JP6277129B2 - デマンドレスポンスイベントの最適化および管理の促進を実現するシステム - Google Patents

Description

本発明は包括的にはデマンドレスポンス（ＤＲ）管理に関し、より詳細には、サーバとクライアントとの間のリアルタイムデマンドレスポンスシグナリングのための通信チャネルに関する。さらに、そのシステムは、ソフトウェアアズアサービス（ＳａａＳ：software-as-a-service）モデルとして用いることができる。

関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年９月１６日に出願の「Software-as-a-Service (SaaS) for Optimization and Management of Demand Response and Distributed Energy Resources」と題する米国仮特許出願第６１／５３５，３６９号に対する優先権の恩典を主張し、２０１１年９月１６日に出願の「System and Method for Optimization of Demand Response and Distributed Energy Resources and Management Thereof」と題する米国仮特許出願第６１／５３５，３６５号に対する優先権の恩典を主張し、２０１１年９月１６日に出願の「Multi-Channel Communication of Demand Response Information between Server and Client」と題する米国仮特許出願第６１／５３５，３７１号に対する優先権の恩典を主張し、それぞれの内容はその全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。

デマンドレスポンス（ＤＲ）は、供給条件に応じて、例えば、危機的な時期（critical time）に顧客が電気消費量を低減することができるように、又は市場価格に応じて、顧客の電気消費量を管理する仕組みである。デマンドレスポンスは一般的に、顧客に需要を低減するように促し、それにより、電気に対するピーク需要を低減するために用いられる。デマンドレスポンスは、一日のうちの電気料金の高い特定の時間帯又は緊急時に、電気使用量を自発的に削減又は低減する能力を顧客に与える。

デマンドレスポンス（ＤＲ）プログラムの自動化は、電気的負荷をシフトするために、かつ電気的負荷に制限をかけるために業界における実効的な解決手段として広く受け入れられている。残念なことに、今日利用可能な業界における解決手段の多くは標準化されていないので、公益事業者、アグリゲータ及び規制者にとって問題を引き起こす。エネルギー業界全体でＯｐｅｎＡＤＲ標準規格の開発、採用及び順守を加速するために、ＯｐｅｎＡＤＲアライアンスが設立された。

デマンドレスポンス（ＤＲ）は、配電網における不測の事態が供給−需要バランスを脅かすときに、又は発電コストを押し上げる市場条件が生じるときに、負荷を低減するために講じられる一連の措置である。自動デマンドレスポンスは、顧客の最終使用制御システム及び方策に対する自動接続性を与える、公益事業者、ＩＳＯ／ＲＴＯ又は他の適切な実体からの完全に自動化されたシグナリングからなる。ＯｐｅｎＡＤＲは、自動デマンドレスポンスを容易にするために、相互運用可能な情報交換のための基盤を提供する。

ＯｐｅｎＡＤＲアライアンスは、ＯｐｅｎＡＤＲ標準規格の開発及び採用と、標準規格の順守とを容易にし、かつ加速することによって、低価格で、信頼性のあるデマンドレスポンス通信プロトコルの展開を促進することに関心がある業界利害関係者を含む。これらの標準規格は、２００９年４月にＬＢＮＬによって発行された仕様書に基づくデファクトスタンダード、並びにＯＡＳＩＳ、ＵＣＡ及びＮＡＥＳＢから現れたスマートグリッド関連の標準規格を含む。

既存の技術では、デマンドレスポンスプラットフォームは、個々のユーザサイトにおいて大掛かりな設備を必要とする。個々のユーザサイトにおけるハードウェア及びソフトウェアの設置及びアップグレードは非常にコストがかかり、難しい。

年に一度又は半年に一度（業者がＣＤを持って事務所に来て）アップグレードが行われることになる従来のソフトウェアとは異なり、ＳａａＳ顧客は、配信登録料を支払うことによって新たな機構及び機能に即時にアクセスできる。ソフトウェアアズアサービス業者は、アプリケーションに対する更新及び修正を絶えず配信し、顧客はこれに即時にアクセス可能とされる。これは、ソフトウェアアップグレード及びメンテナンスに関連付けられる時間及び費用を削減する。

従来のモデルでは、顧客はソフトウェアに対するライセンスを購入し、そのメンテナンス及びインストールのための所有権を入手するのに対して、ソフトウェアアズアサービス（Ｓａａｓ）の場合、そのメンテナンス及びインストールのための所有権は業者に残される。それはソフトウェアを配信する新たなモデルである。ソフトウェアアズアサービスは、月払い又は年払いの配信登録を支払うことを通して、ウェブブラウザを介してアクセスされるソフトウェアを指している。

今日のデマンドレスポンスシステムは、新たなプログラムを設計し、実施するためにＩＴインフラストラクチャ及び人員に関して大掛かりな直接投資を必要とする。パイロット規模において、これらの投資は正当化するのは難しく、大部分のパイロットは直接経費を返済するのに必要な規模に達していないので、公益事業者はこれらの投資を行うのに消極的である。従来のＩＴモデルを使用する場合であっても、プログラムを実現するコストが上がるほど顧客に転嫁される必要があるので、そのプログラムは魅力のないものになる。ソフトウェアアズアサービス（Ｓａａｓ）モデルを提供することによって、ＤＲＯＭＳ−ＲＴが新たなプログラムを提供することに関するこの大きな障壁を取り除く。そのシステムは新たなプログラムを容易に、かつ高いコスト効率で使用することができる。そのシステムは、更に多くのプログラムを導入するほど、種々の分野の顧客にも役に立ち、高い支持及び顧客満足度を達成する。

