(57)【要約】  本発明に係る電力管理制御システムは、主制御ユニットと複数の装置制御ユニットとを備え、前記複数の装置制御ユニットは、データ接続部を介して前記主制御ユニットに接続しかつ複数の電力供給発電機のうちの１つに前記複数の装置制御ユニットのそれぞれをインターフェース接続させる集積回路を有することによって、ローカル発電環境内の全体的なエネルギー効率および電力使用量を向上させるために単位エネルギーあたりの利用可能性およびコストに基づいて電力使用量を最適化する容易に統合されたシステムを提供する。   【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主制御ユニットと、
複数の装置制御ユニットであって、データ接続部を介して前記主制御ユニットに接続しかつ複数の電力供給発電機のうちの１つに前記複数の装置制御ユニットのそれぞれをインターフェース接続するための集積回路を有する複数の装置制御ユニットと、
を備える電力管理制御システム。
【請求項２】
前記主制御ユニットは、発電システム内の前記複数の電力供給発電機からの電力の配分を同時に管理するために、プログラマブルネットワーク内の前記複数の装置制御ユニットを動作可能に制御するための電力管理モジュールを備える、請求項１に記載の電力管理制御システム。
【請求項３】
前記電力管理モジュールは、
発電機選択モジュールと、
グリッド選択モジュールと、
バッテリ選択モジュールとを備え、
前記複数の電力供給発電機、電力網およびバッテリからの電力の寄与を制御する、請求項２に記載の電力管理制御システム。
【請求項４】
前記主制御ユニットは、電力監視モジュールを備え、
前記電力管理モジュールは、電力消費量、電力コストおよび電力容量のリアルタイム分析を行う前記電力監視モジュールを使用して、前記複数の電力供給発電機、前記電力網および前記バッテリからの電力の寄与を制御する、請求項３に記載の電力管理制御システム。
【請求項５】
前記電力監視モジュールは、
顧客サイトにおける電力の消費量を測定する消費量監視モジュールと、
前記電力網から受けた電力についての単位時間あたりのエネルギーのコストおよび前記複数の電力供給発電機のそれぞれからの電力についての単位時間あたりのエネルギーのコストを、インターネット接続を介して受けるコスト追跡モジュールと、
前記複数の電力供給発電機のそれぞれとインターフェース接続される前記複数の装置制御ユニットのそれぞれから電力容量データを受けた電力追跡モジュールとを備え、
前記電力供給発電機からの電力のリアルタイムコストを判定する、請求項４に記載の電力管理制御システム。
【請求項６】
前記電力管理モジュールは、前記複数の電力供給発電機、前記電力網または前記バッテリのうちのいずれが単位時間あたりのエネルギーの最低コストを有するかに基づいて電力を供給するように選択することによってエネルギー使用量を最適化する、請求項５に記載の電力管理制御システム。
【請求項７】
前記電力管理モジュールは、前記電力供給発電機のうちの少なくとも１つから前記電力網に電力を投入する、請求項６に記載の電力管理制御システム。
【請求項８】
前記電力管理モジュールは、前記発電システムからの電力が前記電力網に投入されるのを防止するために前記電力網から前記発電システムを一時的に切り離す、請求項６に記載の電力管理制御システム。
【請求項９】
前記電力管理モジュールは、前記発電システムが電力網に接続されているときに前記電力網からの電力の最小消費量を保証するための閾値を設定するために最小電力使用量変数を使用する、請求項２に記載の電力管理制御システム。
【請求項１０】
前記主制御ユニットは、前記複数の電力供給発電機のそれぞれの容量と、電力の任意のスイッチングが発生した時間と、単位時間あたりのエネルギーのコストと、発電のコストと、任意時点で実現されるコスト節約とを含む使用量レポートを生成するレポート生成部を備える、請求項５に記載の電力管理制御システム。
【請求項１１】
前記主制御ユニットは、エネルギー節約を最大化するために、前記複数の電力供給発電機のそれぞれの利用可能な容量、前記単位時間あたりのエネルギーのコスト、１日のピーク使用量、年の季節、停電の場合の利用可能な電力、ならびにユーザの快適性および安全性のうちの、少なくとも１つに応じて電力の供給を制御するように、前記レポート生成部を用いてまとめられたデータに基づいて設定可能な電力計画を実装する電源計画モジュールを備える、請求項１０に記載の電力管理制御システム。
【請求項１２】
前記主制御ユニットは、料金不払いにおいては、前記プログラマブルネットワーク内の前記複数の電力供給発電機のうちの１つ以上からの電力出力を同時に低減または利用不可能にする管理モジュールを備える、請求項２に記載の電力管理制御システム。
【請求項１３】
前記複数の装置制御ユニットのそれぞれは、
管理モジュールと、
装置構成モジュールと、
発電モジュールと、
電力監視モジュールと、
装置レポート生成部とを備える、請求項１に記載の電力管理制御システム。
【請求項１４】
前記装置構成モジュールは、前記複数の電力供給発電機のうちの特定の１つに前記複数の装置制御ユニットのそれぞれを構成し、その特定の電力供給発電機からのデータを制御および収集する、請求項１３に記載の電力管理制御システム。
【請求項１５】
前記発電モジュールは、前記主制御ユニットからのコマンドに基づいて制御されている前記特定の電力供給発電機からの電力の供給を制御する、請求項１４に記載の電力管理制御システム。
【請求項１６】
前記装置制御ユニットの前記電力監視モジュールは、
制御されている前記特定の電力供給発電機についての単位時間あたりのエネルギーのコストを、インターネット接続を介して受けるコスト追跡モジュールと、
電圧、電流、電力使用量、最大および最小電力出力、ならびに制御されている前記特定の電力供給発電機に関連した情報のうちの、少なくともいずれかを測定する電力追跡モジュールとを備える、請求項１４に記載の電力管理制御システム。
【請求項１７】
前記装置レポート生成部は、制御されている前記特定の電力供給発電機からのデータをまとめ、
前記データには、電力伝送が行なわれる時間および期間、利用可能な容量、単位時間あたりのエネルギーのコスト、ならびに電力伝送がオンオフされる特定時点が含まれている、請求項１６に記載の電力管理制御システム。
【請求項１８】
当該電力管理システム内の前記主制御ユニットおよび前記装置制御ユニットの動作制御を保持しながら、第三者が前記電力管理制御システムを十分に利用することを可能する管理システムを備え、
必要に応じて、前記複数の電力供給発電機のうちの少なくとも１つの性能を低減するかまたは前記複数の電力供給発電機のうちの少なくとも１つからの電力を利用不可能にするためのユーザコマンドおよび設定を優先することによって支払いを保証することを可能とする、請求項１に記載の電力管理制御システム。
【請求項１９】
発電システムの電力管理のための命令が記録されたコンピュータ可読媒体において、
複数の装置制御ユニットのそれぞれの制御を有しかつ発電システム内の複数の電力供給発電機のうちの１つからデータを収集するように前記複数の装置制御ユニットを構成するための命令と、
前記複数の装置制御ユニットにコマンドを送信しかつ前記複数の装置制御ユニットからのデータを受信するように主制御ユニットを構成するための命令と、
電力会社の電力網からおよび前記発電システムから電力を受ける顧客サイトへの電力の供給を制御するように前記主制御ユニットを構成するための命令と、
前記電力会社の電力網から前記顧客サイトに供給される単位時間あたりのエネルギーのコストを判定するための命令と、
前記複数の電力供給発電機のそれぞれから前記顧客サイトに供給される単位時間あたりのエネルギーのコストを判定するための命令と、
前記複数の電力供給発電機および前記電力網のうちのいずれかが単位時間あたりのエネルギーの最低コストを有するとの判定に基づいて、前記複数の電力供給発電機のそれぞれおよび前記電力網からの電力の寄与を制御するための命令と、
を含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
前記電力会社の電力網からおよび前記発電システムからの電力を受ける前記顧客サイトの電力消費量要件を判定するための命令と、
前記複数の電力供給発電機のそれぞれの利用可能な電力容量を判定するための命令と、
