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特開2024-28243分散型エネルギー資源を有する配電ネットワークの制御アーキテクチャ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024028243
(43)【公開日】2024-03-01
(54)【発明の名称】分散型エネルギー資源を有する配電ネットワークの制御アーキテクチャ
(51)【国際特許分類】
H02J 13/00 20060101AFI20240222BHJP
G06Q 50/06 20240101ALI20240222BHJP
H02J 3/46 20060101ALI20240222BHJP
H02J 3/38 20060101ALI20240222BHJP
【ＦＩ】
H02J13/00 311R
G06Q50/06
H02J3/46
H02J3/38 110
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023198212
(22)【出願日】2023-11-22
(62)【分割の表示】P 2021547289の分割
【原出願日】2020-02-06
(31)【優先権主張番号】16/274,314
(32)【優先日】2019-02-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】523380173
【氏名又は名称】ヒタチ・エナジー・リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＡＣＨＩ ＥＮＥＲＧＹ ＬＴＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ブリセット，アレクサンダー
(72)【発明者】
【氏名】カー，ジョセフ・エイ
(72)【発明者】
【氏名】ワン，ジェンユエン
【テーマコード（参考）】
5G064
5G066
【Ｆターム（参考）】
5G064AC09
5G064CB08
5G064CB12
5G064DA02
5G066AA03
5G066HA15
5G066HB01
5G066HB06
5G066HB09
5G066JB02
5G066JB03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】電力配電ネットワークを制御するための独自のアーキテクチャ、装置、方法及びシステムを提供する。
【解決手段】階層化され、分散型エネルギ資源（ＤＥＲ）による実電力、無効電力（ＶＡＲ）及び容量予備を含むエネルギーサービスの提供する電力配電ネットワーク１００であって、サブネットワーク位置的エネルギーサービス価格に基づいたサブネットワーク特定の制御変数及びＤＥＲ位置的エネルギーサービス価格に基づいたＤＥＲ特定の制御変数の複数を計算する。前記制御変数には、サブネットワーク位置的エネルギーサービス価格に基づく実際のサブネットワーク特定の制御変数及びＤＥＲ位置的エネルギーサービス価格に基づく実際のＤＥＲ特定の複数の制御変数があり、ＤＥＲによるエネルギーサービスの提供は、判断された制御変数に応答して行われる。
【選択図】図１
【解決手段】階層化され、分散型エネルギ資源（ＤＥＲ）による実電力、無効電力（ＶＡＲ）及び容量予備を含むエネルギーサービスの提供する電力配電ネットワーク１００であって、サブネットワーク位置的エネルギーサービス価格に基づいたサブネットワーク特定の制御変数及びＤＥＲ位置的エネルギーサービス価格に基づいたＤＥＲ特定の制御変数の複数を計算する。前記制御変数には、サブネットワーク位置的エネルギーサービス価格に基づく実際のサブネットワーク特定の制御変数及びＤＥＲ位置的エネルギーサービス価格に基づく実際のＤＥＲ特定の複数の制御変数があり、ＤＥＲによるエネルギーサービスの提供は、判断された制御変数に応答して行われる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
制御層の階層を含む電力ネットワーク（１００）の動作を制御するための方法であって、
第１の層コントローラ（１１４；１０００）を第１の層（１１０）に設けることを含み、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、前記電力ネットワークを上位層電力伝送グリッドに結合するよう構成され、前記方法はさらに、
第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）を第２の層（１３０）に設けることと、
第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）を第３の層（１４０）に設けることとを含み、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）の各々は、少なくとも１つの第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）を制御するよう構成され、
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）および前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、互いに双方向通信するよう構成され、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）および前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）は、互いに双方向通信するよう構成され、
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々は、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）のうちの少なくとも１つと、それぞれの少なくとも１つの第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）とを含むそれぞれのサブネットワークを制御するよう構成され、前記方法はさらに、
前記電力ネットワーク（１００）の動作を制御するためのサービス制御変数を判断することを含み、前記判断することは、
（ａ）前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）が、各サブネットワークにおいて前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて判断される、前記第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての集約エネルギーサービス予測を判断し、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）に送信することと、
（ｂ）前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）が、前記集約エネルギーサービス予測および前記電力ネットワークについての電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々に送信することと、
（ｃ）前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）が、前記それぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測に応答して判断されるそれぞれの第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求を判断して、前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信することとを含み、前記方法はさらに、
前記第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を前記第２の層（１３０）において受け、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を前記第１の層（１１０）で受けることを含む、制御層の階層を含む電力ネットワーク（１００）の動作を制御するための方法。
第１の層コントローラ（１１４；１０００）を第１の層（１１０）に設けることを含み、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、前記電力ネットワークを上位層電力伝送グリッドに結合するよう構成され、前記方法はさらに、
第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）を第２の層（１３０）に設けることと、
第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）を第３の層（１４０）に設けることとを含み、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）の各々は、少なくとも１つの第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）を制御するよう構成され、
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）および前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、互いに双方向通信するよう構成され、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）および前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）は、互いに双方向通信するよう構成され、
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々は、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）のうちの少なくとも１つと、それぞれの少なくとも１つの第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）とを含むそれぞれのサブネットワークを制御するよう構成され、前記方法はさらに、
前記電力ネットワーク（１００）の動作を制御するためのサービス制御変数を判断することを含み、前記判断することは、
（ａ）前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）が、各サブネットワークにおいて前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて判断される、前記第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての集約エネルギーサービス予測を判断し、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）に送信することと、
（ｂ）前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）が、前記集約エネルギーサービス予測および前記電力ネットワークについての電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々に送信することと、
（ｃ）前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）が、前記それぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測に応答して判断されるそれぞれの第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求を判断して、前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信することとを含み、前記方法はさらに、
前記第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を前記第２の層（１３０）において受け、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を前記第１の層（１１０）で受けることを含む、制御層の階層を含む電力ネットワーク（１００）の動作を制御するための方法。
【請求項2】
ステップ（ａ）の前に、
（ａ０）前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）が、各サブネットワークにおいて前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される初期の第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて、前記第２の
層コントローラのそれぞれのサブネットワークに対する初期の集約エネルギーサービス予測を判断し、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）に送信することと、
（ｂ０）前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）が、前記初期の集約エネルギーサービス予測に応答して電力フロー最適化を用いずに判断される初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測を判断し、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々に送信することと、
（ｃ０）前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）が、前記初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測に応答して判断される初期の第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信することとを含む、請求項１に記載の方法。
（ａ０）前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）が、各サブネットワークにおいて前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される初期の第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて、前記第２の
層コントローラのそれぞれのサブネットワークに対する初期の集約エネルギーサービス予測を判断し、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）に送信することと、
（ｂ０）前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）が、前記初期の集約エネルギーサービス予測に応答して電力フロー最適化を用いずに判断される初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測を判断し、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々に送信することと、
（ｃ０）前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）が、前記初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測に応答して判断される初期の第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記電力ネットワークは配電ネットワークであり、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は配電システムコントローラであり、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）はサブネットワークコントローラであり、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）は分散型エネルギ資源（ＤＥＲ）コントローラであり、前記第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）は、分散型エネルギー資源である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項4】
