CN106933293B - 功率资产、功率系统和用于控制功率资产的方法 - Google Patents

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Abstract

功率系统包含第一功率资产，其包含第一电源和第一功率控制器。第一功率控制器包含配置成接收在第一频率范围的误差量的第一滤波器，并且第二功率控制器包含配置成接收在第二频率范围的误差量的第二滤波器。第一功率控制器配置成指示第一电源产生第一功率量，基于由第一滤波器接收的误差量而调整第一功率量直到接收的误差量基本上为零。在接收的误差量基本上为零时，第一功率控制器配置成基于第一电源而确定第一预期的操作功率量，并且基于第一预期操作功率量而调整第一功率量。

Description

功率资产、功率系统和用于控制功率资产的方法
背景技术
本领域一般涉及管理功率系统，并且更具体地说，涉及用于管理多个功率源以在功率源之间切换的同时提供与需求相等的恒功率的方法和系统。
在生成功率时，功率系统设计成基于需求而提供功率量。功率系统配置成以可能的最具成本效益的方法提供功率。然而，功率系统也需要能够处理需求中的突然变化。
许多功率系统包含不同类型的多个功率资产。例如，功率系统可包含燃料电池、电池组、气体引擎及水电。在产生能量时，这些不同的功率源具有不同属性。一些功率源不是有效的，但是非常易起反应的，并且能够快速响应需求中的变化。其它功率源是极其有效的，但要求相当大的时间量来增大提供的功率量。还有的其它功率源提供极难以调整的近恒定的功率量。对于许多功率源，与对于用来增大功率量的请求相比,功率源对用来减小功率量的请求是更易起反应。
发明内容
在一方面中，提供了一种功率系统。功率系统包含第一功率资产，其包含第一功率源和第一功率控制器。第一功率控制器配置成指示第一功率源产生第一功率量，并且包含配置成接收在第一频率范围的误差量的第一滤波器。功率系统也包含第二功率资产，其包括第二功率源和第二功率控制器。第二功率控制器配置成指示第二功率源产生第二功率量，并且包含配置成接收在第二频率范围的误差量的第二滤波器。误差量基于在功率需求量与第一功率量和第二功率量之和之间的差。第一功率控制器配置成指示第一功率源产生第一功率量，并且基于由第一滤波器接收的误差量而增大第一功率量直到接收的误差量基本上为零。在接收的误差量基本上为零时，第一功率控制器配置成基于第一功率源而确定第一预期的操作功率量，并且基于第一预期的操作功率量而调整第一电量。
在另一方面中，提供了一种功率资产。功率资产包含功率源和功率控制器，功率控制器包括配置成接收在第一频率范围的误差量的滤波器，其中误差量基于在功率需求量与总功率产生量之间的差。功率控制器配置成指示功率源产生某个功率量，并且基于由所述滤波器接收的误差量而增大功率量直到接收的误差量基本上为零。在接收的误差量基本上为零时，功率控制器配置成基于所述功率源而确定预期的操作功率量，并且基于预期的操作功率量而调整功率量。
在又一方面中，提供了一种用于控制多个功率资产的方法。多个功率资产中的每个产生某个功率量。方法包含基于功率需求量和由多个功率资产产生的总功率量而确定误差量。该误差量与第一频率关联。方法也包含：基于第一频率而选择多个功率资产的第一功率资产；增大或减小由第一功率资产产生的功率量以降低误差量；调整由多个功率资产的功率资产中的一个产生的功率量，以增大在第二频率的误差量；基于第二频率而选择第二功率资产；以及增大由第二功率资产产生的功率量以降低误差量。
本发明提供一组技术方案,如下:
1. 一种功率系统，包括：
第一功率资产，包括第一功率源和第一功率控制器，其中所述第一功率控制器配置成指示所述第一功率源产生第一功率量，其中所述第一功率控制器包括配置成接收在第一频率范围的误差量的第一滤波器；以及
第二功率资产，包括第二功率源和第二功率控制器，其中所述第二功率控制器配置成指示所述第二功率源产生第二功率量，其中所述第二功率控制器包括配置成接收在第二频率范围的所述误差量的第二滤波器，其中所述误差量基于在功率需求量与所述第一功率量和所述第二功率量之和之间的差，并且其中所述第一功率控制器配置成：
指示所述第一功率源产生所述第一功率量；
基于由所述第一滤波器接收的所述误差量而调整所述第一功率量直到接收的所述误差量基本上为零；以及
在接收的所述误差量基本上为零时：
基于所述第一功率源而确定第一预期的操作功率量；以及
基于所述第一预期的操作功率量而调整所述第一功率量。
2. 如技术方案1所述的功率系统，其中所述第二功率控制器配置成：
指示所述第二功率源产生所述第二功率量；
基于由所述第二滤波器接收的所述误差量而调整所述第二功率量直到接收的所述误差量基本上为零；以及
在接收的所述误差量基本上为零时：
基于所述第二功率源而确定第二预期的操作功率量；以及
基于所述第二预期的操作功率量而调整所述第二功率量。
3. 如技术方案1所述的功率系统，其中所述第一功率控制器配置成基于所述第一预期的操作功率量而调整所述第一功率量，以调整在所述第二频率范围的所述误差量。
4. 如技术方案1所述的功率系统，其中所述第一频率范围和所述第二频率范围不重叠。