単位時間あたりのエネルギーの最低コストを有する前記複数の電力供給発電機のうちの１つの容量に基づいて電力を供給するための命令、ならびに前記容量が前記電力消費量要件を満たすために不十分である場合に単位時間あたりのエネルギーの次の最低コストを有する前記複数の電力供給発電機のうちの次のものまたは前記電力網から電力を供給するための命令、ならびに前記電力消費量要件が満たされるまで前記複数の電力供給発電機および前記電力網からの電力を合成するための命令とを含む、請求項１９に記載の発電システムの電力管理のための命令が記録されたコンピュータ可読媒体。
【請求項２１】
前記発電システムからの余剰容量に基づいて前記発電システムから前記電力網に電力を導くための命令を含む、請求項２０に記載の発電システムの電力管理のための命令が記録されたコンピュータ可読媒体。
【請求項２２】
前記電力網への電力の投入を防止するために前記発電システムから前記電力網を一時的に切り離すための命令を含む、請求項１９に記載の発電システムの電力管理のための命令が記録されたコンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
前記発電システムが前記電力網に接続されている場合、前記電力網からの電力の最小消費量を保証するために最小電力使用量閾値を設定するための命令を含む、請求項１９に記載の発電システムの電力管理のための命令が記録されたコンピュータ可読媒体。
【請求項２４】
発電システム内の電力の配分を管理する方法において、
複数の装置制御ユニットのそれぞれの制御を有しかつ発電システム内の複数の電力供給発電機のうちの１つからデータを収集するように前記複数の装置制御ユニットが構成されており、
前記複数の装置制御ユニットにコマンドを送信しかつ前記複数の装置制御ユニットからのデータを受信するように主制御ユニットが構成されており、
電力会社の電力網からおよび前記発電システムから電力を受ける顧客サイトへの電力の供給を制御するように前記主制御ユニットが構成されており、
前記電力会社の電力網から前記顧客サイトに供給される単位時間あたりのエネルギーのコストを判定し、
前記複数の電力供給発電機のそれぞれから前記顧客サイトに供給される単位時間あたりのエネルギーのコストを判定し、
前記複数の電力供給発電機および前記電力網のうちのいずれかが単位時間あたりのエネルギーの最低コストを有するとの判定に基づいて、前記複数の電力供給発電機のそれぞれおよび前記電力網からの電力の寄与を制御する、方法。
【請求項２５】
前記電力会社の電力網からおよび前記発電システムから電力を受ける前記顧客サイトの電力消費量要件を判定し、
前記複数の電力供給発電機のそれぞれの利用可能な電力容量を判定し、
単位時間あたりのエネルギーの最低コストを有する前記複数の電力供給発電機のそれぞれの容量に基づいて、および前記容量が前記電力消費量要件を満たすために不十分である場合に単位時間あたりのエネルギーの次の最低コストを有する前記複数の電力供給発電機のうちの次のものまたは前記電力網から電力を供給するための命令に基づいて、前記複数の電力供給発電機のそれぞれおよび前記電力網からの電力の寄与を制御し、前記電力消費量要件が満たされるまで前記複数の電力供給発電機のそれぞれおよび前記電力網からの電力を合成する、請求項２４に記載の発電システム内の電力の配分を管理する方法。
【請求項２６】
前記発電システムからの余剰容量に基づいて前記発電システムから前記電力網に電力を導く、請求項２５に記載の発電システム内の電力の配分を管理する方法。
【請求項２７】
前記電力網への電力の投入を防止するために前記発電システムから前記電力網を一時的に切り離す、請求項２４に記載の発電システム内の電力の配分を管理する方法。
【請求項２８】
前記発電システムが前記電力網に接続されている場合、前記電力網からの電力の最小消費量を保証するために最小電力使用量閾値を設定する、請求項２４に記載の発電システム内の電力の配分を管理する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、参照により本明細書にその全体が組み込まれる、２０１５年６月１０日に出願された「ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＰＯＷＥＲ  ＳＵＰＰＬＹ  ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ」と題する米国仮特許出願第６２／１７３，４２５号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、顧客に最適な電力供給を達成するために経時的に変化することがある設定可能な電力計画にしたがってかつ料金規則ならびに現在の電力供給および消費状況の変化にしたがって動作させることができるように、定電力測定値および制御ユニットと交換されるべき情報を備え、エネルギーコストを節約して電力の安全性を向上させる、主制御ユニットと、太陽光制御ユニット、風力制御ユニット、エンジン発電機制御ユニットおよびバッテリ・バックアップ制御ユニットなどの装置制御ユニットとから構成されるインテリジェント制御システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
最近は、電力供給者から供給される従来の電力の補充または置換を良好に行うために代替エネルギー装置をより効率的に使用する方法を見出すべく多くの創意工夫がなされている。
【０００４】
固有の制限をそれぞれ有して特定の条件下で電力を供給することができる太陽光パネルおよび風力タービンなどの多くのローカルなおよび小規模の発電ソリューションが現在利用可能である。そのような発電システムは、顧客サイトにおいてローカルに設置することができ、電力網からの顧客の消費を削減するかまたは完全に置き換える従来の電力供給と組み合わせて動作させることができる。さらにまた、生成される利用可能な電力よりも特定時間における顧客の電力消費が少なく、かつ電力会社が許容する場合、いくつかのシステムは、余剰電力を顧客の発電システムから電力網に伝送する可能性を提供する。
【０００５】
発電製品の製造業者は、典型的には、特定の種類の装置の正しい動作を監視することができる制御ユニットを提供して、制御ユニットを電力網に同期させかつ許容される場合には場合によっては電力網への電力伝送を管理する。一部の制御ユニットは、ローカルにまたはインターネットを介してアクセスすることができるレポートを提供する。しかしながら、これら全ての機能は、事実上全ての場合において、特定の発電製品のみによって使用するかまたは同じ製造業者によって製造された製品のみに使用するように制限される。発電装置を他の既存装置または異なる製造業者製の発電装置と併用するための統合ソリューションは利用可能でない。
【０００６】
ローカルまたは小規模の発電市場における他の欠点は、効率的に電力を配電して効果的な省電力に関するカスタムレポートを作成するために、グリッド電力のコストならびに時間帯、季節別の使用量および他のカスタム条件を考慮に入れた可変セットの規則にしたがって装置の動作を適応させるための制御ユニットの能力である。より詳細で具体的なレポートは、他のローカルおよび小規模の発電プロジェクトに投資するための資金投資を支援するために使用可能である。
【０００７】
これらの欠点は、資金を調達することができ、実装されるべき効率的かつコスト効果の高いソリューションを見出すのに困難をもたらしており、その結果、ほとんどの住宅および産業分野の顧客が代替エネルギー発電装置を購入することをまだ決定していない。
【０００８】
先行技術
制御ユニットは、特定の発電装置の発電製造業者から利用可能であり、通常、その意図された装置のみで動作するように設計されている。場合によっては、若干の柔軟性が与えられ、制御ユニットを競合他社製の同様の装置で動作させることができ、例えば、異なる製造業者製のディーゼル発電機の制御を単一制御ユニットから行うことができる。
【０００９】
先行技術のいくつかの制御ユニットは、電力網によって供給される電力によってローカルに生成された電力の同期を可能とする。電力網に電力を供給するためのアタッチメントが利用可能である場合かつ電力会社との合意がある場合、利用可能なローカルに生成された電力システムは、ローカル電力が電力網に投入されるように電力の逆潮流を可能とする。しかしながら、場合によっては、電力会社は、ローカルに生成された電力を受け取るのを拒否し、過負荷、周波数規制の問題および他の問題を引き起こすことがある電力の投入が行われないことを保証する必要がある。
【００１０】
大電力供給会社および電力会社システムが電力網を介して電力の供給源および配電を管理している。一方、最適な電力配分および実際のコストおよび電力使用効率を判定するために、各発電システムからのコスト、時間帯、季節別の使用量および他の情報の比較に基づいておよび電力会社の料金規則および価格設定に基づいて電力配分をより効果的に管理および制御するために、ローカルまたは小規模の発電システムと統合することができる制御ユニットの独立したシステムは現在存在していない。
