(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリッドに接続された複数の電力アセットの制御のための配電制御システムであって、
サーバに知られている電力アセットのセットから、ストリングを形成すべき電力アセットのサブセットを選択し、選択された電力アセットに命令を送ることによって、グリッドエネルギーの正味のフローを定常に維持する、均衡化ストリングを形成するサーバであって、前記ストリングは、少なくとも応答性負荷を含む、サーバ、及び
前記ストリング内の前記応答性負荷のそれぞれを制御することによって、前記ストリング内の均衡を維持するルータであって、それぞれのルータは、前記ルータに対してローカルであるグリッドにおいて電圧及び周波数の少なくとも１つを測定する測定回路を有する、ルータを備え、
前記サーバは、前記ストリング内の前記電力アセットのルータと通信するようさらに動作可能であり、それぞれのルータに商用電源電圧又は商用電源周波数を維持する要求に関する、将来の時刻ｔ１及びｔ２の間でのそれぞれの応答性負荷の要求される振る舞いを示すパラメータを伝え、
それぞれのローカルルータは、前記制御システムから前記パラメータを受け取り、
前記応答性負荷が時刻ｔ１の前により多いエネルギーを消費することによって、前記応答性負荷が時刻ｔ１においてより少ないエネルギーしか必要としない状態にあるようにさせ、時刻ｔ１におけるグリッド電圧及び周波数の少なくとも１つの低下に応答して、時刻ｔ１においてエネルギー消費を減らし、かつ
前記応答性負荷が時刻ｔ１の前により少ないエネルギーを消費することによって、前記応答性負荷が時刻ｔ１においてより多いエネルギーを消費できる状態にあるようにさせ、時刻ｔ１におけるグリッド電圧及び周波数の少なくとも１つの上昇に応答して、時刻ｔ１においてエネルギー消費を増すことによって、
関連付けられた応答性負荷が前記要求される振る舞いを積極的に準備するようにさせ、
前記ルータによって
（ｉ）前記ルータに対してローカルであるグリッドにおける、前記測定回路による、電圧及び周波数の少なくとも１つの測定値、及び
（ｉｉ）前記要求される振る舞い
の間のミスマッチが検出されると、前記ローカルルータは、前記関連付けられた応答性負荷のコントローラをオーバライドし、要求される振る舞いを実現することによって、時刻ｔ１及びｔ２の間でグリッド電圧又は周波数を定常に維持する
配電制御システム。
【請求項２】
グリッドに接続された複数の電力アセットの制御のための配電制御システムであって、
サーバに知られている応答性負荷のセットから、ストリングを形成すべき応答性負荷のサブセットを選択し、選択された応答性負荷に命令を送ることによって、前記ストリングを形成するサーバ、及び
前記ストリング内の前記応答性負荷のそれぞれを制御し、ルータに対してローカルである電圧及び電流パラメータを測定するルータであって、それぞれのルータは、前記ルータに対してローカルであるグリッドにおいて電圧及び周波数の少なくとも１つを測定する測定回路を有する、ルータ
を備え、
前記サーバは、前記ストリング内の前記応答性負荷のルータと通信するようさらに動作可能であり、それぞれのルータに
将来の時刻ｔ１及びｔ２の間においてグリッドの需要に応答できる状態にあるよう、前記ストリング内の前記応答性負荷に予測的に準備させることによって、前記応答性負荷に
時刻ｔ１の前により多いエネルギーを消費することによって、前記応答性負荷が時刻ｔ１においてより少ないエネルギーしか必要としない応答性状態にあるようにさせ、時刻ｔ１におけるグリッド電圧及び周波数の少なくとも１つの低下に応答して、時刻ｔ１においてエネルギー消費を減らすこと、及び
時刻ｔ１の前により少ないエネルギーを消費することによって、前記応答性負荷が時刻ｔ１においてより多いエネルギーを消費できる状態にあるようにさせ、時刻ｔ１におけるグリッド電圧及び周波数の少なくとも１つの上昇に応答して、時刻ｔ１においてエネルギー消費を増すことのうちの１つを行わせることによって、
前記応答性負荷の少なくとも１つにローカルである前記測定回路によって測定された、時刻ｔ１及びｔ２の間における電圧及び周波数の少なくとも１つの変化が検出されると、前記少なくとも１つの応答性負荷は、その電力消費を調節することによって、時刻ｔ１及びｔ２の間の電力需要の変化速度を集合的に制限するようにする命令を伝えるようさらに動作可能である
配電制御システム。
【請求項３】
複数の電力アセットの制御のための配電制御システムであって、
サーバに知られている電力アセットのセットから、均衡化ストリングを形成すべき電力アセットのサブセットを選択し、選択された電力アセットに命令を送ることによって、グリッドへの、又はグリッドからの正味のエネルギーフローがないか、又はグリッドへの、又はグリッドからの正味のエネルギーフローを定常に維持する、均衡化ストリングを将来の時刻ｔ１及びｔ２のあいだに形成するサーバであって、前記ストリングは、ソース、貯蔵、及び応答性負荷から選択される少なくとも２つの電力アセットを含む、サーバ、及び
ルータに対してローカルである電圧及び電流パラメータを測定し、前記グリッド内の起こり得る将来のイベントに応答した、将来の要求される振る舞いを示すパラメータを前記サーバから受け取るルータ
を備え、
時刻ｔ１及びｔ２のあいだに前記均衡化ストリングを形成すべき電力アセットのセットを選択することは、それら時刻のあいだにサーバによって予期される将来のエネルギー需要に基づき、
前記複数の電力アセットのそれぞれは、（ｉ）前記ルータに対してローカルであるグリッドにおける、測定回路による、電圧、電流、及び周波数のうちの少なくとも１つの測定値、及び（ｉｉ）前記要求される振る舞いの間の任意のミスマッチに応答して振る舞いを変更できる能力を前記サーバに対して確認する
配電制御システム。
【請求項４】
前記サーバと通信するデータベースをさらに備え、
前記データベースは、それぞれの応答性負荷について、（ｉ）その電力需要、（ｉｉ）前記電力需要がどの程度、柔軟性をもつかを示す柔軟性パラメータ、及び前記電力需要及び前記柔軟性パラメータの時間特性を格納する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の配電制御システム。
【請求項５】
前記データベースは、前記応答性負荷によってレポートされた、実時間需要及びそれら需要についての許容可能な変動を示すパラメータをさらに格納する
請求項４に記載の配電制御システム。
【請求項６】
それぞれの応答性負荷は、前記応答性負荷をオンにしたり、オフにしたりすることによって所定の範囲内の前記応答性負荷の動作を維持するローカルコントローラを有し、
前記ローカルコントローラは、前記応答性負荷の前記ルータに結合され、オンオフのタイミングを決定する命令を前記ルータから受け取る
請求項１〜５のいずれか１項に記載の配電制御システム。
【請求項７】
第１応答性負荷群からなる第１ストリングは、グリッドの第１部分に接続され、第２応答性負荷群からなる第２ストリングは、前記グリッドの第２部分に接続され、前記第１及び第２部分は、ピンチポイントを介して接続される
請求項１〜６のいずれか１項に記載の配電制御システム。
【請求項８】
前記ストリングは、ソース、貯蔵、及び応答性負荷を含むことによって、前記貯蔵は、前記ソースが前記負荷によって要求されるよりも多いエネルギーを作るとき、前記ソースからのエネルギーを貯蔵し、前記負荷が前記ソースによって供給され得るよりも多いエネルギーを要求するとき、エネルギーを前記負荷に送る、請求項１〜７のいずれか１項に記載の配電制御システム。
【請求項９】
第１及び第２ストリングであって、それぞれの第１及び第２ストリングは、応答性負荷、ソース、及び貯蔵からなる別個のクラスタをもち、それぞれ第１及び第２コントローラを有する第１及び第２ストリングと、前記クラスタ間で電力要素を割り当てるより高いレベルの制御手段と、を備える
請求項１〜８のいずれか１項に記載の配電制御システム。
【請求項１０】
グリッドに接続された電力アセットを有する配電システムの運用の方法であって、
サーバに知られている電力アセットのセットから、ストリングを形成すべき電力アセットのサブセットをサーバによって選択することであって、前記ストリングは、少なくとも応答性負荷を備える、選択すること、
前記応答性負荷に命令を送ることによって、グリッドエネルギーの正味のフローを定常に維持する、均衡化ストリングを形成すること、
電力アセットのそれぞれを制御するローカルコントローラ、及びサーバと通信するそれぞれのローカルコントローラに関連付けられたルータを提供することであって、それぞれのルータは、前記ルータに対してローカルであるグリッドにおいて電圧及び周波数の少なくとも１つを測定する測定回路を有する、ローカルコントローラ及びルータを提供すること、
将来の時刻ｔ１及びｔ２の間での前記均衡化ストリング内の応答性負荷群の要求される振る舞いを示すパラメータを通信で前記ルータに送ること、
前記ストリング内の応答性負荷に、
（ｉ）時刻ｔ１の前により多いエネルギーを消費させることによって、前記応答性負荷が時刻ｔ１においてより少ないエネルギーしか必要としない状態にあるようにさせ、時刻ｔ１におけるグリッド電圧及び周波数の少なくとも１つの低下に応答して、時刻ｔ１においてエネルギー消費を減らすこと、及び
（ｉｉ）時刻ｔ１の前により少ないエネルギーを消費することによって、前記応答性負荷が時刻ｔ１においてより多いエネルギーを消費する状態にあるようにさせ、時刻ｔ１におけるグリッド電圧及び周波数の少なくとも１つの上昇に応答して、時刻ｔ１においてエネルギー消費を増すこと
のうちの１つを選択的にさせることによって、
前記ルータによって
（ｉ）前記ルータに対してローカルであるグリッドにおける、前記測定回路による、電圧及び周波数の少なくとも１つの測定値、及び
（ｉｉ）前記要求される振る舞い
の間のミスマッチが検出されると、ローカルルータは、前記関連付けられた応答性負荷のコントローラをオーバライドし、要求される振る舞いを実現することによって、時刻ｔ１及びｔ２の間でグリッド電圧又は周波数を定常に維持すること
を含む方法。
【請求項１１】
グリッドに接続された電力アセットを有する配電システムの運用の方法であって、
サーバに知られている応答性負荷のセットから、ストリングを形成すべき応答性負荷のサブセットをサーバによって選択すること、
前記ストリングのその他のアセットのそれぞれを示す命令を、選択された応答性負荷にサーバクライアントリンクを介して送ることによって、前記ストリングを形成すること、
前記電力アセットのそれぞれを制御するローカルコントローラを提供することであって、それぞれの電力アセットは、ルータに対してローカルである電圧及び周波数パラメータの少なくとも１つを測定するローカルルータを有する、ローカルコントローラを提供すること
を含む方法であって、
前記サーバから前記ストリングの前記応答性負荷への命令は、時刻ｔ１及びｔ２の間の前記グリッドの需要に応答できる状態にあるよう、選択的に準備させることによって、
（ｉ）時刻ｔ１の前により多いエネルギーを消費させ、時刻ｔ１におけるグリッド電圧及び周波数の少なくとも１つの低下に応答して、時刻ｔ１においてエネルギー消費を減らすこと、及び
