(57)【要約】  ヒートポンプまたは熱交換器によって駆動される、たとえば電気によって駆動される高温または低温熱貯蔵器、たとえば、抵抗加熱器を有する、またはヒートポンプもしくは熱交換器によって駆動される、たとえば電気によって駆動される電気ボイラの電気フレキシビリティデータを得るための方法、および、後付けシステム温水または冷水消費プロファイリングについて説明する。特に、本発明は、たとえば電力グリッドの安定化に際して使用される、ＤＨＷバッファまたはＤＣＷバッファなどの熱貯蔵器のフレキシビリティを求めることに関する。
2020503829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水または冷水を提供するためのシステムを動作させる方法であって、前記システムは、複数の熱エネルギー貯蔵器と前記複数の熱エネルギー貯蔵器に電力を供給するための電気配電システムと、清水用入口および温水用出口を有する温水用熱エネルギー貯蔵器または清水用入口および冷水用出口を有する冷水用熱エネルギー貯蔵器とを有し、前記システムはさらに、前記電気配電システムによって提供された電気エネルギーを使用して前記複数の熱エネルギー貯蔵器を充電する手段と、ある時間帯にわたって前記温水用または冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーのタイミングおよび量を測定する手段とを備え、前記方法は、
温水用または冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合から前記ある時間帯にわたって分配された温水または冷水の量を測定する手段を後付けするステップと、
前記ある時間帯にわたって各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費されたまたは分配された熱エネルギーの履歴データを計算し格納するステップと、
水の供給の将来の時間または各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費量を、前記分配されたまたは消費された熱エネルギーの履歴データから予測するステップとを備え、前記後付けするステップは、
旧来設備のローカルコントローラセキュリティに基づく設定値が設けられている場合、それらは無効にされないこと、および／または
旧来設備の安全遮断器、ヒューズ、または警報器が設けられている場合、それらが変更されない、または妨げられないこと、
旧来設備のサーモスタットが設けられている場合、それらは無効にされず、以前と同様にそれら自体の役目の遂行を継続すること、および／または
前記複数の熱エネルギー貯蔵器における水の枯渇につながることがある、旧来設備のローカルセキュリティの特徴が設けられている場合、それらは無効にされないこと、
のうち１つ、２つ、３つ、または全てを変更せず、
前記複数の熱エネルギー貯蔵器の少なくとも一部は、ただ１つの加熱器またはただ１つの冷却器を有し、前記後付けステップの後で、前記複数の熱エネルギー貯蔵器は依然としてただ１つの加熱器または１つの冷却器を有する、方法。
【請求項２】
前記ある時間帯にわたって前記温水用または冷水用熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーの量を測定する手段を後付けするステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各温水用または冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合からの温水または冷水の将来の分配と、前記各温水用または冷水用熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合の電気エネルギーでの充電とを整合させて、エネルギー分配ネットワークを安定させるステップをさらに備える、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合によって分配された水の量で供給されたエネルギーを求めるための手段を後付けするステップは、流量計と温度センサまたは検出器とを後付けするステップを含む、請求項１または２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記流量計と前記温度センサまたは検出器とを後付けするステップは、
各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の前記清水用入口において前記流量計と前記温度センサまたは検出器とを後付けするステップと、および／または
各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の前記出口において前記流量計と前記温度センサまたは検出器とを後付けするステップとを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
水の供給の将来の時間または各熱エネルギー貯蔵器もしくは熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費量を予測するステップは、平均法、時系列法、回帰法、回帰ツリー法、人工知能法、エキスパートシステム、または機械学習法のいずれかを含む、前述の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の熱貯蔵器は旧来器であり、前記方法は、各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水の量で供給された熱エネルギーを計算する手段の追加によって前記旧来器を適合させるステップを備える、前述の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
温水または冷水を提供するためのシステムであって、
複数の熱エネルギー貯蔵器および前記複数の熱エネルギー貯蔵器に電力を供給するための電気システムと、清水用入口および温水用出口を有する温水用熱エネルギー貯蔵器または清水用入口および冷水用出口を有する冷水用熱エネルギー貯蔵器とを有し、前記システムはさらに、前記電気システムによって提供された電気エネルギーを使用して前記複数の熱エネルギー貯蔵器を充電する手段を備え、各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合は、各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水のタイミングおよびその水の量で供給されたエネルギーを測定する後付け手段と、ある時間帯にわたって各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーのタイミングを測定する後付け手段と、前記ある時間帯にわたって１つの熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーおよび分配された熱エネルギーの履歴データを計算し格納する後付け手段と、前記分配電気エネルギーおよび消費熱エネルギーの履歴データから、水の供給の将来の時間または各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費量を予測する手段とをさらに備え、前記複数の熱エネルギー貯蔵器、前記電気システム、および前記後付け手段の全ては、
旧来設備のローカルコントローラセキュリティに基づく設定値が設けられている場合、それらは無効にされないこと、および／または
旧来設備の安全遮断器、ヒューズ、または警報器が設けられている場合、それらが変更または抑制されないこと、
旧来設備のサーモスタットが設けられている場合、それらは無効にされず、以前と同様にそれら自体の役目の遂行を継続すること、および／または
前記複数の熱エネルギー貯蔵器における水の枯渇につながることがある旧来設備のローカルセキュリティの特徴が設けられている場合、それらは無効にされず、前記複数の熱エネルギー貯蔵器はただ１つの加熱器または１つの冷却器を有すること、
のうち１つ、２つ、３つ、または全てが前記後付け手段によって変更されないように適合されている、システム。
【請求項９】
各温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合からの温水または冷水の将来の分配と、前記各温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の電気エネルギーでの充電とを整合させて、電気配電ネットワークを安定させる手段をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水の量で供給された熱エネルギーを測定する後付け手段は、流量計と温度センサまたは検出器とを含む、請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記流量計と前記温度センサまたは検出器とは、各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の前記清水用入口に設けられた前記流量計と前記温度センサまたは検出器とを含み、および／または
前記流量計と前記温度センサまたは検出器とは、各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の前記出口に設けられている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記水の供給の将来の時間または各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費を予測する手段は、平均法を実行する手段、時系列法を実行する手段、回帰法を実行する手段、回帰ツリー法を実行する手段、人工知能法を実行する手段、エキスパートシステムを実行する手段、または機械学習法を実行する手段のいずれかを含む、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水の量で供給された熱エネルギーを計算する後付け手段をさらに備える、請求項８〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
