ГИБРИДНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ, В КОТОРОЙ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ КОМБИНИРОВАНИЕ ГЕНЕРИРУЮЩИХ СРЕДСТВ И СИСТЕМЫ АККУМУЛИРОВАНИЯ ЭНЕРГИИ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
HYBRID POWER PLANT IN WHICH COMBINING OF GENERATING FACILITIES AND ENERGY STORAGE SYSTEM ARE USED IN REAL TIME

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройствам и способам для предоставления услуг генерирования электроэнергии в энергосистеме и, более конкретно, к гибридной электростанции, в которой используется система аккумулирования энергии.
Уровень техники
Как правило, предприятия коммунального обслуживания получают электроэнергию от одного или больше первичных источников генерирования электроэнергии, таких как электростанции, работающие на газу, угольные электростанции, ядерные и/или гидроэлектростанции, для подачи ее клиентам через распределительную сеть. Энергия, подаваемая этими источниками, может изменяться от момента к моменту. Обычно источники можно регулировать для удовлетворения потребностей клиентов, в то время как электроэнергия должна соответствовать стандартам, таким как уровни номинального напряжения и частоты.
Для дополнения электроэнергии, подаваемой этими первичными источниками, к электрической распределительной сети все чаще подключают вторичные источники энергии, такие как солнечные батареи и ветряные электростанции. Помимо других преимуществ эти вторичные формы энергии являются возобновляемыми, в отличие от первичных источников.
Сущность изобретения
Настоящее раскрытие направлено на устройство, систему, считываемый компьютером носитель информации и способы для управления электроэнергией, подаваемой в электрическую сеть, используя устройство аккумулирования энергии для аккумулирования энергии. Один примерный способ включает прием показателя мощности, предназначенной для подачи в электрическую сеть, генерацию мощности по меньшей мере с помощью одного электрогенератора и регулировку, используя энергию, генерированную электрогенератором, при этом уровень энергии устройства аккумулирования энергии для управления мощностью, подаваемой в электрическую сеть, соответствует полученному показателю.
Краткое описание чертежей
Примерные варианты осуществления будут лучше всего понятны из следующего подробного описания изобретения, которое следует считывать совместно с приложенными чертежами. Следует подчеркнуть, что в соответствии с общей практикой, различные особенности на чертежах представлены не в масштабе. Наоборот, размеры различных особенностей могут быть произвольно расширены или уменьшены для ясности. Включены чертежи, представляющие собой следующие фигуры:
на фиг.1А представлена схема, иллюстрирующая примерную электростанцию, соединенную с электрической энергосистемой, в соответствии с вариантами осуществления изобретения;
на фиг.1В представлена схема, иллюстрирующая другую примерную электростанцию, соединенную с электрической энергосистемой, в соответствии с вариантами осуществления изобретения;
на фиг.2 показана более подробная схема, иллюстрирующая электростанцию, соединенную с электрической энергосистемой, в соответствии с вариантами осуществления изобретения;
на фиг.3 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ управления энергией, подаваемой в электрическую энергосистему, в соответствии с вариантами осуществления изобретения;
на фиг.4 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая регулирование или оптимизацию вклада энергии со стороны генерирования и/или аккумулирования, в соответствии с вариантами осуществления изобретения;
на фиг.5 показан график, иллюстрирующий кривую спроса, сопоставляемую с комбинированной кривой отклика теплоэлектростанции генерирования и система аккумулирования, обеспечивающей стабильность электросети, в соответствии с вариантами осуществления изобретения; и
на фиг.6 показана схема примера вычислительной системы, в которой могут быть осуществлены варианты осуществления.
Подробное описание изобретения
В отличие от относительно стабильного выхода первичных источников, количество энергии, производимой вторичными источниками, может изменяться в пределах широкого диапазона в течение относительно коротких интервалов времени, например, измеряемых в секундах или минутах. Например, выход солнечной батареи может изменяться не только в соответствии со временем суток, но также и в результате метеорологических событий, таких как внезапное появление и прохождение облаков, которые блокируют прямой солнечный свет. Аналогично, выход ветроэнергоцентра может быть подвергнут мгновенным порывам скорости и/или затишьям ветра.
Внезапный направленный вверх выброс (например, увеличение) выхода вторичного источника может поглощаться электрической сетью и может быть скомпенсирован, используя: (1) уменьшение выхода, например, одного или больше первичных источников и/или других вторичных источников; (2) аккумулирование энергии, используя устройства аккумулирования энергии; и/или (3) увеличение нагрузки в электрической сети общего пользования.
Внезапное снижение выхода вторичного источника может поглощаться электрической сетью и может быть скомпенсировано путем: (1) увеличения выхода, например, одного или больше из первичных источников и/или других вторичных источников; (2) разряда энергии, аккумулированной устройствами аккумулирования энергии; и/или (3) уменьшение нагрузки в электрической сети. В некоторых примерных вариантах осуществления внезапный выброс или внезапное падение могут превышать способность передачи оборудования, установленного на месте и могут привести, например, к потере генерируемой энергии или, возможно, к условиям аварийного отключения сети. Такие внезапные изменения могут отключать первичные источники энергии, что приводит к таким перерывам подачи энергии, или могут индуцировать дополнительные затраты в первичных источниках энергии, связанные со снижением работоспособности, увеличенной стоимостью технического обслуживания и/или дополнительными затратами на топливо, в связи с работой в не оптимально установленной рабочей точке.
Значительные колебания частоты также могут превышать возможности отклика системы распределения для нормальной работы. Например, если генератор внезапно отключается от сети или если происходит отказ линии электропередачи, может возникнуть падение частоты и/или уровня напряжения, которые могут создать каскадный эффект, по мере того, как большее количество генераторов отключается от сети из-за отклонения частоты и/или напряжения от нормальных, установленных рабочих точек (например, может произойти общее отключение энергоснабжения). Традиционное оборудование генерирования электроэнергии, возможно, не всегда достаточно стремительно реагирует на такие изменения. Могут происходить флуктуации частоты в сети при качаниях нагрузки, поскольку электрогенераторы могут замедляться, из-за повышенной нагрузки, или могут ускоряться, из-за уменьшенной нагрузки, изменяя, таким образом, частоту генерируемого переменного тока (АС).
Когда выполняют администрирование вариациями в условиях электрической сети, оператор электрической системы (ESO) может изменять выход выбранных электростанций для того, чтобы компенсировать изменения (например, стабилизировать электрическую коммунальную сеть, выполняя такие операции с электрической сетью, чтобы потеря любого компонента электрической коммунальной сети не могла вызвать каскадный эффект (например, для предотвращения такого общего отключения). Существующие модули генерирования электроэнергии могут иметь ограничения в отношении скорости перехода с одного уровня выхода на другой уровень выхода (также называется здесь "скоростью отслеживания нагрузки"). Скорость отслеживания нагрузки может изменяться в зависимости от типа электрического модуля, генерирующего энергию (например, работающего от угля или природного газа, помимо прочих) и рабочего уровня (например, точки установки) модуля генерирования электроэнергии. Хотя могут быть установлены ограничения на общую работоспособность системы для удовлетворения скорости отслеживания нагрузки, существующая скорость отслеживания нагрузки для электрических систем, в общем, достаточна для удовлетворения изменений нагрузки, связанных с первичными источниками энергии. Однако в малых электрических системах могут возникать трудности при поддержании баланса подачи/потребления и достаточных способностей по отслеживанию нагрузки. С появлением вторичных источников энергии, возникла потребность в улучшенных способностях обеспечения скорости изменения нагрузки.
Кроме того, гибридная электростанция, которая включает в себя устройство аккумулирования энергии, такое как аккумуляторные батареи, может обеспечить возможность более эффективного использования существующих электрогенераторов. Как правило, на электростанциях резервируют часть вывода для использования в качестве горячего резерва, для быстрого отслеживания нагрузки и/или для услуг регулирования. Горячий резерв обычно относится к генераторам, которые уже подключены к линии, синхронизированы и генерируют часть (то есть, поднабор) их общей выходной способности. Использование такого генерирования в качестве такого горячего резерва может быть дорогостоящим, поскольку: (1) часть выхода электрогенераторов не может использоваться в качестве основной энергии для подачи в нагрузку, (2) может происходить дополнительный износ генераторов горячего резерва; и/или (3) дополнительная энергия может быть потеряна, и могут возникать дополнительные затраты на топливо, и дополнительные выбросы могут происходить, из-за работы генераторов горячего резерва.
