用于分布式电资源的电力聚集系统的制作方法

专利名称：用于分布式电资源的电力聚集系统的制作方法
用于分布式电资源的电力聚集系统
相关申请
此申请要求Bridges等人于2006年12月11日提交的题为"分布式储能 管理系统(A Distributed Energy Storage Management System)"的美国临时 专利申请No. 60/869,439、 Bridges等人于2007年5月1日提交的题为"电 动汽车的管理系统(Plug-In-Vehicle Management System)"的美国临时专利申 请No. 60/915,347、以及Kaplan等人于2007年8月9日提交的题为"用于 分布式电资源的电力聚集系统(Power Aggregation System for Distributed Electric Resources)，，的美国专利申请No. 11/836,741的优先权，以上申请均 通过引用结合于此。
背景
对化石燃料有高依赖性的运输系统是特别碳密集的。B卩，在运输系统 中所做的物理单位的功通常比通过电做相同单位的功向大气中排放显著更
多的C。2量。
电网包含有限的用于存储电能的固有设施。必须稳定地发电以满足不 确定的需求，这常常导致过量发电(over-generation)(从而浪费能源)，且 有时候导致发电不足(从而引起电力故障)。.
分布式电资源原则上能一起提供用于解决以上问题的重要资源。然而， 当前的供电业务基础设施缺乏聚集大量小型资源(例如电动汽车电池)以 满足中型和大型供电业务需求的物资供应和灵活性。单个汽车电池与电网 的需求相比是微不足道的。随着电动汽车变得越来越受欢迎和流行，所需 要的是协调大量电动汽车电池的方法。
在Green等人的题为"电池供电的电动汽车和供电系统(powered electric vehicle and electrical supply system)"的美国专利No. 5,642,270中描述了使 电动汽车能相对于电网充电和放电的低级电气和通信接口，该专利通过引用结合于此。该Green参考文献描述了用于连接到电网的电动汽车的双向 充电和通信系统，但既未解决处理大量的移动电动汽车的信息处理需求和 向所有者收费(或补贴)的复杂性，也未解决将电动汽车的移动电池组合 成足够稳固以支持与电网运营商的供电业务合约的聚集电力资源的复杂 性。
附图简述


图1是示例性电力聚集系统的示图。
图2是电动汽车、电网以及互联网之间的示例性连接的示图。 图3是电资源与电力聚集系统的流控制服务器之间的示例性连接的框 图。图4是电力聚集系统的示例性布局的示图。
图5是电力聚集系统中的示例性控制区域的示图。 图6是电力聚集系统中的多个流控制中心的示图。 图7是示例性流控制服务器的框图。 图8是示例性远程智能功率流模块的框图。
图9是用于在电网上定位电资源的连接位置的第一示例性技术的示图。
图10是用于在电网上定位电资源的连接位置的第二示例性技术的示图。
图11是用于在电网上定位电资源的连接位置的第三示例性技术的示图。
图12是用于在电网上定位电资源的连接位置的第四示例性技术的示图。
图13是电力聚集系统的车辆到家庭实现中的示例性安全手段的示图。 图14是当电力聚集系统中多个电资源向家庭输入功率时的示例性安 全手段的示图。
图15是电力聚集系统的示例性智能断开的框图。 图16是示例性的电力聚集方法的流程图。
图17是通信地控制用于电力聚集的电资源的示例性方法的流程图。图18是计量电资源的双向功率的示例性方法的流程图。 图19是确定电资源的电网位置的示例性方法的流程图。 图20是调度电力聚集的示例性方法的流程图。
图21是智能孤岛效应(smart islanding)的示例性方法的流程图。 图22是扩展用户接口以便电力聚集的示例性方法的流程图。 图23是获得和保持电力聚集系统中的电动汽车所有者的示例性方法 的流程图。
详细描述 概览
在本文中公开了一种用于分布式电资源的电力聚集系统以及相关方 法。在一个实现中，示例性系统通过互联网和/或某些其它公共或私有网络 与连接至电网的多个单独的电资源通信。通过通信，示例性系统可动态地 聚集这些电资源，以向电网运营商(例如电力公司、独立系统运营商(ISO) 等)提供供电业务。本文所使用的"供电业务"指的是输电以及其它辅助服 务，包括需求响应、调节、热备用(spinningreserve)、非热备用、能量不均 衡、以及类似的产品。本文所使用的"聚集"指的是为了提供更大量的供电 业务而控制进入和流出一组空间分布的电资源的功率流的能力。本文所使 用的"电网运营商"指的是负责维护电控制区内或横跨该区的电网的运营和 稳定性的实体。电网运营商可构建手动/人工的动作/干涉与自动化过程的某 些组合，用来响应于系统传感器控制信号产生。"控制区运营商"是电网运 营商的一个示例。本文所使用的"控制区"指的是电网的具有限定的输入和 输出端口的包含部分。流入此区域的净功率流必须等于(在某些误差范围 内)该区域内的功耗和从该区域流出的功率流之和。
本文所使用的"电网"表示连接发电厂与电力消费者的配电系统/网络。 该网络可包括作为输电系统(即大容量电力)或/和配电系统(例如零售电 力)的一部分的发电机、变压器、互连、开关站、变电站、馈电线、以及 安全设备。示例性电力聚集系统可垂直縮放，以便用于街道、城市、地区、 控制区、或(例如)北美电力可靠性委员会(NERC)中的八个大型互联中
7的一个。而且，该示例性系统在同时向多个电网区域提供供电业务时是可 水平縮放的。
本文所使用的"电网状况"表示响应于多种状况中的一种对流入或流出 电网的一部分的更多或更少功率的需求，所述多种状况例如供给变化、需
求变化、意外事件和故障、缓变事件(rampingevent)等。这些电网状况通常 表现为诸如欠压或过压事件以及频率过低或频率过高(over-frequency)事件 之类的电力质量事件。
本文所使用的"电力质量事件"通常指的是电网不稳定性的表现，包括 电压偏差和频率偏差；此外，本文所使用的电力质量事件还包括诸如子循 环电压尖峰和谐波之类的电网传输的电力质量中的其它扰动。
本文所使用的"电资源"通常指的可被命令执行以下三类事情中的部分 或全部的电实体取电(担当负荷)、供电(担当发电或电源)、以及储 能。示例可包括用于电动或混合动力汽车的电池/充电器/逆变器系统、旧的 但仍可使用的电动汽车电池的储藏库、固定储能、燃料电池发电机、应急 发电机、可控负荷等。
本文所使用的"电动汽车"泛指纯电动汽车和诸如充电式混合动力电动 汽车(PHEV)之类的混合动力电动汽车，尤其是那些具有相当大的电池存 储容量而且连接至电网以对电池再充电的电动汽车。更具体地，电动汽车 指的是从电网获得其能源的部分或全部以供行驶和其它目的的汽车。而且， 电动汽车具有由电池、电容器等或它们的某些组合构成的储能系统。电动 汽车可以具有或可以不具有向电网返回电力的能力。
本文所使用的电动汽车"储能系统"(电池、超级电容器、和/或其它储 能装置)是作为间歇地或永久地连接至可具有动态输入和输出功率的电网 的电资源的代表性示例。这些电池可以起到电源或电力负荷的作用。尽管 有可认识到的定时涨落的连接倾向(例如在晚上连接至电网的汽车总数量 增加；当早晨上班开始时连接的电池总数量的下降等)，聚集的电动汽车 电池的集合仍可以成为横跨多个电池的统计上稳定的资源。横跨大量电动 汽车电池的连接倾向是可预测的，而且当电网或电网的一部分(诸如某人 家中停电)需要提高或降低电力时，这些电池变成稳定和可靠的可访问的资源。数据收集和存储也使电力聚集系统能基于每个用户预测连接行为。 示例性系统