【００１１】
先行技術の制御ユニットは、電力網からの電力の制御について、ローカル電力供給備蓄が不十分であるかまたは利用可能でない場合に電力をオンにし、ローカル電力が利用可能である場合に電力網からの電力を遮断することによってローカル電源から電力網への電力の投入を防止するようにはできない。
【００１２】
先行技術のほとんどの制御ユニットはまた、顧客に消費レポートおよび他の有用な情報を提供する。いくつかの制御ユニットは、利用可能である場合にはインターネット接続を介して情報を送信することができる。しかしながら、現在の制御ユニットは、通常、電力会社によって発行されるエネルギー単位あたりの複雑な料金規則および価格設定を考慮に入れることができない。この欠点は、節約されたエネルギー量のみならずこれらのエネルギー節約が表す総金額を列挙した詳細な節約レポートを作成するために料金規則および価格設定を最大限に活用するように制御ユニットがシステムを構成できないようにしている。すなわち、顧客が節約された金額を知りたい場合、発電レポートが電力会社から収集される必要があり、消費後に編集され後処理される必要がある。しかしながら、実際のコスト節減の正確な計算は、バッテリの充電および放電サイクルを含む電力使用時間に正しく関連付けられた電力消費情報を必要とし、多くの場合、これは、時間情報が不正確または欠落しているために不可能である。本発明は、先行技術のこれらの電力制御ユニットの欠点に対処し、ローカル発電環境内の全体的なエネルギー効率および電力使用量を向上させるために単位エネルギーあたりの利用可能性およびコストに基づいて電力使用量を最適化する容易に統合されたシステムを提供する。
【発明の概要】
【００１３】
主制御ユニットと、太陽光制御ユニット、風力制御ユニット、エンジン発電機制御ユニットおよび／または他の発電制御ユニットおよびバッテリ・バックアップ制御ユニットなどの１つ以上の装置制御ユニットとから構成される新規の対話型電力管理制御システムが本明細書に記載される。
【００１４】
電力管理制御システムは、主制御ユニットと装置制御ユニットとの間で各装置制御ユニットに固有の利用可能な電力、電力周波数、電力位相および他の測定値などの情報を交換可能とし、主制御ユニットがいつでも利用可能な発電装置の最適な構成を判定するかまたは電力の配電のための特定の最適電力計画を設定することを可能とする。最適な構成は、装置制御ユニットから受信した情報、風力および太陽光発電機の出力に影響を及ぼすことがある天気予報などの他のエネルギー情報源からの記録された使用履歴、ピーク時間、季節的な考慮事項、および契約料金、最小および最大使用量などの顧客固有の供給条件、ならびに電力会社から収集された他の情報に基づいている。顧客が電力会社に与えることがある電力供給契約における顧客固有の条件を含む電力供給条件に関する全ての情報は、電力網からおよび１つ以上の発電システムからの電力配分を最適化および制御するために使用される。いくつかの実施形態において、電力管理制御システムは、電力網からの電力の配分を制御して電力網からの最小電力使用量を設定および維持することによって契約上の合意内で概説される購入要件を遵守するように電力会社契約における要件に関する情報を使用することができる。本発明の電力管理システムを使用して、電力網からの最小電力使用量要件は、電力網の現在の利用可能な電力容量および環境条件および電力管理システム内の発電システムからの電力出力に影響を及ぼすことがある他の要因に基づいて、固定電力使用量最小設定または１日および数ヶ月にわたって増加または減少することがある可変電力使用量設定とすることができる顧客の契約供給の数値またはパーセンテージに基づいて設定および維持することができる。電力管理システムは、さらに、蓄積されてアクセスされる契約上の要件、および顧客と電力会社との間の契約条件に影響を与えるかまたは変更することがある電力会社からの、発電条件の更新、利用可能な供給、およびコストなどのデータの無線送信に基づいて、顧客の発電システムから網への余剰電力の戻しを制御することができる。例えば、電力網内の停電は、電力管理システムが電力網に電力を送り返して顧客の発電システムの利用可能な電力容量に基づいて電力をローカルに供給することを可能とする。電力管理システムを使用する電力の制御は、さらに、これらの契約上の要件に基づいて顧客の発電システムから電力網への電力の送り返しを防止することができる。
【００１５】
各装置制御ユニットは、装置制御ユニットが発電装置からの情報を適切に制御および収集するために全ての必要なパラメータを有する設定ファイルのセットによって制御している発電装置に応じて本発明の電力制御ソフトウェアアプリケーションを使用して構成されている。
【００１６】
主制御ユニットシステムは、本発明の電力管理ソフトウェアアプリケーションを使用して発電システム内で使用するように構成することができる。主制御ユニットおよび装置制御ユニットのアクセスおよびセットアップは、管理者のユーザレベルアクセスおよび異なるカテゴリの追加ユーザを作成するために使用することができる管理モジュールを介してもよく、レポートへのアクセス、メンテナンス、主制御ユニットおよび装置制御ユニットの電力管理システム構成、ユーザ作成および他の機能が適切な管理上の許可を有するユーザにのみ許可されることができるように、各カテゴリは特定の権限を有する。
【００１７】
電力管理制御システムは、インターネットに接続されて動作するかまたはユーザの便宜および安全性の要件に応じて分離されるように構成することができる。許可された機能とブロックされた機能のリストは、どの機能がインターネット上で実行可能であるかおよびどのユーザカテゴリによって実行可能であるかを判定する。このリストは、管理者レベルユーザのみによって編集することができる。
【００１８】
実施形態において、主制御ユニットは、以下を含む情報の包括的なセットによって構成されている。
【００１９】
１．ローカルイントラネット接続または有線もしくは無線インターネット接続を使用した１つ以上のコンピュータ接続を介してアクセス可能なファイル。電気会社の供給条件に応じて電力網からの電力コストを詳述するファイル。このファイルは、設置された最大電力供給、契約された月間電力消費量、ピーク時およびオフピーク時の電力コスト、電力コストの季節別変動、契約された電力消費量を上回る使用に対する課徴金、最小必要消費量（≧０）ならびに網に投入することができる最大電力（≧０）、ならびに他の情報などの全ての関連情報を含む。
【００２０】
２．最大緊急電力、最大連続電力、推定される発電コスト、１日あたりの動作の最大連続時間、（動作の特定時間後のフィルタまたは他の構成部品の交換などの）予防保守要件、ならびに他の特定の情報などの関連情報を提供する各利用可能なローカルまたは小規模の発電機についてのローカルイントラネット接続または有線もしくは無線インターネット接続を使用した１つ以上のコンピュータ接続を介してアクセス可能な設定ファイル。
【００２１】
３．ローカルイントラネット接続または有線もしくは無線インターネット接続を使用した１つ以上のコンピュータ接続を介してアクセス可能なファイル。年の各日について予測される最大および平均電力出力についての時間および日の値を提供する電力システムによる、太陽光、風力および他の電力供給発電機についての発電予測を詳述するファイル。ローカルまたは小規模の電力システムは、次の１時間および次の２４時間の太陽光、風力および他の発電機の出力を推定するために所定時間における発電予測および実際の電力出力を使用する。
【００２２】
４．総エネルギー容量、最大充電および放電率、最小充電限度ならびに他の関連パラメータを特定するバッテリ・バックアップ装置についてのローカルイントラネット接続または有線もしくは無線インターネット接続を使用した１つ以上のコンピュータ接続を介してアクセス可能な設定ファイル。
【００２３】
５．ローカルイントラネット接続または有線もしくは無線インターネット接続を使用した１つ以上のコンピュータ接続を介してアクセス可能なファイル。年の各時間および日についての電力要件を予測した顧客の時間および日毎についての消費予測を詳述するファイル。電力システムは、次の１時間および次の２４時間の電力消費量を推定するために所定時間における消費予測および実際の電力消費量を使用する。
【００２４】
