KR20170139018A

KR20170139018A - 다중 에너지 소스를 위한 전력 수요 관리

Info

Publication number: KR20170139018A
Application number: KR1020177029738A
Authority: KR
Inventors: 바클라브 미드릴
Original assignee: 커스터마이즈드 에너지 솔루션즈, 엘티디.
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2017-12-18
Also published as: WO2016149373A1; US20160274653A1; EP3271889A1; JP2018508921A; CA2979983A1

Abstract

전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법은 하나 이상의 국부 에너지 저장 디바이스들 및 하나 이상의 전력 부하들을 포함하는 설비에 대한 전력 수요 정보를 획득하는 컴퓨터 시스템을 포함한다. 컴퓨터 시스템은 전력 수요 정보에 기초하여 복수의 가용 수요 관리 동작들로부터 수요 관리 동작을 선택한다. 이러한 가용 수요 관리 동작들은 적어도 하나의 전력 부하 동작 및 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스 동작을 포함한다. 일단 선택된다면, 컴퓨터 시스템은 선택된 수요 관리 동작을 수행한다.

Description

다중 에너지 소스를 위한 전력 수요 관리

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 2015년 3월 16일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/133,852호의 우선권의 이익을 주장하고, 이 미국 가특허 출원의 전체 내용은 이로써 본 명세서에 참조로 포함된다.

기술분야

본 발명은 일반적으로 기존 전기 부하들의 감축량(reduction), (예컨대, 배터리들의 형태로) 국부적으로 저장된 에너지, 및 국부적으로 생성되거나 공공 전력 그리드(public power grid)를 통해 제공될 수 있는 새롭게 생성된 에너지(풍력, 태양력, 또는 수력과 같은 재생가능 에너지를 포함함)와 같은 다중 에너지 소스들로 전력 수요를 관리하는 전력 수요 관리를 위한 방법들, 시스템들, 및 장치들에 관한 것이다.

대부분의 전기 유틸리티 회사(electric utility company)들은 총 에너지 사용량(kWh)에 대해서뿐만 아니라, 지불 주기(debit period)(예컨대, 5분, 10분, 15분, 또는 60분 간격, 또는 일부 다른 길이의 시간) 동안 평균화된 전력 수요(kW)에 대해서 산업 및 상업 고객들에게 청구한다. 전력 수요는 하나 이상의 전력 부하들과 연관된 전력 사용량을 포함할 수 있다. 전력 부하들의 특정 수 및 전력 부하들의 종류는 분석되는 설비에 따라 달라질 수 있다.

전력 및 에너지 요건들을 갖는 설비들은 비용들을 제어하기 위해 전력 수요를 감축하는 자동화된 전력 제어 시스템들로부터 이익을 얻을 수 있다. 부하 제어 기반 수요 관리 시스템들은 기여하는 전기 부하들의 전력을 일시적으로 감축하는 것에 의해 수요를 제어할 수 있지만, 독립형 부하 제어 시스템들은 국부 전력 소스들을 이용하는 능력을 갖고 있지 않다. 에너지 저장 기반 수요 관리 시스템들은 전체 수요가 낮은 지불 주기들 동안 에너지를 저장하는 것 그리고 전체 수요가 높은 지불 주기들 동안 에너지를 릴리스하는 것에 의해 수요를 제어할 수 있다. 그러나, 독립형 에너지 저장 시스템들은 기여하는 부하들의 수요를 감축하는 능력을 갖고 있지 않고, 이는 높은 초기 비용들과 지속적인 운영 비용들(예컨대, 배터리/인버터 효율 한계들과 연관된 비용들) 때문에 이들의 투자 수익률(return on investment)(ROI)을 감축시킨다.

부하 제어 기반 및 에너지 저장 기반 수요 제어 시스템들의 이익들을 응집 시스템에 결합시키는 것이 유용할 것이다. 그러나, 그러한 시스템들을 결합시키는 것의 이익들을 적절하게 획득하기 위해, 도입될 수 있는 잠재적인 충돌들 또는 비효율성들을 회피하기 위한 통합 접근법이 필요하다.

본 발명의 실시예들은 다중 에너지 소스들로 전력 수요를 관리하는 전력 수요 관리를 제공하는 것에 의해, 상기 단점들 및 결점들 중 하나 이상을 해결하고 극복한다. 간략하게, 예를 들어, 부하들을 감축하는 것 또는 저장된 에너지를 사용하는 것과 관련되는 우선순위화된 수요 관리 동작들을 사용하는 것에 의해 전력 수요 및 출력의 변동성을 보상하는 통합 수요 관리 시스템이 본 명세서에서 설명된다. 통합 수요 관리 시스템에 의해 적용되는 통합 접근법은 부하 제어 및 에너지 저장 제어의 수요 관리 효과들을 지능적으로 결합시키는 것에 의해 전체 수요 관리 유효성을 증가시킨다. 통합 접근법은 임의의 저장 용량의 에너지 저장 디바이스들이 전체 시스템에 기여하게 한다.

본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법은 컴퓨터 시스템이 하나 이상의 국부 에너지 저장 디바이스들 및 하나 이상의 전력 부하들을 포함하는 설비에 대한 전력 수요 정보를 획득하는 단계를 포함한다. 컴퓨터 시스템은 전력 수요 정보에 기초하여 복수의 가용 수요 관리 동작들로부터 수요 관리 동작을 선택한다. 이러한 가용 수요 관리 동작들은 적어도 하나의 전력 부하 동작 및 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스 동작을 포함한다. 일단 선택된다면, 컴퓨터 시스템은 선택된 수요 관리 동작을 수행한다.

전력 수요를 관리하기 위한 전술된 방법의 일부 실시예들에서, 전력 수요 정보는 수요 한도 설정점(demand limit set-point) 및 예측된 전력 수요값을 포함한다. 그 후에, 상술된 방법은 예측된 전력 수요값과 수요 한도 설정점 사이의 차이로서 가용 전력값을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일단 계산된다면, 가용 전력값은 수요 관리 동작을 선택하는 데 사용될 수 있다. 가용 전력값이 네거티브인 경우, 선택된 수요 관리 동작은 부하 감축의 증가, 충전 전력의 감축, 및 전력 생성의 증가를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, 가용 전력값이 포지티브인 경우, 선택된 수요 관리 동작은 부하 감축의 감소, 에너지 저장 디바이스의 충전, 및 전력 생성의 감소를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.

다른 실시예들에 따르면, 전력 수요를 관리하기 위한 제2 컴퓨터 구현 방법은 컴퓨터 시스템이 복수의 간격들을 포함하는 시간 주기에 대한 전력 수요 정보를 획득하는 단계를 포함한다. 전력 수요 정보는 시간 주기에 대한 수요 한도 설정점 및 시간 주기에 대한 예측된 전력 수요값을 포함한다. 컴퓨터 시스템은 예측된 전력 수요값이 수요 한도 설정점을 초과한다는 것을 판정하고, 그에 응답하여, 시간 주기에 대한 전력 수요를 감축하기 위해 가용 전력이 인출된다. 가용 전력은, 예를 들어, 하나 이상의 국부 전력 소스들 및 하나 이상의 전력 부하들의 가용 감축량을 포함할 수 있다. 가용 전력으로부터 인출하는 것은, 예를 들어, 간격들 중 적어도 하나의 간격에 대한 전력 부하들 중 적어도 하나의 전력 부하를 감축하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로(또는 추가적으로), 인출하는 것은 국부 전력 소스들 중 적어도 하나의 국부 전력 소스(예컨대, 에너지 저장 디바이스)로부터 전력을 생성하는 것을 포함할 수 있다.

전력 수요를 관리하기 위한 전술된 제2 방법의 일부 실시예들에서, 가용 전력으로부터 인출하는 것은 우선순위 정보에 기초한다. 이러한 우선순위 정보는, 예를 들어, 전력 부하들에 대한 정보 및/또는 국부 전력 소스들에 대한 정보를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 우선순위 정보는 복수의 우선순위화된 세그먼트들로 조직화될 수 있다.