5. 如技术方案1所述的功率系统，还包括含有第三功率源和第三功率控制器的第三功率资产，所述第三功率控制器配置成指示所述第三功率源产生第三功率量；其中所述第一功率控制器包括配置成接收在第三频率范围的误差量的第三滤波器，并且其中所述误差量基于所述第一功率量、所述第二功率量和所述第三功率量之和。
6. 如技术方案1所述的功率系统，其中所述第一功率源是电池组、气体引擎、燃煤涡轮机、燃料电池、核电机、风力涡轮机、太阳能电池、水力发电机及地热阀中的至少一个。
7. 如技术方案1所述的功率系统，其中所述第一预期的操作功率量基于所述第一功率源的一个或多个操作参数和一个或多个商务规则中的至少一个。
8. 如技术方案1所述的功率系统，其中所述第一功率控制器还配置成基于所述第一功率源的一个或多个操作参数以某个速率，调整所述第一功率量。
9. 如技术方案1所述的功率系统，其中与所述误差量关联的频率基于随着时间的过去的所述误差量的变化率。
10. 如技术方案1所述的功率系统，还包括产生多个功率量的多个功率资产，并且其中所述误差量基于在需求量与所述多个功率量的总数之间的差。
11. 如技术方案1所述的功率系统，其中所述第一功率资产和所述第二功率资产中的至少一个是固态氧化物燃料电池。
12. 一种功率资产，包括：
功率源；以及
功率控制器，包括配置成接收在第一频率范围的误差量的滤波器，其中所述误差量基于在功率需求量与总功率产生量之间的差，其中所述功率控制器配置成：
指示所述功率源产生某个功率量；
基于由所述滤波器接收的所述误差量而调整所述功率量直到接收的所述误差量基本上为零；以及
在接收的所述误差量基本上为零时：
基于所述功率源而确定预期的操作功率量；以及
基于所述预期的操作功率量而调整所述功率量。
13. 如技术方案12所述的功率资产，其中所述功率控制器配置成基于所述预期的操作功率量而调整所述功率量，以调整在所述第二频率范围的所述误差量。
14. 如技术方案13所述的功率资产，其中所述第一频率范围和所述第二频率范围不重叠。
15. 如技术方案12所述的功率资产，其中所述功率源是电池组、气体引擎、燃煤涡轮机、燃料电池、核电机、风力涡轮机、太阳能电池、水力发电机及地热阀中的至少一个。
16. 如技术方案12所述的功率资产，其中所述预期的操作功率量基于所述功率源的一个或多个操作参数和一个或多个商务规则中的至少一个。
17. 如技术方案12所述的功率资产，其中所述功率控制器还配置成基于所述第一功率源的一个或多个操作参数以某个速率，调整所述功率量。
18. 如技术方案12所述的功率资产，其中所述功率控制器还配置成基于所述第一功率源的一个或多个操作参数以某个速率，减小所述第一功率量。
19. 如技术方案12所述的功率资产，其中与所述误差量关联的频率基于随着时间的过去的所述误差量的变化率。
20. 如技术方案12所述的功率资产，其中所述第二功率资产是固态氧化物燃料电池。
21. 一种用于控制多个功率资产的方法，其中所述多个功率资产中的每个产生某个功率量，所述方法包括：
基于功率需求量和由所述多个功率资产产生的总功率量而确定误差量，其中所述误差量与第一频率关联；
基于所述第一频率而选择所述多个功率资产的第一功率资产；
调整由所述第一功率资产产生的所述功率量以降低所述误差量；
调整由所述多个功率资产的所述功率资产中的一个产生的所述功率量，以调整在第二频率的所述误差量；
基于所述第二频率而选择第二功率资产；以及
增大由所述第二功率资产产生的所述功率量以降低所述误差量；
22. 如技术方案21所述的方法，其中所述第一功率资产和所述第二功率资产中的至少一个是固态氧化物燃料电池。
本发明提供另一组技术方案,如下:
1. 一种功率系统(100)，包括：
第一功率资产(104)，包括第一功率源(202)和第一功率控制器(204)，其中所述第一功率控制器(204)配置成指示所述第一功率源(202)产生第一功率量(110)，其中所述第一功率控制器(204)包括配置成接收在第一频率范围的误差量(126)的第一滤波器(206)；以及
第二功率资产(106)，包括第二功率源(202)和第二功率控制器(204)，其中所述第二功率控制器(204)配置成指示所述第二功率源(202)产生第二功率量(112)，其中所述第二功率控制器(204)包括配置成接收在第二频率范围的所述误差量(126)的第二滤波器(206)，其中所述误差量(126)基于在功率需求量(124)与所述第一功率量(110)和所述第二功率量(112)之和之间的差，并且其中所述第一功率控制器(204)配置成：
指示所述第一功率源(202)产生所述第一功率量(110)；
基于由所述第一滤波器(206)接收的所述误差量(126)而调整所述第一功率量(110)直到接收的所述误差量(126)基本上为零；以及
在接收的所述误差量(126)基本上为零时：
基于所述第一功率源(202)而确定第一预期的操作功率量；以及
基于所述第一预期的操作功率量而调整所述第一功率量(110)。
2. 如技术方案1所述的功率系统(100)，其中所述第二功率控制器(204)配置成：
指示所述第二功率源(202)产生所述第二功率量(112)；
