CN107112751A - 电网系统以及确定电网系统中的一个或多个建筑物连接处的功率消耗的方法 - Google Patents

电网系统以及确定电网系统中的一个或多个建筑物连接处的功率消耗的方法 Download PDF

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CN107112751A CN201580054206.5A CN201580054206A CN107112751A CN 107112751 A CN107112751 A CN 107112751A CN 201580054206 A CN201580054206 A CN 201580054206A CN 107112751 A CN107112751 A CN 107112751A
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Abstract

电网系统和确定电网系统中的一个或多个建筑物连接处的功率消耗的方法。所述电网系统包括：电网，包括主干网部分；多个建筑物连接，每个建筑物连接包括第一计量器，第一计量器被配置用于计量从主干网部分输入到相关联的建筑物的功率和从相关联的建筑物输出到主干网部分中的功率；针对所述多个建筑物连接中的一个或多个建筑物连接的至少一个第二计量器，所述至少一个第二计量器相对于主干网部分设置在第一计量器的下游并且被配置用于计量从辅助发电机输出到相关联的建筑物的功率；以及合并单元，被配置用于基于来自相关联的第一计量器的读数和第二计量器的读数，来确定所述多个建筑物连接中的所述一个或多个建筑物连接处的功率消耗。

Description

电网系统以及确定电网系统中的一个或多个建筑物连接处的 功率消耗的方法
技术领域
本发明广泛地涉及一种电网系统以及确定电网系统中的一个或多个建筑物连接处的功率消耗的方法。
背景技术
至今，大多数建筑物，特别是诸如购物中心或工业建筑物等的商业建筑物，从主干电网系统获得所有自身的电力。作为建筑物的嵌入式发电机而独立于电力网络执行与建筑物相关联的任何发电，仅仅减少从电力网络汲取的总能量。这留下了能源供给和相关联的问题，诸如，替代或“绿色”能源等的技术开发和整合，以及仅由少数实体负责的用于金融结算等的系统和方法，这可能阻碍了这些领域的更快改进。
另一方面，已经具有从诸如光伏(photo-voltaic，PV)发电机的辅助源供给的电力的建筑物中的所有者或利益相关者，正面临与到主干电网和与PV发电机(包括相关联的计量器等)的通用专有连接这两者的独立连接相关联的技术问题。这会导致复杂度增加，包括技术维护和校准问题等方面，为单独结算在技术和行政上提供必要的资源方面，以及责任问题方面。
本发明的实施例提供了一种寻求解决上述问题中的至少一个的电网系统以及确定电网系统中的一个或多个建筑物连接处的功率消耗的方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种电网系统，其包括：电网，包括主干网部分；多个建筑物连接，每个建筑物连接包括第一计量器，第一计量器被配置用于计量从主干网部分输入到相关联的建筑物的功率和从相关联的建筑物输出到主干网部分中的功率；针对多个电信网连接中的一个或多个建筑物连接的至少一个第二计量器，所述至少一个计量器相对于主干网部分设置在第一计量器的下游并且被配置用于计量从辅助发电机输出到相关联的建筑物的功率；以及合并(consolidation)单元，被配置用于基于来自相关联的第一计量器和第二计量器的读数，来确定所述多个建筑物连接中的一个或多个建筑物连接处的功率消耗。
根据本发明的第二方面，提供了一种确定电网系统中的一个或多个建筑物连接处的功率消耗的方法，所述方法包括：使用第一计量器计量从电网系统的主干网部分输入到与一个或多个建筑物连接中的相应建筑物连接相关联的建筑物的功率和从相关联的建筑物输出到主干网部分中的功率；针对所述建筑物连接中的一个或多个建筑物连接，使用相对于主干网部分设置在第一计量器的下游的第二计量器计量从辅助发电机输出到相关联的建筑物的功率；以及基于来自第一计量器和第二计量器的读数，来确定所述建筑物连接中的所述一个或多个建筑物连接处的功率消耗。
附图说明
通过仅示例的方式并且结合附图，根据以下书面描述，本发明的实施例将被更好地理解并且对于本领域的普通技术人员是明显的，其中：
