Respuesta de demanda integrada para utilización de energía.

Método para gestionar el consumo de energía eléctrica dentro de una instalación

(100), comprendiendo el método:

recibir (S23) una petición para reducir un nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación una medida predeterminada;

recibir (S21) una pluralidad de parámetros de funcionamiento indicativos de cuánta energía eléctrica está consumiéndose por parte de cada uno de una pluralidad de sistemas de la instalación;

determinar (S24) un coste correspondiente asociado con una reducción de potencia marginal para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación usando la pluralidad de parámetros de funcionamiento recibidos;

reducir de manera incremental una asignación de potencia al sistema (100) de la instalación de la pluralidad de sistemas de la instalación que se determina que tiene el coste marginal más bajo de reducción de potencia; y

repetir las etapas de determinar un coste correspondiente y reducir de manera incremental la potencia hasta que el nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación (100) se ha reducido la medida predeterminada.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11170474.

Solicitante: SIEMENS CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 170 WOOD AVENUE SOUTH ISELIN, NJ 08830 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: LO, GEORGE, GRUENEWALD,THOMAS, MUENZEL,GEORG.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION... > Circuitos para redes principales o de distribución,... > H02J3/28 (Disposiciones para el equilibrado de carga en una red por almacenamiento de energía)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION... > Circuitos para redes principales o de distribución,... > H02J3/14 (por interrupción o puesta en circuito de las cargas de la red, p. ej. carga equilibrada progresivamente)
  • SECCION G — FISICA > COMPUTO; CALCULO; CONTEO > METODOS O SISTEMAS DE PROCESAMIENTO DE DATOS ESPECIALMENTE... > Sistemas o métodos especialmente adaptados para... > G06Q50/06 (Electricidad, gas o abastecimiento de agua)

PDF original: ES-2544271_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

RESPUESTA DE DEMANDA INTEGRADA PARA UTILIZACIÓN DE ENERGÍA

Referencia cruzada a la solicitud relacionada La presente solicitud se basa en la solicitud provisional con nº de serie 61/359.897, presentada el 30 de junio de 2011.

Antecedentes a la solicitud relacionada

1. Campo técnico

La presente divulgación se refiere a utilización de energía y, más específicamente, a una respuesta de demanda integrada para utilización de energía.

2. Discusión de la técnica relacionada

Las instalaciones de gran tamaño tales como edificios de oficinas en rascacielos y plantas industriales tienden a consumir grandes cantidades de energía procedente de una variedad de fuentes diferentes. Las fuentes de energía incluyen electricidad de la red de distribución, combustibles fósiles líquidos y gaseosos y fuentes renovables tales como energía solar y eólica. Las diversas fuentes de energía diferentes pueden tener cada una diferentes ventajas, desventajas y precios. Los precios relativos para fuentes de energía pueden fluctuar dependiendo del momento del día, el uso actual u otros diversos factores de mercado.

El consumo de energía eléctrica dentro de instalaciones de gran tamaño puede ser el resultado de sistemas de control de climatización, iluminación, maquinaria industrial, etc.

Además de recibir y consumir energía eléctrica, las instalaciones también pueden estar equipadas con la capacidad para almacenar temporalmente energía eléctrica o los efectos deseables de dispositivos que usan energía eléctrica tales como baterías, condensadores, células de combustible, depósitos de agua caliente, depósitos de gas y petróleo, y similares.

El control de estos diversos sistemas se realiza generalmente de manera manual e independiente y, por consiguiente, a menudo se dirigen recursos energéticos vitales y capital de una manera inferior a la óptima.

El uso ineficiente de energía tiene consecuencias tanto económicas como medioambientales. Además, la demanda pico para electricidad sobrecarga la red de distribución y fuerza a los proveedores de energía eléctrica a construir centrales eléctricas adicionales que puede que sólo se usen durante unas pocas horas al año. Por ejemplo, en los EE.UU., más del 10% de los costes de infraestructuras de electricidad se gastan para cumplir la demanda pico que se produce menos del 1% del tiempo.