基于由所述第二滤波器(206)接收的所述误差量(126)而调整所述第二功率量(112)直到接收的所述误差量(126)基本上为零；以及
在接收的所述误差量(126)基本上为零时：
基于所述第二功率源(202)而确定第二预期的操作功率量；以及
基于所述第二预期的操作功率量而调整所述第二功率量(112)。
3. 如技术方案1所述的功率系统(100)，其中所述第一功率控制器(204)配置成基于所述第一预期的操作功率量而调整所述第一功率量(110)，以调整在所述第二频率范围的所述误差量(126)。
4. 如技术方案1所述的功率系统(100)，其中所述第一频率范围和所述第二频率范围不重叠。
5. 如技术方案1所述的功率系统(100)，还包括含有第三功率源(202)和第三功率控制器(204)的第三功率资产(108)，所述第三功率控制器(204)配置成指示所述第三功率源(202)产生第三功率量(114)；其中所述第一功率控制器(204)包括配置成接收在第三频率范围的误差量(126)的第三滤波器(206)，并且其中所述误差量(126)基于所述第一功率量(110)、所述第二功率量(112)和所述第三功率量之和。
6. 如技术方案1所述的功率系统(100)，其中所述第一功率源(202)是电池组、气体引擎、燃煤涡轮机、燃料电池、核电机、风力涡轮机、太阳能电池、水力发电机及地热阀中的至少一个。
7. 如技术方案1所述的功率系统(100)，其中所述第一预期的操作功率量基于所述第一功率源(202)的一个或多个操作参数和一个或多个商务规则中的至少一个。
8. 如技术方案1所述的功率系统(100)，其中所述第一功率控制器(204)还配置成基于所述第一功率源(202)的一个或多个操作参数以某个速率，调整所述第一功率量(110)。
9. 如技术方案1所述的功率系统(100)，其中与所述误差量(126)关联的频率基于随着时间的过去的所述误差量(126)的变化率。
10. 如技术方案1所述的功率系统(100)，还包括产生多个功率量的多个功率资产(102)，并且其中所述误差量(126)基于在需求量(124)与所述多个功率量的总数(118)之间的差。
11. 如技术方案1所述的功率系统(100)，其中所述第一功率资产(104)和所述第二功率资产(106)中的至少一个是固态氧化物燃料电池。
12. 一种功率资产(200)，包括：
功率源(202)；以及
功率控制器(204)，包括配置成接收在第一频率范围的误差量(126)的滤波器(206)，其中所述误差量(126)基于在功率需求量(124)与总功率产生量(118)之间的差，其中所述功率控制器(204)配置成：
指示所述功率源(202)产生功率量(110)；
基于由所述滤波器(206)接收的所述误差量(126)而调整所述功率量(110)直到接收的所述误差量(126)基本上为零；以及
在接收的所述误差量(126)基本上为零时：
基于所述功率源而确定预期的操作功率量；以及
基于所述预期的操作功率量而调整所述功率量(110)。
13. 如技术方案12所述的功率资产(200)，其中所述功率控制器(204)配置成基于所述预期的操作功率量(124)而调整所述功率量(110)，以调整在所述第二频率范围的所述误差量(126)。
14. 如技术方案13所述的功率资产，其中所述第一频率范围和所述第二频率范围不重叠。
15. 如技术方案12所述的功率资产，其中所述功率源(202)是电池组、气体引擎、燃煤涡轮机、燃料电池、核电机、风力涡轮机、太阳能电池、水力发电机及地热阀中的至少一个。
附图说明
在参照附图阅读下面的详细描述时，将变得更好理解本公开的这些和其它特征、方面和优点，附图中相似的字符在所有图形通篇中表示相似的部分，其中：
图1是包含多个功率资产的示范功率系统的示意图；
图2是诸如图1中示出的功率资产的示范功率资产的示意图；
图3是使用图1中示出的功率系统的需求中的增大的示范情形的说明；
图4是图2中示出的功率源控制器204的示范配置的示意图；以及
图5是管理图1中示出的功率系统的示范过程的流程图；
除非另有指示，否则，本文中提供的图形意味着图示本公开的实施例的特征。这些特征被认为在包括本公开的一个或多个实施例的各种各样的系统中是可适用的。因此，图形不意味着包含由本领域技术人员熟知的、用于实施本文中公开的实施例所要求的所有常规特征。
具体实施方式
在下面的说明书和权利要求书中，将参考多个术语，其将定义成具有下面的含意。
除非上下文明确指示，否则，单数形式“一”、“一个”和“该”包含复数参考。
“可选的”或“可选地”意味着随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，并且描述包含其中事件发生的实例和其中事件不发生的实例。
如本文所使用的近似语言在说明书和权利要求书通篇中可应用于修改任何数量表示，该任何数量表示可准许变化而没有导致与它相关的基本功能中的变化。因此，通过诸如“大约”、“近似”和“基本上”的一个术语或多个术语所修改的值不是要局限于所指定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精确度。在这里并且在说明书和权利要求书通篇中，范围限制可被组合和互换，这类范围被识别，并且包含在其中所包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。
