力エネルギー、波のエネルギー、流体力学的エネルギーが再生可能エネルギーを構成する。
【００１５】
用語「発生実体物（generating entity）」は、単に電気エネルギーを発生するための単一のモジュールのみならず、電気エネルギーを発生するための一連のモジュールをも意味する。
【００１６】
本発明による発生および分配システムは、従って、電力系統の需要（需要が発生より大きいときに電力系統に再注入されるエネルギー）に比較して再生可能エネルギーの過剰な発生の期間における過剰分の貯蔵、という制約なしに可能になる。
【００１７】
加えて、第３の補充発生実体物が負荷追随に対して完全な責任が取れるように意図されその規模が設定されることによって、電力系統の需要の変動が補償されることにより、電力系統における再生可能エネルギーによって発生された電力の電力系統における直接的かつ好ましい分配が実現される。
【００１８】
本発明によれば、負荷追随状態で稼働する目的で設計された専用の電気エネルギー（好ましくは低電力）発生実体物の使用により、大規模発生実体物を設計し定常状態で稼働させることが可能になる。従って、これらの大規模発生実体物の経済性およびエネルギー効率は、最低の電力での稼働によって改善される。これらの大規模発生実体物は、もはや負荷追随に参画しないので、それらのライフタイムは引き延ばされ、稼働コストは低減される。
【００１９】
電力を発生するための施設の規模設定と稼働はこれにより最適化される。
【００２０】
さらに、負荷追随状態で稼働することができる第３の発生実体物は、電気エネルギーの発生と分配のためのロジステックシステムを最適化するために、好ましくは地理的に消費地域のできるだけ近くに位置している。
【００２１】
負荷追随状態で稼働することができる第３の発生実体物は、好ましくは、１またはそれ以上の量産された電力モジュールから形成される。
【００２２】
本発明によるシステムは、また、化石資源により供給され、排出基準に従った汚染発生実体物であるバックアップ発生実体物の使用をなくすことができる。従って、本発明によるシステムは、このようなタイプの実体物の使用の低減または削除によって汚染排出の低減が可能になる。
【００２３】
本発明によれば、再生可能エネルギーは、それらの不揃い、断続的、不安定な性質はもはや欠点ではなくなるので、最適化されて価格を安定化できる。従って、本発明によるシステムは、これらの技術の商業的発展に関与することを可能にする。
【００２４】
本発明による電力系統にわたる電気エネルギー発生および分配システムは、また、個別にまたは技術的に可能な組み合わせによって考慮される１またはそれ以上の以下の特徴を有する。
−電気エネルギーを発生するための前記主な実体物は、前記電力系統の需要に合致するように要求された電気エネルギーの少なくとも５０％を分配する。
−電気エネルギーを発生するための前記第１の実体物および負荷追随状態で稼働できる電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物は、同じ発生ユニットから形成される。
−電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物は、単一モジュールまたは、複数の同一の電力モジュールから形成される。  
−電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物に属する複数のモジュールのそれぞれの電力は、１００ＭＷｅから５００ＭＷｅの間で構成される。
−電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物は小さな原子炉である。
−再生可能エネルギーから電気エネルギーを発生するための前記第２の実体物および／または電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物は、前記所定の地理学的領域に設置されている。
−前記システムは、１年間にわたって発生された全エネルギーポテンシャルの変化のプロファイルと、前記電力系統において１年間にわたって要求される電気エネルギーの変化のプロファイルとの間の最小の差Ｅminと、最大の差Ｅmaxによって定義される管理窓が電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物の最適な発生間隔範囲に含まれるように、その規模が設定される。
−前記規模設定は、電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物の電力の規模調整（re-sizing）によって、前記管理窓が電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物の最適な発生間隔に含まれるようになされる。