（ｉｉ）時刻ｔ１の前により少ないエネルギーを消費することによって、時刻ｔ１におけるグリッド電圧及び周波数の少なくとも１つの上昇に応答して、時刻ｔ１においてエネルギー消費を増すこと
のうちの１つをさせることによって、
前記応答性負荷の少なくとも１つにローカルである測定回路によって測定される、時刻ｔ１及びｔ２の間における電圧及び周波数の少なくとも１つの変化を検出するとき、前記少なくとも１つの応答性負荷は、時刻ｔ１及びｔ２の間の電力需要の変化の速度を制限するようにその電力消費を調節する
方法。
【請求項１２】
グリッドに接続された電力アセットを有する配電システムの運用の方法であって、
サーバに知られている電力アセットのセットから、均衡化ストリングを形成すべき電力アセットのサブセットを選択することであって、前記ストリングは、ソース、貯蔵、及び応答性負荷から選択される少なくとも２つの電力アセットを含む、選択すること、
選択された電力アセットに命令をサーバクライアントリンクを介して送ることによって、グリッドエネルギーの正味のフローを定常に維持する、均衡化ストリングを将来の時刻ｔ１及びｔ２のあいだに形成すること、及び
前記ストリング内の前記電力アセットのそれぞれを制御し、ルータに対してローカルである電圧及び電流パラメータを測定し、前記グリッド内の起こり得る将来のイベントに応答した将来の要求される振る舞いを示すパラメータを前記サーバから受け取るルータを提供すること
を備え、
時刻ｔ１及びｔ２の間に前記均衡化ストリングを形成すべき電力アセットのセットを前記サーバによって選択することは、それら時刻のあいだにサーバによって予期される将来のエネルギー需要に基づき、
前記複数の電力アセットのそれぞれは、（ｉ）前記ルータに対してローカルであるグリッドにおける、測定回路による、電圧、電流、及び周波数のうちの少なくとも１つの測定値、及び（ｉｉ）前記要求される振る舞いの間の時刻ｔ１及びｔ２の間の任意のミスマッチに応答して時刻ｔ１及びｔ２の間の振る舞いを変更できる能力を前記サーバに対して確認する、
方法。
【請求項１３】
前記ストリングの前記ルータは、ストリングであることを伝えられると、均衡化ストリングを形成することができるかをルータの間で確認し、その旨を前記サーバにレポートする
請求項１０又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記サーバは、前記ストリングが均衡化を達成することができないと知らされたときは、他のストリングを計算することによって、グリッドエネルギーの定常の正味のフローを維持する
請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大まかには電力制御システムの分野に関し、より具体的には、電力網への導入のための、任意の電力源又は蓄電装置からの電力供給を積極的に管理するシステム、方法、及び装置の実施形態に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピーク需要の期間のあいだに送電される電力は、オフピーク電力よりも相当に費用がかかり得ることがよく知られている。
【０００３】
所与の需要者が電力の異なる価格から利益を受けるためのさまざまなスキームが知られており、それらは「スマート」機器又は「スマートメーター」としばしば呼ばれる。例えば米国特許出願2007/0276547は、予測エネルギー供給及び需要に関する変数に基づいてエネルギー消費デバイスの制御をスケジューリングすることによって、及びローカルバッテリー蓄電及び有利なコスト条件に対応すると判断される期間のあいだにエネルギーを電力網に売る代替エネルギー源（例えば太陽電池）を提供することによって、エネルギーの供給及び需要の制御を最適化することを目的とする。世帯又は事業所の瞬時的エネルギーがモニタされ、グリッドからの需要を低減させるためにバッテリーが用いられる。太陽光発電は、以前の１５分に基づいて、１５分間隔で予測される。商用冷凍機のようなクリティカルではないエネルギー消費（「延期できる負荷」）は、一時的にオフにされ得る（冷凍機は、一度に２時間のあいだオフにされ得るのに対して、冷蔵機は、一度に１５分しかオフにはされ得ず、４時間のうち３時間は動作しなければならないと記載されている）。１５分予測は、実際の使用（需要）に依存してスケーリングされた、予測された天候に基づいて選択される、使用の予測パターンによって置き換えられてもよい。
【０００４】
そのようなスキームは、ピーク時におけるグリッドからの需要を低減するのに貢献するが、それにもかかわらず、グリッド運用者の視点からはピークは感じられ、これらピークに対応する十分な容量を提供することは依然として費用がかかる。
【０００５】
この問題に対する一つの解決法は、ウェールズのディノーウィグに設置されたもののような揚水エネルギー貯蔵施設である。この施設では、電気需要が低い期間に発電機によって供給される余剰エネルギーが、低い貯水池から高い貯水池へと水を汲み上げる。電気需要が高い期間において、汲み上げられた水は、高い貯水池から従来の水力発電タービンを介して低い貯水池へ流され、電力網への急な電気需要を補うことを補助するよう追加の電力を発生する。そのような施設の応答はかなり速い場合もあるものの、施設から相当離れた点において電圧及び周波数の仕様を維持するのに必ずしも十分に速いわけではない。またインフラストラクチャ及び環境への影響を考えると高価な解決法であり、エネルギーの点では比較的、非効率的である。
【０００６】
風力及び太陽光のようなクリーンな形態の発電は、変化する突風又は雲による遮蔽のために、相当に急速であり得る間欠性という欠点を有する。これらのような要因は、グリッドの不安定性の原因になり得るが、この不安定性は、例えば、高価な又は非効率な形態のバックアップ発電を発電機に要求することによって、及び／又は電力需要者に推奨することによって、直接的及び間接的にエネルギーを浪費する。
【０００７】
米国特許出願US2009/0200988及び米国特許第5,642,270号は、電気自動車バッテリーを集合させることによって中規模及び大規模の電力サービスの需要を満足させる改善を提案し、ピーク負荷又は停電の期間のあいだに、車両内の車両バッテリー及び関連するパワー電子機器がローカル電力のバックアップ電力を提供できる構成が記載されている。
【０００８】
GB2472280Aのような試みは、入札市場に応答するために、任意の所与の時刻において国のグリッド制御ルームにその利用可能性を報告できる家庭用冷蔵庫、エアコン、食器洗い機等の「応答性負荷」にフォーカスを当てており、ここで入札市場では個別にそれらの機器が電力を消費する時間期間を一時的に選択する。
【０００９】
供給された電力及び消費された電力が等しくないとき、供給システムは、加速し（例えば負荷の急激な低下があるとき）、発電機がより速く回転し、よって商用電源周波数が高くなり、又は減速し（例えば需要の急激な上昇があるとき）、商用電源周波数は低くなる。
【００１０】
商用電源周波数の変化は、需要の変化と共に、供給（例えば太陽光発電電源）における急激な変化によって起こり得る。この理由又は他の理由（例えば送電グリッド中の局所的なピンチポイント）で、ローカルの発電能力を利用できないこともあり得る。グリッドへの電力供給のローカルでの能力に対してハードウェア的制約が課されなければならないこともある（US2007/0276547を参照）。
【００１１】
商用電源の変動に応答するために、必要とされるときにはほぼ即座に（例えば数秒程度の速さから、約５分未満の範囲で）「調整用のリザーブ」が利用可能でなければならない。調速機を商用発電システムの中に組み込むことによって、個々のマクロ発電機の出力を増加又は減少させ、よって適宜、商用電源の調整リザーブを結合したり、分離したりすることによって分単位での負荷の変化に対応することもできる。これは、US2014/0018969に記載されており、これは、燃料電池バッテリー装置及びエネルギーポテンシャルシステム（揚水システムを含む）のような蓄電装置から電力をグリッドに供給することがいかに新たな問題を引き起こすかについても記載している。この文献は、グリッド運用者による制御のためのレポーティングインフラストラクチャを提案しており、発電源供給要素によるか、又は貯蔵源供給要素（バッテリー、燃料電池、圧縮空気、揚水等）によるかのいずれであっても、電力グリッドに利用可能な電力の管理のための「アクティブサプライクライアント」を提案しており、その目的は、蓄電装置が再生可能エネルギー源の安定化及び調整の働きをするような発電バランシングであるか、又はコスト、タイミング、価格、市場の状況等のような様々な要因に従う最適化である。
【００１２】
これらの新たな問題は、中央化されたグリッド管理によっては対応できないが、それはなかんずく制御システム中のレイテンシー（特にクライアントサーバレポーティング及び制御構成中のレイテンシー）によるからである。さらなる問題は、変化は、制御されるべきインフラストラクチャそのものにおいて前触れなく起こり得ることである。例えば、冷蔵プラントのような応答性負荷は、予測可能な、又は予測不可能なやり方で、応答性負荷としてのその利用可能性を撤回し得て、それによって発電で求めていたバランスを崩し得る。同様の考えは、供給にも、蓄電にも当てはまる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
中央化された管理も制御もピンチポイントの問題に応えてはおらず、これらによってなされる、供給及び需要のバランスを図ろうとするマクロレベルでの試みは、もし一日の特定の時刻において制限する要因であるなんらかのローカルノードがあれば阻止されてしまう。実際、マクロレベルでのバランスを達成することは、ネットワーク中の新たな点で、予期し得ない時刻に電流の新たなピークを作りだし得る。これは、さらに、設計仕様を繁雑にせざるを得ないことにより追加のコストにつながり得て、又は日々の運用においてコスト削減の機会が失われ得るが、これは、例えば非常時のメンテナンスのコストが通常時の運用コストを超えるにもかかわらず、制御の手法に柔軟性を欠くために避けられないからである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のある局面によれば、ソース、貯蔵、及び応答性負荷から選択される少なくとも２つの異なる電力アセットを含む電力アセットのストリングを有する配電制御システムであって、  前記電力アセットのそれぞれを制御し、前記ストリング内の他の電力アセットのコントローラとピアツーピアベースで通信するルータを備える配電制御システムが提供される。前記ストリング内の前記電力アセットのルータと通信し、（ｉ）前記アセットの前記ルータが互いに通信を開始できるようにするために、前記ストリングの他のアセットが何であるかと、（ｉｉ）前記アセットが互いの間で電力転送の時刻及び量をネゴシエートすることによって、協働して実現しようと試みるべき、サーバのレベルにおける高レベルの目標とをそれぞれのルータに伝えるサーバが提供される。
【００１５】