图1示出示例性电力聚集系统100。流控制中心102与诸如包括互联 网104的公共/私有混合体之类的网络通信地耦合，而且包括提供中央电力
聚集服务的一个或多个服务器106。将在本文中使用"互联网"104作为许多 不同类型的通信网络和网络混合体的代表。通过诸如互联网104之类的网 络，流控制中心102保持与电网运营商的通信108，以及与远程资源的通信 110，即与连接至电网114的外围电资源112 ("电网的"末端"或"终端"节点 /设备")的通信。在一个实现中，诸如那些包括输电线上的以太网网桥120 或由其组成的输电线通信装置之类的输电线通信装置(PLC)在连接位置 处实现，以使与远程资源的互联网通信的"最后一英里"(在此情况下为例 如住宅124中的最后一英尺)通过将各个电资源112连接至电网114的同 一电线来实现。因此，可使各个电资源112的各个物理位置与电资源112 的同一位置处或附近的相应输电线上的以太网网桥120相关联。如以下将 更详细说明地，各个网桥120通常连接至位置所有者的互联网接入点。从 流控制中心102到诸如住宅124之类的连接位置的通信介质可采取诸如电 缆调制解调器、DSL、卫星、光纤、WiMax等之类的多种形式。在一个变 体中，电资源112可通过除将它们连接至电网114的同一输电线之外的不 同介质与互联网连接。例如，给定的电资源112自身可具有无线能力，以 直接与互联网104连接从而与流控制中心102连接。
示例性电力聚集系统100的电资源112可包括在住宅124、停车场 126等处连接至电网114的电动汽车电池；容器128中的电池、燃料电池发 电机、私有坝、常规发电厂、以及物理地或电学地发电和/或储电的其它资 源。
在一个实现中，参与的各个电资源112或各组本地资源具有相应的远 程智能功率流(IPF)模块134 (下文称为"远程IPF模块"134)。中央流控 制中心102通过与在电资源112之中外围分布的远程IPF模块134通信来 管理电力聚集系统IOO。远程IPF模块134执行若干不同功能，包括向流控制中心102提供远程资源的状态；控制被传入或传出远程电资源112的 功率的量、方向以及定时；计量传入或传出远程电资源112的功率；在功 率传递和电网114的状况改变期间提供安全手段；记录各种行为；以及当 与流控制中心102的通信中断时提供完备的功率传递控制和安全手段。将 在下文中更详细地描述远程IPF模块134。
图2示出到电资源112的示例性电气和通信连接的另一视图。在此示 例中，电动汽车200包括蓄电池组202和示例性远程IPF模块134。电动汽 车200可连接至住宅124的常规的墙上插座(墙上输出口) 204，该墙上插 座204代表电网114通过住宅输电线206连接的围缘(peripheral edge)。
在一个实现中，电动汽车200与墙上插座204之间的电线208可仅由 常规的电线和绝缘体组成，用于往返电动汽车200传导交变电流(AC)功 率。在图2中，位置专用的连接位置模块210执行网络接入点——在此情 况下为互联网接入点——的功能。网桥120介入插座204与网络接入点之 间，以使电线208也能在电动汽车200与插座204之间传送网络通信。利 用在连接位置处就位的这种网桥120和连接位置模块210，除提供常规电压 的住宅线路电流的常规电线208之外，不再需要其它特别的接线或物理介 质来与电动汽车200的远程IPF模块134通信。在连接位置模块210上游， 电动汽车200的电力和通信分别被分离到输电线206和互联网电缆104中。
替代地，电线208可包括常规输电线和延长线中没有的安全部件。例 如，电线208的电插头212可包括电的和/或机械的防护组件，其用来防止 当电线208的插入式导体暴露给用户时远程IPF模块134使阳极导体带电 或暴露。
图3更详细地示出图2的连接位置模块210的另一实现。在图3中， 电资源112具有相关联的远程IPF模块134，包括网桥120。电线208将电 资源112连接至电网114，而且还连接至连接位置模块210以与流控制服务 器106通信。
连接位置模块210包括连接至可包括诸如路由器、交换机和/或调制解 调器之类的网络接入点302以与互联网104 (在此情况下)建立硬接线或无 线连接的网桥120'的另一实例。在一个实现中，两个网桥120和120'之间的电线208被诸如远程IPF模块134中的无线收发器和连接位置模块210中的无线路由器之类的无线互联网连接代替。
示例性系统布局
图4示出电力聚集系统100的示例性布局400。流控制中心102可通过例如互联网104连接至多个不同的实体以供传达和接收信息。示例性布局400包括诸如充电式电动汽车200之类的物理连接至单个控制区402内的电网的电资源112。电资源112成为电网运营商404可利用的能量资源。
示例性布局400还包括被分类成电资源所有者408和电连接位置所有者410 (它们可以是或可以不是同一个用户)的终端用户406。实际上，示例性电力聚集系统100中的利益相关者包括流控制中心102处的系统操作员、电网运营商404、资源所有者408、以及电资源112连接至电网114的位置410的所有者。
电连接位置所有者410可包括
-出租车停车场—出租车公司通常将它们的车队的大部分停在该停车
场中。它们可购买电动汽车200的车队并参加电力聚集系统100，从空闲的车队汽车获得收入。
，公共停车场—停车位所有者可参与电力聚集系统100，以从停放的电动汽车200获得收入。可向所有者提供免费泊车或附加激励来交换提供供电业务。
*工作位置泊车——雇主可参与电力聚集系统100，以从停泊的雇员的电动汽车200获得收入。可向雇员提供激励以交换提供供电业务。
*住宅——仅需为家庭车库配备连接位置模块210，即可使业主能参与电力聚集系统IOO并从停泊的汽车获得收入。而且，汽车内的汽车电池202和相关联的供电电器可在峰值负荷或停电期间提供本地备用电力。
*住宅邻居——邻居可参与电力聚集系统IOO并配备可从停泊的电动汽车200获得收入的电力输送装置(例如由屋主合作组部署)。
*图4的电网操作116总体包括与能源市场412的交互、电网运营商404的交互、以及执行电网114的自动物理控制的自动电网控制器118的交互。流控制中心102还可与用于输入天气预报、事件、价格供给(price feed)等的信息源414连接。其它数据源414包括可用来优化系统性能并满足对示例性电力聚集系统100的约束的系统利益相关者、公共数据库、以及历史系统数据。
因此，示例性电力聚集系统100可由多个组件构成，其-与电资源112通信以采集数据并促使电资源112充电/放电。 采集实时能源价格； 采集实时资源统计数据；
预测电资源112的行为(连通性、位置、连接/断开时的状态(诸如电池充电状态))；
预测电网114/负荷的行为；
*为了隐私和数据安全而对通信加密；
*促使电动汽车200的充电以优化某些品质因数；
，为未来的多个时间点提供有关负荷可用性的指南或保证等。
这些组件可在单个计算资源(计算机等)或在分布式的一组资源(物理上共处一地或者不共处一地)上运行。
处于这样的布局400的示例性IPF系统100可提供许多好处例如，低成本的附加服务(即供电业务)、对资源调度的细粒度(既在时间上又在空间上)控制、有保证的可靠性和服务水平、通过智能资源调度提高的服务水平、使诸如风能和太阳能发电之类的间歇发电资源的稳定。
