CN101120497A - 能源供应控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种运行热能和/或电能供应系统的方法，该系统包含中央控制单元和能量转换单元。所述中央控制单元能够访问所述能量转换单元的运行参数，并且被配置为从消耗设备接收能源请求，确定所述能量转换单元应当产出的能源量，并发出能源请求。响应于该能源请求，所述能量转换单元回应所述中央控制单元，指示其能够产出的能源量。
Description
技术领域
本发明涉及用于控制能量转换单元的控制装置，特别涉及用于控制热电联产(combined heat and power，CHP)单元的控制装置。
背景技术
热电联产单元被用于各种应用场合，其范围从家庭应用，诸如住宅，到较大规模应用，诸如工厂、医院等。基本形式的CHP单元典型地包含与发电机机械耦合的内燃机(internal combustion engine，I.C.)。随着内燃机的工作而产生热能，该热能被从内燃机的冷却电路转移并被用于为散热器供热，与此同时，由发电机产生的电能被用于给电力设备供电。因此CHP单元能够为安装系统(installation)提供从单一的资源区间(single source local)到消耗设备或用户的电能和热能这两种能源。
这种系统的典型安装系统可以包含多个能量转换单元。可能期望能够为单一站点或安装系统结合多种类型的能源资源。另外，可能还期望能够为给定的安装系统改变能量转换单元的容量甚至类型。例如，随着安装系统的能源需求改变，消耗设备可能想要将能量转换单元从20kw柴油供电的CHP单元变为45kw天然气供电的产生单元(generating unit)。
现有的能源供应系统，特别是带有热电联产系统的能源供应系统，没有为用户提供任何的灵活性和可适应性。因此，需要能够克服与现有的系统相关的问题的能源供应控制系统。
发明内容
因此，从第一方面考虑，提供了一种运行热能和/或电能供应系统的方法，该热能和/或电能供应系统包含中央控制单元和能量转换单元，所述中央控制单元能够访问指示所述能量转换单元的运行参数的数据，其中：
A)所述中央控制单元从指示能源需求的消耗设备接收能源请求；
B)响应于所述能源请求，所述中央控制单元根据所述数据确定所述能量转换单元应当产出的能源量；
C)所述中央控制单元向所述能量转换单元通信发送相应的能源请求；
D)响应于所述能源请求，所述能量转换单元回应所述中央控制单元，指示其能够产出的能源量。
由此，本发明提供了一种热能和/或电能供应控制系统，其中所述中央控制单元能够控制不同的能量转换单元而不管其类型或容量，从而满足消耗设备的需求。此外，所述能量转换单元能够被替换或升级而无需使中央控制单元适配或者更换中央控制单元。
更进一步地，本发明允许具有多个电和/或热产生单元的系统的操作，其中每一个产生单元由一个普通中央控制单元控制。例如，能源供应系统可以包含CHP单元和锅炉。
术语“能源请求”倾向于指代由中央控制单元接收到的指示，它指示了正在或将要被用户消耗的热能和/或电能。例如，该请求可以是以从用户发出的信号的形式，或者是从测量消耗设备的能源消耗的消耗仪表接收到的指示。
可以看到，根据本发明的控制器能够控制多个能量转换单元，这些能量转换单元无需相同。例如，单个或多个CHP单元可以由中央控制单元与锅炉、热泵或其它仅适用于热能的能量转换单元(heat only energy conversionunit)一起控制。或者，所述控制器可以控制一个或多个热能产生单元以及至少一个CHP单元。由此，通过这样的方式可以满足用户的电能和热能需求。
此外，由于能量转换单元可以更换而无需使中央控制单元适配，系统可以被控制在最经济的方式下运行，因此本发明还能够使维护成本降低。对于不得不与诸如锅炉等等这些无移动部分的、并且因此极为可靠的其它能量转换单元竞争的CHP单元，这些是重要的考虑因素。
事实上，能量转换单元可以是能够提供消耗设备所要求的全部或者部分能源的任何单元。能量转换单元可以是包含燃料电池在内的任何适合的原动机(prime mover)。优选的是，能量转换单元为能够产生热能和电能的热电联产单元。例如，可以是连接到发电机和热交换器的内燃机。
或者，能量转换单元可以仅提供电能或仅提供热能。例如，能量转换单元可以被配置为用于以热水或蒸汽的形式提供热能的热泵或锅炉。
或者，能量转换单元可以处于能量消耗单元的形式，例如电力负载。这样，当安装系统只需要热能时，多余的电能可以被消耗。
系统可以包含单个能量转换单元，也可以包含多个能量转换单元，其中每一个能量转换单元均被配置为向消耗设备提供能源，并每一个能量转换单元均被配置为从中央控制单元接收能源请求信号。