したがって本発明の一態様では、デマンドレスポンスリソースを最適化及び管理する拡張可能なウェブ利用デマンドレスポンスプラットフォームが提供される。そのシステムは、記憶媒体、プロセッサ及びコンピュータ可読媒体を有するサーバと、デマンドレスポンスプログラム、及びデマンドレスポンスイベントに関連付けられる制約を追加し、視認し、かつ編集するプログラム設計モジュールと、公益事業者、参加者及びシステム運用者の情報を管理する顧客ポータルモジュールと、ベースライン量並びに負荷制限及び顧客支払を計算する予測最適化モジュールと、手動及び自動イベント作成並びにスケジュール通知のためのイベント管理モジュールと、測定確定及び検証のために、公益事業者のバックエンドデータシステム及び顧客のエンドポイントからのデータフィードを双方向通信するためにサーバに通信可能に結合されるアプリケーションプログラミングインターフェースと、データフィードの解析を実行する解析モジュールとから構成され、そのプラットフォームは、ソフトウェアアズアサービスモデルにおいてユーザが利用できる。

本発明の別の態様では、デマンドレスポンス信号の通信を容易にする、ネットワークサーバによって実現されるシステムが提供される。そのシステムは、クラウドネットワーク内にホスティングされるデマンドレスポンスサーバと、デマンドレスポンスサーバを通して種々のサイトにある複数の電気利用顧客に接続される公益事業運用者及び独立系統運用者のネットワークと、デマンドレスポンスサーバを用いて構成されるアプリケーションプログラミングインターフェースとを備え、アプリケーションプログラミングインターフェースによって、デマンドレスポンスサーバは、公益事業運用者、独立系統運用者、電気利用顧客及び負荷アグリゲータのＡＰＩと通信可能であり、その通信は同時マルチチャネル通信プロトコル及び物理媒体を通して行われる。

これ以降、本発明の範囲を制限することなく本発明を例示するために与えられる添付の図面とともに、本発明の好ましい実施形態が説明されることになる。図面では、類似の符号は類似の要素を表す。

本発明の一実施形態による、ユーザプロファイル特有アルゴリズムを生成し、分散型再生可能発電の配電網への大規模統合をサポートするためのリアルタイムデマンドレスポンス最適化及び管理システムの動作を例示するブロック図である。

本発明の一実施形態による、動的デマンドレスポンス（ＤＲ）リソースモデル入力、及び動的デマンドレスポンス（ＤＲ）リソースのポートフォリオの概略図である。

サーバとクライアントとの間のデマンドレスポンス情報のマルチチャネル通信を示す概略図である。

本発明の一実施形態による、公益事業者又は独立系統運用者と電気利用顧客との間のデマンドレスポンス信号の送信及び受信を容易にするように設計された、ＯｐｅｎＡＤＲ、通信データモデルを示す概略図である。

本発明は、インターネットプロトコルに基づく既成の通信技術を、適合させることによってリアルタイムＤＲアプリケーションに使用することができることを実証する。さらに、本発明は、相対的に低いコストで、基幹業務である配電網を運用するだけの十分なレベルの安全性と、信頼性とを提供することができる。デマンドレスポンス及び分散型エネルギーリソースを最適化及び管理するソフトウェアアズアサービス（ＳａａＳ）ビジネスモデルが提供される。

本発明の一実施形態では、主な目的は、プログラム設計、プログラム実装、プログラム実行、イベント管理、予測、最適給電、イベント後解析機能の全てを提供する拡張可能なウェブ利用ソフトウェアアズアサービスプラットフォームを構築することである。拡張性、信頼性、耐故障性及びスループット要件を確保しながら、付帯的サービスを提供するために必要な時間スケールにおいて、最適な給電の決定を行うことができ、無数のエンドポイントに確実に通信することができる。ソフトウェアアズアサービス（ＳａａＳ）は、その顧客が使用するウェブ利用ソフトウェアアプリケーションを、公益事業者がインターネットを介してホスティングし、運用することを可能にするソフトウェアアプリケーション配信モデルである。そのソフトウェア及び関連するデータは集中的にホスティングされ、インターネットを通してユーザによってアクセスされる。

ソフトウェアアズアサービス（ＳａａＳ）の実施態様は、既存のソフトウェア分配モデルよりも高速であり、かつコスト効率が高い。顧客側からアプリケーションを実行することに伴うハードウェアコスト、及び実施又は入手コストは生じない。最高の安全性、性能及び信頼性を確保しながらアプリケーションを管理し、実行するのは、ソフトウェアアズアサービス業者の責任である。

ソフトウェアアズアサービス（ＳａａＳ）モデルは、展開及び設備のコストを削減することができ、小規模の、商用及び住宅用顧客が全てデマンドレスポンスに参加できるようにするプラットフォームを提供する。