−電気エネルギーを発生する前記第３の実体物は少なくとも一つの電力モジュールから構成されており、前記所定の地理学的領域にわたって前記第３の発生実体物を形成する電力モジュールの数の調整によって、前記管理窓が電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物の最適な発生間隔に含まれるように前記規模設定がなされる。
【００２５】
本発明は、また、以下のステップを含んで電気エネルギーを発生および分配するシステムを最適化する方法に関する。
−前記所定の地理学的領域によって定義される前記電力系統の電気エネルギーに対する需要の変化の１年にわたるプロファイルを見積もるステップと、
−前記電力系統において電気エネルギーを発生するための前記第１の実体物によって１年間にわたって分配される電気エネルギーの量の変化のプロファイルを計算するステップと、
−前記電力系統に分配される、再生可能エネルギーから電気エネルギーを発生するための前記第２の実体物によって１年間にわたって発生される電気エネルギーの量の変化のプロファイルを評価するステップと、  
−前記地理学的領域における１年間にわたって発生される全エネルギーポテンシャルの変化の前記プロファイルと電気エネルギーに対する前記見積もられた需要の変化の前記プロファイルとを比較するステップであって、１年間にわたって発生される全エネルギーポテンシャルの変化の前記プロファイルは、電気エネルギーを発生するための前記第１の実体物による１年間にわたって分配される電気エネルギーの量の変化のプロファイルおよび前記再生可能エネルギーから電気エネルギーを発生するための前記第２の実体物による１年間にわたって発生される電気エネルギーの量の変化のプロファイルの合計に相当するステップと、
−前記地理学的領域の全年間エネルギーポテンシャルにおける変化の前記プロファイルが前記需要の変化のプロファイルよりも小さければ、前記地理学的領域の広がりを修正し、または前記主な実体物によって前記電力系統において分配される電気エネルギーの量を修正するステップと、
−１年間にわたって発生された全エネルギーポテンシャルの変化の前記プロファイルと、１年間にわたる前記電気エネルギー需要の変化の前記プロファイルとの間の最小の差Eminと最大の差Emaxとを決定するステップと、なおここで、前記最小の差と前記最大の差とは管理窓を形成し、
−前述のステップを通して決定された前記管理窓と、負荷追随状態での稼働を可能にする電気エネルギーを発生するための前記第３の実体物の最適な電気エネルギー発生間隔と、を比較するステップと、
−前記管理窓が電気エネルギーを発生する前記第３の実体物の最適な電気エネルギー発生間隔に含まれるように、前記地理学的領域の広がりの修正、および／または、前記第３の発生実体物の規模設定の修正、および／または、前記第３の発生実体物が１またはそれ以上の同一の電力モジュールから形成されるという仮説において前記第３の発生実体物を形成する電力モジュールの数を最適化するという修正、を行うステップと、を含む。
【００２６】
本発明は、特に、貯蔵施設に頼ることなく再生可能エネルギーの価格安定化を最適化することを実現する、異なる発生実体物のセットの間の最適な組み合わせを選択することを可能にする方法を定義し実行することからなる。
【００２７】
このため、第３の発生実体物は、特に第２の実体物の電気エネルギー発生レベルが需要を満足することができない場合（太陽光や風の欠如など）に、第１および第２の発生実体物によって包含されないエネルギー需要をいつ何時でも対処できる規模に設定される。
【００２８】
従って、第３の発生実体物は、１年間にわたって発生された全エネルギーポテンシャルの変化のプロファイルと、１年間にわたる電力量に対する需要の変化のプロファイルとの間で定義されたエネルギー要求を包含するような規模に設定される。
【００２９】
好ましい実施形態によれば、電気エネルギーの発生のための前記第３の実体物の最適な電気エネルギー発生間隔は、前記第３の実体物の最大電力または前記第３の実体物を形成する各電力モジュールの、４０％から８０％の間にある。
【００３０】
本発明の他の特徴および利点は、説明のために、および限定を意図していない、添付図面を参照して述べられるこの明細書によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による電力系統にわたって電気エネルギーを発生および分配するためのシステムの概略図である。
【図２】所定の地理学的領域に対する電気エネルギー需要／発生の分布の１年間にわたるプロファイルを示す説明図である。
【００３２】
全ての図において他に特別の規定がない限り共通する要素は同一の参照番号を有する。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、所定の地理学的領域に電気エネルギーを供給することを可能にするための異なる電気エネルギー発生実体物の立地の第１の例を概略的に図示する。
