エネルギー供給システムまたはエネルギー消費システムの最適化された制御
本発明は、局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムのための燃料制御システムに関する。局所的エネルギーシステムは、一連の時間周期において、電力を出力しつつ第１の熱流を生成する少なくとも第１の制御可能な電気ユニットと、当該一連の時間周期において、他の熱流を出力するための制御可能な燃料駆動加熱ユニットと、当該一連の時間周期において、熱流を蓄えつつ第４の熱流を出力するための制御可能な熱用バッファと、当該熱用バッファに熱的に結合されている熱流使用体を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー供給システムまたはエネルギー消費システムの制御のためのシステムおよび方法に関する。具体的には、エネルギーがネットワークに供給され得るか、または、エネルギーがネットワークから供給され得るようにエネルギーが蓄えられ得るバッファを有するこのようなシステムに関する。本発明は、熱と電力とを同時に供給し得るＣＨＰ（熱電供給）設備が含まれているエネルギー生成システムに特に適用可能であるが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー価格を増大させる欠点、および、エネルギー生成およびエネルギー変換により環境に与える影響を克服するために、技術的な解決が提案されてきた。何度も適用されている１つの解決として、エネルギー損失（すなわち、電気を生成する際の熱の損失）の回復を可能にするＣＨＰ（熱電供給）設備を、実用的な熱源として使用することが挙げられる。ＣＨＰを適用する典型例は、野菜、植物、花等を生産するための温室を伴う植物栽培産業において見られ得る。このような適用において、生成された電気が電気市場に販売される一方で、「無駄な」熱は、温室を加熱するために使用されている。
【０００３】
しかしながら、熱が必要な時間は電気が販売され得る時間には一致しておらず、電力への需要が非常に低く、所有者が電気を入手し得る価格も非常に低いとき（例えば、夜中）に、所有者が温室を加熱する必要に迫られる状況が起こり得る。結果として、設備全体の効率は降下し得、マイナスにすらなり得る。設備の効率におけるこの有り得る不足を補足する１つの方法として、電気需要が高いときにＣＨＰが実行されるが、電気需要が低いときに「無駄な」熱エネルキーが使用され得るように、熱エネルギーが蓄えられ得るバッファを設けることが挙げられる。
【０００４】
理論的な安全性を得るために、このような設備では、従来の加熱ユニットが常に予見されている。実際、電力を市場に供給する可能性が存在しない所定の時間において、バッファが略空であるにもかかわらず熱需要が存在するということもある。このような状況に対処するために、従来の加熱ユニット（ＣＨＵ）が設けられている。
【０００５】
ＣＨＰユニット、バッファ、ＣＨＵユニット、および、熱使用体から成り、当該設備は電力ネットワークに更に接続されているような複合的な設備を管理することは簡単ではなく、熱需要を同時に満たしながら、バッファが過度の充満および空の何れにもならないように、どのユニットを作動させるべきか、そしてどの容量を伴って作動させるべきかという決定を定期的に為さなければならない。更に悪いことに、冬季には、充満されていたバッファを１夜のうちに消費してしまうことがよく起こる。このような状況が予見される場合、温室のみが温かい状態を保持している。そして、バッファは日暮れには充満され、両設備はいつでも熱を追加供給できる。
【０００６】
本システムは、電気市場における変動価格により更に複雑である。生成している電力を売りたい電気エネルギーの製造体は、電気の変動需要、および、時間と共に変動している市場価格に結果的に直面している。買い手と売り手とを集めるための特別な競売プロセスが構築されている。これらの変動に起因して、設備の全体的な効率向上は、販売市場の低い結果により減少し得る。
【０００７】
複数の単なる電気生成ユニットを有する製造体の問題を解決しつつ、１つ以上の市場にて機能する異なる解決が提案されてきた。
【０００８】
"European Transactions on electrical power" 2009年、39-55ページにおける、Javad Sadeh等による論文"A risk-based approach for bidding strategy in an electricity pay-as-bid auction"には、複数の製造ユニットを有する生成会社により使用されつつ、単一の市場にて機能する最適化プロセスが記載されている。当該最適化プロセスは、各時間における価格を推定する確率分布関数(pdf:probability density function)を使用する。
【０００９】
"Computers & Operations Research" Vol.32、2005年、201-217ページにおける、Chefi Treki等による論文"Optimal capacity allocation in multi-auction electricity markets under uncertainty"には、複数の製造ユニットを有する売り手により使用されつつ、異なる市場にて機能する方法が記載されている。当該方法により、既定の時間周期にて実行する製造ユニット、および、異なる市場にて申し込む電気エネルギー量を決定する問題が解決される。
【００１０】
"Energy" 2002年、Vol.27 no5、471-483ページにおける、H. Lund等による論文"Management of fluctuations in wind power and CHP comparing two possible Danish strategies"には、ＣＨＰと風力エネルギーとの一体化に関連した問題が記載されている。この論文によれば、蓄熱への投資よって解決が見出され得つつ、当該解決はヒートポンプのＣＨＰユニットへの追加を提案している。
【００１１】
これらの論文では、ＣＨＰユニットを含んでいるＣＨＰ設備であって、局所的な顧客にエネルギーを供給しつつ異なる市場に電気を供給するＣＨＰ設備の最適化の問題が、議論されていない。
【００１２】
ここで実施例として与えられている温室の場合、熱エネルギー需要の変動、市場価格の変動等に対して、システム全体をより安定化させるために、これらの設備の大部分では、従来の加熱ユニットも設けられているという事実により、最適化の問題は更に複雑である。
【００１３】
このような場合、設備が２つの異なる種類のエネルギー（熱および電気）を供給し、２つの個別の生成装置（一方は熱エネルギーのみを生成し、他方は熱エネルギーおよび電気エネルギーを生成する）が使用されるので、最適化効率に到達することは、実現することが困難である。熱需要は、電気エネルギー需要から独立して発達する。熱需要および電気エネルギー需要もまた、１日を通して、そして１年を通して変動する。通常、電気の消費は夜間に低下し、通常、夜間の気温は昼間の気温よりも低いので、所定の設備では、昼間よりも多くの熱が夜間に必要である。電気エネルギーの異なる市場、すなわち、全く異なる存続期間の契約（数ヶ月に亘る契約および１日や１時間に亘る契約が存在する）に基づいた電気供給（通常は電力）の製造体が存在することによって、この問題点も複雑である。
【００１４】
他の例が冷却設備において見られ得る。バッファを所定量過度に冷却することを考慮する（すなわち、通常、冷却は−２０度まで考えられており、−２５度まで冷却する場合、−２０度から−２５度までの温度のバッファが存在する）。この例では、電気価格が低いときに−２５度まで過度に冷却すること、および、電気価格が高いときに蓄冷容量を使用することが、より効率的であり得る。実際に、冷却装置は、−２５度まで冷却される場合、動作効率が悪くなるであろう。したがって、この方法をいつ使用するかを決定するために、慎重な考慮が為される必要がある。
【００１５】
全ての既定の例では、製造体および消費体が、自身の利益を最大にするために、または、自身の損失を最小にするために、最適化効率を伴って製造施設または消費施設を運営することが重要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の目的は、局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムのための燃料制御システムを提供することにある。具体的には、バッファに蓄えられたエネルギーのレベルが、既定の最大値と既定の最小値との間に残存しつつ、消費システムによる熱需要が満足されるように、熱を蓄えるためのバッファを有するシステムを提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、エネルギー供給システムまたはエネルギー消費システムの最適化された制御を提供することにある。具体的には、システムが最適化された方法において機能するような方法にて、エネルギーがネットワークに供給され得るように、または、エネルギーが当該ネットワークから供給され得るようにエネルギーが蓄えられるバッファを有するシステムの最適化された制御を提供することにある。
【００１８】
本目的は、局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムのための燃料制御システムにより達成される。ここで、上記局所的エネルギーシステムは、一連の時間周期内にて、電力を出力しつつ第１の熱流を生成する第１の制御可能な電気ユニット、および／または、上記一連の時間周期内にて、電力を受けつつ第２の熱流を吸収する第２の制御可能な電気ユニットを備えている。上記第１および第２の電気ネットワークの双方は、電気ネットワークに接続されており、任意の時間周期内にて受けられるか、または、出力される上記電力は、第１の確率分布関数において少なくとも部分的に確率変動可能であり、電力需要は、ハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムにより制御され、任意の時間周期内にて受けられた、または、出力された電気エネルギーが幾分存在している。上記局所的エネルギーシステムは、上記一連の時間周期内にて第３の熱流を出力する制御可能な燃料駆動加熱ユニットと、上記一連の時間周期内にて、上記第１から第３の熱流の何れかまたは全部を蓄えつつ第４の熱流を出力する制御可能な熱用バッファとを更に備えている。上記燃料駆動加熱ユニットは、上記熱用バッファに結合されている。上記局所的エネルギーシステムは、上記熱用バッファに熱的に結合されている熱流使用体を更に備えている。上記一連の時間周期内での上記熱流使用体による熱需要は、第２の確率分布内において確率的に変動可能である。制御装置が、上記第１および／または第２の電気ユニットに結合されている。上記燃料駆動加熱ユニットおよび上記熱流使用体は、ａ）上記熱流使用体による上記熱需要が、上記時間周期の何れかにおいて満足されるように、および、ｂ）上記熱用バッファが、上記時間周期の何れかにおいて過度の充満または空にならないようにように、自身の制御変数を入れ替えつつ、上記燃料駆動加熱ユニットへの燃料供給を制御する。
【００１９】
本発明によれば、上記第１の制御可能な電気ユニットは、ＣＨＰユニットであってもよく、各時間周期は、連続するサブ周期に分割されていてもよい。上記燃料制御システム、および、特にハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムは、各サブ周期に対して、上記電気ネットワークにより供給される電気エネルギーであって、少なくとも１つの市場における電気エネルギーの統計的な価格を、過去に基づいてにて決定する手段と、各サブ周期に対して、使用体による熱流需要の統計的な値を、過去に基づいて決定する手段と、上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムの動作を最適化するように、各サブ周期に対して、上記ＣＨＰユニットに必要な燃料量を、上記統計的な価格および上記統計的な値から導出する手段と、を更に備えている。
【００２０】
本発明によれば、上記局所的エネルギーシステムは、上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムの動作を最適化するように、各サブ周期に対して、上記加熱ユニットまたは冷却ユニットに必要な燃料量を、上記統計的な価格および上記統計的な値から導出する手段を更に備えている。