示例性电力聚集系统100使电网运营商404能控制连接至电网114的聚集的电资源112。电资源112可作为电资源、负荷、或存储，而且资源112可呈现出这些性质的组合。对电资源112的控制是促使来自这些资源U2的聚集体耗能、发电、储能的能力。
图5示出示例性电力聚集系统100中多个控制区域402的角色。各个电资源112可连接至特定电控制区内的电聚集系统100。流控制中心102的单个实例可管理来自多个不同控制区501 (例如控制区502、 504、以及506)的电资源112。在一个实现中，此功能通过对电力聚集系统100内的资源进行逻辑上的分区来实现。例如，当控制区402包括任意数量的控制区——控制区"A"502、控制区"B"504、......控制区"n"506时，电网运营商
116可包括相应的控制区运营商508、 510、......以及512。进一步划分成包
括所示控制区402之上和之下的控制划分分组的控制分层结构使得电力聚 集系统IOO可縮放至不同量级的电网114和/或与电网U4连接的变化数量 的电资源112。
图6示出使用多个中央流控制中心102和102'的示例性电力聚集系统 100的示例性布局600。各个流控制中心102和102'具有它们自己相应的终 端用户406和406'。可动态地分配要由流控制中心102的各个特定实例管 理的控制区402。例如，第一流控制中心102可管理控制区A 502和控制区 B 504，而第二流控制中心102'管理控制区n 506。类似地，相应的控制区 运营商(508、 510以及512)由服务它们相应的不同控制区的同一流控制 中心102服务。
示例性的流控制服务器
图7示出流控制中心102的示例性服务器106。图7中所示的实现仅 是作为说明目的的一种示例配置。在本发明的范围内可能存在构成流控制 中心102的示例性服务器106的所示组件甚至不同组件的许多其它安排。 可用硬件、软件、或硬件、软件、固件的组合来执行这样的示例性服务器 106和流控制中心102。
示例性的流控制服务器106包括用来与电资源112通信的连接管理器 702、可包括学习引擎706和统计引擎708的预测引擎704、约束优化器710 以及用来接收电网控制信号714的电网交互管理器712。电网控制信号714 可包括诸如自动化控制发电控制(AGC)信号之类的发电控制信号。流控 制服务器106还可包括数据库/信息仓库716;向电资源所有者408、电网 运营商404以及电连接位置所有者410呈现用户界面的web服务器718; 用来与能源市场412协商合约条款的合约管理器720;以及信息采集引擎 414，用来跟踪天气、相关新闻事件等，并从公共和私有数据库722下载信 息以供预测多组电资源112的行为、监控能源价格、协商合约等。
13示例性流控制服务器的操作
连接管理器702维护与连接至电力聚集系统100的各个电资源112的通信信道。g卩，连接管理器702允许各个电资源112登录并例如利用网际协议(IP)(如果该网络是互联网104的话)通信。换言之，电资源112回调(call home)。即，在一个实现中，它们总是启动与服务器106的连接。这个方面使示例性IPF模块134绕过防火墙、IP寻址、可靠性等问题工作。
例如，当诸如电动汽车200之类的电资源112在家庭124处充电时，IPF模块134可通过输电线连接来连接至家庭的路由器。该路由器将给汽车200分配地址(DHCP)，而汽车200可连接至服务器106 (从这个方向不需要防火墙中的漏洞)。
如果连接出于任何原因被终止(包括服务器实例终止)，则IPF模块134知道再次回调并连接至下一可用服务器资源。
电网交互管理器712接收并解释来自电网运营商404的自动化电网控制区118的接口的信号。在一个实现中，电网交互管理器712还产生要发送至自动化电网控制器118的信号。要发送的信号的范围取决于电网运营商404与示例性电力聚集系统100之间的协议或合约。在一种情形下，电网交互管理器712发送有关从电网114接收功率或向电网114供电的聚集电资源112的可用性的信息。在另一变体中，合约可允许电网交互管理器712对自动化电网控制器118发送控制信号，以控制电网114受制于自动化电网控制器118的内置约束，且受制于合约所允许的控制范围。
数据库716可存储与电力聚集系统100相关的所有数据，包括例如电动汽车200的电资源日志、电连接信息、每辆汽车的能源计量数据、资源
所有者偏好、账户信息等。
如上所述，web服务器718向系统利益相关者提供用户界面。这样的用户界面主要担当用于向用户传递信息的机构，但在某些情况下，用户界面用来从用户处采集诸如偏好之类的数据。在一个实现中，web服务器718还能启动与参与的电资源所有者408的联系，以广告交换电力的要约。
竞标/合约管理器720与电网运营商404以及他们相关联的能源市场412交互以确定系统可用性、定价、服务水平等。
如上所述，信息采集引擎414与公共和私有数据库722通信以采集与 电力聚集系统100的操作有关的数据。
预测引擎704可使用来自数据仓库716的数据以作出有关电资源行为 的预测，诸如电资源112何时将连接和断开、全局电资源可用性、系统电 负荷、实时能源价格等。这些预测使电力聚集系统100能更完整地利用连 接至电网114的电资源112。例如，通过学习大量电资源112的样本或典型 的行为，学习引擎706可追踪、记录以及处理实际的电资源行为。统计引 擎708可将多种可能的概率统计技术运用于资源行为以标记其趋势和作出 预测。
在一个实现中，预测引擎704通过协同过滤执行预测。预测引擎704 还可执行每个用户的一个或多个参数的预测，包括例如连接时间、连接时 长、连接时的充电状态以及连接位置。为执行每个用户的预测，预测引擎 704可利用诸如历史数据、连接时间(周几、 一个月的第几周、 一年的第几 个月、假日等)、连接时的充电状态、连接位置等。在一个实现中，可通 过递归神经网络、动态贝叶斯(Bayesian)网络、或其它定向图形模型计算时 间系列预测。
在一种情形下，对于从电网114断开的一个用户，预测引擎704可预 测下次连接的时间、连接时间时的充电状态、连接的位置(而且可赋予其 概率/可能性)。 一旦资源112连接，则连接时间、连接时的充电状态以及 连接位置成为对连接时长预测的求精的进一步输入。这些预测有助于引导 整个系统可用性的预测，以及确定用于资源分配的更准确的成本函数。
为每一个独特的用户建立参数化的预测模型不是总在时间或空间上可 縮放。因此，在一个实现中，不对系统100中的每个用户分别使用一个模 型，而是预测引擎704建立縮减的一组模型，在该縮减模型组中的每个模 型用来预测许多用户的行为。为了确定如何将类似用户归组以便模型的建 立和分配，系统IOO可标识各个用户的特征，诸如每天的独特连接/断开的 次数、典型的连接时间、平均连接时长、连接时间的平均充电状态等，且 可在全特征空间或在通过诸如主成份分析、随机预测等之类的维度縮减算法计算的某些縮减特征空间中建立用户群。 一旦预测引擎704将用户分配 到一个群，则来自该群所有用户的全部数据被用来创建将用于对该群中的 各个用户的预测的预测模型。在一个实现中，群分配程序是变化的，以优 化系统100的速度(较少群)、精度(较多群)或这两者的某种组合。
此示例性群集技术具有多种好处。首先，它能实现縮减的模型组，从 而实现縮减的模型参数，这将减少作预测的计算时间。它还縮减了模型参