Путем включения устройства аккумулирования энергии с высокой скоростью отслеживания изменения нагрузки, с применением электрогенераторов, электрогенераторы могут использоваться для обеспечения основной энергии для подачи в нагрузку, и устройства аккумулирования энергии могут обеспечить регулирование и быстрое управление скоростью отслеживания изменения нагрузки, предоставляя для электрогенераторов дополнительное время, для регулирования их выходных характеристик, или для воздержания от изменений выходных параметров вообще.
Система генерирования энергии, которая обеспечивает быстрое регулирование (например, уменьшение или увеличение) выходной мощности, при поддержании высокой производительности (например, эффективности) генерирующей электростанции может лучше использоваться для современных потребностей электросети.
В некоторых примерных вариантах осуществления система, устройство и способы могут поддерживать стабильную частоту электрической сети и/или уровня напряжения, комбинируя отклики на частоту сети и/или флуктуации напряжения, одним или больше электрогенераторами и одним или больше устройствами аккумулирования электроэнергии. Комбинированным откликом можно администрировать (например, управлять), используя оборудование для управления дополнительной подачей электроэнергии (РССЕ). Следует отметить, что настоящая система может использоваться совместно с системой, раскрытой в публикации заявки на патент США №2010/0090532 А1 под названием "Frequency Responsive Charge Sustaining Control of Electricity Storage Systems for Ancillary Services on an Electrical Power Grid".
В некоторых примерных вариантах осуществления контроллер на основе принятой информации (например, показателя) может регулировать энергию, аккумулированную устройством аккумулирования энергии (например, батареей, конденсатором, химическим модулем аккумулирования и/или механическим модулем аккумулирования, помимо прочих), используя энергию, генерируемую электрогенератором, и может управлять энергией, подаваемой в электрическую сеть, в соответствии с принятой информацией.
Способы и устройство для реагирования на изменения частоты в сети или уровня напряжения в сети описаны здесь для обеспечения возможности для электростанции действовать с фиксированной производительностью. Устройство может включать в себя: (1), по меньшей мере, один электрогенератор, выполненный с возможностью генерирования переменного тока для распределения в электрической сети (например, в электрораспределительной сети); и (2), по меньшей мере, одно устройство аккумулирования энергии, соединенное с электрической сетью, либо через то же соединение, что и электрогенератор, или отдельно. Электрогенератор и устройство аккумулирования энергии могут быть размещены в одном месте в одной установке или на месте генерирования, или могут быть распределены в разных местах и соединены с электрической сетью. Устройство может включать в себя детектор частоты сети и РССЕ. Детектор частоты сети может быть выполнен с возможностью детектировать частоту в сети для изменения частоты переменного тока, распределяемого по электросети. РССЕ может быть выполнено с возможностью управления дополнительной энергией, подаваемой в электрическую сеть, путем управления (1) разрядом аккумулированной электроэнергии в отношении, по меньшей мере, одного устройства аккумулирования энергии и (2) увеличения или уменьшения генерирования электроэнергии, по меньшей мере, одним электрогенератором. РССЕ может быть выполнено с возможностью обеспечивать отклик на принятый входной сигнал, такой как детектированные флуктуации частоты в электросети или флуктуации напряжения в электросети. РССЕ может, например, обеспечить стабильность путем разряда аккумулированной энергии во время изменений генерирования электроэнергии (например, во время повышения напряжения), по меньшей мере, одного электрогенератора и/или аккумулирования энергии для предотвращения передачи электроэнергии по сети во время изменений при генерировании электроэнергии (например, во время падения напряжения), используя, по меньшей мере, один электрогенератор. Комбинированный отклик разряда аккумулированной энергии и аккумулирования электроэнергии может мгновенно следовать (например, в режиме реального времени или в режиме, близком к режиму реального времени) информации энергопотребления, подаваемой в РССЕ.
Некоторые примерные варианты осуществления, предпочтительно, могут уменьшать степень износа, уменьшать расходы на топливо, повышать эффективность работы и/или уменьшать влияние на окружающую среду первичных источников электроэнергии, и могут обеспечивать более быстрый отклик на непредвиденные обстоятельства при значительных колебаниях нагрузки, коротких замыканиях и отказах оборудования, помимо прочих, которые, в противном случае, могли бы привести к флуктуациям напряжения и/или частоты в сети. Обычно электростанции строят с запасом, и они включают в себя избыточную производительность. Например, гидроэлектростанции могут иметь вращающийся, но отключенный генератор (например, резервный генератор) для регулирования сети таким образом, что резервный генератор может быть доступным (например, может быть подключен к сети), при вариациях (например, быстрых вариациях) частоты или уровня напряжения в сети, что может привести к повышенному износу резервного генератора и может потребовать избыточного уровня мощности при строительстве электростанции и ее недоиспользования.
На фиг.1А представлена схема, иллюстрирующая примерную электростанцию 100, соединенную с электрической сетью 150, в соответствии с примерными вариантами осуществления.
На фиг.1, электростанция 100 может быть подключена к электрической сети 150 (например, коммунальной электрической сети. Иллюстрация была упрощена для ясности представления типичной трехфазной электрической сети, но для специалиста в соответствующей области (областях) будет понятно, что возможны другие конфигурации. Электростанция 100 может включать в себя электрогенераторы 110, устройство 120 аккумулирования мощности (или энергии), приемник 130 обозначения сети, силовую токопроводящую шину 101 и оборудование 140 по управлению вкладом электроэнергии (РССЕ).
Электрогенераторы 110 могут быть соединены или подключены к РССЕ 140 и к силовой токопроводящей шине 101 и могут быть выполнены с возможностью генерировать (то есть преобразовывать) одну форму энергии в электрическую энергию. Электрогенераторы 110 могут быть сформированы как дискретный электрогенератор или как банк отдельных электрогенераторов, которые могут быть соединены или избирательно взаимно включены для генерирования энергии. Электрогенераторы 110 могут представлять собой гидроэлектрические генераторы, такие как дискретные электрогенераторы, генераторы, работающие на ископаемом топливе (например, генераторы, работающие на угле, газовые генераторы, генераторы, работающие от сжигания нефти, дизельные генераторы или любые другие формы генераторов, работающих на ископаемом топливе), ядерные генераторы и/или возобновляемые источники электроэнергии, такие как электрогенераторы, использующие ветер, прибойные электрогенераторы, геотермические электрогенераторы и/или солнечные электрогенераторы и другие формы генерирования электроэнергии, которыми может управлять РССЕ 140.
Устройства 120 аккумулирования энергии могут быть соединены или подключены к РССЕ 140 и к силовой электрической шине 101 и могут быть выполнены с возможностью избирательной подачи энергии в электрическую сеть 150 или избирательного получения энергии из электрической сети 150.
Устройства 120 аккумулирования энергии могут, например, представлять собой аккумуляторные батареи или конденсаторы в комбинации с батареями для обеспечения всплеска энергии (например, краткосрочных всплесков энергии меньше, чем пороговая длительность). Устройства 120 аккумулирования энергии, в качестве альтернативы или в дополнение, могут, например, представлять собой инерционные системы питания, такие как маховики, пневматические системы, которые сжимают газ для его высвобождения в механической системе для вращения электрогенератора, или системы с подвешенной массой, такие как системы перекачивания воды, которые подают воду на более высокий уровень рядом с гидроэлектростанцией для последующего использования при генерировании электричества. Однако, никоим образом, устройства 120 аккумулирования энергии не ограничены этими примерами.
