CN112352364A - 用于管理矿井中的电力消耗的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对矿井环境的对应部分中包括的一个或多个局部电网中的电力消耗进行管理的方法和装置，一个或多个局部电网连接至主电网。方法包括：获得与直接负载在一个或多个局部电网中在预定操作周期期间的预期电力消耗有关的信息，其中，直接负载包括连接至一个或多个局部电网的一个或多个采矿消耗装置；以及获得与间接负载在连接至一个或多个局部电网时的预期电力消耗有关的信息，其中，间接负载包括用于在相应电池供电的采矿机器中使用的一个或多个电池。方法还包括对预定周期操作期间的高电力消耗或低电力消耗的一个或多个时间段进行预测，其中，高电力消耗对应于在指示预定峰值电力消耗的阈值以上的电力消耗，并且低电力消耗对应于在指示预定剩余电力的阈值以下的电力消耗。在所预测的一个或多个时间段期间，对一个或多个局部电网和所连接的间接负载中的电力利用进行调度。

Description

用于管理矿井中的电力消耗的方法和装置
技术领域
本公开内容涉及用于对矿井中的电力消耗进行管理的方法和装置。更具体地，本公开内容涉及用于对矿井的对应部分中包括的一个或多个局部电网中的电力消耗进行管理的方法和装置。
背景技术
在采矿作业的计划周期期间，矿井中采矿作业的不同阶段涉及用于采矿和岩石挖掘的许多不同的采矿机器，例如，平面钻机、生产钻机、装载机、运输机、自卸车、岩石锚杆机、线缆锚杆机和混凝土喷洒机。通常将有在矿井的对应部分执行采矿作业的多个采矿机器，使得第一组采矿机器在矿井的第一部分(例如，第一矿道)中执行第一计划操作周期，而第二组采矿机器在矿井的第二部分(例如，第二矿道)中执行第二计划操作周期。当然在矿井的第三部分和其他部分中也可以存在同时执行的操作周期，但是为了便于参考，本公开内容将描述其中在矿井的第一部分中执行第一计划操作周期以及在矿井的第二部分中执行第二计划操作周期的情况。除了采矿机器外，还存在诸如通风风机、起重机、避雷器等由电力供电的固定装置。
正在进行工作以使采矿机器适于使用电力进行操作，并且更具体地至少部分地适于以电池供电的模式进行操作。从燃料动力机到电力和电池供电的机器的转换增加了矿井环境中的电能消耗，并且随着在采矿作业中电力的使用的增加，矿井环境的不同部分可以被认为是局部电网。矿井环境的矿井作业可以由在矿井环境中操作的采矿公司的专有电源或由来自外部电力公司的电源支持。在其最一般的解释中，局部电网是为整个矿井提供电力的电网，即，表示矿井的主电网。矿井的电网可以包括一个或多个变电站，其电网的相互依赖关系可能发生变化。第一变电站可以被认为向主电网供电，而连接至第一变电站的第二变电站或第三变电站表示代表在第一变电站的主电网中的局部电网。此外，从局部网的角度看，矿井环境的特定部分(例如，矿道)将包括直接负载(例如，根据计划操作周期直接从局部电网电力驱动的采矿工具或机器)和间接负载(例如，能够以离网模式操作的电池供电的采矿工具或机器)
在采矿领域，电网通常处于其容量的边缘或者甚至无法满足多个、同时采矿作业的电力需求，尤其在操作周期意指电网中的间歇性电力需求的情况下。这样的间歇性电力需求可能是由于一个或多个采矿机器执行驱动相应采矿机器的一个或多个电动工具的稳定的高功率操作(例如，钻探)，从而导致在矿井环境中的电网上的高峰值负载。
US 2017/0155253 A1公开了背景技术中的用于例如在矿井中使用的用于能量存储充电站的电力控制的系统和方法。根据所提出的解决方案，充电站被配置成在预期的高负载时或者负载瞬变时将电力传输至电网，例如，在可以被包括在充电站中的能量储存装置中缓存能量并且在高负载时使能量从这样的能量储存装置释放。
然而，在现有的已经高负载的主采矿电网内，对一组机器充电以及对其他能量存储装置充电(当在矿井环境中操作其他电动工具期间执行时)实际上可能会造成不适当的过载。因此，需要用于对矿井环境中的电力消耗管理的改进的解决方案。
发明内容
一些实施方式的目的是解决或减轻、缓解或消除本领域中的至少一些上述缺陷或其他缺点。