数的存储空间。其次，通过识别系统100的新用户的特点(或特征)，可
将这些新用户分配给特点相似的现有用户群，而且根据现有用户的广泛数 据建立的群集模型可更迅速地作出有关新用户的更准确预测，因为它利用
了相似用户的历史性能。当然，随着时间的流逝，各个用户会改变他们的 行为，因而可被分配到更符合他们行为的新群集。
约束优化器710组合来自预测引擎704、数据仓库716以及合约管理 器720的信息以产生满足系统约束的资源控制信号。例如，约束优化器710 可信令电动汽车200以特定充电速率对其蓄电池组202充电、并稍后使蓄 电池组202放电以供按特定上传速率向电网114上传电力电力传递速率 和定时调度被优化以符合特定电动汽车200的被追踪的单独连接和断开行 为，并且还被优化以符合电网114的日常电力供给和需求"呼吸周期"。
在一个实现中，约束优化器710在由连接管理器702担当中介将电网 控制信号714或信息源414转换成汽车控制信号中扮演重要角色。将来自 电网运营商404或信息源414的电网控制信号714映射成发送至系统100 中各个独特电资源112的控制信号是特定约束优化问题的示例。
各个资源112具有相关联的软或硬约束。资源约束的示例可包括所 有者的价格敏感性、汽车充电状态(例如如果汽车200完全充电，则它不 能参与对电网114加负载)、直到资源112从系统100断开的预测时间量、 用户对收入与充电状态关系的敏感性、资源114的电限制、资源所有者408 的手动充电超驰等。可使用对特定资源112的约束来分配激活资源的各个 特定动作的成本。例如，其存储系统202中几乎没有存储能量的资源的与 充电操作相关联的成本低，但其发电操作成本极高。被预测可用十个小时 的完全充电的资源112将比被预测将在15分钟内断开的完全充电的资源112的发电操作成本更低，这表示将未完全充电的资源传递给所有者的负面 后果。
以下是将包括系统操作级(例如一10兆瓦到+10兆瓦，其中+代表负 荷， 一代表发电)的发电信号714转换成汽车控制信号。值得注意的是，
因为系统100能计量各个资源112中的真实功率流，所以实际的系统操作
级一直是已知的。
在此示例中，假定初始系统操作级是o兆瓦，则没有资源是活动的(从
电网取电或向电网传递电力)，而且经协商的下一小时的聚集服务合约等
级是±5兆瓦。
在此实现中，示例性电力聚集系统IOO维护三个列表的可用资源112。 第一列表包括可按照优先顺序被激活以供充电的资源112 (负荷)。存在按 优先级排序以供放电(发电)的第二列表的资源112。这些列表中的每个资 源112 (例如，所有资源112在两个列表均可有位置)具有相关联的成本。 列表的优先级顺序与成本直接相关(即列表从最低成本到最高成本排序)。 将成本值分配给各个资源112是重要的，因为它使得将获得类似结果的两 个操作能相对于系统操作进行比较。例如，向系统增加一个单位的充电(负 荷、从电网取电)等价于去掉一个单位的发电。为执行增加或减少系统输 出的任何操作，可能存在多个动作选择，而在一个实现中，系统100选择 最低成本的操作。第三列表的资源112包括具有硬约束的资源。例如，其 所有者408已经超驰系统100来强制充电的资源将被置于第三列表的静态 资源上。
在时间"l"时，电网运营商请求的操作级改变至+ 2兆瓦。系统激活对 来自该列表的第一"n"个资源充电，其中"n"是附加负荷被预测为等于2兆瓦 的资源的数量。在资源被激活之后，监控激活的结果以确定该动作的实际 结果。如果2兆瓦以上的负荷是活动的，则系统将按照相反的优先级顺序 禁用充电以将系统操作保持在合约指定的公差范围内。
从时间"1"直到时间"2"，所请求的操作等级保持恒定为2兆瓦。然而， 某些电资源的行为不一定是静态的。例如，作为2兆瓦系统操作的一部分 的某些汽车200会充满(充电状态=100%)或会从系统100断开。其它汽车200可连接至系统100并要求立即充电。所有这些动作将引起电力聚集
系统100的操作级的变化。因此，系统100持续监控系统操作级并激活或 停用资源112以将操作级保持在合约指定的公差范围内。
在时间"2"时，电网运营商请求的操作级降至一l兆瓦。系统咨询可用 资源列表并选择最低成本组资源以实现一l兆瓦的系统操作级。具体地，系 统按顺序移动遍历优先级列表，从而比较启动充电与禁用充电的成本，并 在每个时间步骤激活最低成本的资源。 一旦操作级达到一l兆瓦，则系统 100继续监控实际操作级，从而查找可能需要激活附加资源112的偏差，以 将操作级保持在合约指定的公差范围内。
在一个实现中，示例性的成本计算机制得到有关实时电网发电混合体 的信息的馈送以确定充电或发电(汽车200到电网114)对"碳覆盖区域 (carbon footprint)"的边际影响，其中"碳覆盖区域"统指对燃料资源和环境的 影响。示例性系统100还允许优化任何成本度量或若干成本度量的加权组 合。系统100可优化品质因数，其可包括例如最大化经济值和最小化环境 影响的组合等。
在一个实现中，系统100还使用成本作为时间变量。例如，如果系统 100在即将到来的时间窗期间调度已放电的电池组来充电，则当它充电时系 统100可预测其预测成本概况，从而允许系统100进一步自适应地优化。 即，在某些情形下，系统100知道它将在特定的未来时间获得高容量的发 电资源。
流控制服务器106的多个组件构成具有以下多个功能和组件的调度系
统
°数据收集(采集实时数据并存储历史数据)；
°通过预测引擎704的预测，其输入实时数据、历史数据等并输出资 源可用性预报；
°基于资源可用性预报、诸如来自电网运营商404的命令信号之类的 约束、用户偏好、天气状况等建立的优化。该优化可采取优化期望度量的 资源控制计划的形式。
调度功能可启用多个有用能源服务，包括
18°诸如快速响应服务和快速调节之类的辅助服务；
°用来补偿突然的、可预测的、或意外的电网不平衡的能量；
°对常规和不稳定需求的响应；
°稳定可再生能源(例如补充风力发电电力)。
示例性电力聚集系统100聚集并控制许多正在充电/上传的电动汽车 200所呈现的负荷，以提供诸如调节和热备用之类的供电业务(附加能源服 务)。因此，有可能通过累加多个电资源112来满足电网运营商404的调 用时间(call time)要求。例如，可分别禁用12个5kW的运行负载以提供一 小时的60kW的热备用。然而，如果各个负载最多可被禁用30分钟，而且 最小调用时间是两小时，则可将负载串联地(一次三个)禁用以提供两小 时的15kW的备用。当然，由电力聚集系统100进行的各个电资源的更复 杂交错是可能的。
对需要最大化配电效率的电力公司(或电功率分配实体)而言，电力 公司需要最小化无功功率流。通常，存在用来最小化无功功率流的多种方 法，包括将电感器或电容器组切换至配电系统以改变该系统的不同部分的 功率因数。为了有效地管理和控制此动态无功伏安(VAR)支持，它必须 按照位置已知的方式进行。在一个实现中，电力聚集系统100包括与示例 性远程IPF模块134 —起放置在电动汽车200中的功率因数校正电路，从 而允许这样的服务。具体地，电动汽车200可具有能与电动汽车200是否 在充电、传递电力、或空闲无关地动态地连接至电网的电容器(或电感器)。 然后可将此服务出售给电力公司以便配电级的动态VAR支持。电力聚集系 统100既能感测对分布方式的VAR支持的需求，又能利用分布式的远程IPF 模块134采取提供VAR支持的动作而无需电网运营商404的介入。
示例性远程IPF模块