Хотя устройства 120 аккумулирования энергии, как показано на фиг.1 и описано выше, находятся в том же месте, что и электростанция 100 с электрогенераторами 110, предусматривается, что возможны другие конфигурации. Например, в некоторых примерных вариантах осуществления, устройства аккумулирования энергии могут быть распределены вдоль электрической сети 150. В других примерных вариантах осуществления устройства аккумулирования энергии могут находиться в тех же местах на электростанции, где электрогенераторы также распределены вдоль электрической сети 150. Эти конфигурации могут быть предпочтительными, если только устройства аккумулирования энергии проявляют тенденцию их дискретного и компактного выполнения и могут быть размещены в распределенных местах положения без существенных затрат. Электрогенераторы 110 могут зависеть от местоположения энергии воды, водоснабжения и/или подачи топлива, помимо прочего. Таким образом, устройства 120 аккумулирования энергии могут быть расположены ближе к нагрузкам или могут быть распределены для балансировки нагрузки в электрической сети 150. Другие синергетические факторы для размещения устройств 120 аккумулирования энергии в тех же местах, где и электрогенераторы 110, включают в себя, но не ограничиваются этим, совместное использование системы управления и мониторинга, операционного персонала и персонала технического обслуживания, подстанций, механизмов электрических переключателей и трансформаторов между устройствами 120 аккумулирования энергии и электрогенераторами 110. Кроме того, предоставление реактивной вольт-амперной поддержки (VAR), требуемое локальными электрогенераторами 110, возможно, когда они размещены в одном месте с устройствами 120 аккумулирования энергии.
Выход электрогенераторов 110 и выход устройств 120 аккумулирования энергии могут быть соединены с силовой электрической шиной 101, которая может быть соединена через трансформатор станции (не показан) с электрической сетью 150. Силовая электрическая шина 101 может быть соединена с электрогенераторами 110, устройствами 120 аккумулирования энергии и электрической сетью 150 и может быть выполнена с возможностью передачи электричества от электростанции 100 в электрическую сеть 150 для распределения.
Хотя силовая электрическая шина 101 и устройства 120 аккумулирования энергии показаны на фиг.1 и описаны выше как электрически соединенные, в некоторых примерных вариантах осуществления, устройства 120 аккумулирования энергии могут быть соединены непосредственно с электрической сетью 150. В некоторых примерных вариантах осуществления энергия, аккумулированная в устройствах 120 аккумулирования энергии, может представлять собой энергию постоянного тока, и двунаправленный преобразователь переменного тока в постоянный ток может быть включен между устройствами 120 аккумулирования энергии и силовой электрической шиной 101 для преобразования между энергией переменного тока по силовой электрической шине 101 и энергией постоянного тока устройств 120 аккумулирования энергии.
Приемник 130 показателя сети может быть функционально соединен с (например, по проводному или по беспроводному соединению с) РССЕ 140 для приема показателя энергии, которую требуется подать в электрическую сеть 150. Приемник 130 показателя сети может принимать: (1) сигнал, который обозначает текущий (например, настоящий) уровень подачи энергии, которая должна быть подана в электрическую сеть; (2) сигнал, обозначающий частоту в сети для определения текущего регулирования для энергии, которая будет подана в электрическую сеть 150; и/или (3) один или больше рабочих параметров, обозначающих одну или больше точек установки операции для комбинированной работы электрогенераторов 110 и устройства 120 аккумулирования мощности (энергии).
В соответствии с приемом одного или больше параметров, обозначающих одну или больше установленных рабочих точек, РССЕ 140 (например, контроллер) может определять одну или больше других установленных рабочих точек для каждого из устройств 120 аккумулирования электроэнергии и электрогенераторов 110 таким образом, что комбинация установленных точек, по меньшей мере, одного электрогенератора 110 и устройства 120 аккумулирования энергии удовлетворяет установленным точкам, ассоциированным с принятым одним или больше рабочими параметрами.
РССЕ 140 может управлять (например, регулировать) генерируемой энергией от электрогенераторов 110 одновременно с регулированием энергии (или мощности), сохраняемой с помощью устройства 120 аккумулирования энергии (или в нем), для обеспечения подачи электроэнергии в электрическую сеть 150. Например, РССЕ 140 может управлять регулированием электроэнергии, генерируемой электрогенератором 110, путем одновременного: (1) разряда устройств 120 аккумулирования энергии и увеличения мощности, подаваемой от электрогенераторов 110; (2) разряда устройств 120 аккумулирования энергии и уменьшения мощности, подаваемой от электрогенераторов 110; (3) заряда устройств 120 аккумулирования энергии и уменьшения мощности, подаваемой от электрогенераторов 110; и/или (4) заряда устройств 120 аккумулирования энергии и повышения мощности, подаваемой от электрогенераторов 110.
Как будет понятно для специалистов в соответствующей области (областях) техники, управление зарядом и/или разрядом устройства аккумулирования энергии может быть выполнено, например, с помощью двунаправленного обратного преобразователя для AC-DC преобразования энергии или с использованием двунаправленного преобразователя постоянного тока для преобразования постоянного тока, и режимом заряда такого двунаправленного устройства можно управлять на основе внешних сигналов, таких как различные точки установки и/или показатели напряжения/частоты. Для специалиста в данной области техники будет также понятно, что управление электрогенераторами может быть независимым от управления устройством аккумулирования энергии. Чистым выходом электрогенераторов и устройства аккумулирования энергии можно управлять, например: (1) для оптимизации скорости отслеживания нагрузки для комбинации из электрогенераторов и устройства аккумулирования энергии; (2) для уменьшения технического обслуживания устройства аккумулирования энергии и/или электрогенераторов; и/или (3) для уменьшения услуг горячего резерва электрогенераторов, помимо прочих.
РССЕ 140 может определять вклад электроэнергии от электрогенераторов 110 (например, каждого генератора) и вклад электроэнергии из устройства 120 аккумулирования электроэнергии для удовлетворения обозначенного текущего уровня подачи энергии в электрическую сеть 150, в ответ на прием сигнала, который обозначает текущий комбинированный уровень подачи электроэнергии, которая должна быть подана в электрическую сеть из электростанции 100.
Например, РССЕ 140 может управлять разрядом аккумулированной энергии (или мощности) с помощью устройств аккумулирования энергии во время исходного повышения напряжения при генерировании электроэнергии электрогенераторами 110 и/или может управлять аккумулированием энергии, используя устройства 120 аккумулирования энергии для более поздней передачи по электрической сети 150 во время падения напряжения при генерировании электроэнергии электрогенераторами 110.
Точка установки для аккумулирования энергии в устройствах 120 аккумулирования энергии может изменяться в зависимости от ожидаемых потребностей энергии в электрической сети 150. Например, энергия может быть аккумулирована в устройствах 120 аккумулирования энергии на более низком уровне, меньше полной емкости, в течение периодов, в которые можно ожидать снижение потребности в электроэнергии по электрической цепи 150, и на более высоком уровне, в течение периодов, в которые можно ожидать увеличение потребности в электроэнергии по электрической цепи 150.
РССЕ 140 может управлять или регулировать аккумулированием энергии, используя устройства 120 аккумулирования энергии, в соответствии с оптимальным или заданным профилем (например, профилем разряда и аккумулирования) устройств 120 аккумулирования энергии и может управлять или регулировать, на основе оптимального или заданного профиля, устройствами 120 аккумулирования энергии, генерированием электроэнергии электрогенераторами 110, для удовлетворения показателей, принимаемых приемником 130 показателя сети.
РССЕ 140 может управлять или регулировать генерирование электроэнергии электрогенераторами 110, в соответствии с оптимальным или заранее определенным профилем повышения напряжения электрогенераторов 110, и может управлять или регулировать, на основе оптимального или заданного профиля повышения напряжения, уровень энергии устройств 120 аккумулирования энергии, для удовлетворения показателя, принятого приемником 130 показателя сети.
Хотя электрогенераторы 110 описаны как множество электрогенераторов, считается, что в определенных примерных вариантах осуществления может использоваться один электрогенератор 110. Хотя устройства 120 аккумулирования энергии описаны как множество устройств аккумулирования энергии, также предусматривается, что может использоваться одно устройство 120 аккумулирования энергии.