根据第一方面，通过用于对矿井环境的对应部分中包括的一个或多个局部电网中的电力消耗进行管理的方法来实现该目的，其中一个或多个局部电网连接至主电网。该方法包括获得与直接负载在一个或多个局部电网中在预定操作周期期间的预期电力消耗有关的信息，其中，直接负载包括连接至一个或多个局部电网的一个或多个采矿消耗装置。该方法还包括获得与间接负载在连接至一个或多个局部电网时的电力消耗有关的信息，其中，间接负载包括用于在相应的电池供电的采矿机器中使用的一个或多个电池，并且其中，可选地，当连接至一个或多个局部电网时，间接负载通过相应充电器连接。该方法还包括：对预定操作周期期间的高电力消耗或低功电力消耗的一个或多个时间段进行预测，其中，高电力消耗对应于在指示预定峰值电力消耗的阈值以上的电力消耗，并且低电力消耗对应于在指示预定过剩电力的阈值以下的电力消耗；以及在所预测的一个或多个时间段期间对一个或多个局部电网和所连接的间接负载中的电力利用进行调度。
本公开内容提供了以下优点：使得能够进行电力消耗管理以防止过载情况；基于对相关采矿作业的历史电力消耗的了解，使用电力利用预测，使得能够实现电网中的平均电力利用。有利地，间接负载(例如，电池)被调度为在预定操作周期期间的低电力消耗的一个或多个时间段期间被充电；在高电力消耗的时间段期间，电池可以反而被调度为在一个或多个局部电网中提供额外的电力。
根据一些实施方式，调度包括确定在所预测的一个或多个时间段期间用于间接负载的连接的优选时间段。优选时间段是具有高电力消耗的时间段、具有低电力消耗的时间段或者与具有高电力消耗或低电力消耗的时间段具有预定时间间隔的时间段。
因此，本公开内容还提供了允许对局部电网中的电力供应的增强预测的优点。操作员(例如，电网操作员或者一个或多个负载(即，直接负载或间接负载)的操作员)将能够基于预测以对间接负载到电网的连接(例如，充电连接)进行计划。因此，可以将在给定时间间隔内(例如，在两小时时间内)预期有高电力消耗的时间段的预测传送给矿井操作员，以支持对不是立即需要再充电的间接负载发起提示充电的决定。
在一些实施方式中，采矿消耗装置是矿井、矿井的一部分、矿井基础设施、采矿机器或采矿机器的一部分。
在一些实施方式中，该方法还包括基于调度后的电力利用对一个或多个局部电网与所连接的间接负载之间的电力分配进行控制的步骤。可选地，对电力分配的控制包括对流到用于向各个电池充电的一个或多个充电器的电力流进行控制。
根据本公开内容的实施方式，对流到一个或多个充电器的电力流进行控制包括在所预测的低电力消耗的一个或多个时间段期间允许到一个或多个充电器的电力流以用于向各个电池充电。替选地，对流到一个或多个充电器的电力流进行控制包括在所预测的高电力消耗的一个或多个时间段期间限制到一个或多个充电器的电力流。
在一些实施方式中，间接负载被配置成连接至一个或多个逆变器，一个或多个逆变器被配置成用于接收来自各个电池的直流电流。在高电力消耗的时间段期间，对电力分配的控制包括对从一个或多个逆变器到局部电网(例如，在连接至相应的充电器时)的电力流进行控制。
在一些实施方式中，该方法还包括：确定主电网中的电力消耗，以及基于确定的主电网中的电力消耗对一个或多个局部电网与所连接的间接负载之间的电力分配进行控制。
根据第二方面，通过用于对矿井环境的对应部分中包括的一个或多个局部电网中的电力消耗进行管理的装置来实现所述目的，其中一个或多个局部电网连接至主电网。所述装置包括处理电路，该处理电路被配置成获得与直接负载在一个或多个局部电网中在预定操作周期期间的电力消耗有关的信息，其中，直接负载包括连接至一个或多个局部电网的一个或多个采矿消耗装置。处理电路还被配置成获得与间接负载在连接至一个或多个局部电网时的电力消耗有关的信息，其中，间接负载包括用于在相应的电池供电的采矿机器中使用的一个或多个电池，并且其中，可选地，当连接至一个或多个局部电网时，间接负载通过相应充电器连接。此外，处理电路被配置成：对在预定操作周期期间无规律电力消耗的一个或多个时间段进行预测，以及在所预测的一个或多个时间段期间对一个或多个局部电网和所连接的间接负载中的电力利用进行调度。
在一些实施方式中，处理电路包括多个处理器，并且其中，多个处理器中的至少一个处理器被布置在局部电网中。可选地，至少一个处理器被布置在局部电网的间接负载中。
根据第三方面，通过包括计算机程序代码的计算机程序来实现目的，当计算机程序代码被执行时使根据第一方面的任意实施方式的装置执行根据第二方面的任意实施方式的方法。
除了上述公开内容的优点之外，实施方式提供了以下优点：就主电网的电力消耗(即，多个局部电网中的电力消耗所造成的电力消耗)而言，能够实现局部电网中的平衡且优化的电力消耗。
附图说明