다른 실시예들에서, 전력 수요를 관리하기 위한 시스템은 하나 이상의 포트들 및 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 포트들은 하나 이상의 국부 에너지 저장 디바이스들 및 하나 이상의 전력 부하들을 포함하는 설비에 대한 전력 수요 정보를 획득하도록 구성된다. 프로세서들은 전력 수요 정보에 기초하여 복수의 가용 수요 관리 동작들로부터 수요 관리 동작을 선택하도록 구성된다. 이러한 가용 수요 관리 동작들은 적어도 하나의 전력 부하 동작 및 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스 동작을 포함한다. 프로세서들은 선택된 수요 관리 동작을 수행하도록 추가로 구성된다. 추가적으로, 일부 실시예들에서, 프로세서들은 예측된 전력 수요값과 수요 한도 설정점 사이의 차이로서 가용 전력값을 계산하도록 구성될 수 있다. 그 후에, 선택된 수요 관리 동작은 가용 전력값에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들은 첨부 도면들을 참조하여 진행하는 예시적인 실시예들의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 상술한 그리고 다른 양태들은 첨부 도면들과 관련하여 판독할 때 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 본 발명을 예시할 목적으로, 도면들에는 현재 선호되는 실시예들이 도시되어 있지만, 본 발명은 개시된 특정 수단들로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 도면들에는 다음의 도면들이 포함된다:
도 1a는 일부 실시예들에 따른, 설비에 의한 전기 전력 소비가 통합 수요 관리 시스템에 의해 관리되는 예시적인 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 1b는 일부 실시예들에 따른, 통합 수요 관리 시스템의 상세한 예시를 도시하는 블록도이다.
도 2는 일부 실시예들에서 이용될 수 있는 바와 같은, 지불 주기들로 분할되는 과금 주기들의 타이밍 스케일을 예시한다.
도 3은 일부 실시예들에 따른, 통합 수요 관리 시스템이 수요를 제어하기 위한 통합 접근법들을 사용하는 방법을 예시한다.
도 4는 일부 실시예들에 따른, 통합 수요 관리 시스템이 수요를 제어하기 위한 통합 접근법들을 사용하는 추가적인 방법을 예시한다.
도 5a는 일부 실시예들에 따른, 통합 수요 관리 시스템에 의해 수행되는 방법의 제1 부분을 예시한 것으로서, 여기서 상세한 통합 접근법은 수요를 제어하는 데 사용된다.
도 5b는 도 5a에 예시된 방법의 제2 부분을 예시한다.
도 6a는 5개의 전력 부하들 및 2개의 에너지 저장 디바이스들을 포함하는 설비의 전력 가용성을 예시하는 테이블을 포함한다.
도 6b는 일부 실시예들에 따른, 본 명세서에서 설명되는 수요 관리 알고리즘이 부하 및 저장소 전력 세그먼트들을 요청할 수 있는 방법을 예시하는 부분간격 정보(subinterval information)를 갖는 제2 테이블을 포함한다.
도 7은 본 개시내용의 실시예들에 따른 사용에 적절한 예시적인 컴퓨팅 디바이스의 양태들을 예시하는 블록도이다.
도 8은 본 개시내용의 실시예들에 따른 사용에 적절한 대안적인 컴퓨팅 환경의 양태들을 예시하는 블록도이다.

다음의 개시내용은 다중 에너지 소스들로 전력 수요를 관리하기 위한 방법들, 시스템들, 및 장치들에 관한 몇몇 실시예들에 따른 본 발명을 설명한다. 에너지 소스들은 기존 전기 부하들의 감축량, (예컨대, 배터리들의 형태로) 국부적으로 저장된 에너지, 및 국부적으로 생성되거나 공공 전력 그리드를 통해 제공될 수 있는 새롭게 생성된 에너지(예컨대, 풍력, 태양력, 또는 수력과 같은 재생가능 에너지) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 재생가능 에너지 소스들(예컨대, 풍력 및 태양력)이 전력 출력 변동성을 특징으로 하는데, 통합 수요 관리 시스템은, 예를 들어, 부하들을 감축하는 것 또는 저장된 에너지를 사용하는 것과 관련되는 우선순위화된 수요 관리 동작들을 사용하는 것에 의해 그러한 변동성을 보상할 수 있다. 더 광범위하게는, 임의의 수의 전력 소스들이 사용될 수 있는지 여부를 판정하기 위해, 그리고 어느 정도까지는 특정 상황에서 (예컨대, 보다 저가이고 더 효율적인 전력 소스들의 사용을 선호하는 것 그리고 더 고가인 전력 소스들을 덜 빈번하게 사용하는 것에 의해) 수요를 관리하기 위해, 우선순위화가 사용될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시예들은 부하 제어 및 에너지 저장 제어의 수요 관리 효과들을 지능적으로 결합시킨 통합 접근법으로 전체 수요 관리 유효성을 증가시킨다. 통합 접근법은 임의의 저장 용량의 에너지 저장 디바이스들이 전체 시스템에 기여하게 한다. 에너지 저장 디바이스들은 전형적으로, 하나 이상의 배터리들, 및 배터리 충전을 위해 교류(AC) 전력을 직류(DC) 전력으로 변환하고 배터리 방전을 위해 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 인버터를 포함한다. 그러나, 에너지 저장 디바이스는 또한 배터리 이외의 에너지 저장 매체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 기계식 에너지 저장 디바이스들, 예컨대 플라이휠(flywheel)들(모터/발전기에 연결된 스피닝 휠) 및 수력전기 저장소(hydroelectric storage)(예컨대, 물이 저수지에 펌핑되고 추후에 방류되어 발전기에 전력공급함)가 사용될 수 있다. 통합 접근법은 또한 수요 반응 이벤트들 동안 수요 관리 잠재력을 증가시켜서, 수요 감축을 통한 비용 절감을 위한 기회들을 대해 신속하고 자동화된 반응들을 가능하게 한다.

도 1a는 일부 실시예들에 따른, 설비(120)(예컨대, 공장, 창고, 사무실 건물, 주택, 학교 또는 정부 건물, 데이터 또는 컴퓨팅 센터, 또는 전력을 소비하는 임의의 다른 설비)에 의한 전기 전력 소비가 통합 수요 관리 시스템(122)에 의해 관리되는 예시적인 시스템(100A)을 도시하는 블록도이다. 간략하게, 통합 수요 관리 시스템(122)은 통합 수요 관리 알고리즘을 다중 가용 에너지 소스들(예컨대, 부하들(128)의 감축으로부터의 가용 에너지, 국부적으로 저장된 에너지 소스들(126), 및 공공 유틸리티의 전력 그리드(130))에 적용하는 것에 의해 전체 수요 관리 효율성을 증가시킨다. 또한, 그 시스템은 개별 에너지 소스들에 관한 수요 관리 동작들을 우선순위화 및 제약하는 능력에 의해 전체 수요 관리 효율성을 증가시킨다.

도 1a에 도시된 예에서, 설비(120)는 적어도 부분적으로 전력 유틸리티(도시되지 않음)에 의해 유지될 수 있는 전력 그리드(130)로부터 전력을 인출한다. 통합 수요 관리 시스템(122)은 적합하게 프로그래밍된 컴퓨터들 또는 마이크로제어기들(도 7 및 도 8 참조)과 같은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들에서 구현될 수 있다. 통합 수요 관리 시스템(122)은 설비(120)가 본 명세서에서 설명되는 전력 수요 관리 기법들 중 하나 이상으로부터 이익을 얻게 하는 방식으로 전력 수요 정보에 특수화된 프로세싱을 적용한다. 전력 계량기(124)는 진행중인 에너지 소비의 판독치들을 통합 수요 관리 시스템(122)에 제공할 수 있다.

전력 수요 정보는, 예를 들어, 수요 한도 설정점 및 예측된 전력 수요값을 포함할 수 있다. 수요 한도 설정점은 목표 수요 레벨을 나타낸다; 전형적으로, 목표 수요 레벨은 추가적인 수요 요금들을 회피하기 위해 초과되어서는 안되지만, 그것은 실제적인 고려사항들이 수요 레벨을 목표 수요 레벨 미만으로 유지하는 것을 방해하거나 또는 그 미만으로 유지하는 것의 이익들보다 중대한 경우에는 초과될 수 있다. (수요를 제어하기 위한 기법들에 대한 더 많은 정보를 위해, 2008년 8월 29일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Automated Peak Demand Controller"인 미국 특허 출원 제12/201,911호를 참조하고, 이 미국 특허 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.) 현재 수요가 지속되는 경우 예측된 전력 수요값이 수요 한도 설정점을 초과할 경우, 하기에 상세히 설명되는 바와 같이, 기여하는 부하들의 전력을 감축하는 것, 에너지 저장소로부터의 전력 생성을 요청하는 것 등에 대한 동작이 이루어질 수 있다.