В некоторых примерных вариантах осуществления принятые показатели могут представлять собой последовательность показаний, обозначающих энергию, подаваемую в электрическую сеть за период времени. Например, принятый показатель может представлять собой последовательность передаваемых сообщений, включающих в себя показатели в режиме реального времени энергии, подаваемой в электрическую сеть 150.
В различных примерных вариантах осуществления устройства 120 аккумулирования энергии могут иметь скорость отслеживания нагрузки или отклик переходной энергии, которые быстрее, чем скорость отслеживания нагрузки или отклик переходной энергии генераторов 110 электроэнергии таким образом, что регулировки (например, услуги регулирования) могут быть предоставлены устройствами 120 аккумулирования энергии.
В различных примерных вариантах осуществления РССЕ 140 может определять низкочастотный компонент принятой последовательности показателей, ассоциированный с флуктуациями источника энергии ниже порогового значения частоты, и высокочастотный компонент принятой последовательности показателей, ассоциированных с флуктуациями электроэнергии выше пороговой частоты. РССЕ 140 может управлять или может регулировать уровень энергии устройств 120 аккумулирования энергии, в соответствии с определенным высокочастотным компонентом, и может регулировать мощность генерирования электроэнергии электрогенераторами 110, в соответствии с определенным низкочастотным компонентом.
Как будет понятно для специалиста в соответствующей области (областях) техники, РССЕ 140 может включать в себя различные переключатели и реле, базу данных и компьютерное оборудование, включающее в себя энергонезависимый считываемый компьютером носитель информации, на котором записано компьютерное программное обеспечение, такое как программный код, для управления, по меньшей мере, устройствами 120 аккумулирования энергии.
В данном документе, термины "компьютерный программный носитель информации", "не временный считываемый компьютером носитель информации" и "используемый компьютером носитель информации" используются для общего обозначения носителей информации, таких как жесткий диск, запоминающее устройство, которые могут представлять собой полупроводниковое запоминающее устройство (например, DRAM и т.д.).
На фиг.1В показана схема, иллюстрирующая другой пример электростанции 170, подключенной к (или соединенной с) электрической сети 150, в соответствии с примерными вариантами осуществления.
На фиг.1В электростанция 170 аналогична электростанции 100, за исключением того, что электростанция 170 может не включать в себя приемник 130 показателя сети и может включать в себя детектор 160 частоты в сети.
Детектор 160 частоты в сети может быть подключен к (например, соединен с) РССЕ 140 и силовой электрической шине 101 (или непосредственно к электрической сети 150) и может быть выполнен с возможностью детектировать и передавать отчеты об изменениях частоты в сети. На основе отчетов, сигналов или сообщений из детекторов 160 частоты сети, РССЕ 140 может управлять устройствами 120 аккумулирования энергии для аккумулирования энергии, генерируемой электрогенераторами 110, таким образом, эффективно отводя энергию из электрической сети 150. И, наоборот, РССЕ 140 может управлять устройствами 120 аккумулирования энергии, для активного отбора энергии из электрической сети 150.
РССЕ 140 может определять текущее регулирование энергии, подаваемой в электрическую сеть 150, в ответ на принятый сигнал, обозначающий частоту сети и/или направление изменения частоты в сети (например, в ответ на понижение частоты в сети, мощность, которая должна быть подана в электрическую сеть 150, может быть увеличена и, в случае повышения частоты в сети, мощность, подаваемая в электрическую сеть 150, может быть уменьшена). Оборудование управления вклада в энергию может определять вклад в энергию со стороны электрогенераторов 110 (например, каждого генератора) и вклад в энергию со стороны устройств 120 аккумулирования энергии (например, каждым устройством), для удовлетворения (соответствия) определенному регулированию мощности. Соответствующие вклады энергию могут быть основаны, например, на девиации частоты сети от номинальной частоты и скорости изменения девиации частоты в сети. Например, для устройства 120 аккумулирования энергии может быть назначен заряд или разряд, и генератор 120 электроэнергии может обеспечить оставшуюся производительность.
На фиг.2 показана более подробная схема, иллюстрирующая примерный модуль 200 регулирования, в соответствии с примерными вариантами осуществления.
Как показано на фиг.2, модуль 200 регулирования (например, регулирования мощности или частоты, помимо прочих) может обеспечивать энергию (мощность) и может принимать энергию из электрической сети 150. Например, энергия может быть предоставлена через локальную подстанцию или линии передачи. Таким образом, электрическая сеть 150 может обеспечивать соответствующее количество энергии для текущей нагрузки, с установленной номинальной частотой (например, обычно 60 Гц в Соединенных Штатах Америки и/или 50 Гц в некоторых других частях мира).
Модуль 200 регулирования может включать в себя, по меньшей мере, один генератор 205 энергии, базу данных или устройство 207 аккумулирования, такое как оптический модуль аккумулирования или магнитный модуль аккумулирования, и набор элементов 210 аккумулирования энергии. Генератор 205 электроэнергии может быть выполнен с возможностью генерировать переменный ток для распределения по электросети и может быть соединен с базой данных 207 таким образом, чтобы генератор 205 электроэнергии мог иметь свой уникальный профиль (индивидуальный профиль). Профилем обычно называются рабочие параметры для правильной работы генератора 205 электроэнергии, и он может включать в себя: (1) рабочие пределы для генератора 205 электроэнергии; (2) максимальные, минимальные и/или оптимальные установленные рабочие точки для генератора 205 электроэнергии и/или (3) скорости отслеживания нагрузки или скорости отклика на переход мощности для генератора 205 электроэнергии.
Устройства аккумулирования энергии или элементы (например, аккумуляторные батареи) 210 могут быть электрически и/или с возможностью передачи энергии соединены с электрической сетью 150 и могут представлять собой любое устройство, пригодное для аккумулирования энергия. Например, в некоторых примерных вариантах осуществления могут использоваться современные литий-ионные аккумуляторные батареи. Используемый здесь термин, "соединенный с возможностью передачи электроэнергии", в общем, относится к энергии, которая может протекать из одного объекта к другому. Например, электричество в форме переменного или постоянного тока может протекать из одного объекта к другому в двух направлениях. Аккумуляторные батареи 210 могут предоставлять энергию в электрическую сеть 150 или генератор 205 электроэнергии, или принимать энергию от электрической сети 150 или генератора 205 электроэнергии для регулирования, например, для предоставления услуг регулирования и/или стабилизации электрической сети в отношении частоты, уровня напряжения и/или коэффициента мощности, помимо прочих. Такие услуги могут включать в себя услуги регулирования, услуги по предоставлению горячего резерва, услуги вспомогательного резерва, услуги по замене резерва и/или услуги по управлению напряжением, помимо прочих.
При предоставлении энергии в электрическую сеть 150, постоянный ток может протекать от аккумуляторной батареи 210 в двунаправленные преобразователи 215 переменного/постоянного тока, которые преобразуют постоянный ток в переменный ток. В некоторых примерных вариантах осуществления обратные преобразователи используют для преобразования постоянного тока в переменный ток. При аккумулировании энергии из электрической сети 150, могут использоваться выпрямители для преобразования переменного тока в постоянный ток. Разные типы обратных преобразователей и выпрямителей могут использоваться, как будет понятно для специалиста в соответствующей области (областях) техники. Переменный ток протекает между двунаправленными преобразователями 215 переменный/постоянный ток и электрическую сеть 150 через трансформатор 220.
Система 225 преобразования энергии (PCS) может включать в себя систему логического управления для двунаправленных преобразователей 215 переменный ток/постоянный ток. Программируемый логический контроллер (PLC) 230 может передавать инструкции PCS 225 для соединения или отключения преобразователей 215 переменный/постоянный ток от аккумуляторов 210 и/или электрической сети 150.
В некоторых примерных вариантах осуществления соединение между трансформатором 220 и сетью 150 может включать в себя или может представлять собой ручной переключатель, который может быть нормально замкнут во время работы модуля 200 регулирования.
В некоторых примерных вариантах осуществления устройство аккумулирования энергии переменного тока, такое как конденсаторная система аккумулирования или индуктивная система аккумулирования, может заряжаться или разряжаться для реактивной вольт-амперной (VAR) поддержки, например для регулирования коэффициента мощности в электрической сети.