El documento US2009/0240381 dio a conocer el control del consumo de energía en una instalación, o un grupo de instalaciones, usando precios de energía actuales y futuros, e información estacional y medioambiental para controlar un esquema de deslastre de carga.

Sumario Un método para gestionar el consumo de energía eléctrica dentro de una instalación incluye recibir una petición para reducir un nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación una medida predeterminada. Se recibe una pluralidad de parámetros de funcionamiento indicativos de cuánta energía eléctrica está consumiéndose por parte de cada uno de una pluralidad de sistemas de la instalación. Se determina un coste correspondiente asociado con una reducción de potencia marginal para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación usando la pluralidad de parámetros de funcionamiento recibidos. Se reduce de manera incremental una asignación de potencia al sistema de la instalación de la pluralidad de sistemas de la instalación que se determina que tiene el coste marginal más bajo de reducción de potencia. Las etapas de determinar un coste correspondiente y reducir de manera incremental la potencia se repiten hasta que el nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación se ha reducido la medida predeterminada.

Determinar un coste correspondiente asociado con una reducción de potencia marginal para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación puede incluir estimar el consumo de energía basándose en la pluralidad de parámetros de funcionamiento recibidos. La pluralidad de parámetros de funcionamiento recibidos puede incluir diversas lecturas de sensor obtenidas de una red de sensores distribuidos por toda la instalación. La pluralidad de parámetros de funcionamiento recibidos puede incluir datos relacionados con condiciones de funcionamiento futuras estimadas de la instalación. Las condiciones de funcionamiento futuras estimadas de la instalación pueden incluir una previsión meteorológica.

La petición para reducir un nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación una medida predeterminada puede incluir una petición para reducir un nivel máximo de potencia instantánea extraída de una red de distribución. La petición para reducir un nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación una medida predeterminada puede incluir una petición para reducir un nivel total de potencia extraída de una red de distribución durante un periodo de tiempo particular.

Determinar el coste correspondiente asociado con la reducción de potencia marginal para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación puede incluir utilizar un sistema de inteligencia artificial. El sistema de inteligencia artificial puede utilizar una base de datos de reglas o algoritmos heurísticos. El sistema de inteligencia artificial puede utilizar uno o más algoritmos heurísticos.

Además de reducir de manera incremental una asignación de potencia al sistema de la instalación de la pluralidad de sistemas de la instalación que se determina que tiene el coste marginal más bajo de reducción de potencia, la reducción del nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación puede conseguirse mediante reasignación de potencia entre múltiples sistemas de la instalación de la pluralidad de sistemas de la instalación.

Además de reducir de manera incremental una asignación de potencia al sistema de la instalación de la pluralidad de sistemas de la instalación que se determina que tiene el coste marginal más bajo de reducción de potencia, la reducción del nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación puede conseguirse volviendo a programar una operación de uno o más de la pluralidad de sistemas de la instalación.

Un método para gestionar la demanda de energía eléctrica de una fuente de energía eléctrica particular dentro de una instalación incluye recibir una petición para reducir un nivel total de energía eléctrica demandada de la fuente de energía eléctrica particular dentro de la instalación una medida predeterminada. Se recibe una programación de necesidades de energía eléctrica para cada uno de una pluralidad de sistemas de la instalación. Se determina un coste correspondiente asociado con una reducción de potencia marginal para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación usando la pluralidad de parámetros de funcionamiento recibidos. Se determina un coste asociado con aumentar la generación de potencia marginal. La demanda de energía eléctrica de la fuente de energía eléctrica particular se reduce de manera incremental al tiempo que se satisface la programación recibida de necesidades de energía eléctrica para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación realizando uno de reducir de manera marginal la potencia para uno de la pluralidad de sistemas de la instalación y aumentar de manera marginal la generación de potencia según el coste más bajo determinado. Las etapas de determinar un coste correspondiente asociado con una reducción de potencia marginal para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación, determinar un coste asociado con aumentar la generación de potencia marginal y reducir de manera incremental la demanda de energía eléctrica se repiten hasta... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para gestionar el consumo de energía eléctrica dentro de una instalación (100) , comprendiendo el método:

recibir (S23) una petición para reducir un nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación una medida predeterminada;

recibir (S21) una pluralidad de parámetros de funcionamiento indicativos de cuánta energía eléctrica está consumiéndose por parte de cada uno de una pluralidad de sistemas de la instalación;

determinar (S24) un coste correspondiente asociado con una reducción de potencia marginal para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación usando la pluralidad de parámetros de funcionamiento recibidos;

reducir de manera incremental una asignación de potencia al sistema (100) de la instalación de la pluralidad de sistemas de la instalación que se determina que tiene el coste marginal más bajo de reducción de potencia; y repetir las etapas de determinar un coste correspondiente y reducir de manera incremental la potencia hasta que el nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación (100) se ha reducido la medida predeterminada.

2. Método según la reivindicación 1, en el que determinar (S24) un coste correspondiente asociado con una reducción de potencia marginal para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación incluye estimar el consumo de energía basándose en la pluralidad de parámetros de funcionamiento recibidos.

3. Método según la reivindicación 2, en el que la pluralidad de parámetros de funcionamiento recibidos incluye diversas lecturas de sensor obtenidas de una red de sensores distribuidos por toda la instalación (100) .

4. Método según la reivindicación 2, en el que la pluralidad de parámetros de funcionamiento recibidos incluye datos relacionados con condiciones de funcionamiento futuras estimadas de la instalación (100) .

5. Método según la reivindicación 4, en el que las condiciones de funcionamiento futuras estimadas de la 35 instalación (100) incluyen una previsión meteorológica.

6. Método según la reivindicación 1, en el que la petición para reducir un nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación (100) una medida predeterminada incluye una petición para reducir un nivel máximo de potencia instantánea extraída de una red (110) de distribución.

7. Método según la reivindicación 1, en el que la petición para reducir un nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación (100) una medida predeterminada incluye una petición para reducir un nivel total de potencia extraída de una red (110) de distribución durante un periodo de tiempo particular.

8. Método según la reivindicación 1, en el que determinar el coste correspondiente asociado con la reducción de potencia marginal para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación incluye utilizar un sistema de inteligencia artificial.

9. Método según la reivindicación 8, en el que el sistema de inteligencia artificial utiliza una base (162) de datos de reglas o algoritmos heurísticos.

10. Método según la reivindicación 8, en el que el sistema de inteligencia artificial utiliza uno o más algoritmos heurísticos.

11. Método según la reivindicación 1, en el que además de reducir de manera incremental una asignación de potencia al sistema (100) de la instalación de la pluralidad de sistemas de la instalación que se determina que tiene el coste marginal más bajo de reducción de potencia, se consigue una reducción del nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación (100) mediante reasignación de potencia entre múltiples sistemas de la instalación de la pluralidad de sistemas de la instalación.

12. Método según la reivindicación 1, en el que además de reducir de manera incremental una asignación de potencia al sistema (100) de la instalación de la pluralidad de sistemas de la instalación que se determina que tiene el coste marginal más bajo de reducción de potencia, se consigue una reducción del nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación (100) volviendo a programar una operación de uno o 65 más de la pluralidad de sistemas de la instalación.

13. Método para gestionar la demanda de energía eléctrica de una fuente (130, 140, 150) de energía eléctrica particular dentro de una instalación (100) , comprendiendo el método:

recibir una petición para reducir un nivel total de energía eléctrica demandada de la fuente (130, 140, 150) 5 de energía eléctrica particular dentro de la instalación (100) una medida predeterminada;

recibir (S31, S32) una programación de necesidades de energía eléctrica para cada uno de una pluralidad de sistemas de la instalación;

determinar un coste correspondiente asociado con una reducción de potencia marginal para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación usando la pluralidad de parámetros de funcionamiento recibidos;

determinar un coste asociado con aumentar la generación de potencia marginal;