処理エンジンで実行されると請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法を実行する、コンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコンピュータプログラム製品を格納する、非一時的な信号格納手段。
【請求項１６】
温水または冷水を提供するためのシステムを動作させる方法であって、前記システムは、複数の熱エネルギー貯蔵器と前記複数の熱エネルギー貯蔵器に電力を供給するための電気配電システムと、清水用入口および温水用出口を有する温水用熱エネルギー貯蔵器または清水用入口および冷水用出口を有する冷水用熱エネルギー貯蔵器とを有し、前記システムはさらに、前記電気配電システムによって提供された電気エネルギーを使用して前記複数の熱エネルギー貯蔵器を充電する手段と、ある時間帯にわたって前記温水用または冷水用熱エネルギー貯蔵器または前記エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーのタイミングおよび量を測定する後付け手段とを備え、前記方法は、
温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合からそれぞれ前記ある時間帯にわたって分配された温水または冷水の量を測定する手段を後付けするステップと、
前記ある時間帯にわたって各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費または分配された熱エネルギーの履歴データを計算し格納するステップと、
前記分配または消費された熱エネルギーの履歴データから、水の供給の将来の時間または各熱エネルギー貯蔵器もしくは熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費量を予想するステップとを備える、方法。
【請求項１７】
前記ある時間帯にわたって前記温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーの量を測定する手段を後付けするステップをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
各温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合からの温水または冷水の将来の分配と、前記各温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の電気エネルギーでの充電とを整合させて、電気配電ネットワークを安定させることをさらに備える、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から供給された水の量で供給されたエネルギーを求める手段を後付けするステップは、流量計と温度センサまたは検出器とを後付けするステップを含む、請求項１６または１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記流量計と前記温度センサまたは検出器とを後付けするステップは、各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の前記清水用入口において前記流量計と前記温度センサまたは検出器とを後付けするステップ、および／または
各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の前記出口において前記流量計と前記温度センサまたは検出器とを後付けするステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
水の供給の将来の時間または各熱エネルギー貯蔵器もしくは熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費量を予測することは、平均法、時系列法、回帰法、回帰ツリー法、、人工知能法、エキスパートシステム、または機械学習法のいずれかを含む、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数の熱エネルギー貯蔵器は旧来器であり、前記方法は、各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水の量で供給された熱エネルギーを計算する手段の追加によって前記旧来器を適合させるステップを備える、請求項１６〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記後付けするステップは、
旧来設備のローカルコントローラセキュリティに基づく設定値が設けられている場合、それらは無効にされないこと、および／または
旧来設備の安全遮断器、ヒューズ、または警報器が設けられている場合、それらは変更されないまたは妨げられないこと、
旧来設備のサーモスタットが設けられている場合、それらは無効にされず、以前と同様にそれらの役割の遂行を継続すること、および／または
前記複数の熱エネルギー貯蔵器における水の枯渇につながることがある、旧来設備のローカルセキュリティの特徴が設けられている場合、それらは無効にされないこと、
のうち１つ、２つ、３つ、または全てを変更しない、請求項１６〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数の熱エネルギー貯蔵器の少なくとも一部は、ただ１つの加熱器またはただ１つの冷却器を有し、前記後付けステップの後で、前記複数の熱エネルギー貯蔵器は依然としてただ１つの加熱器または１つの冷却器を有する、請求項１６〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
温水または冷水を提供するためのシステムであって、
複数の熱エネルギー貯蔵器および前記複数の熱エネルギー貯蔵器に電力を供給するための電気システムと、清水用入口および温水用出口を有する温水用熱エネルギー貯蔵器または清水用入口および冷水用出口を有する冷水用熱エネルギー貯蔵器とを有し、前記システムはさらに、前記電気システムによって提供された電気エネルギーを使用して前記複数の熱エネルギー貯蔵器を充電する手段を備え、各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合は、各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水のタイミングおよびその水の量で供給されたエネルギーを測定する後付け手段と、ある時間帯にわたって各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーのタイミングおよび量を測定する後付け手段と、前記ある時間帯にわたって１つの熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーおよび分配された熱エネルギーの履歴データを計算し格納する後付け手段と、前記分配電気エネルギーおよび消費熱エネルギーの履歴データから、水の供給の将来の時間または各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費量を予測する手段とを有する、システム。
【請求項２６】
各温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合からの温水または冷水の将来の分配と、前記各温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の電気エネルギーでの充電とを整合させて、電気配電ネットワークを安定させる手段をさらに備える、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水の量で供給された熱エネルギーを測定する後付け手段は、流量計と温度センサまたは検出器とを含む、請求項２５または２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記流量計と前記温度センサまたは検出器とは、各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の前記清水用入口に設けられた前記流量計と前記温度センサまたは検出器とを含み、および／または
前記流量計と前記温度センサまたは検出器とは、各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の前記出口に設けられている、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記水の供給の将来の時間または各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費量を予測する手段は、平均法を実行する手段、時系列法を実行する手段、回帰法を実行する手段、回帰ツリー法を実行する手段、人工知能法を実行する手段、エキスパートシステムを実行する手段、または機械学習法を実行する手段のいずれかを含む、請求項２５〜２８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３０】
各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水の量で供給された熱エネルギーを計算する後付け手段をさらに備える、請求項２５〜２９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記複数の熱エネルギー貯蔵器と、前記後付け手段の全てと、前記電気システムとは、
旧来設備のローカルコントローラセキュリティに基づく設定値が設けられている場合、それらは無効にされないこと、および／または
旧来設備の安全遮断器、ヒューズ、または警報器が設けられている場合、それらは変更または抑制されないこと、
旧来設備のサーモスタットが設けられている場合、それらは無効にされず、以前のようにそれら自体の役割の遂行を継続すること、および／または
前記複数の熱エネルギー貯蔵器における水の枯渇につながることがある旧来設備のローカルセキュリティの特徴が設けられている場合、それらは無効にされないこと、