本発明の他の局面によれば、ソース、貯蔵、及び応答性負荷から選択される少なくとも２つの異なる電力アセットを含む電力アセットのストリングを有する配電システムの運用の方法が提供される。この方法は、前記電力アセットのそれぞれを制御するローカルコントローラ、及び前記ローカルコントローラと通信するサーバを提供すること、前記サーバによって設定された目的を満たすよう試みる均衡化ストリングを形成すべき電力アセットのセットを前記サーバにおいて特定すること、前記均衡化ストリングの他のアセットを示すメッセージを前記サーバからそれぞれのコントローラに送ること、及び前記均衡化ストリング内の前記アセットのローカルコントローラ間で通信することによって、前記設定された目的を満たす電力転送の時刻及び量をローカルコントローラが互いの間でネゴシエートすることを含む。
【００１６】
本発明の他の局面によれば、応答性ソース、貯蔵及び応答性負荷から選択される複数の電力アセットを備える電力アセットのストリングを有する配電制御システムにおいても実現され得て、応答性ソース、貯蔵及び応答性負荷のそれぞれは、グリッドに接続され、ローカルルータを有する。ローカルルータと通信するサーバと、グリッド中のピークアクティビティの時刻を予期し、ピークアクティビティの未来の時刻を表すパラメータをローカルルータに提供するサーバにおける制御システムとが設けられる。それぞれのローカルルータは、制御システムからパラメータを受け取り、その関連付けられたアセットが将来のピークに積極的に準備するようにさせるように構成され、ローカルルータは、そのアセットが、負荷の場合は、その負荷がピークの時刻により多くのエネルギーを消費するか、又はより少ないエネルギーしか要求しないかの状態にあるよう準備し、貯蔵の場合は、グリッド中に電力を放出するか、又はピークの前にグリッドから蓄電することによって貯蔵アセットに準備をさせ、ソースの場合は、ピークの時刻により多くのエネルギー（又はより少ないエネルギー）を発生する状態にあるようにソースを準備させ、それによってアセット群は、予期された時刻においてストリングの外にあるグリッドのピークの影響を低減するよう協働する。
【００１７】
「グリッド」とは、好ましくは低電圧（約４１５Ｖ、３相から１１ｋＶ）で運用される配送電ネットワークを意味するが、場合によっては中間電圧（約１１ｋＶから３３ｋＶ）、又は高電圧（１３２ｋＶに至るまでの）であってもよい。ここで記載される原則は、超高電圧（約４００ｋＶ）で運用される送電ネットワークとは無関係ではないが、この電圧範囲はそれほど重要ではない。
【００１８】
電力のソース（群）、負荷（群）、及びエネルギー貯蔵及び放出要素は、均衡化ストリングを形成し得て、この均衡化ストリングは、時間軸にわたって、三者が組み合わせられた状態で、制限された変化速度でのエネルギーを要求する。
【００１９】
好ましくは、当該又はそれぞれの負荷は、当該又はそれぞれのソースが負荷（群）によって要求されるよりも多くのエネルギーを作る時において、ソース（群）からのエネルギーを貯蔵し、当該又はそれぞれの負荷がソース（群）によって供給され得るよりも多くのエネルギーを要求時において、エネルギーを負荷（群）に送るように構成される。制御システムは、ソース、負荷及び貯蔵を制御し、これら三者のバランスをとり、三者のエネルギー需要が所与の変化速度を超えないような動作状態を維持する。動的に電力要素をストリングに追加したり、ストリングから除去したりすることによって、ストリングのエネルギー需要が制限された変化速度を超えないような状態を維持する手段が好ましくは提供される。
【００２０】
負荷は、可変の時刻において電力を引き出すよう制御可能である、応答性負荷又は負荷群を好ましくは備える。例えば、貯蔵機構は、エネルギーにクリティカルな施設のための電力バックアップを提供する一次機能を有するが、その一次機能を維持しつつも、均衡化ストリングに可変貯蔵を提供する能力も有する。
【００２１】
制御手段は、応答性負荷に優先パラメータを提供することによって、当該負荷が所望の時刻に電力を引き出し、又は他の時刻には電力を引き出さないよう影響を与えることができ、負荷は、いつ電力を引き出すかを決定するパラメータに対して応答性を有する。制御手段は、貯蔵施設に優先パラメータを提供することによって、当該貯蔵が所望の時刻に電力を引き出し、又は他の時刻には電力を引き出さないよう影響を与えることができ、負荷は、いつ電力を引き出すかを決定するパラメータに対して応答性を有する。このようにして、負荷又は貯蔵のローカル制御は、負荷又は貯蔵がその一次機能を実行し、制御手段は、ローカル制御の制御ステップを変えることなく、これらのステップに影響を与える。例えば、本体を加熱又は冷却するよう動作する負荷の場合、負荷は、負荷を制御することによって、温度Ｔ１及びＴ２の間のクリティカルな温度範囲内で動作するようにさせる、ローカルコントローラを有し得る。ローカルルータは、制御システムからパラメータを受け取り、温度を温度範囲の一端に追いやることによって、将来のピークに対してアクティブに準備するよう負荷に仕向けるよう構成され得る。代替として、又は追加で、クリティカルな範囲の内側に、好ましい温度Ｔ３及びＴ４の間の好ましい温度範囲が存在してもよい。ローカルルータは、制御システムからパラメータを受け取り、クリティカルな範囲の中に留まりながらも、好ましい範囲の外に温度が逸脱することを許すことによって、将来のピークに対して負荷にアクティブに準備させるよう構成され得る。
【００２２】
アセットは、アセットをオンにしたりオフにしたり（全体的に又は部分的に）することによって、所定の（通常の）範囲内でローカルアセットの運用を維持するローカルコントローラを有し得る。ローカルコントローラは、アセットのためにルータに結合され、所定の（通常の）範囲から逸脱することがないように、スイッチングのタイミングに影響を与える指示をルータから受け取り得る。
【００２３】
第１及び第２均衡化ストリング群が存在してもよく、それぞれは、負荷、ソース及び貯蔵の別個のクラスタを有し、それぞれ第１及び第２コントローラ群と、クラスタ群の間で電力要素を割り当てる高レベル制御手段とを有する。
【００２４】
図面を参照して、好ましい実施形態及び例がこれから記載されるが、これらは例示に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態によるシステム全体の一部の図である。
【図２】図１のエネルギールータの実現例を示す図である。
【図３】図２におけるようなエネルギールータに制御されている貯蔵サイトの例を示す図である。
【図４】応答性負荷の図である。
【図５】図１のシステムの異なる要素上で走るプロセス群を示すプロセス図である。
【図６】均衡化ストリング割り当てプロセスを示すフロー図である。
【図７】中央サーバ及びローカルサイト及び関連付けられたルータが関わる均衡化ストリング割り当てプロセスのタイムラインを示す概略図である。
【図８】中央サーバ及びローカルサイト及び関連付けられたルータが関わる均衡化ストリング割り当てプロセスのタイムラインを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１を参照して、システムが図示されるが、いくつかの個別のサイト１０，１１，及び１２が示され、それぞれはエネルギールータ１３，１４及び１５を有する。エネルギールータは、互いにＩＰ接続２０及び２１によって接続され、サーバ２５に接続される。他のサイトは、ルータ１３，１４及び１５に接続されたルータに含まれ得る。サイト１０，１１及び１２は、「均衡化ストリング」(balanced string)１６を共同で形成する。均衡化ストリングの中には接続２２によって接続された追加のサイトが存在してもよい。例として、サイト１０は、ソーラーファームのような電源であり得て、サイト１１は、熱負荷（暖房、エアコン、冷蔵、又は他の負荷）のような応答性負荷であり得て、サイト１２は、以下に記載される蓄電サイトであり得る。
【００２７】
ストリング３０及びクラスタ３１及び３２のような、追加の均衡化ストリング及び他のクラスタがＩＰネットワーク２６を介してサーバ２５に接続されてもよい。クラスタ３１及び３２（これらも好ましくは均衡化ストリングである）は、サーバ２５に、又は他のサーバ２８及び２９に接続され得る。サーバ２５，２８及び２９は、管理ユーザインタフェース４１の管理下で、制御プラットフォーム４０を共同で形成する。これらサーバは、セキュアな内部ＩＰネットワーク４２を介してデータベースクラスタ４３に接続する。このデータベースクラスタは、システム中の全ての利用可能なサイトについての広範な情報を、それらサイトのそれらのエネルギー要求及び能力についての詳細なパラメータと共に格納し、加えて、これらのサイトを互いに接続し、これらのサイトをクラスタ３１及び３２のような他のクラスタに接続するエネルギーグリッドの詳細についても格納する。例えば、このデータベースは、それぞれのアセットについての、(i)他の電力アセットに対する電力グリッド中でのその位相幾何学的位置、(ii)その電力需要又は送電能力、及び(iii)それら電力需要又は能力がどの程度、柔軟性をもつかを示すパラメータを格納する。このデータベースは、電力需要又は能力の時間特性及び柔軟性パラメータを格納してもよい。さらにデータベースは、実時間の需要又は能力を表す電力アセットによって報告されたパラメータ、及びそれら需要又は能力についての許容可能な変動を格納してもよい。
【００２８】
例として、サイト１０，１１及び１２及びクラスタ３０に電力を供給するグリッド５０は、なんらかの接続、変電所又はスイッチのかたちのピンチポイント５１を有し得るが、このピンチポイントは、特定の定格仕様又は制限を有する。このような情報は、データベースクラスタ４３中に格納される。
【００２９】
クライアントインタフェース６０は、クライアントユーザ６１，６２及び６３がウェブサーバ６４に（オプションとしてゲートウェイサーバ６５に）アクセスするために設けられる。クライアントユーザインタフェース６１〜６３は、パブリックＩＰネットワークによってウェブサーバ６４に接続する。
【００３０】
運用中、サイト１０は、電力を発生し、この電力をグリッド５０に給電する。後述するように、サイト１１は、電力を消費し、その電力をグリッド５０から取り込み、サイト１２は、グリッド５０から電力を貯蔵し、電力をグリッド５０に配電する。運用中、サイト１０，１１及び１２はサーバ２５の制御によって均衡化されることによって、これらのサイトは局所レベルで共同してピアツーピアベースのエネルギーのやり取りをし、電気システムが局所的に均衡し、それが実効的にはマイクログリッドのように働き、グリッド５０への、又はグリッド５０からのエネルギーの正味の流れがなく、又はグリッド５０への、又はグリッド５０からのエネルギーの定常的な正味の流れが維持され、そうでなければグリッド５０中の急速応答発電所から供給される必要があるはずの変動を均衡化する。「エネルギーの定常的な正味の流れ」とは、ある上限、例えば５０ＭＷ／分（これはオープンサイクルガスタービンＯＣＧＴが必要なレートである）を超えない、好ましくは８ＭＷ／分（石炭火力発電機又はＯＣＧＴ又は他の応答性発電機を要する）を超えない変化レートを有するエネルギーの流れを意味する。サイト１０，１１及び１２の要件及び能力を均衡化することによって、グリッド５０に対する需要のランプレートは、基準のレベルに維持され、このレベルにおいては、原子力発電所のような長期のゆっくり変化する電源がエネルギーの定常的な正味の流れを維持できる。