さらに、ソフトウェアアズアサービス（ＳａａＳ）はエンドユーザにサービスとして提供されるオンデマンドソフトウェアである。それは、ソフトウェア及び関連するデータが集中的にホスティングされ、インターネットを通してユーザによってアクセスされる配信モデルである。ソフトウェアアズアサービス（ＳａａＳ）プラットフォームは、プロジェクトを拡張可能にし、信頼性を高める設備を提供する。さらに、ＳａａＳは、プログラム設計、リソースモデリング、予測、最適給電及び測定機能の全てに適したプラットフォームを提供する。

ソフトウェアアズアサービス（ＳａａＳ）プラットフォームは、デマンドレスポンスプログラムの実施及び管理のために設計される。ＳａａＳプラットフォームを開発するためのシステムアーキテクチャは、サーバと、プログラム設計モジュールと、顧客ポータルモジュールと、予測最適化モジュールと、イベント管理モジュールと、測定確定及び検証のために、公益事業者のバックエンドデータシステム及び顧客のエンドポイントからのデータフィードを双方向通信するためにサーバに通信可能に結合されるアプリケーションプログラミングインターフェースと、データフィードの解析を実行する解析モジュールとを備える。

システムアーキテクチャのサーバは、シグナリングのためにＯｐｅｎＡＤＲ標準規格を使用し、ウェブインターフェースを通してクラウドネットワーク内にホスティングされ、複数の地理的場所にわたって分散される。サービスプラットフォームとしてのソフトウェアはウェブインターフェースを通して運用される顧客ポータルモジュールを有し、顧客ポータルモジュールによって管理される情報は、参加者の追加、及びプログラムに対する参加者の配信登録又は配信解除を含む。

本発明の別の実施形態では、インターネットクラウドを介して集中型サーバシステムに接続される異なるクライアントノード間のデータの交換を提供するか、又は容易にするために、ＤＲＯＭＳ−ＲＴ（リアルタイムデマンドレスポンス最適化及び管理システム）内のサーバとクライアントとの間のマルチチャネル通信が必要とされる。サーバは、他のコンピュータ又は電子デバイスを互いにリンクするコンピュータ、又は一連のコンピュータである。サーバは、大きな組織内の個人ユーザか、又はインターネット経由の公衆ユーザに、ネットワークにわたる基本サービスを提供する。クライアントは、サーバによって利用できるようになるサービスにアクセスするアプリケーション又はシステムである。

クライアントデバイスによって活動記録が送信され、その後、ロバストで、最適化された誤りのないリアルタイムイベントを実行するために、その活動記録は他端において受信され、処理される。インターネットクラウドを介して集中型サーバシステムに接続される異なるクライアントノード間のデータの交換を提供するか、又は容易にするために、サーバとクライアントとの間のマルチチャネル通信が必要とされる。

図１は、本発明の一実施形態による、システムの働きを例示する概略図である。図１を参照すると、ソフトウェアアズアサービス（ＳａａＳ）モデルのもとで提供することができる、デマンドレスポンスシステムをリアルタイムに最適化し、管理するアーキテクチャが提供される。そのシステム１００は、リソースモデラー１０２と、予測エンジン１０４と、最適化エンジン１０６と、発送エンジン１０８と、ベースライン計算及び確定エンジン１１０とを備える。ＤＲＯＭＳ−ＲＴが、一方では公益事業者のバックエンドデータシステム１１２に、他方では顧客のエンドポイント１１４に結合される。

システム１００内のＤＲリソースモデラー（ＤＲＭ）１０２は、利用可能なＤＲリソース、そのタイプ、その場所、及び応答時間、ランプ時間等の他の関連する特性を全て追跡する。予測エンジン（ＦＥ）１０４は、リソースモデラーから利用可能なリソースのリストを入手する。その主眼は、システム１００に接続される個々の負荷に関する総負荷及び利用可能な負荷制限の短期予測を実行することである。実際には、フィードのうちの或る量が、いつでも又はリアルタイムに利用可能ではない場合がある。このような場合、予測エンジンは、「オフラインで」、又は部分的なデータフィードを用いて動作することができる。最適化エンジン（ＯＥ）１０６は、デマンドレスポンスリソースモデラーから利用可能なリソース及び全ての制約を取り込み、予測エンジンから個々の負荷及び負荷制限の予測並びに誤差分布を取り込むことによって、所与のコスト関数のもとでのデマンドレスポンスの最適な発送を決定する。ベースライン計算及び確定エンジン１１０が信号処理技法を用いて、非常に大きな基礎信号の背景の中で小さな系統的負荷制限であっても識別する。そのシステムは、顧客エンドデバイスから時々刻々のデータフィードを受信するために一方の側において顧客データフィード１１４に結合される。そのシステムは別の側において公益事業者データフィード１１２に結合され、公益事業者データフィード１１２からのデータは、予測モデル及び最適化モデルを較正し、デマンドレスポンスイベントを実行するために与えられる。システム１００は発送エンジン１０８を有し、発送エンジンは、決定を下すのを助け、これらのリソース特有の確率論的モデルを用いて、デマンドレスポンスから（国際標準化機構）ＩＳＯ入札を生成するために顧客のポートフォリオにわたってデマンドレスポンス信号を発送するか、又は通過した入札若しくは配電網の他の制約に基づいて、顧客にデマンドレスポンス信号を最適に発送する。そのシステムは、ベースラインエンジンに接続される顧客／公益事業者インターフェース１１６を使用し、ベースラインエンジンは、システムと顧客又は公益事業者との間のインターフェースを提供する。システム１００の目標は、顧客のエンドポイントに概ねリアルタイムのＤＲイベントと価格信号とを与え、利用可能なデマンドレスポンスリソースを最適に管理することである。

