特許 7653090 分散型エネルギーリソース装置のために測定及び通信

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-19

(45)【発行日】2025-03-28

(54)【発明の名称】分散型エネルギーリソース装置のために測定及び通信

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20250321BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20250321BHJP

   H02J 3/46 20060101ALI20250321BHJP

【ＦＩ】

H02J13/00 311N

H02J13/00 311R

H02J13/00 301A

H02J3/38 110

H02J3/38 130

H02J3/46

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2022521551

(86)(22)【出願日】2020-10-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-12

(86)【国際出願番号】 US2020054544

(87)【国際公開番号】W WO2021071923

(87)【国際公開日】2021-04-15

【審査請求日】2023-09-29

(31)【優先権主張番号】62/914,002

(32)【優先日】2019-10-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】523325484

【氏名又は名称】ランディス・ギア・テクノロジー・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＮＤＩＳ＋ＧＹＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 英隆

(74)【代理人】

【識別番号】100189544

【弁理士】

【氏名又は名称】柏原 啓伸

(72)【発明者】

【氏名】カールガード，マット

(72)【発明者】

【氏名】トーピー，キース マリオ

【審査官】山口 大

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２９５７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２０３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７１３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３０６５３３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ １３／００

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の構内に位置したＤＥＲ（分散型エネルギーリソース）装置を電力グリッドに接続することを制御する方法であって、
上記構内から遠隔したシステムによって、上記ＤＥＲ装置から上記電力グリッドに電力を供給させるように、上記ＤＥＲ装置の上記電力グリッドへの接続を制御することと、
上記構内から遠隔したシステムによって、上記ＤＥＲ装置からの通信であって、上記ＤＥＲ装置によって発生されて上記電力グリッドに供給される電力の電力特性を記述する電力データを含む通信を受信することと、
上記構内から遠隔したシステムによって、上記電力データを分析することで、上記電力特性がしきい値を越えるか否かを決定することと、
上記電力特性が上記しきい値を越える場合、上記構内から遠隔したシステムによって、上記電力グリッドから上記ＤＥＲ装置の出力を切断する少なくとも１つのコマンドを生成することと、
上記構内から遠隔したシステムによって、上記ＤＥＲ装置を含む通信ネットワークを介してルーティングされるように、上記電力グリッドから上記ＤＥＲ装置の出力を切断する上記少なくとも１つのコマンドを送信することとを含む、
方法。

【請求項2】

上記電力グリッドから上記ＤＥＲ装置の出力を切断する上記少なくとも１つのコマンドは、上記ＤＥＲ装置の出力を切断するように制御装置を制御する、上記ＤＥＲ装置へのコマンドを含む、
請求項１記載の方法。

【請求項3】

上記電力グリッドから上記ＤＥＲ装置の出力を切断する上記少なくとも１つのコマンドは、上記ＤＥＲ装置の出力を切断する、上記構内に位置したメーターへのコマンドを含む、
請求項１記載の方法。

【請求項4】

上記構内から遠隔したシステムはヘッドエンドシステムであり、
上記方法は、上記ヘッドエンドシステムにおいて、所定区間にわたって上記ＤＥＲ装置によって上記電力グリッドに供給されるエネルギー量と、上記区間に関連付けられた時間とを含む第２の通信を、上記ＤＥＲ装置から受信することを含む、
請求項１記載の方法。

【請求項5】

上記エネルギー量、上記区間に関連付けられた時間、及び上記電力データに基づいて、上記区間にわたって上記ＤＥＲ装置によって上記電力グリッドに供給される上記エネルギー量の値を決定することをさらに含む、
請求項４記載の方法。

【請求項6】

上記構内から遠隔したシステムはエッジ計算装置である、
請求項１記載の方法。

【請求項7】

上記構内から遠隔したシステムによって、第２のＤＥＲ装置からの第２の通信であって、上記第２のＤＥＲ装置によって消費されて上記電力グリッドから受け取られる電力の電力特性を記述する電力データを含む第２の通信を受信することと、
上記構内から遠隔したシステムによって、上記第２のＤＥＲ装置を含む上記通信ネットワークを介してルーティングされるように、上記第２のＤＥＲ装置の出力を上記電力グリッドに接続する少なくとも第２のコマンドを送信することと
をさらに含む、
請求項１記載の方法。

【請求項8】

所定の構内に位置したＤＥＲ装置を電力グリッドに接続することを制御するシステムであって、
上記ＤＥＲ装置と上記構内から遠隔したシステムとの間における双方向通信のための通信モジュールであって、当該通信モジュールと上記構内から遠隔したシステムとの間における通信を上記構内に位置したメーターを介してルーティングする通信モジュールと、
上記通信モジュールによって受信されたコマンドに基づいて、上記ＤＥＲ装置の出力を上記構内に位置したパネルに接続することを制御する制御装置を制御するコントローラと、
所定区間にわたって上記ＤＥＲ装置の出力によって上記電力グリッドに供給されるエネルギー量を測定して上記区間を時間に関連付け、上記電力グリッドに供給されるエネルギーに関連付けられた電力特性をモニタリングする計測モジュールとを備え、
上記構内から遠隔したシステムは、電力データを分析することで、電力特性がしきい値を越えるか否かを決定するように構成される、
システム。