reducir de manera incremental la demanda de energía eléctrica de la fuente de energía eléctrica particular al tiempo que se satisface la programación recibida de necesidades de energía eléctrica para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación realizando uno de reducir de manera marginal la potencia para uno de la pluralidad de sistemas de la instalación y aumentar de manera marginal la generación de potencia según el coste más bajo determinado; y repetir las etapas de determinar un coste correspondiente asociado con una reducción de potencia marginal para cada uno de la pluralidad de sistemas de la instalación, determinar un coste asociado con aumentar la generación de potencia marginal y reducir de manera incremental la demanda de energía eléctrica hasta que el nivel total de energía eléctrica demandada de la fuente (130, 140, 150) de energía eléctrica particular dentro de la instalación (100) se ha reducido la medida predeterminada.

14. Método según la reivindicación 13, en el que aumentar la generación de potencia incluye generar potencia para su utilización por parte de la pluralidad de sistemas de la instalación mediante la combustión de combustibles fósiles.

15. Método según la reivindicación 13, en el que aumentar la generación de potencia incluye generar potencia para su utilización por parte de la pluralidad de sistemas de la instalación aprovechando energía eléctrica solar o eólica.

16. Método según la reivindicación 15, en el que se determina el grado en el que la petición para reducir un nivel total de energía eléctrica demandada de la fuente de energía eléctrica particular puede satisfacerse aprovechando energía eléctrica solar o eólica, y reducir de manera incremental la demanda de energía eléctrica de la fuente de energía eléctrica particular incluye aprovechar energía eléctrica solar o eólica disponible antes de reducir de manera marginal la potencia para uno de la pluralidad de sistemas de la instalación y aumentar de manera marginal la generación de potencia según el coste más bajo determinado.

17. Método según la reivindicación 13, en el que aumentar la generación de potencia incluye generar potencia para su utilización por parte de la pluralidad de sistemas de la instalación aprovechando energía eléctrica 45 almacenada previamente.

18. Sistema para gestionar el consumo de energía eléctrica dentro de una instalación (100) , comprendiendo el sistema:

una base (162) de datos de reglas que incluye reglas que dictan cómo generar, almacenar, recuperar, adquirir y asignar energía eléctrica disponible entre una pluralidad de sistemas de la instalación incluyendo dispositivos (170, 180) que consumen energía eléctrica, dispositivos (130, 140) de generación de energía eléctrica y dispositivos (150) de almacenamiento de energía eléctrica;

un coordinador (160) para recibir una petición para reducir un nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación una medida predeterminada y recibir una pluralidad de parámetros (161) , indicativos de cuánta energía eléctrica está consumiéndose por parte de cada uno de una pluralidad de sistemas de la instalación, como entradas, leer las reglas de la base (162) de datos de reglas, determinar un coste correspondiente asociado con cada una de la pluralidad de señales de control usando la pluralidad de parámetros (161) de funcionamiento recibidos, reducir de manera incremental una asignación de potencia al sistema de la instalación de la pluralidad de sistemas de la instalación que se determina que tiene el coste marginal más bajo de reducción de potencia, repetir las etapas de determinar un coste correspondiente y reducir de manera incremental la potencia hasta que el nivel total de consumo de energía eléctrica dentro de la instalación se ha reducido la medida predeterminada y generar una pluralidad de 65 señales de control para controlar la generación, almacenamiento, recuperación, adquisición y asignación de la energía eléctrica disponible entre la pluralidad de sistemas de la instalación; y

una pluralidad de sensores (192) y medidores ubicados por toda la instalación para generar al menos algunos de la pluralidad de parámetros (161) y enviar los parámetros (161) generados al coordinador (160) .

19. Sistema según la reivindicación 18, en el que los dispositivos que consumen energía eléctrica incluyen un sistema (170) de control de la temperatura del aire o sistemas (180) de fabricación.

20. Sistema según la reivindicación 18, en el que los dispositivos de generación de energía eléctrica incluyen un generador accionado por combustible fósil o un generador de energía renovable. 10

21. Sistema según la reivindicación 18, que incluye adicionalmente una conexión a Internet para proporcionar parámetros al coordinador (160) mediante suscripción.