从如附图中所示的实例实施方式的以下详细描述中将更容易理解前述内容，在附图中，相同的附图标记在不同的视图中指代相同部分。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在示出示例实施方式上。
图1示意性地示出了根据现有技术的矿井的电力系统；
图2示意性地示出了根据本公开内容的电力系统；该电力系统包括连接至主电网的至少一个局部电网；
图3示意性地示出了包括多个局部电网的地下矿井；
图4是示出用于管理矿井中的电力消耗的示例性方法步骤的流程图；
图5是示出被配置成用于管理矿井中的电力消耗的示例装置的框图。
具体实施方式
在下文中将参照附图更全面地描述本公开内容的方面。然而，本文中公开的设备和方法可以以许多不同的形式实现，并且不应当被解释为限于本文中阐述的方面。附图中相同的附图标记始终指代相同的元件。
本文中使用的术语仅出于描述本公开内容的特定方面的目的，并且不旨在限制本公开内容。如本文中使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。
在一些实现方式中并且根据本公开内容的一些方面，块中注明的功能或步骤可以不按照操作图示中所注明的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/动作，连续示出的两个块实际上可以基本上同时执行，或者这些块有时可以按照相反的顺序执行。此外，根据本公开内容的一些方面，可以连续循环地执行块中注明的功能或步骤。
应当强调的是，当在本说明书中使用术语“包括/包含”时，其用于指定所陈述的特征、整体、步骤或部件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、部件或者其群组。如本文中使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。
在本公开内容的上下文中，术语“局部电网”是指在矿井环境的限定部分中(例如，在矿井坑道中或在整个矿井中)所连接的设备和部件。在其最通常的解释中，局部电网是为整个矿井提供电力的电网，即，表示矿井的主电网。在矿井环境的上下文中，可以存在多个连接至主电网的局部电网。就包括在局部电网中的采矿消耗装置(例如，设备和部件)而言，每个局部电网可以与其他局部电网不同。这样的设备和部件可以包括电动采矿机器、电池充电器、电池和提供了局部电网的设备和部件与主电网之间的连接的电线。这样的设备和部件还可以包括在矿井或其他类型的矿井基础设施中操作的通风设备、照明设备和运输车辆。
如前所述，在采矿上下文中，主电网通常在其容量的边缘或者甚至无法满足使用电动采矿机器的多个同时操作的电力需求。在操作周期意指电网中间歇性电力需求的情况下尤其如此。此外，在现有的已经高负载的主电网内，对一组机器进行充电(尤其是当在矿井环境中操作其他电动工具期间执行时)可能导致过载。
图1示意性地示出了根据现有技术的矿井的局部电网10。矿井的一部分包括直接连接至电力系统的分支的电动采矿机器11以及通风系统14。电池供电的采矿机器13存在于局部电网中，并且电池供电的采矿机器的充电由包括在局部电网中的电池充电器12执行。配电板/装置18允许对局部电网中的电力控制以应对局部电网中发生的电力过载情况。因此，现有技术的系统允许过载保护(例如，适用于上述电力需求)，但是主要作为保护电网而不是确保操作能力的手段。
图2示意性地示出了根据本发明的矿井的局部电网20。在示例情况下，局部电网包括直接连接至电力系统的分支的电动采矿机器21以及通风系统24。电池供电的采矿机器23存在于局部电网中，并且电池供电的采矿机器的充电由包括在电力系统中的电池充电器22执行。电池的充电可以利用安装在电池供电的采矿机器中的电池来执行，但是当充满电的电池代替采矿机器中的耗尽电池时也可以对电池执行充电，并且对电池本身而不是对电池供电的充电机器执行充电。充电站可以用于对多个电池进行充电，这些电池可以专用于各个采矿机器中或者可以被提供用于适用于多个不同采矿机器的电池的电池池中。此外，局部电网包括用于管理局部电网中的电力消耗的装置。如图所示，该装置可以部分地包括在局部电网中，但是用于该装置的这种位置布置并不排除还用于管理其他局部电网中的电力消耗的装置的使用。该装置还可以被布置为集中式实体，该集中式实体被配置成对一个或多个其他的局部电网中的电力消耗进行控制。根据本公开内容的一些方面，该装置可以至少部分地由能够控制多个局部电网中操作的集中式控制设施进行远程操作。配电板28可以允许局部电网中的电力控制，以应对局部电网中发生的电力过载情况。装置和配电板可以处于同一位置，但是也可以作为分开的实体来提供。
