(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力グリッドシステムであって、：
電力グリッドと；
電力グリッドに接続される少なくとも一つの負荷と；
電力グリッドから負荷に取り入れられる電力を計量するように構成される第１の計器と；
電力グリッドに接続される少なくとも一つの断続的電源と；
断続的電源によって発電される電力を計量するように構成される第２の計器と；
第１および第２の計器からの読取り値を関連付け、これにより、断続的電源によって発電される電力の少なくとも一部が電力グリッドから負荷に取り入れられる電力とオフセット可能であるように構成される統合ユニット；
とを含み、
統合ユニットは第２の計器の読取り値による断続的電源によって発電される電力および第２の計器の読取り値による電力グリッドから負荷に取り入れられる電力のそれぞれの時間プロファイルを一致させることにより、第１および第２の計器の読取り値を関連付けるように構成される
電力グリッドシステム。
【請求項２】
断続的電源および負荷の一方または両方がそれぞれの時間プロファイルが互いに一致するのを容易にするために制御可能なように構成される、請求項１記載の電力グリッド。
【請求項３】
統合ユニットが第１および第２の計器からの関連する読取り値の一方または両方に基づいて負荷の電力供給コストを計算するように構成される、請求項１または２記載の電力グリッドシステム。
【請求項４】
電力グリッドに接続される少なくとも１つのディスパッチ可能な電源をさらに含み、ディスパッチ可能な電源による電力グリッドへの電力投入が第１および第２の計器からの関連する読取り値の一方または両方に応じて調整可能なように構成される、請求項１から３のいずれか一項記載の電力グリッドシステム。
【請求項５】
断続的電源が電力グリッドに直接または中間グリッド接続装置を介して接続される、請求項１から４のいずれか一項記載の電力グリッドシステム。
【請求項６】
断続的電源および負荷が電力グリッドに対して異なる場所にまたは電力グリッドに対して実質的に同じ場所に配置される、請求項１から５のいずれか一項記載の電力グリッドシステム。
【請求項７】
統合ユニットが一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる負荷の確率的な需要のヒストグラムを導出するために構成される、請求項１から６のいずれか一項記載の電力グリッドシステム。
【請求項８】
統合ユニットが一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる断続的電源からの供給の確率的な能力のヒストグラムを導出するために構成される、請求項１から７のいずれか一項記載の電力グリッドシステム。
【請求項９】
一つまたは複数のディスパッチ可能な電源による電力グリッドへの電力投入が一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる断続的電源からの供給の確率的な能力のヒストグラムに関連するように調整可能である、請求項８記載の電力グリッドシステム。
【請求項１０】
電力グリッド上の１つまたは複数のディスパッチ可能な電源から負荷への供給に関連するリスクプロファイルが一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる断続的電源からの供給の確率的な能力のヒストグラムを考慮して修正される需要プロファイルを観察することによって決定されるように修正可能である、請求項８または９記載の電力グリッドシステム。
【請求項１１】
統合ユニットが外部データ、例えば、場所データ、放射データ、風速データ、衛星を介して撮像される雲形成パターン、他の気象情報などを受信するように構成される、請求項１から１０のいずれか一項記載の電力グリッドシステム。
【請求項１２】
統合ユニットが断続的電源から負荷への供給を予測または精緻化するように構成される、請求項１から１１のいずれか一項記載の電力グリッドシステム。
【請求項１３】
統合ユニットが断続的電源から負荷への供給の一つのルックバック供給プロファイルまたは複数のプロファイルを決定するように構成される、請求項１から１２のいずれか一項記載の電力グリッドシステム。
【請求項１４】
統合ユニットが負荷の需要の一つのルックバック需要プロファイルまたは複数のプロファイルを決定するように構成される、請求項１から１３のいずれか一項記載の電力グリッドシステム。
【請求項１５】
電力グリッドシステムにおいて電力の投入および消費を統合する方法であって、方法が：
第１の計器を使用して電力グリッドから負荷に取り入れられる電力を計量することと；
第２の計器を使用して電力グリッドに接続された断続的電源によって発電された電力を計量することと；
第１および第２の計器からの読取り値を関連付け、これにより、断続的電源によって発電される電力の少なくとも一部が電力グリッドから負荷に取り入れられる電力とオフセット可能にすることと；
とを含み、
第１および第２の計器からの読取り値を関連付けることは第２の計器の読取り値による断続的電源によって発電される電力および第２の計器の読取り値による電力グリッドから負荷に取り入れられる電力のそれぞれの時間プロファイルを一致させること
を含む方法。
【請求項１６】
それぞれの時間プロファイルが互いに一致するのを容易にするために、断続的電源および負荷の一方または両方を制御することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
第１および第２の計器からの関連する読取り値の一方または両方に基づいて負荷の電力供給コストを計算することを含む、請求項１５または１６記載の方法。
【請求項１８】
