CN115516728A - 用于能量分配系统的离网负载稳定的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开公开了用于离网负载稳定的方法、系统和非暂时性计算机可读介质。例如，所述方法可包括：从至少一个发电机接收发电机数据并且从至少一个能量存储器接收能量存储数据；基于发电机数据和/或能量存储数据确定至少一个发电机的系统负载的移动平均值；以及基于发电机数据和/或能量存储数据确定至少一个发电机的瞬时负载值。所述方法还可包括：基于至少一个发电机的系统负载的移动平均值和瞬时负载值确定第一电子存储调度(ESD)；以及将第一ESD提供到至少一个能量存储器。

Description

用于能量分配系统的离网负载稳定的方法和系统
技术领域
本公开大体上涉及离网负载稳定。
背景技术
离网发电系统可例如由于个别电负载被添加、移除或使用而经历负载变化。由于电力系统总线频率恢复标称值有延迟，负载变化可能降低离网发电系统的电能质量。
2014年7月17日提交的Trescases等人的美国专利申请号2015/0021998A1(“’998申请”)公开了用于例如光伏或风力涡轮机发电机的稳定发电设备。’998申请的稳定化发电机包括发电部件、能量存储器、双向直流电(DC)/DC转换器和双向直流/交流(AC)转换器，其中双向DC/DC转换器电耦合在发电部件与能量存储器之间。同时，双向DC/AC转换器在双向DC/AC转换器的DC侧电耦合到发电部件和双向DC/DC转换器之间的电路路径，并且在双向DC/AC转换器的AC侧电耦合到电网。因此，’998申请在每个发电机处提供分布式存储，并且转换器可控制以提供光伏系统中的最大功率点跟踪、功率平滑和/或能量存储器的电荷状态(SOC)维护。然而，‘998申请的系统不提供瞬时注入/吸收电力以稳定负载和所得总线频率的能力。
本公开的系统和方法可解决上述问题中的一个或多个和/或本领域中的其它问题。然而，本公开的范围由所附权利要求限定，而不是由解决任何特定问题的能力限定。
发明内容
根据一个方面，本公开包括一种用于离网负载稳定的方法。所述方法包括：从至少一个发电机接收发电机数据，并且从至少一个能量存储器接收能量存储数据；基于所述发电机数据和/或所述能量存储数据确定所述至少一个发电机的系统负载的移动平均值；基于所述发电机数据和/或所述能量存储数据确定所述至少一个发电机的瞬时负载值；基于所述至少一个发电机的所述系统负载的移动平均值和所述瞬时负载值确定第一电子存储调度(ESD)；以及将所述第一ESD提供到所述至少一个能量存储器。
根据另一方面，本公开包括一种用于离网负载稳定的系统。所述系统包括：存储指令的至少一个存储器；以及执行所述指令以执行操作的至少一个处理器。所述操作包括：从至少一个发电机接收发电机数据，并且从至少一个能量存储器接收能量存储数据；基于所述发电机数据和/或所述能量存储数据确定所述至少一个发电机的系统负载的移动平均值；基于所述发电机数据和/或所述能量存储数据确定所述至少一个发电机的瞬时负载值；基于所述至少一个发电机的所述系统负载的移动平均值和所述瞬时负载值确定第一电子存储调度(ESD)；以及将所述第一ESD提供到所述至少一个能量存储器。
根据又一方面，本公开包括一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时使所述处理器执行离网负载稳定的操作。所述操作包括：从至少一个发电机接收发电机数据，并且从至少一个能量存储器接收能量存储数据；基于所述发电机数据和/或所述能量存储数据确定所述至少一个发电机的系统负载的移动平均值；基于所述发电机数据和/或所述能量存储数据确定所述至少一个发电机的瞬时负载值；基于所述至少一个发电机的所述系统负载的移动平均值和所述瞬时负载值确定第一电子存储调度(ESD)；以及将所述第一ESD提供到所述至少一个能量存储器。