В различных примерных вариантах осуществления устройства аккумулирования энергии постоянного тока, такие как модули аккумулирования на аккумуляторных батареях, могут заряжаться или разряжаться через двунаправленный обратный преобразователь. Обратным преобразователем можно управлять для обеспечения поддержки VAR, например, для регулирования коэффициента мощности в электрической сети 150, путем преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока с высоким значением коэффициента мощности (например, выше порогового уровня) для подачи в электрическую сеть 150. Управление поддержкой VAR может включать в себя определение коэффициента мощности (например, разности фаз между током и напряжением в электрической сети 150) или прием внешнего сигнала (например, от оператора электрической сети), обозначающего коэффициент мощности электрической сети 150, и подачу питания с коэффициентом мощности, выше порогового уровня, в ответ на то, что определенный или обозначенный коэффициент мощности ниже установленного порогового уровня.
В некоторых примерных вариантах осуществления PLC 230 может использовать программную многоступенчатую логику, для обеспечения управления в режиме реального времени. PLC 230 может передавать сигналы данных в PCS 225 через интерфейс данных и/или может принимать сигналы данных из PCS 225 через интерфейс данных. Примерные входные сигналы в PLC 230 из PCS 225 могут включать в себя состояние сигнала готовности, и примерные выходные сигналы из PLC 230 могут включать в себя сигнал, обозначающий количество энергии для заряда или разряда, и/или инструкции для соединения преобразователей 215 переменного тока в постоянный ток с электрической сетью 150 и/или аккумуляторными батареями 210 или для отсоединения преобразователей 215 переменного тока в постоянный ток от электрической сети 150 и/или аккумуляторных батарей 210. Компьютер, выполняющий конкретный программный код, также может использоваться для этой функции. Такой компьютер может представлять собой вычислительное устройство любого типа, имеющее один или больше процессоров, устройство ввода команд пользователем (например, "мышь", клавиатуру QWERTY, сенсорный экран, микрофон или клавиатуру Т9), и инфраструктуру передачи данных, выполненную с возможностью приема и передачи данных по сети. Например, компьютер может включать в себя, но не ограничивается этим, настольный компьютер, кластер настольных компьютеров, сервер, кластер серверов, телевизионную приставку или другое устройство аналогичного типа, выполненное с возможностью обработки инструкций и приема, и передачи данных в и из электрической сети, и другие вычислительные устройства.
Для поддержания аккумуляторных батарей 210 в состоянии, которое позволяет аккумуляторным батареям 210 отвечать на запросы на добавление энергии в или на поглощение энергии из электрической сети 150, модуль 200 регулирования может включать в себя систему 235 администрирования аккумуляторными батареями (BMS). BMS 235 балансирует элементами 210 аккумуляторной батареи и поддерживает знание о состоянии заряда (SOC) элементов 210 батареи. SOC аккумуляторных батарей 210 может представлять собой результат измерения возможности по току аккумуляторной батареи для передачи и для приема электроэнергии (например, разряда или заряда энергии). Примерные входные сигналы для PLC 230 из BMS 235 могут включать в себя возможности по энергии аккумуляторных батарей 210 (например, в МВт⋅с), неисправности, температуру аккумуляторных батарей 210, отбор тока от аккумуляторных батарей 210 или ток, отбираемый аккумуляторными батареями 210, и SOC, помимо прочих.
В некоторых примерных вариантах осуществления SOC представляет собой процент, который изменяется от 0% до 100%, где 100% обозначают, что больше невозможно сохранить электроэнергию в аккумуляторных батареях 210. SOC может быть рассчитан по уровням напряжения разомкнутой цепи и/или замкнутой цепи. Однако SOC может быть рассчитан любым из множества способов, как будет понятно для специалиста в соответствующих областях техники.
Модуль дистанционного терминала (RTU) (не показан) может использоваться для соединения с системой 255 диспетчерского управлением и сбора данных (SCADA). В определенных примерных вариантах осуществления система 255 SCADA может быть ассоциирована с оператором (например, ESO), который управляет электрической сетью 150. Примеры входных сигналов из системы 255 SCADA в PLC 230 могут включать в себя запрос для регулирования частоты в сети, уровня напряжения или других услуг по регулированию. Запрос может включать в себя количество энергии (например, в МВт), для заряда или разряда и может включать в себя, например, частоту в сети или другие рабочие параметры для электрической сети 150.
Примерные выходы из PLC 230 могут включать в себя статус и доступность модуля 200 регулирования. В некоторых примерных вариантах осуществления PLC 230 может передавать информацию в систему 255 SCADA о SOC или ее возможностях таким образом, что система 255 SCAD А понимает, будет ли модуль 200 регулирования иметь возможность предоставлять услуги, которые запланированы ESO (например, знает заранее по времени, сможет или нет модуль 200 регулирования предоставить такие услуги).
PLC 230 может принимать сигналы данных от датчика 260, который может быть соединен с электрической сетью 150. Датчик 260 может быть выполнен с возможностью определения сигнала переменного тока по электрической сети 150 для определения частоты, уровня напряжения или/и коэффициента мощности, помимо прочих, поставляемого электричества в электрическую сеть 150. Хотя один датчик 260 показан на чертеже, предусматривается, что любое количество таких датчиков может использоваться для надежного детектирования соответствующих параметров сети в разных местах расположения.
Бесперебойный источник питания (не показан) может подавать энергию в PLC 230. PLC 230 может передавать в модуль HVAC и может принимать сигналы из модуля HVAC (не показан), для поддержания соответствующих окружающих условий для аккумуляторных батарей 210 и других компонентов. Примерные входные сигналы в PLC 230 из модуля HVAC могут включать в себя температуру, влажность и другие рабочие параметры для модуля HVAC, и примерные выходные сигналы для модуля HVAC могут включать в себя одну или больше установок термостата и другие точки установки для управления.
В некоторых примерных вариантах осуществления компьютер 245 может быть соединен с (например, подключен к) PLC 230 для управления программированием или установки параметров PLC 230. Компьютер 245 можно использовать для отслеживания модуля 200 регулирования. Примерные входные сигналы из компьютера 245 в PLC 230 могут включать в себя сигналы отключения и сигналы запуска. Примерные выходные сигналы в компьютер 245 могут включать в себя регистрируемые события, данные, подлежащие регистрации, и отчеты о сигналах тревоги, помимо прочих.
Когда выполняют регулирование частоты или напряжения, может быть принят запрос в PLC 230 от оператора (или ESO) электрической сети 150 через устройство 255 SCADA и RTU (или используя любую другую сеть передачи данных). Запрос может включать в себя инструкции на поглощение энергии из или добавление энергии в электрическую сеть 150. В определенных примерных вариантах выполнения запрос может определять, какое количество энергии следует передавать или скорость передачи. В ответ на это энергия может быть передана: (1) из устройства аккумулирования энергии в электрическую сеть 150 для увеличения текущей частоты сети или для повышения уровня напряжения в сети; или (2) из электрической сети 150 в устройство аккумулирования энергии для уменьшения текущей частоты сети или для уменьшения уровня напряжения в сети.
Регулирование может быть остановлено в ответ на другой запрос на отправку из ESO или оператора (например, оператор может включать в себя автоматизированную компьютерную систему надзора, и может происходить без вмешательства человека). Например, оператор или компьютерная система надзора могут определять, что частота в сети и/или уровень напряжения могут находиться на или рядом с требуемой номинальной частотой и/или уровнем напряжения. В другом примере регулирование может быть остановлено на основе определения, выполненного модулем 200 регулирования, что измерение значений частоты в сети или уровня напряжения в сети могут находиться на или рядом с требуемым значением. Регулирование может быть остановлено по другим причинам, таким как детектирование неисправности.