【請求項9】

上記パネルは、
上記ＤＥＲ装置を上記パネルに接続するように構成された第１のインターフェースと、
第２のＤＥＲ装置を上記パネルに接続するように構成された第２のインターフェースと、
上記メーターを上記パネルに接続するように構成された第３のインターフェースと、
上記ＤＥＲ装置に関連付けられた第１の回路遮断器と、
上記第２のＤＥＲ装置に関連付けられた第２の回路遮断器と、
上記メーターに関連付けられた第３の回路遮断器とを有する、
請求項８記載のシステム。

【請求項10】

上記通信モジュール及び上記メーターの間の通信は無線通信である、
請求項８記載のシステム。

【請求項11】

上記通信モジュール及び上記計測モジュールは上記ＤＥＲ装置へ一体化される、
請求項８記載のシステム。

【請求項12】

上記コントローラは、上記メーターによって生成されて上記通信モジュールによって受信されたコマンドに基づいて上記制御装置を制御する、
請求項８記載のシステム。

【請求項13】

上記ＤＥＲ装置は、上記メーターの切断スイッチが開いている場合、上記構内に電力を供給し、
上記制御装置は、上記ＤＥＲ装置が上記パネルに電力を提供することを可能にし、
上記パネルは、上記構内における少なくとも１つの負荷に上記ＤＥＲ装置を接続する、
請求項８記載のシステム。

【請求項14】

上記ＤＥＲ装置はソーラーデバイスであり、
上記制御装置はインバータである、
請求項８記載のシステム。

【請求項15】

上記コントローラは、現在のレートが供給レートしきい値を越える場合、上記制御装置を可変レート構造に基づいて制御して上記電力グリッドにエネルギーを供給する、
請求項８記載のシステム。

【請求項16】

上記計測モジュールは、第２の区間にわたって上記ＤＥＲ装置により上記電力グリッドから受けたエネルギー量を測定し、上記第２の区間を時間に関連付けるように構成される、
請求項８記載のシステム。

【請求項17】

構内に位置した複数のＤＥＲ装置と通信するシステムであって、
上記構内に位置してパネルに接続された第１のＤＥＲ装置に関連付けられた第１の通信モジュールと、
上記構内に位置して上記パネルに接続された第２のＤＥＲ装置に関連付けられた第２の通信モジュールと、
上記第１の通信モジュール、上記第２の通信モジュール、及び中央システムと通信するゲートウェイ装置に関連付けられたゲートウェイ通信モジュールと、
上記構内に位置して上記パネルに接続されたメーターに関連付けられ、上記中央システムと通信する第３の通信モジュールとを備え、
上記中央システムは、電力データを分析することで、電力特性がしきい値を越えるか否かを決定するように構成され、
上記ゲートウェイ通信モジュールは、上記中央システムから第１の制御命令を受信し、上記第１の制御命令を上記第１の通信モジュールに送信し、
上記第１のＤＥＲ装置は、上記第１の制御命令に基づいて、上記第１のＤＥＲ装置によって発生されるエネルギーを制御するか、又は、上記第１のＤＥＲ装置を切断する、
システム。

【請求項18】

上記第１のＤＥＲ装置は、上記第１の制御命令に基づいて、上記第１のＤＥＲ装置を電力グリッドから切断するように上記第１のＤＥＲ装置の第１の制御装置を制御し、
上記ゲートウェイ通信モジュールは、上記中央システムから第２の制御命令を受信し、上記第２の制御命令を上記第２の通信モジュールに送信し、
上記第２のＤＥＲ装置は、上記第２の制御命令に基づいて、上記第２のＤＥＲ装置を上記電力グリッドに接続するように上記第２のＤＥＲ装置の第２の制御装置を制御する、
請求項１７記載のシステム。

【請求項19】

上記第３の通信モジュール及び上記中央システムの間の通信は、上記ゲートウェイ通信モジュールを介してルーティングされる、
請求項１７記載のシステム。

【請求項20】

上記ゲートウェイ装置は上記構内に位置する、
請求項１７記載のシステム。

【請求項21】

上記ゲートウェイ通信モジュールはセルラー基地局であり、
上記第１の通信モジュール及び上記第２の通信モジュールはセルラー無線装置である、
請求項１７記載のシステム。

【請求項22】

上記第１のＤＥＲ装置は、上記第１のＤＥＲ装置の第１の制御装置のパラメータを調整することで、上記第１の制御命令に基づいて、上記第１のＤＥＲ装置によって発生されるエネルギーを制御する、
請求項１７記載のシステム。

【請求項23】

上記ゲートウェイ通信モジュールは、上記中央システムから第２の制御命令を受信し、上記第２の制御命令を上記第１の通信モジュールに送信し、
上記第１のＤＥＲ装置は、上記第２の制御命令に基づいて、上記第１のＤＥＲ装置によって消費されるエネルギーを制御する、
請求項１７記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願への相互参照．
本願は、２０１９年１０月１１日に出願された米国出願第６２／９１４００２号への優先権を主張し、その全体は参照によって本願に援用される。

【0002】

技術分野．
本発明は、分散型エネルギーリソース装置のために測定及び通信に関し、また、単一の構内において複数の分散型エネルギーリソース装置をサポートするシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