优选的是，每一个能量转换单元均被提供有本地控制装置，该装置被配置为控制特定的能量转换单元。这样就提供了两级控制装置，第一级是在中央控制单元与本地控制单元之间的控制，第二级是能量转换单元通过本地控制装置利用能量转换单元特定的指令和命令进行的本地控制。
中央控制单元可以以特定于每一个能量转换单元的形式向每一个能量转换单元发出能源产生请求。优选的是，中央控制单元以能量转换单元独立的格式，即所有能量转换单元通用的格式，发出能源产生请求。能源请求信号的格式可以是工业标准协议或者是与现有制造厂商的产品兼容的协议，以使控制单元能够与现有设备相接合。
能源产生请求可以以请求的形式请求接通或切断能量转换单元。例如，能量转换单元可以是能够被中央控制单元的请求激活或停用的热泵或类似物。在这种安排中，能量转换单元可以被被中央控制单元直接控制。
优选的是，能源产生请求由与每一个能量转换单元相关联的能量转换单元控制器接收。优选的是，能量转换单元控制器(在下文中称之为“本地控制器”或“本地控制单元”)被配置为响应于来自中央控制单元的请求来控制能量转换单元的运行。
因此，从另一个方面考虑，此处公开的发明提供了一种热能和/或电能供应装置，其包含中央控制单元和至少一个具有与之相关联的能量转换单元控制器的能量转换单元，其中中央控制单元被配置为以通用于所有能量转换单元的格式向每一个所述能量转换单元中发出能源产生请求，其中每一个所述能量转换单元控制器都被配置为响应于所述请求来控制相关联的能量转换单元。
以这种方式，中央控制单元能够利用单元独立格式或协议向一个或多个能量转换单元发出请求。本地控制单元能够响应于该请求，利用单元特定指令依次控制各个能量转换单元。因此，能够在不更换中央控制单元的情况下增加系统中的能量转换单元数目。
中央控制单元可以被放置于与安装系统和能量转换单元相同的地点，或者也可以被放置于其它地方。例如，安装系统和能量转换单元可以被配置为通过本地服务器、路由器和广域网与中央控制单元进行通信。由此，中央控制单元可以被放置于中央控制中心，该中央控制中心可以被放置在与安装系统相同的国家或外国。由此，对安装系统的能源供应和对各个能量转换单元的控制可以远离所述安装系统进行远程控制和管理，并且可以由第三方进行管理。但是，优选的是，中央控制单元被放置于所述安装系统的附近。
术语“消耗设备(consumer)”在这里用于指代具有能量负载的安装系统，诸如具有热能和/或电能需求的商店/工厂/住宅等。对于来自消耗设备的请求的参照(references)包括接通或切断电能和/或热能器件，并且可以通过手动或基于计算机控制。
安装系统可以是单一地点(location)(例如，单一建筑物)或者也可以是具有多于地点(例如，许多建筑物)的分布式安装系统。
安装系统可以被配置为独立地从每一个能量转换单元接收能源。例如，安装系统可以具有连接每一个能量转换单元到安装系统的管道，从而以热水或蒸汽的形式接收热能。类似地，安装系统可以被配置为经由直接连接安装系统到每一个能量转换单元的传输电缆接收电能。
优选的是，能量转换单元被配置为向连接能量转换单元到安装系统的公共供应装置提供能源。例如，热能可以被供应到容纳热水或蒸汽的公共存储仓(store)、导管(pipe)或管道。类似地，电能可以通过连接了具有电力需求的安装系统的所有部分的环路(ring main)或回路而从能量转换单元提供给安装系统。从而，这就简化了供应网络，并且在向网络或系统添加附加地点、安装系统以及能量转换单元方面提供了灵活性。
能量转换单元可以被提供有公共热能存储仓(common heat store)，该存储仓被配置为接收从每一个单元产生的热能到诸如储水池的公共存储仓。或者，可以有多个热能存储仓，其每一个均与一个或多个能量转换单元相关联并且被配置为从能量转换单元接收热能。类似地，安装系统或分布式安装系统可以被配置为从一个或多个热能存储仓接收热能。
热能存储仓可以被提供有热能控制单元，该单元被配置为与中央控制单元和能量转换单元进行通信。例如，热能控制单元可以被配置以通信发送信息给中央控制单元，指示热能存储仓的状态。从而该信息可以被中央控制单元用于确定能量转换单元的运行策略(operational strategy)。
或者，每一个能量转换单元都可以被提供有与能量转换单元相关联的热能控制单元。
优选的是，中央控制单元从放置于安装系统的传感器接收由安装系统所要求的能源(能源需求)指示。例如，安装系统可以被提供有量电计(electricitymeter)用以感测电能需求，中央控制单元可以被配置为从该量电计接收信号。类似地，安装系统可以被提供有指示安装系统的热能需求的温度调节器(thermostats)。