附图说明
并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了各种示例性实施例，并与描述一起用于阐释公开的原理。
图1示出了根据一个或多个实施例的用于离网负载稳定的系统的示例性框图。
图2示出了根据一个或多个实施例的使用负载稳定功能和SOC功能的离网负载稳定的流程图。
图3示出了根据一个或多个实施例的发电机设定限制功能的流程图。
图4示出了根据一个或多个实施例的能量存储器放电/充电限制功能的流程图。
图5示出了可以执行本文呈现的技术的示例系统。
具体实施方式
前面的一般描述和下面的详细描述都仅是示例性和说明性的，并且不限制所要求保护的特征。如本文所使用，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“具有(having)”、“包含(including)”或其其它变型旨在涵盖非排他性包括，使得包括、具有或包含元素列表的过程、方法、制品或设备不仅仅包括那些元素，而且可包括未明确列出或此类过程、方法、制品或设备固有的其它元素。
在本公开中，相对术语，例如，如，“约”、“基本上”、“大体上”和“大约”用于指示所述值的±10％的可能变化。术语“示例性”在“示例”而不是“理想”的意义上使用。如本文所用，单数形式“一”、“一种”和“所述”包括复数引用，除非上下文另有指示。
图1示出了根据一个或多个实施例的用于离网负载稳定的系统100的示例性框图。系统100可包括电力系统105和至少一个负载110。电力系统105可包括至少一个发电机105A、至少一个能量存储器105B、控制器105C和/或接口105D和105E。
电力系统105可以是可以向至少一个负载110提供电力的离网电力分配系统。具体地说，电力系统105可向至少一个负载110提供电力，如下文详细论述的。通常，电力系统105可以提供特定电压和特定电流的交流(AC)电。此外，电力系统105可包括接口105D和105E、控制器105C、发电机105A中的至少一个和能量存储器105B中的至少一个。能量存储器105B中的至少一个可由控制器105C控制以在电力系统105需要电力时瞬时注入电力，或瞬时吸收由电力系统105产生的剩余电力。因此，(由控制器105控制的)能量存储器105B中的至少一个可充当至少一个发电机105A上的电力消耗装置或充当具有至少一个发电机105A的电源，从而确保至少一个发电机105A的系统总线频率维持在标称值。控制器105C可以与接口105D和105E、发电机105A中的至少一个和能量存储器105B中的至少一个或其组合集成或分离(但连接到它们)。以此方式，用户可以根据用户的偏好添加或移除发电机105A以增加/减少系统发电和/或添加或移除能量存储器105B以增加/减少系统能量存储容量。例如，如果额外负载110预期连接到电力系统105，用户可能更喜欢添加额外发电机105A和/或添加额外能量存储器105B以增加负载容量，或者如果负载110预期与电力系统105断开连接，则移除发电机105A和/或移除能量存储器105B以降低负载容量。
一般来说，在本公开中，“离网”可以意指，电力分配系统不连接到由例如电力公用事业或向地理区域、园区、大院等供电的其它大规模发电装置运行的较大电力分配系统。然而，本文公开的技术仍可应用于连接到较大电力分配系统的电力分配系统。例如，较大的电力分配系统可以作为主要提供商角色或次级提供商角色的电源操作，而电力系统105可以作为主要提供商角色或次级提供商角色中的另一个角色的电源操作。