電力を配送する電力グリッドのようなリソース分配システムにおいて、顧客構内における消費量を測定及び制御するためにメーターが使用される。メーターは、消費量を測定して電力特性をモニタリングするための計測モジュールと、ヘッドエンドシステムのような中央システムと通信するための通信モジュールと、他のモジュール及び構成要素とを含んでもよい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ソーラーパネルアレイ、風力タービン、水力タービン、バッテリー、電気自動車（electric vehicle：ＥＶ）充電器、ＥＶ、又は発電機のような分散型エネルギーリソース（distributed energy resource：ＤＥＲ）装置が顧客構内に設けられる場合、ＤＥＲ装置によって発生された電力は、構内において使用されるか、電力グリッドに出力されてもよい。いくつかのシステムでは、ＤＥＲ装置をグリッドに接続するために別個のメーター及びメーターソケットが必要とされる。これらの別個の装置は、ヘッドエンドシステムのような中央システムが、グリッドへのＤＥＲ装置の接続を制御することを許可しない可能性がある。他のシステムでは、一体化された装置が、ＤＥＲ装置及び構内メーターの両方をグリッドに接続してもよい。しかしながら、これらの一体化された装置は、ＤＥＲ装置の最適制御を提供しない可能性があり、構内ごとにただ１つのＤＥＲ装置を接続することに限定される可能性がある。したがって、構内において複数のＤＥＲ装置を制御して通信する改善されたシステムに対する必要性が存在する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

各ＤＥＲ装置は、計測モジュール及び通信モジュールを含む。計測モジュールは、ＤＥＲ装置の出力をモニタリングし、通信モジュールは、通信ネットワークにわたる双方向通信を提供する。通信ネットワークは、ヘッドエンドシステムと、異なる構内に位置したＤＥＲ装置と、メーターとの間の通信を可能にする。通信は、電力分配ネットワークに対して接続又は切断するようにＤＥＲ装置を制御するコマンドと、ＤＥＲ装置の出力の電力特性を調整するコマンドとを含む。

【0006】

ＤＥＲ装置及びヘッドエンドシステムの間の通信は、ＤＥＲ装置と同じ構内に位置したメーターを介して、ゲートウェイ装置のようなネットワークにおける他の装置を介して、又はセルラー基地局を介してルーティングされてもよい。ＤＥＲ装置からの通信は、ＤＥＲ装置の状態の出力に関する情報、例えば、所定区間にわたってグリッドに供給される電力の量、区間の時間、及び供給される電力の電力特性、例えば、高調波、力率、又は電力品質を含んでもよい。

【0007】

ＤＥＲ装置からの情報は、ヘッドエンドシステム、メーター、又はエッジ計算装置によって分析される。分析は、情報を１つ又は複数のしきい値に対して比較すること、又は、それを用いて他の値、例えば、供給された電力の金銭価値を決定することを含んでもよい。分析が調整の必要性を示す場合、コマンド又は制御の命令が生成されてＤＥＲ装置に送られる。コマンドは、ＤＥＲ装置に、その出力を調整するか又は電力分配ネットワークから切断するように指示してもよい。他のコマンドもまた可能であり、ＤＥＲ装置に、電力分配ネットワークに接続するか又は電力を構内に提供するように指示するコマンドを含む。

【0008】

これらの例示的な態様及び特徴は、ここで説明する主題を限定又は定義するためではなく、本願において説明する概念についての理解を支援する実施例を提供するために言及される。ここに説明する主題の他の態様、利点、及び特徴は、本願全体に目を通すことにより明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】電力分配ネットワーク、メーター、構内に位置したパネル、及び複数のＤＥＲ装置の間における例示的な電力接続を示すブロック図である。

【図2】メーター、複数のＤＥＲ装置、及び複数の負荷に接続された例示的なパネルを示すブロック図である。

【図3】ヘッドエンドシステム、メーター、及び複数のＤＥＲ装置の間における通信のための例示的な通信ネットワークの一部を示すブロック図である。

【図4】図３の通信ネットワークのための例示的な通信ネットワークトポロジーの一部を示すブロック図である。

【図5】ヘッドエンドシステム、ゲートウェイ装置、メーター、及び複数のＤＥＲ装置の間における通信のための例示的な通信ネットワークの一部を示すブロック図である。

【図6】ヘッドエンドシステム、構内ゲートウェイ装置、メーター、及び複数のＤＥＲ装置の間における通信のための例示的な通信ネットワークの一部を示すブロック図である。

【図7】ヘッドエンドシステム、セルラー基地局、メーター、及び複数のＤＥＲ装置の間における通信のための例示的な通信ネットワークの一部を示すブロック図である。

【図8】電力分配ネットワークへのＤＥＲ装置の接続を制御する例示的な方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明は、ＤＥＲ（分散型エネルギーリソース）装置との通信及びその制御をサポートするシステムを提供する。各ＤＥＲ装置は、計測モジュール及び通信モジュールを含む。計測モジュールは、ＤＥＲ装置の出力をモニタリングし、通信モジュールは、ＤＥＲ装置を制御するために通信ネットワークにわたる双方向通信を提供する。ＤＥＲ装置の制御は、ＤＥＲ装置をグリッドに接続するコマンド、ＤＥＲ装置をグリッドから切断するコマンド、ＤＥＲ装置を構内に対して接続又は切断するコマンド、又はＤＥＲ装置のパラメータを調整するコマンドを含んでもよい。ＤＥＲ装置は、ヘッドエンドシステム、メーター、又はエッジ計算装置と通信してもよい。