如本文所使用的，术语“处理器”和“计算机”以及例如“处理装置”、“计算装置”和“控制器”的有关术语不限于只在本领域中称为计算机的那些集成电路，而是从广义上指微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路及其它可编程电路，并且这些术语在本文中可互换使用。在本文中描述的实施例中，存储器可包含但不限于计算机可读媒介，例如随机存取存储器(RAM)和诸如闪速存储器的计算机可读非易失性媒介。备选地，也可使用软盘、压缩光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能光盘(DVD)。而且，在本文中所述实施例中，附加的输入信道可以是但不限于与诸如鼠标和键盘的操作员接口相关联的计算机外设。备选地，也可使用其它计算机外设，其例如可包含但不限扫描仪。此外，在示范实施例中，附加的输出信道可包含但不限于操作员接口监测器。
此外，如本文中所使用的，术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包含在存储器中存储用于由个人计算机、工作站、客户端和服务器运行的任何计算机程序。
如本文中所使用的，术语“非暂时性计算机可读媒体”意图表示以用于诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块或任何装置中的其它数据的信息的短期和长期存储的任何方法或技术实现的任何有形的基于计算机的装置。因此，本文中描述的方法可编码为在包含但不限于存储装置和存储器装置的有形、非暂时性计算机可读媒介中体现的可运行指令。此类指令在由处理器运行时，促使处理器执行本文中描述的方法的至少一部分。此外，如本文中所使用的，术语“非暂时性计算机可读媒体”包含所有有形计算机可读媒体，其包含但不限于非暂时性计算机存储装置，其包含但不限于易失性和非易失性媒体，以及可移动和非可移动媒体,例如固件、物理和虚拟存储装置、CD-ROM、DVD和诸如网络或因特网的任何其它数字源及尚未开发的数字部件，其中唯一的例外是暂时性传播信号。
此外，如本文中所使用的，术语“实时”指关联事件的发生时间、预确定的数据的测量和收集的时间、用来处理数据的时间及对事件和环境的系统响应的时间中的至少一个。在本文中描述的实施例中，这些活动和事件基本上瞬间发生。
本文中描述的方法和系统提供用于管理包含多个功率资产的功率系统，以在对于效率或其它预期的参数自动变更不同功率资产的功率输出的同时，提供等于需求的功率。此外，本文中描述的方法和系统允许有效地操作多个连接的功率资产以迅速响应需求中的变化。而且，本文中描述的系统和方法不限于任何单个类型的功率资产或功率资产的组合，而是可采用如本文中所述地那样配置的任何发电装置来实现。例如，本文中描述的方法和系统可与电池组、气体引擎、燃煤涡轮机、燃料电池、核电机、风力涡轮机、太阳能电池、水力发电机、地热阀(tap)及能够生成能量的任何其它装置一起使用。通过随着时间的过去而独立控制每个功率资产，在允许功率资产将负载从一个资产转移到另一资产的同时，功率系统中包含的多个资产的有效操作允许恒功率。
图1是包含多个功率资产102的示范功率系统100的示意图。功率系统100包含多个功率资产102，其包含第一资产104、第二资产106和第三资产108。在示范实施例中，每个功率资产104、106和108分别输出功率量110、112和114。功率系统100向电网116输出功率。向电网116输出的总功率量118是组合的功率量110、112和114。功率系统100也包含功率反馈环路120，其中，功率反馈环路120将总功率量118传递到功率系统控制器122。功率系统控制器122接收来自功率反馈环路120的总功率量118和功率设置点124（也称为功率需求量）。在一些实施例中，功率设置点124由与电网116关联的公用事业设置。功率系统控制器122基于在总功率量118与功率设置点124之间的差而计算误差量126。误差量126驱动功率资产104、106和108的功率输出110、112和114。在示范实施例中，误差量126是需要生成以满足功率设置点124的附加的功率量。在示范实施例中，功率系统100不输出比由功率设置点124所需的更多的功率。
虽然只示出三个功率资产（104、106和108），但系统100能够包含组合在一起以贡献功率来满足功率设置点124的任何数量的功率资产。在一些实施例中，系统100也包含辅助或非受控负载128。辅助负载将是在容纳多个功率资产102的一个或多个的发电厂处运行组件所要求的功率。非受控功率源能够将干扰添加到功率资产110、112和114。