【００２１】
本発明によれば、上記統計的な価格の決定は、時間的確率密度関数に基づいて為されてもよい。
【００２２】
本発明によれば、熱需要の上記統計的な値の決定は、時間的確率密度関数に基づいて為されてもよい。
【００２３】
本発明によれば、上記電気ネットワークは、電気エネルギーが異なる価格にて取り扱われている少なくとも２つの異なる市場を提供していてもよく、上記統計的な価格を決定する上記手段は、上記少なくとも２つの異なる市場の何れかにおける価格を決定してもよい。
【００２４】
本発明によれば、上記ＣＨＰユニットに必要な燃料量、および、上記加熱ユニットに必要な燃料量の導出は、２つのレベルにて実行されてもよい。第１のレベルでは、上記２つの市場の一方により要求された上記燃料量であって、電気の生成をカバーするための上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量が導出される。第２のレベルでは、上記２つの市場の他方により要求された上記燃料量であって、電気の生成をカバーするための上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量が導出されつつ、上記加熱ユニットに必要な上記燃料量が導出される。
【００２５】
本発明の目的は、プログラムコード手段を有し、コンピュータ読み取り可能な媒体に保存されているコンピュータプログラムであって、上記コンピュータプログラムがコンピュータにて実行されるとき、上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量、および、上述の加熱ユニットまたは冷却ユニットに必要な上記燃料量の導出を実行するために適合されているコンピュータプログラムを提供することにもある。
【００２６】
本発明の更なる目的は、一連の時間周期内にて、電力を出力しつつ第１の熱流を生成する第１の制御可能な電気ユニット、および／または、上記一連の時間周期内にて、電力を受けつつ第２の熱流を吸収する第２の制御可能な電気ユニットを備えており、上記第１および第２の電気ネットワークの双方は、電気ネットワークに接続されている局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムを提供することにある。任意の時間周期内にて受けられるか、または、生成される上記電力は、第１の確率分布関数において少なくとも部分的に確率変動可能であり、電力需要は、ハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムにより制御される。任意の時間周期内にて受けられた、または、出力された電気エネルギーが幾分存在している。上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムは、上記一連の時間周期内にて第３の熱流を出力する制御可能な燃料駆動加熱ユニットと、上記一連の時間周期内にて、上記第１から第３の熱流の何れかまたは全部を蓄えつつ第４の熱流を出力する制御可能な熱用バッファと、を更に備えている。上記燃料駆動加熱ユニットは、上記熱用バッファに結合されている。上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムは、上記熱用バッファに熱的に結合されている熱流使用体を更に備えており、上記一連の時間周期内での上記熱流使用体による熱需要は、第２の確率分布内において確率的に変動可能である。上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムは、上述の燃料制御システムを更に備えている。
【００２７】
本発明の更に他の目的は、ＣＨＰ設備の制御を最適化する方法を提供することにある。当該設備は、ＣＨＰユニットおよびバッファを備えている。当該設備は、エネルギーを消費体に供給しつつ、電気エネルギーを電気ネットワークに供給する。本方法は、既定の時間周期に亘りＣＨＰ設備を制御するように適合されており、既定の時間周期は、連続したサブ周期に分割されている。本方法は、各サブ周期に対して、上記電気ネットワークにより供給される電気エネルギーであって、少なくとも１つの市場における電気エネルギーの統計的な価格を、過去に基づいて決定するステップと、各サブ周期に対して、消費体による熱流需要の統計的な値を、過去に基づいて決定するステップと、各サブ周期に対して、上記ＣＨＰユニットに必要な燃料量を、上記統計的な価格および上記統計的な値から導出するステップと、ステップを含んでいる。
【００２８】
本発明によれば、当該設備は、熱エネルギーを消費体に供給してもよい。当該設備は、従来の加熱ユニットを更に備えていてもよい。本方法は、各サブ周期に対して、上記従来の加熱装置に必要な燃料量を、上記統計的な価格および上記統計的な値から導出するステップを更に含んでいてもよい。
【００２９】
本発明によれば、上記統計的な価格の決定は、時間的確率密度関数に基づいて為されてもよい。
【００３０】
本発明によれば、熱需要の上記統計的な値の決定は、時間的確率密度関数に基づいて為されてもよい。
【００３１】
本発明によれば、上記電気ネットワークは、電気エネルギーが（同一のサブ周期において）異なる価格にて取り扱われている異なる市場を提供していてもよい。本方法は、これらの市場の何れかにおける統計的な価格を決定するステップを含んでいてもよい。
【００３２】
本発明によれば、上記ＣＨＰユニットに必要な燃料量、および、従来の加熱装置に必要な燃料量の導出は、２つのレベルにて実行されてもよい。第１のレベルでは、前日市場(day ahead market)により要求された電気の生成をカバーするための、上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量が導出される。第２のレベルでは、継続的昼間市場（ＣＩＭ）により要求された電気の生成をカバーするための、上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量が導出される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】温室の加熱に使用される典型的なＣＨＰ設備を示す図である。
【図２】前日市場への入札のタイムライン、および、ＣＩＭへの入札のタイムラインを示す図である。
【図３】前日市場にて既定の価格を得る確率を時間の関数として示す図である。
【図４】ＣＩＭ市場にて既定の価格を得る確率を時間の関数として示す図である。
【図５】熱需要の発達を２４時間に亘り示す図である。
【図６】本発明を伴って使用されるコンピュータシステムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、幾つかの特定の実施形態に関連して、所定の図面を参照しながら詳細に記述されているが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲により限定されるものである。図面は、概略的に描かれており、限定的なものではない。
【００３５】
また、本明細書および特許請求の範囲における第１、第２、第３等の用語は、同様のエレメントを識別するために用いられており、時間的、空間的、等級上、または、他の方法における順序を示しているものではない。このように使用される用語は、適切な環境下において交換可能であると理解されるべきであり、本明細書にて記述されている本発明の実施形態は、本明細書にて記述されている、または、説明されている順序以外においても実施可能であると理解されるべきである。
【００３６】
なお、請求項にて用いられている「含んでいる（備えている）」という言葉は、後に記載されている手段に制限するように解釈されるべきではない。「含んでいる（備えている）」という用語は、他のエレメントまたはステップを除外しない。したがって、「含んでいる（備えている）」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、または、コンポーネントの存在を、ありのままに特定されるように解釈されるべきであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、または、コンポーネント、もしくは、これらのグループの存在または追加を排除するものではない。それ故、「手段ＡおよびＢを備えている装置」という表現の範囲は、コンポーネントＡおよびコンポーネントＢのみにより構成される装置に限定されるべきでない。本発明に関しては、「手段ＡおよびＢを備えている装置」という表現は、関連するコンポーネントのみがＡおよびＢであるという意味である。
【００３７】
本適用例では、「システムの動作を最適化すること」という表現は、効率が最適化されつつ、利潤が最大化されるように、または、コストが最小化されるように、システムを制御することを意味している。
【００３８】
「時間周期にて制御する」および「サブ周期にて制御する」という用語もまた、本明細書および特許請求の範囲において用いられている。「時間の周期」または「時間周期」という表現は、既定の時間（例えば、０時）にて開始し、それよりも後の他の時間（例えば、２４時）にて終了する所定の周期を意味している。本実施例では、このようにして既定の時間周期により２４時間がカバーされている。時間周期は、多数のサブ周期に再分割されることができ、時間周期は、例えば、連続した２４個の１時間毎のサブ周期を備えていてもよい。本発明の制御方法において用いられている変数は、時間周期内において変化してもよく、各サブ周期において一定のままであってもよい。また、以下の実施例によれば、２４時間の時間周期は、２４個の連続したサブ周期に再分割されており、各サブ周期は、１時間の継続時間を有している。
【００３９】
「バッファ」という用語は、本明細書および添付の特許請求の範囲において、所定の量のエネルギーが蓄えられ得る装置を意味している。これは、例えば、ボイラのような熱エネルギーが内部に蓄えられる個別の装置であってもよいが、例えば、建物のような消費装置自身であってもよく、ボイラが、通常温度をある程度超えて建物を加熱してよい場合、この建物は蓄エネルギー用バッファを意味し得る。
【００４０】
本発明は、温室の加熱、および、２つの市場での電気エネルギーの販売に用いられているＣＨＰの設備に基づいて、より詳細に説明される。図１に示されているように、この設備全体には、ＣＨＰユニット（１）、従来の加熱ユニット（２）、バッファ（３）、および、１つ以上の温室（４）が含まれている。本実施例では、ＣＨＰは燃料としてガスを使用しているが、固体燃料または液体燃料、廃材または廃物（例えば、木材、藁）等のような他の種類の燃料も同様に使用可能である。ＣＨＰにより生成された電気エネルギー（ｐel）は、ＣＨＰに供給された燃料量（ｑ）に比例している。ＣＨＰにより供給された熱エネルギー（ｐth）も、ＣＨＰに供給された燃料量（ａ）に比例している。
【００４１】
従来の加熱ユニットにより供給された熱（ｐH）は、従来の加熱ユニットに供給された燃料量（ｑ）に比例している。
【００４２】
ＣＨＰユニット、および、従来の加熱ユニットにより生成された熱は、バッファ（３）に蓄えられる。所定のサブ周期ｋの始まりにおいてバッファに蓄えられている熱の量は、ｘkと表される。所定のサブ周期ｋにおいて温室に必要な熱の量は、ｗkと表される。本実施例では、この設備により、電気エネルギーが２つのサブ市場、すなわち、前日市場とＣＩＭ市場または継続的昼間市場(Continuous Intraday Market)とに供給される。このような市場は、ハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムとしてモデル化されている。
【００４３】
通常、電気の市場は、例えば、以下に示すような異なるサブ市場を含んでいてもよい。
・数ヵ月前に電気エネルギーが販売される長期契約に基づいた市場
・供給の前日に電気エネルギーが売買される前日市場
・供給の当日１０分前までに電気エネルギーが売買される継続的昼間市場（ＣＩＭ）
電気エネルギーを供給するための他のサブ市場（例えば、調整市場(adjustment market)、平衡市場(balancing market)、等）も存在している。各市場は、所定のサブ周期において有効である、独自の価格および販売規則を所有している。既定の実施例では、２つのサブ市場、すなわち、前日市場およびＣＩＭ市場のみが含まれているが、本発明の原理は、他のサブ市場にも適用可能である。
【００４４】