图1示出了根据示例实施例的图示电网系统100的示意图。
图2示出了根据示例实施例的图示确定电网系统中的一个或多个建筑物连接处的功率消耗以及向电网系统中的一个或多个建筑物连接处的负载供电的方法的流程图。
图3示出了与通过各种变压器的电传导相关联的网络上的一系列电压，与特定市场结算池相关联的各个电压电平(例如，低电压、高电压、超高电压等)。
具体实施方式
图1示出了根据示例实施例的图示电网系统100的示意图。系统100包括电网102，电网102包括主干网部分104。电网102通过电子和空穴通过网络的流动相关联，并且与通过放置与对应规格匹配的变压器而定义的各种电压相关联。通常，用于电网102的主电源来自变压器119，作为从更高电压电平的降压。用于在电网102网络上建立各种电压的变压器的应用在本领域中是被理解的，并且在此将不再详细描述。图3示出了电网网络300中的示例电压电平，例如，低电压303、高电压304和超高电压305。变压器301、302或超高压发电机306中的每一个能够起到图1中所示的变压器119的作用。
回到图1，电网102网络被用于在来自各种电源的负载之中传送电力。传统上，该电网102网络被用来建立中央能量池，供应商和用户可以从中央能量池进行交易，同时电网102网络的各种电压可以在与特定电压范围相关联的池中建立各种市场和不同的结算。
电网系统100还包括多个建筑物连接如106、107，每个建筑物连接如106、107包括双向计量器如M1、M3，双向计量器被配置用于计量从主干网部分104输入到相关联的建筑物如108、110的功率以及从相关联的建筑物如108、110输出到主干网部分104中的功率。针对一个或多个建筑物连接如106的另一个计量器M2相对于主干网部分104设置在第一计量器M1的下游，并且被配置用于计量从辅助发电机如114输出到相关联的建筑物如108中的一个或多个负载112的功率。在该示例实施例中，计量器M2是双向的，但是应当注意，如本领域技术人员将理解的，在其他实施例中计量器M2能够是单向的。
应注意的是，可以在一个建筑物连接的下游提供多个第二计量器。例如，每个第二计量器可以与在同一建筑物处或附近的不同辅助发电机相关联。
系统100的合并单元116被配置用于基于来自计量器M1和M2的读数，来确定具有计量器M2的一个或多个建筑物连接如106处的功率消耗。
合并单元116可以针对所需目的而特别构造，或者可以包括通过计算机中存储的计算机程序来选择性地激活或重新配置的通用计算机或其他设备。在此呈现的算法和输出不是固有地涉及任何特定计算机或其他装置。各种通用机器可以与根据本文的教导的程序一起使用。可替代地，构造专用的装置来执行所需的方法步骤可以是适当的。另外，本说明书还隐含地公开了计算机程序，因为本文所描述的方法的各个步骤可以通过计算机代码来实现对本领域技术来说是明显的。计算机程序不旨在限于任何特定的编程语言以及其的实现。应当理解的是，可以使用各种编程语言以及其的编码来实现本文包含的公开的教导。此外，计算机程序不旨在限于任何特定的控制流程。存在计算机程序的许多其他变体，其能够在不脱离本发明的精神或范围的情况下使用不同的控制流程。
此外，计算机程序的一个或多个步骤可以并行地而不是顺序地被执行。可以将这样的计算机程序存储在任何计算机可读介质上。计算机可读介质可以包括诸如磁盘或光盘等的存储设备、存储器芯片、或适于与通过计算机程序来选择性地激活或重新配置的设备接口的其他存储设备。计算机可读介质还可以包括诸如在互联网系统中示例的硬有线介质，或者诸如在GSM移动电话系统中示例的无线介质。当在设备上加载和执行计算机程序时有效地得到实施优选方法的步骤的装置。
合并单元116还可以被实现为硬件模块。更具体地，在硬件意义上，模块是设计用于与其他部件或模块一起使用的功能硬件单元。例如，模块可以使用分立的电子部件来实现，或者它能够形成诸如专用集成电路(ASIC)的整个电子电路的一部分。存在许多其他可能性。本领域技术人员将理解的是，系统还能够被实现为硬件模块和软件模块的组合。
示例实施例中的合并单元116被配置用于通过以下计算来确定建筑物连接106处的功率消耗：
C＝Mlimport-Mlexport+M2export (1)，
其中，C是消耗的功率，Mlimport是从主干网部分104输入到相关联的建筑物108的功率，Mlexport是从相关联的建筑物108输出到主干网部分104中的功率，并且M2export是从辅助发电机114输出到相关联的建筑物108的功率。