图2是诸如图1中示出的功率资产104、106和108的示范功率资产200的示意图。功率资产200包含功率源202和功率控制器204。在示范实施例中，功率源202生成电能。功率源202包含但不限于电池组、气体引擎、燃煤涡轮机、燃料电池、核电机、风力涡轮机、太阳能电池、水力发电机、地热阀及能够生成能量的任何其它装置。在一些实施例中，功率源202包含或者是虚拟功率装置，例如通过需求响应事件创建的装置，或者是不共处一地，但作为单个资产来控制的功率资产的编组。每个不同功率源202包含控制对应功率源202的操作的若干属性或参数。例如，电池组快速响应功率输出中的变化，并且能够在要求功率中的迅速增大时使用。然而，电池组耗尽并且不得不再充电。通常，电池组不能在延长的时间段内使用。另一示例是气体引擎，其能够在比电池组更长的时间段内提供功率，但要求用来加电的时间量。第三示例是燃料电池，其在长时间段内提供有效的功率，但要求相当大的时间量以增大功率输出。在示范实施例中，燃料电池是固态氧化物燃料电池。其它可能的属性包含功率源202的状况、功率源202的过去操作和如由功率源202的操作员预期的其它属性或参数。
功率控制器204控制由功率源202产生的能量的量。在示范实施例中，功率控制器204包含带通滤波器206、控制器增益Kp 208和Ki 210、积分器212和滤波器逻辑模块214。带通滤波器206配置成在误差量126在特定频率时接收误差量126（在图1中示出）。更具体地说，每个功率控制器204中的每个带通滤波器206配置成只接收在不同频率的误差量126。频率与某个时间段内的误差量126中的变化有关。在一个示例中，与第一资产104关联的带通滤波器206设置成在误差量以每秒1MW的速率变化时，接受误差量126，而与第二资产106关联的带通滤波器206设置成在误差量以每分钟1MW的速率变化时，接受误差量126。在此示例中，与第三资产108（在图1中示出）关联的带通滤波器206设置成在误差量以每小时1MW的速率变化时，接受误差量126。误差量126的频率在带通滤波器206的可接受范围外时，带通滤波器206阻止误差量126影响对应功率控制器204。在一些实施例中，对于不同资产,可接受范围重叠。在其它实施例中，带通滤波器206是高通滤波器或低通滤波器。本领域技术人员将理解，带通滤波器206只是示例滤波器，并且其它类型的滤波器可用来允许本公开如本文中所述那样运行。
在带通滤波器206接受误差量126时，误差量126被传送到控制器增益Kp 208和Ki210。控制器增益Kp 208和Ki 210各被调谐以便从功率源202提供预期的响应。例如，如果误差量为10MW，则控制器增益Kp 208和Ki 210可各设置在0.1。这产生了在功率源202的功率输出中的1MW初始步，其具有随着观测的功率误差126接近0MW而变小的每秒1MW的初始斜升率。在示范实施例中，Kp 208和Ki 210基于功率源202的属性。在一个示例中，Kp 208和Ki210配置成缓慢或快速增大功率源202的功率输出。
积分器212跟踪由功率源202产生的功率量。使用上述示例，Kp 208和Ki 210均设置成0.1，并且每个的输出为1MW。功率源202正产生20MW，并且接收30MW的新功率设置点。积分器212接收1MW输出，并且将其设置增大到21MW。积分器212的输出开始以每秒1MW的速率斜升其输出，并且其控制器输出与Kp 208的输出组合。一秒后，组合的功率控制器输出为总共22MW。功率控制器204指示功率源202产生22MW的功率。如果误差量126未降为零，并且误差量仍在由功率控制器的带通滤波器206接受的频率内，则功率控制器204将接收8MW的误差量126，并且该过程将重复。
滤波器逻辑模块214控制功率源202的操作以降低由功率源202产生的功率量，并且将功率生产转移到另一功率源202。滤波器逻辑模块214配置成以某个速率降低由功率源202产生的功率。通过产生更少的功率，误差量126增大。对于误差量126中的增大,滤波器逻辑模块214控制频率。由此，控制哪个带通滤波器206接受由滤波器逻辑模块214生成的误差量126。然而，滤波器逻辑模块214被配置，使得生成的误差量126将不被与滤波器逻辑模块的功率控制器204关联的带通滤波器206接受。在一些实施例中，滤波器逻辑模块214配置成通过将误差量126的频率设置成其它功率资产的带通滤波器206的频率范围，将发电转移到特定功率资产200。在其它实施例中，滤波器逻辑模块214从其功率源202转移出发电，但不知道哪个其它功率资产200将获得松弛(pick up the slack)。在一些实施例中，滤波器逻辑模块214配置成在开始降低功率源的输出前允许功率源202在某个时间量内以某个输出电平操作。在一些实施例中，滤波器逻辑模块214配置成根据任何预期的操作参数、方法或其它商务规则，降低功率源202的操作。示例包含但不限于在一个资产的最佳功率设置点被定义为另一功率资产的一部分的情况。在另一示例中，监管控制器基于最有效的操作状况或最低成本操作而为每个资产定义最佳设置点。仍有的另一示例包含为特定情形准备系统100，即，始终确保电池组被充分充电以便处理未计划的电网断电。
在一些实施例中，滤波器逻辑模块214配置成将功率源202的功率输出降低到预期的操作功率量。例如，对于电池组，预期的操作功率量为零。基于电池组的操作参数(例如电池组中的电荷量、电池组能够产生预期的电荷的时长和电池组的当前剩余寿命时间)，设置电池组的功率输出的降低率。