市場が（一時的に）利用不可能である場合、または、１つのみの市場が使用されている場合、本発明は、エネルギーの流れを制御するためにも使用され得る。
【００４５】
ＣＨＰの場合、長期契約市場が、常に最も興味深い選択であるというものではない。実際、この市場では、一定の安全性が保証されているが、価格は常に低い。
【００４６】
しかしながら、短期間の場合、温度、速度、風向き、等に関する正確な予測が一般に存在しており、相対精度を伴って熱需要を予測することができる。１日２４時間の周期に亘る熱需要の変動でさえ、過去データを考慮することにより十分に予測可能である。図５は、１年の内の特定の１日（２４時間）に対する温室での熱需要の統計的な変動を示している。
【００４７】
例えば２つの市場、すなわち、前日市場およびＣＩＭ市場での電気エネルギーの販売プロセスの典型例が、図２に示されている。前日市場では、電気エネルギーは前日（Ｄ−１）の午前６時まで申し込むことができ、電気は当日Ｄに供給される。申込みは、当日Ｄの特定の時間（サブ周期）に制限されている。すなわち、所定の価格での所定の１時間に供給される所定の量の電気エネルギーを申し込む。ベルキーにおける標準的な前日市場、すなわち、Ｂｅｌｐｅｘ市場に対して、これらの入札は、Ｄ−１の午前６時前に市場に受領されなければならない。市場は、均衡価格を算出することにより需要と供給を整合させ、前日の午前１１時に全申込者に配当を与える。この市場は、供給されるエネルギー量が予め設定される開ループ制御メカニズムとしてモデル化されている。
【００４８】
ベルギーにおける継続的昼間市場（ＣＩＭ）では、特定の１時間における電気供給の申込みは、当該特定の１時間が始まる２４時間前から１０分前まで発生し得る。ここで、「整合」が見出された場合に電力が売買される。
【００４９】
当日Ｄの電気の生成に関して、販売プロセスは以下のように進行する。
・ＣＩＭ市場では、当日Ｄの午前０時に供給される電気の申込みが、Ｄ−１の午前０時から為され得る。当日Ｄに関連する、将来的申込みおよび価格に対する関係を有する申込みが受領され得る。
・その後のＤ−１の１時間毎に、当日Ｄに対して新規のＣＩＭの申込みが発生し得る。これには当日Ｄの次の１時間に対するエネルギーおよび価格が含まれている。
・前日の申込みは、当日Ｄの各１時間に対してＤ−１の午前６時まで発行され得る。この時間に、前日市場が終了する。
・Ｄ−１の午前１１時に、前日市場が終了する。
・前日市場およびＣＩＭ市場にて約定された量の電気エネルギーが、当日Ｄの午前０時から供給される。
【００５０】
ＣＩＭ市場は、需要が一定時間毎に更新され、リアルタイムに市場からフィードバックされる閉ループ制御メカニズムとしてモデル化されている。
【００５１】
更に、ＣＩＭ市場のような第１の市場と前日市場のような第２の市場との組合せが、ハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムとしてモデル化されている。
【００５２】
図３には、前日市場での所定の価格を入手するための確率の２４時間変動の実施例が示されている。予測されたように、最低価格は午前４時付近に位置されており、最高価格は午前１０時付近に位置されている。典型的に、夜間よりも昼間の方が（不均一性に対応する）広がりが大きい。黒い縦の線は損益分岐点を表しており、ここでは、システムにより損失の利得が生じない。
【００５３】
図４には、ＣＩＭ市場での所定の価格を入手するための確率の２４時間変動の実施例が示されている。示されている実施例では、買い手が存在しないという大きな可能性が示されており、これは、０ユーロ／ＭＷｈの価格を入手し得る確率が高いことを表している。黒い縦の線は、ここでも損益分岐点を表しており、ここでは、システムより損失の利得が生じない。
【００５４】
図５には、２４時間に亘る推定熱需要の典型的な変動が示されている。この実施例では、高い需要が夜間に存在している。しかしながら、広がりは相対的に安定している。
【００５５】
上記から、ＣＨＰにより生成されたエネルギーの量が１時間毎に変化しつつ、生成された電気エネルギーに対して支払われる価格も１時間毎に変化し得るということが導出される。これは、双方の市場、すなわち、前日市場およびＣＩＭ市場にて有効である。上述のように、本実施例では、時間周期は２４時間（０時に開始）であり、当該時間周期は２４個のサブ周期に再分割されている。何れの最適化も、これを考慮しなければならない。１日２４時間（当該時間周期）に亘り最適化する場合、これは、１時間毎に１ステップである個別のステップにて為されなければならない。
【００５６】
設備の制御を最適化するためのアルゴリズムが、利潤が最大化されるときに設備への供給が必要な燃料量を決定することによって開発された。このアルゴリズムの新規性は、最良の解決の発見を保証し得ること、すなわち、より良い解決が存在しないことである。また、このアルゴリズムの新規性は、前日市場（日）およびＣＩＭ（時間）のように異なる時間スケールにて機能する市場を組み合わせられることである。前日市場の状況を考慮することによる、局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムの制御は、システムの実状況のフィードバックを伴わない開ループ制御メカニズムと見なされ得る。一方、ＣＩＭの状況を考慮することによる、局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムの制御は、システムの実時間変数も考慮される閉ループ制御メカニズムである。
【００５７】
設備の最適化された制御は、以下の変数に依存している。
・一般変数
ｔ：時間。算出の際に、時間は、ｋ番目（ｋ＝０，１，２，．．．，Ｎ）のサブ周期を示す添え字「ｋ」により表される。
ｘk：ｋ番目のサブ周期の始まりにおけるバッファの充満状態
・確率変数
ｐk：ｋ番目のサブ周期における前日価格
ｒk：ｋ番目のサブ周期におけるＣＩＭ価格
ｗk：ｋ番目のサブ周期における温室での熱需要
・制御変数
ｕk：ｋ番目のサブ周期における、前日市場での電気エネルギーの生成に使用される燃料量
ｖk：ｋ番目のサブ周期における、ＣＩＭ市場での電気エネルギーの生成に使用される燃料量
ｑk：ｋ番目のサブ周期における、ＣＨＵ（従来の加熱ユニット）に供給される燃料量
本発明によれば、設備の最適化された制御は、これらの制御変数（すなわち、ＣＨＰへの供給に必要な燃料量およびＣＨＵへ供給する燃料量）のどの値に対して利潤が最大化されるかを決定することにより達成され得る。このような値が、他の変数に依存していることは明白である。
【００５８】
世界規模のシステム（グローバルシステム）を考慮することにより、以下の問題が解決されなければならない。
【００５９】
【数１】
【００６０】
制限は、
【００６１】
【数２】
【００６２】
【数３】
【００６３】
【数４】
【００６４】
【数５】
【００６５】
【数６】
【００６６】
【数７】
【００６７】
【数８】
【００６８】
である。
ただし、
【００６９】
【数９】
【００７０】
【数１０】
【００７１】
【数１１】
【００７２】
また、
【００７３】
【数１２】
【００７４】
【数１３】
【００７５】
【数１４】
【００７６】
である。
【００７７】
ここで、式（Ｂ１）は、最適化される一般方程式である。制御変数（ｕ，ｖ，ｑ）が、左辺に存在している。ｕ、ｖおよびｑは、それぞれ前日市場での供給される電気エネルギーに対応している燃料量、ＣＩＭ市場に供給される電気エネルギーに対応している燃料量、および、ＣＨＵにより使用される燃料量を表している。これらの３つの変数は、各サブ周期に対して変化し得るということが、添え字ｋにより示されている。これらの制御変数の最適値は、数式（Ｂ２）から（Ｂ８）の下において与えられた制限を考慮に入れ、当該数式の右辺を最大化することにより求められる。記号Ｅは、括弧内における数式の期待値を表している。ａｒｇ ｍｉｎは、関数（本実施例では、２つの期待値の合計）が最小になる（ｕ，ｖ，ｑ）を求めるアルゴリズムを表している。
【００７８】
・式（Ｂ２）は、設備全体（ＣＨＰおよびＣＨＵ）の全エネルギーが制限されていることを示している。
・式（Ｂ３）は、バッファが最小のおよび最大の「充満状態」を有することを示している。
・式（Ｂ４）は、使用された燃料量として表されているＣＨＵのエネルギーが、最小値０．３７ＭＷと最大値１．２ＭＷとの間において変化し得ることを示している。０．３７ＭＷおよび１．２ＭＷの値は、ここでは単に例として与えられており、それらは、設備毎に異なっていてもよい。
・式（Ｂ５）および（Ｂ６）は、式（Ｂ４）に類似しているが、ＣＨＰに対する数式である。
・式（Ｂ７）は、システムの初期状態は既知であることを示している。
・式（Ｂ８）は、連続性を保証している。すなわち、サブ周期ｋにおけるシステムが状態ｘに含まれる確率は、システムがサブ周期ｋ＋１の始まりにおいて状態ｘに含まれる確率と同一である。
・式（Ｂ９）は、前日市場にて供給される電気エネルギーに対応している燃料量は、前日市場の価格にのみ依存していることを示している。
・式（Ｂ１０）および（Ｂ１１）は、それぞれＣＩＭ市場にて供給される電気エネルギーに対応している燃料量、および、ＣＨＵにより使用される燃料量が、共に（ｘk，ｕk，ｖk，ｑk，ｗk）に依存していることを示している。したがって、これらの変数の値は、システムの昼間の変動に依存しながら変化してもよい。
【００７９】
式（Ｂ１２）から（Ｂ１４）は、システムの特定の特性を表している。ＣＨＰの場合、
・式（Ｂ１２）は、（サブ周期（ｋ）の始まりにおけるバッファ状態の関数として、サブ周期（ｋ＋１）の始まりにおけるバッファ状態を決定する）発展方程式を示している。
・式（Ｂ１３）は、サブ周期ｋにおいて生成された利潤を示している。
・式（Ｂ１４）は、最終利潤関数（推測）を示している。
【００８０】
式（Ｂ２）から（Ｂ６）において与えられる全ての値は、例として与えられており、実際の設備に依存している。
【００８１】
式（Ｂ１）は、ダイナミックプログラムを用いて最小化される。この方法は、それ自体がよく知られており、例えば、Bellmanの元の論文"Dynamic Programming"またはD. P. Bertsekasの著書"Dynamic Programming and Optimal Control"のような専門的な文献に見ることができる。
【００８２】
この最小化の結果として、各サブ周期での制御変数（ｕ，ｖ，ｑ）の値が求められ、これに対応する、ＣＨＰユニットおよびＣＨＵユニットに供給する燃料量が決定される。
【００８３】
本発明の他の例が、工業用冷却設備に見ることができる。このような設備では、特定のバッファにおける冷却エネルギーの蓄えが困難であるので、温度を２値間にて変化させることにより、冷却ユニット自身をバッファとして使用することが提案されている。例えば、−２０度から−２５度まで温度に広がりを持たせることにより、バッファは、冷却ユニットの温度が−２５度のとき、最大充満状態に到達し、冷却ユニットの温度が−２０度のとき、最小充満状態に到達する。
【００８４】
本実施例では、数式は以下のようになる。
【００８５】
【数１５】
【００８６】
【数１６】
【００８７】
【数１７】
【００８８】
ここで、ηは冷却ユニットの効率であり、ｃは熱容量である。
【００８９】
例えば、以下のような制限であってもよい。
【００９０】
【数１８】
【００９１】
【数１９】
【００９２】
【数２０】
【００９３】
【数２１】
【００９４】
【数２２】
【００９５】
ここで、ｍ1は冷却ユニットの最小エネルギーを表しており、Ｍ2は冷却ユニットの最大エネルギーを表している。
【００９６】
ここで再び、式（Ｂ１）のような一般方程式が作成され、この方程式は、ｕおよびｖの所定の値に対して最小化されてもよい（冷却ユニットは変数ｑに依存していないので、この方程式には変数ｑが存在していない）。
【００９７】