【００３１】
同様に、均衡化ストリング３０は、サイトの３種類のうち２以上の混在した物を含む。つまり、電源、応答性負荷、及び蓄電である。よって均衡化ストリング３０は、グリッド５０からの需要（又はグリッド５０への供給）の変化の制御されたレートを同様に維持する。これら別個の均衡化ストリングをピンチポイント５１のそれぞれの側に維持することによって、この点における仕様は満足される。ピンチポイント５１は、変電所又は給電線（すなわち変電所から変電所への、又は変電所から負荷へのケーブル）であり得る。ピンチポイントは、永続的でも一時的でもよい。例えば、故障は、特定の状況下の問題に過ぎない、送電線におけるなんらかの定格制限を示して報告され得る。この事実、故障の論理的位置、制限、及び状況がデータベース４３中に格納され得る。
【００３２】
コントローラ２５は、パラメータをルータ１３，１４及び１５に提供し、このパラメータは、これらのルータがそれぞれのサイトを制御することによって電力を供給又は消費するやり方（その詳細は後述される）に影響を与える。加えて、サーバ２５は、下で詳述されるように、長期間変動に従ってサイトを均衡化ストリング１６又は均衡化ストリング３０に割り当てをし、又はサイトをそれらのそれぞれの均衡化ストリングから除去する。
【００３３】
プラットフォーム４０は、サーバ２５，２８及び２９を制御することができ、これらサーバが今度は、それらのドメイン内のさまざまな均衡化ストリングに影響を与えることによって、例えばグリッドメンテナンス時におけるような、需要におけるピークの低減、又は供給及び需要の一時的な再分配のような、全体的な目的を達成する。サーバ２５，２８及び２９は、データベースクラスタ４３上のデータにアクセスできる。
【００３４】
新しいサイトがプラットフォーム４０から利益を享受しようとするなら、それらは管理ユーザインタフェース４１によって追加され得る。それぞれのエネルギーアセット又は負荷の詳細がデータベースクラスタ４３に入力され得る。データベースクラスタ４３は、ピーク時及びオフピーク時のエネルギー価格のような任意の取引関連データも格納する。これらは、固定（年ごとに、又は月ごとに）であってもよく、又は変動（時間ごとに変化する）であってもよい。いずれの場合も、それらは、任意の所与のサイクルにおいて、サーバからルータへ送られるパラメータに影響を与える。変動価格決定の場合、価格決定の変化は、サーバからルータへのパラメータの新たなサイクルをトリガし得る。
【００３５】
ここで図２を参照して、ルータ１３の実施形態の例が示される。これは、ルータ１４又は１５としての、又は均衡化ストリング／クラスタ３０，３１又は３２のいずれにおける使用にも適する、汎用のアーキテクチャを有する。これは、汎用的に適用するよう提供されたいくつかの局面を有するが、これらの全てが任意の一つのサイトにおいて用いられるのではない。
【００３６】
ルータ１３は、プロセッサ１０１（例えばＡＲＭから入手可能なCortex A8TMプロセッサ）を含む。ルータは、２３０ＶのＡＣアダプタ１０３に接続される低電圧ＤＣ電源アダプタ１０２からＤＣ電力を受け取る。プロセッサ１０１に接続されるのは、標準的なイーサネット通信を行うよう構成されるデュアルイーサネット物理レイヤ集積回路１１０である。これは、アイソレータ１１２を介してパワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）コントローラ１１３に接続される第１ポート１１１を有する。ＰｏＥコントローラ１１３は、ポート１１４に接続された外部電気ケーブル１１５にデータと共に電力を通すよう構成される。これにより、ケーブル１１５はデータ接続及び電力の両方を外部デバイスに提供することができる。第２ポート１２１は、絶縁回路１２２を介して、公共ＩＰネットワーク１２４に接続されている第２イーサネットポート１２３に接続される。絶縁回路１３２を介してプロセッサ１０１に接続されているのは、４つの電流計測入力１３６と３つの差動電圧計測入力１３７とを有する計測（metrology）入力回路１３５である。
【００３７】
プロセッサ１０１は、ＲＳ４８５規格に従う通信ポート１４１と通信するためのトランシーバ１４０と、２つのＵＳＢホストポート１４２とをさらに有する。ランダムアクセスメモリ１５０及びフラッシュメモリ１５１は、プロセッサ１０１を補助する。
【００３８】
運用中、ルータ１３は、公共ＩＰネットワーク１２４のためにそれに割り当てられたＩＰアドレスを有する。このＩＰアドレスは、サーバ２５へと通信され、又はサーバ２５で提供される。イーサネットポート１２３（又はポート１１４）を通じてルータ１３は、ハイレベル命令又はパラメータをサーバ２５から受け取る。ハイレベルパラメータの例は以下の通り。
【００３９】
{peak demand; t1; t2}
{peak demand; t3; t4}
{peak supply; t3; t4}
{voltage; t3}
{line frequency; priority A}
{line voltage; priority B}
{emergency; t4; t5}
{rate of change of power; t6; t7}
これらの例は以下の通り。
【００４０】
<peak demand>は、時刻ｔ１及びｔ２のあいだに、又は、時刻ｔ３及びｔ４のあいだにグリッド５０（クラスタ１６又は他の施設のいずれか）が供給しなければならないと予想する、予想された電流（又は電流不足）レベルであり、前者は、現時点での需要であり、後者は、将来の需要であり得ることに注意。
【００４１】
<peak supply>は、グリッド５０が時刻ｔ３及びｔ４のあいだに利用可能であると予想する、予想された過剰電流レベルである。
【００４２】
<voltage>は、時刻ｔ３における予想された電圧降下（又は時刻ｔ３における予想された電圧上昇）である。
【００４３】
<priority A>は、商用電源周波数（例えばある時刻群のあいだの）の維持に関連付けられるべき優先度値（例えば１から１０）である。
【００４４】
<priority B>は、商用電源電圧（例えば所与の時刻群のあいだの）の維持に関連付けられるべき優先度値（例えば１から１０）である。
【００４５】
<emergency>は、時刻ｔ４及びｔ５のあいだの優先度の最高レベル又はオーバーライディング優先度を示し、ふつうは他の命令又はパラメータを伴う。
【００４６】
<rate of change of power>は、時刻ｔ６及びｔ７のあいだにおける、グリッド中の特定の点を通る電力フローの変化の最大レートを示す。
【００４７】
サーバ２５は、電力を引き出しのための、又は電力の引き出しを中止するための直接の命令を個別のサイト１０，１１及び１２に必ずしも与えなくていなくてもよいが、サーバ２５は、将来のある時刻においてプラットフォーム４０が均衡化ストリング１６にどのように振る舞ってほしいか、例えば、より少ない電力を引き出すことによって、又はより高い電圧を提供することによって、グリッドの需要を満たすことについて、又は将来の時刻における振る舞いを優先化することについて（例えば引き出されるべき電流、又は電流変化のレート、又は商用電源電圧を維持する必要、又は商用電源周波数を維持する必要について）、指示を均衡化ストリング１６に与えていることは、特記してもよいだろう。
【００４８】
ルータは、計測入力１３６及び１３７を通じて、電圧及び電流の現在のレベル、例えばサイト１０によってグリッド５０に供給されている、又はサイト１１によって消費されている、又はサイト１２によって供給又は吸収されている、現在の電圧及び電流を測定する。
【００４９】
イーサネットケーブル１１５によってイーサネットポート１１４に接続されているのは、対象のサイトについてのローカルエリアネットワークである。このネットワーク上でプロセッサ１０１は、対象のサイトによる電力消費又は電力発生又は電力吸収を制御するためにローカルコマンドを送ることができる。
【００５０】
運用中、ルータ１３は、メモリ１５１に（又は他のどこかに）ローカル制御パラメータを格納する。これらは、多い場合も有り得て、サイトに依存して変化し得るが、例えば、最小温度又は最高温度を維持する必要、又はバックアップバッテリー電荷の最小レベルを維持する必要、又はサイトの動作に対して極めて重要であり、外部からの干渉がなされてはいけないなんらかの他のパラメータのような、サイトの重要な動作パラメータを含む。重要なパラメータと共に、ローカルパラメータは、好ましい（非重要な）パラメータを含んでもよい。例えば、より広いクリティカルな動作範囲の中に、好ましい動作範囲が存在してもよく、又は、クリティカルな動作範囲、及びそのクリティカルな範囲から限定された程度だけ、限定された期間のあいだ逸脱してもよいことを示す柔軟性パラメータが存在してもよい。メモリ１５１に（又は他のどこかに）格納されるものには、優先度パラメータ（例えばピーク及びオフピーク電力価格）もあり、これらは、プラットフォーム４０からの任意の代替のパラメータがないときには、サイト１０の動作を誘導又は決定する。よって、例えば、ローカルコントローラ（図２には不図示）は、オフピーク時においてエネルギーを優先的に消費するよう、適応性負荷１１を制御する。
【００５１】
運用中、コントローラ１０１は、（ｉ）サーバ２５から受け取られているハイレベルパラメータと、（ｉｉ）メモリ１５１に格納されたローカルパラメータ及び計測回路１３５を通して測定された測定値との比較を実行する。計測回路１３５のローカル計測値と、サーバ２５のハイレベル目的値との間のミスマッチ、及び／又はサーバ２５によって提供される優先度と、メモリ１５１からのローカルパラメータとの間のミスマッチを識別する場合は、プロセッサ１０１は、イーサネット接続１１５上でコマンドを発行し、サーバ２５からの全体的パラメータがより多く効くように制御され、ローカルパラメータによって決定されるようにサイトのローカルの利益がより少なく効くように制御されるやり方で、サイトのローカル制御をオーバーライドするよう振る舞う。例を以下に挙げる。
【００５２】
図３をここで参照して、サイト１１の例が示される。このサイトは、適応性負荷の例である。図３の例においては、適応性負荷は、いくつかの大型冷蔵庫３０１〜３０４を備える冷蔵倉庫３００であって、それぞれの冷蔵庫は、温度センサ３０５〜３０８を有し、それぞれの冷蔵庫は、制御入力３１０〜３１３を有する。温度センサは、それらの測定値をローカルエリアネットワーク３２１を介してローカルコントローラ３２０に供給する。ローカルコントローラ３２０は、同じローカルエリアネットワーク３２１を通して、冷蔵庫３１０〜３１３の入力を制御する。ローカルコントローラ３２０に結合されているのは、公共ＩＰネットワーク２６でサーバ２５に結合しているルータ１５である。
【００５３】