在示范实施例中，第一资产104是电池组，第二资产106是气体引擎，并且第三资产108是燃料电池。在其它实施例中，每个功率资产104、106和108是不同类型的功率资产。多个功率资产102包含但不限于电池组、气体引擎、燃料电池、核能、风力涡轮机、太阳能电池、水电和地热。在一些实施例中，每个功率资产104、106和108位于相同位置处。在其它实施例中，功率资产104、106和108展开在不同位置中，可能相隔数英里。
图3是在某个情形期间在某个时间段内功率系统100（在图1中示出）的功率输出的图形视图。图3包含总功率输出图表300，其包含以功率单位(PU)表示的为系统100定义总功率输出118（在图1中示出）的y轴302。图表300也包含以小时为单位定义时间的x轴304。而且，图表300包含功率输出对时间曲线306。在图表300中，功率需求在时间T=0从0到1增大1个功率单位(PU)。图表300图示由功率系统100随时间的过去产生的总功率量，其中，曲线306示出功率中的变化。
图3包含多个资产的功率输出图表320，其包含为第一资产104、第二资产106和第三资产108（全部在图1中示出）中的每个定义功率输出110、112和114（在图1中示出）的y轴322。图表320也包含以小时为单位定义时间的x轴，其与图表300中的x轴304一致(inline)。而且，图表320包含多个功率输出对时间曲线326、328和330。最左的曲线326表示随着时间的过去的第一资产104的功率输出110。中间的曲线328表示随着时间的过去的第二资产106的功率输出112。最右的曲线330表示随着时间的过去的第三资产的功率输出114。
在示范实施例中，第一资产104是电池组，第二资产106是气体引擎，并且第三资产108是燃料电池，例如固态氧化物燃料电池。如图表300中所示，用于功率系统100的总功率输出306立即从0 PU增大到1 PU。在图表320中，来自电池组104的功率输出326立即增大以满足要求的1 PU的需求。在来自气体引擎106的功率输出328增大时，来自电池组104的功率输出326减小。如图表320中所示，在此过渡期间，总输出功率306未变化。在整个图表320中，来自燃料电池108的功率输出330缓慢增大，直至燃料电池108在有效地提供用于总功率输出306要求的所有功率。另外，电池组104在再充电时的时间段内，电池组104被示出以产生负功率。
在功率需求从0 PU增大到1 PU时，生成1 PU的误差量126。与电池组104关联的带通滤波器206接受由于高频造成的误差量126，其中误差量126极快地从0改变成1。与电池组104关联的滤波器逻辑模块214以1小时0.5 PU的误差率降低功率。以此误差率，气体引擎106以接近于相同的速率迅速增大功率输出，而燃料电池108以极缓慢但恒定的速率缓慢增大。在示范实施例中，用于气体引擎106和燃料电池108两者的带通滤波器206设置成相同频率。每次气体引擎106降低其输出时，燃料电池108缓慢增大其输出，并且气体引擎106继续补充需求功率的剩余功率。在气体引擎106与燃料电池108之间增大率中的差可能基于与每个功率源对应的控制器增益Kp 208和Ki 210（均在图2中示出）中的差。
在图3中图示的情形中，电池组104配置成在气体引擎106起动时，基于增大的需求而立即输出功率。随后，燃料电池108缓慢提升(ramp up)以满足增大的需求，而气体引擎106弥补在由燃料电池108产生的功率量与需求量之间的差。在其它情形中，功率资产的不同配置具有不同行为。在另一情形中，多个功率资产包含多个电池组，其在将功率转移到为它们再充电的燃料电池前被循环通过。在附加的情形中，用于气体引擎的滤波器逻辑模块知道维护计划在某天某个时间在气体引擎上执行，并且在准备进行那个维护中使气体引擎掉电。
图4是图2中示出的功率源控制器204的示范配置的示意图。更具体地说，服务器计算机装置400可包含但不限于功率系统控制器122（在图1中示出）和功率控制器202（在图2中示出）。服务器计算机装置400也包含用于运行指令的处理器402。指令可存储在存储器区域404中。处理器402可包含一个或多个处理单元（例如，在多核配置中）。
处理器402操作地耦合到通信接口406，使得服务器计算机装置400能够与诸如功率源202（在图2中示出）、功率控制器204（在图2中示出）、功率系统控制器122（在图1中示出）或客户端系统（未示出）的远程装置进行通信。例如，通信接口406可接收误差量126，如图1中所图示。
处理器402也操作地耦合到存储装置408。存储装置408是适合于存储和/或检索诸如但不限于与数据库（未示出）关联的数据的数据的任何计算机操作硬件。在一些实施例中，存储装置408集成在服务器计算机装置400中。例如，服务器计算机装置400可包含作为存储装置408的一个或多个硬盘驱动。在其它实施例中，存储装置408在服务器计算机装置400外部，并且由多个服务器计算机装置400访问。例如，存储装置408可包含存储区域网络(SAN)、网络附接存储(NAS)系统和/或多个存储单元，例如在廉价磁盘冗余阵列(RAID)配置中的硬盘和/或固态磁盘。