至少一个负载110可以是可连接到例如电力系统105的配电系统以接收电力的任何装置。示例负载可包括重型机械、个人装置、电器、HVAC系统、个人住宅配电系统等。一般来说，至少一个负载110可以从电力系统105接收电力并根据至少一个负载110的运行使用电力。电力系统105的用户和至少一个负载110可以通过将至少一个负载110电连接到电力系统105的接口105D和105E来连接/断开至少一个负载110。例如，接口105D和105E可以具有AC插头/插座，以与电力系统105的至少一个发电机105A和至少一个能量存储器105B并联地连接至少一个负载110。
接口105D和105E还可以具有多个发电机连接和多个能量存储器连接。多个发电机连接可以是硬接线电连接和/或AC插头/插座，以与至少一个负载110和至少一个能量存储器105B并联地连接至少一个发电机105A。多个能量存储器连接可以是硬接线电连接和/或AC插头/插座，以与至少一个负载110和至少一个发电机105A并联地连接至少一个能量存储器105B。例如，如上文所论述，电力系统105可以允许或不可以允许添加/移除发电机105A和/或添加/移除能量存储器105B。因此，取决于配置，接口105D和105E可包括：(1)连接至少一个发电机105A的硬接线电连接；(2)连接/断开至少一个发电机105A的AC插头/插座；(3)连接至少一个能量存储器105B的硬接线电连接；和/或(4)连接/断开至少一个能量存储器105B的AC插头/插座。
至少一个发电机105A可以向电力系统105提供AC电，所述电力系统可以向至少一个负载110提供AC电。一般来说，至少一个发电机105A可以是将原动力(机械能)转换成电力以输出AC电的任何装置。在本公开的一个方面，至少一个发电机105A可以是燃气轮机发电机。在此类燃气轮机发电机中，来自至少一个负载110的负载的快速变化可使系统总线频率偏离标称值。系统总线频率可以是至少一个发电机105A的电气部件的频率。例如，此类燃气轮机发电机可具有等时频率控制调节器，所述等时频率控制调节器可尝试响应于至少一个负载110的负载的变化而将系统总线频率维持到标称值。因此，在瞬态负载充电(例如，负载瞬态)期间，随着至少一个发电机105A上的负载改变，系统总线频率将改变。然而，由于至少一个发电机105A的物理部件(例如，定子-转子的转子)的运动的惯性，系统总线频率返回到标称值的返回速率比期望速率慢。返回速率慢可降低电力系统105的电能质量。电力系统105的电能质量可基于输出到至少一个负载110的电能的电压、频率和波形来确定。高电能质量可确保为至少一个负载110服务的连续性，使得至少一个负载110能够按预期正常运行。低电能质量可能导致至少一个负载110发生故障、过早故障或根本不运行。
因此，避免负载瞬态可能有利于提供更好的电能质量。然而，大体上，控制至少一个负载的负载可能是不可能的或不希望的。相反，如下文所论述，控制器105C可控制至少一个能量存储器105B以充当电力消耗装置或能源，使得至少一个发电机105A可将系统总线频率维持在标称值，从而确保更好的电能质量。
至少一个发电机105A还可包括通信接口。至少一个发电机105A的通信接口可以使得至少一个发电机105A能够与控制器105C通信。例如，至少一个发电机105A可以通过有线或无线通信连接到控制器105C。至少一个发电机105A可以向控制器105C提供发电机数据。至少一个发电机105A中的每一个的发电机数据可以包括负载数据和/或发电机参数。负载数据可包括由至少一个发电机105A经受的当前(例如，瞬时)负载和/或过去负载数据(如果至少一个发电机105A将此类数据存储在本地)。当前负载/过去负载数据可包括分别由包括在发电机中的电压计和/或安培计测量的电压(例如，单位伏特)和/或电流(例如，单位安培)。发电机参数可以包括发电机设定最大阈值和发电机设定最小阈值。替代地，为了降低传输带宽，发电机数据可以省略发电机参数，并且至少一个发电机105A可以在至少一个发电机105A与控制器105C之间的初始配置过程期间(例如，当发电机105A第一次连接到控制器105时)传输发电机参数。发电机设定最大阈值和发电机设定最小阈值可以分别指示发电机可以支持的最大电力负载和最小电力负载。