优选的是，中央控制单元被配置为仅接收安装系统的电力需求的指示，并使电力供应与该电力需求相符。优选的是，安装系统的热能需求通过热能存储仓的供应来相匹配。例如，热能需求可以利用温度调节器阀门来满足，该阀门通过管道连接到公共热能存储仓。从而，安装系统的热能需求被自动满足而无需来自中央控制单元的控制。
由安装系统接收到的能源需求信息可以指示即时的需求信息或者期望需求的预测或时间表。例如，中央控制单元可以被提供有超过24小时周期的能源需求时间表。
中央控制单元可以根据需求确定，是运行特定能量转换单元，还是选择运行于特定输出级别的能量转换单元的特定组合。此外，中央控制单元可以运行该能量转换单元以与特定的电能或热能需求相匹配。例如，中央控制单元可以根据期望的(即预测的)热能或电能需求，通过例如注满热能存储仓，来运行该能量转换单元。
电能需求信息可以被固定地接收，即，实时地、每隔一定时间地或者是仅当需求发生变化时被接收。该信息可以由安装系统上的参考或消耗仪表自动提供，或者可以是通过用户手动地提供给中央控制单元。在安装系统是以许多地点的形式的情况下，则中央控制单元可以被配置为从各个地点接收指示并可以被配置为将需求量相加。
中央控制单元与安装系统之间的通信可以是物理的。例如，可以具有将中央控制单元连接到安装系统(及其每一个地点)的电连接。例如，该连接可能是局域网等。或者，中央控制单元与安装系统之间的通信可以是通过无线通信系统来实现。
能源需求信息可以被存储在中央控制单元里的硬盘中，和/或被存储在中央控制单元内的固态随机存取存储器(RAM)或其它形式的存储器中。一般而言，中央控制单元可以是个人计算机的处理单元的形式或者是类似于个人计算机的处理单元的形式，该处理单元具有只读存储器(ROM)、RAM、微处理器、大容量存储器件诸如硬盘驱动器等等。可以有连接键盘或其它输入设备的端口。优选的是，中央控制单元被提供有用户接口，包括允许用户对中央控制单元进行监视和控制的可视显示器和输入设备。
或者，中央控制单元也可以是可编程逻辑控制器(PLC)或其它适当的控制安排的形式。类似地，本地控制单元也可以是任何适当的控制安排。
优选的是，中央控制单元也可以被提供有外部通信接口并被配置为从外部资源接收附加信息。该信息可以包括燃料价格信息、电能市场价格信息、天气信息、地区性燃料税收信息、维修服务信息等等。优选的是，该信息由中央控制单元存储，而且可以从许多不同来源接收并通过广域网(WAN)被访问。通信接口可以被链接到所期望的集线器、交换机和路由器，并且可以与本地服务器通信，通过该服务器到达远程服务器，或者通过路由器和适当的广域网与远程服务器通信。
通信可以是单向的，即中央控制单元可以仅被配置为接收信息。或者，通信也可以是双向的(two-way)，即中央控制单元可以发出信息请求，然后从外部信息源接收信息。
可替换地，或者额外地，信息经由与公用事业公司或服务提供商的直接通信而被接收，或者从中央服务器或数据库被接收。
进一步地，中央控制单元可以被配置为利用任何适当的协议，通过单向或双向通信，与诸如维护服务提供商的外部服务提供商进行通信。中央控制单元可以被配置为通信发送指示能量转换单元的即时状态信息和/或历史状态信息。
优选的是，中央控制单元被配置为与每一个能量转换单元进行通信。中央控制单元和能量转换单元之间的通信可以是单向的，使得能量转换单元仅从中央控制单元接收能源产生请求。优选的是，通信为双向的，使得能量转换单元能够响应于能源产生请求而将信息返回给中央控制单元。
中央控制单元可以以其与安装系统进行通信所采用的相同的通信方式，与多个能量转换单元或每一个能量转换单元进行通信。例如，中央控制单元与能量转换单元之间的通信可以是物理的，即，可以存在将中央控制单元连接到每一个能量转换单元的电连接。该连接可以例如是局域网等，或者可以是各自使用了例如调制解调器等的适当硬件的拨号连接、移动电话连接(例如，GSM)。或者，通信也可以是通过无线通信系统来实现，例如通过无线电、WiFi等。
安装系统与中央控制单元之间的通信以及中央控制单元与能量转换单元(或者系统的任何其它组件)之间的通信，可以通过任何适当的通信协议，例如RS-485、CAN或TCP/IP之类。
优选的是，中央控制单元被配置为接收指示用于每一个能量转换单元的性能特性(performance characteristics)(以下文中称之为“单元特定数据(unitspecific data)”)的信息。其可以从每一个能量转换单元被通信发送到中央控制单元，或者由用户通过连接到中央控制单元的用户接口提供。或者，该信息可以被预编程到中央控制单元中，或者从例如制造厂商或维护/维修服务提供商之类的外部资源接收。