在图2的公开内容中，假定采矿机器是电池供电的。然而，在本公开内容的上下文中，电池应当被解释为能够借助于到电网的连接而被再充电的能量存储单元。
图3示出了包括多个矿道A至D的地下矿井的电网30。电网30包括至少一个电源30a和布置在各个矿道中的多个局部电网30b。局部电网30b可以包括间接负载(此处表示为用于电池供电的采矿机器34的电池32)和直接负载(此处表示为单个电动采矿机器33)。在与一个或多个局部电网的接口中设置了装置31，用于管理到一个或多个局部电网的电力供应。在示出的情况中，每个局部电网中(例如，在每个电池供电的采矿机器附近)设置电池充电站。在示意图示中，电池的充电被配置成在电池已经从采矿机器中被移除时执行。因此，电池还表示能量存储装置，可以从该能量存储装置取得电力并且将其提供给一个或多个逆变器以将电力返回到局部电网。当连接至逆变器时，电池可以用于在电力利用计划指示电力消耗接近其最大容量时向直接负载提供电力。因此，电池可以被布置成在局部电网内提供电力或者向矿井的一个或多个其他的局部电网提供电力。
现在将参照图4中的流程图来说明例如如图2和图3中示出的在一个或多个局部电网中执行的电力控制。本领域技术人员将会理解，所给出的方法适用于图2中所公开的情况，但是该方法不限于这样的电网配置，也不限于图2的示意性公开内容中所建议的装置的位置。因此，本领域技术人员将会理解，如图3所示，可以通过至少部分地布置在局部电网内或布置在与一个或多个局部电网的接口中的装置来执行该方法，但是该方法也可以由集中式供电单元执行。所公开的方法适用于管理矿井的一部分中(例如，矿道中或露天矿中)的电力消耗的情况，其中，局部电网连接至能够向一个或多个局部电网提供有限量的电力的主电网。因此，所公开的方法在面临优化电力消耗的需求时是有优势的。在存在需要观察的电力消耗限制并且电力消耗可以(例如，根据在规则和可预测的基础上重新发生的一个或多个循环电力消耗模式)显著变化的情况下，该方法也是有优势的。循环模式可以表示根据一天中的时间、一周中的时间或者根据接下来的预定的操作小时数而变化的电力消耗。
一般来讲，用于对矿井环境的一个或多个局部电网中的电力消耗进行管理的方法使得能够对矿井环境的对应部分中的电力利用进行调度。该方法包括获得(S41)与在一个或更多个局部电网中在预定操作周期期间直接负载的预期电力消耗有关的信息，其中，直接负载包括连接至一个或多个局部电网的一个或多个采矿消耗装置。在本公开内容的上下文中，直接负载表示从与局部电网的连接直接供电的任何类型的电力负载。因此，除了电动采矿机器之外，直接负载可以包括表示相当均衡的基本负载的、矿井的电动基础设施，例如，照明和通风设施。采矿机器通常根据工作周期运作。根据本公开内容的方面，该方法包含获得与直接负载的历史电力消耗有关的信息，例如，反映一个工作周期。根据一些方面，获得包括从矿井调度表或者包括这样的矿井调度表的矿井的调度系统中导出信息。矿井调度表包括与在执行特定操作或部分操作时每个采矿机器的能量/电力消耗有关的信息。矿井调度表还包括与给定时间段(例如，对于下一班、接下来24小时、下一周或任何其他适用的时间间隔)的采矿作业的计划周期有关的信息。
该方法还包括：获得(S42)与间接负载在连接至一个或多个局部电网时的电力消耗、间接负载的预期电力消耗有关的信息。间接负载包括用在相应的电池供电的采矿机器中的一个或多个电池。根据本公开内容的方面，所述电池可以被充电以用在电池供电的采矿机器中，但电池也可以被充电以增加电网的稳定性和鲁棒性。这对于主电网是基于诸如光伏系统和风力发电机之类的可再生能源的情况尤其如此。根据本公开内容的方面，电池可以被包括在相应的采矿机器中并且在其中被充电，或者可以在充电站(例如，双向充电站)处进行充电期间从采矿机器中被移除。