如本领域技术人员将理解的，通过该硬件的传输损耗可以通过减去绝对传输损耗或通过其他手段并入在等式(1)中，以更精确地计算通过合并单元116的能量流。在该实施例中，假设该传输损耗是可忽略的并且不被进一步研究。
另外，本领域技术人员将理解的是，能够容易地将等式(1)进行扩展以考虑相关联的建筑物连接的下游的两个或多个第二计量器。
合并单元116还被配置用于基于来自计量器M2的读数来确定由辅助发电机114向电网102供给的功率。合并单元116还被配置用于结算从多个辅助发电机向被连接在电网系统100上的一个或多个负载的合计功率供给。
在下文中，将通过示例而非限制的方式来描述图示确定合并单元116中的功率消耗的示例情况。
上述系统能够通过以下处理流程来概括，其的每个步骤可以以各种组合来完成以获得相同结果。
指定A＝0，A∈{0,1}。
指定C0作为用户负载{正常过程}，G0＝0作为发电机供给。
条件{“M1∧M2”}：在输入线处安装双向计量器M1；并且在发电机处安装例如单向计量器M2。
IF{M1∧M2}；A＝1；else{}；
指定C1作为用户负载{修改过程}，G1作为发电机供给。
计算
C1＝M1+M2；
G1＝M2；
结束；
本领域技术人员将理解的是，在上述算法中，建立默认系统以反映常规工作电力网络，其中，在建筑物处不存在相关联的发电机，并且因此合并单元能够被设置为空集。另外，本领域技术人员将理解的是，可以通过包括多个合并单元A＝2，A＝3等来识别多个源。
假设：
辅助发电机114在规定的合并时段内产生50kW，并且经由计量器M2输出所有功率。
情况1：相关联的建筑物108中的负载112在规定的合并时段内消耗100kW。
针对规定的合并时段，M1计量出没有电力被从建筑物108输出到主干网部分104，并且50kW被从主干网部分104输入到建筑物108中，作为由辅助发电机114提供的功率与由负载112消耗的功率之间的差。
M2计量出在规定的合并时段期间50kW被从辅助发电机114输出到建筑物108。
因此，基于上述的等式(1)，计算出的建筑物连接106处的功率消耗C为：
C＝50kW-0kW+50kW＝100kW。
在示例实施例中由合并单元116确定的功率消耗可以优选地用于与电网系统100相关联的能量池中的结算。在情况1的情形中，与建筑物108相关联的电力客户将必须结算池中的100kW的消耗账单，即，与负载112处的实际消耗一致。
另一方面，辅助发电机114的所有者或利益相关者基于已经向池中出售50kW来结算。
情况2：相关联的建筑物108中的负载112在规定的合并时段内消耗25kW。
针对规定的合并时段，M1计量出25kW被从建筑物108输出到主干网部分104，并且没有电力被从主干网部分104输入到建筑物108中，因为负载112的功率需求通过辅助发电机114完全满足和超过。
M2再次计量出在规定的合并时段期间50kW被从辅助发电机114输出到建筑物108。
因此，基于上述的等式(1)，计算出的建筑物连接106处的功率消耗C为：
C＝0kW-25kW+50kW＝25kW。
在示例实施例中由合并单元116确定的功率消耗可以优选地用于与电网系统100相关联的能量池中的结算。在情况2的情形中，与建筑物108相关联的电力客户将必须结算池中的25kW的消耗账单，即，与负载112处的实际消耗一致。
另一方面，辅助发电机114的所有者或利益相关者基于已经向池中出售50kW来再次结算。如本领域技术人员将理解的，由辅助发电机114提供到池中的多余功率因此能够被有效地出售给其他用户，诸如与建筑物110相关联的电力客户。
情况3：相关联的建筑物108中的负载112在规定的合并时段内不消耗电力。
针对规定的合并时段，M1计量出50kW被从建筑物108输出到主干网部分104，并且没有电力被从主干网部分104输入到建筑物108中，因为在负载112处没有消耗，来自辅助发电机的所有功率被输出到主干网部分104中。
M2再次计量出在规定的合并时段期间50kW被从辅助发电机114输出到建筑物108。
因此，基于上述的等式(1)，计算出的建筑物连接106处的功率消耗C为：
C＝0kW–50kW+50kW＝0kW。
在示例实施例中由合并单元116确定的功率消耗可以优选地用于与电网系统100相关联的能量池中的结算。在情况3的情形中，与建筑物108相关联的电力客户将不发生电力费用，即，与负载112处的消耗(零)一致。