サイト３００の通常動作において、ローカルコントローラ３２０は、冷蔵庫３０１〜３０４の入力３１０〜３１３にコマンドを提供し、温度センサ３０５〜３０８によって測定される冷蔵庫のうちの任意のものの温度が５℃より上に上がるとき、冷蔵庫のコンプレッサを駆動する。温度が２℃に低下するとき、ローカルコントローラ３２０は、コンプレッサを停止し、冷蔵庫の温度が５℃まで上昇することを許し、５℃になると再びこのサイクルが始まる。ローカルコントローラ３２０は、冷蔵庫３０１〜３０４のそれぞれを独立に制御することによって、それらのうちのいずれも５℃より上に上昇しないようにするが、この温度（例えば）では、冷蔵庫群のうちの一つの内容物がだめになり得るからである。冷蔵庫が冷凍庫である場合、それらはより低い温度範囲、例えば−２℃〜−４℃を維持され得る。もしこれらのうちのいずれか一つの温度が上限よりも上昇する（又は所定の期間よりも長いあいだ上限よりも上に上昇する）なら、その内容物は破棄されなければならないことがあり得る。これはサイト１１の最も基本的なローカル動作であり、これに基づいて変形がいくつか存在する。例えば、ローカルコントローラ３２０は、オフピーク（低コスト）電気の期間のあいだに冷蔵庫を優先的に駆動するタイミング命令を有し得る。オフピーク時は、典型的には午後１０時から午前８：３０（スコットランド）であり、又は午後１１時から午前７時（ロンドン）であるが、時間は、供給者に依存して異なる。オフピークエネルギーは、例えば通常価格の半分に値段が付けられ得る。典型的には、ローカルコントローラ３２０は、オフピーク期間の開始及び終了時刻でプログラムされる。よって、ローカルコントローラ３２０は、温度がその上限に到達していなくとも、オフピーク期間のあいだコンプレッサを駆動するようプログラムされ得る。
【００５４】
冷蔵プラントの代わりとしては、ローカルサイトは、スイミングプール又は空調の効いた倉庫のような、なんらかの応答性負荷であり得る。例えば市営スイミングプールの標準的な温度範囲は、２８〜３２℃であり得る。もしその温度が夜間／午前中に２８℃まで下がることが許されるなら、温度を３２℃に上げるために、追加のソーラーエネルギーが昼間期間にわたって用いられ得るが、これは、プールを熱エネルギー貯蔵として用いている。同様に、業務用冷蔵庫は、２〜５℃の動作範囲を有し得る。ソーラーピークの前に、その温度は５℃まで上昇することを許され、それからディスパッチ可能な負荷として振る舞い、２℃まで下げられることになろう。
【００５５】
ローカルコントローラ３２０は、サイトの動作を制御して、（ｉ）クリティカルなパラメータ内で動作を維持し、かつ（ｉｉ）オフピーク電力の使用を最適化するようなやり方でそれを行うが、ローカル制御プログラムは、ルータ１５からの命令によって影響され、又はオーバーライドされ得るような、ローカル制御プログラムを有する。（冷蔵庫の場合では、温度の加減がクリティカルであるが、これは内容物が凍ることが許されないからであり、上限もまたクリティカルであるが、これは内容物が痛みやすいからであるが、冷凍庫の例では、上限がクリティカルであり、これは内容物が解けることが許されず、一方で下限はクリティカルではないことに注意されたい。）
ルータ１５は、パラメータをサーバ２５から受け取って、サイト３００の動作に影響を与える。例えば、ルータ１５は、電力供給者にとって重要であるが、ローカルコントローラ３２０にプログラムされた、サイトのユーザに重要である、予めプログラムされたパラメータと齟齬をきたさない、なんらかのより高い優先度を示す優先度パラメータをサーバ２５から受け取り得る。優先度は、価格（すなわち電気の単価）と同等であり得て、又は価値（特にグリッドオペレータにとっての価値）と関連し得る。
【００５６】
例として、通常の昼間のサイクルの中では、サイト３００が電力を引き出さないことをグリッドオペレータが望むであろう特定のピーク期間が存在し得る。これは、ローカルコントローラ３２０に格納された価格構造又はタイミングパラメータに組み込まれておらず、ルータ１５がコントローラ３２０に対して異なるやり方で動作するよう仕向けることが可能である。例えば、ルータが、将来に来つつあるピーク期間が存在することを知るようになった場合、ルータ１５は、サイト３００が、当該ピーク期間のあいだ電流を引き出さないように準備させることができる。ルータはこれを、ローカルコントローラ３２０に対して（又は直接にコマンドを送ることによって）冷蔵庫３０１〜３０４が動作温度をピークの前に低くするよう仕向けることによって、行う。これによって、ピーク時間のあいだ冷蔵庫のいずれもその上限には到達しないことが確保され、よって負荷３００が全体としてピーク期間のあいだに電力を引き出さないことが確保される。この例は、負荷の予測準備と呼ぶことができる。この負荷は、単に現在の状況に応答するだけでなく、また単に、その機能を都合の良い時間に実行し、又は都合の悪い時間にそれを行うことを控える、スケジューリングされた負荷でもない。むしろこれは、負荷（実際、応答性負荷）が必要とされることを予測されるときに、それが電力を吸収／利用できる状態にあるように積極的に準備がなれている。
【００５７】
ルータ１５は、ローカルコントローラ３２０を完全にオーバーライドするためにオーソライズされ得る。例えば、グリッドオペレータがグリッド中のキー要素（例えば発電機）の壊滅的な故障を予期し、費用削減のメンテナンスを実行するためにその要素をシャットダウンする場合には、グリッドオペレータの利益は、ローカルユーザのそれらをオーバーライドする（両者の契約によって）ことになるかもしれず、その場合、ルータ１５は、冷蔵庫３０１〜３０４のうちの１つ以上への電力供給を選択的に中止（例えば一つずつ）する命令を発行できる。これは、ルータ１５へ最も高いレベルの優先度パラメータを発行するサーバ２５によって達成され得て、ルータ１５は、このパラメータを、冷蔵庫から電力を遮断するための義務として認識する。
【００５８】
サイト３００は、均衡化ストリング（例えばサイト１０，１１及び１２）の一部であり得て、この場合、ルータ１５は、公共ＩＰネットワーク２６上での近傍における他のサイトの他のルータ１４及び１３に接続される。ここで例えば、ルータ１３がソーラーファームに接続され、このソーラーファームが、典型的には正午近くにピーク発電期間を有する状況を考えてみる。今度は、ルータ１５は、コントローラ３２０をオーバーライドすることによってコントローラが、オフピーク期間ではなく正午の期間のあいだに優先的に電力を引き出すようにできる（オフピーク期間は、ローカルコントローラが応答するようプログラミングされている期間である）。同様に、ルータ１５は、冷蔵庫３０１〜３０４の温度がソーラーエネルギーのピークに近づく期間において上昇することを許可でき、それによって予測的に負荷３００が予期されたピークのあいだエネルギーを吸収できるよう準備する。
【００５９】
代替として、ルータ１５は、曇りの日であり、予期されたピークは、より低いレベルであろうことがサーバ２５によって（又はルータ１３によって）知らされ得る。この場合、ソーラーピーク時のあいだにルータ１５に与えられる優先度パラメータは、より低い優先度であり得て、この場合、ルータ１５は、ローカルコントローラ３２０のローカル優先度（例えば通常価格及びオフピーク価格）と、サーバ２５又はルータ１３によってそれに与えられている優先度とを比較して計算を行い、負荷３００をソーラーピークのあいだに駆動するか、又は負荷３００がグリッドオフピーク時の開始までローカル制御の下であり続けることを許すかどうかについての計算を行い得る。ルータ１５は、ソーラー電力を使用して負荷を駆動する優先度がもはやなく、負荷がそのローカル制御３２０の下であり続けることを許す、より高い優先度を持つ、ソーラー電力の低下している期間のあいだの時間を計算し得る。
【００６０】
図４を参照して、エネルギー貯蔵サイト１２の例の詳細が示される。この例では、エネルギー貯蔵サイト１２は、負荷４００によって表される、例えば、クリティカルデータ記憶又は電話スイッチ又は交換としての一次機能を有する。負荷４００は、グリッド５０に接続されるが、連続的な２４時間のバッテリーバックアップを要求する、そのようなクリティカル機能を有する。このバッテリーバックアップは、１つ以上のバッテリー４１０〜４１２によって供給される。通常の動作では、バッテリーは要求されない。コントローラ４１３は、電圧計又は電流計又は電力量計４１５及びグリッド５０から分岐された商用ＡＣ電力４３０のソースに結合される整流器４２０に接続されるように設けられる。商用電力を２４０ボルトから適当なバッテリー電圧に降圧したり、バッテリー電圧を負荷４００を駆動するために必要な電圧に昇圧したりする、降圧及び昇圧変圧器が存在してもよいが、これらの詳細は図示されない。
【００６１】
またバッテリー又はバッテリー群４１０〜４１２には、グリッド５０に接続されたＡＣ出力を有する１つ以上のインバータ４３０〜４３２も接続されている。インバータ４３０〜４３２は、ルータ１５の出力に接続されている。ルータ１５の計測入力（１３６及び１３７）は、グリッド５０又はＡＣ入力４３０に接続されている。
【００６２】
単一のバッテリーだけが存在する場合についての動作が最初に説明される。この場合、バッテリーは、例えば、単一の電話交換機を提供し得る。ローカルコントローラ４１３は、下限（Ｃｌ）より上にバッテリー電荷を維持するようプログラミングされる。バッテリーの技術に依存して、これは、コントローラ４１３がバッテリー電荷を単にときどき「継ぎ足し」するように要求するかもしれない。よってコントローラ４１３は、コントローラがヒステリシス制御ループで通常動作で動作をする、電荷又は電圧の限界を表す上限及び下限（例えばＣｕ及びＣｌ又はＶｕ及びＶｌ）をもつように設けられ得る。
【００６３】
これらの制限の内側であっても、バッテリー４１０内には、他の目的に利用され得る、相当な電荷量が存在しているかもしれないことが確認されている。加えて、又は代替として、バッテリー４１０がより低いレベル（Ｃｌ２又はＶｌ２又）まで放電し、充電できるようにすることは、有用かもしれない。これはバッテリーの寿命を伸ばし得るからである。この目的で、エネルギールータ１５は、ローカルコントローラ４１３をオーバーライドし、又はローカルコントローラ４１３に影響を与えることによって、バッテリー４１０をインバータ４３０を通してグリッド５０へ放電する。ルータ１５は、サーバ２５によって優先度が（又は均衡化ストリング内の他のルータからの優先度が）与えられる時にこの放電を行う。コントローラ４１３は、グリッド５０の要求が終わったとき、又はローカルコントローラのなんらかの他の優先度がオーバーライドするとき（例えばオフピーク電力期間の開始）に、バッテリー４１０を継ぎ足し充電できる。代替として、エネルギールータ１５は、ルータ１５によって管理される優先度がある時（例えばルータ１２によってルータ１５に示されるソーラーピークの期間のあいだ）には、優先度パラメータをコントローラ４１３に提供することによって、コントローラ４１３が整流器４２０をアクティベートし、電力をグリッドから引き込むようにさせることができる。代替として（不図示）、ルータ１５は、整流器４２０に直接に接続されることによって、ＬＡＮ４１４を通してルータ１５によって直接に読み取られるメーター４１５の制限内で、これら整流器がバッテリー４１０へ電荷を送るよう指示することができる。
【００６４】
ここで、サイト１２が複数のバッテリーを有する場合の例を検討する。これは典型的なシナリオであるが、バッテリー技術は、ときどきそれぞれのバッテリーの完全な放電及び充電を要求し得るにもかかわらず、負荷は、ＡＣ電源４３０の故障の場合に備えて電荷を供給するために利用可能な、常に少なくとも１つの（典型的にはいくつかの）バッテリーを有していなければならないからである。