Во время регулирования SOC аккумуляторных батарей 210 может повышаться или существенно падать. Например, аккумуляторные батареи 210 могли передать существенное количество энергии в электрическую сеть 150, оставляя, таким образом, в аккумуляторных батареях 210, например, очень малый заряд (например, SOC в диапазоне приблизительно от 10% до 30% и может быть около 20%). В другом примере аккумуляторные батареи 210 могли получить значительное количество энергии из электрической сети 150, оставляя, таким образом, в аккумуляторных батареях 210 большое количество заряда (например, SOC в диапазоне от приблизительно 75% до 95% и, возможно, 85%). Диапазон заряда, например, диапазон от 10% до 85% для SOC может зависеть от многих факторов, включая в себя используемый химический состав аккумуляторной батареи (например, свинцово-кислотная, или литиевая, помимо прочих). В обоих примерах аккумуляторные батареи 210 могут находиться в плохом состоянии для продолжения регулирования частоты в сети или уровня напряжения в сети, если больше энергии требуется, соответственно, добавить или поглотить. Для предоставления более надежной услуги заряд аккумуляторных батарей может быть модифицирован, в соответствии с принципами описываемой настоящей системы и/или в соответствии с публикацией заявки на патент США №2010/0090532 А1, для поддержания аккумуляторных батарей в желательном диапазоне в течение наибольшего возможного периода времени. Модификации могут быть выполнены для избирательного увеличения или уменьшения уровня энергии (заряда), соответственно. Модификация может возникать (например, может только возникать), когда ее предпочтительно выполнять для балансировки потребности соответствующего SOC с общими потребностями системы распределения энергии.
В соответствии с одним примерным вариантом осуществления, модификация может быть выполнена, в то время как частота сети или уровень напряжения в сети находятся в зоне нечувствительности, в которой не используется регулирование. В это время энергия (или заряд) может быть добавлена или может быть отобрана, пока значение SOC, которое можно отслеживать в PLC 230 на основе информации из BMS 230, не будет находиться в требуемом диапазоне. Например, центр диапазона может быть установлен приблизительно на 50% SOC таким образом, что модуль 200 регулирования может в равной степени подавать или принимать энергию. В других вариантах осуществления целевое состояние может быть выше или ниже, чем приблизительно 50%, например, когда известно, что вероятна большая передача энергии в определенном направлении.
На фиг.3 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ 300, состоящий в управлении энергией, подаваемой в электрическую сеть 150, в соответствии с примерными вариантами осуществления.
Как показано на фиг.3, в блоке 310, приемник 130 показателя сети может принимать показатель электроэнергии, которую требуется подать в электрическую сеть 150. В блоке 320, по меньшей мере, один электрогенератор 110 может генерировать электроэнергию. В блоке 330, РССЕ 140 может регулировать, используя сгенерированную электроэнергию, из электрогенератора 110, уровень энергии устройства 120 аккумулирования энергии, для управления энергией, подаваемой в электрическую сеть 150, в соответствии с принятым показателем.
Предусматривается, что электроэнергия может быть аккумулирована как электроэнергия постоянного тока и может быть преобразована из электроэнергии переменного тока в электроэнергию постоянного тока, при запасании энергии в устройстве 120 аккумулирования энергии, и может быть преобразована из электроэнергии постоянного тока в электроэнергию переменного тока при подаче электроэнергии в электрическую сеть 150 из устройства 120 аккумулирования электроэнергии.
В некоторых примерных вариантах осуществления прием показателя в блоке 310 может включать в себя (1), детектируют, с помощью детектора, изменение частоты в сети, и регулирование энергии устройства 120 аккумулирования электроэнергии может включать в себя управление вкладом в электроэнергию путем генерирования дополнительной электроэнергии с помощью электрогенераторов 110 и/или распределения аккумулированной электроэнергии из устройства 120 аккумулирования электроэнергии. Управление вкладом электроэнергии в электрическую сеть может быть выполнено путем управления либо разряда аккумулированной электроэнергии, по меньшей мере, из одного устройства 120 аккумулирования электроэнергии и с увеличением или уменьшением генерирования в электроэнергию, по меньшей мере, одним электрогенератором 110. Управление вкладом электроэнергии может быть выполнено путем управления для разряда и заряда электроэнергией, по меньшей мере, из одного устройства аккумулирования электроэнергии, используя систему, такую как система 255 SCADA, для управления генерированием электроэнергии.
Настоящий способ и устройство, таким образом, могут представлять собой дополнение для управления аккумулированием электроэнергии и распределением из устройства аккумулирования электроэнергии в существующих системах. В качестве альтернативы, система может быть оптимизирована для обеспечения возможности управления как устройством (устройствами) аккумулирования электроэнергии, так и генератором (генераторами) электроэнергии, используя РССЕ 140. РССЕ 140 может обеспечить отклик для детектирования флуктуации, напряжения и/или частоты в электрической сети 150, для обеспечения стабильности электрической сети 150. Например, устройство 120 аккумулирования энергии может подавать дополнительную энергию в электрическую сеть 150, когда электрогенераторы 110 могут увеличивать и могут поглощать энергию из электрической сети 150, когда напряжение электрогенераторов понижается. Комбинированный отклик электрогенераторов 110 и устройства 120 аккумулирования энергии может обеспечить более быстрый переходный отклик, чем при использовании только электрогенераторов 110, и также может обеспечить достижения улучшенной рабочей эффективности и меньших затрат на техническое обслуживание, благодаря использованию электрогенераторов меньшей производительности, которые могут быть разработаны для получения более низкой скорости отслеживания нагрузки (или переходного отклика) относительно автономного генератора.
Изменения параметров сети (например, частоты) могут быть детектированы, используя, например, датчик 260 (показанный, например, на фиг.2), который позволяет измерять мгновенные изменения частоты сети, изменения напряжения сети или изменения других рабочих параметров сети. Выбор рабочего уровня (например, SOC) аккумуляторных батарей 120 может быть основан на детектированных изменениях частоты сети и/или напряжения в сети. SOC для аккумуляторных батарей также можно регулировать на основе относительно коротких исторических тенденций (например, тенденции диапазоне от приблизительно 15 секунд до приблизительно 10 минут) детектируемых параметров. Если РССЕ 140 определяет, что уменьшение мощности можно ожидать на основе исторической тенденции, аккумуляторные батареи 120 могут работать с уменьшенным SOC для поглощения дополнительной электроэнергии при нисходящей тенденции общего распределения энергии. Если РССЕ 140 определяет, что можно ожидать повышения мощности на основе исторической тенденции, аккумуляторные батареи 120 могут работать при повышенном SOC для обеспечения дополнительной электроэнергии при восходящей тенденции общего распределения энергии. Кроме того, SOC аккумуляторных батарей можно управлять, как раскрыто в публикации заявки на патент №2010/0090532 А1.
На фиг.4 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая регулирование вклада в энергию путем ее генерирования и/или аккумулирования, в соответствии с вариантами осуществления.
На фиг.4, в блоке 410, РССЕ 140 может определять предпочтительный или оптимальный профиль вклада в энергию генератора (генераторов) электроэнергии или может использовать заданный профиль генератора. Профили могут быть аккумулированы, например, в базе 207 данных профиля генерирования. База 207 данных профиля генерирования может быть сформирована, как часть базы данных, подключенной к PLC 230, или может быть подключена непосредственно к генераторам 205 электроэнергии (показаны, например, на фиг.2) таким образом, что каждый генератор 205 электроэнергии может иметь свой собственный уникальный (например, индивидуальный) профиль.
В блоке 420, РССЕ 140 может определять предпочтительный или оптимальный профиль вклада в энергию для устройства (устройств) аккумулирования энергии или может использовать заданный профиль аккумулирования электроэнергии. Профили могут быть аккумулированы в базе 212 данных профиля аккумулирования таким образом, что каждое устройство аккумулирования электроэнергии может иметь свой собственный уникальный (например, индивидуальный) профиль. Хотя показаны база 207 данных профиля генерирования и база 212 данных профиля аккумулирования, предусматривается, что одна общая база данных может включать в себя оба набора профилей.