本発明の実施形態に係る上記方法は、図８に示されているような処理システム２００において実行されてもよい。図８は、携帯電話、ＰＤＡ、ノートパソコン、パソコン等にて実行され得る処理システム２００の１つの構成を示している。処理システム２００は、メモリサブシステム２０５に結合されている少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサ２０３を含んでいる。メモリサブシステム２０５は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、等のような少なくとも１つのメモリの形態を含んでいる。なお、プロセッサ２０３または複数のプロセッサは、汎用プロセッサまたは特殊用途プロセッサであってもよく、他の機能を実行する他のコンポーネントを有する装置（例えば、チップ）に含まれていてもよい。プロセッサは、ＦＰＧＡまたは他のプログラム可能な論理装置であってもよい。したがって、本発明の１つ以上の側面は、デジタル電子回路において、または、コンピュータのハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアにおいて、または、これらの組合せにおいて実行され得る。処理システムは、少なくとも１つのディスクドライブ、および／または、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、および／または、ＤＶＤドライブを有する保存サブシステム２０７を含んでいてもよい。幾つかの実行例では、ユーザが手動で情報を入力するためのユーザインターフェースサブシステム２０９の一部として、表示システム、キーボード、および、ポインティング装置が含まれていてもよい。データの入力ポートおよび出力ポートもまた含まれていてもよい。例えば、ＣＨＰユニット、および／または、従来の加熱ユニット、および／または、バッファ、および／または、１つ以上のエネルギー使用体（例えば、温室）へのインターフェースのような、エネルギー消費またはエネルギー生成に関する物理的な値を取り込むインターフェースが、特に含まれていてもよい。インターフェースは、例えば、気体燃料または固体燃料もしくは液体燃料、廃材または廃物（例えば、木材、藁）、等のようなＣＨＰにより使用される燃料の制御のために設けられていてもよい。ネットワーク接続、様々な装置へのインターフェース等のようなより多くのエレメントが、有線または無線接続により含まれていてもよいが、図８に示されていない。処理システム２００の様々なエレメントは、様々な方法にて結合されていてもよい。この結合には、簡単化のために単一のバスとして図８に示されているバスサブシステム２１３を介する結合が含まれるが、これには少なくとも１つのバスのシステムが含まれることが当業者には理解されるであろう。メモリサブシステム２０５のメモリは、処理システム２００にて実行されるとき、ここに記述されている方法の実施形態のステップを実行する命令の組の一部または全部を（２０１として示されているケースにおいても）保持することがあってもよい。したがって、図８に示されているような処理システム２００が先行技術であるが、本発明に係るＣＨＰの制御方法の側面を実行する命令を含むシステムは、先行技術とは見なされず、それ故に、図８は先行技術とは見なされない。
【００９８】
したがって、本発明はまた、コンピュータ装置で実行されるとき、本発明に係る任意の方法の機能性も提供するコンピュータプログラムを含んでいる。このようなコンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサにより実行されるためのコンピュータ読み取り可能なコードを搬送する搬送媒体において明確に実行され得る。それ故、本発明は、計算手段にて実行されるとき、上述の任意の方法を実行するための命令を与えるコンピュータプログラムを搬送する搬送媒体に関している。「搬送媒体」という用語は、実行するためのプロセッサに命令を与えることに関わる任意の媒体を表している。このような媒体は、不揮発性媒体および伝送媒体を含んだ様々な形態を有していてもよいが、これに限定されるものではない。例えば、不揮発性媒体は、大容量記憶装置の一部である記憶装置のような光ディスクおよび磁気ディスクを含んでいる。コンピュータ読み取り可能な媒体の一般的な形態には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フレキシブルディスクまたはフロッピー（登録商標）ディスク、テープ、メモリチップまたはメモリカートリッジ、もしくは、コンピュータが読み取り可能である他の任意の媒体が含まれる。コンピュータ読み取り可能な媒体の様々な形態が、実行するためのプロセッサへの１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスの搬送に関連していてもよい。コンピュータプログラムはまた、ＬＡＮ、ＷＡＮ、またはインターネットのようなネットワークにおける搬送波を介して送信され得る。伝送媒体には、電波通信および赤外線通信時に生成される波のような音波または光波の形態を取り得る。伝送媒体には、コンピュータの内部にバスを備えたワイヤを始めとして、同軸ケーブル、銅線および光ファイバーが含まれる。本発明は、上記にて与えられた実施例に限定されるものではなく、本発明の他の実施形態も可能である。ＣＨＰを含んでいる加熱設備のバッファは、加熱される建物の熱慣性により構成されている。このような実施形態では、建物の温度が２つの温度の間において変化してもよく、これら２つの温度の内、低い方の温度を超えるように建物の温度を増大させることにより、熱エネルギーが蓄えられてもよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー供給システムまたはエネルギー消費システムの制御のためのシステムおよび方法に関する。具体的には、エネルギーがネットワークに供給され得るか、または、エネルギーがネットワークから供給され得るようにエネルギーが蓄えられ得るバッファを有するこのようなシステムに関する。本発明は、熱と電力とを同時に供給し得るＣＨＰ（熱電供給）設備が含まれているエネルギー生成システムに特に適用可能であるが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー価格を増大させる欠点、および、エネルギー生成およびエネルギー変換により環境に与える影響を克服するために、技術的な解決が提案されてきた。何度も適用されている１つの解決として、エネルギー損失（すなわち、電気を生成する際の熱の損失）の回復を可能にするＣＨＰ（熱電供給）設備を、実用的な熱源として使用することが挙げられる。ＣＨＰを適用する典型例は、野菜、植物、花等を生産するための温室を伴う植物栽培産業において見られ得る。このような適用において、生成された電気が電気市場に販売される一方で、「無駄な」熱は、温室を加熱するために使用されている。
【０００３】
しかしながら、熱が必要な時間は電気が販売され得る時間には一致しておらず、電力への需要が非常に低く、所有者が電気を入手し得る価格も非常に低いとき（例えば、夜中）に、所有者が温室を加熱する必要に迫られる状況が起こり得る。結果として、設備全体の効率は降下し得、マイナスにすらなり得る。設備の効率におけるこの有り得る不足を補足する１つの方法として、電気需要が高いときにＣＨＰが実行されるが、電気需要が低いときに「無駄な」熱エネルキーが使用され得るように、熱エネルギーが蓄えられ得るバッファを設けることが挙げられる。
【０００４】
理論的な安全性を得るために、このような設備では、従来の加熱ユニットが常に予見されている。実際、電力を市場に供給する可能性が存在しない所定の時間において、バッファが略空であるにもかかわらず熱需要が存在するということもある。このような状況に対処するために、従来の加熱ユニット（ＣＨＵ）が設けられている。
【０００５】
ＣＨＰユニット、バッファ、ＣＨＵユニット、および、熱使用体から成り、当該設備は電力ネットワークに更に接続されているような複合的な設備を管理することは簡単ではなく、熱需要を同時に満たしながら、バッファが過度の充満および空の何れにもならないように、どのユニットを作動させるべきか、そしてどの容量を伴って作動させるべきかという決定を定期的に為さなければならない。更に悪いことに、冬季には、充満されていたバッファを１夜のうちに消費してしまうことがよく起こる。このような状況が予見される場合、温室のみが温かい状態を保持している。そして、バッファは日暮れには充満され、両設備はいつでも熱を追加供給できる。
【０００６】
本システムは、電気市場における変動価格により更に複雑である。生成している電力を売りたい電気エネルギーの製造体は、電気の変動需要、および、時間と共に変動している市場価格に結果的に直面している。買い手と売り手とを集めるための特別な競売プロセスが構築されている。これらの変動に起因して、設備の全体的な効率向上は、販売市場の低い結果により減少し得る。
【０００７】
複数の単なる電気生成ユニットを有する製造体の問題を解決しつつ、１つ以上の市場にて機能する異なる解決が提案されてきた。
【０００８】
"European Transactions on electrical power" 2009年、39-55ページにおける、Javad Sadeh等による論文"A risk-based approach for bidding strategy in an electricity pay-as-bid auction"には、複数の製造ユニットを有する生成会社により使用されつつ、単一の市場にて機能する最適化プロセスが記載されている。当該最適化プロセスは、各時間における価格を推定する確率分布関数(pdf:probability density function)を使用する。
【０００９】
"Computers & Operations Research" Vol.32、2005年、201-217ページにおける、Chefi Treki等による論文"Optimal capacity allocation in multi-auction electricity markets under uncertainty"には、複数の製造ユニットを有する売り手により使用されつつ、異なる市場にて機能する方法が記載されている。当該方法により、既定の時間周期にて実行する製造ユニット、および、異なる市場にて申し込む電気エネルギー量を決定する問題が解決される。
【００１０】
"Energy" 2002年、Vol.27 no5、471-483ページにおける、H. Lund等による論文"Management of fluctuations in wind power and CHP comparing two possible Danish strategies"には、ＣＨＰと風力エネルギーとの一体化に関連した問題が記載されている。この論文によれば、蓄熱への投資よって解決が見出され得つつ、当該解決はヒートポンプのＣＨＰユニットへの追加を提案している。
【００１１】
これらの論文では、ＣＨＰユニットを含んでいるＣＨＰ設備であって、局所的な顧客にエネルギーを供給しつつ異なる市場に電気を供給するＣＨＰ設備の最適化の問題が、議論されていない。
【００１２】
ここで実施例として与えられている温室の場合、熱エネルギー需要の変動、市場価格の変動等に対して、システム全体をより安定化させるために、これらの設備の大部分では、従来の加熱ユニットも設けられているという事実により、最適化の問題は更に複雑である。
【００１３】
このような場合、設備が２つの異なる種類のエネルギー（熱および電気）を供給し、２つの個別の生成装置（一方は熱エネルギーのみを生成し、他方は熱エネルギーおよび電気エネルギーを生成する）が使用されるので、最適化効率に到達することは、実現することが困難である。熱需要は、電気エネルギー需要から独立して発達する。熱需要および電気エネルギー需要もまた、１日を通して、そして１年を通して変動する。通常、電気の消費は夜間に低下し、通常、夜間の気温は昼間の気温よりも低いので、所定の設備では、昼間よりも多くの熱が夜間に必要である。電気エネルギーの異なる市場、すなわち、全く異なる存続期間の契約（数ヶ月に亘る契約および１日や１時間に亘る契約が存在する）に基づいた電気供給（通常は電力）の製造体が存在することによって、この問題点も複雑である。
【００１４】
他の例が冷却設備において見られ得る。バッファを所定量過度に冷却することを考慮する（すなわち、通常、冷却は−２０度まで考えられており、−２５度まで冷却する場合、−２０度から−２５度までの温度のバッファが存在する）。この例では、電気価格が低いときに−２５度まで過度に冷却すること、および、電気価格が高いときに蓄冷容量を使用することが、より効率的であり得る。実際に、冷却装置は、−２５度まで冷却される場合、動作効率が悪くなるであろう。したがって、この方法をいつ使用するかを決定するために、慎重な考慮が為される必要がある。
【００１５】