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、独立系統機関コントローラおよび／または地域送電機関コントローラであり、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、配電システムコントローラであり、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）は、サブネットワークコントローラであり、前記第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）は、それぞれのサブネットワークである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項5】
前記ステップ（ａ）～（ｃ）は反復的に繰り返され、少なくとも反復回数または総反復時間の制限の評価を含む１つ以上の反復停止基準評価が実行される、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
前記１つ以上の反復停止基準評価は、１つ以上の更新された第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測の収束評価を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を前記第１の層（１１０）で受けた後に制御プロセスを実行することを含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項8】
前記制御プロセスは、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）を動作させて、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の制御下で提供されるエネルギーサービスの実際の測定値に応答して、実際の第２の層特定のエネルギーサービス予測のセットを計算することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記制御プロセスは、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）を動作させて、前記第３の層コントローラの制御下で提供されるエネルギーサービスの実際の測定値およびそれぞれの実際の第２の層特定のエネルギーサービス予測に応答して、実際の第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測の複数のセットを計算することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記電力ネットワークについての前記電力フロー最適化は、前記第１の層と前記第２の層との間の、および前記第１の層と前記第２の層とを含む前記電力ネットワークの層における電力フローの最適化に限定される、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項11】
前記配電ネットワークについての前記電力フロー最適化は、前記第２の層と前記第３の層との間の前記電力ネットワークの部分の任意の最適化を除外する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項12】
制御層の階層を含む電力ネットワーク（１００）の動作を制御するためのシステムであって、
第１の層（１１０）における第１の層コントローラ（１１４；１０００）を備え、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、前記電力ネットワークを上位層電力伝送グリッドに結合するよう構成され、前記システムはさらに、
第２の層（１３０）における第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）と、
第３の層（１４０）における第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）とを備え、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）の各々は、少なくとも１つの第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）を制御するよう構成され、
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）および前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、互いに双方向通信するよう構成され、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）および前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）は、互いに双方向通信するよう構成され、
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々は、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）のうちの少なくとも１つと、それぞれの少なくとも１つの第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）とを含むそれぞれのサブネットワークを制御するよう構成され、
前記システムは、電力ネットワーク（１００）の動作を制御するためのサービス制御変数を判断するよう構成され、前記動作において、
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、（ａ）各サブネットワークにおいて前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて判断される、前記第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての集約エネルギーサービス予測を判断し、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）に送信するよう構成され、
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、（ｂ）前記集約エネルギーサービス予測および前記電力ネットワークについての電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々に送信するよう構成され、
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、（ｃ）前記それぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測に応答して判断されるそれぞれの第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求を判断して、前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信するよう構成され、さらに、
前記第２の層（１３０）は、前記第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受けるよう構成され、
前記第１の層（１１０）は、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受けるよう構成される、システム。
第１の層（１１０）における第１の層コントローラ（１１４；１０００）を備え、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、前記電力ネットワークを上位層電力伝送グリッドに結合するよう構成され、前記システムはさらに、
第２の層（１３０）における第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）と、
第３の層（１４０）における第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）とを備え、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）の各々は、少なくとも１つの第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）を制御するよう構成され、
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）および前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、互いに双方向通信するよう構成され、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）および前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）は、互いに双方向通信するよう構成され、
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々は、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）のうちの少なくとも１つと、それぞれの少なくとも１つの第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）とを含むそれぞれのサブネットワークを制御するよう構成され、
前記システムは、電力ネットワーク（１００）の動作を制御するためのサービス制御変数を判断するよう構成され、前記動作において、
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、（ａ）各サブネットワークにおいて前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて判断される、前記第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての集約エネルギーサービス予測を判断し、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）に送信するよう構成され、
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、（ｂ）前記集約エネルギーサービス予測および前記電力ネットワークについての電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々に送信するよう構成され、
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、（ｃ）前記それぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測に応答して判断されるそれぞれの第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求を判断して、前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信するよう構成され、さらに、
前記第２の層（１３０）は、前記第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受けるよう構成され、
前記第１の層（１１０）は、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受けるよう構成される、システム。
【請求項13】
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、各サブネットワークにおいて前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供され
る初期の第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて、前記第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての初期の集約エネルギーサービス予測を判断し、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）に送信するよう構成され、
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、前記初期の集約エネルギーサービス予測に応答して電力フロー最適化を用いずに判断される初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測を判断し、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々に送信するよう構成され、
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、前記初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測に応答して判断される、初期の第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信するよう構成される、請求項１２に記載のシステム。
る初期の第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて、前記第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての初期の集約エネルギーサービス予測を判断し、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）に送信するよう構成され、
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、前記初期の集約エネルギーサービス予測に応答して電力フロー最適化を用いずに判断される初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測を判断し、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々に送信するよう構成され、
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、前記初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測に応答して判断される、初期の第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信するよう構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項14】
前記電力ネットワークは配電ネットワークであり、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は配電システムコントローラであり、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）はサブネットワークコントローラであり、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）は分散型エネルギ資源（ＤＥＲ）コントローラであり、前記第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）は、分散型エネルギー資源である、請求項１２または１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、独立系統機関コントローラおよび／または地域送電機関コントローラであり、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、配電システムコントローラであり、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）は、サブネットワークコントローラであり、前記第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）は、それぞれのサブネットワークである、請求項１２または１３に記載のシステム。
【請求項16】
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）および前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、動作（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を反復的に繰り返すように構成され、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、少なくとも反復回数または総反復時間の制限の評価を含む１つ以上の反復停止基準評価を実行するよう構成される、請求項１２～１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項17】