В блоке 430, PLC 230 или компьютер, подключенный к нему, может оптимизировать вклады в энергию генератора (генераторов) 110 и/или устройства (устройства) 120 аккумулирования энергии на основе соответствующих профилей таким образом, что различные факторы могут быть оптимизированы. Эти факторы могут включать в себя степень износа, максимальную скорость изменения генератора (генераторов) 110 электроэнергии, оптимальную скорость изменения генератора (генераторов) электроэнергии 110, профили расхода топлива генератора (генераторов) 110 электроэнергии, состояние заряда (SOC), по меньшей мере, одного из устройств 120 аккумулирования электроэнергии, долговечность соответствующего оборудования 110 и 120, стоимость исходного приобретения и амортизация оборудования, а также потери при передаче по электрической сети 150, помимо многих других. Например, РССЕ 140 может определять предпочтительные рабочие точки установки для устройства (устройств) 120 аккумулирования энергии и/или генератора (генераторов) 110 электроэнергии на основе определенных или заданных профилей и может регулировать текущие (настоящие) точки установки для предпочтительных рабочих точек установки.
На фиг.5 показан график 500, иллюстрирующий кривую 510 потребности, которую согласовывают с комбинированной кривой 520 отклика для отклика 530 теплоэлектрической генерирующей станции и отклика 540 системы аккумулирования энергии для поддержания электрической стабильности в сети, в соответствии с примерными вариантами осуществления. Линии не вычерчены в масштабе и могут быть более точными, в соответствии с конкретными вариантами осуществления.
На фиг.5, в результате комбинирования системы 120 аккумулирования энергии на основе аккумуляторных батарей с электростанцией 100 или 170 (то есть электростанция 100 или 170 может работать совместно с системой аккумулирования на основе аккумуляторных батарей), возможности по скорости отслеживания нагрузки электростанции 100 или 170 могут быть увеличены по сравнению с отдельным электрогенератором. Электростанция может повышать или понижать напряжение относительной установленной точки, в то время как система 120 аккумулирования энергии на аккумуляторных батареях может регулировать электростанцию для удовлетворения кривой потребности.
Для специалиста в соответствующей области техники будет понятно, что кривая 510 потребности представляет собой график потребности нагрузки, который может быть последовательно предоставлен в режиме реального времени от ESO или оператора через приемник 130 показателя сети, как последовательность уровней требуемой нагрузки. Поскольку электрической сетью 150 управляют в режиме реального времени, относительно короткие исторические тенденции на кривой потребления могут использоваться РССЕ 140 для установления фактических точек установки для генератора (генераторов) 110 электроэнергии и устройства (устройств) 120 аккумулирования энергии.
В некоторых примерных вариантах осуществления устройства 120 аккумулирования энергии могут действовать как буфер для электрической сети 150 и могут обеспечивать более быструю скорость отслеживания нагрузки, чем это возможно, используя только электростанцию.
Представленные выше примеры были описаны в контексте регулирования частоты, при котором электроэнергию добавляют или поглощают из электрической сети 150 с целью следования изменениям нагрузки. В такой ситуации решение на добавление или поглощение энергии основано на мгновенном значении рабочей частоты или мгновенном значении рабочего напряжения относительно пределов изменений и оптимальных рабочих характеристик. Принципы, описанные здесь, в равной степени применимы к другим вспомогательным службам электрической сети. Например, для отклика на быстрое падение рабочей частоты, параметр, такой как скорость изменения частоты, может использоваться в дополнение к, или вместо, мгновенного значения рабочей частоты, как инициирующее событие для инструкции на добавление энергии к электрической сети. В пределах разных вариантов применения для вспомогательных служб точки установки устройства могут быть модифицированы для этой услуги, используя то же управление и логическую структуру, которые описаны для регулирования частоты или напряжения.
Хотя гибридная электростанция описана, как включающая в себя одно или больше устройств аккумулирования энергии, предусматривается, что любой генератор или любой потребитель генерируемой энергии, имеющий скорость отслеживания нагрузки, достаточную для стабилизации электрической сети, можно использовать в дополнение к или вместо устройств аккумулирования энергии. Такие генераторы или потребители генерируемой энергии могут повысить эффективность существующих электрогенераторов путем уменьшения или устранения возможностей горячего резерва.
Следует понимать, что примерные варианты осуществления, описанные выше, могут быть воплощены в форме логических схем управления, используя аппаратные средства и/или используя компьютерное программное обеспечение модульным или интегрированным способом. На основе раскрытия и описания, представленного здесь, для специалиста в соответствующей области (областях) техники будут понятны и будут очевидны другие пути и/или способы для воплощения примерных вариантов осуществления, используя аппаратные средства, такие как компьютерная система 600, представленная на фиг.6, и/или комбинация аппаратных и программных средств.
Любой из программных компонентов или функций, описанных в этой заявке, может быть воплощен как программный код, исполняемый вычислительным устройством и/или процессором, использующим любой соответствующий компьютерный язык, такой как, например, Java, С++ или Perl, используя, например, обычные или объектно-ориентированные технологии. Программный код может быть аккумулирован как последовательность инструкций или команд на носителе информации, считываемом компьютером, для аккумулирования и/или передачи, пригодный носитель включает в себя оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), магнитный носитель информации, такой как жесткий диск или гибкий диск, или оптический носитель информации, такой как компакт-диск (CD) или DVD (цифровой универсальный диск), запоминающее устройство флеш и т.п. Энергонезависимый считываемый компьютером носитель информации может включать в себя устройства-накопители, такие как, но без ограничений этим, магнитные или оптические диски, или ленту, твердотельные запоминающие устройства, программные картриджи и интерфейсы картриджа (такие, как используются в устройствах для видеоигр), микросхему съемного запоминающего устройства (такую, как EPROM или PROM), и ассоциированное гнездо, и другие считываемые компьютером носители информации и интерфейсы, которые позволяют передавать программное средство и данные с носителя информации в вычислительное устройство.
Аспекты настоящего изобретения, показанные на фиг.1-5, или его часть (части) или функция (функции), могут быть воплощены, используя аппаратные средства, программные модули, встроенное программное обеспечение, физический считываемый компьютером носитель информации, на котором записаны инструкции, или их комбинации, и могут быть воплощены в одной или больше вычислительных системах или в других системах обработки.
На фиг.6 иллюстрируется примерная компьютерная система 600, в которой варианты осуществления настоящего изобретения или его части могут быть воплощены как считываемый компьютером код. Например, электростанция 100, модуль 200 регулирования и способы 300 и 400 по фиг.1-4 могут быть воплощены в компьютерной системе 600, используя аппаратные средства, программное обеспечение, встроенные программное обеспечение, энергонезависимый считываемый компьютером носитель информации, на котором записаны инструкции или их комбинации, и могут быть воплощены в одной или больше вычислительных системах или других системах обработки. Аппаратные средства, программное обеспечение или любая комбинация таких могут воплощать любой из модулей и компонентов, используемых для воплощения компонентов, представленных на фиг.1-5. Например, дисплей 630 и интерфейс 602 дисплея могут быть выполнены с возможностью получения графика 500 кривой спроса, которую согласуют с кривой комбинированного отклика, состоящей из отклика генерирующей тепло электростанции и отклика системы аккумулирования, обеспечивающей электрическую стабильность сети, представленных на фиг.5.
Если используется программируемая логическая схема, такая логическая схема может исполняться на коммерчески доступной платформе обработки или в специализированном устройстве. Для специалиста в данной области техники будет понятно, что варианты осуществления раскрытого предмета изобретения могут быть выполнены на практике с различными конфигурациями компьютерной системы, включая в себя многоядерные многопроцессорные системы, мини-компьютеры, компьютеры - мейнфреймы, компьютеры, соединенные или разделенные на кластеры с распределением функций, а также всепроникающие компьютерные сети или миниатюрные компьютеры, которые могут быть внедрены практически в любое устройство.
Например, по меньшей мере, одно процессорное устройство и запоминающее устройство могут использоваться для воплощения описанных выше вариантов осуществления. Процессорное устройство может представлять собой одиночный процессор, множество процессоров или их комбинации. Процессорное устройство может иметь одно или больше "ядер" процессора.