전력 수요 정보를 통합 수요 관리 시스템(122)에 제공하는 다양한 방식들이 있다. 전력 수요 정보는 설비(120) 내에(예컨대, 통합 수요 관리 시스템(122) 내에 또는 일부 다른 위치에) 저장될 수 있거나 및/또는 네트워크(170)(예컨대, 인터넷)를 통해 별개의 컴퓨터 시스템(도시되지 않음)에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 전력 수요 정보는 전력 유틸리티 또는 수요 관리 서비스 제공자에 의해 호스팅되는 하나 이상의 서버 컴퓨터들에 의해 제공될 수 있다. 그러한 서비스 제공자는 또한 수요 관리와 관련하여 (예컨대, 네트워크(170)를 통해) 소프트웨어 업데이트들, 웹 기반 소프트웨어 애플리케이션들, (예컨대, 클라우드 컴퓨팅 환경에서의) 원격 프로세싱 또는 데이터 저장 능력들 등을 제공할 수 있다.

통합 수요 관리 시스템(122)은 부하들(128) 및 국부 전력 소스들(126)의 정교한 제어를 통해 수요를 관리하기 위한 통합 솔루션을 제공한다. 통합 수요 관리 시스템(122)은 설비(120)와 연관된 하나 이상의 전기 부하들(128) 및 하나 이상의 국부 전력 소스들(126)(예컨대, 에너지 저장 디바이스들, 발전기들 등)에 통신가능하게 연결되어, 시스템이 수요 관리에 필요한 만큼 부하들 및 전력 소스들을 제어하게 한다. 설비(120)가 전력 그리드로부터 인출하는 전력의 양은 그의 수요에 기초하여 달라지고, 수요는 부하들(128)에 의해 소비되는 전력 및 국부 에너지 소스들(126)에 의해 생성되는 전력과 같은 인자들에 기초하여 달라진다. 통합 수요 관리 시스템(122)은 가용 수요 관리 동작들(하기에 상세히 설명됨)로부터 선택하기 위한 전력 수요 정보를 사용하고, 그 전력 수요 정보는 그 후에 부하들(128) 및/또는 국부 전력 소스들(126)에 적용되어 수요를 관리할 수 있다.

도 1b는 더 상세한 시스템(100B)을 도시하는 블록도이다. 도 1b에 도시된 예에서, 통합 수요 관리 시스템(122)은 설비(120)와 연관된 몇몇 부하들(128A 내지 128D)(예컨대, HVAC 시스템, 펌프 모터, 퍼니스(furnace), 프로세스 컨트롤들 등) 및 몇몇 국부 전력 소스들(126A 내지 126C)(예컨대, 2개의 에너지 저장 디바이스들 및 태양력 발전기)에 통신가능하게 연결된다. 도 1b에 도시된 예에서, 통합 수요 관리 시스템(122)은 마이크로 그리드 버스(130)를 통해 부하들(128A 내지 128D) 및 국부 전력 소스들(126A 내지 126C)을 통신 및 제어한다.

예시의 목적들을 위해 특정 배열들이 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있지만, 도 1a 및 도 1b에 도시된 시스템들에 대한 많은 대안들이 가능하다. 예를 들어, 시스템들은 국부적으로 저장된 정보를 사용하는 것에 의해, 네트워크 커넥션 없이, "오프라인"으로 작동하도록 설계될 수 있다. 다른 예로서, 시스템들(100A 및 100B)이 예시의 용이를 위해 단지 하나의 설비만을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 그러한 시스템들은 하나 초과의 설비를 포함할 수 있다. 별개의 설비들은 단일 통합 수요 관리 시스템(122)에 의해 또는 다수의 그러한 시스템들(예컨대, 설비 당 하나)에 의해 관리될 수 있다. 적합하게 구성된 통합 수요 관리 시스템(122)이 하나 초과의 설비에서의 수요를 관리하는 것이 또한 가능하다.

도 1a 및 도 1b에 예시된 시스템들은 특정 타이밍 파라미터들 내에서 기능할 수 있고, 그 특정 타이밍 파라미터들은 간격들 및 부분간격들의 관점에서 설명될 수 있다. 하나의 사용 시나리오에서, 과금 주기(예컨대, 1개월)는 전력 유틸리티에 의해 정의되고, 지불 주기들이라고 불리는 간격들로 분할된다. 전형적으로 지불 주기(예컨대, 15분, 30분, 또는 60분)는 또한 유틸리티에 의해 정의되고, 통합 수요 관리 시스템에 의해 정의된 부분간격들로 분할될 수 있다. 도 2는 지불 주기들(220)로 분할되는 과금 주기들(210)의 예시적인 타이밍 스케일(200)을 예시한 것으로, 이때 각각의 지불 주기는 부분간격들(230)로 더 분할된다. 도시된 바와 같이, 과금 주기들(210)은 임의의 적합한 수의 지불 주기들(220)로 분할될 수 있고, 지불 주기들(220)은 임의의 적합한 수의 부분간격들(230)로 분할될 수 있다. 시스템들(100A 및 100B)에 의해 사용되는 간격들(예컨대, 지불 주기들) 및 부분간격들의 길이 및 정확한 수는 유틸리티 요건들, 시스템 설계, 또는 다른 인자들에 따라 달라질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하여 설명되는 예시적인 방법들(300 및 400)에서, 통합 수요 관리 시스템은 수요를 제어하기 위한 통합 접근법들을 사용한다. 도 3에 도시된 예에서, 단계 310에서, 통합 수요 관리 시스템은 하나 이상의 국부 에너지 저장 디바이스들 및 하나 이상의 전력 부하들을 갖는 설비에 대한 전력 수요 정보(예컨대, 수요 한도 설정점 및 예측된 전력 수요값)를 획득한다. 단계 320에서, 시스템은 적어도 하나의 전력 부하 동작(예컨대, 전력 부하를 감축하는 것 또는 전력 부하의 이전 감축의 양을 감소시키는 것) 및 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스 동작(예컨대, 충전 또는 방전)을 포함하는 복수의 가용 수요 관리 동작들로부터 수요 관리 동작을 선택한다. 단계 330에서, 시스템은 선택된 동작을 수행한다.

적어도 하나의 실시예에서, 가용 전력값은 예측된 전력 수요값과 수요 한도 설정점 사이의 차이로서 계산되고, 선택된 동작은 가용 전력값에 기초한다. 예를 들어, 가용 전력값이 네거티브인 경우, 선택된 동작은 부하를 감축하는 것, 충전 전력을 감축하는 것, 또는 전력 생성을 증가시키는 것일 수 있다. 가용 전력값이 포지티브인 경우, 선택된 동작은 기존 부하 감축을 감소시키는 것, 에너지 저장 디바이스를 충전하는 것, 또는 전력 생성을 감소시키는 것일 수 있다.

도 4에 도시된 예에서, 단계 410에서, 통합 수요 관리 시스템은 간격들을 포함하는 시간 주기(예컨대, 지불 주기)에 대한 수요 한도 설정점 및 예측된 전력 수요값을 포함하는 전력 수요 정보를 획득한다. 단계 420에서, 시스템은 예측된 전력 수요값이 수요 한도 설정점을 초과한다는 것을 판정하고, 단계 430에서, 시스템은 시간 주기에 대한 수요를 감축하기 위해 가용 전력으로부터 인출한다. 가용 전력은 하나 이상의 국부 전력 소스들(예컨대, 에너지 저장 디바이스들, 태양력 발전기들 등) 및 하나 이상의 전력 부하들의 가용 감축량을 포함한다. 가용 전력으로부터 인출하는 것은 전력 부하를 감축하는 것 또는 국부 전력 소스로부터 전력을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 시스템은 부하들 또는 국부 전력 소스들에 대한 우선순위화된 세그먼트들을 포함할 수 있는 우선순위 정보에 기초하여 가용 전력으로부터 인출할 수 있다. 부하들 및 전력 소스들의 우선순위화가 하기에 더 상세히 논의된다.