第１および第２の計器からの関連する読取り値の一方または両方に応じて、少なくとも１つのディスパッチ可能な電源による電力グリッドへの電力投入を調整することをさらに含む、請求項１５から１７のいずれか一項記載の方法。
【請求項１９】
断続的電源が電力グリッドに直接または中間グリッド接続装置を介して接続される、請求項１５から１８のいずれか一項記載の方法。
【請求項２０】
断続的電源および負荷が電力グリッドに対して異なる場所にまたは電力グリッドに対して実質的に同じ場所に配置される、請求項１５から１９のいずれか一項記載の方法。
【請求項２１】
一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる負荷の確率的な需要のヒストグラムを導出することを含む、請求項１５から２０のいずれか一項記載の方法。
【請求項２２】
一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる断続的電源からの供給の確率的な能力のヒストグラムを導出することを含む、請求項１５から２１のいずれか一項記載の方法。
【請求項２３】
一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる断続的電源からの供給の確率的な能力のヒストグラムに関連するように一つまたは複数のディスパッチ可能な電源による電力グリッドへの電力投入を調整することを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる断続的電源からの供給の確率的な能力のヒストグラムを考慮して修正される需要プロファイルを観察することによって決定されるように電力グリッド上の一つまたは複数のディスパッチ可能な電源から負荷への供給に関連するリスクプロファイルを修正することを含む、請求項２２または２３記載の方法。
【請求項２５】
外部データ、例えば、場所データ、放射データ、風速データ、衛星を介して撮像される雲形成パターン、他の気象情報などを考慮することを含む、請求項１５から２４のいずれか一項記載の方法。
【請求項２６】
断続的電源から負荷への供給を予測または精緻化することを含む、請求項１５から２５のいずれか一項記載の方法。
【請求項２７】
断続的電源から負荷への供給の一つのルックバック供給プロファイルまたは複数のプロファイルを決定することを含む、請求項１５から２６のいずれか一項記載の方法。
【請求項２８】
負荷の需要の一つのルックバック需要プロファイルまたは複数のプロファイルを決定することを含む、請求項１５から２７のいずれか一項記載の方法。
【請求項２９】
請求項１から１４のいずれか一項に記載される電力グリッドシステムを使用して電力を供給する方法。
【請求項３０】
請求項１５から２８のいずれか一項記載の方法を使用して電力を供給する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、電力グリッドシステムおよび電力グリッドシステムにおける発電および電力消費を統合する方法に広範に関する。
【０００２】
発明の背景
今日まで、大部分の建物、とりわけ商業用建物、例えば、ショッピングモールまたは工業用建物は、発電機、例えば、石炭火力発電所または別の燃焼機関が電力グリッドネットワークを通じて、電力グリッドネットワーク上の負荷需要によって調整されるように電力を電力ネットワークプールに供給する主幹電力グリッドシステムからすべての電力を得ている。建物の負荷に関連する補助発電機からの発電は、建物の負荷によって電力ネットワークから引き出される全エネルギーを単独で削減する建物の組み込み発電機として、主幹電力グリッドシステムとは独立して実行することができる。例として、太陽光発電システムは、電力グリッドに優先して建物の負荷に供給するために、建物配電盤を通じて直接接続されることができる。
【０００３】
主幹電源グリッドシステム内では、発電用の断続的電源をディスパッチ可能な電源、例えば、石炭火力発電所または別の燃焼機関と一緒に使用して電力ネットワークプールに寄与する、すなわち、主幹電力グリッドシステムで経験する全面的な需要を満たすことができる。しかしながら、断続的電源の性質、例えば、変化する負荷プロファイルに直接追随することができないこと、出力が天候のような外部要因に依存すること、発電機に対して局所的である環境資源（例えば、水の流れまたは光起電（ＰＶ）プレートに入射する太陽光）が特定の時間で利用可能であることを考えると、主幹電力グリッドシステムを通じて主幹電力グリッドシステムに接続される負荷に電力を供給する手段としてそれらを採用することは、比較的展開が遅れたままである。
【０００４】
本発明の実施形態は、上記の問題の少なくとも一つに取り組むことを求める電力グリッドシステムならびに電力グリッドシステムにおける発電および電力消費を統合する方法を提供する。
【０００５】
発明の概要
本発明の第１の態様に従って、電力グリッドと；電力グリッドに接続される少なくとも一つの負荷と；電力グリッドから負荷に取り入れられる電力を計量するように構成される第１の計器と；電力グリッドに接続される少なくとも一つの断続的電源と；断続的電源によって発電される電力を計量するように構成される第２の計器と；第１および第２の計器からの読取り値を関連付け、これにより、断続的電源によって発電される電力の少なくとも一部が電力グリッドから負荷に取り入れられる電力とオフセット可能であるように構成される統合ユニットとを含む電力グリッドシステムを提供する。
【０００６】
本発明の第２の態様に従って、電力グリッドシステムにおける電力の投入および消費を統合する方法であって、方法が第１の計器を使用して電力グリッドから負荷に取り入れられる電力を計量することと；第２の計器を使用して電力グリッドに接続される断続的電源によって発電される電力を計量することと；第１および第２の計器からの読取り値を関連付け、これにより、断続的電源によって発電される電力の少なくとも一部が電力グリッドから負荷に取り入れられる電力とオフセット可能であるようにすることとを含む方法を提供する。