前記１つ以上の反復停止基準評価は、１つ以上の更新された第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測の収束評価を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項18】
前記システムは、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を前記第１の層（１１０）で受けた後に制御プロセスを実行するよう構成される、請求項１２～１７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項19】
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の制御下で提供されるエネルギーサービスの実際の測定値に応答して、実際の第２の層特定のエネルギーサービス予測のセットを計算するよう構成される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項20】
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）の制御下で提供されるエネルギーサービスの実際の測定値およびそれぞれの実際の第２の層特定のエネルギーサービス予測に応答して、実際の第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測の複数のセットを計算するよう構成される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
前記電力ネットワークについての前記電力フロー最適化は、前記第１の層と前記第２の層との間の、および前記第１の層と前記第２の層とを含む前記電力ネットワークの層における電力フローの最適化に限定される、請求項１２～２０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項22】
前記配電ネットワークについての前記電力フロー最適化は、前記第２の層と前記第３の層との間の前記電力ネットワークの部分の任意の最適化を除外する、請求項１２～２１のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
背景
本出願は、分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）を有する電力配電ネットワーク（本明細書では配電ネットワークと呼ばれることもある）のための制御アーキテクチャ、ならびに関連する装置、方法、システム、および技術に関する。電力伝送グリッド制御システムは、電力伝送グリッドの動作を制御することに関連して、位置的限界価格設定のような位置的価格設定を利用している。配電ネットワークにおけるＤＥＲの普及は同様の可能性を与え、同様の制御システムを配電ネットワークに拡張するためにいくつかの提案がなされている。しかしながら、実際には、そのような提案は、多数の技術的問題に直面し、それによって頓挫してきた。
本出願は、分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）を有する電力配電ネットワーク（本明細書では配電ネットワークと呼ばれることもある）のための制御アーキテクチャ、ならびに関連する装置、方法、システム、および技術に関する。電力伝送グリッド制御システムは、電力伝送グリッドの動作を制御することに関連して、位置的限界価格設定のような位置的価格設定を利用している。配電ネットワークにおけるＤＥＲの普及は同様の可能性を与え、同様の制御システムを配電ネットワークに拡張するためにいくつかの提案がなされている。しかしながら、実際には、そのような提案は、多数の技術的問題に直面し、それによって頓挫してきた。
【背景技術】
【0002】
ＤＥＲを含む配電ネットワークにおける位置的価格判断は、それらの複雑さおよび時間的変動性のため、非常に困難である。多くの提案される制御解決策は、計算集中的であり、実用的ではない。さらに、並外れた計算資源の支援があっても、ＤＥＲを含む配電ネットワークのための制御システムは、多数の、まだ対処されていない技術的課題に直面する。例えば、配電ネットワークオペレータは、配電システムにおけるＤＥＲの動作に対する制御権限を欠くことがあり、真の指示（dispatch）または需要応答制御を実現不能にする。これは、完全に計算された解でも、実際には確実に実現することができないことを意味する。さらに、配電ネットワークにおけるＤＥＲは、複数のＤＥＲを制御するアグリゲータによって制御され得る。さらに、アグリゲータ制御ＤＥＲは、配電ネットワーク全体にわたって異なる位置に配置され得、アグリゲータの構成ＤＥＲは、時間とともに変化することになる。制御変数としての位置的価格設定の、最も速く、最も正確であり、最も精密な計算であっても、位相不均衡、線路輻輳、過電圧条件、および他の動作制約変動などの望ましくないネットワーク動作をもたらす可能性がある。本明細書で開示される独自のアーキテクチャ、装置、方法、システム、および技法に対する実質的な必要性が依然として存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
例示的な実施形態の開示
本開示の例示的な実施形態、その作製および使用態様ならびにプロセスを、明確に、簡潔に、および正確に説明するために、ならびにその実施、作製および使用を可能にするために、ここで、図に示されるものを含む特定の例示的な実施形態を参照し、特定の文言を用いてそれらを説明する。しかしながら、本発明の範囲は、それによっては限定されず、本発明は、当業者に想起されるような例示的な実施形態のそのような変更、修正、およびさらなる適用を含み、それらを保護することを理解されたい。
本開示の例示的な実施形態、その作製および使用態様ならびにプロセスを、明確に、簡潔に、および正確に説明するために、ならびにその実施、作製および使用を可能にするために、ここで、図に示されるものを含む特定の例示的な実施形態を参照し、特定の文言を用いてそれらを説明する。しかしながら、本発明の範囲は、それによっては限定されず、本発明は、当業者に想起されるような例示的な実施形態のそのような変更、修正、およびさらなる適用を含み、それらを保護することを理解されたい。
【0004】
開示の概要
電力配電ネットワーク（本明細書では配電ネットワークと呼ばれることもある）を制御するための独自のアーキテクチャ、装置、方法、システム、および技術が開示される。ある実施形態では、階層化された位置的エネルギーサービス制御変数を含む分散型階層制御アーキテクチャを利用して、配電ネットワークにおけるＤＥＲによるエネルギーサービス（例えば、実電力、無効電力（ＶＡＲ）、および容量確保）の提供を判断および制御する。例示的な実施形態では、エネルギーサービス制御変数は、所与のエネルギーサービスの価格またはコストに関して特定の単位で表示されてもよく、エネルギーサービス価格制御変数と称されてもよい。価格またはコストに関するエネルギーサービス制御変数の特定の
単位での表示は便利であり、関連する経済的活動の実施を単純化する。しかしながら、価格またはコストに関する制御変数の特定の単位での表示は本質的に任意であり、エネルギーサービス制御変数は本明細書に開示される例によって例示されるような特定のシステムおよびデバイスの動作を制御するために使用される技術的制御特徴である、という事実を変更しないことを理解されたい。さらなる実施形態、形態、目的、特徴、利点、局面、および利益は、以下の説明および図面から明白となるであろう。
電力配電ネットワーク（本明細書では配電ネットワークと呼ばれることもある）を制御するための独自のアーキテクチャ、装置、方法、システム、および技術が開示される。ある実施形態では、階層化された位置的エネルギーサービス制御変数を含む分散型階層制御アーキテクチャを利用して、配電ネットワークにおけるＤＥＲによるエネルギーサービス（例えば、実電力、無効電力（ＶＡＲ）、および容量確保）の提供を判断および制御する。例示的な実施形態では、エネルギーサービス制御変数は、所与のエネルギーサービスの価格またはコストに関して特定の単位で表示されてもよく、エネルギーサービス価格制御変数と称されてもよい。価格またはコストに関するエネルギーサービス制御変数の特定の
単位での表示は便利であり、関連する経済的活動の実施を単純化する。しかしながら、価格またはコストに関する制御変数の特定の単位での表示は本質的に任意であり、エネルギーサービス制御変数は本明細書に開示される例によって例示されるような特定のシステムおよびデバイスの動作を制御するために使用される技術的制御特徴である、という事実を変更しないことを理解されたい。さらなる実施形態、形態、目的、特徴、利点、局面、および利益は、以下の説明および図面から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】例示的な配電ネットワークの特定の物理的および論理的局面を示す概略図である。
【図2】例示的な配電ネットワークの特定の物理的および論理的局面を示す概略図である。
【図3a】配電ネットワークのための例示的なエネルギーサービス制御プロセスのいくつかの局面を示すフローチャートである。
【図3b】配電ネットワークのための例示的なエネルギーサービス制御プロセスのいくつかの局面を示すフローチャートである。
【図4】配電ネットワークのための例示的なエネルギーサービス制御プロセスのいくつかの局面を示すフローチャートである。
【図5】経時的な複数エネルギーサービス制御プロセスおよびエネルギーサービス制御プロセスの発生を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
例示的な実施形態の詳細な説明
図１および図２を参照すると、例示的な電力ネットワーク、この例示的な実施形態では電力配電ネットワーク１００（本明細書では配電ネットワーク１００と呼ばれることもある）の特定の物理的および論理的な局面が示される。配電ネットワーク１００は、最上層１１０（この実施形態によれば、本明細書では第１の層とも称される）、中間層１２０、中層１３０（この実施形態によれば、本明細書では第２の層とも称される）、および最下層１４０（この実施形態によれば、本明細書では第３の層とも称される）を含む制御層の階層を含み、それらの各々は、本明細書において以下でさらに説明されるように、特定の動作を実行するよう構成された特定の構成要素を備える。
図１および図２を参照すると、例示的な電力ネットワーク、この例示的な実施形態では電力配電ネットワーク１００（本明細書では配電ネットワーク１００と呼ばれることもある）の特定の物理的および論理的な局面が示される。配電ネットワーク１００は、最上層１１０（この実施形態によれば、本明細書では第１の層とも称される）、中間層１２０、中層１３０（この実施形態によれば、本明細書では第２の層とも称される）、および最下層１４０（この実施形態によれば、本明細書では第３の層とも称される）を含む制御層の階層を含み、それらの各々は、本明細書において以下でさらに説明されるように、特定の動作を実行するよう構成された特定の構成要素を備える。
【0007】
図１に示す実施形態によれば、配電ネットワーク１００の最上層１１０は、配電ネットワーク１００を電力伝送ネットワーク１０（この実施形態によれば、本明細書では上位層電力伝送グリッドとも称される）に作動的に結合し、電力伝送ネットワーク１０と配電ネットワーク１００との間で双方向の電力変換を提供するよう構成された変電所１１２（伝送またはＨＶ／ＨＶ変電所と呼ばれることもある）を含む。特定の実施形態では、変電所１１２は、高電圧／高電圧（ＨＶ／ＨＶ）電力変換を提供するよう構成され、装備されるが、他の電力レベル変換も企図される。変電所１１２は、変電所１１２の動作を制御するよう構成され、配電ネットワーク１００内の他のコントローラと双方向通信するよう構成される配電システムコントローラ１１４（この実施形態によれば、本明細書では第１の層コントローラとも称される）を含む。特定の実施形態によれば、配電システムコントローラ１１４は、配電ネットワーク１００の最上層１１０に設けられた唯一のコントローラである。
【0008】
配電ネットワーク１００の中間層１２０は変電所１２２ａ、１２２ｂ（サブ送電変電所またはＨＶ／ＭＶ変電所と呼ばれることもある）を含み、変電所１２２ａ、１２２ｂは、最上層１１０を中層１３０に作動的に結合し、それらの間において双方向電力変換を提供するよう構成される。特定の実施形態では、変電所１２２ａ、１２２ｂは、それらの高電圧／中電圧（ＨＶ／ＭＶ）電力変換を提供するよう構成され、装備されるが、他の電力レ
ベル変換も企図される。変電所１２２ａ、１２２ｂは、それらのそれぞれの動作を制御するそれぞれのコントローラを含むことができ、この例では必要ではないが、配電ネットワーク１００内の他のコントローラと双方向通信するように構成することもできる。当業者であれば、中間層１２０は、この例では必要でなくてもよいことを理解する。省略記号１２０ｎによって示されるように、配電ネットワーク１００の中間層１２０は、中間層１２０において、より多いまたはより少ない数の変電所を含んでもよい。いくつかの実施形態では、中間層１２０は省略されてもよい。他の実施形態は、層１２０と層１１０との間および／または層１２０と層１３０との間にそれぞれの変電所を含む追加の層を含んでもよい。
ベル変換も企図される。変電所１２２ａ、１２２ｂは、それらのそれぞれの動作を制御するそれぞれのコントローラを含むことができ、この例では必要ではないが、配電ネットワーク１００内の他のコントローラと双方向通信するように構成することもできる。当業者であれば、中間層１２０は、この例では必要でなくてもよいことを理解する。省略記号１２０ｎによって示されるように、配電ネットワーク１００の中間層１２０は、中間層１２０において、より多いまたはより少ない数の変電所を含んでもよい。いくつかの実施形態では、中間層１２０は省略されてもよい。他の実施形態は、層１２０と層１１０との間および／または層１２０と層１３０との間にそれぞれの変電所を含む追加の層を含んでもよい。
【0009】
配電ネットワーク１００の中層１３０は配電変電所１５２、１６２、１７２（ＭＶ／ＭＶ変電所と呼ばれることもある）を含み、配電変電所１５２、１６２、１７２は、中間層１２０を最下層１４０に作動的に結合し、それらの間において双方向電力変換を提供するよう構成される。特定の実施形態では、変電所１５２、１６２、１７２は、中電圧／中電圧（ＭＶ／ＭＶ）電力変換を提供するよう構成され、装備されるが、他の電力レベル変換も企図される。変電所１５２、１６２、１７２は、それぞれのサブネットワークコントローラ１５４、１６４、１７４（この実施形態によれば、本明細書では第２の層コントローラとも称される）を含み、サブネットワークコントローラ１５４、１６４、１７４は、それらのそれぞれの動作を制御し、配電ネットワーク１００内の他のコントローラと双方向通信するよう構成される。省略記号１３０ｎによって示されるように、配電ネットワーク１００は、中層１３０において、より多いまたはより少ない数の変電所を含み得る。
【0010】
最下層１４０は、分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）１５５、１５７、１６７、１７７（この実施形態によれば、本明細書では第３の層エンティティとも称される）を含み、これらは、中層１３０の特定の変電所１５２、１６２、１７２と作動的に結合され、それらとの間で電力を授受するよう構成される。ＤＥＲ１５５、１５７、１６７、１７７は、例えば、エンジン動力発電機、太陽光発電システム、風力発電システム、小型水力発電システム、バイオマス発電システム、バイオガス発電システム、地熱発電システム、バッテリもしくはフライホイールなどのエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）、エネルギー使用もしくは負荷削減システム、またはそれらの組み合わせを含むことができる。最下層１４０はまた、需要応答ＤＥＲ（ＤＲ－ＤＥＲ）１５９、１６９（この実施形態によれば、本明細書では第３の層エンティティとも称される）を含み、これらは、中層１３０の特定の変電所１５２、１６２、１７２と作動的に結合され、それらとの間で電力を授受するよう構成される。ＤＲ－ＤＥＲ１５９、１６９は、需要応答エネルギー使用または負荷削減システムを備えてもよく、またはそれのみからなってもよい。ＤＥＲ１５５、１５７、１６７、１７７のうちの１つ以上は、上位層制御要素がＤＥＲの動作を制御または指示する能力を欠くように、それのそれぞれのＤＥＲコントローラによって自律的に制御され得る。対照的に、ＤＲ－ＤＥＲは、それらのそれぞれのＤＥＲコントローラによって制御され、時として、要求応答または指示（dispatch）動作と呼ばれる。省略記号１４０ｎによって示されるように、配電ネットワーク１００は、最下層１４０において、より多いまたはより少ない数のＤＥＲおよび／またはＤＲ負荷を含み得る。