至少一个能量存储器105B可以是可输出AC电的任何能量存储器。例如，至少一个能量存储器105B可以是以下各项中的至少一者：电化学能量存储器(例如电池)、电能存储装置(例如电容器、超级电容器或超导磁能量存储器)、机械能量存储器(例如飞轮、泵系统等)、和/或其任何组合。至少一个能量存储器105B可包括(单独地或共同地)逆变器，使得至少一个能量存储器105B可充当电力消耗装置或电源。至少一个能量存储器105B还可包括电子控制机构以控制(1)至少一个能量存储器105B汲取的负载的量或(2)至少一个能量存储器105B输出的AC电的量。
至少一个能量存储器105B还可包括通信接口。至少一个发电机105A的通信接口可以使得至少一个能量存储器105B能够与控制器105C通信。例如，至少一个能量存储器105B可以通过有线或无线通信连接到控制器105C。至少一个能量存储器105B可以向控制器105C提供能量存储数据并且从控制器105C接收指令。
能量存储数据可以包括对于至少一个能量存储器中的每一个的当前能量水平(例如，当前存储的千瓦小时)、总能量存储容量(例如，千瓦小时的容量)和/或放电/充电参数。当前能量水平可以由能量存储器的电池计来测量。电池计可以是以下中的一种或组合：电压计、安培-小时计和/或基于阻抗的仪表。放电/充电参数可以指示能量存储器105B的放电功率量和充电功率量。替代地，为了降低传输带宽，能量存储数据可以省略放电/充电参数，并且当至少一个能量存储器105B首先连接到控制器105C时，至少一个能量存储器105B可以传输放电/充电参数。至少一个能量存储器105B可以接收对能量存储数据的请求，以提供能量存储数据和/或连续地将能量存储数据提供到控制器105C。指令可包括能量存储调度指令(ESD)。ESD可包括将电力注入到电力系统105的系统总线或吸收来自电力系统105的系统总线的电力的指令。在本文呈现的技术中，至少一个ESD可以用于快速稳定负载，由此以时间高效方式稳定电力系统105的总线频率，而不是尝试仅使用发电机105A来稳定负载。至少一个能量存储器105B可以控制逆变器和电子控制机构以根据ESD控制(1)由至少一个能量存储器105B汲取的负载量或(2)由至少一个能量存储器105B产生的AC电输出量。
如上所述，控制器105C可以控制至少一个能量存储器105B以充当近瞬时负载或能源，使得至少一个发电机105A可以将系统总线频率维持在标称值，从而确保更好的电能质量。在本公开的一个方面，控制器105C可控制至少一个能量存储器105B以在至少一个负载110需要电力时瞬时注入电力，或瞬时吸收由至少一个发电机105A产生的剩余电力。因此，控制器105调节供电，使得在任何给定时间，精确量的所需供电流入或流出电力系统105。可以执行瞬时注入/吸收电力以控制由电力系统105经受的瞬态负载的量，并且因此稳定至少一个发电机105A的负载和所得系统总线频率。可以通过执行系统负载的移动平均值，然后取移动平均值和瞬时负载值的差值来计算所需功率。此差值可以是能量存储器输出/吸收的所需功率。使能量存储器105B输出/吸收所需功率(例如，通过传输能量存储调度指令)可以限制由至少一个发电机105A经受的瞬态负载。
控制器105C可包括存储指令的至少一个存储器装置；执行来自存储器装置的指令以执行一组期望操作的至少一个处理器；以及促进各种系统部件之间的通信的通信接口。指令可以是用于执行控制应用程序的非暂时性计算机可读指令。如上文所论述，控制器105C的通信接口可以使控制器105C能够与至少一个发电机105A和至少一个能量存储器105B通信。