优选的是，单元特有数据将与每一个能量转换单元的类型和性能相关的信息提供给中央控制单元。优选的是，该信息被存储在中央控制单元内。
单元特有数据可以包括：
-该单元能够产生的能源类型，例如，热能、电能或者这两种能源；
-该单元的最大和最小运行容量，例如，就kwheat和/或kwelectric而言；
-该单元要求的燃料类型，例如，柴油、天然气、电力等；
-为特定电力/热力负载指示燃料消耗水平的燃料消耗数据(例如，它可以是以算术的形式或者是查找表的形式)；
-每个单元所请求的维修服务时间间隔以及到下一次维修服务的小时数；
-该单元的运行寿命。
优选的是，中央控制单元(从安装系统)接收能源请求信息并且(从能量转换单元)接收单元特定信息，并且对该信息进行处理以确定最适合的能量转换单元或者从中请求能源的单元的组合。实际上，优选的是，中央控制单元确定包含“负载共享策略”的运行策略，以在能量转换单元之间共享由安装系统所请求的能源负载。该负载可以是，例如在所有单元中平均分布，或者，也可以是在单元的组合之间划分。
优选的是，中央控制单元确定运行策略和负载共享策略，以利用可用的能量转换单元通过最有效率的方式满足安装系统的能源请求。
能量转换单元接收能源产生请求，并优选地返回以指示该请求是否能够被满足的响应信号。该响应以其最简单的形式可以为中央控制单元所请求的能源的产出(例如，在能量转换单元是没有本地控制单元的热泵或其它类似物的情况下)。如果该请求不能够满足，则能量转换单元可能会做出响应，以指示能够供应的能源量。优选的是，响应信号被中央控制单元利用以相应地适配所述策略。由此，中央控制单元能够根据来自能量转换单元的响应来适配策略从而维持对安装系统进行不间断的和高效的能量供应。
优选的是，从能量转换单元接收到的响应被通信发送给诸如维护服务提供商的外部方。
优选的是，操作策略通过利用消耗设备的特定能源需求(就热能和电能而言)及单元特有信息来确定。例如，中央控制单元可以为安装系统所请求的能源的类型和能源水平，确定如何基于每一个单元的效率在产生单元之间共享负载(即要由每一个单元产生能源的比例)。
中央控制单元也可以被配置为接收指示每一个能量转换单元的效率或能源产生能力(power generating capacity)的变化的更新信息或附加信息。该信息可被持续接收，或以固定时间间隔接收，或随着以及当每一个单元的效率变化时接收。
从而，中央控制单元可以补偿效率变化，并相应改变运行策略。
由此，中央控制单元能够利用最有效率的能量转换单元的组合确定策略，以满足安装系统的能源需求。
中央控制单元可以被配置为从能量转换单元接收与该单元的状态相关的进一步信息。例如，除了从中央控制单元接收的对能源需求请求的响应之外、或者与该响应一起，能量转换单元还可以通信发送错误信息或维修服务请求。
例如，本地控制装置可以确定要求进行维修服务，并且可以向中央控制单元发出维修服务请求信号。
从另一方面考虑，此处公开的发明提供了一种控制装置，其包含中央处理单元以及至少一个能量转换单元，该能量转换单元具有与之相关联的能量转换单元控制器，其中能量转换单元控制器被配置为确定与能量转换单元相关的状态信息并向中央控制单元通信发送指示该单元的状态的信号。
这种状态信息可以包括维修服务或维护请求，或者可以指示故障。
优选的是，能量转换单元控制器(本地控制装置)被配置为控制和监视能量转换单元，并为该单元的子组件确定维护需求和/或错误条件。例如，本地控制单元可以发出指示问题或故障的信号给中央控制单元，或者可以发出对于维修服务或维护的请求。
中央控制单元可以被配置为发出相应请求给用户。优选的是，中央控制单元直接发出请求给诸如维护服务提供商之类的外部资源。从而能量转换单元的维护能够在没有用户干涉的情况下被请求，而且还能够被安排以使对用户造成的不便或破坏最小化，例如，以低需求周期来安排维护时间表。
本地控制装置可以被进一步配置为确定能量转换单元的效率，并将此信息通信发送给中央控制单元。
中央控制单元可以利用此信息为各个单元制定维修服务、维护或停机(outage)时间表。或者，中央控制单元可以经由广域网等，将从能量转换单元接收到的信息，例如效率信息，通信发送给外部方，例如维护服务提供商。
优选的是，操作策略由中央控制单元来确定，从而使运行能量转换单元的成本最小化以满足安装系统的能源需求。这例如可以通过使满足需要的燃料成本最小化来实现。