【０００７】
本発明の第３の態様に従って、第１の態様で規定した電力グリッドシステムを使用して電力を供給する方法を提供する。
【０００８】
本発明の第４の態様に従って、第２の態様に係わる方法を使用して電力を供給する方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一例の実施形態の電力グリッドシステム１００を図示した模式図を示す。
【図２】各電圧レベルが特定の市場決済プール（例えば、低電圧、高電圧、超高電圧など）に関連する、種々の電圧変圧器を通じた電気伝導に関連するネットワーク上の一連の電圧を示す。
【図３】一例の実施形態の、電力グリッドシステム１００における負荷による電力消費および負荷への電力供給を特定の期間にわたる時間の関数として図示したグラフを示す。
【図４】一例の実施形態の、一つの時間ビン間隔の供給を仮定した断続的電源からの供給の確率的な能力を図示したヒストグラムを示す。
【図５】一例の実施形態の、特定の期間に関連する電力能力の特徴的な変動を図示した一組のルックバック供給プロファイル示す。
【図６】一例の実施形態の、電力グリッドシステムにおける電力の投入および消費を統合する方法を図示したフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態は、以下の記述された説明から、単なる例として、図面と併せて、当業者によりよく理解され、容易に明らかになる。
【００１１】
図１は、一例の実施形態の、電力グリッドシステム１００を図示した模式図を示す。システム１００は、電力グリッド１０２を含む。電力グリッド１０２は、ネットワークを通じた電子および正孔の流れを介して関連し、対応する仕様に適合する電圧変圧器の配置によって規定される種々の電圧に関連する。通常、電力グリッド１０２に接続される一つの負荷または複数の負荷のための主幹供給は、より高い電圧レベルから下げているため、変圧器１１９からのものである。電力グリッドネットワーク上の種々の電圧を確立するための変圧器の適用は、当該技術分野において理解されており、本明細書においては詳述しない。図２は、例示的な電圧レベル、例えば、電力グリッドネットワーク２００内の低電圧２０３、高電圧２０４および超高電圧２０５を含む。各変圧器２０１、２０２または超高電圧発電機２０６は、図１に図示する変圧器１１９の役割を果たすことができる。
【００１２】
図１に戻って、電力グリッド１０２は、種々の電力源からの負荷間で電力を転送するために使用されるネットワークを確立し、また特定の電圧範囲に関連するプールにおいてエネルギーの市場および決済を確立する。
【００１３】
電力グリッドシステム１００は、複数の建物接続部、例えば、１０６、１０７をさらに含み、各建物接続部、例えば、１０６、１０７は、電力グリッド１０２から、例えば、関連する建物１０８内の一つの負荷または複数の負荷１１２に取り入れられる電力を計量するように構成される電力計、例えば、Ｍ１、Ｍ３を含む。
【００１４】
一つまたは複数の断続的電源１１４も、電力グリッド１０２に接続される。計器Ｍ２は、断続的電源１１４によって電力グリッド１０２に送出される電力を計量するように構成される。断続的電源１１４は、例えば、光起電（ＰＶ）発電機でもよい。
【００１５】
当業者は、電源の相互接続が装置に接続される中間グリッドへの中間または投入電力を介したものである場合、以下のプロトコルを追加的に適応させることができることが理解される。例えば、電源は、グリッドに所属する建物の分電盤に電力を投入することができ、次に建物によって引き出される電力のオフセットが断続的電源を介した電源の供給からグリッドで追加的電力を提供する。下記において、相互接続は、「グリッドへ」と呼ばれるが、断続的電源から負荷へのエネルギーの流れを確立する目的で、統合ユニットは、種々の種類の電源の相互接続をのために、本明細書に記載の計量プロトコルを利用できることが理解される。
【００１６】
通常、電力グリッド１０２上の競争力があるエネルギー源、すなわち、例えば、天然ガスまたは他の燃料ベースの資源を使用して電力変換からの電気を「連続的に」供給し、負荷の能力に適応して流れる供給源からの電気に対しては行われる、グリッドネットワーク上の任意の所定の負荷に対して「オンデマンド」で小売りするということは、断続的電源からの電気に対してはできないことが本発明者によって認識されている。このような電源は、利用可能な燃料および燃焼機関の最大能力によって制限されるが、外部環境変数によって制限されることはなく、したがって、負荷プロファイルに従うことができる。
【００１７】
電力ネットワーク上の一つまたは複数の特徴的な負荷に断続的電力を供給する目的で、特定の負荷に対する電気取引は、例えば、計器Ｍ１、Ｍ３からの読取り値に基づく少なくとも一つの負荷独自の特徴的なプロファイル（時間および能力において、本明細書では「負荷プロファイル」または「需要プロファイル」と呼ぶ）を考慮することおよび市場ベースの価格シナリオ、例えば、エネルギープール価格および／または特定の時点におけるエネルギー需要の相対的なレベルを考慮することにより実行される。市場における取引は、時間ビンに割り当てられた特定の期間、例えば、１秒、１分、半時間または１時間などに基づくことができる。例として、シンガポール電力市場(National Electricity Market of Singapore)は、半時間ベース、すなわち３０分間隔でエネルギーの供給および需要を計上している。エネルギー決済が行われる所定の時間ビンは、発明者によって以下で参照され、この特定の期間は、所定の市場に関連しており、様々な期間であってもよいことが理解される。