【0011】

図１は、電力分配ネットワーク又はグリッド１０２、構内設備（又は家屋）１０４、メーター１０６、パネル１０８、及び複数のＤＥＲ装置１１０ａ，１１０ｂ，…１１０ｎの間における例示的な電力接続を示す。この実施例では、少なくとも３つのＤＥＲ装置が同じ構内に位置する。

【0012】

メーター１０６は、グリッド及び構内の間における電力を測定及び制御する。メーターは、計測モジュール１２２、通信モジュール１３２、切断スイッチ１４２、及び他の構成要素を含んでもよい。計測モジュールは、電気的エネルギーの消費量を測定し、請求可能なグレードの計測及び負荷プロファイリングを提供してもよい。通信モジュールは、通信ネットワーク（図示せず）を介して中央又はヘッドエンドシステムと通信する。計測モジュール及び通信モジュールは、別個のモジュールであってもよく、又は、単一のモジュールとして組み合わされてもよい。切断スイッチは、グリッドからメーターを介して構内までの電力のフローを制御する。

【0013】

図１において、ＤＥＲ装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｎの各々は、パネル１０８を介してグリッド及び構内に接続される。各ＤＥＲ装置は、計測モジュール１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｎと、通信モジュール１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｎと、インバータ又は切断スイッチのような制御装置１４０ａ１４０ｂ，１４０ｎとを含む。制御装置のパラメータ又は状態は、コントローラによって制御されてもよい。計測モジュールは、ＤＥＲ装置によって発生された電力を測定する。それは、請求可能なグレードの計測を提供し、その結果、それは、ＤＥＲ装置によって構内又はグリッドに提供されるエネルギー量と、エネルギーがいつ提供されるのかとを測定することができる。計測モジュールは、負荷プロファイリングを提供してもよく、それは、関連する監督機関によって要求されるような適切な区間長（例えば、１分間隔、５分間隔、１５分間隔）を使用してもよい。また、それは、発生された電力をモニタリングし、電力品質及び力率データのような電力データを提供してもよい。いくつかのシステムにおいて、計測モジュールは、メーターオンチップ（meter-on-chip：ＭＯＣ）モジュールのような単一のモジュールによって提供される。通信モジュールは、通信ネットワーク（図示せず）を介して中央システムと通信する。計測モジュール及び通信モジュールは、別個のモジュールであってもよく、又は、単一のモジュールとして組み合わされてもよい。制御装置は、ＤＥＲ装置の出力をパネルに接続することを制御する。

【0014】

図１は、ＤＥＲ装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｎがパネル１０８に接続されていることを示しているが、代替の構成もまた可能であり、ＤＥＲ装置における計測モジュール１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｎ及び通信モジュール１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｎによってサポートされてもよい。代替例は、１つ又は複数のＤＥＲ装置をマルチポートメーターに接続すること、又は、グリッドへのＤＥＲ装置の直接接続を含む。

【0015】

ＤＥＲ装置の通信モジュールは、ＤＥＲ装置との低レイテンシーの双方向通信を可能にする。これらの通信は、ＤＥＲ装置の動作についてのより多く又はより適時の情報を提供し、現在利用可能である制御よりも良好なＤＥＲ装置の制御を可能にしうる。

【0016】

ＤＥＲ装置を図１のシステムにおいて動作できるようにするために、任意のタイプのＤＥＲ装置に計測モジュール及び通信モジュールが追加されてもよい。これらのモジュール（又は組み合わされた場合には１つのモジュール）は、ＤＥＲ装置のハードウェア設計に一体化されてもよい。モジュールを追加できるようにするために、ＤＥＲ装置のＰＣＢ（printed circuit board：プリント回路基板）の上に設計されたパッド又はコネクタが存在してもよい。いくつかの実施例では、ＤＥＲ装置はサードパーティーによって製造され、モジュールは、メーターの提供者と同じ提供者によって提供される。モジュールは、ＰＣＢの上にはんだ付けされてもよく、又は、コネクタ又はワイヤハーネスを用いて接続されてもよい。ＤＥＲ装置の計測モジュール及び通信モジュールは、有線接続、無線接続、又はそれらの組み合わせを介して、ＤＥＲ装置の他の構成要素と通信してもよい。

【0017】

メーター１０６は、パネル１０８を介してグリッドに構内設備を接続する。パネルは、メーターへの構内設備の接続を制御する主回路遮断器を含み、また、構内に位置したＤＥＲ装置及び負荷のための追加の回路遮断器を含んでもよい。図２は、主回路遮断器２０２と、各ＤＥＲ装置２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｎの回路遮断器と、構内負荷２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｎのための回路遮断器とを備えた例示的なパネル２０８を示す。