のうち１つ、２つ、３つ、または全てが前記後付け手段によって変更されないように適合されている、請求項２５〜３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記複数の熱エネルギー貯蔵器はただ１つの加熱器または１つの冷却器を有する、請求項２５〜３１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３３】
処理エンジンで実行されると請求項１６〜２４のいずれか１項に記載の方法を実行する、コンピュータプログラム製品。
【請求項３４】
請求項３３に記載のコンピュータプログラム製品を格納する、非一時的な信号格納手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ヒートポンプもしくは熱交換器によって駆動される低温貯蔵器、または、抵抗加熱器を有する、またはヒートポンプもしくは熱交換器によって駆動される電気ボイラの電気フレキシビリティデータを得るための、温水または冷水消費プロファイリングに関する。特に、本発明は、たとえば電力グリッドの安定化に際して使用される、ＤＨＷ（家庭用水加熱：domestic heating of water）バッファまたはＤＣＷ（家庭用水冷却：domestic cooling of water）バッファなどの熱貯蔵器のフレキシビリティを求めることに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
フレキシビリティを増大させることが、再生可能エネルギー源の使用量が多い未来の電力システムの信頼性のある動作に重要であると認識されてきた。従来の電力システムから「スマートグリッド」への移行は、ネガティブな価格設定（negative pricing）が導入されてきた国のいくつかにおいて現在明らかなように、簡単なものではないであろう。電気に関するネガティブな価格設定は、電気供給システムと電気配電システムとのバランスをとることに成功したことを表す指標というよりは、失敗したことを表す指標である。
【０００３】
装置のフレキシビリティが、電気供給および配電システムが供給または需要の急激かつ大きな変動に直面して連続的な経済的サービスを維持する助けとなっている。従来より、ほぼ完全に供給側を制御することによって、たとえば、ポンプ貯蔵機構において生じたエネルギーを吸収することによって、電力システムにおいてフレキシビリティが提供されてきた。しかしながら、ポンプ貯蔵機構について、好適な地理的立地には限界がある。より多くの再生可能エネルギー源を使用する場合、システムの信頼性を維持するために、付加的なフレキシビリティが必要である。
【０００４】
需要を満たすために十分な資源を有することは、システムの十分なフレキシビリティを提供して需要予測のエラーと変動とのバランスをとることに変わると期待されている。たとえどのような電力システムの移行状態に達しようとも、エネルギーおよび動作上のフレキシビリティを提供するための経済的なリソースを提供しなければらならない。
【０００５】
現時点での主な関心は、供給側の選択肢に対して向けられている。需要側では、１つの選択肢は、大規模な工業需要応答を制御することである。新しい需要の選択肢のほとんどは、規模の小さなユニットを伴う。これらの選択肢の使用は、通信および制御インフラを可能にすることによって決まる。しかしながら、そのような規模の小さなユニットにとって、これには費用がかかる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
本発明の実施形態の１つの目的は、フレキシビリティにおいて顕著な改良を提供しつつ、より良い通信および制御インフラへ向けた低コストでの移行を可能にする、旧来設備の低コストでの適合の開発に関する。制御装置を旧来設備に後付けするには危険が伴う。新しい制御システムがサーモスタット設定値を変更可能な場合、旧来設備は過剰に駆動されて、けが（やけど）、損傷（設備の焼損または火災）、追加の出費（電気の価格が高いときの装置の稼動）などにつながる。新しい制御システムがヒューズなどの安全遮断器を無効にする、または警報器を妨げ得る場合、同様の危険が存在する。
【０００７】
本発明の実施形態は、
ａ）いわゆる旧来設備のローカルコントローラセキュリティに基づいた設定値を変更しない
ｂ）いわゆる旧来設備のヒューズなどの安全遮断器を無効にしない、または、警報器を妨げない
ｃ）いわゆる旧来設備のサーモスタットは無効にされず、以前と同様にそれら自体の役目の遂行継続する
ｄ）貯蔵器の水の枯渇につながることがある、いわゆる旧来設備のローカルセキュリティの特徴を無効にしない
など、ローカルセキュリティ制御に干渉しない。
【０００８】
したがって、本発明の実施形態は、変更前に、
ａ）セキュリティに基づいた設定値を有するローカルコントローラが設けられている場合、それらが変更後の開始および終了時点で同じであること、および／または
ｂ）設けられている場合、安全遮断器またはヒューズが変更後の開始および終了時点で同じであること、および／または
ｃ）旧来設備の警報器が設けられている場合、それらが変更後の開始および終了時点で同じであること、および／または
ｄ）旧来設備のサーモスタットが設けられている場合、それらが変更後の開始および終了時点で同じであり、以前と同様にそれら自体の役目を遂行を継続すること、および／または
ｅ）旧来設備のローカルセキュリティの特徴が設けられている場合、それらが変更後の開始および終了時点で同じであること
の少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、または全てを有し得る、加熱または冷却熱貯蔵器を変更する。
【０００９】
「旧来設備」には、熱貯蔵器に加えて、コントローラ、安全器またはヒューズまたは警報器、サーモスタットまたは他のローカルセキュリティ装置など、他の関連設備が含まれる。
【００１０】
本発明の実施形態は、加熱または冷却熱貯蔵器、たとえば、居住用ユーザまたは工業用ユーザに温水を提供するボイラ、または冷水を提供する熱貯蔵器に関する。そのような加熱または冷却熱貯蔵器は、ただ１つの加熱器またはただ１つの冷却器を有することが可能であり、変更後も、ただ１つの加熱器またはただ１つの冷却器が依然として存在する。特に、本発明の実施形態では、そのような加熱または冷却熱貯蔵器において複数の仕切りを設ける必要がなく、特に、本発明の実施形態は、変更を実行するためにそのような加熱または冷却熱貯蔵器の内部へアクセスすることを必要としない。従来の加熱または冷却熱貯蔵器の内部にアクセスを得なければならないことは、非経済的であり、当業者にとって考慮されていないであろう。
【００１１】
本発明の実施形態は、熱貯蔵器によって供給された（すなわち、分配された）エネルギー量を求める手段の（たとえば、旧来器に対する）追加を含む。これらの手段は、後付けが可能であり、温水もしくは冷水において分配されたエネルギー量を測定する手段を含み、たとえば、従来の居住用または工業用エネルギー分配システム、ＤＨＷシステム、またはＤＣＷシステムでの、熱量計、または各熱貯蔵器もしくは熱貯蔵器の集合の入口もしくは出口における後付けされた流量計、および熱貯蔵器または熱貯蔵器の集合の入口もしくは出口における温度検出器またはセンサなどの、熱量計に匹敵する装置の組み合わせである。熱貯蔵器または熱貯蔵器の集合の入口および／または出口における温度検出器またはセンサは、後付け可能である。
【００１２】
熱貯蔵器または熱貯蔵器の集合を駆動するための電気エネルギー消費を測定する装置、たとえば、旧来器に後付けされる電力計を設けることができる。この装置は、供給された電気エネルギーをそれらによって求めることが可能な電流計および電圧計などの複数の装置を含み得る。制御可能なスイッチを、たとえば後付けによって、従来容器の充電を制御するためにこの容器に追加可能である。コントローラが、熱量計、または流量計および／または温度検出器もしくはセンサなどの装置の組み合わせからデータを読み出すために設けられる。読み出される他のデータは、たとえば電力計によって測定される電気エネルギーの消費量であり得る、または、それらからワット数を計算可能な（たとえば、後付けの電流計および／または電圧計からの）電圧測定値および電流測定値であり得る。コントローラは、容器内での水の使用からのエネルギー消費データ、およびある時間帯にわたって容器を充電するために使用される電気エネルギーに関連するワット数データを格納するように適合され得る。コントローラは、コンピュータ、マイクロコントローラ、もしくはメモリを有するマイクロプロセッサなどのローカルまたはリモート処理エンジンに履歴データを伝達するように適合され得る。リモート処理エンジンは、ビルディングコントローラ、クラスタコントローラ、またはセントラルコントローラであり得る。コンピュータ、マイクロコントローラ、またはメモリを有するマイクロプロセッサなどの、ローカルまたはリモート処理エンジンを有するこのようなコントローラは、データを処理するように、および、冷水または温水の消費量のプロファイリングを行うように適合可能である。プロファイリングには、一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における、消費量の予測が含まれることがある。プロファイリングには、一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における、熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合の電気エネルギーの消費量の予測が含まれることがある。予測には、一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における、熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合の電力エネルギーの消費量の報告が含まれ得る。プロファイリングには、たとえば一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における、熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置からの集合の温水または冷水の分配の予測などが含まれる場合がある。プロファイリングには、たとえば一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における、熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合からの温水または冷水の分配の予測を詳述する報告などが含まれる場合がある。