控制器105C在执行控制应用程序时，可以接收发电机数据和能量存储数据，处理发电机数据和能量存储数据以生成ESD，并将ESD输出到至少一个能量存储器105B，使得至少一个发电机105A受到保护免受负载的瞬态变化的影响。为了处理发电机数据和能量存储数据以生成ESD，控制应用程序可包括负载稳定功能和/或电荷状态(SOC)功能。控制应用程序还可包括发电机设定限制功能和/或能量存储器放电/充电限制功能以生成ESD。负载稳定功能、SOC功能、发电机设定限制功能、和/或能量存储器放电/充电限制功能可手动配置或可自动化。在手动配置中，上述系统功能可以经由用户输入激活或停用。替代地，控制器105C可以基于系统参数的存在或不存在(例如，没有可用的发电机设定最小阈值等)来自动地激活或停用上述系统功能。通常，控制应用程序可以默认激活所有功能。一般来说，负载稳定功能可以通过使电量被至少一个能量存储器105B吸收/注入来确保至少一个发电机105A的系统总线频率维持在标称值。可以基于与瞬时负载的差值和负载的移动平均值来确定功率的量。同时，SOC功能可确保至少一个能量存储器105B被充电到目标SOC。目标SOC可以使至少一个能量存储器105B能够为系统100提供长期有益的使用，例如具有可由电力系统105使用的操作范围，和/或避免至少一个能量存储器105B的降级范围。
控制应用程序可以继续迭代地确定设定时间段(例如，每毫秒)的ESD，并将ESD传输到至少一个能量存储器105B。具体地说，控制应用程序可通过与SOC功能并行的负载稳定功能处理发电机数据和能量存储数据以确定第一ESD，然后通过发电机设定限制功能确定第二ESD，接着通过能量存储器放电/充电限制功能确定第三ESD。控制应用程序可传输第一、第二或第三ESD，这取决于指示哪些功能被激活以及哪些功能未被激活的功能配置。
当激活负载稳定功能时，控制器105C可以获得至少一个发电机105A的当前负载；获得窗口设定点；基于窗口设定点确定负载的移动平均值；以及基于负载的移动平均值与当前负载之间的差值来确定负载平滑功率。如果没有激活其它功能，则控制器105C接着可基于负载平滑功率生成ESD，并将ESD传输到至少一个能量存储器105B。
为了确定电力系统105的当前负载，控制器105C可以从至少一个发电机105A接收发电机数据并提取负载数据。负载数据可包括至少一个发电机105A上的瞬时负载和/或过去负载数据，控制器105C可将瞬时负载设置为当前负载。
控制器105C可以基于系统时钟的当前时间来确定窗口设定点。例如，控制器105C可以将窗口设定点确定为从当前时间(从系统时钟)向后特定时间段(例如，前一秒、分钟、小时等)的时间段。
为了确定负载的移动平均值，控制器105C可以基于窗口设定点从存储器检索过去负载数据，并且针对检索到的过去负载数据和当前负载使用移动平均公式(从至少一个移动平均公式之中)。控制器105C可以接着更新过去负载数据以包括发电机数据的当前负载。例如，控制器105C可以将过去负载数据存储在缓冲中、堆叠数据结构、先进先出线性数据结构中，例如队列。本领域技术人员将认识到，存在存储此类时间序列数据的许多方式，因此，上文提及的类型不应旨在作为限制性的，而仅作为示例性的。移动平均公式可以是以下各项之一：简单移动平均公式、累积移动平均公式、加权移动平均公式、指数移动平均公式和/或其组合。
为了确定负载平滑功率，控制器105C可以从负载的移动平均值减去当前负载。例如，负载平滑功率可以是以千瓦表示的正或负负载量。例如，ESD应指示至少一个能量存储器105B吸收该数量的绝对值(如果负载平滑功率是正的，则能量存储器105B充当电力消耗装置)或输出该数量的绝对值(如果负载平滑功率是负的，则能量存储器105B充当电源)，使得由至少一个发电机105A经受的当前负载对负载是移动平均值。