【００３４】
電気エネルギーの発生および分配のためのシステム１００は、以下により形成される。
−定常状態で稼働するとともに所定の地理学的領域に相当する電力系統２００にわたって電気エネルギーの少なくとも一部を分配するように稼働する電気エネルギーを発生する第１のいわゆる主な実体物１１０と、  
−電力系統２００にわたって直接的に分散しており、従って電気エネルギー貯蔵手段を付随していないので電力系統２００において発生される電気エネルギーを断続的な方法で分配している、再生可能エネルギーから電気エネルギーを発生する第２の実体物１２０と、  
−電力系統２００の需要と、前記第１の発生実体物１１０および再生可能エネルギーを発生する実体物１２０から供給される電気エネルギーの量に応じて負荷追随状態で稼働することができる、電気エネルギーを発生する第３の実体物１３０と、から形成される。
【００３５】
好ましくは、再生可能エネルギー発生実体物１２０は、太陽光エネルギー、風力エネルギーまたは代わりに海のエネルギー（波、流れなど）から電力を発生する。
【００３６】
好ましくは、第１の発生実体物１１０は、定常状態で稼働するために規模設定され最適化された少なくとも１つの発電所から形成される。
【００３７】
好ましくは、電気エネルギーを発生する第３の実体物１３０は、典型的には１００から５００メガワット（ＭＷｅ）の間の電力を構成する少なくとも一つの小さな電子炉から形成される。
【００３８】
発生および分配システム１００は、所定の地理学的領域にわたって最適化された方法で発生および分配システムの規模を設定すること、発生および分配システムを活用すること、を可能にする最適化方法に関連する。
【００３９】
第１に、このシステムによって発生された電力を受け取ることができる地理学的領域を定義することが必要である。
【００４０】
従って、この地理学的領域に対して本発明による最適化方法は、以下から構成される。
−この所定の地理学的領域において１年間にわたって分配された第１の大規模発生実体物１１０に属する電力の発生の部分のプロファイルを過去の発生データから計算し、
−（風、太陽光、波、潮流などの）天然資源のデータおよび前記地理学的領域に供給する再生可能エネルギーを発生するための現存する（または想定される）実体物の特徴から、１年間にわたる前記地理学的領域で入手できる再生可能エネルギーの量のプロファイルをシミュレーションによって推定することから構成される。
【００４１】
第１の大規模発生実体物１１０によって１年間にわたって分配される電気エネルギーの量のプロファイル、および再生可能エネルギーの発生実体物１２０によって１年間にわたって発生される電気エネルギーの量のプロファイルは、前記地理学的領域において１年間にわたって入手できるエネルギーポテンシャルのプロファイルを定義する。この地理学的領域におけるエネルギーポテンシャルの変化のプロファイルは、図２の曲線Ａによって表される。
【００４２】
最適化方法はまた、この地理学的領域で定義される１年間にわたる電力系統の需要のプロファイルである、過去の消費データを計算することから構成される。エネルギー需要の変化のプロファイルは、図２における曲線Ｂで表される。
【００４３】
仮に、少なくとも時々、エネルギー需要が主な実体物１１０と第２の再生可能エネルギー実体物１２０とから発生されるエネルギーポテンシャルよりも小さければ、（すなわち、曲線Ａが曲線Ｂと交われば）そのときは、エネルギーの過剰発生である。本発明による方法およびシステムは、再生可能エネルギー実体物によって発生されたエネルギーを失うことを避けると同時に再生可能エネルギーから導出された発生電気エネルギーの貯蔵をなくすように構成されているので、最適化方法は時間スケール（図２）上の位置にかかわらず曲線Ｂ（エネルギー需要）が曲線Ａ（発生されたエネルギーポテンシャル）を完全に上回るように、地理学的領域を再定義すること、および／または別の地理学的領域に再生可能エネルギーから発生された電気エネルギーを再割り当てすること、および／または、大規模発生実体物１１０による地理学的領域に割り当てられたエネルギーの量の修正をすることを含む。
【００４４】
第２に、本発明による最適化方法は、第３の発生実体物の最適な稼働に配慮するために、モジュールの数と第３の発生実体物１３０の電力を決定することからなる。
【００４５】
そうするために、最適化方法は、エネルギー需要（曲線Ｂ）と利用可能なエネルギーポテンシャル（曲線Ａ）との間の最小の差Ｅminと最大の差Ｅmaxとを決定することからなる。この最小の差Ｅminおよびこの最大の差Ｅmaxは、電気エネルギーを発生するための第３の実体物１３０が負荷のモニタリング状態で供給しなければならない管理窓を定義する。