상세한 예들

다음의 예들은 도 5a 내지 도 6b를 참조하여 본 명세서에서 설명되는 원리들의 추가적인 상세들을 제공한다. 본 명세서에서 제공되는 상세들은 비제한적이고, 본 명세서에서 설명되는 원리들에 따른 다른 구현들의 상세들에 따라 달라질 수 있다는 것을 이해해야 한다.

도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명되는 예시적인 방법에서, 통합 수요 관리 시스템은 수요를 제어하기 위한 상세한 통합 접근법을 사용한다. 이러한 예에서, 시스템은 통합 수요 관리 알고리즘을 다중 에너지 소스들(예컨대, 설비의 가용 에너지 소스들 중 일부 또는 전부)에 적용하는 것에 의해 전체 수요 관리 효율성을 증가시킨다. 시스템은 가용 전력을 추적하고, 그의 개별 에너지 소스들이 주어진 시간에 수요를 관리하도록 기여할 수 있다.

에너지 저장 디바이스의 가용 전력은 주어진 순간에 저장소가 공급할 수 있는 정격 전력, 플러스(plus) 임의의 충전 전력이다. 작동중인 전기 부하의 가용 전력은 일시적으로 감축될 수 있는 부분이다. 제약들이 부하들에 대해 (예컨대, 사용자에 의해) 특정될 수 있고, 가용 전력의 계산은 그러한 제약들을 고려할 수 있다. 예를 들어, 최소 온도로 가열될 필요가 있는 설비에서, 가열 부하를 특정의 특정된 레벨 미만으로 감축하는 것을 회피하기 위해 가열 부하에 제약이 가해질 수 있다. 수요를 관리하기 위해 가열 부하를 감축하는 것이 가능할 수 있지만, 그러한 감축으로부터의 가용 전력은 제약에 의해 제한될 수 있다. 최대 온도 미만으로 유지되어야 하는 설비 내의 냉각 시스템 부하에 대해 유사한 제약들이 특정될 수 있다. 그러한 제약들은, 부하들을 다른 부하들보다 더 또는 덜 중요한 것으로서 지정할 수 있는, 부하들에 대한 우선순위 정보에 추가적으로 적용될 수 있다.

알고리즘은 수요 한도 설정점을 이용하여 작동한다. 이러한 예에서, 수요 한도 설정점은 지불 주기 동안 허용되는 최대 평균 전력을 정의한다. 지불 주기 내의 임의의 주어진 순간에서의 실제 평균 전력은 유틸리티 계량기 에너지 사용량 데이터의 판독치를 획득하는 것에 의해 판정될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 수요 관리 알고리즘은 구성가능한 시간 주기 동안 평균화된 실제 전력 수요의 기울기를 계산하고, 현재 수요가 지속되는 경우 수요 한도가 초과될 것인지 여부를 계산한다. 알고리즘이 수요 한도가 초과될 것이라는 것을 판정하는 경우, 통합 수요 관리 시스템은 수요 관리 동작들, 예컨대, 기여하는 부하들의 전력을 감축하는 것, 에너지 저장소로부터의 전력 생성을 요청하는 것, 또는 다른 동작들 또는 동작들의 조합들(예컨대, 부하들을 감축하는 것 그리고 동시에 전력을 생성하는 것)을 수행하기 위한 커맨드들을 발행할 수 있다. 이러한 방식으로, 알고리즘은 부하들 및 전력 생성을 하나의 에너지 풀(energy pool)로서 취급하는 것에 의해 이들을 양측 모두를 제어하는 것이 가능한데, 이때 전력 생성은 역 부하(reversed load)로서 취급된다.

또한, 그 시스템은 개별 에너지 소스들에 관한 수요 관리 동작들을 우선순위화 및 제약하는 능력에 의해 전체 수요 관리 효율성을 증가시킬 수 있다. 우선순위들은 다수의 방식들로 (예컨대, 운영자에 의해) 미리 정의되거나 또는 (예컨대, 현재 및 장래의 에너지 비용들, 생산 인자들, 및 에너지 저장 효율들과 같은 인자들을 고려한 규칙들에 따라) 동적으로 할당될 수 있다. 에너지 소스들의 우선순위화는 수요 관리 동작들에서 부하들 및 에너지 저장소의 인터위빙(interweaving)을 가능하게 한다. 예를 들어, 에너지 저장 디바이스로부터의 전력을 요청하거나 또는 더 중요한 부하들을 감축하기 전에, 설비의 동작들에 중요하지 않은 부하들을 감축하는 수요 관리 동작들로 시작하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 때에는, 임의의 부하들을 감축하거나 또는 덜 효율적인 에너지 소스들로부터의 전력을 추가하기 전에 고효율 에너지 저장 디바이스로부터의 전력을 생성하는 것으로 시작하는 것이 이로울 수 있다. 시스템은 임의의 가용 전력 소스가 수요를 관리하는 데 사용되게 한다.

도 5a 및 도 5b의 흐름도들(500-A 및 500-B)을 참조하여 예시된 예에서, 단계 502에서, 시스템은 동일한 지속기간의 부분간격들로 분할되는 간격(예컨대, 지불 주기)에 대해 프로세싱을 시작한다. 단계 504에서, 시스템은 이러한 간격 내의 부분간격에 수요 관리 알고리즘을 적용한다. 우선, 시스템은 단계 506에서 다음 부분간격에 대한 가용 전력을 계산한다. 예를 들어, 시스템은 현재 전력 수요, 얼마나 많은 수요가 지불 주기의 나머지에 대해 이용가능한지, 그리고 얼마나 많은 시간이 지불 주기에 남아있는지에 기초하여 가용 전력을 계산할 수 있다. 가용 전력은 포지티브 또는 네거티브 값일 수 있다.

가용 전력이 포지티브가 아닌 경우(단계 508), 시스템은 단계 510에서 (임의의 에너지 저장 디바이스들이 현재 충전되고 있는 경우) 에너지 저장 충전 전력의 감축을 요청한다. 예를 들어, 시스템은 충전 전력의 감축을 요청할 수 있다. 충전 전력의 감축의 요청된 양은, 예를 들어, (네거티브 값의) 가용 전력의 절대값까지 될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 충전 전력은 최대 충전 전력의 0 내지 100% 범위에서 변조될 수 있다. 이는 충전 프로세스가 설비의 맥락에서 바람직하지 않은 전력 수요를 생성하지 않도록 보장하는 것을 도울 수 있다.

충전 전력을 감축하는 것에 의해 절약된 전력과 가용 전력의 합이 포지티브인 경우(단계 512), 시스템은 단계 550에서 간격이 완료되는지 여부를 판정하여, 간격 내의 새로운 부분간격을 시작(단계 552)하거나 또는 새로운 간격을 시작(단계 554)한다. 충전 전력을 감축하는 것에 의해 절약된 전력과 가용 전력의 합이 포지티브가 아닌 경우, 시스템은 도 5b의 단계 530에서 수요 감축 요청을 개시한다. 요청된 수요 감축의 양은, 예컨대, 충전 전력을 감축하는 것에 의해 절약된 전력과 가용 전력의 (네거티브 값의) 합의 절대값까지 될 수 있다.

단계 532에서, 시스템은 조정가능한 전력 세그먼트들(예컨대, 감축될 수 있는 부하들로부터의 세그먼트들, 또는 전력 생성을 증가시킬 수 있는 전력 소스들로부터의 세그먼트들)의 우선순위화된 리스트를 얻는다. 단계 534에서, 시스템은 수요 감축 요청을 만족시키기 위한 세그먼트들을 선택한다. 단계 536에서, 시스템은 부하 감축을 증가시키기 위한 그리고/또는 전력 생성을 증가시키기 위한 커맨드들을 전송하고, 이는 설비에 의한 유틸리티 전력에 대한 수요를 감축하는 효과를 갖는다. 적어도 하나의 실시예에서, 그러한 커맨드들은 요청된 수요 감축의 양과 함께 전송된다. 그 후에, 시스템은 단계 550에서 간격이 완료되는지 여부를 판정하여, 간격 내의 새로운 부분간격을 시작(단계 552)하거나 또는 새로운 간격을 시작(단계 554)한다.