ローカルまたは小規模の発電システムの主制御ユニットは、各発電機における発電コスト、ならびに、最大連続電力、現在利用可能な電力容量、メンテナンスのためのダウンタイム、および環境条件などの発電機の設定ファイル内に記録された他の情報に応じて利用可能な電力供給発電機に優先順位を割り当てる。主制御ユニットはまた、利用可能な電力供給発電機およびバッテリ・バックアップ・ユニットについての最良の可能な電力設定を継続的に判定するために、電力網設定ファイルに応じて日および季節毎の変動に続く電力会社の電力網の電力のコストも考慮に入れる。
【００２５】
電力容量およびコスト分析ならびに電力会社との契約上の合意による要件セットから、主制御ユニットは、バッテリ・バックアップ装置に余剰電力を導く代わりに、ローカルの電力供給発電機から電力網に余剰電力を投入したり、または、余剰電力の投入を防止したり、電力網への電力接続を一時的に遮断したりすることができる。さらにまた、電力会社が顧客の発電システムから電力を投入しないという厳格な規則を課している場合、本発明の電力管理システムは、電力網が接続されているときはいつでも電力網からの電力の最小消費量が常に顧客に供給されるのを保証するために最小使用量変数を設定することによっていかなる状況下でも電力網への電力の投入を防止するように構成することができる。最小使用量変数は、システムが適切な措置を講じる前に測定エラーまたはサージが発生する可能性があるため、顧客の発電システムからの電力のいかなる投入も防止するために適切な閾値に設定することができる。最小使用量変数を使用する最小電力消費量はまた、いかなる契約上の要件に基づいておよびそれを順守して所定閾値に設定することができる。
【００２６】
本発明のこの固有の特徴により、主制御ユニットは、ローカル発電システムからの電力が電力網に供給される可能性がないという保証を電力会社に提供し、過負荷、周波数変更および他の供給問題のリスクをなくす。
【００２７】
本発明の目的は、コスト情報、推定された発電電力、推定された電力消費量、バッテリに蓄えられた容量および利用可能な電力、実際の電力出力および実際の電力消費量を使用して最良の節電結果を生み出す最適電力設定の電力管理制御システムによる判定および実行である。
【００２８】
本発明の他の目的は、網停電、発電機故障、消費電力サージ、予定されたおよび予定外のメンテナンス、ならびに他の電力低下の問題などの外部事象に反応し、次善の電力設定に対して迅速に再設定するための電力管理制御システムの能力である。
【００２９】
本発明の他の目的は、電力消費量、各発電機による発電電力、バッテリ状態、コスト削減およびカスタム作成されるレポートについてのレポートの生成である。これらのレポートは、主制御ユニットにおいて利用可能とされ、プログラミングされている場合にはインターネット上の受信者の蓄積リストに送信することができる。
【００３０】
本発明の他の目的は、ローカル発電システムから電力網へと、さらにはまたは代替的にバッテリ・バックアップ・システムへと余剰電力をルーティングすることである。
【００３１】
本発明の他の目的は、ローカル発電システムを電力網から一時的に切り離すためのまたはローカル発電システムから電力網への電力の投入を防止するための可能な最大測定誤差およびサージよりも高い最小消費量閾値を保証するための電力管理制御システムによる制御である。
【００３２】
本発明の他の目的および利点は、読者にとって明らかとなり、これらの目的および利点は、本発明の範囲内であることが意図される。上記および関連する目的を達成するために、本発明は、添付図面に示された形態で具体化されることができるが、図面は例示にすぎず、その変形が本出願の範囲内で図示されて記載される特定の構成において行われることができるという事実に注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明の様々な他の目的、特徴および付随する利点は、添付図面とともに考慮されると、より良好に理解されるようになるのにともない十分に理解されるようになる。図面において、同様の参照符号は、いくつかの図にわたって同一または同様の部分を示している。
【００３４】
【図１】図１は、本発明の制御ユニットの第１の実施形態の斜視図である。
【００３５】
【図２】図２は、顧客サイトまたは小規模発電システムにおいてローカルに設置された装置を構成および管理するために使用される電力管理制御システムの第１の実施形態の概略図である。
【００３６】
【図３】図３は、本発明の主制御ユニットにロードされる電力管理ソフトウェアアプリケーションの実施形態のフロー図である。
【００３７】
【図４】図４は、本発明の主制御ユニットにロードされる電力管理ソフトウェアアプリケーションの管理電力サブルーチンの実施形態のフロー図である。
【００３８】
【図５】図５は、本発明の太陽光制御ユニット、風力制御ユニット、エンジン発電機制御ユニットおよびバッテリ・バックアップ制御ユニットなどの装置制御ユニットにロードされる電力制御ソフトウェアアプリケーションの実施形態のフロー図である。
【００３９】
【図６】図６は、主制御ユニットに実装される電力管理ソフトウェアアプリケーションのモジュールの実施形態のブロック図である。
【００４０】
【図７】図７は、装置制御ユニットに実装される電力制御ソフトウェアアプリケーションのモジュールの実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１に示される主制御ユニット１０は、基本的に、ケーブルテレビ操作において使用されるデコーダと同様のサイズおよび形状であってもよい小型ボックス２１内にパッケージ化されるように構成された集積回路を有するカスタムデジタル装置である。スタンドアロン装置として、主制御ユニット１０は、マイクロプロセッサ２３、ならびに、メモリ、入出力インターフェース、センサおよび他の構成要素などの全ての必要な電子回路２４を有する電子マザーボード２２を含む。主制御ユニット１０は、通常のＡＣ電源２５またはバッテリ電源によって動作し、イーサネット（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのコンピュータネットワークを介してデータを送受信するためのネットワークケーブル２６および／または無線手段２７を使用することができるインターネット接続を有する。主制御ユニット１０は、ＡＣ電源２５、インターネット・ネットワーク・ケーブル２６、無線インターネット２７または周波数分割多重（ＦＤＭ）無線インターフェース２８を使用して他の装置制御ユニットと通信することができる。主制御ユニット１０は、顧客の識別を可能とするために挿入されることになる電子チップ３１および／または情報が容易に抽出されてシステムに挿入されることを可能とするケーブルまたはメモリスティック３３へのＵＳＢインターフェース３２を含むスマート顧客カード３０用のスロット２９を有してよい。主制御ユニット１０はまた、ユーザが重要な情報を容易に取得し、それに応じて反応することを可能とするように、電力、通信および一般警報のための表示灯３４を有する。汎用アナログおよびデジタルインターフェース３５は、主制御ユニット１０が、既にサイトに設置されていてもよくまたは将来設置されてもよい他の装置とインターフェース接続することを可能とするために利用可能である。ＬＣＤディスプレイ３６、またはタッチスクリーンなどの他の種類のディスプレイは、電圧、電流、動作時間、および他の関連情報などの情報がローカルに表示されることを可能とするために利用可能である。タッチスクリーンまたは他のユーザインターフェースを使用する多数のボタン３７は、ユーザがシステムに入力を行うことまたは情報を表示するための異なるオプションを選択することを可能とする。
【００４２】
図２に示される太陽光制御ユニット４０、風力制御ユニット５０、ディーゼル発電機制御ユニット６０、バッテリ・バックアップ制御ユニット７０などの他の装置制御ユニット２０は、ユニットが意図された発電システム内の異なる役割を担うように設定ファイルを変更することによって主制御ユニット１０と同じハードウェアによって、または同じ基本コンピュータ回路、統合された電気回路およびハードウェア構成要素から構成されるが例えばスマートカード用のスロット２９などの主制御ユニット１０の特徴の一部を有していない僅かに異なるハードウェアによって形成することができる。装置制御ユニット２０は、異なる量の内部メモリ、より多くのアナログまたはデジタルインターフェース、および電力供給発電機および電力管理システムの要件に固有の他の特徴を有することができる。
【００４３】