デマンドレスポンスリソースモデラー１０２は、デマンドレスポンスイベントに関連付けられる制約を監視し、そのイベントは、イベント持続時間、通知窓、停電時間、有効時間、顧客がイベントに参加するように求められる可能性がある回数を含む。デマンドレスポンスリソースモデラー１０２は、通知時間要件、特定の期間内のイベント数、連続的なイベント数のような各リソースに関連付けられる制約も監視する。また、デマンドレスポンスリソースモデラー１０２は、顧客の視点からデマンドレスポンスイベントに参加するのにどのリソースがより望ましいかに関する「負荷順序」を決定するユーザ優先順位と、リソースがイベントへの参加を受け入れる契約期間及び価格とを監視することもできる。また、デマンドレスポンスリソースモデラーはクライアントからデータフィードを入手し、クライアントが「オンライン」である（すなわち、リソースとして利用可能である）か、又はそのイベントをオプトアウトしたかを判断する。

予測エンジン１０４は複数の明示的及び暗黙的パラメータを考慮に入れて、機械学習（ＭＬ）技法を適用して、短期負荷及び制限予測と、これらの予測に関連付けられる誤差分布とを導出する。

最適化の全体的なロバスト性は誤差分布の推定によって改善され、誤差分布は、イベント中の小さな負荷制限を分離するのを更に助ける。予測エンジンは、ベースラインエンジンを通してクライアントデバイスから連続的なフィードバックを入手し、より多くのデータをシステムが利用可能になるのに応じて、その予測能力を高める。また、予測エンジンは、ＤＲイベント提案に対してクライアントデバイスが行いつつある決定のタイプを暗黙的に学習することによって、負荷順序の優先順位についてデマンドレスポンスリソースモデラーを更新することもできる。

最適化エンジン（ＯＥ）（１０６）は、コスト、信頼性、負荷順序の優先順位、ＧＨＧ又はそれらの加重和のような種々のコスト関数を組み込むことができ、１日前及び概ねリアルタイムの計画対象期間を同時に網羅することができる所与の計画対象期間にわたって最適な給電決定を行うことができる。そのシステムは、ピーク負荷管理、リアルタイムバランシング、規制及び他の付帯的サービスのような、配電網の要求を満たすのに最も適しているＤＲリソースの組み合わせを自動的に選択することができる。

最適化問題の数学的な定式化を用いて、その問題を解くために、近似動的計画法（ＡＤＰ）アルゴリズムをいかに用いることができるかがわかる。最適化は、分布自体の誤差も考慮に入れ、極めて突然の変化、不規則な価格、及び複数の需要曲線を結果として生じる制御ポリシーを回避するロバストなＡＤＰアルゴリズムを実行することができる。また、最適化エンジン１０６を用いて、デマンドレスポンスリソースモデラー１０２からの情報と、外部から供給することができる卸売市場価格予測とを前提として卸売市場に対する入札を生成することもできる。

ベースライン計算及び確定エンジン（ＢＥ）（１１０）は、１組の顧客が全て負荷制限に関する契約上の義務を果たしているか否かを検証する。ベースライン計算及び確定エンジンは、信号処理技法を用いて、非常に大きな基礎信号の背景の中で小さな系統的負荷制限であっても識別する。

システム１００は、リアルタイム及び「個別の」ＤＲ−提案による給電のために先端的機械学習及びロバスト最適化技法を用いる。それは、全ての利用可能なデマンドレスポンスプログラム、及び個々の顧客場所における異なるデマンドレスポンスイベントへの参加の履歴のもとで、利用可能な需要重視のリソースという統一見解を保つ。デマンドレスポンスリソースモデルは、現在の条件及び種々の高度な通知要件に基づいて変化するので動的である。

過去の参加からの履歴時系列データを用いて、時刻、天候及び価格信号を前提として、その顧客に対する制限容量、ランプ時間及びリバウンド効果を予測することができる、顧客ごとの自己較正モデルを構築する。機械学習アルゴリズムを使用することによって、居住者フィードバックのような多くの変数を用いて予測精度を改善できるようになる。

これらのプロファイルは必然的に確率論的であり、予測は個々のリソースのばらつきも定量化する。システム１００は決定エンジンを組み込み、決定エンジンはこれらのリソース特有の確率論的モデルを用いて、デマンドレスポンスから（国際標準化機構）ＩＳＯ入札を生成するために顧客のポートフォリオにわたってデマンドレスポンス信号を発送するか、又は通過した入札若しくは配電網の他の制約に基づいて、顧客にデマンドレスポンス信号を最適に発送する。決定エンジン内にコスト、信頼性、負荷順序の優先順位又はＧＨＧ等のような種々のコスト関数が組み込まれている。