【0011】
配電ネットワーク１００の中層１３０および最下層１４０は、複数の別個のサブネットワーク１５０、１６０、１７０を含む。図示した実施形態では、サブネットワーク１５０は、配電変電所１５２、ＤＥＲ１５５、１５７およびＤＲ－ＤＥＲ１５９を含み、サブネットワーク１６０は、配電変電所１６２、ＤＥＲ１６７およびＤＲ－ＤＥＲ１６９を含み、サブネットワーク１７０は、配電変電所１６２およびＤＥＲ１７７を含む。このサブネットワーク構成は単純な例であり、より多くのもしくはより少ないＤＥＲ、ＤＲ－ＤＥＲ、および／または追加の負荷もしくはより少ない負荷を有するサブネットワークが本開示によって企図されることを理解されたい。
【0012】
ＤＥＲ１５５、１５７、１６７、１７７およびＤＲ－ＤＥＲ１５９、１６９は、個々のＤＥＲに専用のコントローラまたは複数のＤＥＲ用のアグリゲータコントローラとすることができるそれぞれのＤＥＲコントローラ（この実施形態によれば、本明細書では第３の層コントローラとも称される）によって制御される。例えば、ＤＥＲ１５５は、その目的専用のＤＥＲコントローラ１９２によって制御される。同様に、ＤＲ－ＤＥＲ１５９は、その目的専用のＤＥＲコントローラ１９４によって制御される。対照的に、ＤＥＲコントローラ１９６は、別個のサブネットワークにあるＤＥＲ１７７およびＤＲ－ＤＥＲ１６９を制御する。同様に、ＤＥＲコントローラ１９８は、同様に別個のサブネットワークにあるＤＥＲ１５７およびＤＥＲ１７６を制御する。
【0013】
配電ネットワーク１００は、電力配電ネットワークを電力伝送グリッドに結合する送電変電所における配電システムコントローラを含む配電ネットワークの一例であることを理解されたい。配電ネットワークはまた、送電変電所によってサービスを受け、配電ネットワークのそれぞれの複数のサブネットワークにサービスを提供する、それぞれの複数の配電変電所に設けられる複数のサブネットワークコントローラを含む配電ネットワークの一例でもある。さらに、配電ネットワーク１００において、サブネットワークコントローラの各々は、配電システムコントローラと双方向に通信し、それぞれの複数の分散型エネルギー資源コントローラ（ＤＥＲコントローラ）と双方向に通信するよう構成される。さらに、ＤＥＲコントローラの各々は、複数のＤＥＲのうちの１つ以上のＤＥＲの動作を制御するよう構成され、ＤＥＲコントローラのうちの１つ以上は、配電ネットワークの異なるサブネットワークに位置する２つ以上のＤＥＲの動作を制御するよう構成される。
【0014】
配電システムコントローラ１１４、サブネットワークコントローラ１５４、１６４、１７４、およびＤＥＲコントローラ１９２、１９４、１９６、１９８などを含む本明細書に開示されるコントローラは、いくつかの形態および構成で提供されてもよいことをさらに理解されたい。例えば、開示されるコントローラは、デジタル回路、アナログ回路、またはこれらのタイプの両方の組み合わせを備えてもよい。開示されるコントローラの処理回路は、プログラム可能、集積された状態機械、またはそれらのハイブリッド組合せとすることができる。開示されるコントローラは、１つ以上の演算論理ユニット、中央処理装置、またはプロセッサコアを含む処理回路、ならびに処理回路と作動的に結合される１つ以上のメモリ、通信インターフェース、センサ、および他のアナログ回路またはデジタル回路を含み得る。いくつかの形態では、開示されるコントローラは、マイクロプロセッサベースまたはマイクロコントローラベースのコンピューティングデバイスとすることができる。さらに、開示されるコントローラは、配電ネットワーク１００内の単一の場所として提供されてもよい。そのような形態では、開示されるコントローラは、単一のマイクロプロセッサベースもしくはマイクロコントローラベースのコンピューティングデバイスまたは複数のそのようなコンピューティングデバイスを備え得る。開示されるコントローラはまた、複数の場所にわたって分散されてもよい。そのような形態では、配電ネットワーク１００の所与の位置に存在する開示されるコントローラの構成要素は、単一のデバイスまたは複数のデバイスを含み得る。さらに、開示されるコントローラの一部のみが、配電ネットワーク１００の所与の場所に存在すると見なされるために、その場所に物理的に存在する必要があることを理解されたい。したがって、たとえば、サブネットワークコントローラは、所与の配電変電所にそのうちのいくつかのみが存在する複数のコントローラ構成要素を含み得る。
【0015】
図３ａは、本開示の別の例示的な実施形態を示す。この実施形態では、電力ネットワーク（例えば、図１および図２のネットワーク１００）の動作を制御するシステムは、第１の層コントローラ、例えば、上述の図１および図２に示される実施形態にあるような配電システムコントローラ１１４、または以下の図６に示される実施形態にあるような独立系
統機関コントローラおよび／または地域送電機関コントローラ１０００を備える。第１の層コントローラは、第１の層１１０に位置し、電力ネットワークを、上位層の電力伝送グリッド、例えば、上述の電力伝送ネットワーク１０に結合するよう構成される。この実施形態によれば、システムは、第２の層コントローラ、例えば、上述の図１および図２に示される実施形態にあるようなサブネットワークコントローラ１５４～１７４、または以下の図６に示される実施形態にあるような配電システムコントローラ１１００～１３００をさらに備える。第２の層コントローラは、第２の層１３０に位置する。この実施形態によれば、システムは、第３の層コントローラ、例えば、上述の図１および図２に示される実施形態にあるようなＤＥＲコントローラ１２～１９８、または以下の図６に示される実施形態にあるようなサブネットワークコントローラ１１１０～１３３０をさらに備える。第３の層コントローラは、第３の層１４０に位置し、第３の層コントローラの各々は、少なくとも１つの第３の層エンティティ、例えば、上述の図１および図２に示される実施形態にあるようなＤＥＲ１５５、１５７、１６７、１６９、１７７のうちの１つ以上、または以下の図６に示される実施形態にあるようなサブネットワークを制御するよう構成される。第１の層コントローラおよび第２の層コントローラは、互いに双方向に通信するよう構成され、第２の層コントローラおよび第３の層コントローラは、互いに双方向に通信するよう構成される。第２の層コントローラは、第３の層コントローラのうちの少なくとも１つおよびそれぞれの少なくとも１つの第３の層エンティティを含むそれぞれのサブネットワークを制御するよう構成される。
統機関コントローラおよび／または地域送電機関コントローラ１０００を備える。第１の層コントローラは、第１の層１１０に位置し、電力ネットワークを、上位層の電力伝送グリッド、例えば、上述の電力伝送ネットワーク１０に結合するよう構成される。この実施形態によれば、システムは、第２の層コントローラ、例えば、上述の図１および図２に示される実施形態にあるようなサブネットワークコントローラ１５４～１７４、または以下の図６に示される実施形態にあるような配電システムコントローラ１１００～１３００をさらに備える。第２の層コントローラは、第２の層１３０に位置する。この実施形態によれば、システムは、第３の層コントローラ、例えば、上述の図１および図２に示される実施形態にあるようなＤＥＲコントローラ１２～１９８、または以下の図６に示される実施形態にあるようなサブネットワークコントローラ１１１０～１３３０をさらに備える。第３の層コントローラは、第３の層１４０に位置し、第３の層コントローラの各々は、少なくとも１つの第３の層エンティティ、例えば、上述の図１および図２に示される実施形態にあるようなＤＥＲ１５５、１５７、１６７、１６９、１７７のうちの１つ以上、または以下の図６に示される実施形態にあるようなサブネットワークを制御するよう構成される。第１の層コントローラおよび第２の層コントローラは、互いに双方向に通信するよう構成され、第２の層コントローラおよび第３の層コントローラは、互いに双方向に通信するよう構成される。第２の層コントローラは、第３の層コントローラのうちの少なくとも１つおよびそれぞれの少なくとも１つの第３の層エンティティを含むそれぞれのサブネットワークを制御するよう構成される。
【0016】
この実施形態によれば、システムは、判断およびエネルギーサービス要求動作を制御するためのサービス制御変数を判断するよう構成される。これは以下のように行われる。
【0017】
ステップＳ１００において、第２の層コントローラは、各サブネットワークにおいてそれぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて判断される、第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての集約エネルギーサービス予測を判断し、第１の層コントローラに送信する。
【0018】
ステップＳ１０２において、第１の層コントローラは、集約エネルギーサービス予測および電力ネットワークについての電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、第２の層コントローラの各々に送信する。
【0019】
ステップＳ１０４において、第２の層コントローラは、それぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測に応答して判断されるそれぞれの第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求を判断して、それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信する。
【0020】
ステップＳ１０６において、第２の層は、第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、第３の層コントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受け取る。
【0021】
ステップＳ１０８において、第１の層は、第２の層コントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受け取る。
【0022】
図３ｂを参照すると、配電ネットワークのための例示的な制御プロセス３００のいくつかの局面が示される。一局面では、制御プロセス３００は、配電ネットワーク１００などの配電ネットワークの動作を制御するためのレバーまたは制御変数として層状の位置的価格設定を利用する配電ネットワークのための分散型階層制御プロセスの一例を提供する。
別の局面では、制御プロセス３００は、配電ネットワーク１００などの配電ネットワークの動作を制御する際に利用される事前のエネルギーサービス価格制御変数計算における例示的な動作を示す。制御プロセス３００を説明する際に、配電ネットワーク１００の特定の要素を時々参照する。しかしながら、配電ネットワーク１００の要素は、特に言及されなくても利用され得ること、ならびに制御プロセスは、様々な他の配電ネットワークおよび構成要素において実現され得、およびそれらによって実行され得ることの両方が理解されるべきである。
別の局面では、制御プロセス３００は、配電ネットワーク１００などの配電ネットワークの動作を制御する際に利用される事前のエネルギーサービス価格制御変数計算における例示的な動作を示す。制御プロセス３００を説明する際に、配電ネットワーク１００の特定の要素を時々参照する。しかしながら、配電ネットワーク１００の要素は、特に言及されなくても利用され得ること、ならびに制御プロセスは、様々な他の配電ネットワークおよび構成要素において実現され得、およびそれらによって実行され得ることの両方が理解されるべきである。
【0023】
制御プロセス３００は、動作３０２で開始され得、複数のＤＥＲコントローラ（個々のＤＥＲのためのコントローラと複数のＤＥＲのためのアグリゲータコントローラとの両方を含む）が、エネルギーサービス価格を含むＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、エネルギーサービス予測を１つ以上のそれぞれのサブネットワークネットワークコントローラに送信する。配電ネットワーク１００の文脈では、これらの動作は、ＤＥＲコントローラ１９２、１９４、１９６、１９８および／または他のＤＥＲコントローラならびにサブネットワークコントローラ１５４、１６４、１７４および／または他のサブネットワークコントローラが関与し得る。エネルギーサービス予測は、１つ以上のエネルギーサービスに対する初期入札価格値を含み、それは、予測を生成するＤＥＲまたはアグリゲータが将来の時点または将来の期間にわたって１つ以上のエネルギーサービスを提供する価格を示す。特定の形態では、１つ以上のエネルギーサービスは、実電力、無効電力（ＶＡＲ）、および予備電力容量のうちの１つ以上を含む。ＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス予測は、様々なエネルギーサービス動作にどのように参加するかに関する各ＤＥＲコントローラの自律的な判断に基づくことができる。エネルギーサービス予測はまた、エネルギーサービス予測の変動を価格の関数として示す線形化されたコスト関数を含み得る。制御プロセス３００の第１の反復において、動作３０２は、エネルギーサービス価格を含む初期エネルギーサービス予測を判断し、送信し得る。制御プロセス３００の第２の、および任意の後続の反復において、動作３０２は、動作３０２によって、または以下で説明する動作３１４などの別の動作によって判断され得る、エネルギーサービス価格を含む更新されたエネルギーサービス予測を送信し得る。
【0024】
制御プロセス３００は、動作３０２から動作３０４に進み、複数のサブネットワークコントローラの各々は、それらのそれぞれのサブネットワークに対するエネルギーサービス価格を含むサブネットワークコントローラ特定の集約エネルギーサービス予測を判断し、それらのそれぞれの集約エネルギーサービス予測を配電ネットワークコントローラに送信する。したがって、動作３０４は、図３ａに示される実施形態におけるステップＳ１００に対応する。複数のサブネットワークコントローラの各々は、それらのそれぞれのサブネットワークのＤＥＲから受信されたエネルギーサービス予測と、それのそれぞれのサブネットワークの正味の電気的挙動のモデルとを用いて、それのそれぞれのサブネットワーク全体についての集約エネルギーサービス価格を含む集約エネルギーサービス予測を判断する。サブネットワークモデルは、好ましくは、所与のサブネットワーク内のすべてのＤＥＲおよび負荷が制御され得るわけではないこと、およびいくつかのＤＥＲは、任意のエネルギーサービス動作または所与のエネルギーサービス動作に参加しないことを自律的に選択し得ることを認識する。したがって、モデルは、サブネットワーク内の参加ＤＥＲおよび非参加ＤＥＲまたは非制御負荷および発電機を区別することができる。モデルはまた、サブネットワークにおける参加ＤＥＲの履歴挙動を考慮して、それらが所与のエネルギーサービス動作に参加する可能性を評価することもできる。各サブネットワークコントローラによって生成される集約エネルギーサービス予測はまた、その構成ＤＥＲコントローラによってサブネットワーク全体のための単一の線形関数に提供されるコスト関数に基づく集約コスト関数も含み得る。計算されると、各サブネットワークコントローラは、その集約されたエネルギーサービス予測を配電システムコントローラに送信する。
【0025】
制御プロセス３００は、動作３０４から条件３０６に進み、制御プロセス３００が制御動作の所与のセット（例えば、特定のエネルギーサービス提供イベントおよび／または特定の制御期間、時間もしくはウィンドウ）について、その最初の反復にあるかどうかを評価する。条件３０６が真と評価する場合、すなわち、制御プロセスが第１の反復にある場合、制御プロセス３００は、動作３０８に進み、配電ネットワークコントローラは、初期の集約エネルギーサービス価格に応答して電力フロー最適化または最適化された電力フロー（ＯＰＦ）を用いずに判断される初期のネットワーク全体のエネルギーサービス価格を判断し、サブネットワークコントローラの各々に送信する。したがって、動作３０８は、位相不均衡、ネットワーク輻輳、過電圧条件、または配電ネットワークに関する他の動作制約変動などの電力フロー条件について考慮または調整しない。
【0026】