単一のユニバーサルユニットが提供する容積の節約ならびに供給およびメンテナンスの柔軟性がシステム内の１つおよび他のユニットにいくつかの冗長な特徴を有することを補償することから、単一の構成要素およびハードウェアプラットフォームを有することは、より魅力的である傾向がある。主制御ユニット１０または装置ユニット２０の混同または誤ったセットアップの可能性を回避するために、ＬＣＤディスプレイ３６、タッチスクリーンまたは他の種類のディスプレイは、どの種類のユニットが構成されてパッケージング上にラベリングされているかを示すように構成することができ、特定の制御ユニットボックス上の色または他のインジケータが設けられてもよい。
【００４４】
図２は、電力管理制御システムの典型的な実装を示している。電力会社から供給された電力網１１からの電力は、顧客に到達し、消費されたエネルギー量および最大瞬時電力が測定可能なように計器１２を通って流れる。顧客を電力網１１から切り離すための主回路遮断器１３もある。電力会社は、通常、計器１２および回路遮断器１３についての十分に確立された基準を有しており、いかなる改造が行われることもまたはこの時点で装置の動作を変更する装置が設置されることも許容していない。
【００４５】
主回路遮断器１３の後、太陽光装置４５、風力発電機５５、エンジン発電機６５およびバッテリ・バックアップ装置７５を、保護されていない接続部８１を介して顧客装置８０に接続するために、主電力線１４が使用される。保護電力線１５は、バッテリ・バックアップ装置７５を、優先保護接続部８２および通常保護接続部８３を介して顧客装置に接続するために設けられている。
【００４６】
主制御ユニット１０は、電圧および電流などの情報を収集し、制御線１６を介して保護されていない電力線１４を電力網１１から切り離すことができる回路遮断器９を制御する。主制御ユニット１０はまた、電圧および電流などの情報を収集し、追加の制御線１７を介して保護されていない接続部８１を介して顧客装置８０への電力のスイッチングを制御する回路遮断器１９を制御する。
【００４７】
主制御ユニット１０、太陽光制御ユニット４０、風力制御ユニット５０、エンジン発電機制御ユニット６０およびバッテリ・バックアップ制御ユニット７０は、データ接続部１８を介して情報を交換する。
【００４８】
太陽光装置４５は、いくつかのアナログおよびデジタル太陽光制御線４１を用いて太陽光制御ユニット４０によって制御される。太陽光制御ユニット４０は、太陽光装置４５からデータを収集し、太陽光装置４５にコマンドを返送する。太陽光制御ユニット４０は、電圧および電流などの情報を収集し、太陽光制御線４２を介して太陽光装置４５を保護されていない電力線１４から切り離すことができる回路遮断器４３を制御する。
【００４９】
風力発電機５５は、いくつかのアナログおよびデジタル風力制御線５１を用いて風力制御ユニット５０によって制御される。風力制御ユニット５０は、風力発電機５５からデータを収集し、風力発電機５５にコマンドを返送する。風力制御ユニット５０は、電圧および電流などの情報を収集し、風力制御線５２を介して風力装置５５を保護されていない電力線１４から切り離すことができる回路遮断器５３を制御する。
【００５０】
ディーゼルエンジンまたは同様の装置とすることができるエンジン発電機６５は、いくつかのアナログおよびデジタルエンジン発電機制御線６１を用いてエンジン発電機制御ユニット６０によって制御される。エンジン発電機制御ユニット６０は、エンジン発電機装置６５からデータを収集し、エンジン発電機装置６５にコマンドを返送する。エンジン発電機制御ユニット６０は、電圧および電流などの情報を収集し、エンジン発電機制御線６２を介してエンジン発電機装置６５を保護されていない電力線１４から切り離すことができる回路遮断器６３を制御する。
【００５１】
バッテリ・バックアップ装置７５は、いくつかのアナログおよびデジタルバッテリ・バックアップ制御線７１を用いてバッテリ・バックアップ制御ユニット７０によって制御される。バッテリ・バックアップ制御ユニット７０は、バッテリ・バックアップ装置７５からデータを収集し、バッテリ・バックアップ装置７５にコマンドを返送する。バッテリ・バックアップ制御ユニット７０は、電圧、電流、および蓄電容量などの情報を収集し、バッテリ・バックアップ制御線７２を介してバッテリ・バックアップ装置７５を保護されていない電力線１４から切り離すことができる回路遮断器７４を制御する。バッテリ・バックアップ制御ユニット７０はまた、バッテリ・バックアップ追加制御線７３を介して優先保護接続部８２および通常保護接続部８３を介して顧客装置８０のスイッチングを制御する回路遮断器７６を制御する。
【００５２】
ユニットおよびシステムの構成および動作
主制御ユニット１０、装置制御ユニット２０、回路遮断器およびスイッチなどの他のシステム構成要素上でアクセス可能でありかつ実行されるように書かれた特定の電力管理ソフトウェアアプリケーションは、電力容量およびコスト分析を介して判定されるのにともない電力の流れを変更して再ルーティングする。電力管理ソフトウェアアプリケーションはまた、コンピュータ、ｉＰｏｄ（登録商標）、ｉＰａｄ（登録商標）、タブレットコンピュータ、ノートブック、ラップトップ、スマートフォン、携帯電話、または、処理ユニット、ディスプレイユニット、および／または、主制御ユニット１０、装置制御ユニット２０ならびに回路遮断器およびスイッチなどの他のシステム構成要素の間で通信するための処理命令を与えるためのユニットとして使用することができる他の装置などのデジタル装置を使用してアクセス可能とすることができる。制御ユニット１０および２０ならびに他のデジタル装置上の電力管理ソフトウェアアプリケーションの実装は、電力使用量およびコスト情報をグラフィック表示する能力、発電装置および装置制御ユニット２０に対する設定情報を監査および変更する能力、または顧客の電力使用量を最適化する他の動作を実行する能力など、ユーザによってアクセス可能な高度な機能を提供する。ＬＣＤ表示装置３６、タッチスクリーンまたは他のディスプレイは、主制御ユニットまたは装置制御ユニット２０のコンピュータ回路に実装された本発明の電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０を使用して変換されたトランザクションデータをユーザに視覚的に提供する。表示装置３６は、モニタ、タブレットコンピュータ、または他の視覚的コンピュータスクリーンもしくはグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）、プリンタ、またはマイクロプロセッサベースユニット２３からの最終出力の視覚的もしくは他の種類の表現を提供する他のデジタル装置とすることができる。表示装置３６はまた、デジタルファイルとしてトランザクションデータを提供する出力装置とすることができる。マイクロプロセッサベースユニット２３は、トランザクションデータを処理して、意図された出力表示装置３６または媒体上に容易に識別可能な情報ならびに編成された画像およびデータを生成する手段を提供する。
【００５３】
安全性を向上させるために、図６に示される電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０の管理モジュール１２２を使用する主制御ユニット１０は、特定の機能へのアクセスを許可または制限するためにユーザ名およびパスワードを必要とするアクセスシステムを有する。ユーザは、最新のコンピュータと同様の方法で異なるカテゴリおよび権限を有し、システムは、次のログインに成功すると、管理者および他のユーザに任意の失敗したログイン試行をレポートする。追加の安全対策はまた、適所における、そのようなデータ暗号化、総当たり攻撃を防止するために各失敗したログイン試行後の次の可能なログイン試行までの設定可能時間遅延、この権限を有するルートレベル管理者またはユーザによって確認されてクリアされるまで任意の失敗したログイン試行が発生した場合に主制御ユニット１０において容易に視認可能な場所で点灯する警報灯である。
【００５４】
主制御ユニット１０は、デフォルトのパスワードを使用して事前に設定されたルート管理者ユーザによって工場から到来する。最初の使用時、この管理者ユーザは、管理者、管理、利用者、ゲストなどの異なるカテゴリの追加ユーザを設定するために使用され、各カテゴリは、それらの特定の権限およびシステムの異なる機能へのアクセスを有する。
【００５５】
ルート管理者は、有資格者のみによって、好ましくはシステム構成、更新および変更のためにのみ使用されるべきである。安全性のために、１人のみがルート管理者ユーザへのアクセスを有し、工場出荷時のデフォルトルート・ユーザ・パスワードは、セキュリティのために可能な限り早く変更されることが推薦される。
【００５６】