当激活SOC功能时，控制器105C可以确定当前能量总和；确定处于目标SOC的能量；确定处于目标SOC的能量与当前能量总和之间的差值；获得SOC控制增益；基于SOC控制增益和处于目标SOC的能量与当前能量总和之间的差值(例如，通过确定积)确定SOC校正功率；确定限制功能是否打开；响应于确定限制功能被激活，将SOC校正功率限制到最大SOC偏置功率；响应于确定限制功能被禁用，在不限制SOC校正功率的情况下继续；并基于负载平滑功率和/或SOC校正功率确定第一ESD。如果没有激活其它功能，则控制器105C可以接着将第一ESD传输到至少一个能量存储器105B。
为了获得当前能量总和，控制器105C可以提取能量存储器105B中的每一个的当前能量水平，并合计(例如，相加)能量存储器105B中的每一个的当前能量水平。例如，当前能量水平可以是存储在至少一个能量存储器105B中的能量(例如，千瓦小时)，其可容易地被输出。可以或者从存储器或者从存储在其它地方的能量存储数据提取至少一个能量存储器105A的当前能量水平。
为了获得处于目标SOC的能量，控制器105C可以从存储器检索数据(如果先前获得和/或未改变)或从所接收的能量存储数据提取数据。例如，控制应用程序可以具有至少一个能量存储器105B的总能量存储容量的目标百分比(例如，40％、50％、60％等)，并且可以通过将目标百分比乘以至少一个能量存储器105B的总能量存储容量来确定目标SOC的能量。可以从能量存储数据中提取至少一个能量存储器105B的总能量存储容量。
为了确定处于目标SOC的能量与当前能量总和之间的差值，控制器105C可以从处于目标SOC的能量减去当前能量总和。例如，所述差值可以指示至少一个能量存储器105B当前存储的能量是否多于目标SOC(差值是正的)或当前存储的能量是否少于目标SOC(如果差值是负的)。
为了获得SOC控制增益，控制器105C可以从存储器检索基于输入输出SOC增益变量的SOC控制增益变量或SOC增益功能，例如处于目标SOC的能量与当前能量总和之间的差值的量值，或处于目标SOC的能量与当前能量总和之间的差值是正的还是负的(例如，差值的符号)。SOC控制增益变量可以指示从当前能量总和到处于目标SOC的能量的收敛时间。例如，收敛时间可以是可调节的(例如，通过使用SOC增益功能)以改变至少一个能量存储器105B的充电/放电速率。例如，如果收敛时间调节到更短的时间，那么能量存储器105B可以更快速地充电，或者如果收敛时间调节到更长的时间，那么能量存储器105B可以更慢地充电。
为了确定SOC校正功率，控制器105C可将差值除以SOC控制增益。例如，控制器105C可以通过将差值(例如，千瓦小时)除以收敛时间(例如，小时)来确定SOC校正功率(例如，千瓦)，以确定要输入到至少一个能量存储器105B/要从至少一个能量存储器输出功率的量(例如，千瓦)。
为了确定限制功能是否开启，控制器105C可确定至少一个能量存储器105B的SOC是否小于低端临界阈值(或者单独地或者共同地)和/或大于高端临界阈值。例如，控制器105C可以获得至少一个能量存储器105B的当前能量水平和/或当前能量总和，并且确定至少一个能量存储器105B的单个能量存储器的当前能量水平和/或当前能量总和中的任何一个是否小于低端临界阈值和/或大于高端临界阈值。低端临界阈值可以是基于至少一个能量存储器105B的总能量存储容量的阈值百分比(例如，5％、10％等)(例如，千瓦小时)的能量值(例如，千瓦小时)。高端临界阈值可以是基于至少一个能量存储器105B的总能量存储容量的阈值百分比(例如，90％、95％等)的能量值(例如，千瓦小时)。响应于确定未激活限制功能，控制器105C可继续确定第一ESD而不限制SOC校正功率。