该方法还包括：对预定操作周期期间的高电力消耗或低电力消耗的一个或多个时间段进行预测(S43)，其中，高电力消耗对应于在指示预定峰值电力消耗的阈值以上的电力消耗，并且低电力消耗对应于在指示预定过剩电力的阈值以下的电力消耗；以及在所预测的一个或多个时间段期间对一个或多个局部电网和所连接的间接负载中的电力利用进行调度(S44)。峰值电力消耗的阈值、即所述指示峰值电力消耗阈值被设置成表示最大允许电力消耗。在达到阈值的时间段期间，局部电网中将不允许其他的负载或电力消耗。在这样的时间段期间，实际上可能需要向一个或多个局部电网供应额外电力，例如，通过允许使用一个或多个间接负载作为电网中的附加电源来实现。当存在过剩电力可用性时，指示过剩电力的阈值被预先确定以反映电力消耗水平。电池的充电可以被调度成在预测到在指示过剩电力的阈值以下的电力消耗的情况期间进行。因此，调度产生对一个或多个局部电网中的间接负载进行充电的调度计划。根据本公开内容的方面，调度在一个或多个局部电网和所连接的间接负载中的电力利用的步骤还可以基于历史电力消耗信息。
对高电力消耗和低电力消耗的时间段的预测是基于所获得的与直接负载在一个或多个局部电网中在预定操作周期期间的预期电力消耗有关的信息。高电力消耗和低电力消耗的时间段也可以使用上述公开的矿井调度表(例如，利用矿井的调度系统的计算支持)来确定。根据本公开内容的方面，可以对单个局部电网、对多个局部电网和/或对整个矿井进行预测。因此，可以为单个局部电网和所连接的间接负载、多个局部电网和相应连接的间接负载、或者为整个矿井调度电力利用。
返回图3，因此可以对矿道A、矿道B和矿道C-D的局部电网单独地或协调地调度电力利用。例如，可以将矿道B中的电池32a的充电调度成在与矿道C-D中的电池32b的充电不同的时间段中执行，并且更具体地调度成在被确定为表示低电力消耗的时间段的时间段中执行。
根据本公开内容的方面，调度可以包括边界条件，例如，每个可充电电池的最大能量含量水平(在最大能量含量水平以上，不将充电作为选项)、最小能量含量水平(在最小能量含量水平以下，不推荐放电)以及充电/放电速率(其确定可以执行能量存储的充电和放电的速度)。
根据本公开内容的方面，预测包括对包括至少一个操作周期的时间段内的电力利用进行预测，即，预测可以包括高电力消耗的时间段、低电力消耗的时间段以及普通电力消耗的时间段的电力消耗表示。这些时间段可以具有不同的时间长度并且表示在矿井的对应部分内的操作周期期间的电力消耗。根据本公开内容的方面，对电力利用的调度可以包括在低电力消耗的时间段期间对局部电网内的电池充电活动进行调度。在预定操作周期期间(例如，当局部电网中的电动采矿机器在低功率模式下运行时或者当在至少一个其他局部电网中的电力消耗较低时的情况下期间)，在低电力消耗的时间段内对电池充电是有优势的。根据本公开内容的方面，装置可以被配置为具有例如与每个电池充电器相关联的局部控制实体的控制系统。
对电力利用的调度(即，为局部电网创建利用计划)旨在对矿井环境中的电力消耗进行优化。在创建利用计划的过程中，可以根据本公开内容的方面考虑每个可接入电池中的可用能量含量，使得对电池充电或放电的决定至少部分地基于能量存储器内的可用能量的值和用于接收电力或输送电力的能力。
在一些实施方式中，对电力利用的调度包括确定在所预测的一个或多个时间段期间用于间接负载的连接的优选时间段。这样的优选时间段是具有高电力消耗的时间段、具有低电力消耗的时间段或者与具有高电力消耗或低电力消耗的时间段具有预定时间间隔的时间段。因此，除了允许创建利用计划之外，还可以执行调度以便识别出尽管间接负载没有立即的再充电需求但是间接负载的连接将是优选的特定实例。
这允许了对局部电网中的电力供应的增强预测。操作员(例如，电网操作员或一个或多个负载(即，直接负载或间接负载)的操作员)将能够基于预测来对间接负载到电网的连接(例如，充电连接)进行计划。因此，可以将在给定时间间隔内(例如，在两小时时间内)预期有高电力消耗的时间段的预测传送给矿井操作员，以支持对不是立即需要再充电的间接负载发起提示充电的决定。该决定也可以被提交给操作员，仅指示在电池耗尽时充电可能花费比预期更长的时间的风险，这是由于在与间接负载的预测充电时间段相对应的时间段内电网中的预期电力消耗较高。
根据本公开内容的方面，该方法还包括基于调度后的电力利用来对一个或多个局部电网与所连接的间接负载之间的电力分配进行控制(S45)。根据本公开内容的一个方面，控制包括对流向一个或多个充电器的电力流进行控制，即，在预测的低电力消耗的一个或多个时间段期间允许到用于对各个电池充电的一个或多个充电器的电力流，以及在预测的高电力消耗的一个或多个时间段期间限制到一个或多个充电器的电力流。一个或多个充电器可以是双向充电器并且可以被布置在一个或多个充电站处。对电力流的控制可以替选地或者额外地通过控制一个或多个充电器中所使用的电力来执行。因此，一个或多个充电器或者一个或多个包含充电器的充电站可以被配置成自身执行充电控制。这样的充电控制还可以可选地通过电池的电池管理系统(BMS)来实现。