图8更详细地示出图1和2的远程IPF模块134。所示的远程IPF模块 134仅是作为说明目的的一种示例配置。在本发明的范围内可能存在构成示 例性远程IPF模块134的所示组件甚至不同组件的许多其它安排。这样的 示例性远程IPF模块134具有某些硬件组件和能以硬件、软件、或硬件、软件、固件等的组合来执行的某些组件。
远程IPF模块134的所示示例由适合电动汽车200的实现来代表。因 此，为了描述的目的，某些汽车系统800被包括为示例性远程IPF模块134 的一部分。然而，在其它实现中，远程IPF模块134可排除汽车系统800 的部分或全部被认为是远程IPF模块134的组件。
所描述的汽车系统800包括车辆电脑和数据接口 802、诸如电池组202 之类的储能系统以及逆变器/充电器804。除汽车系统800之外，远程IPF 模块134还包括通信功率流控制器806。通信功率流控制器806又包括诸 如输电线通信装置之类的与来自电网114的交流功率通过接口连接的某些 组件，例如输电线上的以太网网桥120;以及诸如电流感测变压器之类的电 流或电流/电压(电力)传感器808。
通信功率流控制器806还包括以太网和信息处理组件，诸如处理器 810或微控制器以及相关联的以太网媒体接入控制(MAC)地址812;易失 性随机存取存储器814;非易失性存储器816或数据存储器；诸如RS-232 接口 818或CAN总线接口 820之类的接口；以太网物理层接口 822，其允 许根据物理层的以太网标准通过MAC/数据链路层处的网络接入手段和一 般寻址格式的布线和信令。以太网物理层接口 822提供到传输介质的电的、 机械的、以及程序接口——即在一个实现中，使用输电线上的以太网网桥 120。在一个变体中，使用与互联网104的无线或其它通信信道来代替输电 线上的以太网网桥120。
通信功率流控制器806还包括记录往返各个电资源112 (在此情况下 为电动汽车200的电池组202)的功率传递的双向功率流计824。
通信功率流控制器806在电动汽车200或其它电资源112内、或连接 至电动汽车200或其它电资源112工作，以允许以上介绍的电资源112聚 集(例如通过有线或无线通信接口)。以上列举的这些组件可在通信功率 流控制器806的不同实现之间变化，但这些实现通常包括
允许与其它汽车组件通信的汽车内通信机构；
与流控制中心102通信的机构；
处理元件；数据存储元件； 功率计；以及
任选地，用户界面。
通信功率流控制器806的实现能允许的功能包括
当电资源112未连接时(未连接至互联网104，或服务不可用)，执 行预编程或学到的行为；
存储本地缓存的行为概况以便"漫游"连接(当在外来系统上充电时 或在断开操作(即没有网络连接)时所执行的操作)；
允许用户超驰当前系统行为；以及
在离线操作期间计量功率流信息并缓存计量数据以便稍后交易。 因此，通信功率流控制器806包括中央处理器810、用于在电动汽车 200内通信的接口 818和820、用于诸如电动汽车200外部的通信的输电线 上的以太网网桥120之类的输电线通信装置、以及用于测量通过所连接的 AC输电线208流入和流出电动汽车200的功率流计824。
示例性远程IPF模块的操作
继续以电动汽车200作为电资源112的代表，在这样的电动汽车200 停泊且连接至电网114期间，远程IPF模块134发起与流控制服务器106 的连接、注册自己、且等待来自流控制服务器106的指示远程IPF模块134 调节流入或流出电动汽车200的功率流的信号。这些信号通过数据接口与 车辆电脑802通信，该数据接口可以是包括RS-232接口 818或CAN总线 接口 820的任何合适的接口。遵照从流控制服务器106接收到的信号，车 辆电脑802控制逆变器/充电器804来对汽车电池组202充电或使电池组202 放电上传至电网114。
远程IPF模块134周期性地将有关能流的信息发送至流控制服务器 106。当电动汽车200被连接至电网114时，如果不存在至流控制服务器106 的通信路径(即该位置未正确装配或出现网络故障)，则电动汽车200可 遵循预编程的或学习的离线操作行为，例如存储为非易失性存储器816中 的一组指令。在这样的情况下，还可将能源交易缓存在非易失性存储器816中以便稍后发送至流控制服务器106。
在电动汽车200处于像运输的操作期间，远程IPF模块134被动地监 听、记录选定的汽车操作数据以供稍后分析和消费。当通信信道变得可用 时，远程IPF模块134可将此数据发送至流控制服务器106。
示例性功率流计
功率是每单位时段的功耗率。功率表示在特定时间段期间传输的电量， 因此功率的单位是每单位时间的能量。示例性的功率流计824测量双向流 上给定电资源112的功率——即从电网114到电动汽车200或从电动汽车 200到电网114的功率。在一个实现中，即使至服务器的连接暂时中断或服 务器本身不可用，远程IPF模块134也可在本地高速缓存来自功率流计824 的读数以确保与中央流控制服务器106的准确交易。
示例性功率流计824以及远程IPF模块134的其它组件使示例性电力 聚集系统100具有系统范围的特征，包括
°在电资源专属基础上追踪能源使用；
°电力质量监控(检査电压、频率等是否偏离其额定工作值，如果这 样则通知电网运营商，还有可能改变资源功率流来帮助更正该问题)； 。针对能源利用的车辆专属的计费和交易；
。汽车计费(当电资源所有者408不是电连接位置所有者410 (即不是 计量账户所有者)时支持准确计费)。可在电动汽车200处捕捉来自功率 流计824的数据以供计费；
。在充电位置与智能计量表集成(双向信息交换)；以及
。抗干扰(例如当功率流计824在诸如电动汽车200之类的电资源112
中得到保护时)。
移动资源定位器
示例性电力聚集系统100还包括用于确定诸如充电式电动汽车200之 类的汽车电资源112的电网络位置的各种技术。电动汽车200可在多个位 置处连接至电网114，而且通过对充电位置的具体了解可实现对能量交换的
22准确控制和交易。
用于确定电动汽车充电位置的某些示例性技术包括
(通过有线、无线等)查询位置的独特标识符，其可以是
-充电站处网络硬件的唯一ID;
-通过与计量表通信得到的本地安装的智能计量表的唯一 ID; -站点处专门为此目的安装的唯一ID;以及
利用GPS或其它信号源(蜂窝、WiMAX等)建立"软"(估计的地
理)位置，然后基于用户偏好和历史数据将其求精(例如汽车倾向于在所
有者的住宅124处而不是邻居的住宅处充电)。
图9示出分辨连接至示例性电力聚集系统100的电资源112在电网114 上的物理位置的示例性技术。在一个实现中，远程IPF模块134获得本地 安装的网络调制解调器或路由器(互联网接入点)302的媒体接入控制 (MAC)地址902。然后远程IPF模块134将此唯一 MAC标识符发送至流 控制服务器106，该流控制服务器106利用此标识符来分辨电动汽车200 的位置。
为辨别其物理位置，远程IPF模块134有时还可使用可与远程IPF模 块134通信的物理上安装在其附近的其它设备的MAC地址或其它唯一标识 符，所述其它设备包括"智能"电表904、有线电视盒906、基于RFID的单 元908、或能与远程IPF模块134通信的示例性ID单元910。在图10中更 详细地描述了 ID单元910。MAC地址902并不总是给出与相关联的硬件的 物理位置有关的信息，而在一个实现中，流控制服务器106包括建立MAC 地址或其它标识符与该硬件的相关联物理位置之间的联系的追踪数据库 912。按此方式，无论移动电资源112何时连接至电网114，远程IPF模块 134和流控制服务器106都可找出移动电资源112。