【0018】

メーターを用いる通信．
図１及び図２に示す電力接続に加えて、メーター及びＤＥＲ装置は、１つ又は複数の通信ネットワークを介して接続される。図３は、１つの例示的な通信ネットワークの一部を示す。通信ネットワークは、メーター１０６と、ＤＥＲ装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｎとの間における通信チャネルを含む。ＤＥＲ装置の通信モジュールの各々は、メーターの通信モジュールと通信する。通信チャネルは、有線又は無線であってもよく、プロプライエタリ又は非プロプライエタリなプロトコルを含む、任意のタイプの通信プロトコルを使用してもよい。一例は、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）通信プロトコルである。ＤＥＲ装置の通信モジュールは、発生されるエネルギー又はグリッドに供給されるエネルギーに関する情報を通信し、また、装置の状態に関する情報を通信してもよい。

【0019】

メーターの通信モジュールは、ヘッドエンドシステム３０２によって送信されたコマンド又は制御命令を受信し、コマンドを適切なＤＥＲ装置にルーティングしてもよい。それはまた、ＤＥＲ装置からの通信を受信し、通信をヘッドエンドシステムに送信してもよい。

【0020】

ヘッドエンドシステム及びＤＥＲ装置の間の通信をルーティングすることに加えて、又はそれに代えて、メーターは、コマンドを生成してそれらをＤＥＲ装置の通信モジュールのうちの１つ又は複数に送信してもよい。メーターは、ＤＥＲ装置から情報を受信してもよい。情報は、ヘッドエンドシステムに提供されてもよく、及び／又は、メーターによって使用されてもよい。

【0021】

図３において、ＤＥＲ装置及び他の装置の間におけるすべての通信は、同じ構内においてメーターを介してルーティングされる。メーターは、同じネットワークプロトコルを用いて、ＤＥＲ装置と、また、通信ネットワークにおける他の装置と通信してもよく、又は、１つのネットワークプロトコルを用いてＤＥＲ装置と通信し、異なるネットワークプロトコルを用いて通信ネットワークにおける他の装置と通信してもよい。

【0022】

いくつかの実施例では、メーターは、ＤＥＲ装置から情報を受信し、情報を集約し、次いで、集約された情報をヘッドエンドシステムに送信する。他の実施例では、メーターは、ＤＥＲ装置から受信された情報を集約することなくヘッドエンドシステムに単にルーティングする。

【0023】

図３に示すメーターを通過するＤＥＲ装置及びヘッドエンドシステムの間における通信の代替例として、ＤＥＲ装置のうちの１つ又は複数は、ヘッドエンドシステム及びＤＥＲ装置の間の通信がメーター以外のノードを通過するように構成されてもよい。例えば、ヘッドエンドシステム３０２及びＤＥＲ装置１１０ａの間における通信は、同じ構内におけるメーター１０６以外のネットワーク装置を介してルーティングされてもよい。

【0024】

これらの実施例のうちのいずれにおいても、ネットワークにおける他の装置に係る通信は、メーター１０６を介してルーティングされてもよい。図４に示すように、メーターは、メーター及び他の装置のネットワークに接続されてもよく、ヘッドエンドシステム４０２及びメーター１０６の間の通信は、１つ又は複数のネットワークを介して複数の装置にわたって通信されてもよい。

【0025】

いくつかのネットワークにおいて、メーター及び／又はＤＥＲ装置の通信モジュールは、エッジ計算サービスを提供する装置と通信してもよい。エッジ計算サービス又はエッジ計算装置４１０は、通信ネットワークにおいてＤＥＲ装置にトポロジー的により接近して位置するので、より低レイテンシーの通信及び制御を提供しうる。

【0026】

ゲートウェイ装置を用いる通信．
図５はもう１つの例示的な通信ネットワークを示す。図５において、ＤＥＲ装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｎの通信モジュールは、ゲートウェイ装置５０４と通信する。ゲートウェイ装置との通信は、プロプライエタリ又は非プロプライエタリなプロトコルを含む、任意のタイプの通信プロトコルを使用してもよい。いくつかの実施例は、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｗｉ－Ｓｕｎ、又はＷｉＦｉ（登録商標）通信プロトコルである。ＤＥＲ装置の通信モジュールは、発生されるエネルギー又はグリッドに提供されるエネルギーに関する情報を通信し、また、装置の状態に関する情報を通信してもよい。

【0027】

メーター及びヘッドエンドシステムの間の通信は、ゲートウェイ装置を介してルーティングされなくてもよい。代わりに、メーターは、図３に示すようなヘッドエンドシステムと通信してもよいし、又は、ＰＬＣネットワークを介してヘッドエンドシステムと通信してもよい。代替として、メーターは、ゲートウェイ装置を介して通信してもよい。

【0028】

ゲートウェイ装置は、構内又はその近くに設けられてもよい。ゲートウェイ装置は、１つ又は複数のネットワークを介してヘッドエンドシステム５０２と通信する。通信機能に加えて、ゲートウェイ装置は、ＤＥＲ装置の測定及び制御をサポートするサービスのような、エッジ計算サービスを提供するエッジ計算装置かもしれない。ヘッドエンドシステムは、ゲートウェイ装置を介してルーティングされた通信を介してＤＥＲ装置と通信してもよい。