【００１８】
本発明の一例の実施形態では、断続的電源からの特徴的な発電は、所定の期間、例えば、所定のエネルギー市場でエネルギーが決済される少なくとも一つの時間ビンに及んで、例えば、Ｍ２で計量されるように、断続的電源１１４、例えば、ＰＶ発電機から建物１０８／負荷、例えば、１１２に関連する消費者への小売ベースの電力供給を形成する。供給特性は、本明細書では供給プロファイルと呼ばれ、所定の断続的エネルギー源に関連する経時的な資源およびエネルギー供給の変動を説明する。
【００１９】
一例の実施形態では、建物１０８／負荷、例えば１１２に関連する消費者は、断続的電源１１４から、断続的電源１１４の運営担当者との供給協定のもとで、課金期間にわたって同意した量の電力が提供される。この課金期間は、所定の市場プラットフォーム上の決済の最小時間ビンに関連する一つまたは複数の間隔に及ぶ。これは、資源、ここでは太陽光発電の利用可能性の不確定性は、経時的な負荷プロファイル（需要プロファイル）および供給プロファイルの統計を考慮することによって低減できることおよび負荷プロファイルに関連する種々の時間ビンにわたる供給レベルを調整することにより改善できることを意味する。
【００２０】
一例の実施形態では、図４のヒストグラム４００は、一つの時間ビン間隔の供給を仮定した断続的電源からの供給の確率的な能力を図示する。この例では、特定の時間間隔における全供給能力は、断続的電源からの電力の投入の確率に関連し、この分布は、電力を電力グリッドネットワークに接続されている一つの負荷または複数の負荷に提供するために利用できる。このようなシナリオでは、複数の時間ビンの電力の供給および消費について外挿できる。この意味で、離散確率モデルは、一つまたは複数の断続的電源の供給特性を表すために利用することができ、一つの負荷または複数の負荷の関連する需要プロファイルに基づく供給契約に算入することができる。一つまたは複数の負荷の確率的な需要を図示しているヒストグラムが同様に導出されることは、当業者に理解される。
【００２１】
一例の実施形態として、断続的電源１１４からの供給は、供給のための複数の時間ビンにわたって分配される平均電力量を提供することにより電力グリッド１０２上の特定の一つの負荷または複数の負荷に受け渡しできる。これにより、断続的電源１１４からの電力の供給者は、時間および能力における電源の特性を消費者に関連付けることが可能となり、消費者にエネルギーを供給する契約を、例えば、任意の所定の時間間隔で消費者に受け渡しできる最大および最小の電力量または少なくとも複数の時間間隔に及ぶ特定の期間にわたって受け渡しできる最小平均電力量に基づいて作成することができる。供給者は、加えて、特定の時間間隔またはこれらの間隔の組み合わせに関連する計画される電力供給と比較して、ルックバック期間にわたる実際の電力供給の任意の修正に基づくエネルギー決済取引を消費者に受領させるまたは受け渡すことにより、ルックバックベースで電力のために調整される取引を使用できる。
【００２２】
消費者は、例えば、個別の電力小売り協定に基づくことができる、電力グリッド１０２から得られる電力の代替手段をオフセットする電力グリッド１０２からの追加のまたは補助的な電力供給を有利に利用する。
【００２３】
一例の実施形態では、所定の市場の全供給および需要の特性（すなわち、主電力グリッドから電力を要求するすべての負荷を集約することによる）は、例えば、下記においてより詳述される統合ユニット１１６を使用することを考慮できる。断続的供給の期間、すなわち、一つまたは複数の断続的電源の一つまたは複数の供給プロファイルがプールに関連する全需要プロファイルに対して正の相関を示す場合には、一つまたは複数の供給電源が一つの負荷または複数の負荷への断続的電力の受け渡しを実施することにより得られるオフセット機構は、次に、所定の期間に関連する一つまたは複数の第２の供給電源から受け渡しされることを要する電力の全能力を調整する。消費者は、これらのオフセットを利用して、プールに関連する総需要プロファイルの一つのピークまたは複数のピークに関連する電力の要求を時には削減することができる。一つのピークまたは複数のピークがより高い市場レートにも相関している場合、一つまたは複数の断続的電源の供給は、第２の供給電源から満たされる需要量、したがって、一つまたは複数の第２電源から電力供給を得ることに関連するコスト量を有利に低減する。例として、一つまたは複数の第２電源は、電力を電力ネットワーク、例えば、ディスパッチ可能な電源に受け渡しできる従来の電源とすることできるが、一つまたは複数の第２電源は、卸売プールに一般的に関連させること、すなわち、卸売プールに電力を提供する一つまたは複数の電源の種類に無関係であることもできる。
【００２４】
例として、太陽光ＰＶ電力は、通常ピーク需要の期間、すなわち、日中で日当たりがよく、したがって、温かい状態の間に発電する。これは、例として、建物、例えば、１０８を冷やす空調ユニットからの消費者の全エネルギー需要と正の相関を有する。加えて、通常、工業および商業の活動は、標準的な業務時間内に実施され、したがって、これらの活動から要求されるエネルギーは、太陽光ＰＶ電力の供給（平均）と時間的に正の相関がある。晴天度指数および放射照度指数を考慮することにより、太陽光ＰＶ供給電源の全断続時間は、負荷への電力の供給のための任意の所定の時間ビンについて平均することで決定できることが留意される。
【００２５】
断続的電源１１４の供給から得られる全能力のオフセットを使用することにより、消費者は、電力供給契約の一部を形成するピーク需要が断続的電源１１４からの供給がない場合よりも低いと予想することができるので、電力グリッド１０２の適切な電圧で市場の二次小売業者と好ましい電力供給契約を交渉することができる。
【００２６】