【００４６】
この窓の限界（末端）が第３の発生実体物１３０の最適な発生間隔より下方にあれば、所定の地理学的領域における電力系統のバランスがそのときエネルギー不足なしで得られる。一例としては、第３の発生実体物１３０の最大電力の４０％から８０％の間の稼働が最適な発生間隔に相当する。電気エネルギー発生のためのこの限界は、第３の発生実体物１３０の負荷追随状態における稼働限界を決定する。
【００４７】
仮に、この窓の上限が、第３の発生実体物１３０の最適な発生間隔を上回れば、そのとき、この窓の上限を下げること（すなわち、最大の差Ｅmaxを下げること）が必要である。こうするために、以下のことができる。
−この地理学的領域のエネルギー需要（曲線Ｂ）を低減させるために地理学的領域の定義を修正すること。
−または、第３の発生実体物の最適な稼働能力を修正すること、従って、最適な発生間隔における負荷追随状態における稼働に対して供給されるエネルギーの量を修正すること。
【００４８】
仮に、この窓の下限が第３の発生実体物１３０の最適な発生間隔を下回れば、そのとき、地理学的領域のエネルギー需要が増加するように考慮された（例えば、それ（地理学的領域）を拡大する）地理学的領域に再定義することが必要である。
【００４９】
従って、本発明による最適化方法は、第３の実体物が設計された最適な電気エネルギー発生間隔を尊重するように、モジュールの数および／またはエネルギーを発生するための第３の実体物１３０の電力を決定することからなる。
【００５０】
第１の実施形態において、第３の発生実体物１３０の最適な発生能力の修正は、第３の発生実体物１３０の規模調整（re-sizing）によって達成されてもよい。
【００５１】
第２の実施形態において第３の発生実体物１３０が１またはそれ以上の同一の電力モジュールから形成されていれば、発生能力の修正は、所定の地理学的領域における第３の発生実体物１３０を形成する電力モジュールの数を加減することによって達成できる。
【００５２】
この第２の実施形態において、第３の発生実体物１３０の最適な発生能力はモジュールの追加または削減により修正される。この第２の実施形態は、負荷追随状態で作動するように意図されているこのタイプの発生実体物の製造を同一の電力モジュールの量産によって簡単にする利点を有する。この第２の実施形態は、また、このような実体物の電気エネルギー発生コストを削減することを可能にする。
【００５３】
電気エネルギーを発生および分配するシステムの需要／発生バランスおよび規模設定の決定は、ソフトウエア手段、コンピュータによって、地域のエネルギー需要（曲線Ｂ）が第１の実体物１１０および第２の再生可能エネルギー実体物１２０によって発生されたエネルギーポテンシャル（曲線Ａ）を常に上回ることを検証しながら考慮されたこの地理学的領域における連続的な繰り返しによって、得ても良い。
【００５４】
本発明によるシステムは、特に、負荷追随状態で稼働することができる第１の大規模電気エネルギー発生実体物について述べてきている。そうはいうものの、本発明の個別の実施形態においては、第１の大規模発生実体物および第３の負荷追随実体物が単一の電力モジュール、または、好ましくは同一の複数の電力モジュールから形成されていることができる物理的に同一の発生ユニットであってもよい。
【００５５】
本発明による別の利点は、特に以下のようなものである。
−再生可能エネルギーの魅力および経済的な利益をそれらの主な欠点（たとえばそれらの断続性）を補うことで向上させること。
−大量の電気エネルギーを発生する発電所の経済性およびエネルギー効率を、それらの定常的な最小限の電力による稼働によって向上させること。
−大規模発生実体物のライフタイムを改善すること。
−エネルギー貯蔵（資源の貯蔵または発生された再生可能エネルギーの貯蔵）に頼ることをなくすること。
−再生可能エネルギーからの電力発生の断続的な変動を含む需要に対して再生可能エネルギーを供給することを、リアルタイムで永続的に適応することによって電気料金の不安定さを減らすこと。
−化石資源によって供給されるバックアップ発電所に頼ることを減らす（または排除する）ことにより、（ＣＯ２、ＮＯｘ、ＳＯｘ、粒子などの）汚染排出物を減少すること。
−電気エネルギーを発生および分配する系統の稼働と規模設定を最適化することにより、負荷追随状態（陸地で／海岸で、または、海上で／沖合で）で稼働する低電力発生実体物の賢明な立地ができる。
−再生可能エネルギーの最適な価格安定政策の観点から発生する電気エネルギーのための施設の規模設定の最適化ができる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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