或者，操作策略可以由提供给中央控制单元的策略来确定。例如，中央控制单元可以被提供有定义了何时应该或不应该使用特定能量转换单元的策略，或者也可以被提供有在此期间特定能量转换单元能够或不能够被使用的参数(例如一天中的小时数)。
中央控制单元可以被配置为，基于每一个产生单元的单元特有信息以及燃料价格信息，确定就运行每一个单个能量转换单元而言的货币成本。由此，中央控制单元能够不仅就能量转换单元所使用的燃料而言，而且就货币而言来确定共享负载最有效率的方式。由此，满足安装系统的能量需求的总成本能够被最小化。
中央控制单元可以进一步被提供有对于每一个能量转换单元的维护时间间隔和维护成本。这也可以用于确定操作策略。
中央控制单元还可以进一步被提供有与电能的外部市场价格或“存储池价格”(即从本地电力输电线路(electricity grid)或网络购买电能的成本)相关的信息。中央控制单元可以进一步被配置为比较利用能源产生单元来满足安装系统的能源需求的成本与从电力输电线路购买等量电能的成本，从而相应地改编策略。
优选的是，安装系统被配置为有选择地直接从电力输电线路接收电能，这样，如果中央控制单元确定购买电能更加经济，则安装系统可以从该电力网接收部分或全部其能源需求。安装系统可以经由适当的开关、继电器或开关装置连接到电网，其中的开关、继电器或开关装置由中央控制单元控制。
类似地，中央控制单元可以被提供有与外部电力网络或电力输电线路将将要购买电能的价格相关的信息。中央控制单元可以被配置为发出能源产生请求给能量转换单元，以使通常处于电能形式的能源可被卖给电力输电线路。从而如果或当有多余能源产出能力或者当有多余能源产出能力时，中央控制单元能够为消耗设备产生收益。
中央控制单元可以进一步地被配置为接收指示在安装系统内消耗能量的组件或单元的运行特性和/或状态的数据，并进一步被提供有将能量消耗请求发出给能量消耗单元的装置。能量消耗单元(诸如冷器等)可以进一步被提供有本地控制装置，该本地控制装置被配置为与中央控制单元进行通信并且被配置为响应于请求对能量消耗单元进行控制。
由此，通过这种方式，中央控制单元能够适配操作策略以使需求匹配供应，同时通过发出消耗请求给能量消耗单元而使供应匹配需求。
附图说明
现在参考附图，仅通过举例方式，对本发明的具体实施例进行描述，附图中：
图1示出本发明的第一实施例，其包含单一能量转换单元。
图2示出本发明的第二实施例，其包含多个能量转换单元。
图3示出公共的热能存储仓和热能控制单元。
具体实施方式
图1示出了本发明的第一实施例，其中安装系统从单一能量转换单元接收能源。
在图1中，安装系统1需要由能量转换单元2提供的处于热能和电能形式的能源，在本实施例中，能量转换单元2是能够从柴油内燃机产生电能和热能的热电联产(CHP)单元。该CHP单元的子组件，即内燃机、发电机、热交换器等等，没有被示出。
CHP单元2被配置为经由传输电缆3a和3b提供电能给安装系统，以及经由管道4a和4b提供热能给安装系统。在运行中，电缆3a和3b提供在安装系统中的发电机和电负载之间的电力回路。类似地，供热管道4a和4b提供热能回路，其将CHP单元(未示出)的热交换器连接到安装系统的供热回路，例如散热器。
图1还示出了中央控制单元5，其从安装系统1通过通信线路6接收能源需求指示。
通信线路6被连接到安装系统中的电负载仪，其确定建筑物的即时能源需求(以电需求信号的形式)。
在图1所示的实施例中，单个CHP单元2被配置以为供应安装系统的能源需要。中央控制单元被以与CHP单元2相关的性能数据预编程，该数据被存储在中央控制单元的RAM中。
中央控制单元经由该中央控制单元的微处理器和接口，接收能源需求信号并从通信线路7发送能源请求信号给CHP单元。CHP单元包含本地控制器8，其被配置为接收能源请求信号。本地控制器8包含微处理器，并为该CHP单元专有。当接收到能源请求信号时，本地控制器8确定该能源请求是否能被满足。如果有足够产出能力，则该单元将控制柴油内燃机以匹配该需求，该需求从线路3a、3b、4a和4b被提供给安装系统。如果该CHP单元没有足够的产出能力，则本地控制器8将从通信线路7返回响应信号给中央控制单元5，该信号指示需求不能被满足，同时包含指示了需求不能被满足的原因以及能够供应的能源水平的信息。
中央控制单元5从本地控制器8接收响应，并存储接收到的可用于错误诊断的信息。
举例来说，安装系统、中央控制单元与CHP之间的对话可以是如下所示：
从安装系统中的电负载仪来的信号：
“电负载＝15kwelectricity。”
中央控制单元对CHP：
“请产生15kwelectricity。”
CHP对中央控制单元：