条件３０６が偽と評価する場合、すなわち、制御プロセスが第１の反復にない場合、制御プロセス３００は、動作３０９に進み、配電ネットワークコントローラは、更新された集約エネルギーサービス価格および配電ネットワークのための電力フロー最適化または最適化された電力フローに応答して判断されるそれぞれのサブネットワークコントローラ特定のエネルギーサービス価格を判断し、各サブネットワークコントローラに送信する。したがって、動作３０９は、位相不均衡、ネットワーク輻輳、過電圧条件、または配電ネットワークに関する他の動作制約変動などの電力フロー条件について考慮および調整する。
【0027】
配電ネットワークコントローラは、電力フロー最適化を実行して、配電ネットワークコントローラが変電所コントローラ特定のエネルギーサービス価格を導出する予測およびコスト関数を用いて、ＯＰＦを計算してもよい。電力フロー最適化およびＯＰＦは、最上層１１０を包含し、それからのみ中層１３０に延びるネットワークモデルを利用してもよく、または最下層１４０の要素を除外する。これは、中層１３０の下の要素によって導入されるモデルおよび計算の複雑さの導入を軽減する。
【0028】
動作３０８または３０９から、制御プロセス３００は動作３１０に進み、制御プロセス３００の反復状態に応じて、配電ネットワークコントローラは、動作３０８によって判定されるような初期のネットワーク全体のエネルギーサービス価格、または動作３０９によって判定されるようなサブネットワークコントローラ特定のエネルギーサービス価格のいずれかを、複数のサブネットワークコントローラの各々に送信する。したがって、動作３０９および動作３１０は、図３ａに示される実施形態におけるステップＳ１０２に対応する。制御プロセス３００は、ＤＥＲを含む配電ネットワークのための反復制御プロセスの一例であることを理解されたい。制御動作の所与のセットにおける制御プロセス３００の第１の反復は、エネルギーサービス価格制御変数のシミュレーションまたは初期化と見なすことができ、なぜならば、その計算の結果は、エネルギーサービスの提供または関連する取引の決済を制御するための最終的な制御変数として直接働かないからである。他方、制御動作の所与のセットにおける制御プロセス３００の第２の反復および任意の後続の反復は、エネルギーサービス価格制御変数の決定と見なすことができ、なぜならば、その計算の結果は、エネルギーサービス要求を生成し、エネルギーサービスの提供および関連する取引の決済を制御するための最終的な制御変数として直接働き得るからである。さらに、エネルギーサービス価格制御変数の計算への言及は、制御プロセス３００の第１の反復および後続の反復の両方の局面を包含すると理解される。
【0029】
制御プロセス３００は、動作３１０から動作３１２に進み、制御プロセス３００の反復状態に応じて、サブネットワークコントローラは、（例えば、制御プロセス３００の第１の反復において）初期のネットワーク全体のエネルギーサービス価格に応答して判断される初期のＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格、または（例えば、制御プロセス３００の第２のおよび任意の後続の反復において）それぞれのサブネットワークコントローラ特定のエネルギーサービス価格に応答して判断される更新されたＤＥＲコントロ
ーラ特定のエネルギーサービス価格および要求のいずれかを判断し、サブネットワークコントローラのそれぞれのＤＥＲコントローラに送信する。したがって、動作３１２は、図３ａに示される実施形態におけるステップＳ１０４に対応する。
ーラ特定のエネルギーサービス価格および要求のいずれかを判断し、サブネットワークコントローラのそれぞれのＤＥＲコントローラに送信する。したがって、動作３１２は、図３ａに示される実施形態におけるステップＳ１０４に対応する。
【0030】
制御プロセス３００は、動作３１２から動作３１４に進み、複数のＤＥＲコントローラは、更新されたエネルギーサービス価格を含む更新されたエネルギーサービス予測を判断し、更新されたエネルギーサービス予測を１つ以上のそれぞれのサブネットワークネットワークコントローラに送信する。
【0031】
制御プロセス３００は、動作３１４から条件３１６に進み、１つ以上の停止基準が満たされたかどうかを評価する。特定の実施形態では、停止基準は、制御プロセス３００が配電ネットワークの制御に必要な時間枠内でその反復を完了することを可能にするよう、総反復回数に対する制限または制御プロセス３００の制限、例えば、２回の反復、３回の反復、または他の反復回数を評価することができる。ある実施形態では、停止基準は、制御プロセス３００が配電ネットワークの制御に必要な時間枠でその反復を完了することを可能にするよう、制御プロセス３００の総反復時間の制限を評価することができる。特定の実施形態では、停止基準は、制御プロセス３００の収束基準と、制御プロセス３００の総反復回数または総反復時間に対する制限との両方を評価することができる。収束基準は、例えば、ＤＥＲコントローラからの更新されたエネルギーサービス予測およびそれらの以前の予測反復（初期予測または以前の更新された予測のいずれか）における差または変動に対する閾値とすることができる。
【0032】
条件３１６が偽と評価される場合、制御プロセス３００は、動作３０２に進み、そこから、上述したように進んでもよい。一方、条件３１６が真であると評価する場合、制御プロセス３００は動作３１８に進み、サブネットワークコントローラは、ＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格およびエネルギーサービス要求を、サブネットワークコントローラのそれぞれのサブネットワーク内のＤＥＲコントローラに送信する。次いで、制御プロセス３００は、動作３２０に進み、ＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、配電変電所は、ＤＥＲコントローラの要求されたエネルギーサービスの少なくとも一部を受け、送電変電所は、最終的に、サブネットワークコントローラの要求されたエネルギーサービスの少なくとも一部を受ける。次いで、制御プロセス３００は、動作３２２に進み、制御プロセス４００を開始する。
【0033】
図４を参照すると、電力配電ネットワークのための例示的な事後制御プロセス４００のいくつかの局面が示される。事後制御プロセス４００は、サブネットワークコントローラによってＤＥＲコントローラに送信されるエネルギーサービス要求とのコンプライアンスを提供および／または促進するための間接制御メカニズムの一例であることを理解されたい。上述したように、配電ネットワークコントローラおよびサブネットワークコントローラは、配電システムにおける１つ以上のＤＥＲの動作に対する直接制御権限を欠く場合が企図され、真の指示（dispatch）または需要応答制御を実行不能にし、望ましくないシステム動作条件をもたらす可能性がある。事後制御プロセス４００は、間接的な実施または準指示（dispatch）制御権限を提供することによって、この技術的課題に対処する。制御プロセス３００ならびに本明細書に開示される他の制御および制御局面と同様に、コストまたは価格に関してこれらの技術的効果を達成するために使用される制御変数の特定の単位での表示は本質的に任意であり、開示される装置、方法、およびシステムは、特定のシステムおよびデバイスの動作を制御するために使用される技術的制御システム特徴であるという事実を変更しない。
【0034】
さらなる局面では、事後制御プロセス４００は、配電ネットワーク１００などの配電ネ
ットワークの動作を制御する際に利用される事後エネルギーサービス価格制御変数計算における例示的な動作を示す。別の局面では、事後制御プロセス４００は、制御プロセス３００によって示される例などの事前エネルギーサービス価格制御変数計算において判断されるエネルギーサービス要求に対する配電ネットワークのＤＥＲに対する応答において偏差を緩和するために利用される事後エネルギーサービス価格制御変数計算における例示的な動作を示す。事後制御プロセス４００を説明する際に、配電ネットワーク１００の特定の要素を時々参照する。しかしながら、配電ネットワーク１００の要素は、特に言及されなくても利用され得ること、ならびに制御プロセスは、様々な他の配電ネットワークおよび構成要素において実現され得、およびそれらによって実行され得ることの両方が理解されるべきである。
ットワークの動作を制御する際に利用される事後エネルギーサービス価格制御変数計算における例示的な動作を示す。別の局面では、事後制御プロセス４００は、制御プロセス３００によって示される例などの事前エネルギーサービス価格制御変数計算において判断されるエネルギーサービス要求に対する配電ネットワークのＤＥＲに対する応答において偏差を緩和するために利用される事後エネルギーサービス価格制御変数計算における例示的な動作を示す。事後制御プロセス４００を説明する際に、配電ネットワーク１００の特定の要素を時々参照する。しかしながら、配電ネットワーク１００の要素は、特に言及されなくても利用され得ること、ならびに制御プロセスは、様々な他の配電ネットワークおよび構成要素において実現され得、およびそれらによって実行され得ることの両方が理解されるべきである。
【0035】
事後制御プロセス４００は、動作４０２から開始され、配電ネットワーク１００などの配電ネットワークの実際の測定値がサブネットワークコントローラおよび配電ネットワークコントローラに実装される事後制御ロジックに通信されることができる。各サブネットワークコントローラに通信されるネットワーク測定値は、実電力出力、無効電力出力、負荷、実電力消費、無効電力消費、バス電圧、およびそれのそれぞれのサブネットワーク内に存在するＤＥＲの他の電気的特性を含み得る。測定値は、ＤＥＲに関連付けられたメータから受信されてもよく、またはサブネットワークコントローラもしくは他のコントローラなどの各それぞれのサブネットワークの１つ以上のコントローラに提供される状態推定ロジックによって計算されてもよい。
【0036】
事後制御プロセス４００は、動作４０２から動作４０４に進み、配電ネットワークコントローラは、制御間隔中のサブネットワークの実際の条件を反映する実際のサブネットワークコントローラ特定のエネルギーサービス価格の新たなセットを計算し、その実際のサブネットワークコントローラ特定のエネルギーサービス価格を各対応するサブネットワークコントローラに通信する。配電変電所は、この計算のために集約負荷として扱われてもよい。変電所を通して電力をバックフィードするサブネットワークは、負の負荷と見なされてもよい。
【0037】
事後制御プロセス４００は、動作４０４から動作４０６に進み、各サブネットワークコントローラは、制御間隔中のＤＥＲの実際の条件を反映する実際のＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格の新たなセットを計算する。例えば、ＤＥＲが、予期される電力よりも多くの電力を要求し、不足電圧条件が生じる場合、それの更新されたコントローラ特定のエネルギーサービス価格は、ネットワークへの影響を反映する。サブネットワークコントローラによるこの計算は、配電ネットワークコントローラによって判断され通信される実際のサブネットワークコントローラ特定のエネルギーサービス価格に基づく。
【0038】
事後制御プロセス４００は、動作４０６から動作４０８に進み、ＤＥＲ特定の事前エネルギーサービス価格と、対応するＤＥＲ特定の事後エネルギーサービス価格との差が計算され、修正決済が実行される。
【0039】
事前制御プロセス３００とは対照的に、事後制御プロセス４００は、階層の層間で反復を必要としない。代わりに、一回のトップからボトムまでの反復が実行されてもよい。代替的に、配電システムコントローラは、すべてのサブネットワークおよびすべてのＤＥＲを含む配電ネットワーク全体に対する実際のエネルギーサービス価格計算を実行するよう構成されてもよい。開示される制御アーキテクチャはこれを実行可能にし、なぜならば、ＤＥＲエネルギーサービス値が、測定された動作点として固定されるからである。したがって、事後計算は、事前制御プロセスにおいて見られるような複雑な最適化問題をもたらさない。
【0040】
図５を参照すると、複数のインターリーブされた制御間隔５１０、５２０、５３０にわたる複数のエネルギーサービス制御プロセスの発生を示すタイムライン５００が示される。各制御間隔５１０、５２０、５３０は、以下の３つの動作、すなわち、事前制御プロセス、実際のエネルギーフローを伴うエネルギーサービス動作、および事後決済制御プロセスを含む。したがって、制御間隔５１０は、事前制御プロセス５１２と、エネルギーサービス動作５１４と、事後決済制御プロセス５１６とを含む。制御間隔５２０は、事前制御プロセス５２２と、エネルギーサービス動作５２４と、事後決済制御プロセス５２６とを含む。制御間隔５３０は、事前制御プロセス５３２と、エネルギーサービス動作５３４と、図示されていないさらなるインターリーブされた制御間隔の潜在的存在をさらに示す省略記号５３０ｎによって示されるように、タイムライン５００の図示された部分外で生ずる事後決済制御プロセスとを含む。事前制御プロセス５１２、５２２、５３２は、上述のプロセス３００の１つ以上の局面を利用することができる。事後決済制御プロセス５３４、５３４、５３４は、上述のプロセス４００の１つ以上の局面を利用することができる。
【0041】
制御間隔５１０、５２０、５３０のプロセスは、離散的であるがインターリーブされた時間間隔に適用される。図示されるように、所与の対象の間隔について、その間隔のエネルギーサービス動作が開始する前に、事前ステップが生じる。このステップでは、エネルギーサービス容量および需要の予測に基づいてエネルギーサービス価格が計算され、これらの価格およびすべての参加者によるコミットメントに基づいてサービスの市場が確定される。次に、対象のエネルギーサービスプロセス間隔が始まり、実際のエネルギーサービスが生成され、使用される。最後に、事後ステップが、対象の間隔の終了後に生じる。事後ステップでは、エネルギーサービス価格の新たなセットが、間隔中に測定された実際のネットワーク動作に基づいて計算され、市場参加者は、彼らの実行に従って新たな価格で補償されるかまたはペナルティを科せられてもよい。
【0042】
タイムライン５００では、各エネルギーサービス動作間隔は１５分間隔である。例えば、エネルギーサービス動作５１４におけるエネルギーの実際の流れは、１０：００から１０：１５まで生じる。これに先立って、事前制御プロセス５１２が実行される。原則的に、制御プロセス５１２は、エネルギーサービス動作５１４が起こる前の任意の時間に実行されてもよいが、好ましくは、エネルギーサービス動作５１４に十分に近く、予測が正確であるが、事前制御プロセス５１２が完了するのに十分な時間を可能にするよう十分に早期に、実行される。決済を行う時間量は、間隔毎に異なってもよい。エネルギーサービス動作５１４が完了すると、期間１の間に取られた測定値を用いて事後決済が処理される。タイムライン５００は、事後ステップが約５分かかるのを示すが、実際には、それは、すべての層の間の反復に依存しないので、より迅速に完了され得る。制御間隔５１０の過程で、制御間隔５２０の事前制御プロセス５２２は、エネルギーサービス動作５１２の直後に１０：１５から１０：３０まで発生するエネルギーサービス動作５２４の前に実行される。実際には、間隔境界は、電気ネットワーク自体には見えない。制御プロセスのインターリーブされた性質は、電力が連続的に流れることを可能にする。
【0043】
図６は、本開示の別の例示的な実施形態を示す。本実施形態では、第１の層コントローラ１００は、独立系統機関（ＩＳＯ）コントローラおよび／または地域送電機関（ＲＴＯ）コントローラである。ＩＳＯおよび／またはＲＴＯは、大規模な供給者および消費者向けの卸売りエネルギーサービス市場を運用することができる。
【0044】
本実施形態では、第２の層コントローラ１１００～１３００は配電システムコントローラであり、第３の層コントローラはサブネットワークコントローラ１１１０～１３３０である。第３の層コントローラの各々は、少なくとも１つの第３の層エンティティ、すなわち本実施形態ではサブネットワークを制御するよう構成される。換言すれば、図６に図示されるこの実施形態で開示される階層は、図１および図２に図示される実施形態と比較し
て１層上にシフトされ、例えば、図１および図２に図示される実施形態の第１の層コントローラは配電システムコントローラであるが、配電システムコントローラは図６に図示される実施形態では第２の層コントローラである。したがって、４つ以上の層を有する実施形態も本開示に包含されることが当業者によって理解される。
て１層上にシフトされ、例えば、図１および図２に図示される実施形態の第１の層コントローラは配電システムコントローラであるが、配電システムコントローラは図６に図示される実施形態では第２の層コントローラである。したがって、４つ以上の層を有する実施形態も本開示に包含されることが当業者によって理解される。