根据本公开内容的其他方面，控制还包括：确定各个电池的能量存储容量，以及基于确定的能量存储容量对流到一个或多个充电器的电力流进行控制。
根据本公开内容的一个方面，该方法还包括：获得与主电网中的电力消耗有关的信息，以及基于主电网中确定的电力消耗对一个或多个局部电网与所连接的间接负载之间的电力分配进行控制。可选地，对一个或多个局部电网中的电力利用的调度包括：获得与主电网相关的价格信息，根据电网上的期望负载或实际负载计算每电力单位的价格，以及基于所计算的每电力单位的价格对电力利用进行调度。
根据本公开内容的方面，间接负载被配置成被连接至一个或多个逆变器，一个或多个逆变器被配置用于接收来自各个电池的直流电流。当高电力消耗或低电力消耗的一个或多个时间段是高电力消耗的时间段时，对电力分配的控制包括对从一个或多个逆变器到局部电网(例如，通过相应充电器)的电力流进行控制。
因此，在预测指示相应局部电网中的过载风险的时间段期间，可以引入局部电网中的电池或任何其他能量存储实体以用于调峰、向局部电网或向一个或多个相邻局部电网供应电力。在这样的情况下，可以借助于可以包括一个或多个逆变器的充电器来确保间接负载(例如，一个或多个电池)与相应局部电网之间的连接性。逆变器当然也可以与间接负载直接相关联，例如，通过被包括在间接负载中。
图5是示出被配置成用于通过对矿井环境的对应部分中包括的一个或多个局部电网中的电力消耗进行管理来对矿井中的电力消耗进行管理的示例装置50的示意性框图，其中一个或多个局部电网连接至主电网。装置包括处理电路51，该处理电路51被配置成：获得与直接负载在一个或多个局部电网中在预定操作周期期间的电力消耗有关的信息，其中，直接负载包括一个或多个采矿消耗装置，例如，连接至一个或多个局部电网的采矿机器；以及获得与连接至一个或多个局部电网的间接负载的电力消耗有关的信息，其中，间接负载包括用于在相应的电池供电的采矿机器中使用的一个或多个电池。处理电路还被配置成：对预定操作周期期间的无规律电力消耗的一个或多个时间段进行预测，以及在所预测的一个或多个时间段期间对在一个或多个局部电网和所连接的间接负载中的电力利用进行调度。
图5还示出了在其上具有包括指令的计算机程序的示例计算机程序产品52。计算机程序产品包括计算机可读介质，例如，通用串行总线(USB)存储器、插入式卡、嵌入式驱动器或只读存储器(ROM)。计算机可读介质在其上存储有包括程序指令的计算机程序。计算机程序可以被加载到包括在装置50中的处理电路51中。当计算机程序被加载到处理电路51中时，计算机程序可以被存储在与处理电路相关联或者被包括在处理电路中的存储器51b中，并且由处理器51a执行。根据一些实施方式，当计算机程序被加载到处理电路中并且由处理电路运行时，计算机程序可以根据例如图4中示出的或者在本文中以其他方式描述的方法来执行方法步骤。
因此，计算机程序可以被加载到数据处理电路中，例如，加载到图5的处理电路51中，并且被配置成当计算机程序由处理电路运行时使得执行用于对包括在矿井环境的对应部分中的一个或多个局部电网中的电力消耗进行管理的实施方式。例如，图5的示例装置可以被配置成执行关于图4所描述的方法步骤。
参照图2的示意图示，应当理解的是，该装置可以至少部分地被提供为集中式的、例如基于云的应用。这样的基于云的应用被配置成：(例如，借助于无线通信)接收所获得的与直接负载的预期电力消耗和间接负载的预期电力消耗有关的信息；以及基于所接收的信息来对电力利用进行调度。可以对一个矿井环境内的局部电网或者多个矿井环境内的局部电网调度电力利用。
根据本公开内容的方面，处理电路包括多个处理器，并且其中，多个处理器中的至少一个处理器被布置在局部电网中。因此，本公开内容还认识到分布式解决方案的可能性，其中，各个处理器和可选的存储器可以被布置在各个局部电网内或者局部电网的间接负载内。局部电网的处理器至少通信地连接至装置，该装置可以被配置成对一个或多个局部电网和所连接的间接负载中的电力利用的调度进行协调。该装置可以被布置在远离局部电网或间接负载的位置处。