Различные варианты осуществления изобретения описаны в отношении данного примера вычислительной системы 600. После чтения настоящего описания для специалиста в данной области будет понятно, как воплотить изобретение, используя другие вычислительные системы и/или архитектуры компьютеров. Хотя операции могут быть описаны как последовательный процесс, некоторые операции фактически могут быть выполнены параллельно, одновременно и/или в распределенной среде, и используя программный код, аккумулированный локально или дистанционно для доступа одно- или многопроцессорными устройствами. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления порядок операций может быть изменен, без выхода за пределы сущности раскрытого предмета изобретения.
Процессорное устройство 604 может представлять собой процессорное устройство специального назначения или общего назначения. Как будет понятно для специалистов в соответствующей области техники, процессорное устройство 604 также может представлять собой одиночный процессор в многоядерной/многопроцессорной системе, такой, как система, работающая автономно или в кластере вычислительных устройств, работающих в кластере или в группе серверов. Процессорное устройство 604 соединено с инфраструктурой 606 передачи данных, например, шиной, очередью сообщений, сетью или многоядерной схемой передачи сообщений.
Вычислительная система 600 также включает в себя основное запоминающее устройство 608, например оперативное запоминающее устройство (RAM), и также может включать в себя вторичное запоминающее устройство 610. Вторичное запоминающее устройство 610 может включать в себя, например, привод 612 жесткого диска, привод 614 съемного накопителя. Привод 614 съемного накопителя может содержать привод гибкого диска, привод на магнитной ленте, привод оптического диска, запоминающее устройство флеш и т.п.
Привод 614 съемного накопителя считывает с модуля и/или записывает на модуль 618 съемного накопителя данные хорошо известным способом. Модуль 618 съемного накопителя может содержать гибкий диск, магнитную ленту, оптический диск и т.д., данные с которого считываются и данные на который записывают с использованием привода 614 съемного накопителя. Как будет понятно для специалиста в соответствующей области техники, модуль 618 съемного накопителя включает в себя энергонезависимый, используемый компьютером носитель информации, на котором содержатся компьютерное программное обеспечение и/или данные.
В альтернативных вариантах осуществления вторичное запоминающее устройство 610 может включать в себя другое аналогичное средство, которое обеспечивает возможность загрузки компьютерных программ или других инструкций в вычислительную систему 600. Такие средства могут включать в себя, например, модуль 622 съемного накопителя и интерфейс 620. Примеры такого средства могут включать в себя программный картридж и интерфейс для картриджа (такой как используется в устройствах видеоигр), микросхему съемного запоминающего устройства (такого как EPROM или PROM), и ассоциированное гнездо, и другие модули 622 съемного накопителя и интерфейсы 620, которые позволяют передавать программное обеспечение и данные из модуля 622 съемного накопителя в вычислительную систему 600.
Вычислительная система 600 также может включать в себя интерфейс 624 передачи данных. Интерфейс 624 передачи данных позволяет передавать программное обеспечение и данные между вычислительной системой 600 и внешними устройствами. Интерфейс 624 передачи данных может включать в себя модем, сетевой интерфейс (такой как карта Ethernet), порт передачи данных, гнездо и карту PCMCIA, и т.п. Программное обеспечение и данные, передаваемые через интерфейс 624 передачи данных, могут быть представлены в форме сигналов, которые могут быть электронными, электромагнитными, оптическими или другими сигналами, которые может принимать интерфейс 624 передачи данных. Эти сигналы могут быть предоставлены в интерфейс 624 передачи данных через канал 626 передачи данных. Через канал 626 передачи данных передают сигналы, и он может быть воплощен с использованием провода или кабеля, волоконной оптики, телефонной линии, соединения сотового телефона, радиочастотного соединения или других каналов передачи данных.
В этом документе термины "носитель компьютерной программы", "не временный считываемый компьютером носитель информации" и "используемый компьютером носитель информации" используются предпочтительно, в общем, для обозначения носителя информации, такого как модуль 618 съемного носителя, модуль 622 съемного носителя и жесткий диск, установленный в приводе 612 жесткого диска. Сигналы, передаваемые через канал 626 передачи данных, также воплощают логику, описанную здесь. Носитель компьютерной программы и используемый компьютером носитель информации также могут относиться к запоминающим устройствам, таким как основное запоминающее устройство 608 и вторичное запоминающее устройство 610, которые могут представлять собой полупроводниковые запоминающие устройства (например, DRAM и т.д.). Эти компьютерные программные продукты представляют собой средство для предоставления программного обеспечения в вычислительную систему 600.
Компьютерные программы (также называемые логикой компьютерного управления) сохраняются в основном запоминающем устройстве 608 и/или во вторичном запоминающем устройстве 610. Компьютерные программы также могут быть приняты через интерфейс 624 передачи данных. Такие компьютерные программы, при их исполнении, позволяют с помощью вычислительной системы 600 воплощать настоящее изобретение, как описано здесь. В частности, компьютерные программы, при их исполнении, позволяют, используя процессорное устройство 604, воплотить процессы настоящего изобретения, такие как этапы, в способах, представленных в блок-схемах последовательности операций 300 и 400 на фиг.3 и 4, описанных выше. В соответствии с этим, такие компьютерные программы представляют контроллеры вычислительной системы 600. В случае, когда изобретение воплощено с использованием программного обеспечения, это программное обеспечение может быть аккумулировано в компьютерном программном продукте и загружено в вычислительную систему 600, используя привод 614 съемного носителя информации интерфейс 620 и привод 612 жесткого диска или интерфейс 624 передачи данных.
Варианты осуществления изобретения также могут быть направлены на компьютерные программные продукты, содержащие программное обеспечение, аккумулированное на любом используемом в компьютере носителе информации. Такое программное обеспечение, при его исполнении в одном или больше устройствах обработки данных, обеспечивает работу устройства (устройств) обработки, как описано здесь. В вариантах осуществления изобретения используется любой, используемый компьютером или считываемый носитель информации. Примеры используемых компьютером носителей информации включают в себя, но не ограничены этим, первичные устройства аккумулирования (например, оперативное запоминающее устройство любого типа), вторичные устройства аккумулирования (например, приводы жесткого диска, гибкие диски, CD-ROM, диски Zip, ленты, устройства магнитного аккумулирования и устройства оптического аккумулирования, MEM, нанотехнологическое устройство аккумулирования и т.д.), и среды передачи данных (например, проводные и беспроводные сети передач данных, локальные вычислительные сети, глобальные вычислительные сети, интранет и т.д.).
Следует понимать, что раздел Подробное описание изобретения, а не в разделы Сущность изобретения и Реферат, предназначен для интерпретации формулы изобретения. Разделы Сущность изобретения и Реферат могут быть представлены в одном или больше, но не во всех примерных вариантах осуществления настоящего изобретения, в соответствии с намерением автора (авторов) изобретения, и, таким образом, не предназначены для ограничения настоящего изобретения и приложенной формулы изобретения каким-либо образом.
Варианты осуществления настоящего изобретения были описаны выше с помощью функциональных строительных блоков, иллюстрирующих воплощение специфических функций и их взаимосвязей. Границы этих функциональных строительных блоков были определены здесь произвольно для удобства описания. Альтернативные границы могут быть определены, если только будут соответствующим образом выполнены указанные функции и их взаимосвязи.
Представленное выше описание конкретных вариантов осуществления настолько полно раскрывает общий характер изобретения, что другие лица могут, применяя знания в пределах их специальных знаний, свободно модифицировать и/или адаптировать для различных вариантов применения такие конкретные варианты осуществления, без ненужных экспериментов, без выхода за пределы общей концепции настоящего изобретения. Поэтому такие адаптация и модификации должны находиться в пределах значения и диапазона эквивалентов раскрытых вариантов осуществления, на основе описаний и наставлений, представленных здесь. Следует понимать, что фразеология или терминология используются здесь с целью описания, а не для ограничения таким образом, что специалист в данной области техники должен интерпретировать терминологию или фразеологию настоящего описания с учетом представленных здесь описания и наставления.
Охват и объем настоящего изобретения не должны ограничиваться каким-либо из описанных выше примерных вариантов осуществления, но должны быть определены только в соответствии со следующей формулой изобретения и ее эквивалентами.