図２は、本発明の一実施形態による、動的ＤＲリソースモデル入力及び動的ＤＲリソースのポートフォリオを示す概略図である。図２を参照すると、負荷ごとに特有の動的ＤＲリソースモデル（２０４）が与えられる。そのモデルは、ＤＲリソースのポートフォリオ（２０６）を作成するために、入力（２０２）として、施設の種類及び使用量と、接続される負荷と、履歴的１日プロファイルと、曜日と、時刻と、履歴的デマンドレスポンス性能と、外気温度と、天気予報と、オンサイト発電予測と、測定及び予定される占有及びプロセスデータと、顧客デマンドレスポンスプログラム選択と、制御及び通信システム正常性と、立地情報とを取り込み、そのポートフォリオは公益事業者ＩＳＯ信号ごとに擬似発電を生成するためにシステム１００によって更に用いられる。

システム１００は、１日前及び概ねリアルタイムの両方の状況にまたがることになる所与の計画対象期間にわたって種々の性能特性のデマンドレスポンスリソースのポートフォリオを管理することができる。システム１００は配電網の要求を満たす（対象領域内の過度の負荷を低減する、不測の事態においてピーク低減を実施する、規制及び他の付帯的サービスを与える等）のに最も適しているデマンドレスポンスリソースの組み合わせを自動的に選択することができる。

モデルパラメータ内の不確定性を実効的に取り扱うことができるロバスト最適化技法を用いて、個々の顧客に対して生成される需要提案を最適化してきた。ＤＲはオンライン学習及び最適化問題と見なされ、意思決定器は需要分布を学習し、需要調整を決定する。現在の最大尤度に反応するとき、需要を推定する結果として、極めて突然の変化、不規則な価格、及び複数の需要曲線を結果として生じる制御ポリシーにつながる可能性がある。ロバスト最適化手法は、分布内の不確定性が十分に解消されるまで、この変動を安定させ、変化を遅らせる。

システム１００は、ＯｐｅｎＡＤＲ（オープン自動デマンドレスポンス）として既知である、全国的に認知されている、ＮＩＳＴ認定の通信データモデルに基づく。デマンドレスポンス（ＤＲ）プログラムの自動化は、電気的負荷をシフトするために、かつ電気的負荷に制限をかけるために業界における実効的な解決手段として広く受け入れられている。自動デマンドレスポンスは、顧客の最終使用制御システム及び方策に対する自動接続性を与える、公益事業者、ＩＳＯ／ＲＴＯ又は他の適切な実体からの完全に自動化されたシグナリングからなる。ＯｐｅｎＡＤＲは、自動デマンドレスポンスを容易にするために、相互運用可能な情報交換のための基盤を提供する。ＯｐｅｎＡＤＲはオープン自動デマンドレスポンスであり、１組の通信仕様に適用される。ＯｐｅｎＡＤＲによって、システム１００は、増加しつつある建物エネルギー管理システムとのインターフェースを直接構成できるようになる。複数のエネルギー管理システムが既に１日前市場に対するＯｐｅｎＡＤＲを有し、１００ＭＷを超える容量を考慮しており、６０を超える公益事業者及びスマートグリッド業者によって採用されている。

ＯｐｅｎＡＤＲ仕様は、付帯的サービスの提供のリアルタイム要件を取り扱うように拡張される。完全自動ＯｐｅｎＡＤＲ通信プロトコルの採用を通して、ＤＲＯＭＳ−ＲＴは、「人間が操作に関わる」制御の必要性を最小限に抑えるか、又は不要にする。

図３は、本発明の一実施形態による、ＯｐｅｎＡＤＲサーバを用いる双方向通信を例示する概略図である。図３を参照すると、ＯｐｅｎＡＤＲサーバ（３０４）と参加者（３０６）との間に電子メール、ＡＭＩネットワーク、ブロードバンド又はＣＰＮを用いた双方向通信が存在する。ＲＴＣＯＡ等のＷｉ−Ｆｉ ＰＣＴのようなウェブアクセスを用いる任意のデバイスが、サーバ内のデバイスポータルを通してサーバと通信することができる。サーバは、必要とされる付帯的サービスのタイプ及び持続時間を指示する信号を受信するために、ＥＭＳ、ＤＭＳ、ＧＩＳ、ＣＩＳ及びＭＤＭ／課金のような公益事業者バックエンドシステム（３０２）と通信する。

デマンドレスポンスのマルチチャネル通信は、プログラム設計、リソースモデリング、予測、最適発送及び測定機能のような数多くのウェブ利用サービスを提供するために、公衆インターネット接続、Ｗｉ−Ｆｉ、ＲＤＳ（無線データシステム）、電子メール、テキスト及び電話を含む。イベントのスケジュール通知が、Ｗｉ−Ｆｉ、ＲＤＳ、電子メール及び電話のようなマルチチャネル通信をサポートすることになる。