【0045】
ここで、いくつかの非限定的な例示的な実施形態をさらに説明する。
例示的な実施形態は、制御層の階層を含む電力ネットワークの動作を制御するための方法である。本方法は、第１の層コントローラを第１の層に設けることを含み、第１の層コントローラは、電力ネットワークを上位層電力伝送グリッドに結合するよう構成され、本方法はさらに、第２の層コントローラを第２の層に設けることと、第３の層コントローラを第３の層に設けることとを含み、第３の層コントローラの各々は、少なくとも１つの第３の層エンティティを制御するよう構成され、第１の層コントローラおよび第２の層コントローラは、互いに双方向通信するよう構成され、第２の層コントローラおよび第３の層コントローラは、互いに双方向通信するよう構成され、第２の層コントローラの各々は、第３の層コントローラのうちの少なくとも１つおよびそれぞれの少なくとも１つの第３の層エンティティを含むそれぞれのサブネットワークを制御するよう構成される。本方法は、電力ネットワークの動作を制御するためのサービス制御変数を判断することを含み、判断することは、
（ａ）第２の層コントローラが、各サブネットワークにおいてそれぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて判断される、第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての集約エネルギーサービス予測を判断し、第１の層コントローラに送信することと、
（ｂ）第１の層コントローラが、集約エネルギーサービス予測および電力ネットワークについての電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、第２の層コントローラの各々に送信することと、
（ｃ）第２の層コントローラが、それぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測に応答して判断されるそれぞれの第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求を判断して、それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信することとを含み、本方法はさらに、
第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、第３の層コントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を第２の層において受け、第２の層コントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を第１の層で受けることを含む。
例示的な実施形態は、制御層の階層を含む電力ネットワークの動作を制御するための方法である。本方法は、第１の層コントローラを第１の層に設けることを含み、第１の層コントローラは、電力ネットワークを上位層電力伝送グリッドに結合するよう構成され、本方法はさらに、第２の層コントローラを第２の層に設けることと、第３の層コントローラを第３の層に設けることとを含み、第３の層コントローラの各々は、少なくとも１つの第３の層エンティティを制御するよう構成され、第１の層コントローラおよび第２の層コントローラは、互いに双方向通信するよう構成され、第２の層コントローラおよび第３の層コントローラは、互いに双方向通信するよう構成され、第２の層コントローラの各々は、第３の層コントローラのうちの少なくとも１つおよびそれぞれの少なくとも１つの第３の層エンティティを含むそれぞれのサブネットワークを制御するよう構成される。本方法は、電力ネットワークの動作を制御するためのサービス制御変数を判断することを含み、判断することは、
（ａ）第２の層コントローラが、各サブネットワークにおいてそれぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて判断される、第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての集約エネルギーサービス予測を判断し、第１の層コントローラに送信することと、
（ｂ）第１の層コントローラが、集約エネルギーサービス予測および電力ネットワークについての電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、第２の層コントローラの各々に送信することと、
（ｃ）第２の層コントローラが、それぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測に応答して判断されるそれぞれの第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求を判断して、それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信することとを含み、本方法はさらに、
第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、第３の層コントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を第２の層において受け、第２の層コントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を第１の層で受けることを含む。
【0046】
様々な実施形態は、好ましくは以下の特徴を実現することができる。
好ましくは、エネルギーサービス予測は、エネルギーサービス価格を含む。好ましくは、エネルギーサービス予測は、エネルギーサービス需要を含む。好ましくは、エネルギーサービス予測は、エネルギーサービス供給を含む。
好ましくは、エネルギーサービス予測は、エネルギーサービス価格を含む。好ましくは、エネルギーサービス予測は、エネルギーサービス需要を含む。好ましくは、エネルギーサービス予測は、エネルギーサービス供給を含む。
【0047】
好ましくは、本方法は、ステップ（ａ）の前に以下を含む：
（ａ０）第２の層コントローラが、各サブネットワークにおいてそれぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される初期の第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて、第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての初期の集約エネルギーサービス予測を判断し、第１の層コントローラに送信することと、
（ｂ０）第１の層コントローラが、初期の集約エネルギーサービス予測に応答して電力フロー最適化を用いずに判断される初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測を判断し、第２の層コントローラの各々に送信することと、
（ｃ０）第２の層コントローラが、初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測に応答して判断される初期の第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断
し、それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信することとを含む。
（ａ０）第２の層コントローラが、各サブネットワークにおいてそれぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される初期の第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて、第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての初期の集約エネルギーサービス予測を判断し、第１の層コントローラに送信することと、
（ｂ０）第１の層コントローラが、初期の集約エネルギーサービス予測に応答して電力フロー最適化を用いずに判断される初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測を判断し、第２の層コントローラの各々に送信することと、
（ｃ０）第２の層コントローラが、初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測に応答して判断される初期の第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断
し、それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信することとを含む。
【0048】
好ましくは、電力ネットワークは配電ネットワークである。好ましくは、第１の層コントローラは、配電システムコントローラである。好ましくは、第２の層コントローラはサブネットワークコントローラであり、第３の層コントローラは分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）コントローラであり、第３の層エンティティは分散型エネルギー資源である。好ましくは、第１の層コントローラは、独立系統機関コントローラおよび／または地域送電機関コントローラであり、第２の層コントローラは、配電システムコントローラであり、第３の層コントローラは、サブネットワークコントローラであり、第３の層エンティティは、それぞれのサブネットワークである。
【0049】
好ましくは、ステップ（ａ）～（ｃ）は反復的に繰り返され、少なくとも反復回数または総反復時間の制限の評価を含む１つ以上の反復停止基準評価が実行される。
【0050】
好ましくは、１つ以上の反復停止基準評価は、１つ以上の更新された第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測の収束評価を含む。
【0051】
好ましくは、本方法は、第２の層コントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を第１の層で受けた後に制御プロセスを実行することを含む。
【0052】
好ましくは、制御プロセスは、第１の層コントローラを動作させて、第２の層コントローラの制御下で提供されるエネルギーサービスの実際の測定値に応答して、実際の第２の層特定のエネルギーサービス予測のセットを計算することを含む。
【0053】
好ましくは、制御プロセスは、第２の層コントローラを動作させて、第３の層コントローラの制御下で提供されるエネルギーサービスの実際の測定値およびそれぞれの実際の第２の層特定のエネルギーサービス予測に応答して、実際の第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測の複数のセットを計算することを含む。
【0054】
好ましくは、電力ネットワークについての電力フロー最適化は、第１の層と第２の層との間の、および第１の層と第２の層とを含む電力ネットワークの層における電力フローの最適化に限定される。
【0055】
好ましくは、配電ネットワークについての電力フロー最適化は、第２の層と第３の層との間の電力ネットワークの部分の任意の最適化を除外する。
【0056】
例示的な実施形態は、制御層の階層を含む電力ネットワーク（１００）の動作を制御するためのシステムである。本システムは、第１の層における第１の層コントローラを備え、第１の層コントローラは、電力ネットワークを上位層電力伝送グリッドに結合するよう構成され、本システムはさらに、第２の層における第２の層コントローラと、第３の層における第３の層コントローラとを備え、第３の層コントローラの各々は、少なくとも１つの第３の層エンティティを制御するよう構成され、第１の層コントローラおよび第２の層コントローラは、互いに双方向通信するよう構成され、第２の層コントローラおよび第３の層コントローラは、互いに双方向通信するよう構成され、第２の層コントローラの各々は、第３の層コントローラのうちの少なくとも１つおよびそれぞれの少なくとも１つの第３の層エンティティを含むそれぞれのサブネットワークを制御するよう構成される。本システムは、電力ネットワークの動作を制御するためのサービス制御変数を判断するよう構成され、その動作において、第２の層コントローラは、（ａ）各サブネットワークにおいてそれぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて判断される、第２の層コントローラのそれぞれ
のサブネットワークについての集約エネルギーサービス予測を判断し、第１の層コントローラに送信するよう構成され、第１の層コントローラは、（ｂ）集約エネルギーサービス予測および電力ネットワークについての電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、第２の層コントローラの各々に送信するよう構成され、第２の層コントローラは、（ｃ）それぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測に応答して判断されるそれぞれの第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求を判断して、それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信するよう構成され、さらに、第２の層は、第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、第３の層コントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受け、第１の層は、第２の層コントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受けるよう構成される。
のサブネットワークについての集約エネルギーサービス予測を判断し、第１の層コントローラに送信するよう構成され、第１の層コントローラは、（ｂ）集約エネルギーサービス予測および電力ネットワークについての電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、第２の層コントローラの各々に送信するよう構成され、第２の層コントローラは、（ｃ）それぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測に応答して判断されるそれぞれの第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求を判断して、それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信するよう構成され、さらに、第２の層は、第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、第３の層コントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受け、第１の層は、第２の層コントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受けるよう構成される。
【0057】
様々な実施形態は、好ましくは以下の特徴を実現することができる。
好ましくは、エネルギーサービス予測は、エネルギーサービス価格を含む。好ましくは、エネルギーサービス予測は、エネルギーサービス需要を含む。好ましくは、エネルギーサービス予測は、エネルギーサービス供給を含む。
好ましくは、エネルギーサービス予測は、エネルギーサービス価格を含む。好ましくは、エネルギーサービス予測は、エネルギーサービス需要を含む。好ましくは、エネルギーサービス予測は、エネルギーサービス供給を含む。
【0058】
好ましくは、第２の層コントローラは、各サブネットワークにおいてそれぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される初期の第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて、第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての初期の集約エネルギーサービス予測を判断し、第１の層コントローラに送信するよう構成され、第１の層コントローラは、初期の集約エネルギーサービス予測に応答して電力フロー最適化を用いずに判断される初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測を判断し、第２の層コントローラの各々に送信するよう構成され、第２の層コントローラは、初期のネットワーク全体のエネルギーサービス予測に応答して判断される初期の第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信するよう構成される。