競争力がある小売業者は、小売契約を満たすために現地で卸売電気を調達する義務がある。したがって、小売業者は、ピーク期間にリスクプロファイルを持ち、これは、小売業者が消費者に提示する供給契約の観点から考慮する。消費者が断続的電源１１４からの電力供給によってより低いピーク需要を予想することができるならば、次に、小売業者によって考慮されるリスクプロファイルは、小売業者がこの消費者のためにより低い頻度でまたはより低い平均需要能力でおよび特定の断続的電源について決定される供給の確率に関連して、卸売電気を調達することを期待できるという意味で「低減され」、競争力がある小売業者は、エネルギープールの代替供給需要特性を観察することによって決定される修正される供給プロファイルおよびそのような供給に関連する修正されるリスクプロファイルを観察することに基づいて、より有利な条件を提示する立場になる。
【００２７】
以下では、断続的電源１１４から電力グリッド１０２への電力の投入の実施を容易にするためのまたは中間的もしくは間接的な手法を通じて電力グリッドに供給し、投入される電力を特定の一つの負荷または複数の負荷、例えば、１１２での消費に関連付ける技術的手段について記載する。
【００２８】
一例の実施形態における統合ユニット１１６は、計器Ｍ２からの読取り値に基づいて、断続的電源によって電力グリッド１０２に供給または投入される電力を決定するように構成される。
【００２９】
また、システム１００の統合ユニット１１６は、計器Ｍ１からの読取り値に基づいて、建物接続部、例えば、１０６を介して電力グリッド１０２から一つの負荷または複数の負荷、例えば、１１２に電力グリッド１０２の適切な電圧で取り入れられる電力を決定するように構成される。
【００３０】
一例の実施形態の統合ユニット１１６は、計器Ｍ１およびＭ２からの読取り値を関連付け、これにより断続的電源１１４により電力グリッド１０２に投入される電力および電力グリッド１０２から建物接続部、例えば、１０６を介して一つまたは複数の負荷、例えば、１１２に取り入れられる電力のそれぞれの時間プロファイルが互いに関連するように構成される。断続的電源１１４によって、直接的または例えば中継などの間接的な手段を介して、電力グリッド１０２に投入される電力の少なくとも一部は、電力グリッド１０２から、建物接続部、例えば、１０６を介して、一つまたは複数の負荷、例えば、１１２に取り入れられる電力に対してオフセット可能である。
【００３１】
例として、断続的電源１１４は、計器Ｍ２を介して電力グリッド１０２に指定の統合または課金の期間にわたって５０kwを発電および投入することができる。関連する建物１０８内の負荷、例えば、１１２は、指定される期間にわたって１００kwを消費することができる。
【００３２】
指定の期間、Ｍ１は、電力グリッド１０２から建物１０８に取り入れられる１００kwを計量する。
【００３３】
統合ユニット１１６、すなわち、時間分解手法によって、断続的電源から電力グリッド１０２に投入される電力の少なくとも一部を一つの負荷または複数の負荷、例えば、１１２に取り入れられる電力に関連付ける技術的手段を提供することによって、断続的電源１１４からの電力は、電力グリッド１０２で消費される特定の一つの負荷または複数の負荷に効果的に直接提供できる。
【００３４】
図３Ａは、一つまたは複数の負荷、例えば、１１２（図１）による電力消費およびそれへの電力供給を、特定の期間にわたる時間の関数として図示するグラフを示す。曲線３０２は、それぞれ昼夜の時間と一致するピーク、例えば、３０４および谷部、例えば、３０６を有することで、この例で選択される負荷による消費を概略的に示す。当業者に理解されるように、電力消費は、昼の間、例えば、事務所用建物で、業務時間および関連する電気製品、例えば、コンピュータ、プリンタ、扇風機、空調設備などの稼働のために、通常増加する。
【００３５】
曲線３０８は、特定の期間中のＰＶ発電機１１４（図１）からのＰＶ発電プロファイルを概略的に示す。当業者に理解されるように、発電ピーク、例えば、３１０は、昼間と一致し、一方、夜間、例えば、３１２では本質的に発電されない。換言すれば、選択される電源／負荷の対（または複数の対）の発電プロファイル３０８および消費プロファイル３０２は、好ましくは一致する。加えてまたはあるいは、一致は、負荷または負荷のサブセットを制御することも含むことができ、これにより、制御される消費プロファイルは、一つまたは複数の断続的電源の特定の発電プロファイルと一致しおよび／または、その逆も同じである。
【００３６】
曲線３１４は、一つまたは複数の第２エネルギー源を使用する電力グリッド１０２（図１）からの供給によって満たされる電力消費の一部を概略的に示す。曲線３０２と３１４との比較から見てとれるように、ピーク期間、例えば、３０４の間に満たされる必要のある電力の量は、それゆえに減少する。先に述べたように、競争力がある小売業者は、小売契約を満たすために現地で卸売電気を調達する義務がある。したがって、小売業者は、ピーク期間、例えば、３０４でリスクプロファイルを持ち、これは、小売業者が消費者に提示する供給契約の観点から考慮する。消費者がＰＶ発電機１１４（図１）からの補助的な電力供給によってより低いピーク需要を予想することができるならば、次に、小売業者によって考慮されるリスクプロファイルは、「低減される」ことになり、これは、曲線３１４によって表される平坦化される供給プロファイルに対応する。したがって、小売業者は、この消費者のためにより低い頻度で卸売電気を調達することが期待でき、小売業者は、第２エネルギー源の供給のためにより有利な取引条件をその消費者に対して提示する立場になる。この利益は、電力グリッドを介して供給される特定の特性の一つの負荷または複数の負荷に拡張される。図３ｂ）では、曲線３１６および３１８は、それぞれ、ＰＶ発電機能力のオフセットを使用しないおよび使用する、他の（二次的な）電源／競争力がある小売業者から必要とされる、要求される供給を概略的に示している。