도 5a를 계속 참조하면, 단계 508에서 가용 전력이 포지티브인 것으로 판정되는 경우, 시스템은 단계 520에서 부하들이 현재 감축되고 있는지 또는 전력이 설비 내에서 현재 생성되고 있는지 여부를 판정한다. 시스템이 단계 520에서 감축 또는 생성되는 전력의 양이 포지티브가 아니라고 판정하는 경우, 시스템은 단계 522에서 가용 에너지 저장 디바이스들이 완전히 충전되는지 여부를 판정한다. 이들이 충전되지 않은 경우, 시스템은 단계 550으로 진행하기 전에 단계 524에서 충전 프로세스를 개시할 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템은 가용 전력이 포지티브여서 장래의 사용을 위해 에너지 저장 디바이스들을 충전하는 상황들을 이용할 수 있다. 충전 프로세스가 개시되는 경우, 충전 전력은, 예를 들어, 가용 전력과 동일할 수 있고, 그 가용 전력은 가용 전력 예비값에 의해 오프셋될 수 있다. 예비값은 사용자에 의해 설정될 수 있거나, 또는 그것은 설비 내의 사용량 이력 또는 전력 조건들과 같은 인자들에 기초하여 자동으로 설정될 수 있다.

다시 단계 520을 참조하면, 감축되거나 국부적으로 생성되는 전력의 양이 포지티브인 경우, 시스템은 도 5b의 단계 540에서 수요 증가 요청을 개시한다. 요청된 수요 증가의 양은, 예컨대, 감축/생성된 전력의 절대값까지 될 수 있다. 단계 542에서, 시스템은 조정가능한 전력 세그먼트들, 예컨대, 현재 감축되고 있는 부하들로부터의 세그먼트들, 또는 전력을 현재 생성하고 있는 전력 소스들로부터의 세그먼트들의 우선순위화된 리스트를 얻는다. 단계 544에서, 시스템은 수요 증가 요청을 만족시키기 위한 세그먼트들을 선택한다. 단계 546에서, 시스템은 부하 감축을 감소시키기 위한 그리고/또는 전력 생성을 감소(예컨대, 에너지 저장 디바이스들로부터의 방전을 감소)시키기 위한 커맨드들을 전송하고, 이는 설비에 의한 유틸리티 전력에 대한 수요를 증가시키는 효과를 갖는다. 충전 전력과 마찬가지로, 에너지 저장 방전은 또한 수요 관리 알고리즘에 의해 제어될 수 있고, 최대 방전 전력의 0 내지 100%의 범위에서 변조될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 그러한 커맨드들은 요청된 수요 증가의 양과 함께 전송된다. 그 후에, 시스템은 단계 550에서 간격이 완료되는지 여부를 판정하여, 간격 내의 새로운 부분간격을 시작(단계 552)하거나 또는 새로운 간격을 시작(단계 554)한다.

적어도 하나의 실시예에서, 우선순위화는 계층화된 우선순위화 스키마(tiered prioritization schema)의 사용을 수반한다. 가용 전력은 시스템에 의해 몇몇 전력 세그먼트들로 분할될 수 있고, 그 각각은 시스템에 의해 (예컨대, 전체 계층(tier), 계층의 프랙션(fraction)을 구성하는 세그먼트들, 세그먼트들의 프랙션들 등으로서) 요청될 수 있다. 시스템은 또한 세그먼트들의 개별 우선순위화를 허용한다. 세그먼트들에는 우선순위 번호가 할당될 수 있고, 세그먼트들은 우선순위 번호에 기초하여 수요 관리 알고리즘에 의해 액세스될 수 있다.

이제 도 6a에 도시된 테이블(600)을 참조하면, 예시적인 설비는 5개의 전력 부하들 및 2개의 에너지 저장 디바이스들(예컨대, AC/DC 및 DC/AC 인버터들을 갖는 배터리 기반 에너지 저장 디바이스들)을 포함한다. 각각의 부하 및 저장 디바이스에 대해, 총 50kW의 경우, 10kW의 5개의 가용 전력 세그먼트들이 있다. 우선순위 계층들 1 내지 5에서의 세그먼트들을 갖는 부하들 1, 2, 및 3은 덜 중요하다. 우선순위 계층들 3 내지 7에서의 세그먼트들을 갖는 부하들 4 및 5는 더 중요하다. 우선순위 계층들 4 내지 8에서의 세그먼트들을 갖는 하나의 에너지 저장 디바이스(저장소 1)는 더 효율적이다. 우선순위 계층들 6 내지 10에서의 세그먼트들을 갖는 다른 에너지 저장 디바이스(저장소 2)는 덜 효율적이다. 세그먼트 우선순위들은 미리 정의될 수 있지만, 또한 변경가능할 수 있다. 예를 들어, 세그먼트 우선순위들은 덜 중요한 것으로 이전에 판정된 부하가 추후에 더 중요한 것으로 여겨지는 경우, 또는 그것이 더 중요하게 되는 것에 의해 에너지 저장 디바이스 방전이 연기되는 경우와 같은 외부 인자들에 기초하여 동적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 운량(cloud cover)이 태양력 생성에 영향을 미칠 것으로 예상되는 경우, 에너지 저장 디바이스는 그 시간 동안 전력의 일부를 보충하기 위해 필요로 될 것으로 예측될 수 있고, 그것이 필요로 될 때까지 에너지 저장 디바이스의 방전이 연기될 수 있다.

이러한 예에서, 수요 관리 알고리즘은 도 6b의 테이블 610에 예시된 바와 같이, 다음의 순서로 처음 4개의 부분간격들에 대한 부하 및 저장소 전력 세그먼트들을 (전체 세그먼트들 또는 세그먼트들의 프랙션들로서) 요청할 수 있다:

부분간격 1: 부하들 1 내지 3의 세그먼트 1.

부분간격 2: 부하들 1 내지 3의 세그먼트 2.

부분간격 3: 부하들 1 내지 3의 세그먼트 3; 부하들 4 및 5의 세그먼트 1.

부분간격 4: 부하들 1 내지 3의 세그먼트 4 및 세그먼트 5의 부분들; 부하들 4 및 5의 세그먼트 2 및 세그먼트 3의 부분들; 저장소 1의 세그먼트 1 및 세그먼트 2의 부분.

테이블 610에 도시된 예에서, 부분간격 4에 의해 총 요구된 수요의 감축량은 200kW이고, 이때 5개의 부하들 모두와 2개의 저장 디바이스들 중 하나의 저장 디바이스에서 세그먼트들이 요청된다. 추가의 세그먼트들은 제공된 우선순위 정보에 따라 추가적인 부분간격들에 대해 요청될 수 있다. 테이블 610에서, (부분간격 6을 제외하고는) 부분간격 9일 때까지 추가적인 세그먼트들이 요청되고, 그 포인트에서 총 요구된 수요의 감축량은 70kW만큼 감소되어, 우선순위 계층들 7 내지 9에서의 세그먼트들이 릴리스되게 한다. 부분간격 12에 의해, 요구된 감축량은 0이고 이전에 요청된 세그먼트들 모두가 릴리스되었다.

특정 부하 또는 에너지 저장 시스템이 생산 제약들 또는 불충분한 배터리 충전과 같은 어떤 이유로든 전력을 제공하는 것이 불가능한 경우, 유닛은 우선순위화 스키마에 의해 스킵될 수 있다. 요청된 전력은 (예컨대, 가용 전력값이 네거티브보다는 포지티브인 경우) 역순으로 릴리스될 수 있다.