【0059】
好ましくは、電力ネットワークは配電ネットワークである。好ましくは、第１の層コントローラは、配電システムコントローラである。好ましくは、第２の層コントローラはサブネットワークコントローラであり、第３の層コントローラは分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）コントローラであり、第３の層エンティティは分散型エネルギー資源である。好ましくは、第１の層コントローラは、独立系統機関コントローラおよび／または地域送電機関コントローラであり、第２の層コントローラは、配電システムコントローラであり、第３の層コントローラは、サブネットワークコントローラであり、第３の層エンティティは、それぞれのサブネットワークである。
【0060】
好ましくは、第１の層コントローラおよび第２の層コントローラは、動作（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を反復的に繰り返すように構成され、第２の層コントローラは、少なくとも反復回数または総反復時間の制限の評価を含む１つ以上の反復停止基準評価を実行するよう構成される。
【0061】
好ましくは、１つ以上の反復停止基準評価は、１つ以上の更新された第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測の収束評価を含む。
【0062】
好ましくは、本システムは、第２の層コントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を第１の層で受けた後に制御プロセスを実行するよう構成される。
【0063】
好ましくは、第１の層コントローラは、第２の層コントローラの制御下で提供されるエ
ネルギーサービスの実際の測定値に応答して、実際の第２の層特定のエネルギーサービス予測のセットを計算するよう構成される。
ネルギーサービスの実際の測定値に応答して、実際の第２の層特定のエネルギーサービス予測のセットを計算するよう構成される。
【0064】
好ましくは、第２の層コントローラは、第３の層コントローラの制御下で提供されるエネルギーサービスの実際の測定値およびそれぞれの実際の第２の層特定のエネルギーサービス予測に応答して、実際の第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測の複数のセットを計算するよう構成される。
【0065】
好ましくは、電力ネットワークについての電力フロー最適化は、第１の層と第２の層との間の、および第１の層と第２の層とを含む電力ネットワークの層における電力フローの最適化に限定される。
【0066】
好ましくは、配電ネットワークについての電力フロー最適化は、第２の層と第３の層との間の電力ネットワークの部分の任意の最適化を除外する。
【0067】
別の例示的な実施形態は、複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）を含む電力配電ネットワーク（配電ネットワーク）の動作を制御するための方法であって、配電ネットワークを電力伝送グリッドに結合する送電変電所に配電システムコントローラを提供することと、送電変電所によってサービスを受け、配電ネットワークのそれぞれの複数のサブネットワークにサービスを提供する、それぞれの複数の配電変電所に、複数のサブシステムコントローラを提供することとを含み、サブシステムコントローラの各々は、配電システムコントローラと双方向に通信し、それぞれの複数の分散型エネルギー資源コントローラ（ＤＥＲコントローラ）と双方向に通信するよう構成され、ＤＥＲコントローラの各々は、複数のＤＥＲのうちの１つ以上のＤＥＲの動作を制御するよう構成され、ＤＥＲコントローラのうちの１つ以上は、配電ネットワークの異なるサブネットワークに位置する２つ以上のＤＥＲの動作を制御するよう構成され、第１の制御プロセス反復において、事前エネルギーサービス制御変数シミュレーションを実行し、（ａ）サブネットワークコントローラは、各サブネットワークにおいてそれぞれの複数のＤＥＲコントローラによって提供される初期のＤＥＲエネルギーサービス価格予測に基づいて、サブネットワークコントローラのそれぞれのサブネットワークについての初期の集約エネルギーサービス価格予測を判断し、配電ネットワークコントローラに送信し、（ｂ）配電ネットワークコントローラは、初期の集約エネルギーサービス価格予測に応答して電力フロー最適化を用いずに判断される初期のネットワーク全体のエネルギーサービス価格を判断し、サブネットワークコントローラの各々に送信し、（ｃ）サブネットワークコントローラは、初期のネットワーク全体のエネルギーサービス価格に応答して判断される初期のＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格を判断し、サブネットワークコントローラのそれぞれのＤＥＲコントローラに送信し、第１の反復の後、第２の制御プロセス反復において、事後エネルギーサービス制御変数決定およびエネルギーサービス要求動作を実行し、（ａ）サブネットワークコントローラは、各サブネットワークにおいてそれぞれの複数のＤＥＲコントローラによって提供される更新されたＤＥＲエネルギーサービス価格に基づいて判断される、サブネットワークコントローラのそれぞれのサブネットワークについての更新された集約エネルギーサービス価格を判断し、配電ネットワークコントローラに送信し、（ｂ）配電ネットワークコントローラは、更新された集約エネルギーサービス価格および配電ネットワークの電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれのサブネットワークコントローラ特定のエネルギーサービス価格を判断し、サブネットワークコントローラの各々に送信し、（ｃ）サブネットワークコントローラは、それぞれのサブネットワークコントローラ特定のエネルギーサービス価格に応答して判断されるそれぞれの更新されたＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格およびエネルギーサービス要求を判断し、サブネットワークコントローラのそれぞれのＤＥＲコントローラに送信し、ＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、配電変電所に
おいてＤＥＲコントローラの要求されたエネルギーサービスの少なくとも一部を受け、送電変電所においてサブシステムコントローラの要求されたエネルギーサービスの少なくとも一部を受ける。
おいてＤＥＲコントローラの要求されたエネルギーサービスの少なくとも一部を受け、送電変電所においてサブシステムコントローラの要求されたエネルギーサービスの少なくとも一部を受ける。
【0068】
様々な実施形態は、好ましくは以下の特徴を実現することができる。
好ましくは、第１の例示的な実施形態の方法は、第２の制御プロセス反復の終わりに、少なくとも反復回数または総反復時間の制限の評価を含む１つ以上の反復停止基準評価が実行されることを含む。好ましくは、１つ以上の反復停止基準評価は、１つ以上の更新されたＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格の収束評価を含む。ある形態は、サブシステムコントローラの要求されたエネルギーサービスの少なくとも一部分を送電変電所で受けた後に事後制御プロセスを実行することを含む。特定の形態では、事後制御プロセスは、サブシステムコントローラの制御下で配電変電所によって提供されるエネルギーサービスの実際の測定値に応答して実際の変電所特定のエネルギーサービス価格のセットを計算するように配電ネットワークコントローラを動作させることを含む。好ましくは、事後制御プロセスは、ＤＥＲコントローラの制御下でＤＥＲによって提供されるエネルギーサービスの実際の測定値およびそれぞれの実際の変電所特定のエネルギーサービス価格に応答して、実際のＤＥＲ特定のエネルギーサービス価格の複数のセットを計算するように変電所コントローラを動作させることを含む。特定の形態では、初期のＤＥＲエネルギーサービス価格予測は、それぞれのＤＥＲエネルギーサービス価格と、それぞれのＤＥＲエネルギーサービス予測の変動を価格の関数として示す、対応するＤＥＲ線形化コスト関数とを含み、初期の集約エネルギーサービス価格予測は、エネルギーサービス価格と、集約エネルギーサービス予測の変動を価格の関数として示す、対応する集約線形化コスト関数とを含む。好ましくは、事前エネルギーサービス制御変数は、実電力価格、無効電力価格、および予備容量価格を含む。好ましくは、配電ネットワークのための電力フロー最適化は、送電変電所と複数の配電変電所との間、および送電変電所と複数の配電変電所とを含む、配電ネットワークの層における電力フローの最適化に限定される。好ましくは、配電ネットワークのための電力フロー最適化は、配電変電所とＤＥＲとの間の配電ネットワークの部分の任意の最適化を除外する。
好ましくは、第１の例示的な実施形態の方法は、第２の制御プロセス反復の終わりに、少なくとも反復回数または総反復時間の制限の評価を含む１つ以上の反復停止基準評価が実行されることを含む。好ましくは、１つ以上の反復停止基準評価は、１つ以上の更新されたＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格の収束評価を含む。ある形態は、サブシステムコントローラの要求されたエネルギーサービスの少なくとも一部分を送電変電所で受けた後に事後制御プロセスを実行することを含む。特定の形態では、事後制御プロセスは、サブシステムコントローラの制御下で配電変電所によって提供されるエネルギーサービスの実際の測定値に応答して実際の変電所特定のエネルギーサービス価格のセットを計算するように配電ネットワークコントローラを動作させることを含む。好ましくは、事後制御プロセスは、ＤＥＲコントローラの制御下でＤＥＲによって提供されるエネルギーサービスの実際の測定値およびそれぞれの実際の変電所特定のエネルギーサービス価格に応答して、実際のＤＥＲ特定のエネルギーサービス価格の複数のセットを計算するように変電所コントローラを動作させることを含む。特定の形態では、初期のＤＥＲエネルギーサービス価格予測は、それぞれのＤＥＲエネルギーサービス価格と、それぞれのＤＥＲエネルギーサービス予測の変動を価格の関数として示す、対応するＤＥＲ線形化コスト関数とを含み、初期の集約エネルギーサービス価格予測は、エネルギーサービス価格と、集約エネルギーサービス予測の変動を価格の関数として示す、対応する集約線形化コスト関数とを含む。好ましくは、事前エネルギーサービス制御変数は、実電力価格、無効電力価格、および予備容量価格を含む。好ましくは、配電ネットワークのための電力フロー最適化は、送電変電所と複数の配電変電所との間、および送電変電所と複数の配電変電所とを含む、配電ネットワークの層における電力フローの最適化に限定される。好ましくは、配電ネットワークのための電力フロー最適化は、配電変電所とＤＥＲとの間の配電ネットワークの部分の任意の最適化を除外する。
【0069】
別の例示的な実施形態は、複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）を含む電力配電ネットワーク（配電ネットワーク）の動作を制御するためのシステムであって、電力配電ネットワークを電力伝送グリッドに結合する送電変電所に作動的に結合される配電システムコントローラと、送電変電所によってサービスを受け、配電ネットワークのそれぞれの複数のサブネットワークにサービスを提供するそれぞれの複数の配電変電所に作動的に結合される複数のサブシステムコントローラとを含み、サブシステムコントローラの各々は、配電システムコントローラと双方向に通信し、それぞれの複数の分散型エネルギー資源コントローラ（ＤＥＲコントローラ）と双方向に通信するよう構成され、ＤＥＲコントローラの各々は、複数のＤＥＲのうちの１つ以上のＤＥＲの動作を制御するよう構成され、ＤＥＲコントローラのうちの１つ以上は、配電ネットワークの異なるサブネットワークに位置する２つ以上のＤＥＲの動作を制御するよう構成され、配電システムコントローラおよび複数のサブシステムコントローラは、事前エネルギーサービス制御変数シミュレーションを実行するよう構成され、（ａ）サブネットワークコントローラは、各サブネットワークにおいてそれぞれの複数のＤＥＲコントローラによって提供される初期のＤＥＲエネルギーサービス価格予測に基づいて、サブネットワークコントローラのそれぞれのサブネットワークについての初期の集約エネルギーサービス価格予測を判断し、配電ネットワークコントローラに送信し、（ｂ）配電ネットワークコントローラは、初期の集約エネルギーサービス価格予測に応答して電力フロー最適化を用いずに判断される初期のネットワーク全体のエネルギーサービス価格を判断し、サブネットワークコントローラの各々に送信し、（ｃ）サブネットワークコントローラは、初期のネットワーク全体のエネルギーサービス価格に応答して判断される初期のＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格を判
断し、サブネットワークコントローラのそれぞれのＤＥＲコントローラに送信し、配電システムコントローラおよび複数のサブシステムコントローラは、事前エネルギーサービス制御変数決定およびエネルギーサービス要求動作を実行するよう構成され、（ａ）サブネットワークコントローラは、各サブネットワークにおいてそれぞれの複数のＤＥＲコントローラによって提供される更新されたＤＥＲエネルギーサービス価格に基づいて判断される、サブネットワークコントローラのそれぞれのサブネットワークについての更新された集約エネルギーサービス価格を判断し、配電ネットワークコントローラに送信し、（ｂ）配電ネットワークコントローラは、更新された集約エネルギーサービス価格および配電ネットワークの電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれのサブネットワークコントローラ特定のエネルギーサービス価格を判断し、サブネットワークコントローラの各々に送信し、（ｃ）サブネットワークコントローラは、それぞれのサブネットワークコントローラ特定のエネルギーサービス価格に応答して判断されるそれぞれの更新されたＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格およびエネルギーサービス要求を判断し、サブネットワークコントローラのそれぞれのＤＥＲコントローラに送信し、変電所は、ＤＥＲコントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受けるように構成され、送電変電所は、サブシステムコントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受けるように構成される。
断し、サブネットワークコントローラのそれぞれのＤＥＲコントローラに送信し、配電システムコントローラおよび複数のサブシステムコントローラは、事前エネルギーサービス制御変数決定およびエネルギーサービス要求動作を実行するよう構成され、（ａ）サブネットワークコントローラは、各サブネットワークにおいてそれぞれの複数のＤＥＲコントローラによって提供される更新されたＤＥＲエネルギーサービス価格に基づいて判断される、サブネットワークコントローラのそれぞれのサブネットワークについての更新された集約エネルギーサービス価格を判断し、配電ネットワークコントローラに送信し、（ｂ）配電ネットワークコントローラは、更新された集約エネルギーサービス価格および配電ネットワークの電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれのサブネットワークコントローラ特定のエネルギーサービス価格を判断し、サブネットワークコントローラの各々に送信し、（ｃ）サブネットワークコントローラは、それぞれのサブネットワークコントローラ特定のエネルギーサービス価格に応答して判断されるそれぞれの更新されたＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格およびエネルギーサービス要求を判断し、サブネットワークコントローラのそれぞれのＤＥＲコントローラに送信し、変電所は、ＤＥＲコントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受けるように構成され、送電変電所は、サブシステムコントローラによって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を受けるように構成される。
【0070】
様々な実施形態は、好ましくは以下の特徴を実現することができる。