图IO示出确定移动电资源112在电网114上的物理位置的另一示例性 技术。示例性ID单元910可在充电位置处或附近插入电网114。 ID单元 910的操作如下。新连接的电资源112通过在无线接收区内广播查验(ping) 或消息来搜索本地连接的资源。在一个实现中，ID单元910响应(1002) 查验并将ID单元910的唯一标识符1004传送回电资源112。然后电资源112的远程IPF模块134将该唯一标识符1004发送至流控制服务器106， 该流控制服务器106确定ID单元910的位置并用它代替电资源112的准确 或近似网络位置(取决于ID单元910的捕集区域的大小)。
在另一实现中，新连接的电资源112通过广播包含电资源112的唯一 标识符1006的査验或消息来搜索本地连接的资源。在此实现中，ID单元 910不需要信任或重新使用无线连接，而且不回答移动电资源112的远程 IPF模块134，而是直接以自己的唯一标识符1004和在査验消息中接收到 的电资源112的唯一标识符1006来回答(1008)流控制服务器106。然后 中央流控制服务器106使移动电资源112的唯一标识符1006与"已连接"状 态相关联，并使用ID单元910的其它唯一标识符1004来确定或近似电资 源112的物理位置。如果特定的ID单元910仅与一个准确网络位置相关联， 则该物理位置不一定是近似的。远程IPF模块134在收到流控制中心106 的确认之后知悉该查验是成功的。
在其中电资源112与流控制服务器106之间的通信路径通过无线连接 (其本身不能准确地确定网络位置)的情况下，这样的示例性ID单元910
尤其有用。
图ll示出确定移动电资源112在电网114上的物理位置的另一示例性 方法1100和系统1102。在其中电资源112和流控制服务器106通过无线信 令方案进行通信的情形下，仍期望在与电网114连接期间确定物理连接位 置。
无线网络(例如GSM、 802.11、 WiMax)包括分别发送唯一标识符的 许多蜂窝或发射塔。此外，发射塔与连接至发射塔的移动客户端之间的连 接强度是客户端到发射塔的接近程度的函数。当电动汽车200连接至电网 114时，远程IPF模块134可采集可用发射塔的唯一标识符，并建立这些标 识符与各个连接的信号强度之间的关系，如数据库1104中所示。电资源112 的远程IPF模块134将此信息发送至流控制服务器106，其中该信息与诸如 数据库1106之类的测量数据组合，以使位置推断引擎1108能作三角测量 或推断已连接的电动汽车200的物理位置。在另一实现中，IPF模块134 可使用信号强度读数来直接分辨资源位置，在这种情况下IPF模块134发送位置信息代替信号强度信息。
因此，示例性方法1100包括采集信号强度信息(1110);将所采集 的信号强度信息发送至流控制服务器106 (1112);以及利用所存储的发射
塔位置信息和所采集的来自电资源112的信号推断物理位置(1114)。
图12示出利用来自全球定位卫星(GPS)系统的信号来确定移动电资 源112在电网114上的物理位置的方法1200和系统1202。利用GPS使远 程IPF模块134能以不准确的方式分辨其在电网上的物理位置。将来自GPS 的有噪声的位置信息发送至流控制服务器106，该流控制服务器106将该位 置信息与测量信息数据库1204 —起使用以推断电资源112的位置。
示例性方法1200包括采集有噪声的位置数据(1206);将所采集的 有噪声的位置数据发送至流控制服务器106 ( 1208);以及利用所存储的测 量信息和所采集的数据推断位置(1210)。
示例性的交易方法和其它功能 示例性的电力聚集系统IOO支持以下功能和交互
1. 建立(setup)——电力聚集系统100通过web服务器718和合约管理 器720在系统外创建合约和/或向开放市场中投标以获得供电业务合约。然 后系统100基于电网运营商404的分派将这些请求分解成具体的电力需求， 并通过若干种通信技术中的一种将这些需求发送至车辆所有者408。
2. 输送——电网交互管理器712通过电力输送设备从电网运营商404 接受实时电网控制信号714，并通过从所连接的电动汽车200向电网114 输送供电业务来应答这些信号714。
3. 报告——在电力输送事件完成之后，交易管理器可报告存储在数据 库716中的供电业务交易。计费管理器将这些请求分解成具体的贷记或借 记计费交易。可将这些交易发送至电网运营商电力公司的计费系统以供账 户对账。还可使用这些交易来直接支付资源所有者408。
在一个实现中，车载远程IPF模块134可包括用来接收提供供电业务 的要约的通信管理器，将它们显示给用户并允许用户应答这些要约。有时 可由一般与流控制服务器106的web服务器718连接的电资源所有者408
25执行这种类型的广告或合约交互。
在管理基于汽车的负荷或存储的示例性模型中，示例性的电力聚集系
统100用作车辆所有者408 (个人、车队等)与电网运营商404 (独立系统 运营商(ISO)、区域传输运营商(RTO)、电力公司等)之间的中介。
由单个充电式电动汽车200呈现的负荷和存储电资源112不是ISO或 电力公司考虑直接控制的足够重要的资源。不过，通过将许多电动汽车200 聚集到一起、管理它们的负荷行为、并导出简单的控制接口，电力聚集系 统100提供对电网运营商404有价值的服务。
类似地，车辆所有者408在参与不简单而且没有受到激励那么做的情 况下可能没兴趣参与。通过聚集的管理来创造价值，电力聚集系统100可 向车辆所有者提供支付、降低的付费成本等形式的激励。电力聚集系统100 还能使汽车充电和向电网114上传电力自动化而且对车辆所有者408几乎 完全无缝，从而使参与令人愉快。
通过将可测量电力质量属性的远程IPF模块134置于电动汽车200中， 电力聚集系统100实现了配电网114的大规模分布式传感器网络。电力聚 集系统100可测量的电力质量属性包括频率、电压、功率因数、谐波等。 接着，利用电力聚集系统100的通信基础设施，包括远程IPF模块134，可 将此感测到的数据实时报告至聚集信息的流控制服务器106。而且，可将此 信息提交给电力公司，或者电力聚集系统100可通过控制多辆电动汽车200 的汽车充电/电力上传行为、改变负荷功率因数等直接校正不合需要的电网 状态。
示例性电网聚集系统100还可为家庭/企业提供不间断电源(UPS)或 备用电力(包括互连孤岛效应电路)。在一个实现中，电力聚集系统100 允许电资源112将其电池的电力输出到家庭(或企业)以对家庭负载中的 部分或全部供电。可将特定的负载配置为在电网停电事件期间保持"打开" 的关键负载。在这样的情形下，管理住宅124从电网114的孤岛效应是重 要的。这样的系统可包括能与电动汽车200通信的反孤岛效应电路(在下 文中进一步描述为智能断路器箱)。远程IPF模块134的通信能力允许电 动汽车200知道供电是否安全，其中"安全"定义为"由于家庭的主断路器处于断开状态所以对输电线工人是安全的"。如果电网电力下降，则智能断路 器箱从电网断开，然后联系本地参与的任何电动汽车200或其它电资源 112，并请求它们开始供电。当电网电力恢复时，智能断路器箱关闭本地电 源并重新连接。
对于移动计费(当车辆所有者408与计量表账户所有者410不是同一 人时)，计费管理器需要在电动汽车再充电期间判断两个重要的方面谁