【００１３】
本発明の実施形態に係る方法またはシステムのいずれかの出力は、
制御可能なスイッチを自動的に起動させて、電気エネルギーを使用して熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合を充電する、
制御可能なスイッチを自動的に動作させて、電気エネルギーを使用して熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合の充電を防止する、
１つ以上の電熱貯蔵器の動作の調整およびそれに対する電気の供給に関して技術情報を準備し、
‐消費者
‐システムのバランシングおよび保留のためのネットワークオペレータ
‐生産と消費とのポートフォリオのバランスをとるためのエネルギー供給者または発電者
‐電気供給および／または配電システム内で活動するあらゆる主体
のいずれかに、（たとえば自動的に）この情報を送信する、
ために使用可能である。
【００１４】
この温度は、実際は変動しやすく、ＤＨＷシステムまたはＤＣＷシステムのエネルギーの流れを求めるために使用可能であるため、温度センサまたは検出器が冷水用入口側に含まれていることが好ましい。
【００１５】
温水熱貯蔵器は、抵抗加熱器を有する、またはヒートポンプもしくは熱交換器によって駆動される、たとえば、電気によって駆動される電気ボイラであり得る。冷水熱貯蔵器は、ヒートポンプもしくは熱交換器によって駆動され得る、たとえば、電気によって駆動され得る。
【００１６】
この温水または冷水消費のプロファイルは、温水または冷水熱貯蔵器のフレキシビリティを知るために、熱貯蔵器の充電状態（ＳｏＣ）の特徴と一緒に任意で使用可能である。このフレキシビリティ情報（ならびに、たとえば、分配および消費に関する報告）は、
‐システムのバランシングおよび保留のためのネットワークオペレータ
‐生産と消費とのポートフォリオのバランスをとるためのエネルギー供給者または発電者
‐電気供給および／または配電システム内で活動するあらゆる主体
のいずれかであり得る。
【００１７】
本発明の実施形態は、電気供給システムおよび／または電気配電および／または送信グリッドを安定させる、もしくはそのバランスをとる際に、または他の態様では、他のサービスを提供する、たとえば、補助的にバランスをとるもしくは電力グリッド混雑管理サービスを提供する際に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態で使用される、電気供給システムと熱貯蔵器との組合せを示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る、容器によって提供されたエネルギー量を、温水または冷水の供給によって求める後付け手段が取り付けられた旧来ボイラを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
定義
「後付け」とは、より古いシステム、すなわち、旧来装置を含むシステムに新しい技術または特徴を追加することを表す。旧来装置は、その取り付け日によって、または他の記録から特定可能である。後付け装置は、その取り付け（すなわち、変更）の日によって、または他の記録から特定可能である。
【００２０】
「後付け装置」は後付けが可能であり、既存のより古いシステム、すなわち、旧来装置を含むシステムに取り付けられるように適合されていることを意味する。
【００２１】
「ローカルセキュリティの特徴」とは、セキュリティに基づく設定値などの旧来保存容器、ヒューズなどの安全遮断器、サーモスタットの動作、警報器が鳴り響くことなどの、旧来セキュリティの特徴を表す。したがって、本発明の実施形態は、変更前は
ａ）セキュリティに基づく設定値を有するローカルコントローラ、および／または
ｂ）安全遮断器またはヒューズ、および／または
ｃ）旧来設備の警報器、および／または
ｄ）旧来設備のサーモスタット、および／または
ｅ）ローカルセキュリティの特徴
のうち少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、または全てを含み得る加熱または冷却熱貯蔵器を変更する。
【００２２】
「旧来設備」には、熱貯蔵器に加えて、コントローラ、安全器またはヒューズまたは警報器、サーモスタットまたは他のローカルセキュリティ装置など、他の関連設備が含まれる。
【００２３】
例示的な実施形態の説明
特定の実施形態に関して、特定の図面を参照して本発明を説明するが、本発明はそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載されている図面は、概略的であるに過ぎず、非限定的である。図面において、要素の一部のサイズは、例示の目的で、誇張されている場合があり、一定の比率に応じて描かれていない場合がある。寸法および相対的な寸法は、発明を実施するための実際の縮小には対応しない。
【００２４】
さらに、明細書および請求の範囲における第１の、第２の、第３のといった用語は、類似の要素を区別するために用いられており、必ずしも順番または時系列順を説明するために用いられるものではない。そのように使用される用語は適切な状況下で交換可能であること、および、ここで説明される発明の実施形態はここで説明または例示されるもの以外の順番で動作可能であることを理解されたい。
【００２５】
請求の範囲で用いられる「備える（comprising）」という用語は、以下で列挙される手段に限定されると解釈されるべきではないこと、つまり、他の要素またはステップを排除しないことを理解されたい。それゆえ、言及されているように説明される特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を特定すると解釈されるべきであり、１つ以上の他の特徴、整数、ステップもしくは構成要素、またはそれらの集合の存在または追加を排除するものではない。それゆえ、「手段ＡとＢとを備える装置」という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるべきではない。これは、本発明に関して、装置のただ単に適切な構成要素がＡおよびＢであることを意味している。
【００２６】
好ましくは、本発明の実施形態は、
ａ）温水または冷水のわずかな、変動が極めて大きい個別の居住用消費量、および、集合の建造物または工業用敷地の消費量
ｂ）消費データの粒度が低い場所（すなわち、１時間ごとまたは１５分間隔）
ｃ）きわめて短期間の予測（数時間先）、または、１日先の予測もしくはそれより長い期間の予測
ｄ）予測精度の提供、および、日の種類、すなわち、就業に対して週末または休日
ｅ）ユーティリティプラニングおよび保全目的の、長期間または中期間予測
ｆ）需要応答システムに使用される短期間予測
ｇ）その場限りのリアルタイム制御のためのきわめて短期間の予測
に関する。
【００２７】
本発明の実施形態は、図１に概略的に示す電力システム４０と共に使用される。このシステムでは、熱貯蔵器の充電のために電気エネルギーを消費する、異なる発電者４２、４３および熱貯蔵器１０、またはそのような装置４５のクラスタが存在する。この目的のために、それらは電気供給ネットワーク４１を通じて連結されている。電気供給ネットワーク４１によって、消費者熱貯蔵器１０、またはそのような容器の集合４５と発電者４２、４３との間での電気エネルギーの生産および伝達が可能になる。さらに、電気通信ネットワーク（図示せず）が設けられており、このネットワークの全ての要素が少なくとも１つのセントラルコントローラ４６と通信可能になる。セントラルコントローラ４６は、電気供給ネットワーク４１の動作を制御するために設けることができる。また、熱貯蔵器または複数のそのような容器１０を制御するローカルコントローラ４７、たとえばクラスタコントローラ４９も存在し得る。
【００２８】
このような電力システム４０が動作している間は常に、生産と消費との間にバランスがとれていることが必要である状態が理想的である。現在、主な制御パラダイムでは、生産が消費に追随する。これは主に以下の２つの理由でもはや効率的ではなく、再生可能エネルギーの統合が続く状態で、これらのバランスをとる要求は、エネルギー、動力、およびランプレート、または少なくともランプの増加／減少の点でより厳しくなっている。好ましくないエネルギー効率（実際のエネルギーに対する一次エネルギー）を有する、主にガスで作動される発電所のランピング（増加／減少）を必要とするため、この取り扱いは非効率的である。これは、過度なエネルギー消費および公害につながる。第２の重要な点は、バランスのとれているアセットは主に高電圧ネットワークに接続されている一方で、再生可能エネルギー発電者４３は低電圧レベルまたは中電圧レベルに位置していることがあり、局所的な電圧および混雑の問題につながり、これらの問題を解決するために局所的なフレキシビリティが必要になることである。双方の問題に関して、需要フレキシビリティは豊富でエネルギーおよび公害の点において効率的であり、さらに、高電圧レベルおよび低電圧レベルの双方に接続されているため、電気の生産ではなく電気の消費量の予測に応じた運転によって解決策の一部がもたらされ得る。本発明の実施形態は、いくらかフレキシビリティを示す、すなわち、時間をかけてエネルギーの使用量を調整する自由を有する熱貯蔵器の大きなクラスタに対するエネルギーの消費量の制御または操作、たとえば電気供給において使用可能である。本発明の実施形態は、履歴データに基づいてこのようなフレキシビリティを求めることができる。
【００２９】
熱貯蔵器の例を図２に概略的に示す。熱貯蔵器１０は、ここで引用により援用されるＷＯ２０１２／１６４１０２に係るボイラまたは熱バッファであり得る。図２に示すように、本発明の実施形態は、温水または冷水熱貯蔵器１０に関する。温水熱貯蔵器は、抵抗加熱器を有する、または、ヒートポンプもしくは熱交換器によって加熱される、たとえば電気によって駆動される電気ボイラであり得る。冷水熱貯蔵器は、ヒートポンプまたは熱交換器によって冷却、たとえば電気によって駆動可能である。冷却器の加熱器は図２では示されていないが、これらは、電源および制御可能なスイッチ２０に接続されている。本発明の実施形態のいずれかによると、温水熱貯蔵器は１つの抵抗加熱器などの１つの加熱器を有し得、後付けされた後、１つの抵抗加熱器などのただ１つの加熱器を依然として有する。本発明の実施形態のいずれかによると、冷水熱貯蔵器は１つの冷却器を有し得、後付けされた後、依然としてただ１つの冷却器を有する。