リアルタイムＤＲシグナリングのためにＯｐｅｎＡＤＲ仕様を使用できるようにする安全で、低コストの通信チャネル及びプロトコルが試験されてきた。

ＯｐｅｎＡＤＲは、公益事業者又は独立系統運用者とエンドポイントユーザとの間のＤＲ信号の送信及び受信を容易にするように設計された通信データモデルである。そのデータモデルが意図することは、ＤＲ信号に基づいて措置を講じるようにあらかじめプログラミングされた建物及び工業制御システムとやりとりし、それにより、人手が介在することのない、デマンドレスポンスイベントの完全な自動化を可能にすることである。オープン仕様は、シグナリングシステム、自動サーバ又は自動クライアントを誰でも実現できるようにすることを意図している。このシステムは、米国標準技術局（ＮＩＳＴ）の指導のもとで世界中に展開されつつある。

図４は、本発明の一実施形態による、公益事業者又は独立系統運用者と電気利用顧客との間のＤＲ信号の送信及び受信を容易にするように設計された、ＯｐｅｎＡＤＲ、通信データモデルを例示する概略図である。図４を参照すると、デマンドレスポンス自動サーバ（４０２）、標準化アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）（４０４）、負荷アグリゲータ（４０８）及びサイトＡ、サイトＢ、サイトＣ、サイトＤ及びサイトＥのような複数のサイトが示される。デマンドレスポンス自動サーバ（４０２）は、公益事業者又は独立系統運用者（ＩＳＯ）と顧客との間でデマンドレスポンス信号を送信及び受信するために、ネットワーククラウドを通して、複数の通信プロトコル及び物理媒体を用いて、サイトＣ、サイトＤ、サイトＥのような複数のサイトにおいて負荷アグリゲータ（４０８）と、公益事業者又は独立系統運用者（ＩＳＯ）又はサイトＡ及びサイトＢのような顧客サイトとを標準化アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）（４０４）を介して通信するように構成される。

システム１００のＯｐｅｎＡＤＲサーバは、クラウド内にホスティングされ、複数の地理的領域にわたって分散され、インターネットを通してアクセス可能である。デマンドレスポンスサーバはシグナリングのためにＯｐｅｎＡＤＲ標準規格を用いる。公益事業運用者及び独立系統運用者は、ウェブＡＰＩを用いて、デマンドレスポンスサーバを通して顧客に接続される。顧客とデマンドレスポンスサーバとの間の信号通信は双方向であり、デマンドレスポンスサーバはデマンドレスポンス信号を顧客に直接、又は負荷アグリゲータを通して転送する。

システム１００はロードバランサを用いて、サーバのクラスタにわたって計算負荷を分散させ、負荷に応じてクラスタを拡大縮小することができる。

システム１００は、クラウドインフラストラクチャプロバイダによって提供される能力を監視し、警告することに加えて、２４×７監視及び警告システム、例えばＮａｇｉｏｓ、Ｇａｎｇｌｉａを用いる。

ＳＱＬは、データベースにアクセスし、操作するための構造化照会言語である。ＳＱＬは、リレーショナルデータベース管理システム（ＲＤＢＭＳ）においてデータを管理するために設計されたプログラミング言語である。システム１００は、フェイルオーバーのために、複数の異なるゾーン内の「ホットスタンバイ」への完全なＳＱＬデータベース複製を有する。

ＤＲＯＭＳ−ＲＴアーキテクチャは、ＮｏＳＱＬデータベース／Ｈａｄｏｏｐファイルシステム（ＨＤＦＳ）固有の耐故障能力（データブロック複製による）を有し、その能力は、正常動作中のサーバ／構成要素の障害に備えて設計され、システム挙動全体に影響を及ぼすことなく、その障害を予想する。

Ｃｈｅｆサーバレシピを用いてＤＲＯＭＳ−ＲＴを自動的に展開することによって、別の地理的場所、又は最悪の場合でも別のクラウドインフラストラクチャプロバイダへの迅速な展開が可能になる。

ＯｐｅｎＡＤＲ及びＥｎｅｒｇｙＩｎｔｅｒＯｐのようなオープン標準規格を使用することに加えて、システム１００サーバは、「プロキシ」を用いて任意のプロプリエタリクライアントＡＰＩと通信することができる。これらのプロキシは疎結合ソフトウェアエージェントであり、ＤＲＯＭＳ−ＲＴサーバ内で、標準規格準拠サーバとデバイス特有ＡＰＩとの間の通信を変換するように動作する。

システム１００固有のアーキテクチャによって、任意の数のプロキシを作成できるようになり、別のプロセスと同時に動作できるようになる。ＤＲＯＭＳ−ＲＴは、信頼性を高め、かつ故障に耐えるように、無数のそのようなプロキシを同時に取り扱うことができる。

システム１００サーバはＩＳＯ／ＲＴＯシステムから、必要とされる付帯的サービスのタイプ及び持続時間を指示する信号を受信する。その際、このシステム１００サーバは、配電網運用者のランプ速度及び制限持続時間要件を満たすように「擬似発電機」としての役割を果たす需要重視のリソースに最適に給電する。