【００３７】
図１に戻って、断続的電源１１４の設置では、電力グリッド１０２に供給または投入される電力の初期の時間プロファイルは、断続的電源１１４の技術的仕様を使用した計算および期間にわたる断続的電源１１４の例としてのＰＶ発電機の場所またはその発電機の近くで利用可能なおよび／または歴史的な統計環境条件、例えば、全照射、昼光時間および強度、晴天度指数、雲形成、天候条件などに基づくことができる。後半において、例として、発電機が数時間以内に覆われる雲が形成され、その発電機の方向に移動することは、将来供給予測データ点として使用することができる。断続的電源１１４から利用可能な将来的な供給への追加的な改良を達成するために、様々な外部データが統合ユニット１１６に組み込まれることができ、関連する需要と供給の特性プロファイルを変化させることによって供給協定に適応させることができる。次に、断続的電源からの供給が予測されているまたは精密化されていることを考えると、このデータは、ディスパッチ戦略を適応させるために積極的に使用されることもできる。
【００３８】
初期の量に基づいて、電力グリッド１０２を介する電力の供給のための電力グリッド１０２に関する消費者との協定は、それぞれの負荷プロファイル（需要プロファイル）を考慮して作成することができる。有利には、協定は、統合ユニット１１６によって得られた歴史的な実際の電力供給データに基づいて定期的に調整することができ、したがって、小売り協定のコスト／実際の供給バランスが継続的に改善される。あるいはまたはそれに加えて、供給プロファイルは、追加的な断続的電源を加えることによりおよび／または既存の断続的電源を修正することにより変更できる。
【００３９】
一例の実施形態として、一組のルックバック供給プロファイル５００，５０２，５０４は、それぞれ各１日のデータから導出される、特定の期間に関連する電力能力における特徴的な変動を有する図５ａ）からｃ）に示され、各図は、別々の３日の電源からの供給の一意的なルックバックプロファイルを表示する。一つまたは複数の負荷の一つまたは複数の需要プロファイルを、同様に、例えば、平均で能力オフセットを決定できるルックバックベースで見出すことができることは、当業者に理解される。測定されるデータを使用すると、統合は、技術的に可能であることができ、一例の実施形態によって実行でき、特定の負荷に提供されることが決定された実際の供給および供給プロファイルの変化を説明できる。供給プロファイル統計は、例として、非限定的だが、発電機の場所、局所放射照度、風速、衛星を介して撮像される雲の形成パターン、その他の気象情報などの関連する要因によって決定される、電源に関する種々の決定される変動の集計によって決定されることができる。
【００４０】
先に記載された例示的な供給シナリオを参照して、プールボラティリティおよび価格の使用による第２電源価格の最適化は、次に実行することができる。電源と負荷の時間相関は、組み合わされて、プール供給および需要特性に関連する一つの負荷／複数の負荷の残りの需要の能力を導出することができる。代替手段によって供給される残りの負荷能力の減少した需要との間の相互相関を利用することにより、代替手段からの負荷需要を導出することができる。加えて、第２の供給に関連する量的リスクを導出することは、技術的に可能であることができ、一例の実施形態によって実行することができる。次に、第２の電力供給は、供給される断続的電力を利用してオフセット可能な一つの負荷または複数の負荷に関連する統計的に修正される需要を考慮して、修正されることができる。次に、断続供給電源が利用される最適化されたシナリオを反映するために、第２の供給システムの供給と需要および価格設定を修正されることができる。
【００４１】
一例の実施形態では、電力システムオペレーターは、例えば、統合ユニット１１６を計測ユニット１１８と共に使用するＰＶ発電機からの供給電源の統計を利用して、第２の電源（例として、従来のまたはディスパッチ可能な電源）を呼び出すディスパッチシステムを調整する。これにより、結果として電力グリッドシステム１００のオペレータは、プール需要に対してそのディスパッチシステムを修正することができる。本発明の実施形態の技術的実施によって、電気のコストおよび従来の電源から消費される資源の量を削減することができ、代わりに再生可能な電源から得ることができる一方で、所定の市場の供給需要シナリオを最適化する技術的手段を提供する。
【００４２】
一つの実施形態では、電力グリッドシステムは、電力グリッドと；電力グリッドに接続される少なくとも一つの負荷と；電力グリッドから負荷に取り入れられる電力を計量するように構成される第１の計器と；電力グリッドに接続される少なくとも一つの断続的電源と；断続的電源によって発電される電力を計量するように構成される第２の計器と；第１および第２の計器からの読取り値を関連付け、これにより、断続的電源によって発電される電力の少なくとも一部が電力グリッドから負荷に取り入れられる電力とオフセット可能であるように構成される統合ユニットとを含む。
【００４３】
統合ユニットは、第１および第２の計器からの読取り値を関連付け、これにより、断続的電源によって発電される電力および電力グリッドから負荷に取り入れられる電力のそれぞれの時間プロファイルが互いに関連するように構成することができる。
【００４４】
断続的電源および負荷の一方または両方は、それぞれの時間プロファイルが互いに一致するのを容易にするために制御可能なように構成することができる。
【００４５】
統合ユニットは、第１および第２の計器からの関連する読取り値の一方または両方に基づいて負荷の電力供給コストを計算するように構成することができる。
【００４６】