好ましくは、第２の例示的な実施形態は、少なくとも反復回数または総反復時間の制限の評価を含む１つ以上の反復停止基準を評価するよう構成されるサブネットワークコントローラを含む。好ましくは、１つ以上の反復停止基準評価は、１つ以上の更新されたＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格の収束評価を含む。好ましくは、配電システムコントローラおよび複数のサブシステムコントローラは、サブシステムコントローラの要求されたエネルギーサービスの少なくとも一部を送電変電所で受けた後に事後制御プロセスを実行するよう構成される。好ましくは、配電システムコントローラおよび複数のサブシステムコントローラは、サブシステムコントローラの制御下で配電変電所によって提供されるエネルギーサービスの実際の測定値に応答して実際の変電所特定のエネルギーサービス価格のセットを計算するよう配電ネットワークコントローラを動作させることにより事後制御プロセスを実行するよう構成される。ある形態では、配電システムコントローラおよび複数のサブシステムコントローラは、ＤＥＲコントローラの制御下でＤＥＲによって提供されるエネルギーサービスの実際の測定値およびそれぞれの実際の変電所特定のエネルギーサービス価格に応答して、実際のＤＥＲ特定のエネルギーサービス価格の複数のセットを計算するように変電所コントローラを動作させることによって事後制御プロセスを実行するよう構成される。好ましくは、初期のＤＥＲエネルギーサービス価格予測は、それぞれのＤＥＲエネルギーサービス価格と、それぞれのＤＥＲエネルギーサービス予測の変動を価格の関数として示す、対応するＤＥＲ線形化コスト関数とを含み、初期の集約エネルギーサービス価格予測は、エネルギーサービス価格と、集約エネルギーサービス予測の変動を価格の関数として示す、対応する集約線形化コスト関数とを含む。特定の形態では、事前エネルギーサービス制御変数は、実電力、無効電力、および予備容量についての１つ以上の価格を含む。好ましくは、配電ネットワークのための電力フロー最適化は、送電変電所と複数の配電変電所との間、および送電変電所と複数の配電変電所とを含む、配電ネットワークの層における電力フローの最適化に限定される。好ましくは、配電ネットワークのための電力フロー最適化は、配電変電所とＤＥＲとの間の配電ネットワークの部分の任意の最適化を除外する。
好ましくは、第２の例示的な実施形態は、少なくとも反復回数または総反復時間の制限の評価を含む１つ以上の反復停止基準を評価するよう構成されるサブネットワークコントローラを含む。好ましくは、１つ以上の反復停止基準評価は、１つ以上の更新されたＤＥＲコントローラ特定のエネルギーサービス価格の収束評価を含む。好ましくは、配電システムコントローラおよび複数のサブシステムコントローラは、サブシステムコントローラの要求されたエネルギーサービスの少なくとも一部を送電変電所で受けた後に事後制御プロセスを実行するよう構成される。好ましくは、配電システムコントローラおよび複数のサブシステムコントローラは、サブシステムコントローラの制御下で配電変電所によって提供されるエネルギーサービスの実際の測定値に応答して実際の変電所特定のエネルギーサービス価格のセットを計算するよう配電ネットワークコントローラを動作させることにより事後制御プロセスを実行するよう構成される。ある形態では、配電システムコントローラおよび複数のサブシステムコントローラは、ＤＥＲコントローラの制御下でＤＥＲによって提供されるエネルギーサービスの実際の測定値およびそれぞれの実際の変電所特定のエネルギーサービス価格に応答して、実際のＤＥＲ特定のエネルギーサービス価格の複数のセットを計算するように変電所コントローラを動作させることによって事後制御プロセスを実行するよう構成される。好ましくは、初期のＤＥＲエネルギーサービス価格予測は、それぞれのＤＥＲエネルギーサービス価格と、それぞれのＤＥＲエネルギーサービス予測の変動を価格の関数として示す、対応するＤＥＲ線形化コスト関数とを含み、初期の集約エネルギーサービス価格予測は、エネルギーサービス価格と、集約エネルギーサービス予測の変動を価格の関数として示す、対応する集約線形化コスト関数とを含む。特定の形態では、事前エネルギーサービス制御変数は、実電力、無効電力、および予備容量についての１つ以上の価格を含む。好ましくは、配電ネットワークのための電力フロー最適化は、送電変電所と複数の配電変電所との間、および送電変電所と複数の配電変電所とを含む、配電ネットワークの層における電力フローの最適化に限定される。好ましくは、配電ネットワークのための電力フロー最適化は、配電変電所とＤＥＲとの間の配電ネットワークの部分の任意の最適化を除外する。
【0071】
本開示の例示的な実施形態は、図面および前述の説明において詳細に図示および説明されてきたが、それは、特性において例示的であり、限定的ではないと見なされるべきであり、特定の例示的な実施形態のみが図示および説明されたこと、ならびに特許請求される発明の精神の範囲内に入るすべての変更および修正が保護されるよう望まれることを理解
されたい。上記の説明において利用される、好ましい、好ましくは、好まれる、またはより好まれる、などの文言の使用は、そのように記載される特徴がより望ましい可能性があることを示すが、それは必要ではない場合があり、それがない実施形態は、本発明の範囲内であると考えられ得、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定されることが理解されるべきである。請求項を読む際に、「ある」、「少なくとも１つの」、または「少なくとも一部」のような文言が使用される場合、請求項において別段の断りがなければ、請求項を１つの項目だけに限定することは意図されないことが意図される。「少なくとも一部」および／または「一部」という文言が用いられる場合、別段の断りがなければ、当該の項目は、一部および／またはその項目全体を含み得る。
されたい。上記の説明において利用される、好ましい、好ましくは、好まれる、またはより好まれる、などの文言の使用は、そのように記載される特徴がより望ましい可能性があることを示すが、それは必要ではない場合があり、それがない実施形態は、本発明の範囲内であると考えられ得、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定されることが理解されるべきである。請求項を読む際に、「ある」、「少なくとも１つの」、または「少なくとも一部」のような文言が使用される場合、請求項において別段の断りがなければ、請求項を１つの項目だけに限定することは意図されないことが意図される。「少なくとも一部」および／または「一部」という文言が用いられる場合、別段の断りがなければ、当該の項目は、一部および／またはその項目全体を含み得る。
【図1】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図4】
【図5】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2023-11-29
【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】
制御層の階層を含む電力ネットワーク（１００）の動作を制御するための方法であって、
第１の層コントローラ（１１４；１０００）を第１の層（１１０）に設けることを含み、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、前記電力ネットワークを上位層電力伝送グリッドに結合するよう構成され、前記方法はさらに、
第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）を第２の層（１３０）に設けることと、
第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）を第３の層（１４０）に設けることとを含み、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）の各々は、少なくとも１つの第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）を制御するよう構成され、
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）および前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、互いに双方向通信するよう構成され、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）および前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）は、互いに双方向通信するよう構成され、
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々は、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）のうちの少なくとも１つと、それぞれの少なくとも１つの第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）とを含むそれぞれのサブネットワークを制御するよう構成され、前記方法はさらに、
前記電力ネットワーク（１００）の動作を制御するためのサービス制御変数を判断することを含み、前記判断することは、
（ａ）前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）が、各サブネットワークにおいて前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて判断される、前記第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての集約エネルギーサービス予測を判断し、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）に送信することと、
（ｂ）前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）が、前記集約エネルギーサービス予測および前記電力ネットワークについての電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々に送信することと、
（ｃ）前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）が、前記それぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測に応答して判断されるそれぞれの第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求を判断して、前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信することとを含み、前記方法はさらに、
前記第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を前記第２の層（１３０）において受け、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を前記第１の層（１１０）で受けることを含む、制御層の階層を含む電力ネットワーク（１００）の動作を制御するための方法。
第１の層コントローラ（１１４；１０００）を第１の層（１１０）に設けることを含み、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）は、前記電力ネットワークを上位層電力伝送グリッドに結合するよう構成され、前記方法はさらに、
第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）を第２の層（１３０）に設けることと、
第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）を第３の層（１４０）に設けることとを含み、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）の各々は、少なくとも１つの第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）を制御するよう構成され、
前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）および前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）は、互いに双方向通信するよう構成され、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）および前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）は、互いに双方向通信するよう構成され、
前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々は、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）のうちの少なくとも１つと、それぞれの少なくとも１つの第３の層エンティティ（１５５、１５７、１６７、１６９、１７７）とを含むそれぞれのサブネットワークを制御するよう構成され、前記方法はさらに、
前記電力ネットワーク（１００）の動作を制御するためのサービス制御変数を判断することを含み、前記判断することは、
（ａ）前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）が、各サブネットワークにおいて前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラによって提供される第３の層エンティティエネルギーサービス予測に基づいて判断される、前記第２の層コントローラのそれぞれのサブネットワークについての集約エネルギーサービス予測を判断し、前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）に送信することと、
（ｂ）前記第１の層コントローラ（１１４；１０００）が、前記集約エネルギーサービス予測および前記電力ネットワークについての電力フロー最適化に応答して判断されるそれぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測を判断し、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）の各々に送信することと、
（ｃ）前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）が、前記それぞれの第２の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測に応答して判断されるそれぞれの第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求を判断して、前記それぞれの少なくとも１つの第３の層コントローラに送信することとを含み、前記方法はさらに、
前記第３の層コントローラ特定のエネルギーサービス予測およびエネルギーサービス要求の送信に応答して、前記第３の層コントローラ（１９２～１９８；１１１０～１３３０）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を前記第２の層（１３０）において受け、前記第２の層コントローラ（１５４～１７４；１１００～１３００）によって要求されるエネルギーサービスの少なくとも一部を前記第１の層（１１０）で受けることを含む、制御層の階層を含む電力ネットワーク（１００）の動作を制御するための方法。
【手続補正書】
【提出日】2024-02-20
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0005】
【図1】例示的な配電ネットワークの特定の物理的および論理的局面を示す概略図である。
【図2】例示的な配電ネットワークの特定の物理的および論理的局面を示す概略図である。
【図3a】配電ネットワークのための例示的なエネルギーサービス制御プロセスのいくつかの局面を示すフローチャートである。
【図3b】配電ネットワークのための例示的なエネルギーサービス制御プロセスのいくつかの局面を示すフローチャートである。
【図4】配電ネットワークのための例示的なエネルギーサービス制御プロセスのいくつかの局面を示すフローチャートである。
【図5】経時的な複数エネルギーサービス制御プロセスおよびエネルギーサービス制御プロセスの発生を示す概略図である。
【図6】
本開示の別の例示的な実施形態を示す概略図である。
【外国語明細書】