동작 환경

특정 예들의 맥락에서 달리 특정되지 않는 한, 설명되는 기법들 및 툴들은 산업용 컴퓨터들, 랩톱 컴퓨터들, 데스크톱 컴퓨터들, 스마트 폰들, 태블릿 컴퓨터들 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 컴퓨팅 디바이스들에 의해 구현될 수 있다. 설명되는 기법들 및 툴들은 또한 가상 컴퓨팅 환경들에서 구현될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 기능성 중 일부는 클라이언트-서버 관계의 맥락에서 구현될 수 있다. 이러한 맥락에서, 서버 디바이스들은 본 명세서에서 설명되는 정보 및/또는 서비스들을 제공하도록 구성된 적합한 컴퓨팅 디바이스들을 포함할 수 있다. 서버 디바이스들은 전용 서버 디바이스들과 같은 임의의 적합한 컴퓨팅 디바이스들을 포함할 수 있다. 서버 디바이스들에 의해 제공되는 서버 기능성은, 일부 경우들에서, 전용 서버 디바이스가 아닌 컴퓨팅 디바이스 상에서 실행되는 소프트웨어(예컨대, 가상화된 컴퓨팅 인스턴스들 또는 애플리케이션 오브젝트들)에 의해 제공될 수 있다. 용어 "클라이언트"는 통신 링크를 통해 서버에 의해 제공되는 서비스들에 액세스하거나 및/또는 정보를 획득하는 컴퓨팅 디바이스를 지칭하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 클라이언트 디바이스로서의 특정 디바이스의 지정은 반드시 서버의 존재를 요구하는 것은 아니다. 다양한 경우들에서, 단일 디바이스는, 맥락 및 구성에 따라, 서버, 클라이언트, 또는 서버와 클라이언트 양측 모두로서 작동할 수 있다. 클라이언트들 및 서버들의 실제적인 물리적 위치들은 반드시 중요하지는 않지만, 위치들은 클라이언트에 대해 "국부적"인 것으로서 그리고 서버에 대해 "원격"인 것으로서 설명되어, 원격 위치에서 서버에 의해 제공되는 정보를 클라이언트가 수신하고 있는 통상적인 사용 시나리오를 예시할 수 있다.

도 7은 본 개시내용의 실시예들에 따른 사용에 적절한 예시적인 컴퓨팅 디바이스(700)의 양태들을 예시하는 블록도이다. 하기의 설명은 서버들, 퍼스널 컴퓨터들, 모바일 폰들, 스마트 폰들, 태블릿 컴퓨터들, 임베디드 컴퓨팅 디바이스들, 및 본 개시내용의 실시예들에 따라 사용될 수 있는 현재 이용가능하거나 아직 개발되지 않은 다른 디바이스들에 적용가능하다.

그의 가장 기본적인 구성에서, 컴퓨팅 디바이스(700)는 통신 버스(706)에 의해 연결되는 시스템 메모리(704) 및 적어도 하나의 프로세서(702)를 포함한다. 디바이스의 정확한 구성 및 타입에 따라, 시스템 메모리(704)는 판독 전용 메모리("ROM"), 랜덤 액세스 메모리("RAM"), EEPROM, 플래시 메모리, 또는 다른 메모리 기술과 같은 휘발성 또는 비휘발성 메모리일 수 있다. 본 기술분야 및 다른 기술분야의 통상의 기술자는 시스템 메모리(704)가 전형적으로, 프로세서(702)에 의해 즉시 액세스가능하거나 및/또는 현재 동작되고 있는 데이터 및/또는 프로그램 모듈들을 저장한다는 것을 인식할 것이다. 이와 관련하여, 프로세서(702)는 명령어들의 실행을 지원하는 것에 의해 컴퓨팅 디바이스(700)의 연산 센터로서 기능할 수 있다.

도 7에 추가로 예시되는 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(700)는 네트워크를 통해 다른 디바이스들과 통신하기 위한 하나 이상의 컴포넌트들을 포함하는 네트워크 인터페이스(710)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 실시예들은 공통 네트워크 프로토콜들을 사용하여 통신들을 수행하기 위해 네트워크 인터페이스(710)를 이용하는 기본 서비스들에 액세스할 수 있다. 네트워크 인터페이스(710)는 또한 Wi-Fi, 2G, 3G, 4G, LTE, WiMAX, 블루투스 등과 같은 하나 이상의 무선 통신 프로토콜들을 통해 통신하도록 구성된 무선 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있다.

도 7에 도시된 예시적인 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(700)는 또한 저장 매체(708)를 포함한다. 그러나, 서비스들은 국부 저장 매체에 데이터를 지속시키는 기능성을 포함하지 않는 컴퓨팅 디바이스를 사용하여 액세스될 수 있다. 그에 따라, 도 7에 도시된 저장 매체(708)는 임의적이다. 어떤 경우이든, 저장 매체(708)는 휘발성 또는 비휘발성, 착탈식 또는 비착탈식이어서, 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브, CD ROM, DVD, 또는 다른 디스크 저장소, 자기 테이프, 자기 디스크 저장소 등과 같은(그러나 이들로 제한되지 않음) 정보를 저장하는 것이 가능한 임의의 기술을 사용하여 구현될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "컴퓨터 판독가능 매체"는 컴퓨터 판독가능 명령어들, 데이터 구조들, 프로그램 모듈들, 또는 다른 데이터와 같은 정보를 저장하는 것이 가능한 임의의 방법 또는 기술로 구현되는 휘발성 및 비휘발성 그리고 착탈식 및 비착탈식 매체들을 포함한다. 이와 관련하여, 도 7에 도시된 시스템 메모리(704) 및 저장 매체(708)는 컴퓨터 판독가능 매체들의 예들이다.

예시의 용이를 위해 그리고 청구된 요지의 이해를 위해 중요하지 않기 때문에, 도 7은 많은 컴퓨팅 디바이스들의 전형적인 컴포넌트들 중 일부를 도시하지 않는다. 이와 관련하여, 컴퓨팅 디바이스(700)는 키보드, 키패드, 마우스, 트랙볼, 마이크로폰, 비디오 카메라, 터치패드, 터치스크린, 전자 펜, 스타일러스 등과 같은 입력 디바이스들을 포함할 수 있다. 그러한 입력 디바이스들은 RF, 적외선, 직렬, 병렬, 블루투스, USB, 또는 무선 또는 물리적 커넥션들을 사용하는 다른 적합한 커넥션 프로토콜들을 포함하는 유선 또는 무선 커넥션들에 의해 컴퓨팅 디바이스(700)에 커플링될 수 있다.

설명된 예들 중 임의의 예에서, 입력 데이터는 입력 디바이스들에 의해 캡처되고 프로세싱, 송신, 또는 (예컨대, 장래의 프로세싱을 위해) 저장될 수 있다. 입력 디바이스들은 컴퓨팅 디바이스(700)(예컨대, 클라이언트 디바이스)와는 별개이고 그에 통신가능하게 커플링될 수 있거나, 또는 컴퓨팅 디바이스(700)의 일체화된 컴포넌트들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수의 입력 디바이스들은 단일의 다기능 입력 디바이스(예컨대, 통합 마이크로폰을 갖는 비디오 카메라)로 결합될 수 있다. 현재 알고 있거나 장래에 개발될 임의의 적합한 입력 디바이스는 본 명세서에서 설명되는 시스템들과 함께 사용될 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(700)는 또한 디스플레이, 스피커들, 프린터 등과 같은 출력 디바이스들을 포함할 수 있다. 출력 디바이스들은 디스플레이 또는 터치스크린과 같은 비디오 출력 디바이스들을 포함할 수 있다. 출력 디바이스들은 또한 외부 스피커들 또는 이어폰들과 같은 오디오 출력 디바이스들을 포함할 수 있다. 출력 디바이스들은 컴퓨팅 디바이스(700)와는 별개이고 그에 통신가능하게 커플링될 수 있거나, 또는 컴퓨팅 디바이스(700)의 일체화된 컴포넌트들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수의 출력 디바이스들은 단일 디바이스(예컨대, 스피커들이 빌트인된 디스플레이)로 결합될 수 있다. 추가로, 일부 디바이스들(예컨대, 터치스크린들)은 동일한 입/출력 디바이스에 통합된 입력 및 출력 기능성 양측 모두를 포함할 수 있다. 현재 알고 있거나 장래에 개발될 임의의 적합한 출력 디바이스는 설명된 시스템들과 함께 사용될 수 있다.

일반적으로, 본 명세서에서 설명되는 컴퓨팅 디바이스들의 기능성은 C, C++, COBOL, JAVA™, PHP, Perl, HTML, CSS, 자바스크립트(JavaScript), VBScript, ASPX, 마이크로소프트 .NET™ 언어들 예컨대 C# 등과 같은 프로그래밍 언어로 기입될 수 있는 하드웨어 또는 소프트웨어 명령어들로 구체화되는 컴퓨팅 로직에서 구현될 수 있다. 컴퓨팅 로직은 실행가능한 프로그램들로 컴파일되거나 또는 해석형 프로그래밍 언어들로 기입될 수 있다. 일반적으로, 본 명세서에서 설명되는 기능성은, 복제되어 보다 큰 프로세싱 능력을 제공하거나 다른 모듈들과 병합되거나 또는 서브 모듈들로 분할될 수 있는 로직 모듈들로서 구현될 수 있다. 컴퓨팅 로직은 임의의 타입의 컴퓨터 판독가능 매체(예컨대, 메모리 또는 저장 매체와 같은 비일시적 매체) 또는 컴퓨터 저장 디바이스에 저장될 수 있고, 하나 이상의 범용 또는 특수 목적 프로세서들 상에 저장되고 이들에 의해 실행되어, 그에 따라 본 명세서에서 설명되는 기능성을 제공하도록 구성된 특수 목적 컴퓨팅 디바이스를 생성할 수 있다.