【００３０】
温水または冷水熱貯蔵器１０は、出口１８を介して、居住用または工業用ユーザにそれぞれ温水または冷水を提供可能である。清水は入口１９を介して取り込まれる。清水は、居住用ボイラについて一般的なように、給水本管から提供可能である、または、地域暖房もしくは冷房システムの戻り管から取り込むことが可能である。図２に示すように、本発明の実施形態は、熱量計の（たとえば旧来熱貯蔵器）に対して付け加えられるもの、または熱量計として機能する装置の組み合わせ、たとえば、それぞれ熱貯蔵器１０の出口１８および入口１９のうち少なくとも一方における流量計１１、１２、熱貯蔵器の入口において水を測定する温度検出器またはセンサ１３ａおよび熱貯蔵器の出口（すなわち、温水が放出される場所）において水を測定する温度検出器またはセンサ１３ｂを含む。出口１８および入口１９のうち少なくとも一方における流量計１１、１２および温度検出器またはセンサ１３ａおよび１３ｂは、これらの装置によって測定される値を受け取るためのコントローラ３０に接続されている。温水（または熱バッファを冷却するための冷水）は、重力によって熱貯蔵器２０から出力される、または、容器１０から水をくみ出すために必要であれば、ポンプ（図示せず）を設け得る。同様に、清水を容器１０内にくみ入れるために、ポンプ（図示せず）が設けられることがある。
【００３１】
図２は１つの熱貯蔵器１０を示すが、本発明は、熱貯蔵器の集合に対して実行可能である。冷水の入口１９側に含まれる温度センサまたは検出器１３ｂおよび流量計１２、ならびに出口における温度センサまたは検出器１３ａ（または、設けられる場合、センサ検出器１３ａ’）を有していると有利である。これらの装置によって収集されるデータを使用して、ＤＨＷシステムまたはＤＣＷシステムのエネルギーの流れを求めることが可能である。旧来熱貯蔵器の出口および入口は正常にアクセス可能であり、そのため、これらの付加的な装置を後付け可能である。
【００３２】
追加的な要素は、旧来熱貯蔵器１０に追加される制御可能なスイッチ２０である。好ましくは、スイッチ２０はコントローラ３０によって制御されて、容器の充電を制御する。コントローラ３０は、スイッチが動作されるとき、および、熱貯蔵器１０が充電される期間のログを取ることが可能である。コントローラ３０またはスイッチ２０は、コントローラ３０によって変更されない限り、毎日または毎晩同じ時間にスイッチ２０を起動するタイマを含み得る。通常、旧来熱貯蔵器１０への電気の供給は、制御可能なスイッチ２０の後付けのためにアクセス可能である。制御可能なスイッチ２０は、好適なヒューズを有している場合もある。
【００３３】
好ましくは、熱貯蔵器または熱貯蔵器の集合を駆動するための電気エネルギー消費量を測定する装置は、本発明の実施形態のいずれかにおいて設けられる、たとえば、電力計が従来容器１０などに設けられる。熱貯蔵器または熱貯蔵器の集合を駆動するための電気エネルギー消費量を測定する装置は、複数のデバイスから、たとえば電圧計および電流計からの信号から消費量を導出可能である、または、電圧計または熱量計によって直接測定可能である。したがって、熱貯蔵器または熱貯蔵器の集合を駆動するための電気エネルギー消費量を測定する装置をコントローラ３０に設けることが可能であり、電圧計および／または電流計などの装置の出力から消費量を測定可能である。旧来貯蔵器には通常、必要に応じてそのような装置の配設および接続が可能な電気システムへのアクセスがある。
【００３４】
コントローラ３０は、エネルギーが分配された量を求める手段からのデータ、たとえば、熱量計または流量計１１、１２および温度検出器もしくはセンサ１３ａ（設けられている場合１３ａ’）および１３ｂなどの装置の組合せからのデータを読み出すために設けられている。コントローラ３０は、データをたとえばメモリ３４に格納するように、および、ローカル（３６）またはリモート処理エンジン、たとえば、コンピュータ４０、マイクロコントローラ、もしくはメモリを有するマイクロプロセッサなどに履歴データを伝達するように適合され得る。ネットワークインターフェースをコントローラに設けて、リモートコンピュータ、たとえば無線インターフェース３８にアクセスすることが可能である。コントローラ３０またはローカルもしくはリモート処理エンジン、たとえば、コンピュータ４０、マイクロコントローラ、またはメモリを有するマイクロプロセッサなどは、データを処理するように、および、冷水または温水の消費量のプロファイリングを行うように適合される。コンピュータ４０および無線アクセスポイント３２は、ローカルエリアネットワーク上に設けることができる。コントローラ３０および／またはコンピュータ４０は、コントローラ３０および／またはコンピュータ４０によって収集された履歴データがローカルコントローラ、たとえばビルディングコントローラに送信されるように、ローカルコントローラ４７に接続可能である、または、ローカルコントローラ４７の一部であり得る。コントローラ３０および／またはコンピュータ４０は、コントローラ３０および／またはコンピュータ４０によって収集された履歴データがクラスタコントローラ４９に送信可能なように、クラスタコントローラ４９に接続可能である。
【００３５】
プロファイリングには、将来のある時点、たとえば、一日先の熱貯蔵器またはそれらの集合による消費量の予測が含まれる。一般に、たとえば、温水が使用されず、そのため、電気の消費量がスケジュール可能な時についていくらかフレキシビリティがある夜間、たとえば、温水貯蔵タンクが加熱され、そのため、電気が消費される、もしくは冷水貯蔵器が冷却される時間の選択においていくらかフレキシビリティがある夜間に、特定の時間がある。必要となるのは、日中に気温が最高になるときに次のシャワーに利用可能な十分な温水または空調のために冷水があることである。一般に、たとえば居住用ボイラの加熱は、ボイラが加熱される夜間に時間のフレキシビリティが使用されないように、夜間に動作するシンプルなタイマスイッチを用いて設定される。
【００３６】
熱貯蔵器内の水の温度は、いわゆる最高温度、したがって熱エネルギー容器１０が貯蔵可能な最高エネルギーに対する充電状態（ＳｏＣ）に関連し、これに変換可能である。温度センサまたは検出器１４、１５、１６、１７は、容器１０を介して分散して提供可能である。容器１０内で利用可能であれば、外部温度センサ１３ａは、内部センサ１３ａ’によって提供可能である。容器１０内で利用可能であれば、外部温度センサ１３ｂは、内部センサ１７によって提供可能である。水温およびＳｏＣは、ボイラ１０に関するエネルギー状態の値であり、多くの異なる方法で、たとえば、１つ（または複数）の温度、平均水温、中心水温、倍率測定値としての１‐ＳｏＣ（これは、最高水温に達する前にボイラにエネルギーを供給可能な量についての測定値）、１／ＳｏＣ、１／１‐ＳｏＣ、すなわち、ＳｏＣの関数などで表すことができる。本発明の実施形態では、水が供給される予測時間および容器を充電するために電気エネルギーが必要な時間、ならびに上述の値のいずれかは、記憶された履歴記録を用いて該当する値を計算するコントローラ３０またはコンピュータ４０またはビルディングコントローラ４７またはクラスタコントローラ４９またはセントラルコントローラ４６内のローカルインテリジェンスによって導出可能である。
【００３７】
本発明の実施形態では、温水または冷水消費量および／または電気消費量は、温水または冷水熱貯蔵器のフレキシビリティを知るために、熱貯蔵器の充電状態（ＳｏＣ）の特徴付けと共に任意で使用可能である。このフレキシビリティ情報は、
‐システムのバランシングおよび保留用のネットワークオペレータ
‐生産と消費とのポートフォリオのバランスをとるためのエネルギー供給者または発電者
‐電気供給および／または配電システム内で活動する任意の主体
のいずれかによって使用可能である。
【００３８】
本発明の実施形態は、電気供給システムおよび／または電気配電および／または送信グリッドを安定させるまたはそのバランスをとる際に、他の態様では、他のサービスを提供する際に、たとえば、補助的にバランスをとる、もしくは電力グリッド混雑管理サービスを提供する際に使用可能である。セントラルコントローラ４６は、電気供給システムおよび／または電気配電および／または送信グリッドを安定させる、またはそのバランスをとる際に、または他の態様では、他のサービスを提供する際に、たとえば、補助的にバランスをとるもしくは電力グリッド混雑管理サービスを提供するように構成可能である。
【００３９】
本発明の実施形態のいずれかで使用されるコントローラ３０またはローカルもしくはリモートコンピュータ４０またはビルディングコントローラ４７またはクラスタコントローラ４９またはセントラルコントローラ４６によって収集されるデータに適用可能な予測技術は、
ａ）平均法
ｂ）回帰法および時系列法を含む統計法
ｃ）機械学習、ならびに神経回路網およびパターン認識またはマッチング法を含む人工知能
を含む（網羅的なリストではない）。
【００４０】
予測を行うために、エネルギー消費量および天気データなどの履歴データが使用される。たとえば、国によっては、時間ごとの外気温度観察は、気象に関する組織から得ることができる。必要であれば、これらを補間して１５分の値などの他の値を得ることができる。人間のスケジューリングおよび行動は、エネルギー消費パターンに影響を及ぼす。したがって、履歴データは、たとえば就業日、平日、および休日に関連する情報を含み得る。
【００４１】
平均法
平均法は、最近の（過去の）消費量に基づき得る。本発明の実施形態における流量計および温度センサの出力は、熱バッファまたはボイラから分配される液体における熱エネルギー流束を計算するために使用可能である。特定の時間における熱エネルギー流束の単純一次結合、たとえば、同様の時刻での単純加算によって計算される平均値に基づいて、予測が行われる。同様の時刻は毎日同じ時間でもよい、または、日は平日、週末、祭日などに分類可能である。週または月に基づいた同様の時間の選択など、より複雑な平均法を使用可能である。