【0029】

構内ゲートウェイ装置を用いる通信．
図６は、図１のメーター１０６及びＤＥＲ装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｎのための通信チャネルのもう１つの実施例を示す。図６において、ＤＥＲ装置の通信モジュールは、構内ゲートウェイ装置又はホームゲートウェイ装置のような、構内に位置したゲートウェイ装置６０４と通信する。構内ゲートウェイ装置６０４との通信は、プロプライエタリ又は非プロプライエタリなプロトコルを含む、任意のタイプの通信プロトコルを使用してもよい。いくつかの実施例は、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｗｉ－Ｓｕｎ、又はＷｉＦｉ（登録商標）通信プロトコルである。ＤＥＲ装置の通信モジュールは、発生されるエネルギー又はグリッドに提供されるエネルギーに関する情報を通信し、また、装置の状態に関する情報を通信してもよい。

【0030】

メーター及びヘッドエンドシステム６０２の間の通信は、構内ゲートウェイ装置を介してルーティングされなくてもよい。代わりに、メーターは、図３に示すようなヘッドエンドシステムと通信してもよいし、又は、ＰＬＣネットワークを介してヘッドエンドシステムと通信してもよい。代替として、メーターは、構内ゲートウェイ装置に接続されてもよい。

【0031】

構内ゲートウェイ装置は構内に設けられてもよい。例えば、ホームゲートウェイ装置は、構内に位置した建物の内部又は外部に設けられてもよい。ホームゲートウェイ装置は、１つ又は複数のネットワークを介してヘッドエンドシステムと通信する。通信機能に加えて、構内ゲートウェイ装置は、ＤＥＲ装置の測定及び制御を含むエッジ計算サービスを提供してもよい。

【0032】

セルラー基地局を用いる通信．
図７はもう１つの例示的な通信ネットワークを示す。図７において、メーター１０６及びＤＥＲ装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｎの通信モジュールは、セルラー無線装置を含む。メーターの通信モジュール及びＤＥＲ装置の通信モジュールは、セルラーネットワークを介してセルラー基地局７０４と通信する。セルラーネットワークは、公衆又は専用セルラーネットワークであってもよい。ＤＥＲ装置の通信モジュールは、発生されるエネルギー又はグリッドに提供されるエネルギーに関する情報を通信し、また、装置の状態に関する情報を通信してもよい。

【0033】

ヘッドエンドシステム７０２は、セルラー基地局７０４を介してメーター及びＤＥＲ装置と通信する。図７には図示しないが、セルラー基地局及びヘッドエンドシステムの間における通信は、追加のネットワーク及びネットワーク装置を使用してもよい。

【0034】

図７に示すようなセルラー基地局を介して通信するメーターの通信モジュールの代替例として、メーターは、ＤＥＲ装置によって使用されるネットワークとは異なるネットワークを用いて、ヘッドエンドシステムと通信してもよい。

【0035】

ＤＥＲ装置との例示的な通信．
前述したように、ＤＥＲ装置に計測モジュール及び通信モジュールを含むことと、ＤＥＲ装置を通信ネットワークに接続することとは、ＤＥＲ装置の改善された制御及び接続をサポートする。

【0036】

ＤＥＲ装置の計測モジュールは、ＤＥＲ装置によって発生された電力をモニタリングして電力に関する情報を決定する。情報は、測定可能である任意の情報又はデータ、さもなければ、計測モジュール又はＤＥＲ装置により利用可能である任意の情報又はデータを含み、グリッドに提供される電力の量、電力がグリッドに提供される時間と、グリッドに提供される電力の特性（例えば、力率、電力品質、高調波）を含むが、これらに限定されない。ＤＥＲ装置の通信モジュールは、同じ構内におけるメーター、ヘッドエンドシステム、及び／又はエッジ計算装置に情報を伝送してもよい。メーター、ヘッドエンドシステム、及び／又はエッジ計算装置は、ＤＥＲ装置を制御するために情報を使用してもよく、又は、情報に、グリッドにおける他の装置からの情報を集約し、その情報を用いて、ＤＥＲ装置を含む装置のうちの１つ又は複数を制御する決定を下してもよい。

【0037】

ユーティリティ又は顧客に関連付けられたユーザを含むユーザは、ユーザインターフェースを介して、エネルギーの発生又は使用をモニタリング及び制御してもよい。例えば、ユーザは、グリッドへの又はグリッドからのエネルギーの流れ、１つ又は複数のＤＥＲ装置によるエネルギーの発生又は消費、負荷によるエネルギーの消費についての情報、電力品質、力率、又は他の測定パラメータについての情報を、ＤＥＲ装置又はグリッドから受信してもよく、又は、ユーザインターフェースを介して請求書及びレート情報を受信してもよい。ユーザは、ＤＥＲ装置又はメーターの機能を制御するための制御コマンドを発行してもよい。ユーザインターフェースは、構内に設けられた表示装置に提示されてもよく、又は、インターネット／ウェブポータル又はスマートフォンなどの携帯型装置を含む他のタイプの装置を介してユーザに提示されてもよい。

【0038】

ユーザインターフェースは、所定のしきい値を設定することを含む、ユーザがシステムを構成することを可能にしてもよく、これにより、システムは、可変レート構造を用いるシステムにおいて、グリッドの検出された状態、ＤＥＲ装置の出力、及び現在のレート（すなわち、単位エネルギーあたりのコスト）のようなファクターに基づいてＤＥＲ装置及びそれらの接続を制御してもよい。いくつかの代表的なコマンドについて下記に議論する。