在一些实施例中，处理器402经由存储接口410操作地耦合到存储装置408。存储接口410是能够为处理器402提供对存储装置408的访问的任何组件。存储接口410例如可包含高级技术附接(ATA)适配器、串行ATA (SATA)适配器、小型计算机系统接口(SCSI)适配器、RAID控制器、SAN适配器、网络适配器和/或为处理器402提供对存储装置408的访问的任何组件。
处理器402运行计算机可运行指令用于实现本公开的方面。在一些实施例中，通过运行计算机可运行指令，或者通过以其它方式编程，处理器402被变换成专用微处理器。例如，处理器402编程有如在下文进一步描述的指令。
图5是管理图1中示出的功率系统100的示范过程500的流程图。在示范实施例中，过程500由功率系统控制器122（在图1中示出）和与图1中示出的多个功率资产102关联的各种功率控制器204（在图2中示出）实时执行。
功率系统控制器122基于功率需求量124和由多个功率资产102（全部在图1中示出）产生的总功率量118而确定502误差量126。误差量126与第一频率关联。多个功率资产102的第一功率资产104基于第一频率而选择504自身。第一功率资产104的功率控制器204调整506由第一功率资产104产生的功率量110（在图1中示出）以降低误差量126。在示范实施例中，增大功率量110以降低误差量126，然而，其它调整是可行的。
功率资产200（在图2中示出）的功率控制器204调整508由多个功率资产102的功率资产200产生的功率量以增大在第二频率的误差量126。在示范实施例中，降低功率量以增大误差量126，然而，其它调整是可行的。第二功率资产106（在图1中示出）的功率控制器204基于第二频率而选择510自身。第一功率资产106的功率控制器204调整512由第二功率资产106产生的功率量112（在图1中示出）以降低误差量126。
在示范实施例中，上述过程500是迭代过程，并且将随误差量126和功率需求量124变化而重复。在一些实施例中，预期的操作参数、方法或其它商务规则将修改功率输出的调整506、508和512。这些调整506、508和512可增大或减小，并且可在量值中变化。虽然系统100可达到如图4中示出的稳态，但过程500可能始终调整多个功率资产102的输出。
上述方法和系统提供用于管理包含多个功率资产的功率系统，以在对于效率或其它预期的参数自动变更不同功率资产的功率输出的同时，提供等于需求的功率。此外，本文中描述的方法和系统允许有效地操作多个连接的功率资产以迅速响应需求中的变化。而且，本文中描述的系统和方法不限于任何单个类型的功率资产或功率资产的组合，而是可采用如本文中所述地那样配置的任何发电装置来实现。例如，本文中描述的方法和系统可与电池组、气体引擎、燃煤涡轮机、燃料电池、核电机、风力涡轮机、太阳能电池、水力发电机、地热阀及能够生成能量的任何其它装置一起使用。通过随着时间的过去而独立控制每个功率资产，在允许功率资产将负载从一个资产转移到另一资产的同时，功率系统中包含的多个资产的有效操作允许恒功率。
本文中描述的方法、系统和设备的示范技术效果包含下列中的至少一个：(a)迅速响应功率需求中的变化；(b)在功率源之间变化的同时，提供恒功率输出；(c)基于功率源的效率或其它操作参数而在那些功率源之间转移发电责任；以及(d)在仍满足功率需求的同时，独立操作每个功率源。
上面详细描述了用于监测动态系统的方法和系统的示范实施例。本文中描述的方法和系统不限于本文中描述的特定实施例，但是而是，系统的组件或方法的步骤可与本文中描述的其它组件或步骤独立并且单独地利用。例如，方法也可与多个不同功率系统组合使用，并且不限于仅采用如本文中所述的功率系统实施。另外，方法也可与其它功率源一起使用，并且不限于仅采用如本文中所述的功率源实施。而是，示范实施例可结合将如本文中所述地那样操作的许多其它发电装置一起实现和利用。
虽然各种实施例的特定特征可在一些图形中示出而未在其它图形中示出，但这只是为了方便。根据本文中描述的系统和方法的原理，可与任何其它图形的任何特征组合来引用或要求保护图形的任何特征。
一些实施例涉及使用一个或多个电子或计算装置。此类装置通常包含处理器、处理装置或控制器，例如通用中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微控制器、精简指令集计算机(RISC)处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理(DSP)装置和/或能够运行本文中描述的功能的任何其它电路或处理装置。本文中描述的方法可编码为在包含但不限于存储装置和/或存储器装置的计算机可读媒介中体现的可运行指令。此类指令在由处理装置运行时，促使处理装置执行本文中描述的方法的至少一部分。上述示例只是示范的，并且因此不意图以任何方式限制术语处理器和处理装置的定义和/或含意。
