[发明专利]用于创建动态纳电网和用于聚集电功率消耗方以参与能量市场的系统和方法

说明书

将家庭、企业或其他电功率消耗房屋的组进行聚集并且共同地控制来以足够量动态地减少负载，并且具有足够的速度和持续时间，作为市场参与者来参与能量市场，这包括作为尖峰负载发电厂进行参与。虽然针对单个房屋的所减少的电力消耗量通常很小，但仅几千个家庭或企业的聚集的总共所减少的消耗可能是大约几百千瓦。与可包括调光器的智能断路器结合的房屋功率控制器使得能够动态管理每个房屋中的各个负载。

技术领域

本发明一般涉及电力管理领域，并且更具体地涉及用于管理电功率消耗方的聚集（aggregation）以参与能量市场的系统和方法。

背景技术

在美国，电功率公用事业（utility）公司由联邦政府和州政府两者高度调控。一般而言，由这样的公司为它们供应的电力所收取的零售费率（rate）并非由公开市场设定。而是，零售费率由委员会或其他监管法庭通过正式的行政过程来设定，该行政过程考虑了当前和预测的未来需求、建立或获得对新供应源的使用权所产生的成本以及各种各样其他因素。批发费率通常基于独立系统运营商（ISO）市场，但并非在全部区域中都这样。

在电功率的受监管市场内，存在被称为“基本负载发电厂”、“负载跟随发电厂”和“尖峰负载发电厂”的发电设施。基本负载发电厂通常是大型、低成本的设施，其连续运转以满足给定服务区域中对电力的基本需求。顾名思义，负载跟随发电厂通常意图在需求（负载）较高时运转，而在需求较低时限制或缩减运转。尖峰负载发电厂（其通常被用来指代作为辅助服务市场的部分的10分钟和30分钟储量）通常意图仅间歇性地运转以满足服务区域中的峰值需求，或万一发生诸如发电厂故障之类的可能发生的事时满足需求。因此，尖峰负载发电厂实际上运转的需要可能出现在每年的仅几天，并且可能持续仅几个小时。

为了参与能量市场，规定要求设施生成最小输出功率水平（例如，100 kW），从而能够在来自电网运营商的请求之后的预先确定的时间段内在线产生该功率，并且保持在线长达预先确定的最小时间段。根据现行规定，尖峰负载发电厂被支付了针对它们供应的电力的额外费用费率。考虑到这样的工厂的极端间歇性的运转、它们必须维持准备就绪的状态、以及确保满足峰值需求而不中断的重要性，这是合理的。

最近，法院考虑了一个问题，即根据现行规定，市场参与者是否可以由减少给定服务区域中的电气负载的设施组成，由此减少电力消耗而不是生成附加的电力。法院以肯定的方式回答了该问题，因此创造了开发新设施的机会，这些新设施有资格参与全部已建立的能量市场，其包括但不限于辅助服务（10和30分钟储量、频率控制和监管）、实时市场、日前市场和远期容量市场，但其在减少消耗而不是增加产生的模型上运转。

另一个关注问题表现在配备太阳能（光伏或pv）板的家庭、企业或其他房屋（premises）中。绝大多数这样的装置是并网系统，这意味着由太阳能pv板生成的多余电力被往回发送到电力网，并且房屋所需的任何附加电力都由电网提供。由于反孤岛法，当电力网出故障时，全部并网系统都不再运转，即使太阳能pv板可以生成可以被用在房屋上的电力亦如此。近年来，孤岛式逆变器已经使得有可能继续使用太阳能pv板而仍然遵守反孤岛法。这些辅助逆变器与电池和关键负载面板相结合地工作，以便向家庭、企业或房屋提供对关键负载的有限电力。但是，关键负载是“固定的”，这是因为它们必须被事先选择，并且被连线（wire）到与主断路器面板分离的关键负载面板中。

发明内容

根据本发明的一个方面，将家庭、企业或其他电功率消耗房屋的组进行聚集并且共同地控制来以足够量动态地减少负载，并且具有足够的速度和持续时间，作为市场参与者来参与能量市场，这包括作为尖峰负载发电厂进行参与。虽然针对单个房屋的所减少的电力消耗量通常很小，但仅几千个家庭或企业的聚集的总共所减少的消耗可能是大约几百千瓦。通过推选成参与聚集，每个家庭、企业或其他房屋有助于实质性的持续节约工作，并且可以分享从提供商接收到的收入。类似地，当电力成本较低时，可以激活在峰值时段期间非活动的负载，从而节省在峰值时段期间运转那些负载的成本。