ユーザは、同じまたはそれ以下のレベルのユーザによって作成された設定の変更にのみ適用することができ、そのため、ユーザは、ルートユーザによって作成された設定を変更することができない。これは、偶然または意図的に行われる電力管理システムへの望ましくない変更を防止するのに役立つことができる。
【００５７】
ルート管理者であるこの最高レベルを有するユーザの階層は、ビジネスを確立するための手段として使用することもできるプラットフォームを提供する。例えば、会社は、一部または全ての装置を購入し、他の会社のためにローカルエネルギー発電所をセットアップおよび設置することができる。受けた会社は、定期管理者レベル、管理レベル、ユーザレベルおよびゲストレベルのアクセスを与えられるが、ルート管理者レベルへのアクセスは与えられない。そして、システムを所有する会社は、エネルギーの節約が正確に測定されて実際の金銭的節約に変換されることを可能とし、レポートが本社にインターネットを介して送信されることを可能とする構成設定によって管理システムをセットアップすることができる。そして、装置を受けた会社は、契約で合意されたこれらの節約のパーセンテージだけ充電される。システムを受けた会社は、装置の支払いに先行投資する必要なく電気コストを節約することができかつ代わりに既に構成された節約によって月額料金を支払うことによって恩恵を受ける。同時に、装置を受けた会社はまた、より良好な会社内での電力使用量の管理、詳細な消費量および節約レポート、電力安全性の向上、および電力会社によって許容される場合に電力網に余剰電力を投入するための完全制御、または停電もしくは電力網もしくはローカル発電システムからの電力の低い利用可能性の際に使用するためにバッテリ・バックアップ・システムに余剰電力を再ルーティングするための電力網からの一時的な切り離しなど、電力管理システムが提供する追加の機能から恩恵を受ける。発電装置を所有する会社は、顧客によってアクセス可能な再生エネルギー量およびメンテナンスならびにこれらのサービスのための別個の充電などのサービスに応じて異なる発電パッケージを作成することができる。多くの他の可能な契約を行うことができる。
【００５８】
顧客が支払いを怠った場合、装置を所有する会社は、利用可能である場合には顧客が独自の発電装置のみにおよび／または電力会社の電力網からの電力に依存するように発電装置を利用不可能にするコマンドを、例えばインターネットを介して遠隔送信することができ、それ以外の場合に得られる可能性のあるいかなる節約も排除する。電力管理システム内において、システムのセーフガードは、顧客が発電装置へのコマンドの送信を切断もしくは中断するのをまたは装置に利用可能なインターネット接続を改ざんするのを防止することができる。インターネット接続が物理的に切断された場合、３０日間にわたってなど、一時的なインターネット接続がない予め設定された時間後に、影響を受けた発電装置、主制御ユニット１０および装置制御ユニット２０は、自動的に利用不可能とされる。発電システム内の構成部品を利用不可能にする設定は、主制御ユニット１０上で実行される電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０の管理モジュール１２２を介して権限が与えられた高レベル管理者によってセットアップおよび制御される。発電システムを受けた会社は、この管理者レベルへのアクセスを有さず、受けた会社は、利用不可能にする設定を変更することができない。高レベル管理者としてログインするための任意の失敗した試行は、ブロックされることができ、発電装置を所有する会社に改ざんの試みを通知するメッセージを生成することができる。
【００５９】
このように、会社は、電気節約を生み出し、電力管理システムを受けた会社と共有するために使用可能な発電装置をリースするビジネスに移行することができ、財務結果は電力の節約から得られる。
【００６０】
デフォルトとして、任意のユニットは、主制御ユニット１０として構成される。ルート管理者または管理者権限を有するユーザは、必要な設定情報、そして、ユニットが発電装置に接続されるとユニットを装置制御ユニット２０に変更するための発電装置に関する情報を提供することによって装置制御ユニット２０になるように主制御ユニット１０を変更することができる。
【００６１】
主制御ユニット１０の動作は、制御ユニットの電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０によって制御される。図３は、制御ユニットの電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０の基本的な処理ステップの１つの実施形態を示している。主制御ユニット１０または装置制御ユニット２０を起動すると、電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、９０において実行を開始し、９１においてそれ自体を初期化し、制御ユニットが何を実行すると予測されるかを判定するために９２において設定ファイルをロードする。設定ファイルがロードされていない場合、ソフトウェアアプリケーション１２０は、主制御ユニット１０のデフォルトの動作を担って設定を待機する。設定ファイルの制御ユニットのセットが正しくロードされた場合、ソフトウェアアプリケーション１２０は、通常動作部９３へと継続する。
【００６２】
主制御ユニット１０の設定ファイルのセットは、以下を含む。
【００６３】
１．主制御ユニット１０として現在のユニットを割り当て、電力管理システムに構成された全ての装置制御ユニット２０をリスト化するシステム設定ファイル。
【００６４】
２．発電装置の種類、最大出力電力、最大連続出力電力、メンテナンススケジュール、および、システム設定ファイルにおいて参照される、装置制御ユニット２０のそれぞれによって制御される電力供給発電機装置用の発電装置の種類に基づく他の装置固有情報などの技術的データをリスト化する装置設定ファイル。
【００６５】
３．装置設定ファイルにリスト化された電力供給発電機のそれぞれからのエネルギー発生のコストおよび電力会社によって決定されるグリッド電力のコストをリスト化するコスト設定ファイル。データは、電力管理システム内の電力供給発電機から収集されて編集することができ、任意の特定時点における発電機の各種類についてのキロワット／時間のコストを判定するためにまたは日または週ベースなどの任意の期間にわたる平均コストを判定するために、エネルギーコストに注目する外部ソースとの比較が使用可能である。
【００６６】
次に、制御ユニットの電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、９４において、電力管理システム内の各発電機についての各装置制御ユニット２０から供給される電圧および電流などの全ての入力変数を読み出す。入力変数は、アナログまたはデジタルインターフェースを使用して主制御ユニット１０への直接接続を介して主制御ユニット１０に送信することができ、９４におけるこれらの変数は、最初にサンプリングすることができ、９４においてシステム設定ファイルにリスト化されている装置制御ユニット２０から送信された他の変数は、無線接続とすることができるデータ接続部１８を介して取得することができる。
【００６７】
そして、電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、９５において装置制御ユニット２０から収集された情報によって提供される顧客装置８０の現在の消費量および利用可能な発電量を算出する。
【００６８】
そして、主制御ユニット１０は、９６において、電力出力を増加または減少させるためにコマンドを送信して装置制御ユニット２０からデータを受信することによっておよび顧客のためのエネルギーコストを最小限に抑えるように発電装置および電力網からの電力を割り当てるために電力管理システム内の回路遮断器およびスイッチを制御することによって発電装置からの電力の配分を管理する。管理電力ルーチンは、図４に詳細に示されている。
【００６９】