另一方面，辅助发电机114的所有者或利益相关者基于已经向池中出售50kW来再次结算。如本领域技术人员将理解的，由发电机114提供到池中的多余功率因此能够被有效地出售给其他用户，诸如与建筑物110相关联的电力客户。
例如，在如下示例实施例中，能够基于灵活的结算实施方式来供给用户B和/或用户C。
情况4：假设在通过一个或多个合并单元测量的源处的总合计发电为50kW或更多，并且用户B处的需求为25kW，用户C处的需求为25kW。
25kW的单位由用户B结算，而25kW的单位由用户C结算。
情况5：假设通过一个或多个合并单元测量的源处的总合计发电为50kW或更多，并且用户B处的需求为50kW，用户C处的需求为0kW。
总合计发电与用户B结算，并且没有能量与用户C结算。
从以上描述的示例可以看出，本发明的示例实施例能够具有以下优点和技术效果中的一个或多个：
-与先前没有从辅助发电机供给的电力的建筑物相关联的电力客户的电力连接和池结算的向后兼容性；
-与已经具有从辅助发电机供给的电力的建筑物相关联的电力客户的电力连接的向后兼容性，其优点是避免或至少减少与到主干电网和与PV发电机(包括相关联的计量器等)的通常专有连接这两者的独立连接的技术问题，这会导致复杂度降低，包括技术维护和校准问题等方面，为单独结算在技术和行政上提供必要的资源方面，以及责任问题方面；
–能够在辅助发电机和与电网系统相关联的能量池之间直接进行电力供给和结算，优化资源的使用；以及
-灵活地定义源和负载；以及
-降低安装用于将发电机直接集成到电网网络的相关联的硬件的成本；以及
-在与建筑物相关联的电力客户和辅助发电机的所有者或利益相关者之间创建新的商业链接，例如，屋顶租金收入、通过将电力销售入与电网系统相关联的池中获得的利润分享等。
辅助发电机114可以包括光伏(PV)发电机。PV发电机可以设置在建筑物108的屋顶区域上。
合并单元116还可以被配置为基于来自计量器M3的读数，来确定一个或多个其他建筑物连接如107处的功率消耗。合并单元116可以被配置用于远程读取计量器M1-M3中的任何一个或多个。
图2示出了根据示例实施例的图示确定电网系统中的一个或多个建筑物连接的功率消耗的方法的流程图200，并且优选地允许合并功率单元以合计，或者作为在给定时间的总发电的一部分，通过向一个或多个负载的结算而被建立。在步骤202，使用第一计量器计量从电网系统的主干网部分输入到与一个或多个建筑物连接中的相应建筑物连接相关联的建筑物的功率和从相关联的建筑物输出到主干网部分中的功率。在步骤204，针对建筑物连接中的一个或多个，使用相对于主干网部分设置在第一计量器的下游的第二计量器计量从辅助发电机输出到相关联的建筑物的功率。在步骤206，基于来自第一计量器的读数和第二计量器的读数来确定所述一个或多个建筑物连接处的功率消耗。
可选地，该方法还包括在步骤208结算从一个或多个辅助发电机向被连接在电网系统上一个或多个负载的合计功率供给。
可以通过计算C＝Mlimport-Mlexport+M2export来确定功耗，其中，C是消耗的功率，Mlimport是从主干网部分输入到相关联的建筑物的功率，Mlexport是从相关联的建筑物输出到主干网部分中的功率，并且M2export是从辅助发电机输出到相关联的建筑物的功率。
该方法还可以包括基于来自第二计量器的读数来确定由辅助发电机向电网供给的功率。
辅助发电机可以包括光伏(PV)发电机。PV发电机可以设置在建筑物的屋顶区域上。
该方法还可以包括基于来自第一计量器的读数来确定一个或多个其他建筑物连接处的功率消耗。
该方法可以包括远程读取第一计量器和第二计量器中的任何一个或多个。
本领域技术人员将理解的是，在不脱离如广义描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对如具体实施例中所示的本发明进行多种变化和/或修改。因此，本实施例在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的。此外，即使特征或特征组合没有在专利权利要求或本发明实施例中明确地指定，本发明也包括特征的任何组合，特别是专利权利要求中的特征的任何组合。
例如，虽然对于大多数实际应用，电网的主电源将来自变压器，典型地如示例实施例中描述的降压变压器，但是应当理解的是，如果电网被直接从主电力发电机供给，则本发明也将是适用的。