ＯｐｅｎＡＤＲに基づくサーバのこれまでの全ての実施態様は、ＯｐｅｎＡＤＲ、スマートエナジープロファイル１．ｘ／２．ｘ及びＥｎｅｒｇｙＩｎｔｅｒＯｐのような多数の通信プロトコルを用いて、電子メール、テキスト、ＲＤＳ、ブロードバンドインターネット及びセルラーリンクのような同時マルチチャネル通信をサポートすることできない。これは、ＤＲの適用可能性を大きく制限し、顧客及び公益事業サービス提供業者が相互運用性について絶えず心配しなければならず、異なるプロトコルを用いてエンドデバイスを管理するために別のＩＴインフラストラクチャを必要とするので、ＤＲプログラムの管理コストを上昇させる。

システム１００は、複数のチャネルを用いてサーバとエンドデバイスとの間の双方向通信を提供することができる。エンドポイントデバイスは、同じくマルチチャネルであり、電子メール、インターネット又は高度検針インフラストラクチャ（ＡＭＩ）を用いることができる「応答確認」機構を用いて、任意の特定のＤＲイベントの参加又は「オプトアウト」の意思を伝達することができる。
［項目１］
デマンドレスポンスリソースを最適化及び管理するソフトウェアアズアサービスプラットフォームであって、
記憶媒体、プロセッサ及びコンピュータ可読媒体を有し、公益事業運用者のシステム及び顧客のエンドポイントに通信可能に結合されるサーバと、
デマンドレスポンスイベントを設計する前記サーバ内の第１のモジュールであって、前記第１のモジュールによってユーザはデマンドレスポンスイベントを追加、視認及び編集できるようになる、第１のモジュールと、
前記サーバに通信可能に結合され、測定確定及び検証のために、前記公益事業運用者のシステムと前記顧客のエンドポイントからのデータフィードの双方向通信を可能にするアプリケーションプログラミングインターフェースと、
前記アプリケーションプログラミングインターフェースによって提供される前記データフィードを解析する第２のモジュールであって、前記第２のモジュールは前記第１のモジュールにおいて設計された前記デマンドレスポンスイベントに関連付けられる電気使用量のベースライン量、負荷制限及び支払を計算する、第２のモジュールと
を備える、デマンドレスポンスリソースを最適化及び管理するソフトウェアアズアサービスプラットフォーム。
［項目２］
前記サーバはシグナリングのためにＯｐｅｎＡＤＲ標準規格を使用する、項目１に記載のプラットフォーム。
［項目３］
前記サーバは、ウェブインターフェースを通してネットワーク内にホスティングされ、複数の地理的場所にわたって分散される、項目１に記載のプラットフォーム。
［項目４］
前記デマンドレスポンスイベントは、イベント持続時間、通知窓、停電時間、有効時間、顧客がイベントに参加するように求められる可能性がある回数を含む、項目１に記載のプラットフォーム。
［項目５］
前記第２のモジュールは、ベースライン及び負荷制限を計算するためにベースライン計算法を使用する、項目１に記載のプラットフォーム。
［項目６］
公益事業運用者からの前記データフィードは、ＥＭＳ、ＤＭＳ、ＧＩＳ、ＣＩＳ、ＭＤＭ及び課金システムを含む、項目１に記載のプラットフォーム。
［項目７］
デマンドレスポンス信号の通信を容易にするネットワークサーバによって実現されるシステムであって、
クラウドネットワーク内にホスティングされるデマンドレスポンスサーバと、
一群の顧客に電気を配電するネットワーク内にある公益事業運用者のネットワークであって、前記公益事業運用者は配電のために公益事業者バックエンドデータシステムを使用する、公益事業運用者のネットワークと、
前記デマンドレスポンスサーバが前記公益事業運用者のネットワークと通信できるようにする第１のアプリケーションプログラミングインターフェースと、
前記デマンドレスポンスサーバが前記顧客と通信できるようにする第２のアプリケーションプログラミングインターフェースと、
を備え、
前記通信は同時マルチチャネル通信プロトコルを通して行われる、デマンドレスポンス信号の通信を容易にするネットワークサーバによって実現されるシステム。
［項目８］
前記クラウドネットワーク内にホスティングされる前記デマンドレスポンスサーバは、複数の地理的場所にわたって分散され、インターネットを通してアクセス可能である、項目７に記載のシステム。
［項目９］
前記デマンドレスポンスサーバは、シグナリングのためにＯｐｅｎＡＤＲ標準規格を使用する、項目７に記載のシステム。
［項目１０］
前記公益事業運用者及び独立系統運用者は、ウェブＡＰＩを用いて、前記デマンドレスポンスサーバを通して前記顧客に接続される、項目７に記載のシステム。
［項目１１］
前記顧客と前記デマンドレスポンスサーバとの間の前記信号の通信は双方向である、項目７に記載のシステム。
［項目１２］
前記デマンドレスポンスサーバは、前記デマンドレスポンス信号を前記顧客に直接、又は負荷アグリゲータを通して転送する、項目７に記載のシステム。
［項目１３］
前記デマンドレスポンスサーバとの通信は、標準規格に準拠するサーバとデバイス特有ＡＰＩとの間の通信を変換するプロキシを通して顧客ＡＰＩと通信する、項目７に記載のシステム。
［項目１４］
前記システムは、マルチチャネル通信及びプロトコルの同時動作に適合する、項目７に記載のシステム。
［項目１５］
前記マルチチャネル通信は電子メール、テキスト、ＲＤＳ、ブロードバンド、インターネット及びセルラーリンクを含む、項目７に記載のシステム。
［項目１６］
前記通信プロトコルはＯｐｅｎＡＤＲ、スマートエナジープロファイル１．ｘ／２．ｘ及びＥｎｅｒｇｙ ＩｎｔｅｒＯｐを含む、項目７に記載のシステム。