已经出于说明的目的给出了对本文中提供的示例实施方式的描述。本说明书并非旨在穷举或者将示例实施方式限于所公开的精确形式；根据以上教示，可以进行修改和变化，或者可以从对所提供的实施方式的各种替选方案的实践中获取修改和变型。本文所论述的示例经选择和描述以解释各种示例实施方式的原理和性质及其实际应用，从而使本领域的技术人员能够以各种方式并且以适合于预期的特定用途的各种修改来利用该示例实施方式。本文中描述的实施方式的特征可以对在源节点、目标节点、对应方法和计算机程序产品的所有可能组合中进行组合。应当理解的是，本文中给出的示例实施方式可以彼此组合地实践。
所描述的实施方式及其等同物可以用软件或硬件或其组合来实现。这些实施方式可以由通用电路来执行。通用电路的示例包括数字信号处理器(DSP)、中央处理单元(CPU)、协同处理器单元、现场可编程门阵列(FPGA)和其他可编程硬件。替选地或附加地，实施方式可以由专用电路(例如，专用集成电路(ASIC))来执行。例如，通用电路和/或专用电路可以与诸如无线通信装置或网络节点的设备相关联或者被包括在诸如无线通信装置或网络节点的设备中。
实施方式可以出现在包括根据本文中描述的任何实施方式的装置、电路和/或逻辑的电子设备内。替选地或附加地，电子设备可以被配置成执行根据本文中描述的任何实施方式的方法。
通常，除非从使用术语的上下文中清楚地给出和/或暗指不同的含义，否则本文中使用的所有术语应当根据其在相关技术领域中的普通含义来解释。
本文已参考各种实施方式。然而，本领域技术人员将认识到对所描述的实施方式的多种变化仍将落入权利要求的范围内。
例如，本文中描述的方法实施方式通过以特定次序执行的步骤公开了示例方法。然而，应当认识到，在不脱离本权利要求的范围的情况下，这些事件序列可以以其他顺序发生。此外，即使已经将一些方法步骤描述为按顺序执行，这些方法步骤也可以并行执行。因此，除非将一个步骤明确描述为在另一步骤之后或之前并且/或者隐含地的是一个步骤必须在另一步骤之后或之前，否则本文中公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序来执行。
以相同的方式，应当注意的是，在实施方式的描述中，将功能块划分为特定单元绝不旨在作为限制。相反，这些划分仅是示例。在本文中被描述的作为一个单元的功能块可以被分成两个或更多个单元。此外，在本文中被描述为被实现为两个或更多个单元的功能块可以合并为更少的(例如，单个)单元。
在适当的情况下，本文中公开的任何实施方式的任何特征可以应用于任何其他实施方式。同样，任何实施方式的任何优点可以应用于任何其他实施方式，反之亦然。
在附图和说明书中，已经公开了本公开内容的示例性方面。然而，在基本上不偏离本公开内容的原理的情况下，可以对这些方面做出许多变化和修改。因此，本公开内容应当被认为是说明性的而不是限制性的，并且不限于上面讨论的特定方面。因此，尽管采用了特定术语，但它们仅用于一般性和描述性意义，而不是为了限制的目的。
因此，应当理解的是，所描述的实施方式的细节仅是为了说明的目的而提出的示例，并且落入权利要求的范围内的所有变型都旨在包含在其中。

Claims (15)

1.一种用于对矿井环境的对应部分中包括的一个或多个局部电网中的电力消耗进行管理的方法，所述一个或多个局部电网连接至主电网，
所述方法包括：
-获得(S41)与直接负载在所述一个或多个局部电网中在预定操作周期期间的预期电力消耗有关的信息，其中，所述直接负载包括连接至所述一个或多个局部电网的一个或多个采矿消耗装置；
-获得(S42)与间接负载在连接至所述一个或多个局部电网时的预期电力消耗有关的信息，其中，所述间接负载包括用于在相应的电池供电的采矿机器中使用的一个或多个电池；
-对所述预定操作周期期间的高电力消耗或低电力消耗的一个或多个时间段进行预测(S43)，其中，高电力消耗对应于在指示预定峰值电力消耗的阈值以上的电力消耗，并且低电力消耗对应于在指示预定过剩电力的阈值以下的电力消耗；以及