全ての既定の例では、製造体および消費体が、自身の利益を最大にするために、または、自身の損失を最小にするために、最適化効率を伴って製造施設または消費施設を運営することが重要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の目的は、局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムのための燃料制御システムを提供することにある。具体的には、バッファに蓄えられたエネルギーのレベルが、既定の最大値と既定の最小値との間に残存しつつ、消費システムによる熱需要が満足されるように、熱を蓄えるためのバッファを有するシステムを提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、エネルギー供給システムまたはエネルギー消費システムの最適化された制御を提供することにある。具体的には、システムが最適化された方法において機能するような方法にて、エネルギーがネットワークに供給され得るように、または、エネルギーが当該ネットワークから供給され得るようにエネルギーが蓄えられるバッファを有するシステムの最適化された制御を提供することにある。
【００１８】
本目的は、局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムのための燃料制御システムにより達成される。ここで、上記局所的エネルギーシステムは、一連の時間周期内にて、電力を出力しつつ第１の熱流を生成する第１の制御可能な電気ユニット、および／または、上記一連の時間周期内にて、電力を受けつつ第２の熱流を吸収する第２の制御可能な電気ユニットを備えている。上記第１および第２の電気ネットワークの双方は、電気ネットワークに接続されており、任意の時間周期内にて受けられるか、または、出力される上記電力は、第１の確率分布関数において少なくとも部分的に確率変動可能であり、電力需要は、ハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムにより制御され、任意の時間周期内にて受けられた、または、出力された電気エネルギーが幾分存在している。上記局所的エネルギーシステムは、上記一連の時間周期内にて第３の熱流を出力する制御可能な燃料駆動加熱ユニットと、上記一連の時間周期内にて、上記第１から第３の熱流の何れかまたは全部を蓄えつつ第４の熱流を出力する制御可能な熱用バッファとを更に備えている。上記燃料駆動加熱ユニットは、上記熱用バッファに結合されている。上記局所的エネルギーシステムは、上記熱用バッファに熱的に結合されている熱流使用体を更に備えている。上記一連の時間周期内での上記熱流使用体による熱需要は、第２の確率分布内において確率的に変動可能である。制御装置が、上記第１および／または第２の電気ユニットに結合されている。上記燃料駆動加熱ユニットおよび上記熱流使用体は、ａ）上記熱流使用体による上記熱需要が、上記時間周期の何れかにおいて満足されるように、および、ｂ）上記熱用バッファが、上記時間周期の何れかにおいて過度の充満または空にならないようにように、自身の制御変数を入れ替えつつ、上記燃料駆動加熱ユニットへの燃料供給を制御する。
【００１９】
本発明によれば、上記第１の制御可能な電気ユニットは、ＣＨＰユニットであってもよく、各時間周期は、連続するサブ周期に分割されていてもよい。上記燃料制御システム、および、特にハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムは、各サブ周期に対して、上記電気ネットワークにより供給される電気エネルギーであって、少なくとも１つの市場における電気エネルギーの統計的な価格を、過去に基づいてにて決定する手段と、各サブ周期に対して、使用体による熱流需要の統計的な値を、過去に基づいて決定する手段と、上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムの動作を最適化するように、各サブ周期に対して、上記ＣＨＰユニットに必要な燃料量を、上記統計的な価格および上記統計的な値から導出する手段と、を更に備えている。
【００２０】
本発明によれば、上記局所的エネルギーシステムは、上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムの動作を最適化するように、各サブ周期に対して、上記加熱ユニットまたは冷却ユニットに必要な燃料量を、上記統計的な価格および上記統計的な値から導出する手段を更に備えている。
【００２１】
本発明によれば、上記統計的な価格の決定は、時間的確率密度関数に基づいて為されてもよい。
【００２２】
本発明によれば、熱需要の上記統計的な値の決定は、時間的確率密度関数に基づいて為されてもよい。
【００２３】
本発明によれば、上記電気ネットワークは、電気エネルギーが異なる価格にて取り扱われている少なくとも２つの異なる市場を提供していてもよく、上記統計的な価格を決定する上記手段は、上記少なくとも２つの異なる市場の何れかにおける価格を決定してもよい。
【００２４】
本発明によれば、上記ＣＨＰユニットに必要な燃料量、および、上記加熱ユニットに必要な燃料量の導出は、２つのレベルにて実行されてもよい。第１のレベルでは、上記２つの市場の一方により要求された上記燃料量であって、電気の生成をカバーするための上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量が導出される。第２のレベルでは、上記２つの市場の他方により要求された上記燃料量であって、電気の生成をカバーするための上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量が導出されつつ、上記加熱ユニットに必要な上記燃料量が導出される。
【００２５】
本発明の目的は、プログラムコード手段を有し、コンピュータ読み取り可能な媒体に保存されているコンピュータプログラムであって、上記コンピュータプログラムがコンピュータにて実行されるとき、上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量、および、上述の加熱ユニットまたは冷却ユニットに必要な上記燃料量の導出を実行するために適合されているコンピュータプログラムを提供することにもある。
【００２６】
本発明の更なる目的は、一連の時間周期内にて、電力を出力しつつ第１の熱流を生成する第１の制御可能な電気ユニット、および／または、上記一連の時間周期内にて、電力を受けつつ第２の熱流を吸収する第２の制御可能な電気ユニットを備えており、上記第１および第２の電気ネットワークの双方は、電気ネットワークに接続されている局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムを提供することにある。任意の時間周期内にて受けられるか、または、生成される上記電力は、第１の確率分布関数において少なくとも部分的に確率変動可能であり、電力需要は、ハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムにより制御される。任意の時間周期内にて受けられた、または、出力された電気エネルギーが幾分存在している。上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムは、上記一連の時間周期内にて第３の熱流を出力する制御可能な燃料駆動加熱ユニットと、上記一連の時間周期内にて、上記第１から第３の熱流の何れかまたは全部を蓄えつつ第４の熱流を出力する制御可能な熱用バッファと、を更に備えている。上記燃料駆動加熱ユニットは、上記熱用バッファに結合されている。上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムは、上記熱用バッファに熱的に結合されている熱流使用体を更に備えており、上記一連の時間周期内での上記熱流使用体による熱需要は、第２の確率分布内において確率的に変動可能である。上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムは、上述の燃料制御システムを更に備えている。
【００２７】
本発明の更に他の目的は、ＣＨＰ設備の制御を最適化する方法を提供することにある。当該設備は、ＣＨＰユニットおよびバッファを備えている。当該設備は、エネルギーを消費体に供給しつつ、電気エネルギーを電気ネットワークに供給する。本方法は、既定の時間周期に亘りＣＨＰ設備を制御するように適合されており、既定の時間周期は、連続したサブ周期に分割されている。本方法は、各サブ周期に対して、上記電気ネットワークにより供給される電気エネルギーであって、少なくとも１つの市場における電気エネルギーの統計的な価格を、過去に基づいて決定するステップと、各サブ周期に対して、消費体による熱流需要の統計的な値を、過去に基づいて決定するステップと、各サブ周期に対して、上記ＣＨＰユニットに必要な燃料量を、上記統計的な価格および上記統計的な値から導出するステップと、ステップを含んでいる。
【００２８】
本発明によれば、当該設備は、熱エネルギーを消費体に供給してもよい。当該設備は、従来の加熱ユニットを更に備えていてもよい。本方法は、各サブ周期に対して、上記従来の加熱装置に必要な燃料量を、上記統計的な価格および上記統計的な値から導出するステップを更に含んでいてもよい。
【００２９】
本発明によれば、上記統計的な価格の決定は、時間的確率密度関数に基づいて為されてもよい。
【００３０】
本発明によれば、熱需要の上記統計的な値の決定は、時間的確率密度関数に基づいて為されてもよい。
【００３１】
本発明によれば、上記電気ネットワークは、電気エネルギーが（同一のサブ周期において）異なる価格にて取り扱われている異なる市場を提供していてもよい。本方法は、これらの市場の何れかにおける統計的な価格を決定するステップを含んでいてもよい。
【００３２】
本発明によれば、上記ＣＨＰユニットに必要な燃料量、および、従来の加熱装置に必要な燃料量の導出は、２つのレベルにて実行されてもよい。第１のレベルでは、前日市場(day ahead market)により要求された電気の生成をカバーするための、上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量が導出される。第２のレベルでは、継続的昼間市場（ＣＩＭ）により要求された電気の生成をカバーするための、上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量が導出される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】温室の加熱に使用される典型的なＣＨＰ設備を示す図である。
【図２】前日市場への入札のタイムライン、および、ＣＩＭへの入札のタイムラインを示す図である。
【図３】前日市場にて既定の価格を得る確率を時間の関数として示す図である。
【図４】ＣＩＭ市場にて既定の価格を得る確率を時間の関数として示す図である。
【図５】熱需要の発達を２４時間に亘り示す図である。
【図６】本発明を伴って使用されるコンピュータシステムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、幾つかの特定の実施形態に関連して、所定の図面を参照しながら詳細に記述されているが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲により限定されるものである。図面は、概略的に描かれており、限定的なものではない。
【００３５】
また、本明細書および特許請求の範囲における第１、第２、第３等の用語は、同様のエレメントを識別するために用いられており、時間的、空間的、等級上、または、他の方法における順序を示しているものではない。このように使用される用語は、適切な環境下において交換可能であると理解されるべきであり、本明細書にて記述されている本発明の実施形態は、本明細書にて記述されている、または、説明されている順序以外においても実施可能であると理解されるべきである。
【００３６】
なお、請求項にて用いられている「含んでいる（備えている）」という言葉は、後に記載されている手段に制限するように解釈されるべきではない。「含んでいる（備えている）」という用語は、他のエレメントまたはステップを除外しない。したがって、「含んでいる（備えている）」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、または、コンポーネントの存在を、ありのままに特定されるように解釈されるべきであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、または、コンポーネント、もしくは、これらのグループの存在または追加を排除するものではない。それ故、「手段ＡおよびＢを備えている装置」という表現の範囲は、コンポーネントＡおよびコンポーネントＢのみにより構成される装置に限定されるべきでない。本発明に関しては、「手段ＡおよびＢを備えている装置」という表現は、関連するコンポーネントのみがＡおよびＢであるという意味である。