“不能产生。原因-引擎温度高，废气热交换器故障。能产出10kwelectricity。”
中央控制单元确定能源产出短缺为5kwelectricity。为了满足图1所示的实施例中的需求(其中只提供了单一能量转换单元)，安装系统通过从外部输电线路11接收其余的5kw来匹配电能需求。
在此例中，作为运行柴油内燃机的结果而产生的用来匹配电能需求的热能，被从管道4a和4b馈给安装系统。在安装系统中的温度调节装置的阀门(未示出)根据需要使用从管道4a和4b形成的回路来的热能。管道4a和4b被连接到在CHP单元内的内部热能存储仓或存储池(未示出)。
在CHP单元未能达到中央控制单元所请求的需求的情况下，中央控制单元将记录匹配供应和需求已失败，并存储由本地控制单元提供的原因(在本例中为废气热交换器故障)。然后该信息被发送到能够监视该单元并能制定维修服务时间表的维护服务提供商。如果该维护服务提供商接收到该信息并确定为紧急事件，则他们可以会安排对该单元立刻进行维修服务而非制定维修服务时间表。
在上面所述的实施例(参考图1)中，具有由中央控制单元控制的的单一能源产生单元。因此任何供应短缺都必须由外部电力输电线路11提供。
图2示出了本发明的第二实施例，其中中央控制单元被配置为控制3个独立的产生单元。
在图2中，有2个分离的CHP单元21、22，每一个均能向安装系统23供应电能和热能。第一个CHP单元21由柴油供能，第二个CHP单元22由天然气供能。第三个能量转换单元24是锅炉，其被配置为仅以热水的形式供应热能。锅炉24仅由电能供能。CHP单元21、22被连接到公共电能供应装置25和公共热能供应装置26。锅炉24仅连接到公共热能供应装置26。公共电能和热能供应装置25、26二者都连接到安装系统23。
如参考图1所讨论的那样，中央控制单元28从电负载仪接收对安装系统电能需求的指示。该指示从通信线路27接收。
在本实施例中，中央控制单元28被局域网通过通信线路29(局域网)连接到3个能量转换单元21、22、24中的每一个。中央控制单元28还被连接到通向维护服务提供商31和公用事业公司32(提供外部电能市场价格)的路由器30和广域网。中央控制单元28还被提供有用户接口33，其被配置为控制单元的一部分。
在图2所示的实施例中，控制单元还通过通信线路35连接到外部电能供应开关34，该开关允许中央控制单元可选地将外部输电线路36连接到安装系统23。开关34可以是任何适当的开关装置，例如继电器。
系统的运行如下：
系统首先经由局域网通信线路29通过将每一个能量转换单元21、22、24连接到中央控制单元28进行初始化。握手(handshaking)程序发生，信息被从每一个能量转换单元提供给中央控制单元，该信息列出了如下的能量转换单元特定数据：
i)单一单元能够产出的能源类型，例如，热能、电能或者二者皆可。
ii)该单元要求的燃料类型，例如，柴油、天然气、电力等。
iii)该单元的最大和最小运行容量，例如，就kwheat和/或kwelectric而言。
iv)为特定的电力/热力负载指示燃料消耗水平的燃料消耗数据(例如，它可以是处于算术的形式或者处于查找表的形式)。
v)该单元的维修服务时间间隔和到下一次维修服务的小时数以及运行寿命。
该数据被存储在中央控制单元28的RAM中的数据库中。用户利用用户接口33输入由每一个能源产生单元所使用的每一种燃料的当前燃料价格(电能价格除外-见下文)。该数据也被存储在数据库中，与相关的能量转换单元数据相对。
在依据运行模式的负载中，即在中央控制单元被配置为使供应和需求相匹配的情况下，中央控制单元运行如下：
中央控制单元从安装系统接收能源需求指示，向数据库询问能量转换单元数据、燃料价格及维护成本数据，并确定满足安装系统的需求的最有成本效率的方式，即，其确定最高效的策略。然后，中央控制单元从通信线路29发出每一个能量转换单元的能源产出请求。本地控制单元21c、22c和24c接收到与每一个能量转换单元21、22和24相关的能源产出请求。
本地控制单元21c、22c和24c是单元特有控制器，并被配置为控制每一个能量转换单元的运行。例如，在CHP单元中，控制器将被配置为控制燃料和循环泵(fuel and circulation pump)或引擎，以监视CHP单元的子组件的状态。
能源请求信号为所有单元通用，并简单指示了从该单元所请求的能源。本地控制单元接收到请求并在本地确定该请求能否被满足。每一个本地控制单元为与之相关联的能量转换单元所专有，即，它担当起通用信号与中央控制单元之间的桥梁作用，并将通用信号转换为单元特有指令。