-在所预测的一个或多个时间段期间，对所述一个或多个局部电网和所连接的间接负载中的电力利用进行调度(S44)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，调度包括：确定在所预测的一个或多个时间段期间用于间接负载的连接的优选时间段，其中，所述优选时间段是具有高电力消耗的时间段、具有低电力消耗的时间段或者与具有高电力消耗或低电力消耗的时间段具有预定时间间隔的时间段。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述采矿消耗装置是矿井、矿井的一部分、矿井基础设施、采矿机器或采矿机器的一部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括基于调度后的电力利用对所述一个或多个局部电网与所连接的间接负载之间的电力分配进行控制(S45)的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，对电力分配进行控制(S45)包括：对流到用于向各个电池充电的一个或多个充电器的电力流进行控制。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，对流到所述一个或多个充电器的电力流进行控制包括：在所预测的低电力消耗的一个或多个时间段期间允许到所述一个或多个充电器的电力流以用于向各个电池充电，以及在所预测的高电力消耗的一个或多个时间段期间限制到所述一个或多个充电器的电力流。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：确定各个电池的能量存储容量，以及基于所确定的能量存储容量对流到所述一个或多个充电器的电力流进行控制。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，高电力消耗或低电力消耗的一个或多个时间段是高电力消耗的时间段，所述间接负载被配置成连接至一个或多个逆变器，所述一个或多个逆变器被配置成用于接收来自各个电池的直流电流，并且其中，对电力分配的控制包括对从所述一个或多个逆变器到所述局部电网的电力流进行控制。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：确定所述主电网中的电力消耗，以及基于所确定的所述主电网中的电力消耗对所述一个或多个局部电网与所连接的间接负载之间的电力分配进行控制。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：获得与历史电力消耗有关的信息，并且对所述一个或多个局部电网和所连接的间接负载中的电力利用进行调度(S44)的步骤进一步基于所述历史电力消耗信息。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所述一个或多个局部电网中的电力利用进行调度的步骤包括：计算所述矿井环境的所述主电网中的每电力单位的价格，以及基于所计算的每电力单位的价格对电力利用进行调度。
12.一种用于对矿井环境的对应部分中包括的一个或多个局部电网中的电力消耗进行管理的装置(50)，所述一个或多个局部电网连接至主电网，
所述装置包括处理电路(51)，所述处理电路被配置成：
-获得与直接负载在所述一个或多个局部电网中在预定操作周期期间的预期电力消耗有关的信息，其中，所述直接负载包括连接至所述一个或多个局部电网的一个或多个采矿消耗装置；
-获得与间接负载在连接至所述一个或多个局部电网时的电力消耗有关的信息，其中，所述间接负载包括用于在相应的电池供电的采矿机器中使用的一个或多个电池；
-对所述预定操作周期期间的高电力消耗或低电力消耗的一个或多个时间段进行预测，其中，高电力消耗对应于在指示预定峰值电力消耗的阈值以上的电力消耗，并且低电力消耗对应于在指示预定过剩电力的阈值以下的电力消耗；以及
-在所预测的一个或多个时间段期间，对所述一个或多个局部电网和所连接的间接负载中的电力利用进行调度。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述处理电路包括多个处理器(51a)，并且其中，所述多个处理器中的至少一个处理器被布置在局部电网中。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述至少一个处理器被布置在所述局部电网的间接负载中。
15.一种计算机程序产品，其包括计算机程序代码，当所述计算机程序代码被执行时使根据权利要求12-14中任一项所述的装置执行根据权利要求1-11中任一项所述的方法。
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