【００３７】
本適用例では、「システムの動作を最適化すること」という表現は、効率が最適化されつつ、利潤が最大化されるように、または、コストが最小化されるように、システムを制御することを意味している。
【００３８】
「時間周期にて制御する」および「サブ周期にて制御する」という用語もまた、本明細書および特許請求の範囲において用いられている。「時間の周期」または「時間周期」という表現は、既定の時間（例えば、０時）にて開始し、それよりも後の他の時間（例えば、２４時）にて終了する所定の周期を意味している。本実施例では、このようにして既定の時間周期により２４時間がカバーされている。時間周期は、多数のサブ周期に再分割されることができ、時間周期は、例えば、連続した２４個の１時間毎のサブ周期を備えていてもよい。本発明の制御方法において用いられている変数は、時間周期内において変化してもよく、各サブ周期において一定のままであってもよい。また、以下の実施例によれば、２４時間の時間周期は、２４個の連続したサブ周期に再分割されており、各サブ周期は、１時間の継続時間を有している。
【００３９】
「バッファ」という用語は、本明細書および添付の特許請求の範囲において、所定の量のエネルギーが蓄えられ得る装置を意味している。これは、例えば、ボイラのような熱エネルギーが内部に蓄えられる個別の装置であってもよいが、例えば、建物のような消費装置自身であってもよく、ボイラが、通常温度をある程度超えて建物を加熱してよい場合、この建物は蓄エネルギー用バッファを意味し得る。
【００４０】
本発明は、温室の加熱、および、２つの市場での電気エネルギーの販売に用いられているＣＨＰの設備に基づいて、より詳細に説明される。図１に示されているように、この設備全体には、ＣＨＰユニット（１）、従来の加熱ユニット（２）、バッファ（３）、および、１つ以上の温室（４）が含まれている。本実施例では、ＣＨＰは燃料としてガスを使用しているが、固体燃料または液体燃料、廃材または廃物（例えば、木材、藁）等のような他の種類の燃料も同様に使用可能である。ＣＨＰにより生成された電気エネルギー（ｐel）は、ＣＨＰに供給された燃料量（ｑ）に比例している。ＣＨＰにより供給された熱エネルギー（ｐth）も、ＣＨＰに供給された燃料量（ａ）に比例している。
【００４１】
従来の加熱ユニットにより供給された熱（ｐH）は、従来の加熱ユニットに供給された燃料量（ｑ）に比例している。
【００４２】
ＣＨＰユニット、および、従来の加熱ユニットにより生成された熱は、バッファ（３）に蓄えられる。所定のサブ周期ｋの始まりにおいてバッファに蓄えられている熱の量は、ｘkと表される。所定のサブ周期ｋにおいて温室に必要な熱の量は、ｗkと表される。本実施例では、この設備により、電気エネルギーが２つのサブ市場、すなわち、前日市場とＣＩＭ市場または継続的昼間市場(Continuous Intraday Market)とに供給される。このような市場は、ハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムとしてモデル化されている。
【００４３】
通常、電気の市場は、例えば、以下に示すような異なるサブ市場を含んでいてもよい。
・数ヵ月前に電気エネルギーが販売される長期契約に基づいた市場
・供給の前日に電気エネルギーが売買される前日市場
・供給の当日１０分前までに電気エネルギーが売買される継続的昼間市場（ＣＩＭ）
電気エネルギーを供給するための他のサブ市場（例えば、調整市場(adjustment market)、平衡市場(balancing market)、等）も存在している。各市場は、所定のサブ周期において有効である、独自の価格および販売規則を所有している。既定の実施例では、２つのサブ市場、すなわち、前日市場およびＣＩＭ市場のみが含まれているが、本発明の原理は、他のサブ市場にも適用可能である。
【００４４】
市場が（一時的に）利用不可能である場合、または、１つのみの市場が使用されている場合、本発明は、エネルギーの流れを制御するためにも使用され得る。
【００４５】
ＣＨＰの場合、長期契約市場が、常に最も興味深い選択であるというものではない。実際、この市場では、一定の安全性が保証されているが、価格は常に低い。
【００４６】
しかしながら、短期間の場合、温度、速度、風向き、等に関する正確な予測が一般に存在しており、相対精度を伴って熱需要を予測することができる。１日２４時間の周期に亘る熱需要の変動でさえ、過去データを考慮することにより十分に予測可能である。図５は、１年の内の特定の１日（２４時間）に対する温室での熱需要の統計的な変動を示している。
【００４７】
例えば２つの市場、すなわち、前日市場およびＣＩＭ市場での電気エネルギーの販売プロセスの典型例が、図２に示されている。前日市場では、電気エネルギーは前日（Ｄ−１）の午前６時まで申し込むことができ、電気は当日Ｄに供給される。申込みは、当日Ｄの特定の時間（サブ周期）に制限されている。すなわち、所定の価格での所定の１時間に供給される所定の量の電気エネルギーを申し込む。ベルキーにおける標準的な前日市場、すなわち、Ｂｅｌｐｅｘ市場に対して、これらの入札は、Ｄ−１の午前６時前に市場に受領されなければならない。市場は、均衡価格を算出することにより需要と供給を整合させ、前日の午前１１時に全申込者に配当を与える。この市場は、供給されるエネルギー量が予め設定される開ループ制御メカニズムとしてモデル化されている。
【００４８】
ベルギーにおける継続的昼間市場（ＣＩＭ）では、特定の１時間における電気供給の申込みは、当該特定の１時間が始まる２４時間前から１０分前まで発生し得る。ここで、「整合」が見出された場合に電力が売買される。
【００４９】
当日Ｄの電気の生成に関して、販売プロセスは以下のように進行する。
・ＣＩＭ市場では、当日Ｄの午前０時に供給される電気の申込みが、Ｄ−１の午前０時から為され得る。当日Ｄに関連する、将来的申込みおよび価格に対する関係を有する申込みが受領され得る。
・その後のＤ−１の１時間毎に、当日Ｄに対して新規のＣＩＭの申込みが発生し得る。これには当日Ｄの次の１時間に対するエネルギーおよび価格が含まれている。
・前日の申込みは、当日Ｄの各１時間に対してＤ−１の午前６時まで発行され得る。この時間に、前日市場が終了する。
・Ｄ−１の午前１１時に、前日市場が終了する。
・前日市場およびＣＩＭ市場にて約定された量の電気エネルギーが、当日Ｄの午前０時から供給される。
【００５０】
ＣＩＭ市場は、需要が一定時間毎に更新され、リアルタイムに市場からフィードバックされる閉ループ制御メカニズムとしてモデル化されている。
【００５１】
更に、ＣＩＭ市場のような第１の市場と前日市場のような第２の市場との組合せが、ハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムとしてモデル化されている。
【００５２】
図３には、前日市場での所定の価格を入手するための確率の２４時間変動の実施例が示されている。予測されたように、最低価格は午前４時付近に位置されており、最高価格は午前１０時付近に位置されている。典型的に、夜間よりも昼間の方が（不均一性に対応する）広がりが大きい。黒い縦の線は損益分岐点を表しており、ここでは、システムにより損失の利得が生じない。
【００５３】
図４には、ＣＩＭ市場での所定の価格を入手するための確率の２４時間変動の実施例が示されている。示されている実施例では、買い手が存在しないという大きな可能性が示されており、これは、０ユーロ／ＭＷｈの価格を入手し得る確率が高いことを表している。黒い縦の線は、ここでも損益分岐点を表しており、ここでは、システムより損失の利得が生じない。
【００５４】
図５には、２４時間に亘る推定熱需要の典型的な変動が示されている。この実施例では、高い需要が夜間に存在している。しかしながら、広がりは相対的に安定している。
【００５５】
上記から、ＣＨＰにより生成されたエネルギーの量が１時間毎に変化しつつ、生成された電気エネルギーに対して支払われる価格も１時間毎に変化し得るということが導出される。これは、双方の市場、すなわち、前日市場およびＣＩＭ市場にて有効である。上述のように、本実施例では、時間周期は２４時間（０時に開始）であり、当該時間周期は２４個のサブ周期に再分割されている。何れの最適化も、これを考慮しなければならない。１日２４時間（当該時間周期）に亘り最適化する場合、これは、１時間毎に１ステップである個別のステップにて為されなければならない。
【００５６】
設備の制御を最適化するためのアルゴリズムが、利潤が最大化されるときに設備への供給が必要な燃料量を決定することによって開発された。このアルゴリズムの新規性は、最良の解決の発見を保証し得ること、すなわち、より良い解決が存在しないことである。また、このアルゴリズムの新規性は、前日市場（日）およびＣＩＭ（時間）のように異なる時間スケールにて機能する市場を組み合わせられることである。前日市場の状況を考慮することによる、局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムの制御は、システムの実状況のフィードバックを伴わない開ループ制御メカニズムと見なされ得る。一方、ＣＩＭの状況を考慮することによる、局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムの制御は、システムの実時間変数も考慮される閉ループ制御メカニズムである。
【００５７】
設備の最適化された制御は、以下の変数に依存している。
・一般変数
ｔ：時間。算出の際に、時間は、ｋ番目（ｋ＝０，１，２，．．．，Ｎ）のサブ周期を示す添え字「ｋ」により表される。
ｘk：ｋ番目のサブ周期の始まりにおけるバッファの充満状態
・確率変数
ｐk：ｋ番目のサブ周期における前日価格
ｒk：ｋ番目のサブ周期におけるＣＩＭ価格
ｗk：ｋ番目のサブ周期における温室での熱需要
・制御変数
ｕk：ｋ番目のサブ周期における、前日市場での電気エネルギーの生成に使用される燃料量
ｖk：ｋ番目のサブ周期における、ＣＩＭ市場での電気エネルギーの生成に使用される燃料量
ｑk：ｋ番目のサブ周期における、ＣＨＵ（従来の加熱ユニット）に供給される燃料量
本発明によれば、設備の最適化された制御は、これらの制御変数（すなわち、ＣＨＰへの供給に必要な燃料量およびＣＨＵへ供給する燃料量）のどの値に対して利潤が最大化されるかを決定することにより達成され得る。このような値が、他の変数に依存していることは明白である。
【００５８】
世界規模のシステム（グローバルシステム）を考慮することにより、以下の問題が解決されなければならない。
【００５９】
【数１】
【００６０】
制限は、
【００６１】
【数２】
【００６２】
【数３】
【００６３】
【数４】
【００６４】
【数５】
【００６５】
【数６】
【００６６】
【数７】
【００６７】
【数８】
【００６８】
である。
ただし、
【００６９】
【数９】
【００７０】
【数１０】
【００７１】
【数１１】
【００７２】
また、
【００７３】
【数１２】
【００７４】
【数１３】
【００７５】
【数１４】
【００７６】
である。
【００７７】
ここで、式（Ｂ１）は、最適化される一般方程式である。制御変数（ｕ，ｖ，ｑ）が、左辺に存在している。ｕ、ｖおよびｑは、それぞれ前日市場での供給される電気エネルギーに対応している燃料量、ＣＩＭ市場に供給される電気エネルギーに対応している燃料量、および、ＣＨＵにより使用される燃料量を表している。これらの３つの変数は、各サブ周期に対して変化し得るということが、添え字ｋにより示されている。これらの制御変数の最適値は、数式（Ｂ２）から（Ｂ８）の下において与えられた制限を考慮に入れ、当該数式の右辺を最大化することにより求められる。記号Ｅは、括弧内における数式の期待値を表している。ａｒｇ ｍｉｎは、関数（本実施例では、２つの期待値の合計）が最小になる（ｕ，ｖ，ｑ）を求めるアルゴリズムを表している。
【００７８】
・式（Ｂ２）は、設備全体（ＣＨＰおよびＣＨＵ）の全エネルギーが制限されていることを示している。
・式（Ｂ３）は、バッファが最小のおよび最大の「充満状態」を有することを示している。