本地控制单元确定各个能量转换单元的当前容量，并对能源请求做出响应，指示该请求能否被满足。中央处理单元接收并存储该响应。
以下的例子说明了在能量转换单元控制下的循环。
中央控制单元接收到安装系统中电力需求仪表请求20kwelectricity的信号。中央控制单元对燃料价格与每个单元的运行成本进行比较(基于运行寿命、维修服务时间间隔及维修服务成本数据)，并且确定两个CHP单元21、22应当产出10kwelectricity。中央控制器发出能源请求给这两个能够产生电能的单元，即CHP单元21和22，其响应如下：
CHP单元21：
10kwelectricity ok。
CHP单元22：
只能产出5kwelectricity；原因：热交换器效率低，引擎温度高。
然后，中央控制单元接收该信息，并利用数据库信息和该新信息重新确定满足需求的最有效方式。中央控制单元发现CHP单元22故障，其负载应当被减少或完全移除。由此，中央控制单元将发出新的能源请求，将由CHP单元21产生的能源请求增加到15kwelectricity。这样CHP单元22可以被请求产生5kwelectricity。
在某些环境下，由CHP单元提供的电能最好能够被用于为诸如锅炉或热泵之类的电能驱动的能量转换单元供电。
基于安装系统的需求变化及数据库中的数据变化，此过程被连续重复，以在满足安装系统需求的同时保持能源的最高效产出。
在上述例子中，中央控制单元向外部维护服务提供商31发出维护请求以及由CHP单元22提供的故障原因。于是维护服务可以被安排，以修理故障单元。
如果能量转换单元不能够满足安装系统的需求，则中央控制单元能够补充直接从外部电能供应商36的单元产出的电能。在此情况中，电能直接由输电线路36补充。热能可以通过利用从输电线路36来的电能驱动锅炉24来提供。
用户接口33允许用户监视并控制中央控制单元，并允许用户适配中央控制单元策略。例如，用户可以指令中央控制器采用依据上述策略的负载。或者，用户可以指令中央控制单元采用可替代策略。
例子1
用户可以指令中央控制单元采用最大运行寿命策略或最大维修服务时间间隔策略，从而以最小破坏保持向安装系统的供应。然后控制单元可以应用该策略，从而尽可能地以最大维修服务时间间隔来使用能量转换单元。
例子2
用户可以指令中央控制单元采用最大货币回报策略，而非采用使供应符合策略，即匹配供应与安装系统的需求，的负载。如图2所求，中央控制单元也经由路由器30，从外部资源32接收从外部网络买入和卖出电能的当前市场价格。该数据被连续下载并存储到数据库中，以使控制单元能够对买入和卖出电能进行始终最新的估价。然后，当从公共事业单位32接收到买入价格时，该价格包括了符合数据库信息的运行能量转换单元的成本，中央控制单元对每一个能量转换单元的多余产出能力进行估计，并将多出的电能卖回给外部网络36。由此，能量转换单元的多余产生能力为消耗设备提供了资金回报(financial return)。
图3显示了本发明的进一步配置，其中的系统被提供有公共热能存储仓和热能控制单元。
图3显示了两个各自产生电能和热能的CHP单元301、302。如图1和2中所示的，CHP单元通过通信线路304连接到中央控制单元。类似地，中央控制单元303被配置为从通信线路306接收来自安装系统的电能需求指示。在这样的配置中，从CHP单元301、302的热能输出从管道308导入公共热能存储仓。从每个CHP单元输出的电能被电连接309直接连接到安装系统305。
热能存储仓307被管道310连接到安装系统305，被管道312连接到锅炉311。热能存储仓进一步地被提供有热能存储仓控制器313，其利用通信线路314与中央控制器303通信。
如在CHP系统的领域所知，CHP单元仅能够在热能存储仓中有足够冷却能力时产生电能。如果热能存储仓是充满的，即，已经达到了其最大热容量，那么CHP原动机(内燃机等类)由于可能过热而无法运行。在图3所示的装置中，由CHP单元301、302产生的热能被热能存储仓307和热能存储仓控制器313中央控制，以及被CHP单元非独立地(not independently)控制。热能存储仓控制器313经由在通信线路315、316接收到的温度信号监视每个CHP单元的温度，并从通信线路314发出指示热能存储仓状态的信号给中央控制单元303。由此，中央控制单元能够根据热能存储仓的状态适配运行策略，当使用CHP单元作为能量转换单元时，这样做对继续的操作是必不可少的。
可能会影响运行策略的三种可能的情况如下：
情况1：
热能存储仓尚未达到最大热容量。正常操作可以继续，热能可以根据需要产生。