拥有该车辆，以及谁拥有正在迸行再充电的设施的计量账户。当车辆所有
者408不是计量账户所有者410时，存在若干选择
1. 计量表所有者410可给予免费充电。
2. 车辆所有者408可在充电的时候付费(通过信用卡、账户等)。
3. 可自动结算预先建立好的账户。
在没有电力聚集系统100的监督的情况下，偷窃服务可能出现。在自 动账户结算的情况下，电力聚集系统100通过车辆ID和位置ID、并通过 对进入/流出该车辆的带时间附注的能量流的示例性计量来记录电动汽车 200何时在需要支付的位置充电。在这些情况下，对车辆所有者408所使用 的能量计费，而且该部分能量并未充电至设施的计量账户所有者410 (从而 避免了双重计费)。可将执行自动账户结算的计费管理器与电力公司整合， 或可将其实现为独立的借记/贷记系统。
可为充电站(免费或收费)安装向用户呈现有用信息的用户界面。具 体地，通过收集有关电网114、车辆状态、以及用户偏好的信息，该站点可 呈现诸如当前电价、估计再充电费用、再充电前的估计时间、向电网114 上传电力的估计报酬(总计或每小时)等。信息采集引擎414与电动汽车 20、公共和/或私有数据网络722通信以采集在计算此信息中所使用的数据。
示例性电力聚集系统100还为电资源所有者408 (诸如车辆所有者) 的利益提供其它特性
作为参与该系统的回报，车辆所有者可获得用于汽车充电的免费用
电；
车辆所有者通过避开高峰时段费率能降低充电成本；
车辆所有者可获得基于他们的汽车所提供的实际能量服务的报酬； 车辆所有者可获得参与该系统的特惠。
在示例电力聚集系统100与电网运营商404之间也存在特性 作为电资源聚集器的电力聚集系统100可获得由电网运营商支付的 管理费(其可以是所提供服务的某些函数)；
作为电资源聚集器的电力聚集系统100可出售到电力市场412中；
电网运营商404可为电力聚集系统100付费，但自己来运营电力聚 集系统100。
示例性安全和远程智能孤岛效应
示例性电力聚集系统100可包括用于实现安全标准和安全地致动放电 操作的方法和组件。例如，示例性电力聚集系统IOO可使用车载线路传感 器以及安装在特定位置的智能孤岛效应设备。因此，电力聚集系统100实
现了安全的汽车至电网操作。此外，电力聚集系统ioo实现了备用电力情
形下资源的自动协调。
在一个实现中，如果远程IPF模块134感测不到来自电网114的线路 功率，则包含远程IPF模块134的电动汽车200停止汽车到电网的电力上 传。停止电力上传可防止使可能未断开的电线带电，或使正在维修的输电 线206带电，等等。然而，这并不排除在电网停电时利用此电动汽车200 来提供备用电力，因为以下描述的安全装置将确保不会产生孤岛状态。
在充电位置处安装的附加智能孤岛效应设备可与电动汽车200的远程 IPF模块134通信，以在电网停电时协调对电网114的电力上传的激活。此 技术的一个特定实现是车辆到家庭备用供电能力。
图13示出了在车辆到家庭情形下的示例性安全装置，其中使用电资源 112向一个负载或一组负载供电(就像在家中一样)。断路器箱1300被连 接至电计量表1302。当电资源112向电网(或本地负载)输电时，为安全 起见应当避免孤岛状态。电资源112不应当使线路工人通常认为在停电时 不带电的线路带电。
本地安装的智能电网断路开关(开关)1304感测电力线路以检测停电 状况并协同电资源112实现汽车到家庭的电力传递。在停电的情况下，智
28能电网断路开关1304将断路器1306从电网114断开，并与电资源112通 信以开始电力备用服务。当供电业务恢复运营时，智能电网断路开关1304 与电资源112通信以禁用备用服务并将断路器重新连接至电网114。
图14示出了当多个电资源112对家庭供电时的示例性安全装置。在此 情况下，智能电网断路开关1304与所有连接的电资源112协作。 一个电资 源112被认为是用来产生基准信号1402的"主"资源1400，而另一个电资源 被认为是"从"资源1404并遵循主1400的基准。在主资源1400从网络消失 的情况下，智能电网断路开关1304将另一从资源1404分配为基准/主资源 1400。
图15更详细地示出图13和14的智能电网断路开关1304。在一个实 现中，该智能电网断路开关1304包括处理器1502、与连接的电资源112 耦合的通信装置1504、能够感测内部线路和电力公司侧的交流线路的电压 传感器1506、用于在停电状况期间工作的电池1508、以及用于维持电池 1508的充电电平的电池充电器1510。受控的断路器或继电器1512在由处 理器1502信令时在电网电力与电资源提供的电力之间切换。
示例性用户体验选项
示例性的电力聚集系统100能实现多个期望的用户特性
数据收集可包括驾驶距离以及电和非电燃料利用率，以允许对总体
车辆效率的推导和分析(按照能量、支出、环境影响等)。此数据被导出
到流控制服务器106用于存储716，以及用于显示在车载用户界面、充电站
用户界面、以及web/蜂窝电话用户界面上。
智能充电学习车辆行为并自动改变充电时序。车辆所有者408在需
要时可超驰并请求立即充电。
示例性方法
图16示出了电力聚集的示例性方法1600。在该流程图中，将操作概 括为各个框。该示例性方法1600可通过硬件、软件、或硬件、软件、固件 等的组合，例如通过示例性电力聚集系统IOO的组件来实现。在框1602，与连接至电网的多个电资源中的每一个建立通信。例如， 中央流控制服务可管理与移动电动汽车的多个间歇连接，每个电动汽车可 在不同位置处连接至电网。当汽车连接至电网时，车载远程代理将各个汽 车连接至互联网。
在框1604，分别向电资源信令以从电网对其供电或从其取电。 图17是通信地控制电资源以供电力聚集的示例性方法的流程图。在该 流程图中，将操作概括为各个框。该示例性方法1700可通过硬件、软件、 或硬件、软件、固件等的组合，例如通过示例性智能功率流(IPF)模块134 的组件来实现。
在框1702，在电资源与用于聚集电力的服务之间建立通信。 在框1704，将与电资源相关联的信息发送至服务。 在框1706，从服务接收至少部分基于该信息的控制信号。 在框1708，控制资源来例如向电网供电或从电网取电，即用于储电。 在框1710，测量电设备的双向功率流，并将其用作在框1704发送至
服务的与电资源相关联的信息的一部分。
图18是计量电资源的双向功率的示例性方法的流程图。在该流程图
中，将操作概括为各个框。该示例性方法1800可通过硬件、软件、或硬件、
软件、固件等的组合，例如通过示例性功率流计824的组件来实现。 在框1802，双向地测量电资源与电网之间的能量传递。 在框1804，将测量结果发送至服务，该服务部分基于所述测量结果聚
集电力。
图19是确定电资源的电网位置的示例性方法的流程图。在该流程图 中，将操作概括为各个框。该示例性方法1900可通过硬件、软件、或硬件、 软件、固件等的组合，例如通过示例性电力聚集系统IOO的组件来实现。
在框1902，确定物理位置信息。可根据诸如GPS信号之类的源、或根 据指示它们位置的蜂窝发射塔信号的相对强度来推导物理位置信息。或者， 通过接收与附近设备相关联的唯一标识符、并找到与该唯一标识符相关联 的位置来推导该物理位置信息。
在框1904，根据该物理位置信息确定例如电资源或它与电网的连接的电网络位置。
图20是调度电力聚集的示例性方法的流程图。在该流程图中，将操作