Claims (13)

1. デマンドレスポンスイベントの最適化および管理の促進を実現するシステムであって、ソフトウェアアズアサービスとして提供され、デマンドレスポンスサーバを備え、
   前記デマンドレスポンスサーバは、
   （ｉ）複数の利用可能なデマンドレスポンスリソースのリスト、並びに、それらのタイプ、場所、応答時間およびランプ時間を少なくとも含む、利用可能なデマンドレスポンスリソースデータを追跡し続けるデマンドレスポンスリソースモデラーと、
   （ｉｉ）前記デマンドレスポンスリソースモデラーから前記複数の利用可能なデマンドレスポンスリソースのリストを受け取り、前記利用可能なデマンドレスポンスリソースデータを用いて、前記システムに接続される個々の負荷に対する総負荷および利用可能な負荷制限の短期予測を、前記予測に関連付けられた誤差分布の短期予測とともに、実行する予測エンジンと、
   （ｉｉｉ）信号処理技報を用いて、より大きな信号の背景の中でより小さな負荷制限を識別するベースライン計算及び確定エンジンと、
   （ｉｖ）前記デマンドレスポンスリソースモデラーから前記複数の利用可能なデマンドレスポンスリソースのリストおよびそれらの全ての制約を受け取り、かつ、前記予測エンジンから前記システムに接続される個々の負荷に対する総負荷および利用可能な負荷制限の前記予測および誤差分布を受け取ることによって、所与のコスト関数のもとでのデマンドレスポンスの最適な発送を決定する最適エンジンと、
   （ｖ）利用可能なデマンドレスポンスリソース特有の複数の確率論的モデルを用いて、電気利用顧客のポートフォリオにわたって複数のデマンドレスポンス信号を最適に発送するために前記最適エンジンからデータを受け取る発送エンジンと
   を有し、
   前記予測エンジンは、前記ベースライン計算及び確定エンジンを通して複数のクライアントデバイスから連続的なフィードバックを受け取るよう構成され、
   前記デマンドレスポンスサーバは、ウェブ利用アプリケーションを用いて、公益事業運用者または独立系統運用者と複数の電気利用顧客との間の双方向通信を提供するシステム。
2. 前記デマンドレスポンスサーバは、クラウドネットワーク内にホスティングされ、インターネットを通してアクセス可能な複数の地理的場所にわたって分散されている請求項１に記載のシステム。
3. 前記デマンドレスポンスサーバは、前記公益事業運用者または独立系統運用者と電気利用顧客との間の通信にＯｐｅｎＡＤＲ標準規格を使用する、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記公益事業運用者及び独立系統運用者は、ウェブ利用アプリケーションプログラミングインターフェースを用いて、前記デマンドレスポンスサーバを通して前記複数の電気利用顧客に接続される、請求項１から３の何れか１項に記載のシステム。
5. 前記デマンドレスポンスサーバと、前記複数の電気利用顧客との間の前記通信は双方向である、請求項１から４の何れか１項に記載のシステム。
6. 前記デマンドレスポンスサーバは、前記複数の電気利用顧客へ、前記複数のデマンドレスポンス信号を直接的にまたは負荷アグリゲータを通じて送る請求項１から５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記デマンドレスポンスサーバは、標準規格に準拠するサーバと複数のデバイス特有のＡＰＩとの間の通信を変換する複数のプロキシを通して、複数の顧客ＡＰＩと通信する、請求項１から６の何れか１項に記載のシステム。
8. 前記双方向通信は、電子メールまたはテキストによるマルチチャネル通信を通じて複数の同時マルチチャネル通信プロトコルを用いて提供される請求項１から７の何れか１項に記載のシステム。
9. 前記マルチチャネル通信プロトコルは、ＯｐｅｎＡＤＲ、スマートエナジープロファイル１．ｘ／２．ｘ及びＥｎｅｒｇｙ ＩｎｔｅｒＯｐを含む、請求項８に記載のシステム。
10. 複数の電気利用顧客が利用するために、インターネット上のＡＰＩとして展開される請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
11. 前記デマンドレスポンスリソースモデラーは、各々のリソースに関連付けられた、通知時間要求、特定の時間内のイベントの数、および、連続するイベントの数を含む制約を監視し、かつ、イベント持続時間、通知窓、停電時間または有効時間を含む複数のデマンドレスポンスイベントに関連付けられた複数の制約を監視するよう構成されている請求項１から１０のいずれか１項に記載のシステム。
12. 前記最適エンジンは、コスト、信頼性、負荷順序の優先順位、ＧＨＧおよびそれらの加重和の少なくとも一つを含むコスト関数の変化を組み込む請求項１から１１のいずれか１項に記載のシステム。
13. 前記デマンドレスポンスサーバは、前記公益事業運用者または独立系統運用者から前記複数の電気利用顧客への前記複数のデマンドレスポンス信号を送信かつ受信する請求項１から１２の何れか１項に記載のシステム。

Images