도 8은 본 개시내용의 실시예들에 따른 사용에 적절한 대안적인 컴퓨팅 환경(800)의 양태들을 예시하는 블록도이다. 이러한 예에서, 본 명세서에서 설명되는 다양한 통합 전력 수요 관리 기법들은 프로그래밍가능 로직 제어기(programmable logic controller)(PLC)(805) 상에서 구현된다. 본 기술분야에서 잘 이해되는 바와 같이, PLC는 입력 디바이스들의 상태에 대한 데이터를 연속적으로 수집하여 출력 디바이스들의 상태를 제어하는 소프트웨어를 실행하도록 구성된 특수화된 컴퓨터 제어 시스템이다. PLC는 전형적으로 본 명세서에서 설명되는 통합 수요 관리 시스템을 실행하는 애플리케이션 프로그램을 포함하는 저장 매체(820) 및 (다중 프로세서 코어들 및 휘발성 메모리를 포함할 수 있는) 프로세서(810)를 포함한다.

PLC(805)는 자동화 시스템 내의 다른 디바이스들에 연결하기 위한 하나 이상의 입/출력(I/O) 포트들(815)을 더 포함한다. 이러한 포트들(815)을 통해, PLC(805)는 통합 수요 관리 시스템에 의한 프로세싱을 위해 전력 계량기들, 에너지 저장 디바이스들, 및 전력 부하들(예컨대, HVAC 시스템, 펌프 모터, 퍼니스, 프로세스 컨트롤들 등)과 같은 외부 소스들로부터의 전력 데이터를 수집한다. 이러한 외부 소스들로부터의 데이터를 수집하는, 데이터에 대해 사용되는 정확한 기법은, PLC(805)의 네트워킹 능력들에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, PLC(805)는 외부 소스들에 직접 배선되는 한편, 다른 실시예들에서는 무선 네트워킹 기능성(예컨대, Wi-Fi, 2G, 3G, 4G, LTE, WiMAX, 블루투스 등)이 PLC(805) 및 외부 소스들을 연결하는 데 사용될 수 있다.

PLC(805)는 도 8에서 서버(835)로 나타낸 클라우드 기반 컴퓨팅 환경으로 네트워크(825)(인터넷)를 통해 전력 수요 데이터를 송신하도록 구성된다. 일부 경우들에서, PLC(805)는 서버(835)와 직접 통신하도록 구성될 수 있지만; 일반적으로, PLC(805)는 설비에 대한 보다 큰 컴퓨팅 환경의 일부로서 동작하고, 그 환경 내의 다른 디바이스들은 설비 외측의 소스들로 데이터를 전송하기 위한 중재자들로서 기능한다. PLC(805)에 의해 통신되는 전력 수요 데이터는 PLC(805) 상의 통합 수요 관리 시스템에 의해 수집 또는 생성되는 임의의 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 송신된 전력 수요 데이터는 국부 전력 계량기, 전력 부하들, 또는 국부 에너지 소스들로부터의 측정치들뿐만 아니라, 대응하는 수요 한도 설정점들 및 예측된 전력 수요값들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 일부 경우들에서, 송신된 데이터는 통합 수요 관리 시스템에 의한 측정들로부터 도출된 정보를 포함할 수 있다.

도 8을 계속 참조하면, 일단 데이터가 서버(835)에서 수신된다면, 그 데이터는 국부적으로 저장되고 사용자 컴퓨터(830) 상의 디스플레이를 위해 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)에 제시될 수 있다. 이러한 데이터는 텍스트 형태로 제시될 수 있거나 또는 서버(835)는 하나 이상의 그래픽 플롯(graphical plot)들을 생성하여 정보를 도시할 수 있다. 일부 실시예들에서, GUI는 추가적으로 사용자가 (사용자 컴퓨터(830)를 통해) PLC(805) 상의 통합 수요 관리 시스템의 파라미터들을 조작하게 한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 사용자는 통합 수요 관리 시스템에 이용가능한 수요 관리 동작들을 수정하기 위해 GUI를 이용할 수 있다.

확장들 및 대안들

예시적인 시스템들 및 기법들이 전력 그리드를 통해 전력 유틸리티에 의해 제공되는 전력을 소비하는 설비의 맥락에서 설명되지만, 본 명세서에서 설명되는 원리들은 다른 전력 소비 시나리오들에도 또한 적용가능하다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 그 자신의 전력을 생성하고 공공 전력 그리드에 연결되지 않은 설비는, 그럼에도 불구하고, 본 명세서에서 설명되는 통합 수요 관리 시스템들 및 기법들로부터 이익을 얻을 수 있다. 그러한 시나리오에서, 오프-그리드(off-grid) 설비는 배터리들과 같은 하나 이상의 2차 전력 소스들과 함께 1차 전력 소스를 가질 수 있다. 1차 전력 소스는 오프-그리드 설비의 전력 요구들의 대부분을 공급할 수 있지만, 비정상적으로 높은 수요 레벨들은 전력 소스를 손상시키거나 서비스 중단을 초래할 수 있다. 그러한 설비에서, 통합 수요 관리 시스템은 설비가 부하들을 관리하게 하고 2차 소스들로부터 전력을 생성하게 하여 바람직하지 않은 수요 레벨들을 회피하도록 할 수 있다. 이러한 시나리오는 본 명세서에서 설명되는 기술적 솔루션들이 수요 관리의 관점에서 기술적 이익들을 제공하고, 단지 유틸리티 요금들의 형태로 비용을 감축하도록 기능하지 않는다는 사실을 또한 강조한다. 설비는 유틸리티 요금들이 전혀 들지 않지만, 본 명세서에서 설명되는 수요 관리 시스템들 및 기법들로부터의 기술적 이익을 여전히 획득할 수 있다. 일부 시간 주기들이 본 명세서에서 "과금" 주기들 및 "지불" 주기들의 관점에서 설명되어 통상적인 사용 시나리오를 예시하지만, 본 명세서에서 설명되는 시스템들 및 기법들은 사실상 본질적으로 재정적인 것이 아니고, 본 개시내용의 범주 내에서 다른 방식들로 특성화될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

본 명세서에서 설명되는 시스템들 및 디바이스들에 대한 많은 대안들이 가능하다. 예를 들어, 개별 모듈들 또는 서브시스템들이 추가적인 모듈들 또는 서브시스템들로 분리되거나 또는 보다 적은 모듈들 또는 서브시스템들로 결합될 수 있다. 다른 예로서, 모듈들 또는 서브시스템들은 생략되거나 또는 다른 모듈들 또는 서브시스템들로 보충될 수 있다. 다른 예로서, 특정 디바이스, 모듈, 또는 서브시스템에 의해 수행되는 것으로서 나타내는 기능들은 그 대신에 하나 이상의 다른 디바이스들, 모듈들, 또는 서브시스템들에 의해 수행될 수 있다. 본 개시내용에서의 일부 예들이 특정 배열들에서 특정 하드웨어 컴포넌트들을 포함하는 디바이스들의 설명들을 포함하지만, 본 명세서에서 설명되는 기법들 및 툴들은 상이한 하드웨어 컴포넌트들, 조합들, 또는 배열들을 수용하도록 수정될 수 있다. 추가로, 본 개시내용에서의 일부 예들이 특정 사용 시나리오들의 설명들을 포함하지만, 본 명세서에서 설명되는 기법들 및 툴들은 상이한 사용 시나리오들을 수용하도록 수정될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 것으로서 설명되는 기능성은 그 대신에 하드웨어로 구현될 수 있거나, 그 반대의 경우일 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 기법들에 대한 많은 대안들이 가능하다. 예를 들어, 다양한 기법들에서의 프로세싱 스테이지들은 추가적인 스테이지들로 분리되거나 또는 보다 적은 스테이지들로 결합될 수 있다. 다른 예로서, 다양한 기법들에서의 프로세싱 스테이지들은 생략되거나 또는 다른 기법들 또는 프로세싱 스테이지들로 보충될 수 있다. 다른 예로서, 특정 순서로 발생하는 것으로서 설명되는 프로세싱 스테이지들은 그 대신에 상이한 순서로 발생할 수 있다. 다른 예로서, 일련의 단계들에서 수행되는 것으로서 설명되는 프로세싱 스테이지들은 그 대신에 다수의 모듈들 또는 소프트웨어 프로세스들로 병렬 방식으로 처리되어 예시된 프로세싱 스테이지들 중 하나 이상을 동시에 처리할 수 있다. 다른 예로서, 특정 디바이스 또는 모듈에 의해 수행되는 것으로서 나타내는 프로세싱 스테이지들은 그 대신에 하나 이상의 다른 디바이스들 또는 모듈들에 의해 수행될 수 있다.