【0039】

メーター、ヘッドエンドシステム、又はエッジ計算装置は、グリッド又はパネルに対してＤＥＲ装置を接続又は切断するコマンドを生成してもよい。メーターが、ＤＥＲ装置がグリッドに接続されて電力をグリッドに供給してもよいと決定した場合、メーターは、ＤＥＲ装置に、その出力をパネルに接続するようにそれに指示するコマンドを送信してもよい。メーターは、他の装置又はスイッチを制御して、ＤＥＲ装置が電力をグリッドに供給することを可能にしてもよい。接続のアクティベーションのタイミングは、ＤＥＲ装置時間の出力をグリッドに同期させるように制御されてもよい。ＤＥＲ装置及びグリッドの接続又は切断は、変化するレート構造に基づいて、ユーザ及び／又はユーティリティにとって最も有利な特定の時間に行われてもよい。ユーティリティは、電力品質標準を満たすＤＥＲ装置の能力に基づいて、グリッドへのＤＥＲ装置の接続を切断してもよく、又は許可しなくてもよい。

【0040】

ヘッドエンドシステムが、ＤＥＲ装置がグリッドに接続されるべきであると決定した場合、ヘッドエンドシステムは、メーターに、ＤＥＲ装置をグリッドに接続するようにそれに指示するコマンドを送信してもよい。次いで、メーターは、ＤＥＲ装置に、その出力をパネルに接続するようにそれに指示するコマンドを生成して送信してもよく、また、ＤＥＲ装置をグリッドに接続するように他の装置又はスイッチを制御してもよい。代替として、ヘッドエンドシステムは、ＤＥＲ装置に、その出力をパネルに接続するようにそれに指示するコマンドを送信してもよく、また、メーターに、ＤＥＲ装置が電力をグリッドに供給することを可能にするようにそれに指示する別個のコマンドを送信してもよい。

【0041】

メーターが、ＤＥＲ装置がグリッドから切断されるべきでわると決定した場合、メーターは、パネルに対するその出力をディセーブルにするようにＤＥＲ装置に指示するコマンドを生成してＤＥＲ装置に送信してもよく、また、ＤＥＲ装置が電力を供給することをディセーブルにするために必要とされる他の任意の装置を制御してもよい。ヘッドエンドシステムが、ＤＥＲ装置がグリッドから切断されるべきであると決定した場合、ヘッドエンドシステムは、メーターに、ＤＥＲ装置をグリッドから切断するようにそれに指示するコマンドを送信してもよい。次いで、メーターは、ＤＥＲ装置に、パネルへのその出力をディセーブルするようにそれに指示するコマンドを生成して送信してもよく、また、ＤＥＲ装置をグリッドから切断するように他の装置又はスイッチを制御してもよい。代替として、ヘッドエンドシステムは、ＤＥＲ装置に、その出力をパネルから切断するようにそれに指示するコマンドを送信してもよく、また、ＤＥＲ装置が電力をグリッドに供給することを妨げるようにコマンドをメーターに送信してもよい。エッジ計算装置は、ヘッドエンドシステムによって使用される方法と同様の方法で、グリッドからＤＥＲ装置を切断してもよい。

【0042】

一実施例では、ＤＥＲ装置は、グリッドに接続されてグリッドに電力を供給するソーラーパネルを含む。
ＤＥＲ装置の計測モジュールは、ソーラーパネルの出力をモニタリングして高調波を検出する。ＤＥＲ装置の通信モジュールは、高調波情報をヘッドエンドシステムに伝送してもよい。ヘッドエンドシステムは、高調波情報を分析して、構成可能なしきい値を超過したか否かを決定してもよい。ソーラーパネルによって発生した高調波がしきい値を越えた場合、ヘッドエンドシステムは、グリッドからソーラーパネルを切断するコマンドをＤＥＲ装置及び／又はメーターに送信してもよい。それに応答して、ＤＥＲ装置は、ソーラーパネルの出力をパネルから切断してもよい。

【0043】

もう１つの実施例では、ＤＥＲ装置がグリッドに接続されてグリッドに電力を供給した後、ＤＥＲ装置の計測モジュールは、出力をモニタリングして１つ又は複数の電力特性を検出する。電力特性に関する情報は、ヘッドエンドシステムに伝送されてもよい。ヘッドエンドシステムは、発生された電力の特性に基づいて、コマンドを発行するか又は他の動作を行ってもよい。例えば、ヘッドエンドシステムは、ＤＥＲ装置から受信された電力品質及び力率データをモニタリングすることで、ＤＥＲ装置によってグリッドに供給される電力の値（例えば、より低い価格又は値は、低い電力品質又は力率に関連付けられうる）を決定し、又は、グリッドからＤＥＲ装置を切断するか否か（例えば、発生した電力がグリッドに悪影響を及ぼす場合）を決定してもよい。

【0044】

電力特性に関する情報がメーターに伝送された場合、メーターは、調整が必要であると決定してもよく、ＤＥＲ装置にコマンドを送信してもよい。一実施例では、コマンドは、ＤＥＲ装置の出力に関連付けられたインバータの力率を調整するようにＤＥＲ装置に指示する。