Claims (16)

1.一种电网系统，其包括：
电网，包括主干网部分；
多个建筑物连接，每个建筑物连接包括第一计量器，所述第一计量器被配置用于计量从所述主干网部分输入到相关联的建筑物的功率和从所述相关联的建筑物输出到所述主干网部分中的功率；
针对所述多个建筑物连接中的一个或多个建筑物连接的至少一个第二计量器，所述至少一个第二计量器相对于所述主干网部分被设置在第一计量器的下游并且被配置用于计量从辅助发电机输出到所述相关联的建筑物的功率；以及
合并单元，被配置用于基于来自相关联的第一计量器和第二计量器的读数，来确定所述多个建筑物连接中的所述一个或多个建筑物连接处的功率消耗。
2.根据权利要求1所述的电网系统，其中，所述合并单元被配置用于通过计算C＝Mlimport-Mlexport+M2export来确定所述功率消耗，其中，C是消耗的功率，Mlimport是从所述主干电网输入到所述相关联的建筑物的功率，Mlexport是从所述相关联的建筑物输出到所述主干电网中的功率，并且M2export是从所述辅助发电机输出到所述相关联的建筑物的功率。
3.根据权利要求1或2所述的电网系统，其中，所述合并单元还被配置用于基于来自所述第二计量器的读数来确定由所述辅助发电机向所述电网供给的功率。
4.根据权利要求3所述的电网系统，其中，所述合并单元还被配置用于结算从一个或多个辅助发电机向被连接在所述电网系统上的一个或多个负载的合计功率供给。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的电网系统，其中，所述辅助发电机包括光伏(PV)发电机。
6.根据权利要求5所述的电网系统，其中，所述PV发电机设置在建筑物的屋顶区域上。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的电网系统，其中，所述合并单元还被配置为基于来自所述第一计量器的读数来确定一个或多个其他建筑物连接处的功率消耗。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的电网系统，其中，所述合并单元被配置用于远程读取所述第一计量器和所述第二计量器中的任意一个或多个。
9.一种确定电网系统中的一个或多个建筑物连接处的功率消耗的方法，所述方法包括：
使用第一计量器计量从所述电网系统的主干网部分输入到与所述一个或多个建筑物连接中的相应建筑物连接相关联的建筑物的功率和从所述相关联的建筑物输出到所述主干网部分中的功率；
针对所述建筑物连接中的一个或多个建筑物连接，使用第二计量器计量从辅助发电机输出到所述相关联的建筑物的功率，；以及
基于来自第一计量器的读数和来自第二计量器的读数，来确定所述建筑物连接中的所述一个或多个建筑物连接处的功率消耗。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述功率消耗是通过计算C＝Mlimport-Mlexport+M2export来实现的，其中，C是消耗的功率，Mlimport是从所述主干电网输入到所述相关联的建筑物的功率，Mlexport是从所述相关联的建筑物输出到所述主干电网中的功率，并且M2export是从所述辅助发电机输出到所述相关联的建筑物的功率。
11.根据权利要求9或10所述的方法，还包括：基于来自所述第二计量器的读数来确定由所述辅助发电机向所述电网供给的功率。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：结算从一个或多个辅助发电机向被连接在所述电网系统上的一个或多个负载的合计功率供给。
13.根据权利要求8至12中的任一项所述的方法，其中，所述辅助发电机包括光伏(PV)发电机。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述PV发电机设置在建筑物的屋顶区域上。
15.根据权利要求8至14中的任一项所述的方法，还包括：基于来自所述第一计量器的读数来确定一个或多个其他建筑物连接处的功率消耗。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：远程读取所述第一计量器和所述第二计量器中的任意一个或多个。
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