管理電力ルーチンは、１００において開始し、電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、顧客の現在の電力需要が予め設定された期間にわたって増加しているかまたは減少しているかを判定する。電力供給発電機の発電能力の１つが変更された場合または電力網１１からの電力のコスト構造が最後の定期的な推定以降に変更された場合、影響を受けた発電機を制御する電力不均衡フラグが主制御ユニット１０によってまたは装置制御ユニット２０によって設定される。電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、１０１において電力不均衡フラグのステータスチェックを実行し、１０２において電力不均衡フラグが設定されている場合、電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、各発電機において発電された電力のコストを判定し、電力会社の電力網１１からの電力のコストとの比較を実行し、１０４において電力コストによって電力供給発電機および電力網をランク付けする。発電機が電力網よりも低コストであると電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０が判定した場合、主制御ユニット１０は、電力網１１からの電力を遮断して顧客に電力を供給するために最も安いコストを提供する発電機からの電力を供給するために回路遮断器９などの電力管理システム内の構成部品にコマンドを実装する。さらに、装置制御ユニット２０および電力管理システム内の構成部品に対するコマンドは、最も安い発電機によって提供される最大連続電力が顧客要件を供給するのに不十分である場合を除き、他の電力供給発電機からの電力を遮断する。その場合、電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、最も安い発電機に最大連続電力を割り当て、顧客の必要電力からこの算出された電力を差し引き、電力要件が満たされるまでまたは次の発電機の発電コストが電力会社の電力網１１からのエネルギーの現在のコスト以上になるまで電力を供給するために次に安い電力供給発電機に指令するように進む。
【００７０】
さらなる実施形態において、および顧客がそのオプションを許容する場合、電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、１０５において、電力が電力網からの電気コストよりも安いときに顧客装置８０が設置された発電機が生み出すことができるよりも多くの電力を必要とする場合にバッテリ・バックアップ装置７５がピーク時間中に電力を供給するために使用されるように、バッテリ・バックアップ制御ユニットを管理する。電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、顧客の電力要件が減少しかつ電力供給発電機が期待される顧客要件に供給してバッテリを再充電するために電力を提供することができるかまたは電気コストが２４時間中に最も低いときに電力網からの電力を提供することができる後の時間に再充電されることが予定されるようにバッテリの充電を制御する。バッテリ・バックアップ装置７５が再充電されることが予測されるとき、主制御ユニット１０は、顧客要件のために供給される電力を管理すると同時にバッテリ・バックアップ装置７５を再充電するための最適構成および最小コストを判定するために同様の方法にしたがって発電機がジョブを行うことができるかまたはグリッド電力に頼ることができるものを選択する。
【００７１】
電力会社との契約が許容され、設置された電力供給発電機が経済的に実現可能なコストで余剰電力を発生させることができる場合、電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、電力網１１に返送されるのが可能とされる電力を発生させるための発電機の出力を算出する。バッテリ・バックアップ・システム７５が満充電でありかつ最も安い発電機によってまたは余剰電力がある１つ以上の他の電力供給発電機によって提供される最大連続電力が顧客要件を供給するのに十分であると電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０が判定した場合、主制御ユニット１０の電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、電力網１１に電力を導くようにコマンドを発行する。顧客の電力要件が低減した利用可能な余剰電力を増加させた場合、電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、１０６において、電力網１１への電力供給を遮断しかつ電力容量およびコスト分析を使用する場合に電力供給発電機からの電力が電力網１１からの電力よりも安い場合には他の発電機から供給される電力を増加させるように装置制御ユニット２０に信号を送ることによって顧客装置８０に供給される電力を調整するようにコマンドを発行する。余剰電力が電力網１１に供給されるのを可能とする合意がない場合、または、過負荷および周波数調整の問題に起因して電力が電力網１１に投入される場合に顧客に罰金が科される場合、主制御ユニット１０は、電力管理システムおよび電力供給発電機を電力網１１から分離するためのコマンドを発行することによって電力供給発電機からの余剰電力が電力網１１に入らないことを保証する。主制御ユニット１０は、電力が電力網１１に供給されるのを防止するために、電力供給発電機における回路遮断器４３、５３もしくは６３に、バッテリ・バックアップ用の回路遮断器７４にまたは回路遮断器９にコマンドを発行することができる。電力は顧客装置８０に導かれ、余剰電力はバッテリ・バックアップ７５に導かれる。電力管理システムを使用して電力供給発電機を完全に分離することにより、電力網１１に電力を供給するための顧客への罰金のリスクが除去される。さらに、いくつかの実施形態において、回路遮断器９が電力網１１への接続が可能に閉じているときはいつでも、主制御ユニット１０は、最小電力使用量閾値を設定するプログラミングされた最小使用量変数に基づいて電力供給発電機およびバッテリ・バックアップにコマンドを発行し、これは、測定エラーまたはサージの場合であっても、常に電力網１１に電力が供給されないように、少なくとも予めプログラミングされた最小電力量が顧客装置８０に電力網１１から流れていることを意味する。最小電力使用量変数はまた、顧客と電力会社との間の契約上の合意によって設定することができる。
【００７２】
符号１０３の場合、電力不均衡が特定のループにおいて検出されない場合、電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、１０７を管理電力ルーチンの終了１０８に分岐させる。
【００７３】
図３において、管理電力ルーチン９６の後、電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、９７において、消費、コスト、エネルギー効率、および発電装置に関連する他の重要な情報の詳細なレポートを生成するために、各電力供給発電機において発生した電力、顧客装置８０によって消費された電力および関連する全ての変数を記録し続ける。
【００７４】
そして、ソフトウェアは、部分９３における通常動作に戻るように分岐し、電力が非常に短間隔で継続的に監視および制御され、その一貫性および安全な電力が顧客に供給されることを保証することができるように、変数を読み出して状況に再アクセスする。
【００７５】
図５は、装置制御ユニット２０上にインストールされて動作しかつ有線または無線接続介して他のデジタル装置にアクセスすることができる電力制御ソフトウェアアプリケーション１５０を使用した装置制御ユニット２０の基本的な処理ステップの１つの実施形態を示している。電力制御ソフトウェアアプリケーション１５０を起動すると、１００において実行を開始し、１１１においてそれ自体を初期化し、何を実行すると予測されるかを判定するために１１２において設定ファイルをロードする。設定ファイルがロードされると、電力制御ソフトウェアアプリケーション１５０は、装置制御ユニット２０のデフォルトの動作を担って設定を待機する。設定ファイルの制御ユニットのセットが正しくロードされた場合、ソフトウェアは、通常動作部１１３へと継続する。
【００７６】
装置制御ユニット２０の設定ファイルのセットは、以下を含む。
【００７７】
１．装置設定ファイルにおいて指定されたような太陽光制御ユニット、風力制御ユニット、エンジン発電機制御ユニットもしくはバッテリ・バックアップ制御ユニットまたは他の種類の電力供給発電機などの特定の種類のものに現在のユニットを割り当てるシステム設定ファイル。システム設定ファイルは、主制御ユニット１０および電力管理システムに設定されている全ての装置制御ユニット２０をリスト化する。
【００７８】
２．最大出力電力、最大連続出力電力、メンテナンススケジュール、および装置制御ユニット２０によって制御される発電装置についての関連装置情報などの技術的データをリスト化する装置設定ファイル。
【００７９】
３．装置制御ユニット２０によって制御される発電装置からのエネルギーを発生させるコストをリスト化するコスト設定ファイル。