【００６５】
このシナリオでは、コントローラ４１３は、巡回的に（例えば１日に一度、又は１週間に一度）、バッテリー４１０〜４１２のうちの一つに対して負荷４００に放電するようにする。いったん放電すると、コントローラ４１３は、そのバッテリーをそのそれぞれの整流器４２０を通して充電する。このシナリオでは、コントローラ４１３ではなく、ルータ１５によって決定される優先度のためにグリッド５０に利用可能にルータ１５によってなされ得る、追加のバッテリー蓄電容量が存在する。よって例えば、ルータ１５は、いつバッテリーを放電し、いつそのバッテリーを充電するかについて、コントローラ４１３によってなされた選択に影響を与え、又はその選択をオーバーライドできる。よってエネルギールータ１５は、優先度パラメータ（又は時間パラメータ又はそれら両方）をコントローラ４１３に提供できる。例として、ルータ１５は、グリッド５０上の需要の夕方のピークのあいだにバッテリー群のうちの１つの放電を優先させることができ、グリッド５０からのソーラー供給の正午のピークのあいだにそのバッテリーの充電を優先させることができる。
【００６６】
他の例として、この種のバッテリー蓄電は、特に高速応答できるエネルギー源である。エネルギールータは、グリッド内での位相が遅れる時間のあいだ、すなわち計測入力１３６及び１３７がグリッド周波数の低下を示す（需要の急な増加及び需要に追従する供給が不可能であることを示す）ときには、インバータを通したグリッドへのバッテリー群のうちの一つの放電を優先し得る。バッテリーは、グリッドへと急速に放電することで、グリッドへの供給の加速に対するこの即時の需要を満たすことができ、それによって位相（及び周波数）を維持し、かつそれによってガスタービン発電機のようなハイレート発電機を用いる必要をなくすことができる。
【００６７】
グリッド５０の需要に応答するこの能力は、サイト１２が、均衡化ストリング１６内の電力需要の変化レートを制限するために、サイト１０及び１１と共同で動作することを可能にし得る。これは特に貴重な特徴であるが、必要な応答性を有する高価な発電施設を提供するために、グリッドオペレータの需要に対してより広い影響を有するからである。
【００６８】
ここで図５を参照して、図１のシステムのさまざまな要素上で実行される、いくつかのプロセスを図示するプロセスフロー図が示される。プラットフォーム４０上で、グリッドオペレータプロセス５００が実行される。このプロセスは、例えば、サーバ２５上で実行され得て、ユーザインタフェース４１から入力を受け取り、そのユーザインタフェースに情報を送る。またそれは、データベースクラスタ４３からデータを受け取り、そのデータへのアップデートを供給し得る。プロセス５００は、高レベルパラメータ５１０をプロセス５１１に提供する。プロセス５１１は、ルータ１３，１４及び１５のうちのそれぞれの上で好ましくは実行される。プロセス５１１は、均衡化ストリング１６を管理し、以下のサブプロセスを有するプロセスである。すなわちエネルギールータ１３によって実行されるソースプロセス５１２、エネルギールータ１４によって実行される負荷プロセス５１３、及びエネルギールータ１５によって実行される貯蔵プロセス５１４である。
【００６９】
同様に、グリッドオペレータプロセス５００は、パラメータ５２０のもう一つのセットを均衡化ストリングプロセス５２１に提供し得て、このプロセスは、均衡化ストリング３０（図１に示される）のようなもう一つの均衡化ストリングのために実行されるプロセスである。均衡化ストリングプロセス５２１は、対応するサブプロセス、例えばサブプロセス５２２，５２３及び５２４を有する。
【００７０】
上で説明されてきたように、プロセス５１１及び５２１は、理想的にはソース、負荷及び貯蔵プロセスの３つ全てを理想的には有するが、これらプロセスのうちの２つだけを有してもよく、実際には、複数のソース、複数の負荷及び／又は複数の貯蔵を有し、これらのそれぞれが対応するプロセスを有してもよい。ネットワーク中には、エネルギールータを有する他の制御されるアセットが存在してもよく（図１に示されるものに限られず）、これらは対応するプロセス５３０を有するものとして図示される。プロセス５３０は、グリッドオペレータ５００からパラメータ５３１を受け取る。示されるプロセスのうちのそれぞれは、データ又は命令５１５をより高いレベルのプロセスに戻し得る。
【００７１】
運用中の例として、グリッドオペレータ５００は、アドレス及びパラメータのセット５１０を均衡化ストリング５１１に提供する。アドレスのセットは、例えば、ＩＰアドレス群のセットである。これらは、均衡化ストリングＡのメンバーを定義する。これらは、ストリングのそれぞれのメンバーに、ストリングを構成する他のメンバーを知らせる。そのストリングについてのパラメータは、そのストリングについての高レベルの目標を定義する。パラメータの例は、{t1, t2, VA}であり得る。この例では、グリッド操作プロセス５００は、均衡化ストリング５１１に対して、時刻t1及びt2のあいだにある優先度レベルが電力（すなわち電圧×電流）に与えられるべきであることを示す。これは例えば、均衡化ストリングが時刻t1及びt2のあいだにグリッドから引き出す電力の量についての、プロセス５１１に対する影響のレベルを示し得る。均衡化ストリング５１１は、これらパラメータ（又は導かれたパラメータ）を均衡化ストリング１６内のさまざまなルータ１３，１４及び１５に渡し、対応するプロセス５１２，５１３及び５１４は、協働し（下でさらに述べるように）、それらの動作の過程で、それらは時刻t1及びt2のあいだでグリッドから引き出されるそれらの最大電力について影響を受ける。この影響は、例えば、オペレータプロセス５００からあるレベルの電力（例えばパラメータＶＡによって示されるように）より多くは引き出さないことにつながり得て、又はそのレベルを超えることにつながり得る。いずれの場合においても、グリッドオペレータプロセス５００の希望を達成するための、又はこれらの希望を達成するのに失敗するための金銭的指示が存在し得る。
【００７２】
均衡化ストリングプロセス５１１は、（ｉ）時刻t1及びt2のあいだに所望の意図を達成できると予期するか、又はどの程度できると予期するか、及び、その後に（ｉｉ）時刻t1及びt2のあいだに所望の意図を達成できたか、又はどの程度達成できたかをグリッドオペレータプロセス５１５に報告してもよい。グリッドオペレータプロセス５００は、これらの結果を記録し、ユーザに報告してもよい。
【００７３】
同様に、均衡化ストリングプロセス５２１は、ＩＰアドレスセットＢによって定義され得て、パラメータ５２０と同じ又は他のセットが与えられ得る。与えられた例では、パラメータ５２０は、時刻t3及びt4のあいだに、均衡化ストリングプロセス５２１が、定格グリッド周波数の偏差Δf1内にグリッド周波数を維持するよう試みるべきであり、この目標に優先度レベルP2を割り当てるべきであることを示す。均衡化ストリングプロセス５２１は、これらのパラメータ又は導かれたパラメータをソースプロセス５２２、負荷プロセス５２３及び貯蔵プロセス５２４に提供し、これらプロセスは、グリッド周波数を特定された時刻のあいだで特定された偏差内に維持するよう協働して試みる。この目標にどの程度、寄与できると予期されるか、及び寄与できるかは、均衡化ストリング５２１によってグリッドオペレータ５００に逆に報告される。
【００７４】
運用の過程において、グリッドオペレータプロセス５００は、均衡化ストリングＡが、グリッドオペレータプロセス５００の目標を達成するためには不十分な応答性ソースアセット又は応答性負荷アセット又は利用可能な貯蔵容量しか有しないことを特定してもよい。例えば均衡化ストリングＡは、需要（グリッドからの）又は供給（グリッドへの）の変化速度を与えられた閾値より下に維持することができないという意味で、均衡がとれていないかもしれない。均衡化ストリングＡをさらに均衡がとれている状態にするためには、グリッドオペレータプロセス５００は、追加のアセットを均衡化ストリングＡに割り当てる必要がある。プロセスは、コマンド５３１をアセット５３０のうちの１つに発行することによってこれを行う。このコマンドは、例えば、制御されたアセット５３０内のルータに、ここでアセットが均衡化ストリング１６の一部になったことを示す、ＩＰアドレスのセットを含む。換言すれば、グループ５３０内のアセット（ソース、負荷又は貯蔵）には、そのグループの他のメンバー（プロセス５１２，５１３及び５１４を実行しているルータ１３，１４及び１５）のＩＰアドレスのセット（ＩＰアドレスセットＣ）が与えられる。この新しいアセット５３０がこれらＩＰアドレスを有するとき、このアセットは、そのグループ内の他のプロセスと直接に通信することができ、今やその均衡化ストリングの一部になっている。
【００７５】
その後、同じアセット５３０は、均衡化ストリングＡから割り当てを解除され得て、同じプロセスによって均衡化ストリングＢに割り当てられ得る。このようにして、グリッドオペレータプロセス５００は、電源又は他の機器のなんらの接続又は分離もなく、その制御下に均衡化ストリングのそれぞれにおいて均衡のレベルを維持することができる。
【００７６】
この局面は、大きな優位性を有する。遠隔の点５００から、グリッドオペレータは、それぞれのローカルクラスタが全体としてグリッドに対して限定された又は制御された需要を有するように、エネルギー負荷及びリソースのローカルクラスタを作ることが可能になる。これは今度は、グリッドオペレータが大きな量で、又は速い変化速度で、電力をその国の異なる部分へと振り分ける必要性を減らし得る。理想的なシナリオでは、均衡化ストリングのうちの一つは、ストリング内で発生された全てのエネルギーを貯蔵し、そのエネルギーを異なる時刻において消費できるという点で、完全に自律的である。理論的には、そのようなストリングは、全国にわたるグリッドの他の部分から分離されることも可能である。
【００７７】
さらなる例として、アセットのストリングが接続されているグリッド中の特定の点を通る電力フローの変化の速度をゼロに（又は制限付きに）維持することも可能である。均衡化ストリングへの（又は均衡化ストリングからの）、グリッドの残りからの（グリッドの残りへの）一定で、定常状態で、又は平滑化された正味のエネルギーのフローは、しばしば優位性をもつ。これは、パラメータ{rate of change of power（電力の変化速度）; t6, t7}を、配電ネットワークの関連する部分におけるアセット群のストリングに提供することによって達成され得る。計測値が特定された点において取られることによって、高レベルの目標が達成されつつあるかどうかを示す、ストリングへの又はサーバへのフィードバックを与えることができる。アセット群のストリングは、それら自身の中で、又はサーバを介してそれぞれの弾力性を通信し得て、特定された点を通して引き出される電力のそれら全体の変化速度をどのようにして制限するかについての合意に達し得る。
【００７８】
この局面は、ステップを実行しているアセットを個別に（又は集合的に）関係させることによって、それらアセットがある状況下で、それら状況が起こりつつあるとき、及びそれら状況が起こったときに、応答可能な状態にあるように予め準備させる。