【００４２】
平均法の一例は、たとえば直近の３日、５日、または１０日などの数の１５分または１時間ごとの平均をとることによって、翌日の消費量を予測することである。日は、より以前の日の集合から、たとえば、最高平均負荷を有する以前の１０日または１４日から選択可能である。日は、過去の複数の日から、たとえば、予測の２日前から選択可能である。平日の消費量を予測するときは週末または休日を除外し、逆の場合はその逆である。平日または月のある日の消費量を予測するときは、その週の同じ日または過去の月の同じ日のみの値を使用可能である。除外可能な他の日は、たとえば、エネルギー消費量に急落があった極端な値を有する日である。さらに、ある日の平均消費量が特定のパーセントよりも多い、たとえば、最後に選択された日の２５％よりも多い場合はその日だけを選択するなどのルールを適用可能である。電気消費量は人間の行動と密接に関連している場合が多いため、人間のスケジュールおよび行動は、重要な時間に関連する特徴である。長い期間の予測は、ある季節または時節における日を選択することを含み得る。
【００４３】
回帰法
回帰法では、既知のデータポイントに対してパラメータの一次関数の回帰を行う。たとえば、外気温度、一日または一週間または一ヶ月のうちの時間などの適切な要素から式が構成され、各要素に係数が掛けられる。回帰は、これらの様々な要素と収集された履歴データとの間の関係をより適切に説明するように設計されている。
【００４４】
回帰ツリー法は、予測のために天候および人間のスケジューリングデータを使用して構築可能である。回帰ツリー法は、複数の独立した特徴を一次関数に結合し、線形回帰では効果的にモデリングすることができない複雑なデータを表す。回帰ツリー法では、予測精度に関する異なる特徴の組合せの効果が評価される。確率線形回帰およびガウス過程回帰モデルも使用可能である。同様のデータのクラスタ化のために、回帰ツリーを使用可能である。回帰法は、非線形でも非母数でもあり得る。回帰方程式に含まれ得る要素は、たとえば、履歴データの最高、最低、および平均消費量ならびに気温であり得、たとえば、最後の１時間、２４時間、および４８時間、週のうちの日、一年のうちの日および休日である。回帰ツリー法では、定数または線形回帰モデルによって表現可能になるまで、序数または数値の特徴に基づいて、再帰的にデータをより小さな領域に分割する。
【００４５】
時系列
時系列法では、過去の観察に基づいて未来の値が予測される。時系列予測には、複数の粒度、たとえば、短期間、中期間および長期間が含まれ、これらの予測は異なる時間範囲について生成される。このような方法の一つが、自己回帰和分移動平均である。
【００４６】
人工知能（ＡＩ）
神経回路網、エキスパートシステム、およびパターンマッチング技術などのＡＩ技術を予測のために使用可能であり、たとえば、翌日に関する１時間ごとの電気消費量予測は、パターンシーケンスの類似に基づき得る。
【００４７】
機械学習
機械学習技術では、システムの動的応答が該当する特徴の変化に関連付けられる。応答関数は複雑なことがあり、たとえば、時間につれて変化する。応答関数は、外部の目標および制約に従ってシステムを導くために使用される。たとえば、コントローラ４６は、グリッド内の内部システムを誘導可能である。
【００４８】
機械学習は、カテゴリーごとに順序付け可能である。使用可能な機械学習技術は、特に、
‐強化学習または他の動的プログラミング技術
‐人工神経回路網
‐ランダムフォレスト
‐サポートベクタマシン
‐線形回帰
‐教師あり学習
‐教師なし学習
である。
【００４９】
教師あり学習：コンピュータには、熱貯蔵器からの履歴データ、およびエネルギー消費量の予測が「教師」によって与えられている他の適切なデータが提示され、その目的は、入力を出力にマッピングする一般ルールを学習することである。
【００５０】
教師なし学習：学習アルゴリズムにはラベルは与えられず、勝手に入力における構造を探し出す。教師なし学習は、それ自体目的であり得る（熱貯蔵器から収集された履歴データにおいて隠れたパターンを探し出す）、または、目標に向かう手段であり得る（特徴学習＝将来のエネルギー消費量の予測に不可欠な特徴を求める）。
【００５１】
強化学習：コンピュータプログラムは、その目的に近づいたかどうかを明白に知らせる教師を必要とすることなく、熱貯蔵器の将来のエネルギー消費量の予測を成し遂げなければならない動的環境と相互作用する。
【００５２】
分類では、入力は２つ以上の分類に分けられ、学習者は、目に見えない入力をこれらの分類のうち１つ以上（マルチラベル分類）に割り当てるモデルを作らなければならない。
【００５３】
次元縮退は、入力を低次元空間へマッピングすることによって、これらの入力を簡略化する。
【００５４】
コントローラ４６は、システムがどのように特定の変数の変更に反応するかを学習する必要がある。ある所与の状況でシステムがどのように反応するかまたは応答するかを伝える応答関数を使用可能である。
【００５５】
応答関数は、一連の特徴の関数としてエネルギー消費量を予測する関数である。これらの特徴には、外部変数（の一部）、可能であれば、いくつかの追加変数および操作された外部変数が含まれる。コントローラ４６は、応答関数を使用して将来の消費量を予測可能である。
【００５６】
応答関数の目標は、複数の既知の変数に基づいてエネルギー消費量（電気および／または暖房／冷房）を予測することである。
【００５７】
応答関数を作るために使用可能な特徴は、
‐週のうちの日
‐一年のうちの日
‐一日のうちの時間
‐経済活動
‐株式相場
‐物価
‐天気予報
‐エネルギー消費予測
‐エネルギー市場価格
‐エネルギー市場予測
‐近年使用された暗黙の制御信号
‐暗黙の制御信号
のいずれか、一部、または全てを含み得る。
【００５８】
しかしながら、このリストは網羅的なものではない。
特徴量ベクトルはｆを用いて示され、出力はｙで示される。
Ｈ（ｆ）＝ｙ
ここで、Ｈは特徴ｆ（１ｘＭベクトル）の関数であり、ｙは将来のエネルギー消費量を有するベクトルである（Ｎｘ１）。応答関数は、特徴と出力との間の数学的関係である。出力は、全ての特徴（および定数）の線形一次結合としてモデリング可能である。線形関係の主な利点は、パラメータの予測が、解を照合するために使用可能な、複数の既知の特性を有する安定したプロセスであることである。
【００５９】
システムが飽和している場合に起こり得る、応答関数の性質が非線形の場合、機械学習は、サポートベクタマシン、ニューラルネットワーク、ロジスティック回帰などと同様に、これに関して広い範囲の解を有する。
【００６０】
電気グリッドのバランシング
コントローラ３０からコンピュータ４０またはコントローラ４７、４９、または４６に渡されるデータには、１５分間隔または１時間ごとの間隔などの時間間隔の将来の消費量（たとえば、１日先）の予測が含まれる。さらに、スイッチ２０の活動は記録もされており、容器１０を充電可能な時間を特定するために使用可能である。複数の容器１０からの予測データを統合することが可能であり、たとえば、一日先の各時間間隔における予測を追加して、その時間間隔に関する総計値を与えることができる。
【００６１】
このデータから、電気グリッドのバランスをとることが可能になる。たとえば、セントラルコントローラ４６は、複数の熱貯蔵器からの温水または冷水の将来の分配と各容器１０の電気エネルギーでの充電とを整合させるために適合可能であって、電気配電ネットワークを安定させることができる。
【００６２】
電気ネットワークの安定化は、装置の電気負荷（抵抗、ヒートポンプ、またはポンプ）のスイッチオンまたはオフを介して、電気ネットワークオペレータ、バランスに責任のある当事者、またはバランシングに責任のある他の当事者の指示によって達成可能である。
【００６３】
この関連で、プロファイリングには、一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における、熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合の電気エネルギーの消費量の予測が含まれることがある。予測には、一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における、熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合の電気エネルギーの消費量の報告が含まれ得る。プロファイリングには、将来のある時における、一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における、熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合からの温水または冷水の分配の予測が含まれる場合がある。プロファイリングには、一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における、熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合からの温水または冷水の分配の予測を詳述する報告が含まれる場合がある。
【００６４】
本発明の実施形態に係る方法またはシステムのいずれかの出力は、
制御可能なスイッチを自動的に起動させて、電気エネルギーを使用して熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合を充電する、
熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合の制御可能なスイッチを自動的に動作させて、電気エネルギーを使用して熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合の充電を防止する、
１つ以上の電熱貯蔵器の動作の調整およびそれに対する電気の供給に関して技術情報を準備し、
‐消費者
‐システムのバランシングおよび保留のためのネットワークオペレータ
‐生産と消費とのポートフォリオのバランスをとるためのエネルギー供給者または発電者
‐電気供給および／または配電システム内で活動するあらゆる主体
のいずれかにこの情報を送信する、
ためのプロファイリングの使用であり得る。
【００６５】