概括为各个框。该示例性方法2000可通过硬件、软件、或硬件、软件、固 件等的组合，例如通过示例性流控制服务器106的组件来实现。
在框2002，输入与单个电资源相关联的约束。
在框2004，基于输入约束调度电力聚集。
图21是智能孤岛效应的示例性方法的流程图。在该流程图中，将操作 概括为各个框。该示例性方法2100可通过硬件、软件、或硬件、软件、固 件等的组合，例如通过示例性电力聚集系统IOO的组件来实现。
在框2102，感测到停电。
在框2104，建立本地连接——与电网隔离的网络。 在框2106，信令本地储能资源对本地连接供电。
图22是扩展用于电力聚集的用户界面的示例性方法的流程图。在该流 程图中，将操作概括为各个框。该示例性方法2200可通过硬件、软件、或 硬件、软件、固件等的组合，例如通过示例性电力聚集系统100的组件来 实现。
在框2202，使用户界面与电资源相关联。用户界面可显示于诸如包括 储能系统的电动汽车之类的电资源之中、之上、或附近，或用户界面可显 示在诸如蜂窝式电话或便携式计算机之类的与电资源所有者相关联的设备 上。
在框2204，通过该用户界面输入电力聚集偏好和约束。换言之，用户 通过该用户界面可控制电资源在电力聚集情形下的参与度。或者，用户可 控制此类参与的特性。
图23是获得和保持电力聚集系统中的电动汽车车辆所有者的示例性 方法的流程图。在该流程图中，将操作概括为各个框。该示例性方法2300 可通过硬件、软件、或硬件、软件、固件等的组合，例如通过示例性电力 聚集系统IOO的组件来实现。
在框2302，将电动汽车车辆所有者招募到电力聚集系统中作为分布式 的电资源。在框2304，向参与电力聚集系统的各个车辆所有者提供激励。
在框2306，对电力聚集系统的重复的连续服务重复补偿。
结论
虽然己经用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了示例性系统和 方法，但应当理解在所附权利要求中限定的本发明不一定受限于所描述的 具体特征和动作。更确切地说，所公开的具体特征和动作是作为实现所声 明要求保护的方法、设备、系统等的示例性形式。
权利要求
1.一种方法，包括与连接至电网的多个电资源中的每一个建立通信连接；以及个别地信令所述电资源向所述电网供电、从所述电网取电、或确定电资源的可用负载、储电或发电容量。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述电资源包括储能系统。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，个别地信令各个电资源部分 地基于所述电资源与所述电网之间的功率流的计量。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计量在各个电资源之上 或附近进行。
5. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括确定各个电资源的电网络位置；以及 部分基于所述电网络位置个别地信令各个电资源。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括基于对所连接的电资 源的至少某些约束的优化为每一个所述电资源调度功率流。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括基于所述经优化的调 度将电网控制信号或采集到的信息转换成资源控制信号。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电资源包括在不同位置 处间歇地连接至所述电网的移动电资源。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述移动电资源包括可连接 至所述电网的电动汽车。
10. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述信令包括个别地引导所 述电资源以各个电资源专属的时间和速率向所述电网供电或从所述电网取电。
11. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括 从电网运营商接收电网控制信号或从信息源接收采集到的信息； 调度所述电资源的聚集以减轻由所述电网控制信号或所述采集到的信息指示的电网状况；以及如所预测地向所述电网运营商提供所述聚集。
12. 如权利要求11所述的方法，还包括与所述电网运营商签订合约以执 行所述聚集来交换所述补偿。
13. 如权利要求ll所述的方法，其特征在于，还包括预测可用个别电资源、可用的聚集电资源中的趋势以及每个用户的趋势， 包括连接时长、连接时间、断开时间、连接位置、以及连接时的资源充电状态 (SOC);以及使所述聚集至少部分地基于所预测的趋势。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，预测所述趋势基于学习所 述多个电资源的行为。
15. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述预测至少部分地基于 将预期的未来事件与有关可用聚集电资源的过去数据关联来改变。
16. —种系统，包括服务器，其与连接至电网的多个电资源中的每一个通信；以及 连接管理器，其个别地信令所述电资源与所述电网交换电力。
17. 如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述电资源包括电动汽车的储电系统，每一辆电动汽车在不同位置处间歇地连接至所述电网。
18. 如权利要求16所述的系统，其特征在于，还包括约束优化器，其根 据电资源所有者、电网运营商、所述电网的物理状态、所述服务器的管理员与 所述电网的管理员之间的合约、或自动化电网控制器所选择或施加的参数优化 来聚集所述电力交换。
19. 如权利要求18所述的系统，其特征在于，还包括预测引擎，其学习、 推断或预测所述电资源、电资源所有者、电连接位置所有者、电网运营商、或 自动化电网控制器的趋势，其中所述电力交换的聚集的优化至少部分基于所述 趋势。
20. 如权利要求18所述的系统，其特征在于，还包括合约管理器，其在 所述服务器的管理员与电源运营商之间建立聚集电力交换的协定。
21. —种系统，包括用于通过网络个别地信令电资源的装置，其中各个电资源在不同的位置处 间歇地连接至所述电网；以及用于通过响应于由电网控制信号所信令的所述电网的状态的信令来动态 地聚集流入和流出所述电资源的功率的装置。
全文摘要
描述了用于电力聚集系统的系统和方法。在一个实现中，一服务建立与诸如电动汽车之类的间歇地连接至电网的多个电资源的单独的互联网连接。可通过将资源连接至电网的同一电线建立互联网连接。该服务优化功率流以满足各个资源和各个资源所有者的需求，同时聚集多个资源上的流以满足电网的需求。该服务可使在线的大量电动汽车电池作为电网的新的、动态聚集的电资源。电动汽车所有者无论在何处接入电网均可参与电力交易经济。
文档编号H02J7/32GK101678774SQ200780050055
公开日2010年3月24日 申请日期2007年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者D·L·卡普兰, S·B·伯拉克, S·W·布里奇斯 申请人:威图格林股份有限公司