・式（Ｂ４）は、使用された燃料量として表されているＣＨＵのエネルギーが、最小値０．３７ＭＷと最大値１．２ＭＷとの間において変化し得ることを示している。０．３７ＭＷおよび１．２ＭＷの値は、ここでは単に例として与えられており、それらは、設備毎に異なっていてもよい。
・式（Ｂ５）および（Ｂ６）は、式（Ｂ４）に類似しているが、ＣＨＰに対する数式である。
・式（Ｂ７）は、システムの初期状態は既知であることを示している。
・式（Ｂ８）は、連続性を保証している。すなわち、サブ周期ｋにおけるシステムが状態ｘに含まれる確率は、システムがサブ周期ｋ＋１の始まりにおいて状態ｘに含まれる確率と同一である。
・式（Ｂ９）は、前日市場にて供給される電気エネルギーに対応している燃料量は、前日市場の価格にのみ依存していることを示している。
・式（Ｂ１０）および（Ｂ１１）は、それぞれＣＩＭ市場にて供給される電気エネルギーに対応している燃料量、および、ＣＨＵにより使用される燃料量が、共に（ｘk，ｕk，ｖk，ｑk，ｗk）に依存していることを示している。したがって、これらの変数の値は、システムの昼間の変動に依存しながら変化してもよい。
【００７９】
式（Ｂ１２）から（Ｂ１４）は、システムの特定の特性を表している。ＣＨＰの場合、
・式（Ｂ１２）は、（サブ周期（ｋ）の始まりにおけるバッファ状態の関数として、サブ周期（ｋ＋１）の始まりにおけるバッファ状態を決定する）発展方程式を示している。
・式（Ｂ１３）は、サブ周期ｋにおいて生成された利潤を示している。
・式（Ｂ１４）は、最終利潤関数（推測）を示している。
【００８０】
式（Ｂ２）から（Ｂ６）において与えられる全ての値は、例として与えられており、実際の設備に依存している。
【００８１】
式（Ｂ１）は、ダイナミックプログラムを用いて最小化される。この方法は、それ自体がよく知られており、例えば、Bellmanの元の論文"Dynamic Programming"またはD. P. Bertsekasの著書"Dynamic Programming and Optimal Control"のような専門的な文献に見ることができる。
【００８２】
この最小化の結果として、各サブ周期での制御変数（ｕ，ｖ，ｑ）の値が求められ、これに対応する、ＣＨＰユニットおよびＣＨＵユニットに供給する燃料量が決定される。
【００８３】
本発明の他の例が、工業用冷却設備に見ることができる。このような設備では、特定のバッファにおける冷却エネルギーの蓄えが困難であるので、温度を２値間にて変化させることにより、冷却ユニット自身をバッファとして使用することが提案されている。例えば、−２０度から−２５度まで温度に広がりを持たせることにより、バッファは、冷却ユニットの温度が−２５度のとき、最大充満状態に到達し、冷却ユニットの温度が−２０度のとき、最小充満状態に到達する。
【００８４】
本実施例では、数式は以下のようになる。
【００８５】
【数１５】
【００８６】
【数１６】
【００８７】
【数１７】
【００８８】
ここで、ηは冷却ユニットの効率であり、ｃは熱容量である。
【００８９】
例えば、以下のような制限であってもよい。
【００９０】
【数１８】
【００９１】
【数１９】
【００９２】
【数２０】
【００９３】
【数２１】
【００９４】
【数２２】
【００９５】
ここで、ｍ1は冷却ユニットの最小エネルギーを表しており、Ｍ2は冷却ユニットの最大エネルギーを表している。
【００９６】
ここで再び、式（Ｂ１）のような一般方程式が作成され、この方程式は、ｕおよびｖの所定の値に対して最小化されてもよい（冷却ユニットは変数ｑに依存していないので、この方程式には変数ｑが存在していない）。
【００９７】
本発明の実施形態に係る上記方法は、図８に示されているような処理システム２００において実行されてもよい。図８は、携帯電話、ＰＤＡ、ノートパソコン、パソコン等にて実行され得る処理システム２００の１つの構成を示している。処理システム２００は、メモリサブシステム２０５に結合されている少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサ２０３を含んでいる。メモリサブシステム２０５は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、等のような少なくとも１つのメモリの形態を含んでいる。なお、プロセッサ２０３または複数のプロセッサは、汎用プロセッサまたは特殊用途プロセッサであってもよく、他の機能を実行する他のコンポーネントを有する装置（例えば、チップ）に含まれていてもよい。プロセッサは、ＦＰＧＡまたは他のプログラム可能な論理装置であってもよい。したがって、本発明の１つ以上の側面は、デジタル電子回路において、または、コンピュータのハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアにおいて、または、これらの組合せにおいて実行され得る。処理システムは、少なくとも１つのディスクドライブ、および／または、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、および／または、ＤＶＤドライブを有する保存サブシステム２０７を含んでいてもよい。幾つかの実行例では、ユーザが手動で情報を入力するためのユーザインターフェースサブシステム２０９の一部として、表示システム、キーボード、および、ポインティング装置が含まれていてもよい。データの入力ポートおよび出力ポートもまた含まれていてもよい。例えば、ＣＨＰユニット、および／または、従来の加熱ユニット、および／または、バッファ、および／または、１つ以上のエネルギー使用体（例えば、温室）へのインターフェースのような、エネルギー消費またはエネルギー生成に関する物理的な値を取り込むインターフェースが、特に含まれていてもよい。インターフェースは、例えば、気体燃料または固体燃料もしくは液体燃料、廃材または廃物（例えば、木材、藁）、等のようなＣＨＰにより使用される燃料の制御のために設けられていてもよい。ネットワーク接続、様々な装置へのインターフェース等のようなより多くのエレメントが、有線または無線接続により含まれていてもよいが、図８に示されていない。処理システム２００の様々なエレメントは、様々な方法にて結合されていてもよい。この結合には、簡単化のために単一のバスとして図８に示されているバスサブシステム２１３を介する結合が含まれるが、これには少なくとも１つのバスのシステムが含まれることが当業者には理解されるであろう。メモリサブシステム２０５のメモリは、処理システム２００にて実行されるとき、ここに記述されている方法の実施形態のステップを実行する命令の組の一部または全部を（２０１として示されているケースにおいても）保持することがあってもよい。したがって、図８に示されているような処理システム２００が先行技術であるが、本発明に係るＣＨＰの制御方法の側面を実行する命令を含むシステムは、先行技術とは見なされず、それ故に、図８は先行技術とは見なされない。
【００９８】
したがって、本発明はまた、コンピュータ装置で実行されるとき、本発明に係る任意の方法の機能性も提供するコンピュータプログラムを含んでいる。このようなコンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサにより実行されるためのコンピュータ読み取り可能なコードを搬送する搬送媒体において明確に実行され得る。それ故、本発明は、計算手段にて実行されるとき、上述の任意の方法を実行するための命令を与えるコンピュータプログラムを搬送する搬送媒体に関している。「搬送媒体」という用語は、実行するためのプロセッサに命令を与えることに関わる任意の媒体を表している。このような媒体は、不揮発性媒体および伝送媒体を含んだ様々な形態を有していてもよいが、これに限定されるものではない。例えば、不揮発性媒体は、大容量記憶装置の一部である記憶装置のような光ディスクおよび磁気ディスクを含んでいる。コンピュータ読み取り可能な媒体の一般的な形態には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フレキシブルディスクまたはフロッピー（登録商標）ディスク、テープ、メモリチップまたはメモリカートリッジ、もしくは、コンピュータが読み取り可能である他の任意の媒体が含まれる。コンピュータ読み取り可能な媒体の様々な形態が、実行するためのプロセッサへの１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスの搬送に関連していてもよい。コンピュータプログラムはまた、ＬＡＮ、ＷＡＮ、またはインターネットのようなネットワークにおける搬送波を介して送信され得る。伝送媒体には、電波通信および赤外線通信時に生成される波のような音波または光波の形態を取り得る。伝送媒体には、コンピュータの内部にバスを備えたワイヤを始めとして、同軸ケーブル、銅線および光ファイバーが含まれる。本発明は、上記にて与えられた実施例に限定されるものではなく、本発明の他の実施形態も可能である。ＣＨＰを含んでいる加熱設備のバッファは、加熱される建物の熱慣性により構成されている。このような実施形態では、建物の温度が２つの温度の間において変化してもよく、これら２つの温度の内、低い方の温度を超えるように建物の温度を増大させることにより、熱エネルギーが蓄えられてもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムのための燃料制御システムであって、
上記局所的エネルギーシステムは、
一連の時間周期内にて、電力を出力しつつ第１の熱流を生成する第１の制御可能な電気ユニット、および／または、上記一連の時間周期内にて、電力を受けつつ第２の熱流を吸収する第２の制御可能な電気ユニットを備えており、
上記第１および第２の電気ネットワークの双方は、電気ネットワークに接続されており、
任意の時間周期内にて受けられるか、または、出力される上記電力は、第１の確率分布関数において少なくとも部分的に確率変動可能であり、
電力需要は、ハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムにより制御され、任意の時間周期内にて受けられた、または、出力された電気エネルギーが幾分存在しており、
上記一連の時間周期内にて第３の熱流を出力する制御可能な燃料駆動加熱ユニットと、
上記一連の時間周期内にて、上記第１から第３の熱流の何れかまたは全部を蓄えつつ第４の熱流を出力する制御可能な熱用バッファと、を更に備えており、
上記燃料駆動加熱ユニットは、上記熱用バッファに結合されており、
上記熱用バッファに熱的に結合されている熱流使用体を更に備えており、
上記一連の時間周期内での上記熱流使用体による熱需要は、第２の確率分布内において確率的に変動可能であり、
上記第１および／または第２の電気ユニットに結合されている制御装置を更に備えており、
上記燃料駆動加熱ユニットおよび上記熱流使用体は、ａ）上記熱流使用体による上記熱需要が、上記時間周期の何れかにおいて満足されるように、および、ｂ）上記熱用バッファが、上記時間周期の何れかにおいて過度の充満または空にならないようにように、制御変数を入れ替えつつ、上記燃料駆動加熱ユニットへの燃料供給を制御する、
ことを特徴とする燃料制御システム。
【請求項２】
上記第１の制御可能な電気ユニットは、ＣＨＰユニットであり、
各時間周期は、連続するサブ周期に分割されている、
上記燃料制御システムであって、
各サブ周期に対して、上記電気ネットワークにより供給される電気エネルギーであって、少なくとも１つの市場における電気エネルギーの統計的な価格を、過去に基づいて決定する手段と、
各サブ周期に対して、使用体による熱流需要の統計的な値を、過去に基づいて決定する手段と、
上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムの動作を最適化するように、各サブ周期に対して、上記ＣＨＰユニットに必要な燃料量を、上記統計的な価格および上記統計的な値から導出する手段と、
を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料制御システム。
【請求項３】
上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムの動作を最適化するように、各サブ周期に対して、上記加熱ユニットまたは冷却ユニットに必要な燃料量を、上記統計的な価格および上記統計的な値から導出する手段を更に備えている、
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料制御システム。
【請求項４】