電力グリッドシステムは、電力グリッドに接続される少なくとも一つのディスパッチ可能な電源をさらに含むことができ、ディスパッチ可能な電源による電力グリッドへの電力投入は、第１および第２の計器からの関連する読取り値の一方または両方に応じて調整可能なように構成することができる。
【００４７】
断続的電源は、電力グリッドに直接または中間グリッド接続装置を介して接続されることができる。
【００４８】
断続的電源および負荷は、電力グリッドに対して異なる場所にまたは電力グリッドに対して実質的に同じ場所に配置されることができる。
【００４９】
統合ユニットは、一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる負荷の確率的な需要のヒストグラムを導出するために構成することができる。
【００５０】
統合ユニットは、一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる断続的電源からの供給の確率的な能力のヒストグラムを導出するために構成することができる。
【００５１】
一つまたは複数のディスパッチ可能な電源による電力グリッドへの電力投入は、一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる断続的電源からの供給の確率的な能力のヒストグラムに関連するように調整可能であることができる。
【００５２】
電力グリッド上の一つまたは複数のディスパッチ可能な電源からの負荷への供給に関連するリスクプロファイルは、一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる断続的電源からの供給の確率的な能力のヒストグラムを考慮して修正される需要プロファイルを観察することによって決定されるように修正可能であることができる。
【００５３】
統合ユニットは、外部データ、例えば、場所データ、放射データ、風速データ、衛星を介して撮像される雲形成パターン、他の気象情報などを受信するように構成することができる。
【００５４】
統合ユニットは、断続的電源から負荷への供給を予測または精緻化するように構成することができる。
【００５５】
統合ユニットは、断続的電源から負荷への供給の一つのルックバック供給プロファイルまたは複数のプロファイルを決定するように構成することができる。
【００５６】
統合ユニットは、負荷の需要の一つのルックバック需要プロファイルまたは複数のプロファイルを決定するように構成することができる。
【００５７】
図６は、一例の実施形態の、電力グリッドシステムにおける電力の投入および消費を統合する方法を図示したフローチャート６００を示す。工程６０２で、電力グリッドから負荷に取り入れられる電力は、第１の計器を使用して計量される。工程６０４で、電力グリッドに接続される断続的電源によって発電される電力は、第２の計器を使用して計量される。工程６０６で、第１および第２の計器からの読取り値が関連付けられ、これにより、断続的電源によって発電される電力の少なくとも一部は、電力グリッドから負荷に取り入れられる電力とオフセット可能になる。
【００５８】
この方法は、第１および第２の計器からの読取り値を関連付け、これにより、断続的電源によって発電される電力および電力グリッドから負荷に取り入れられる電力のそれぞれの時間プロファイルを互いに関連させることを含むことができる。
【００５９】
この方法は、それぞれの時間プロファイルが互いに一致するのを容易にするために、断続的電源および負荷の一方または両方を制御することを含むことができる。
【００６０】
この方法は、第１および第２の計器からの関連する読取り値の一方または両方に基づいて負荷の電力供給コストを計算することを含むことができる。
【００６１】
この方法は、第１および第２の計器からの関連する読取り値の一方または両方に応じて、少なくとも一つのディスパッチ可能な電源による電力グリッドへの電力投入を調整することをさらに含むことができる。
【００６２】
断続的電源は、電力グリッドに直接または中間グリッド接続装置を介して接続されることができる。
【００６３】
断続的電源および負荷は、電力グリッドに対して異なる場所にまたは電力グリッドに対して実質的に同じ場所に配置されることができる。
【００６４】
この方法は、一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる負荷の確率的な需要のヒストグラムを導出することを含むことができる。
【００６５】
この方法は、一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる断続的電源からの供給の確率的な能力のヒストグラムを導出することを含むことができる。
【００６６】
この方法は、一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる断続的電源からの供給の確率的な能力のヒストグラムに関連するように一つまたは複数のディスパッチ可能な電源による電力グリッドへの電力投入を調整することを含むことができる。
【００６７】
この方法は、一つまたは複数の時間ビン間隔にわたる断続的電源からの供給の確率的な能力のヒストグラムを考慮して修正される需要プロファイルを観察することによって決定されるように、電力グリッド上の一つまたは複数のディスパッチ可能な電源から負荷への供給に関連するリスクプロファイルを修正することを含むことができる。
【００６８】
この方法は、外部データ、例えば、場所データ、放射データ、風速データ、衛星を介して撮像される雲形成パターン、他の気象情報などを考慮することを含むことができる。
【００６９】
この方法は、断続的電源から負荷への供給を予測または精緻化することを含むことができる。
【００７０】