エネルギーおよび温度制御システムについて説明する本発明の実施形態は、ソフトウェア、すなわち１つ以上のコンピュータプログラムを用いてプログラムされたそれぞれの機能を実行するように適合された１つ以上のマイクロプロセッサ、プロセッサ、マイクロコントローラ、または中央処理装置（ＣＰＵ）および／またはグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）を含む、処理能力を有するコントローラ３０、ローカルコントローラ４７、クラスタコントローラ４９、またはセントラルコントローラ４６などのデジタル装置によって実現可能である。ソフトウェアは、マイクロプロセッサ、プロセッサ、マイクロコントローラ、または中央処理装置（ＣＰＵ）および／またはグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）のいずれかで実行するようにコンパイル可能である。
【００６６】
そのような装置（たとえば、コントローラ３０、ローカルコントローラ４７、クラスタコントローラ４９またはセントラルコントローラ４６）は、独立型装置でもよい、または、他の電子構成要素に組み込まれてもよい。装置（たとえば、コントローラ３０、ローカルコントローラ４７、クラスタコントローラ４９またはセントラルコントローラ４６）は、メモリ（たとえば、非一時的なコンピュータ可読媒体、ＲＡＭ、および／またはＲＯＭ）、オペレーティングシステム、必要に応じてＯＬＥＤディスプレイなどの固定フォーマットディスプレイを含むディスプレイ、キーボードなどのデータ入力装置、「マウス」などのポインタデバイス、他の装置と通信するシリアルもしくはパラレルポート、ネットワークに接続するネットワークカードおよび接続部を有する。
【００６７】
ソフトウェアは、それぞれ１つのまたは複数のデバイス、たとえば、コントローラ３０、ローカルコントローラ４７、クラスタコントローラ４９またはセントラルコントローラ４６にロードされると、そのような温度およびエネルギー制御システムまたは方法に関して以下の機能を実行するように適合されたコンピュータプログラム製品において具現化可能であり、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣｓ、ＦＰＧＡｓなどの１つ以上の処理エンジンで実行可能である。方法は、複数の熱エネルギー貯蔵器を有するシステム、および、電力を熱エネルギー貯蔵器に供給するための電気配電システム、清水用入口および温水用出口を有する温水用熱エネルギー貯蔵器、または、清水用入口および冷水用出口を有する冷水用熱エネルギー貯蔵器に適用可能であり、さらに、電気システムによって提供された電気エネルギーを使用して熱エネルギー貯蔵器を充電する手段を備える。
【００６８】
ソフトウェアは、それぞれ１つのまたは複数のデバイス、たとえば、コントローラ３０、ローカルコントローラ４７、クラスタコントローラ４９またはセントラルコントローラ４６にロードされると、そのような温度およびエネルギー制御システムまたは方法に関して以下の機能を実行するように適合されたコンピュータプログラム製品において具現化可能であり、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣｓ、ＦＰＧＡｓなどの１つ以上の処理エンジンで実行可能である。これらの機能は、
ある時間帯にわたって、温水用または冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーのタイミングおよび量の測定値を記録することと、
温水用または冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合からそれぞれある時間帯にわたって供給される温水または冷水の量の測定値を記録することと、
ある時間帯にわたって各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費または分配される熱エネルギーの履歴データの計算および記録を行うことと、
分配または消費されたエネルギーの履歴データから、水の供給の将来の時間および各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費を予測することと、
である。
【００６９】
ソフトウェアは、それぞれ１つのまたは複数のデバイス、たとえば、コントローラ３０、ローカルコントローラ４７、クラスタコントローラ４９またはセントラルコントローラ４６にロードされると、そのような温度およびエネルギー制御システムまたは方法に関して以下の機能を実行するように適合されたコンピュータプログラム製品において具現化可能であり、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣｓ、ＦＰＧＡｓなどの１つ以上の処理エンジンで実行可能である。これらの機能は、各温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合からの温水または冷水の将来の分配と、各温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の電気エネルギーでの充電とを整合させて、電気配電ネットワークを安定させることである。
【００７０】
ソフトウェアは、それぞれ１つのまたは複数のデバイス、たとえば、コントローラ３０、ローカルコントローラ４７、クラスタコントローラ４９またはセントラルコントローラ４６にロードされると、そのような温度およびエネルギー制御システムまたは方法に関して以下の機能を実行するように適合されたコンピュータプログラム製品において具現化可能であり、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣｓ、ＦＰＧＡｓなどの１つ以上の処理エンジンで実行可能である。これらの機能は、平均法、時系列法、回帰法、回帰ツリー法、人工知能法、エキスパートシステム、時系列法、または機械学習法のいずれかを用いて、水の供給の将来の時間または各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費量を予想することである。
【００７１】
ソフトウェアは、それぞれ１つのまたは複数のデバイス、たとえば、コントローラ３０、ローカルコントローラ４７、クラスタコントローラ４９またはセントラルコントローラ４６にロードされると、そのような温度およびエネルギー制御システムまたは方法に関して以下の機能を実行するように適合されたコンピュータプログラム製品において具現化可能であり、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣｓ、ＦＰＧＡｓなどの１つ以上の処理エンジンで実行可能である。これらの機能は、各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水の量で供給された熱エネルギーを計算することである。
【００７２】
ソフトウェアは、それぞれ１つのまたは複数のデバイス、たとえば、コントローラ３０、ローカルコントローラ４７、クラスタコントローラ４９またはセントラルコントローラ４６にロードされると、そのような温度およびエネルギー制御システムまたは方法に関して以下の機能を実行するように適合されたコンピュータプログラム製品において具現化可能であり、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣｓ、ＦＰＧＡｓなどの１つ以上の処理エンジンで実行可能である。これらの機能は、
ａ）旧来設備のローカルコントローラセキュリティに基づいた設定値を変更しない
ｂ）旧来設備の安全遮断器またはヒューズを無効にしない、または
ｃ）旧来設備の警報器を妨げない、
ｄ）旧来設備のサーモスタットを無効にせず、これらは以前のように役目の遂行を継続する、または
ｅ）貯蔵器の水の枯渇につながることがある、旧来設備のローカルセキュリティの特徴を無効にしない
のうち少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、または全てを変更しないソフトウェアの実行である。
【００７３】
「旧来設備」には、熱貯蔵器に加えて、コントローラ、安全器、ヒューズ、警報器、サーモスタット、または他のローカルセキュリティ装置などの他の関連設備も含まれる。
【００７４】
ソフトウェアは、それぞれ１つまたは複数のデバイス、たとえば、コントローラ３０、ローカルコントローラ４７、クラスタコントローラ４９またはセントラルコントローラ４６にロードされると、そのような温度およびエネルギー制御システムまたは方法に関して以下の機能を実行するように適合されたコンピュータプログラム製品において具現化可能であり、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣｓ、ＦＰＧＡｓなどの１つ以上の処理エンジンで実行可能である。これらの機能は、
一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における電力消費量の予測、または、
一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における、電気エネルギーの消費量の報告を準備し（たとえば自動的に）送信すること、たとえば、一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における、温水または冷水の分配を予測すること、
一日のうちの時間間隔で、たとえば一日先などの将来のある時点における温水または冷水の分配の予測を詳述する報告を用意して（たとえば自動的に）送信すること
である。
【００７５】
ソフトウェアは、それぞれ１つのまたは複数のデバイス、たとえば、コントローラ３０、ローカルコントローラ４７、クラスタコントローラ４９またはセントラルコントローラ４６にロードされると、そのような温度およびエネルギー制御システムまたは方法に関して以下の機能を実行するように適合されたコンピュータプログラム製品において具現化可能であり、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣｓ、ＦＰＧＡｓなどの１つ以上の処理エンジンで実行可能である。これらの機能は、