【００７９】
具体的な例として、あるアセットは、その電力のピーク需要を早めることができ得て、一方で、他のアセットは、その電力のピーク需要を遅らせることができ得て、それによって全体的な電力需要を平滑化する（全体需要を最大値よりも下に維持する）ことができる。
【００８０】
さらなる例として、計測されたサージ（電力又は需要における）に応答して、アセット群は、集合的にそれら電力需要を早めたり、又はそれら需要を遅らせたりし得る。アセット群は、与えられた大きさの需要に応答する最初のものであるべき、それらの中でネゴシエート（例えばプリネゴシエート）し得て、それによってそれらが過剰に応答せずに、需要のサージを鎮める（又はその逆）ことができる。換言すれば、それらは、もし配電ネットワーク中の所定の点における計測入力回路１３５によって（又はなんらかの他の計測ユニットによって）計測されたローカル状況が特定の応答を必要とするなら、サーバからの特定の高レベル要件をそれらがどのようにして集合的に充足するかをプリネゴシエートし得て、もしそれらの状況が起こったなら、プリネゴシエートされたやり方で動作する。
【００８１】
応答性ソースの例は、同じエンドポイント（例えばホテルのような建物）において熱及び電力を発生する熱電併給（combined heat and power、ＣＨＰ）エンジンである。典型的にはＣＨＰエンジンは、ガス、水素、ディーゼル又は他の燃料で運転され、多少なりとも固定された比率（例えば６０％の熱及び４０％の電力）で熱及び電力を発生する。高レベルパラメータを受け取ると、応答性ソースは、将来の与えられた時刻において自分がより少ない量を発電（又はより多い量を発電）するような状態になるための準備をし得る。応答性ソースは、例えば、与えられた時刻よりも早く、より多くの電力を発生することによって、需要と比較した供給のピーク（つまり需要の低い期間）が予期される建物をウォームアップし得て、ピークが到達したときには、その発電レートを下げることができる。一方で、応答性ソースは、その電力のレートを落とし、建物がクールダウンすることを可能にし得るが、このとき、発電のレートを増し、ストリングに又はグリッドに電気を提供しつつ、増加された熱を用いて建物をより通常に近い温度に戻す準備ができる、供給の低い時期（つまり需要のピーク）を予期するようサーバに知らされた、将来のある時を予期している。
【００８２】
図６〜８は、均衡化ストリングの割り当てを示し、特に中央サーバ２５、ローカルサイト１０，１１，１２及びそれらの関連するルータ１３，１４，１５の間の通信を示す。図６は、均衡化ストリング割り当てのプロセスを示すフロー図である。図７及び８は、均衡化ストリング割り当てのプロセスにおいて、通常状態及び問題が起こった状態をそれぞれ図示する概略的タイムラインを示す
図６のステップ６００において、均衡化ストリング割り当てのプロセスの新しいサイクルが時刻ｔ０で始まる。中央サーバは、ステータスレポートをローカルルータ（それぞれローカルサイト／電源、応答性負荷又は貯蔵のアセットに関連付けられ接続された）から受け取ることをリクエストし、それを始める。このステップは、図７ａの要素７００として図示もされる。ローカルサイトからのステータスレポートは、その電力需要及び送電及び柔軟性能力のようなローカルサイトについてのアップロードされたデータを含む。好ましくは、ステータスレポートは、全てのノードから受け取られるが、全てのノードのサブセットから受け取られてもよい。ステータスレポートは、必ずしも同時に受け取られなくてもよく、ステータスレポートの受領は、ｔ０のあとに、不規則にずらされてもよい。
【００８３】
ステップ６１０において、中央サーバは、高レベルの目標を達成するために、受け取られたステータスレポートに基づいて、ローカルサイトからストリング（均衡化されたもの、又はそうではないもの）を形成することについて判断を行う。これは要素７０２として図示もされる。例えば、それは、サイトＡ，Ｂ及びＣでローカル均衡化ストリングＸを形成するように決定し得る。この決定は、特定された期間、例えばｔ１からｔ２について、又は複数の期間、例えばｔ１からｔ２、及びｔ３及びｔ４について適用され得る。この決定は、ローカルリソース群の個々又はグループ群についての、利用可能性、需要、電力グリッド内での位相幾何学的位置、及び地理学的位置関係に依存し得る。例えば、中央サーバは、予期されたエネルギー需要に基づいて、均衡化ストリングを形成するようサイトＤ，Ｅ及びＦに命令し得て、サイトＧ及びＨについては、たとえそれらが地理的には近くても異なる電気ネットワークインフラストラクチャに属するという理由で均衡化ストリングを形成しないよう命令し得る。他の例として、中央サーバは、夜間であるという理由で、２つのソーラーファームにそれらの均衡化ストリングから離脱するよう命令し得る。
【００８４】
ステップ６２０において、中央サーバは、それが行った決定に基づいて命令をローカルサイトの選択に関連付けられたローカルルータ群へと伝える。これは、要素７０４として図示もされる。この選択は、中央サーバに知られているローカルサイトのサブセット又は全てを含み得る。例えば、中央サーバは、サイトＡ，Ｂ及びＣに関連付けられたルータに、これらサイトが均衡化ストリングＸを形成するよう指示する命令を送り得る。
【００８５】
選択されたローカルルータが命令を受け取った後、それらは、中央サーバとではなく、互いにローカルの（ピアツーピアの）通信を実行し（ステップ６３０）、なんらかの可能性がある問題を検出する。これは要素７０６として図示もされる。問題には、命令又はステータスレポートを含む、エラーがあるデータパッケージの表示が含まれ得て、これら命令又はステータスレポートは、ローカルルータ群で受け取られた命令群間の不整合、及び／又はローカルサイトの実際のステータス、中央サーバに以前に送られたステータスレポート、及び／又は中央サーバから受け取られた命令間の不整合につながり得る。例えば、中央サーバは、ステータスレポートの一部として以前にそのルータが送ったステータス情報と矛盾する命令をローカルルータに伝える。他の例として、ネットワークの問題又は他の故障のために中央サーバに以前に送られたステータスレポートにエラーがあり、その結果、そのレポートされたステータスと、その実際のステータスとの間に不一致をきたすことが判明する。第三の例として、ステータスレポートがローカルルータから送られなかったこと、又はそれが送られはしたが、中央サーバによって成功裏に受け取られていないことが判明する。
【００８６】
ステップ６４０において、もしなんらの問題もローカルルータによって検出されなければ、プロセスは、ステップ６６０に移り、ここで選択されたローカルサイトに対応するルータ群は、それらが中央サーバによって送られた命令の目標を成し遂げることが可能であることを中央サーバに対して集合的にアクノリッジする。これは要素７０８として図示もされる。プロセスは、ステップ６７０に移り、ここで選択されたルータは、命令を実行する。例えば、ローカルサイトＡ，Ｂ及びＣは、時刻ｔ１及びｔ２のあいだに均衡化ローカルストリングＸを形成する。これは７１０として図示される。
【００８７】
時刻ｔ２において、ローカルルータ及びサイトは、中央サーバから既に伝えられた代替の命令に従ってもよい。例えば、個々のサイトは、均衡化ストリングに追加又は均衡化ストリングから除去されることによって、期間ｔ２〜ｔ３内において、期間ｔ１〜ｔ２内における均衡化ストリングとは異なる均衡化ストリングを形成する。そうでなければ、現在のサイクルは終了し、ステップ６００でプロセスが再び開始し、中央サーバは、アップデートされたステータスレポートをローカルルータから受け取る。
【００８８】
しかし、もしステップ６４０において問題が検出されるなら、関与するローカルルータは、ステップ６５０において少なくとも３つの選択肢のうちの１つを実行する決定を下し得る。１つの選択肢（ステップ６５２）は、例えば、もし問題が大きな影響をもつことがなさそうであるなら、検出された問題を無視することである。例えば、もし５０のサイトのうちの１つのローカルサイトが誤ったステータスレポートに基づいて均衡化ストリングに参加できないなら、ルータは、既に受け取られた命令で続行することが許容できると判断し、その問題を次のサイクルで修正するだけにとどめてもよい。もう一つの例として、ローカルルータ群は、ピアツーピア通信を実行し、サイトＡが実際には利用不可能であることが認識された後には、均衡化ストリングにサイトＡを含めろという中央サーバの命令に従わないことに合意し、その代わりに、ノードＡを除外して均衡化ストリングを形成し得る。
【００８９】
ローカルルータのための代替の選択肢（ステップ６５４）は、ローカルで、すなわち中央サーバを巻き込むことなく、問題を解決することである。例えば、ローカルルータは、ピアツーピア通信を実行し、サイトＡに関する以前のステータスレポートにエラーがあったが、ローカルルータ（サイトＡのためのルータを含め）が必要な情報を全て有し、通信エラーは、サーバの目標を実行するのに非クリティカルであると結論付け得る。この選択肢（ステップ６５４）は、新しいサイクルを開始する必要なく、及び／又は新しいステータスレポートを要求及び受領し新しい判断を行うことなく、問題をローカルで解決することによって、時間を節約するという潜在的優位性を有する。そうでなければ、通信レイテンシーによって、新しい均衡化ストリングのタイムリーな形成は遅れるかもしれない。
【００９０】
ローカルルータのための第三の選択肢（ステップ６５６）は、おそらくは問題についての通知と共に、現在のサイクルを中止し、均衡化ストリング割り当てプロセスの新しいサイクルを開始するリクエストを中央サーバに送ることである。この場合、プロセスは、直接にステップ６００へと戻り、中央サーバは、ローカルサイトのローカルルータからのステータスレポートを再びリクエストし、受領する。
【００９１】
アセットは、エラー以外の理由で均衡化ストリングを離脱し得ることに注意されたい。例えば、サーバの高レベルの目標を満足するよう要求されていないのでアセットが離脱することもあり得る。そのような場合、ストリング中の残りのアセット群は、当該余剰アセットなしで目標を満足できるそれらの能力を確認し、そうなれば、余剰アセットは、他のストリングに割り当てられて他の需要を満足すべく自由になる。
【００９２】
上記第３の状況は、図８のタイムラインに図示される。要素８００〜８０６は、要素７００〜７０６に対応する。要素７０８は、ローカルルータから中央サーバになされたリクエストを参照して新しいサイクルを開始する。この新しいサイクルは、いつもと同様に実現され、すなわち図８の要素８１０〜８１８は、図７の要素７００〜７０８に対応する。
【００９３】
中央サーバの観点からは、均衡化ストリング割り当ての１つより多いサイクルが進行中であり得ることに注意されたい。例えば、図７に示されるように、中央サーバは、ローカルルータのうちの全て又は選ばれたものから追加のステータスレポートをリクエスト及び受領し得る（要素７５０）。中央サーバは、以前になされた決定に影響を与えるか、又は影響を与えない新しい決定を行い得る（要素７５２）。要素７５４，７５６及び７５８は、中央サーバがローカルサイト群及びルータ群の選ばれたものに命令を伝え、期間ｔ’１〜ｔ’２のあいだにローカルストリングＢを形成する例を図示する。新しい命令は、以前に伝えられた命令が実現され完了した後の将来の時刻においてローカルストリングの形成に関連し得て、又は既に伝えられた命令をオーバーライドし得る。