본 개시내용의 원리들, 대표적인 실시예들, 및 동작 모드들은 상술한 설명에서 설명되었다. 그러나, 보호되도록 의도되는 본 개시내용의 양태들은 개시된 특정 실시예들로 제한되는 것으로서 해석되어서는 안된다. 추가로, 본 명세서에서 설명되는 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로서 간주되어야 한다. 본 개시내용의 사상으로부터 벗어남이 없이, 변형들 및 변경들이 다른 것들, 및 채용된 등가물들에 의해 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 모든 그러한 변형들, 변경들, 및 등가물들이 청구된 요지의 사상 및 범주 내에 있다는 것이 명백히 의도된다.

본 발명이 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 이로 제한되지 않는다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 선호되는 실시예들에 대해 수많은 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있고 그러한 변경들 및 수정들이 본 발명의 진정한 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그에 따라, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 사상 및 범주 내에 있는 모든 그러한 등가의 변형들을 커버하는 것으로 해석되어야 하는 것으로 의도된다.

동일한 수치들이 동일한 요소들을 나타내는 첨부된 도면들과 관련하여 상기 제시된 상세한 설명은 개시된 요지의 다양한 실시예들의 설명으로서 의도되고 유일한 실시예들을 나타내는 것으로 의도되지 않는다. 본 개시내용에서 설명되는 각각의 실시예는 단지 예 또는 예시로서 제공되고, 다른 실시예들보다 선호되거나 유리한 것으로서 해석되어서는 안된다. 본 명세서에 제공되는 예시적인 예들은 개시된 정밀한 형태들로 청구된 요지를 제한하거나 총망라하는 것으로 의도되지 않는다.

본 개시내용에서는, 본 개시내용의 예시적인 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 특정 상세들이 제시된다. 그러나, 본 개시내용의 많은 실시예들이 특정 상세들의 일부 또는 전부 없이도 실시될 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 일부 경우들에서, 널리 알려진 프로세스 단계들이 본 개시내용의 다양한 양태들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 설명되지 않았다. 추가로, 본 개시내용의 실시예들이 본 명세서에서 설명되는 특징들의 임의의 조합을 채용할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims

전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법으로서,
컴퓨터 시스템에 의해, 하나 이상의 국부 에너지 저장 디바이스들 및 하나 이상의 전력 부하들을 포함하는 설비에 대한 전력 수요 정보를 획득하는 단계;
상기 컴퓨터 시스템에 의해, 상기 전력 수요 정보에 기초하여 복수의 가용 수요 관리 동작들로부터 수요 관리 동작을 선택하는 단계 - 상기 가용 수요 관리 동작들은 적어도 하나의 전력 부하 동작 및 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스 동작을 포함함 -; 및
상기 컴퓨터 시스템에 의해, 상기 선택된 수요 관리 동작을 수행하는 단계
를 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제1항에 있어서,
상기 전력 수요 정보는 수요 한도 설정점(demand limit set-point) 및 예측된 전력 수요값을 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제2항에 있어서,
상기 예측된 전력 수요값과 상기 수요 한도 설정점 사이의 차이로서 가용 전력값을 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 선택된 수요 관리 동작은 상기 가용 전력값에 적어도 부분적으로 기초하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제3항에 있어서,
상기 가용 전력값이 네거티브인 경우, 상기 선택된 수요 관리 동작은 부하 감축의 증가, 충전 전력의 감축, 및 전력 생성의 증가를 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제3항에 있어서,
상기 가용 전력값이 포지티브인 경우, 상기 선택된 수요 관리 동작은 부하 감축의 감소, 에너지 저장 디바이스의 충전, 및 전력 생성의 감소를 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법으로서,
컴퓨터 시스템에 의해, 복수의 간격들을 포함하는 시간 주기에 대한 전력 수요 정보를 획득하는 단계 - 상기 전력 수요 정보는 상기 시간 주기에 대한 수요 한도 설정점 및 상기 시간 주기에 대한 예측된 전력 수요값을 포함함 -;
상기 컴퓨터 시스템에 의해, 상기 예측된 전력 수요값이 상기 수요 한도 설정점을 초과한다는 것을 판정하는 단계; 및
상기 시간 주기에 대한 전력 수요를 감축하기 위해 가용 전력으로부터 인출하는 단계 - 상기 가용 전력은 하나 이상의 국부 전력 소스들 및 하나 이상의 전력 부하들의 가용 감축량(reduction)을 포함함 -
를 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제6항에 있어서,
상기 가용 전력으로부터 인출하는 단계는 우선순위 정보에 기초하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제7항에 있어서,
상기 우선순위 정보는 상기 전력 부하들에 대한 우선순위 정보를 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제8항에 있어서,
상기 전력 부하들에 대한 상기 우선순위 정보는 복수의 우선순위화된 세그먼트들을 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제7항에 있어서,
상기 우선순위 정보는 상기 국부 전력 소스들에 대한 우선순위 정보를 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제10항에 있어서,
상기 국부 전력 소스들에 대한 상기 우선순위 정보는 복수의 우선순위화된 세그먼트들을 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제7항에 있어서,
상기 우선순위 정보는 상기 전력 부하들 및 상기 국부 전력 소스들에 대한 우선순위 정보를 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제12항에 있어서,
상기 전력 부하들 및 상기 국부 전력 소스들에 대한 상기 우선순위 정보는 복수의 우선순위화된 세그먼트들을 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제6항에 있어서,
상기 가용 전력으로부터 인출하는 단계는 상기 간격들 중 적어도 하나의 간격에 대한 상기 전력 부하들 중 적어도 하나의 전력 부하를 감축하는 단계를 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제14항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전력 부하는 제약된 전력 부하인, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제6항에 있어서,
상기 가용 전력으로부터 인출하는 단계는 상기 국부 전력 소스들 중 적어도 하나의 국부 전력 소스로부터 전력을 생성하는 단계를 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
제16항에 있어서,
상기 적어도 하나의 국부 전력 소스는 에너지 저장 디바이스를 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 컴퓨터 구현 방법.
전력 수요를 관리하기 위한 시스템으로서,
하나 이상의 국부 에너지 저장 디바이스들 및 하나 이상의 전력 부하들을 포함하는 설비에 대한 전력 수요 정보를 획득하도록 구성된 하나 이상의 포트들; 및
하나 이상의 프로세서들
을 포함하고,
상기 하나 이상의 프로세서들은,
상기 전력 수요 정보에 기초하여 복수의 가용 수요 관리 동작들로부터 수요 관리 동작을 선택하도록 - 상기 가용 수요 관리 동작들은 적어도 하나의 전력 부하 동작 및 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스 동작을 포함함 -, 그리고
상기 선택된 수요 관리 동작을 수행하도록
구성되는, 전력 수요를 관리하기 위한 시스템.
제18항에 있어서,
상기 전력 수요 정보는 수요 한도 설정점 및 예측된 전력 수요값을 포함하는, 전력 수요를 관리하기 위한 시스템.
제19항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서들은 상기 예측된 전력 수요값과 상기 수요 한도 설정점 사이의 차이로서 가용 전력값을 계산하도록 추가로 구성되고, 상기 선택된 수요 관리 동작은 상기 가용 전력값에 적어도 부분적으로 기초하는, 전력 수요를 관리하기 위한 시스템.