此书面描述使用包含最佳模式的示例公开了实施例，并且也使本领域的技术人员能够实施实施例，包含制作和使用任何装置或系统并执行任何包含的方法。本公开的可取得专利的范围由权利要求书定义，并且可包含本领域技术人员想到的其它示例。如果这类其他示例具有没有不同于权利要求书的文字语言的结构元件，或者如果它们包含具有与权利要求书的文字语言的无实质差异的等效结构元件，则它们意图处于权利要求书的范围之内。
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Claims (20)

1.一种功率系统，包括：
第一功率资产，包括第一电源和第一功率控制器，其中所述第一功率控制器配置成指示所述第一电源产生第一功率量，其中所述第一功率控制器包括配置成以第一频率范围接收误差量的第一滤波器；以及
第二功率资产，包括第二电源和第二功率控制器，其中所述第二功率控制器配置成指示所述第二电源产生第二功率量，其中所述第二功率控制器包括配置成以第二频率范围接收所述误差量的第二滤波器，其中所述误差量基于在功率需求量与所述第一功率量和所述第二功率量之和之间的差，并且其中所述第一功率控制器配置成：
指示所述第一电源产生所述第一功率量；
基于由所述第一滤波器接收的所述误差量而调整所述第一功率量直到接收的所述误差量基本上为零；以及
在接收的所述误差量基本上为零时：
基于所述第一电源而确定第一预期的操作功率量；以及
基于所述第一预期的操作功率量而调整所述第一功率量，
其中所述第一功率控制器配置成基于所述第一预期的操作功率量而调整所述第一功率量，从而以所述第二频率范围调整所述误差量。
2.如权利要求1所述的功率系统，其中所述第二功率控制器配置成：
指示所述第二电源产生所述第二功率量；
基于由所述第二滤波器接收的所述误差量而调整所述第二功率量直到接收的所述误差量基本上为零；以及
在接收的所述误差量基本上为零时：
基于所述第二电源而确定第二预期的操作功率量；以及
基于所述第二预期的操作功率量而调整所述第二功率量。
3.如权利要求1所述的功率系统，其中所述第一频率范围和所述第二频率范围不重叠。
4.如权利要求1所述的功率系统，还包括含有第三电源和第三功率控制器的第三功率资产，所述第三功率控制器配置成指示所述第三电源产生第三功率量；其中所述第一功率控制器包括配置成以第三频率范围接收误差量的第三滤波器，并且其中所述误差量基于所述第一功率量、所述第二功率量和所述第三功率量之和。
5.如权利要求1所述的功率系统，其中所述第一电源是以下中的至少一个：气体引擎、燃煤涡轮机、燃料电池、核电机、风力涡轮机、太阳能电池、水力发电机及地热阀。
6.如权利要求1所述的功率系统，其中所述第一电源是以下中的至少一个：电池组、气体引擎、燃煤涡轮机、核电机、风力涡轮机、水力发电机及地热阀。
7.如权利要求1所述的功率系统，其中所述第一预期的操作功率量基于以下中的至少一个：所述第一电源的一个或多个操作参数和一个或多个商务规则。
8.如权利要求1所述的功率系统，其中所述第一功率控制器还配置成基于所述第一电源的一个或多个操作参数以某个速率，调整所述第一功率量。
9.如权利要求1所述的功率系统，其中与所述误差量关联的频率基于所述误差量随着时间的变化率。
10.如权利要求1所述的功率系统，还包括产生多个功率量的多个功率资产，并且其中所述误差量基于在所述功率需求量与所述多个功率量的总数之间的差。
11.如权利要求1所述的功率系统，其中所述第一功率资产和所述第二功率资产中的至少一个是固态氧化物燃料电池。
12.一种功率资产，包括：
电源；以及
功率控制器，包括配置成以第一频率范围接收误差量的滤波器，其中所述误差量基于在功率需求量与总功率产生量之间的差，其中所述功率控制器配置成：
指示所述电源产生功率量；
基于由所述滤波器接收的所述误差量而调整所述功率量直到接收的所述误差量基本上为零；以及
在接收的所述误差量基本上为零时：
基于所述电源而确定预期的操作功率量；以及
基于所述预期的操作功率量而调整所述功率量，
其中所述功率控制器配置成基于所述预期的操作功率量而调整所述功率量，从而以第二频率范围调整所述误差量。
13.如权利要求12所述的功率资产，其中所述第一频率范围和所述第二频率范围不重叠。
14.如权利要求12所述的功率资产，其中所述电源是以下中的至少一个：气体引擎、燃煤涡轮机、燃料电池、核电机、风力涡轮机、太阳能电池、水力发电机及地热阀。
15.如权利要求12所述的功率资产，其中所述电源是以下中的至少一个：电池组、气体引擎、燃煤涡轮机、核电机、风力涡轮机、水力发电机及地热阀。
16.如权利要求12所述的功率资产，其中所述预期的操作功率量基于以下中的至少一个：所述电源的一个或多个操作参数和一个或多个商务规则。
17.如权利要求12所述的功率资产，其中所述功率控制器还配置成基于所述电源的一个或多个操作参数以某个速率，调整所述功率量。
18.如权利要求12所述的功率资产，其中所述功率控制器还配置成基于所述电源的一个或多个操作参数以某个速率，减小所述功率量。
19.如权利要求12所述的功率资产，其中与所述误差量关联的频率基于所述误差量随着时间的变化率。
20.如权利要求12所述的功率资产，其中所述功率资产是固态氧化物燃料电池。
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