【0045】

図８に、ＤＥＲ装置を制御する例示的な方法を示す。８０２において、ＤＥＲ装置は、グリッドに電力を供給している。８０４において、ＤＥＲ装置の計測モジュールは、ＤＥＲ装置の出力をモニタリングして出力に関する情報を収集する。８０６において、ＤＥＲ装置の通信モジュールは、メーター及び／又はヘッドエンドシステムに情報を伝送する。情報は、区間、区間の時間、供給された電力などの電力特性の上にグリッドに供給された電力の量を含んでもよい。８０８において、情報を受信した装置又はシステムはそれを評価する。情報の評価は、それを１つ又は複数のしきい値に対して比較すること、又は、それを用いて他の値、例えば、供給された電力の金銭価値を決定することを含んでもよい。調整が必要ではないと評価された場合、８１０のＮｏ分岐から８０４に戻る。

【0046】

調整が必要であると評価された場合、８１０のＹｅｓ分岐から８１２に進む。調整が、ＤＥＲ装置がグリッドから切断されることを必要とする場合、８１２のＹｅｓ分岐から８１４に進み、ＤＥＲ装置を切断する１つ又は複数のコマンドがＤＥＲ装置及び／又はメーターに伝送される。調整が、ＤＥＲ装置がグリッドから切断されることを必要としない場合、８１２のＮｏ分岐から８１６に進み、ＤＥＲ装置の出力を調整する１つ又は複数のコマンドがＤＥＲ装置及び／又はメーターに送信される。次いで、本方法は８０４に戻る。図８は、ＤＥＲ装置がヘッドエンドシステム又はメーターと通信することを説明しているが、ＤＥＲ装置は、メーター又はヘッドエンドシステムによって実行される機能と同様の機能を実行しうるエッジ計算装置と通信してもよい。

【0047】

ＤＥＲ装置が、グリッドからの電力を消費するとともにグリッドに電力を供給することができる装置、例えば、ＥＶ、ＥＶ充電器、又はバッテリーシステムである場合、メーター、ヘッドエンドシステム、又はエッジ計算装置は、ＤＥＲ装置がグリッドからの電力を消費するのがいつなのか、また、ＤＥＲ装置がグリッドに電力を供給するのがいつなのかを制御してもよい。コマンドは、現在又は過去の需要、所定の時間期間にわたる実効レート、及びＤＥＲ装置の充電レベルのような情報を考慮してもよい。ＤＥＲ装置がグリッドからの電力を消費してもよいのがいつなのかを制御することに加えて、コマンドは、グリッドからＤＥＲ装置までのエネルギー伝達レート、又は、ＤＥＲ装置からグリッドまでのエネルギー伝達レートを制御してもよい。

【0048】

例えば、ヘッドエンドシステムは、ＤＥＲ装置を制御する場合、グリッドの総需要を考慮してもよい。高需要の期間に、ヘッドエンドシステムは、ＤＥＲ装置が電力を消費することを許可しないと決定してもよく、それに電力を供給させてもよい。エッジ計算装置は、ローカル分配装置に過負荷がかからないことを保証するために、また、近傍の各ＤＥＲ装置に充電時間が割り当てられていることを保証するために、ローカルトランス又は他のローカル分配装置における負荷を考慮して、近傍内の各ＤＥＲ装置にいつ電力の消費を許可するのかを決定してもよい。メーターは、実効レートを考慮してＤＥＲ装置を制御してもよい。レートが低い又は所定の充電レートしきい値より小さい場合、メーターは、ＤＥＲ装置に充電を許可すると決定してもよい。レートが高い又は所定の供給レートしきい値より大きい場合、メーターは、ＤＥＲ装置が電力をグリッドに供給することを許可してもよい。

【0049】

コマンドは、グリッドから構内設備を切断し、ＤＥＲ装置が構内設備に電力を供給することを許可するコマンドを含んでもよい。例えば、メーターがグリッドにおける停電を検出した場合、メーターは、ＤＥＲ装置をパネルに接続する、ＤＥＲ装置へのコマンドを生成してもよい。メーターは、グリッドに電力が侵入することを防止しながらＤＥＲ装置が構内設備に電力を供給することを可能にするように、他の装置を制御してもよい。

【0050】

これら及び他のコマンドは、構内に位置した負荷及びＤＥＲの装置の良好なバランシングを保証し、このことは、グリッドの安定性を維持する助けとなる。

【0051】

本願において説明したヘッドエンドシステム、ゲートウェイ装置、計測モジュール、及び通信モジュールの動作は、任意の適切なコンピュータシステムによって実行されてもよい。計算システムは、メモリ装置に格納されたコンピュータ実行可能なプログラムコードを実行する１つ又は複数の処理要素を含んでもよい。メモリ装置は、プログラムコード及びデータを格納するための任意の適切なコンピュータ可読媒体を含んでもよい。計算システムは、本願において説明した動作のうちの１つ又は複数を実行するようにプログラムコードを実行して処理要素を構成してもよい。計算システムは、ネットワークへの接続を確立してネットワーク上で通信するための１つ又は複数のネットワークインターフェース装置と、表示装置のような入力／出力装置とのような、他の構成要素を含んでもよい。

【0052】

本願の主題をその特定の態様に関して詳述したが、当業者は、上述したことを理解することにより、そのような態様の変更、変形、及び等価物を容易に作成しうることが認識されるであろう。従って、本開示が限定ではなく例示の目的で提示され、当業者に容易に明らかになるように、本願の主題に係るそのような変更、変形、及び／又は追加を含むことを除外しないことは理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】