在此情况下，热能存储仓具有用以接收上述由安装系统所要求而产出的热能的容量。多出的热能可以被存储在尚未达到满额热容量的热能存储仓中。
情况2：
热能存储仓已达到最大热容量。立即停止CHP单元。
在此情况下，热能控制单元313将发出信号给中央控制单元，指示该存储仓的状态。这样，即使中央控制单元已经确定满足需求的最有效方式是运行CHP单元，策略的该部分也将在从热能控制单元313接收到信息时被适配。从而中央控制单元将只能从外部供应源(上述参考图1和2进行的讨论)满足电能需求。
情况3：
热能存储仓是空的，没有热能可以被供应给安装系统。
这种情况可能出现在没有来自安装系统的电能需求但可能存在一些热能需求的情况下。因此，中央控制单元将不对任一CHP单元的能源请求进行初始化。相反，中央控制单元将发出能源请求给热能控制器，其或者从热能存储仓供应热能给安装系统，或者激活锅炉311供应热能给安装系统，其中的热能经由管道317和310被供应。
在以上每一个实施例中，中央控制单元被配置为仅接收电能需求请求。热能作为产生电能的副产品被产出，并根据需要被安装系统利用。公共热能存储仓被管道连接到能够根据需要从管道(有效地形成热能回路)转移热能的安装系统，例如，利用如上参考图1和2所讨论的温度调节装置阀门来实现。
Claims (13)
1.一种运行热能和/或电能供应系统的方法，该热能和/或电能供应系统包含中央控制单元和能量转换单元，所述中央控制单元能够访问指示所述能量转换单元的运行参数的数据，其中：
A)所述中央控制单元从指示能源需求的消耗设备接收能源请求；
B)响应于所述能源请求，所述中央控制单元根据所述数据确定所述能量转换单元应当产出的能源量；
C)所述中央控制单元向所述能量转换单元通信发送相应的能源请求；
D)响应于所述能源请求，所述能量转换单元回应所述中央控制单元，指示其能够产出的能源量。
2.如权利要求1中所述的方法，其中所述能量转换单元与所述中央控制单元进行通信，指示其能够产出所请求的能源，并且/或者向所述消耗设备供应所请求的能源。
3.如权利要求1中所述的方法，其中所述能量转换单元与所述中央控制单元进行通信，指示其不能够产出所请求的能源，并且，所述中央控制单元向所述能量转换单元通信发送进一步的请求，并且/或者从外部能源资源获得能源。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述中央控制单元从所述能量转换单元接收用于所述能量转换单元的运行参数。
5.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述中央控制单元从所述系统外部的资源接收用于所述能量转换单元的运行参数。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述能源供应系统包含多个能量转换单元。
7.如权利要求6中所述的方法，其中所述中央控制单元能够将能源请求通信发送给所有所述能量转换单元，并能够从所有所述能量转换单元接收响应。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中从所述能量转换单元所请求的能源量是由所述中央控制单元确定的，以便通过被确定为最有成本效率的方式满足所述消耗设备的能源需求。
9.一种热能和/或电能供应装置，包含中央控制单元和至少一个具有与之相关联的能量转换单元控制器的能量转换单元，其中，所述中央控制单元被配置为以通用于所有能量转换单元的格式向每一个所述能量转换单元发出能源产生请求，并且，其中，每一个所述能量转换单元控制器都被配置为响应于所述请求来控制相关联的能量转换单元。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述能量转换单元控制器被配置为确定所述能量转换单元的运行状态，并向所述中央控制单元提供与该单元的状态相关的信息。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述能量转换单元的状态包括与该单元的维护需求相关的信息。
12.一种装置，包含中央处理单元和至少一个具有与之相关联的能量转换单元控制器的能量转换单元，其中所述能量转换单元控制器被配置为确定与所述能量转换单元相关的状态信息，并将指示该单元的状态的信号通信发送给所述中央控制单元。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述状态信息包括与维护请求和/或故障相关的信息。
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