制御可能なスイッチを自動的に起動させて、電気エネルギーを使用して熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合を充電すること、
制御可能なスイッチを自動的に動作させて、電気エネルギーを使用して熱エネルギー貯蔵装置または熱エネルギー貯蔵装置の集合の充電を防止すること、
１つ以上の電熱貯蔵器の動作の調整およびそれに対する電気の供給に関して技術情報を準備して、
‐消費者
‐システムのバランシングおよび保留のためのネットワークオペレータ
‐生産と消費とのポートフォリオのバランスをとるためのエネルギー供給者または発電者
‐電気供給および／または配電システム内で活動するあらゆる主体
のいずれかにこの情報を送信することである。
【００７６】
上述のソフトウェアのいずれかは、光ディスク（ＤＲ‐ＲＯＭ、ＤＶＤ‐ＲＯＭ）などの非一時的な信号記憶手段、磁気テープ、フラッシュドライブなどのソリッドステートメモリ、コンピュータハードドライブなどの磁気ディスク、または類似のものに格納可能である。
【図１】
2020503829.tif 000003
【図２】
2020503829.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月1日(2019.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水または冷水を提供するためのシステムを動作させる方法であって、前記システムは、複数の熱エネルギー貯蔵器と前記複数の熱エネルギー貯蔵器に電力を供給するための電気配電システムと、清水用入口および温水用出口を有する温水用熱エネルギー貯蔵器または清水用入口および冷水用出口を有する冷水用熱エネルギー貯蔵器とを有し、前記システムはさらに、前記電気配電システムによって提供された電気エネルギーを使用して前記複数の熱エネルギー貯蔵器を充電する手段と、ある時間帯にわたって前記温水用または冷水用熱エネルギー貯蔵器または前記エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーのタイミングおよび量を測定する後付け手段とを備え、前記方法は、
温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合からそれぞれ前記ある時間帯にわたって分配された温水または冷水の量を測定する手段を後付けするステップと、
前記ある時間帯にわたって各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費または分配された熱エネルギーの履歴データを計算し格納するステップと、
前記分配または消費された熱エネルギーの履歴データから、水の供給の将来の時間または各熱エネルギー貯蔵器もしくは熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費量を予想するステップとを備える、方法。
【請求項２】
前記ある時間帯にわたって前記温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーの量を測定する手段を後付けするステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合からの温水または冷水の将来の分配と、前記各温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の電気エネルギーでの充電とを整合させて、電気配電ネットワークを安定させることをさらに備える、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から供給された水の量で供給されたエネルギーを求める手段を後付けするステップは、流量計と温度センサまたは検出器とを後付けするステップを含む、請求項１または２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記流量計と前記温度センサまたは検出器とを後付けするステップは、各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の前記清水用入口において前記流量計と前記温度センサまたは検出器とを後付けするステップ、および／または
各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の前記出口において前記流量計と前記温度センサまたは検出器とを後付けするステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
水の供給の将来の時間または各熱エネルギー貯蔵器もしくは熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費量を予測することは、平均法、時系列法、回帰法、回帰ツリー法、、人工知能法、エキスパートシステム、または機械学習法のいずれかを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の熱エネルギー貯蔵器は旧来器であり、前記方法は、各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水の量で供給された熱エネルギーを計算する手段の追加によって前記旧来器を適合させるステップを備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記後付けするステップは、
旧来設備のローカルコントローラセキュリティに基づく設定値が設けられている場合、それらは無効にされないこと、および／または
旧来設備の安全遮断器、ヒューズ、または警報器が設けられている場合、それらは変更されないまたは妨げられないこと、
旧来設備のサーモスタットが設けられている場合、それらは無効にされず、以前と同様にそれらの役割の遂行を継続すること、および／または
前記複数の熱エネルギー貯蔵器における水の枯渇につながることがある、旧来設備のローカルセキュリティの特徴が設けられている場合、それらは無効にされないこと、
のうち１つ、２つ、３つ、または全てを変更しない、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の熱エネルギー貯蔵器の少なくとも一部は、ただ１つの加熱器またはただ１つの冷却器を有し、前記後付けステップの後で、前記複数の熱エネルギー貯蔵器は依然としてただ１つの加熱器または１つの冷却器を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
温水または冷水を提供するためのシステムであって、
複数の熱エネルギー貯蔵器および前記複数の熱エネルギー貯蔵器に電力を供給するための電気システムと、清水用入口および温水用出口を有する温水用熱エネルギー貯蔵器または清水用入口および冷水用出口を有する冷水用熱エネルギー貯蔵器とを有し、前記システムはさらに、前記電気システムによって提供された電気エネルギーを使用して前記複数の熱エネルギー貯蔵器を充電する手段を備え、各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合は、各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水のタイミングおよびその水の量で供給されたエネルギーを測定する後付け手段と、ある時間帯にわたって各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーのタイミングおよび量を測定する後付け手段と、前記ある時間帯にわたって１つの熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合によって消費された電気エネルギーおよび分配された熱エネルギーの履歴データを計算し格納する後付け手段と、前記分配電気エネルギーおよび消費熱エネルギーの履歴データから、水の供給の将来の時間または各熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合を充電するために使用される電気エネルギーの消費量を予測する手段とを有する、システム。
【請求項１１】
各温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合からの温水または冷水の将来の分配と、前記各温水用もしくは冷水用熱エネルギー貯蔵器または熱エネルギー貯蔵器の集合の電気エネルギーでの充電とを整合させて、電気配電ネットワークを安定させる手段をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水の量で供給された熱エネルギーを測定する後付け手段は、流量計と温度センサまたは検出器とを含む、請求項１０または１１に記載のシステム。
【請求項１３】
各熱エネルギー貯蔵器または前記熱エネルギー貯蔵器の集合から分配された水の量で供給された熱エネルギーを計算する後付け手段をさらに備える、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数の熱エネルギー貯蔵器と、前記後付け手段の全てと、前記電気システムとは、
旧来設備のローカルコントローラセキュリティに基づく設定値が設けられている場合、それらは無効にされないこと、および／または
旧来設備の安全遮断器、ヒューズ、または警報器が設けられている場合、それらは変更または抑制されないこと、
旧来設備のサーモスタットが設けられている場合、それらは無効にされず、以前のようにそれら自体の役割の遂行を継続すること、および／または
前記複数の熱エネルギー貯蔵器における水の枯渇につながることがある旧来設備のローカルセキュリティの特徴が設けられている場合、それらは無効にされないこと、
のうち１つ、２つ、３つ、または全てが前記後付け手段によって変更されないように適合されている、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
処理エンジンで実行されると請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法を実行する、コンピュータプログラム製品。
【国際調査報告】
2020503829.tif 000005
2020503829.tif 000006
2020503829.tif 000007