この方法は、断続的電源から負荷への供給の一つのルックバック供給プロファイルまたは複数のプロファイルを決定することを含むことができる。
【００７１】
この方法は、負荷の需要の一つのルックバック要求プロファイルまたは複数のプロファイルを決定することを含むことができる。
【００７２】
一つの実施形態では、上記の実施形態の電力グリッドシステムを使用して電力を供給する方法が提供される。
【００７３】
一つの実施形態では、上記の実施形態の方法を使用して電力を供給する方法が提供される。
【００７４】
一例の実施形態は、有利には、電力グリッドネットワーク上のエネルギー供給および需要の決済および取引のための方法を可能にすることもできる。
【００７５】
一例の実施形態では、一つの断続的電源または複数のそのような電源から発電される電力は、一つの電源または複数の電源の特徴的な統計；または一つの電源もしくは複数の電源および他の外部要因、例えば局所的照射、風速、温度、他の気候要因またはその他類似のものの特徴的な統計に基づいて、一つの電源または複数の電源を使用して負荷に供給するように使用される。負荷への供給は、その負荷の特性統計を考慮することができる。この電源から負荷への電力供給との対比は、従来の発電機のディスパッチ可能な性質を考えると、電力供給が電力供給の特定の時間で分離されているということに基づいている。
【００７６】
一つの例示的な実施形態では、断続的なエネルギー供給源の特定の時間特性は、電力グリッドネットワークを介して負荷に電力を供給する太陽エネルギー発電機である。一つの代替態様では、複数の発電機による電力供給は、一つもしくは複数の断続的発電機または一つもないもしくは複数の非断続的発電機を包含し、電力グリッドネットワークを介して電力グリッドネットワークに接続されている一つの負荷または複数の負荷に電力を供給する。
【００７７】
一例の実施形態は、電気の取引決済の観点および特定の負荷に供給する一つまたは複数の発電機の特徴的な時間統計の使用を介してグリッドネットワークに接続される任意の発電機からの供給取引の最適化の観点から、負荷への断続発電の電力決済の取引態様を提供することもできる。一つの負荷または複数の負荷への電力供給の取引の最適化は、一つの負荷または複数の負荷の特徴的な時間統計を追加的に考慮してもよい。
【００７８】
一例の実施形態では、断続的電源は、電力グリッドネットワーク上の特定の負荷に対する発電機として、一意的に取引されることを可能にできる。
【００７９】
本明細書は、また、この方法の工程を実施または実行するための装置を開示する。そのような装置は、必要な目的のために特別に構築することができまたはデバイスに格納されるコンピュータプログラムによって選択的に起動または再構成されるデバイスを含むことができる。さらに、コンピュータプログラムの一つまたは複数の工程は、順次よりもむしろ並列で実行されることができる。そのようなコンピュータプログラムは、任意のコンピュータ可読媒体に格納することができる。コンピュータ可読媒体は、記憶装置、例えば、磁気または光ディスク、メモリチップまたはデバイスとのインタフェースに好適な他の記憶装置を包含することができる。コンピュータ可読媒体は、例えば、インターネットシステムに例示されるような有線媒体または、例えば、ＧＳＭ移動電話システムに例示されるような無線媒体を包含することもできる。コンピュータプログラムがデバイスにロードされて実行されると、結果として本方法の工程を効果的に実施する装置になる。
【００８０】
本発明は、ハードウェアモジュールとして実装することもできる。より詳細には、ハードウェアの意味において、モジュールは、他のコンポーネントまたはモジュールと共に使用するように設計される機能的なハードウェアユニットである。例として、モジュールは、個別の電子部品を使用して実装できまたは電子回路全体、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部を形成できる。無数の他の可能性が存在する。このシステムがハードウェアとソフトウェアのモジュールを組み合わせて実装することもできることは、当業者に理解される。
【００８１】
広範に記載される本発明の意図または範囲から逸脱することなく、特定の実施形態に示すように、本発明に対して無数の変化および／または修正を行うことができることは、当業者により理解される。そのために、本実施形態は、すべての点で具体例であり、限定的ではないとみなされるべきである。また、本発明は、たとえ特徴または特徴の組み合わせが本特許請求の範囲または本実施形態に明示的に指定されていなくても、特徴の任意の組合せ、とりわけ本特許請求の範囲における特徴の任意の組み合わせを包含する。
【００８２】
例えば、ＰＶ発電機が一例の実施形態に記載されているが、異なる実施形態では、異なる断続的電源、例えば、風力発電機または水力発電機などを使用することができ、各発電機は、様々な外部情報を介して追加的に決定することができ、加えて一例の実施形態による所定の電力消費シナリオの一つまたは複数のリスクプロファイルおよび／または一つまたは複数の負荷プロファイルに相関付けることができる、特徴的な時間ベースのプロファイルを有することを当業者は、理解するであろう。
【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５ａ）】
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【図５ｂ）】
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【図５ｃ）】
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【図６】
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