上記統計的な価格の決定は、時間的確率密度関数に基づいて為される、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の燃料制御システム。
【請求項５】
熱需要の上記統計的な値の決定は、時間的確率密度関数に基づいて為される、
ことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の燃料制御システム。
【請求項６】
上記電気ネットワークは、電気エネルギーが異なる価格にて取り扱われている少なくとも２つの異なる市場を提供するものであり、
上記統計的な価格を決定する上記手段は、上記少なくとも２つの異なる市場の何れかにおける価格を決定する、
ことを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の燃料制御システム。
【請求項７】
上記ＣＨＰユニットに必要な燃料量、および、上記加熱ユニットに必要な燃料量の導出は、２つのレベルにて実行され、
第１のレベルでは、上記２つの市場の一方により要求された上記燃料量であって、電気の生成をカバーするための上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量が導出され、
第２のレベルでは、上記２つの市場の他方により要求された上記燃料量であって、電気の生成をカバーするための上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量が導出されつつ、上記加熱ユニットに必要な上記燃料量が導出される、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料制御システム。
【請求項８】
プログラムコード手段を有し、コンピュータ読み取り可能な媒体に保存されているコンピュータプログラムであって、
上記コンピュータプログラムがコンピュータにて実行されるとき、上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量、および、請求項３から７の何れか１項に記載の上記加熱ユニットまたは上記冷却ユニットに必要な上記燃料量の導出を実行するために適合されている、
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項９】
一連の時間周期内にて、電力を出力しつつ第１の熱流を生成する第１の制御可能な電気ユニット、および／または、上記一連の時間周期内にて、電力を受けつつ第２の熱流を吸収する第２の制御可能な電気ユニットを備えており、
上記第１および第２の電気ネットワークの双方は、電気ネットワークに接続されており、
任意の時間周期内にて受けられるか、または、生成される上記電力は、第１の確率分布関数において少なくとも部分的に確率変動可能であり、
電力需要は、ハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムにより制御され、任意の時間周期内にて受けられた、または、出力された電気エネルギーが幾分存在しており、
上記一連の時間周期内にて第３の熱流を出力する制御可能な燃料駆動加熱ユニットと、
上記一連の時間周期内にて、上記第１から第３の熱流の何れかまたは全部を蓄えつつ第４の熱流を出力する制御可能な熱用バッファと、を更に備えており、
上記燃料駆動加熱ユニットは、上記熱用バッファに結合されており、
上記熱用バッファに熱的に結合されている熱流使用体を更に備えており、
上記一連の時間周期内での上記熱流使用体による熱需要は、第２の確率分布内において確率的に変動可能であり、
請求項１から７の何れか１項に記載の燃料制御システムを更に備えている、
ことを特徴とする局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システム。
【請求項１】
局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムのための燃料制御システムであって、
上記局所的エネルギーシステムは、
一連の時間周期内にて、電力を出力しつつ第１の熱流を生成する第１の制御可能な電気ユニット、および／または、上記一連の時間周期内にて、電力を受けつつ第２の熱流を吸収する第２の制御可能な電気ユニットを備えており、
上記第１および第２の電気ネットワークの双方は、電気ネットワークに接続されており、
任意の時間周期内にて受けられるか、または、出力される上記電力は、第１の確率分布関数において少なくとも部分的に確率変動可能であり、
電力需要は、ハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムにより制御され、任意の時間周期内にて受けられた、または、出力された電気エネルギーが幾分存在しており、
上記一連の時間周期内にて第３の熱流を出力する制御可能な燃料駆動加熱ユニットと、
上記一連の時間周期内にて、上記第１から第３の熱流の何れかまたは全部を蓄えつつ第４の熱流を出力する制御可能な熱用バッファと、を更に備えており、
上記燃料駆動加熱ユニットは、上記熱用バッファに結合されており、
上記熱用バッファに熱的に結合されている熱流使用体を更に備えており、
上記一連の時間周期内での上記熱流使用体による熱需要は、第２の確率分布内において確率的に変動可能であり、
上記第１および／または第２の電気ユニットに結合されている制御装置を更に備えており、
上記燃料駆動加熱ユニットおよび上記熱流使用体は、ａ）上記熱流使用体による上記熱需要が、上記時間周期の何れかにおいて満足されるように、および、ｂ）上記熱用バッファが、上記時間周期の何れかにおいて過度の充満または空にならないようにように、制御変数を入れ替えつつ、上記燃料駆動加熱ユニットへの燃料供給を制御する、
ことを特徴とする燃料制御システム。
【請求項２】
上記第１の制御可能な電気ユニットは、ＣＨＰユニットであり、
各時間周期は、連続するサブ周期に分割されている、
上記燃料制御システムであって、
各サブ周期に対して、上記電気ネットワークにより供給される電気エネルギーであって、少なくとも１つの市場における電気エネルギーの統計的な価格を、過去に基づいて決定する手段と、
各サブ周期に対して、使用体による熱流需要の統計的な値を、過去に基づいて決定する手段と、
上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムの動作を最適化するように、各サブ周期に対して、上記ＣＨＰユニットに必要な燃料量を、上記統計的な価格および上記統計的な値から導出する手段と、
を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料制御システム。
【請求項３】
上記局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システムの動作を最適化するように、各サブ周期に対して、上記加熱ユニットまたは冷却ユニットに必要な燃料量を、上記統計的な価格および上記統計的な値から導出する手段を更に備えている、
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料制御システム。
【請求項４】
上記統計的な価格の決定は、時間的確率密度関数に基づいて為される、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の燃料制御システム。
【請求項５】
熱需要の上記統計的な値の決定は、時間的確率密度関数に基づいて為される、
ことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の燃料制御システム。
【請求項６】
上記電気ネットワークは、電気エネルギーが異なる価格にて取り扱われている少なくとも２つの異なる市場を提供するものであり、
上記統計的な価格を決定する上記手段は、上記少なくとも２つの異なる市場の何れかにおける価格を決定する、
ことを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の燃料制御システム。
【請求項７】
上記ＣＨＰユニットに必要な燃料量、および、上記加熱ユニットに必要な燃料量の導出は、２つのレベルにて実行され、
第１のレベルでは、上記２つの市場の一方により要求された上記燃料量であって、電気の生成をカバーするための上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量が導出され、
第２のレベルでは、上記２つの市場の他方により要求された上記燃料量であって、電気の生成をカバーするための上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量が導出されつつ、上記加熱ユニットに必要な上記燃料量が導出される、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料制御システム。
【請求項８】
プログラムコード手段を有し、コンピュータ読み取り可能な媒体に保存されているコンピュータプログラムであって、
上記コンピュータプログラムがコンピュータにて実行されるとき、上記ＣＨＰユニットに必要な上記燃料量、および、請求項３から７の何れか１項に記載の上記加熱ユニットまたは上記冷却ユニットに必要な上記燃料量の導出を実行するために適合されている、
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項９】
一連の時間周期内にて、電力を出力しつつ第１の熱流を生成する第１の制御可能な電気ユニット、および／または、上記一連の時間周期内にて、電力を受けつつ第２の熱流を吸収する第２の制御可能な電気ユニットを備えており、
上記第１および第２の電気ネットワークの双方は、電気ネットワークに接続されており、
任意の時間周期内にて受けられるか、または、生成される上記電力は、第１の確率分布関数において少なくとも部分的に確率変動可能であり、
電力需要は、ハイブリッド型開ループ／閉ループ制御メカニズムにより制御され、任意の時間周期内にて受けられた、または、出力された電気エネルギーが幾分存在しており、
上記一連の時間周期内にて第３の熱流を出力する制御可能な燃料駆動加熱ユニットと、
上記一連の時間周期内にて、上記第１から第３の熱流の何れかまたは全部を蓄えつつ第４の熱流を出力する制御可能な熱用バッファと、を更に備えており、
上記燃料駆動加熱ユニットは、上記熱用バッファに結合されており、
上記熱用バッファに熱的に結合されている熱流使用体を更に備えており、
上記一連の時間周期内での上記熱流使用体による熱需要は、第２の確率分布内において確率的に変動可能であり、
請求項１から７の何れか１項に記載の燃料制御システムを更に備えている、
ことを特徴とする局所的エネルギー供給および／またはエネルギー消費システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１３−５０４７２８（Ｐ２０１３−５０４７２８Ａ）
【公表日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２８３３２（Ｐ２０１２−５２８３３２）
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６３０１２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２９７８９
【国際公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（５１１０５１９８２）ヴィト ナムローゼ フェンノートシャップ (3)
【氏名又は名称原語表記】ＶＩＴＯ ＮＶ
【住所又は居所原語表記】Ｂｏｅｒｅｎｔａｎｇ ２００，Ｂ−２４００ Ｍｏｌ，Ｂｅｌｇｉｕｍ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６３０１２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２９７８９
【国際公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（５１１０５１９８２）ヴィト ナムローゼ フェンノートシャップ (3)
【氏名又は名称原語表記】ＶＩＴＯ ＮＶ
【住所又は居所原語表記】Ｂｏｅｒｅｎｔａｎｇ ２００，Ｂ−２４００ Ｍｏｌ，Ｂｅｌｇｉｕｍ
【Ｆターム（参考）】
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