【００８０】
次に、電力制御ソフトウェアアプリケーション１５０は、１１４においてデータ接続部を介して受信したコマンドをチェックし、１１５において設定ファイルにおいて定義されるような責任の下で電圧および電流などの全ての入力変数を読み出す。
【００８１】
そして、電力制御ソフトウェアアプリケーション１５０は、１１６において、制御する発電装置の電力を調整するように受信したコマンドを実装し、１１７において、主制御ユニット１０に装置ステータスをレポート返送し、電圧、電流、警報、動作ステータスおよび他の特定の装置関連情報などの設定ファイルにおいてレポートするように指示された全ての情報を送信する。
【００８２】
そして、電力制御ソフトウェアアプリケーション１５０は、発電装置からの電力が非常に短間隔で制御され、その一貫性および安全な電力が顧客装置８０に供給されることを保証することができるように、制御サイクルを繰り返すために１１３に戻るように分岐する。
【００８３】
図６に示されるように、主制御ユニット１０に実装された電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、電力の配分を監視および制御し、実際の電力出力、消費、およびコストのレポートを提供するモジュールを備え、発電システムの効率を最適化する。電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０は、ユーザの権限を設定する管理モジュール１２２を備え、これらの権限設定に基づいてユーザにアクセスを制限する。電力管理モジュール１２４は、装置制御ユニット２０から利用可能な電力を制御する発電機選択モジュール１２６、電力網１１からの電力を制御するグリッド選択モジュール１２８、およびバッテリ制御ユニット７０への電力を制御するバッテリ選択モジュール１３０を含むモジュールを介して電力の配分を制御する。電力管理モジュール１２４は、電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０の電力監視モジュール１３２から供給されるデータのリアルタイム分析を介して発電システム内の電力供給発電機、電力会社からの電力網１１、およびバッテリ・バックアップ装置７５からの電力の寄与を制御する。
【００８４】
電力監視モジュール１３２のリアルタイム分析は、消費量監視モジュール１３４、コスト追跡モジュール１３６および電力追跡モジュール１３８から受信したデータを固有に変換する。消費量監視モジュール１３４は、顧客サイトにおける電力の消費量を測定する。コスト追跡モジュール１３６は、電力網１１を介して電力会社から受信した電力を価格設定する単位時間あたりのエネルギーについてのデータを、インターネット接続を介して受信し、特定の種類の電力供給発電機についての単位時間あたりのエネルギーのコストについての装置制御ユニット２０からデータを受信する。電力追跡モジュール１３８は、発電システム内の各装置制御ユニット２０からの電力容量データおよび他の情報を受信する。電力監視モジュール１３２は、電力消費モジュール１３４、コスト追跡モジュール１３６および電力追跡モジュール１３８から受信したデータの相関をとって変換し、任意の発電機からの容量が消費によって超過した場合、および／または、１つの発電機からの単位時間あたりのエネルギーのコストが電力網１１からのエネルギーからのコストを超過した場合、電力管理モジュール１２４に対してトリガおよび警報を発行する。電力監視モジュール１３２は、さらに、バッテリ選択モジュール１３０を使用して再充電するためのバッテリ・バックアップ装置にエネルギーを分配するために消費量要件を超えた余剰容量が主制御ユニット１０を提供する任意の発電機から利用可能である場合に警報を提供することができる。
【００８５】
電力監視モジュール１３２によって提供される継続的な追跡およびリアルタイムデータは、レポート生成部１４０に送信されることになるコスト、電力消費量、および電力容量についてのデータを提供する。レポート生成部１４０は、どの日時で電力スイッチングが発生するか、電力スイッチングが発生したときの各電力供給発電機および電力網１１の容量、発電システムを使用して任意時点で実現される発電コストおよび節約コストを含む特定の使用量レポートを生成するためにこのデータを使用する。変換されたデータおよび電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０によって実行される分析から、レポート生成部１４０はまた、電力網１１に接続された他の顧客が高い電力消費量を有するときにピーク時間中に電力網１１に電力を戻すことが許容される場合、以前の消費量要件、１日のピーク使用量、季節的要件、およびより効率的に発電システムを制御するための他の情報に基づいて、エネルギー使用量を最適化するために電力計画モジュール１４２を使用して特定の電力配分計画を作成することができる。
【００８６】
図７に示されるように、装置制御ユニット２０は、電力出力を制御して電力供給発電機からの電力容量および情報を監視するために電力制御ソフトウェアアプリケーション１５０を実装する。電力制御ソフトウェアアプリケーション１５０は、装置制御ユニット２０へのユーザアクセスを制御する装置管理モジュール１５２と、太陽光発電機４５、風力発電機５５、ディーゼル発電機６５または他の発電装置などの制御されている特定の発電機に装置制御ユニット２０を構成する装置構成モジュール１５４とを有する。装置制御ユニット２０の発電モジュール１５６は、コスト、容量および消費量要件の電力管理ソフトウェア１２０の分析に基づいて電力を供給するかまたは電力の供給を停止するように主制御ユニット１０からコマンドを受信する。電力管理ソフトウェア１２０は、装置制御ユニット２０の装置電力監視モジュール１５８から送信されたデータを使用する。装置電力監視モジュール１５８は、装置コスト追跡モジュール１６０および装置電力追跡モジュール１６２から生成されたデータを変換する。装置コスト追跡モジュール１６０は、単位時間あたりのエネルギーのリアルタイムコストを提供するために、インターネット接続を介して発電装置の種類に固有のコストに関連するデータを受け入れることができる。この情報は、電力追跡モジュール１６２からのデータとともに電力監視モジュール１５８に提供される。電力追跡モジュール１６２は、測定された電圧、電流、電力使用量、電力供給発電機の最大および最小電力出力、ならびに電力供給発電機に固有の他の情報からのデータを提供する。装置電力監視モジュール１５８は、任意時点で電力供給発電機から利用可能な発電、送電および容量を含むデータを主制御ユニット１０に継続的に送信することができる。装置電力監視モジュール１５８はまた、送電時間および期間、利用可能な容量、単位時間あたりのエネルギーのコスト、ならびに発電機がオンオフされる特定時点を含むことができる発電機から収集されたデータの要約を生成するためにデータを蓄積して装置レポート生成部１６４に送信する。主制御ユニット１０は、ローカルまたは小規模の発電システム内の電力使用量を最適化するために各装置制御ユニット２０から収集されて蓄積されたリアルタイムデータを使用する。電力管理ソフトウェアアプリケーション１２０のレポート生成部１４０は、電力供給発電機が電力を供給している送電時間および期間、各電力供給発電機の利用可能な容量および単位時間あたりのエネルギーのコスト、各発電機から電力網１１に供給される電力、ならびに電力網１１からの電力の価格設定およびバッテリ・バックアップ装置７５からのバッテリ電力の使用と比較したコストに基づく各電力供給発電機がオンオフされる特定時点を含むことができる各電力供給発電機について装置制御ユニット２０から収集されたデータの要約を生成する。電力管理制御システムによって提供される最適化および分析から、顧客には、リアルタイムでの実際のコスト節約とともに、発電システムを使用したときに、製造業者固有の制御ユニットを使用して現在利用可能でない情報が提供される。
【００８７】
特定の変更は、本明細書に含まれる本発明の精神および範囲から逸脱することなく上述した本発明において行うことができるため、上記詳細な説明または添付図面に示された主題の全ては、単に本明細書において本発明の概念を説明するための例として解釈されるにすぎず、本発明を限定するものとして解釈されるべきではないことが意図される。
【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】
2018530987.tif 000009
【国際調査報告】
2018530987.tif 000010
2018530987.tif 000011