【００９４】
本開示の主題の革新的な局面は、ソース、貯蔵、及び応答性負荷から選択される少なくとも２つの異なる電力アセットを含む電力アセットのストリングを有する配電制御システムであって、前記電力アセットのそれぞれを制御し、前記ストリング内の他の電力アセットのコントローラとピアツーピアベースで通信するルータ、及び前記ストリング内の前記電力アセットのルータと通信し、前記アセットの前記ルータが互いに通信を開始できるようにするために、前記ストリングの他のアセットが何であるかと、前記アセットが互いの間で電力転送の時刻及び量をネゴシエートすることによって、協働して実現しようと試みるべき、サーバのレベルにおける高レベルの目標とをそれぞれのルータに伝えるサーバを備える配電制御システムにおいて実現され得る。好ましくは、配電制御システムは、前記サーバと通信するデータベースをさらに備え、前記データベースは、それぞれのアセットについて、他の電力アセットに対する電力グリッド内でのその位相幾何学的位置、その電力需要又は電力供給能力、及び前記電力需要又は電力供給能力がどの程度、柔軟性をもつかを示すパラメータを含む。好ましくは、前記電力需要又は電力供給能力及び柔軟性パラメータの時間特性が前記データベースに格納される。好ましくは、前記データベースは、前記電力アセットによってレポートされた、実時間需要又は電力供給能力及びそれら需要又は電力供給能力についての許容可能な変動を示すパラメータをさらに格納する。好ましくは、前記電力アセットのうちのあるアセットは、前記アセットをオンにしたり、オフにしたりすることによって所定の範囲内の前記ローカルアセットの動作を維持するローカルコントローラを有し、前記ローカルコントローラは、前記アセットの前記ルータに結合され、オンオフのタイミングを決定する命令を前記ルータから受け取る。
【００９５】
配電制御システムのある実施形態において、第１電力アセット群からなる第１ストリングは、グリッドの第１部分に接続され、第２電力アセット群からなる第２ストリングは、前記グリッドの第２部分に接続され、前記第１及び第２部分は、ピンチポイントを介して接続される。配電制御システムの他の実施形態において、前記電力アセットは、ソース、貯蔵、及び応答性負荷を含むことによって、前記貯蔵は、前記ソースが前記負荷によって要求されるよりも多いエネルギーを作るとき、前記ソースからのエネルギーを貯蔵し、前記負荷が前記ソースによって供給され得るよりも多いエネルギーを要求するとき、エネルギーを前記負荷に送る。さらなる実施形態において、配電制御システムは、第１及び第２ストリングであって、それぞれの第１及び第２ストリングは、負荷、ソース、及び貯蔵からなる別個のクラスタをもち、それぞれ第１及び第２コントローラを有する第１及び第２ストリングと、前記クラスタ間で電力要素を割り当てるより高いレベルの制御手段と、を備える。
【００９６】
本開示の主題の革新的な局面は、ソース、貯蔵、及び応答性負荷から選択される少なくとも２つの異なる電力アセットを含む電力アセットのストリングを有する配電システムの運用の方法であって、前記電力アセットのそれぞれを制御するローカルコントローラ、及び前記ローカルコントローラと通信するサーバを提供すること、前記サーバによって設定された目的を満たすよう試みる均衡化ストリングを形成すべき電力アセットのセットを前記サーバにおいて特定すること、前記均衡化ストリングの他のアセットを示すメッセージを前記サーバからそれぞれのコントローラに送ること、及び前記均衡化ストリング内の前記アセットのローカルコントローラ間で通信することによって、前記設定された目的を満たす電力転送の時刻及び量をローカルコントローラが互いの間でネゴシエートすることを含む運用の方法においても実現され得る。好ましくはこの方法において、アセットコントローラは、前記アセットの状態を前記サーバにレポートし、前記サーバは、アセットのアドホックストリング及び前記ストリングについての期間を計算し、前記期間のあいだストリングを共に形成することを前記ストリング内の前記アセットに伝える。好ましくは、前記ストリングの前記アセットコントローラは、アドホックストリングであることを伝えられると、前記サーバの高レベルの目標を満たすことができるかをコントローラ間で確認し、その旨を前記サーバにレポートする。好ましくは、前記サーバは、前記ストリングが前記サーバの前記高レベルの目標を満たすことができないと知らされたときは、目標の他のセット及び／又は目標の代替のセットを実現する別のアドホックストリングを計算する。
【００９７】
本開示の主題の革新的な局面は、応答性ソース、貯蔵及び応答性負荷から選択される複数の電力アセットを備える電力アセットのストリングを有する配電制御システムにおいても実現され得て、応答性ソース、貯蔵及び応答性負荷のそれぞれは、グリッドに接続され、ローカルルータを有し、配電制御システムは、ローカルルータと通信するサーバと、グリッド中のピークアクティビティの時刻をサーバにおいて予期し、ピークアクティビティの未来の時刻を表すパラメータをローカルルータに提供する制御システムとを備え、それぞれのローカルルータは、制御システムからパラメータを受け取り、その関連付けられたアセットが将来のピークに積極的に準備するようにさせるように構成され、ローカルルータは、そのアセットが、負荷の場合は、その負荷がピークの時刻により多くのエネルギーを消費するか、又はより少ないエネルギーしか要求しないかの状態にあるよう準備し、貯蔵の場合は、グリッド中に電力を放出するか、又はピークの前にグリッドから蓄電することによって貯蔵アセットに準備をさせ、ソースの場合は、ピークの時刻により多くのエネルギー又はより少ないエネルギーを発生する状態にあるようにソースを準備させ、それによってアセット群は、予期された時刻においてストリングの外にあるグリッドのピークの影響を低減するよう協働する。好ましくはこのシステムでは、複数の電力アセット群は、互いの間でピアツーピアで通信し、ピークの時刻におけるそれらの集合的な振る舞いを修正する能力があることを集合的にサーバに確約する。好ましくは、それぞれのローカルルータは、貯蔵装置であり、かつ、需要の予期されたピークがある場合において、パラメータの受領に応答して、ピークの前に貯蔵装置に蓄電するよう構成される。好ましくは、それぞれのローカルルータは、貯蔵装置であり、かつ、供給の予期されたピークがある場合において、パラメータの受領に応答してピークの前に、少なくとも部分的に貯蔵装置を放電するよう構成される。好ましくは、それぞれのローカルルータは、応答性ソースであり、かつ、供給の予期されたピークがある場合において、パラメータの受領に応答して、ピークの前により多くの電力を作るようにソースに準備させ、それによってピークのあいだにはより少ない電力を作る状態にあるようにする。好ましくは、それぞれのローカルルータは、応答性ソースであり、かつ、需要の予期されたピークがある場合において、パラメータの受領に応答して、ピークの前により少ない電力を作るようソースに準備させ、それによってピークのあいだにはより多くの電力を作る状態にあるようにする。好ましくは、それぞれのローカルルータは、本体を加熱又は冷却するよう動作する負荷の場合であり、かつ、需要の予期されたピークがある場合において、パラメータの受領に応答して、ピークの前に本体を加熱又は冷却するよう負荷に準備させる。好ましくは、負荷は、負荷を温度範囲温度Ｔ１及びＴ２で動作させるよう制御するローカルコントローラを有し、ローカルルータは、制御システムからパラメータを受け取り、温度を温度範囲の一端へと追い込むことによって、将来のピークのために負荷にアクティブに準備させるよう構成される。好ましくはこのシステムでは、それぞれのローカルルータは、本体を加熱又は冷却するよう動作する負荷の場合であり、かつ、供給の予期されたピークがある場合において、パラメータの受領に応答して、ピークの前に、本体を加熱することを遅らせ又は本体を冷却することを遅らせるよう負荷に準備させる。好ましくは、負荷は、温度Ｔ１及びＴ２の間である臨界温度範囲内で、また好ましい温度Ｔ３及びＴ４の間である推奨温度範囲内で動作負荷を制御するローカルコントローラを有し、ローカルルータは、制御システムからパラメータを受け取り、温度が好ましい範囲の外へと逸脱することを許しつつ、一方で、臨界範囲内であることを維持することによって、将来のピークのために負荷にアクティブに準備させるよう構成される。配電制御システムのある実施形態において、アセットは、異なるタイプ（応答性ソース、貯蔵及び応答性負荷）であり、将来のピークの時刻で電力をやりとりし、それによってストリングの外のグリッドに対するピークの影響を低減する状態にあるよう準備する。
【００９８】
本開示の主題の革新的な局面は、応答性ソース、貯蔵及び応答性負荷から選択される複数の電力アセットを備える電力アセットのストリングを有する配電制御システムにおいても実現され得て、応答性ソース、貯蔵及び応答性負荷のそれぞれは、グリッドに接続され、ローカルルータを有し、配電制御システムは、ローカルルータと通信するサーバを備え、複数の電力アセットは、互いの間でピアツーピアで通信し、グリッド中のイベントに応答してそれらの集合的な振る舞いを修正する能力があることを集合的にサーバに確約する。好ましくは、システムは、グリッドをモニタし、イベントをルータに伝える手段をさらに備える。好ましくは、システムは、イベントをサーバからルータに伝える手段をさらに備える。好ましくは、システムは、将来のある時刻におけるグリッド上の将来のイベントを予期し、その将来のイベントを表すパラメータをローカルルータに提供する制御システムをサーバにおいてさらに備える。好ましくは、このシステムでは、アセットは、ストリングの外におけるグリッド上のイベントの影響を低減するようその将来の時刻において協働する。好ましくは、このシステムでは、アセットのストリングは、互いのアセット間で、それら各々の柔軟性について通信し、電力変化の全体的な速度をどのように制限するかについての合意に達するよう構成される。好ましくは、このシステムは、グリッドで対策を取り、サーバのレベルでの高レベルの目標がアセット群によって集合的に達成されつつあるかを示すためのフィードバックを提供する手段をさらに備える。好ましくは、このシステムでは、アセット群は、どの順番でイベントに応答するかについて、それらの間でプリネゴシエートするよう構成される。
【００９９】
実施形態及び例の上述の記述は、例示のために挙げられているに過ぎない。本発明のさまざまな局面及び実施形態は結合され得る。さまざまな局面及び実施形態は、他の局面及び実施形態にしたがって改変され得る。本発明の範囲は、実施形態の詳細によって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲において規定されている。
【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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