响应于确定激活了限制功能，控制器105C可确定SOC校正功率是否大于最大SOC偏置功率。最大SOC偏置功率可以是可扼制SOC校正功率的特定功率(例如，千瓦)，使得负载平滑功率可基本上去除负载瞬态效应。响应于确定SOC校正功率大于最大SOC偏置功率，控制器105C可将SOC校正功率设置为最大SOC偏置功率。响应于确定SOC校正功率不大于(例如，等于或小于)最大SOC偏置功率，控制器105C可以不调整SOC校正功率。以此方式，控制器105C可以限于SOC偏置功率，而不覆盖负载平滑功能。
为了基于负载平滑功率和SOC校正功率确定第一ESD，控制器105C可以合计(例如，相加)负载平滑功率和SOC校正功率。例如，基于负载平滑功率和SOC校正功率的量值和符号，ESD可以指示至少一个能量存储器105B吸收一定量的功率(如果ESD是正的，则能量存储器105B充当电力消耗装置)，或者输出所述一定量的功率(如果ESD是负的，则能量存储器105B充当电源)，使得由至少一个发电机105A经受的当前负载变成负载的移动平均值。
以此方式，控制器105C可在一段时间内对至少一个能量存储器105B充电/放电，其中考虑/不考虑至少一个发电机105A上的负载瞬态，使得至少一个能量存储器105B能够长期有益使用(例如，具有可由电力系统105使用的操作范围)和/或避免降级范围。例如，使用负载稳定功能并传输基于负载平滑功率(例如，基于移动平均值)的ESD自然可以是能量中性操作，意味着至少一个能量存储器105B的SOC可能不会随时间改变，通常不会改变，在一段时间内不会改变。
然而，如果SOC变得太高或太低，则电荷的SOC可能保持太高或太低(例如，处于稳定状态)，除非SOC被驱动到期望范围或值。因此，SOC功能可以将SOC驱动到目标SOC(但仅根据收敛时间和最大SOC偏置功率)，并且当至少一个能量存储105B的SOC小于低端临界阈值和/或大于高端临界阈值时，可偶尔重写负载稳定功能。
当发电机设定限制功能被激活时，控制器105C可以：确定当前净负载；确定当前净负载与第一ESD之间的差值(第一差值)；确定第一差值是否大于发电机设定最大阈值或小于发电机设定最小阈值；响应于确定第一差值大于发电机设定最大阈值，通过计算当前净负载与发电机设定最大阈值之间的第二差值确定第二ESD；响应于确定第一差值小于发电机设定最小阈值，通过计算当前净负载与发电机设定最小阈值之间的第三差值确定第二ESD；并且响应于确定第一差值不小于发电机设定最小阈值和/或响应于确定第一差值不大于发电机设定最大阈值，将第一ESD设置为第二ESD。因此，发电机设定限制功能可以确保传输的ESD不会导致至少一个发电机105A上的当前负载超过最大或最小负载。
为了确定当前净负载，控制器105C可以如上文所论述获得至少一个发电机105A的当前负载；通过从能量存储数据提取能量存储器105B的当前负载而获得能量存储器105B上的当前负载(如果能量存储器105B正充当电源)；并将能量存储功率与发电机设定功率相加。例如，当前净负载可以指示至少一个负载110的总功耗。
为了确定当前净负载与第一ESD之间的差值，控制器105C可以从当前净负载中减去第一ESD。例如，从当前净负载减去第一ESD可确定如果由至少一个负载110消耗的总功率由第一ESD增加或减小，那么当前净负载将是多少。以此方式，差值可指示预期当前净负载，以便对照至少一个发电机105A的最大或最小负载进行检查。
为了确定第一差值是否大于发电机设定最大阈值，控制器105C可以从存储器(或从发电机数据)检索发电机设定最大阈值(GEN MAX)，并且确定第一差值是否大于GEN MAX。例如，在多个发电机的情况下，控制器105C可以检索至少一个发电机105A的每个发电机的发电机设定最大阈值；选择发电机设定最大阈值的最低值作为GEN MAX；并且确定第一差值是否大于GEN MAX。例如，选择最低值可以确保具有最低值的发电机不被发电机未设计成支撑的负载过载，从而避免损坏或低效使用发电机。
为了确定第一差值是否小于发电机设定最小阈值，控制器105C可以从存储器(或从发电机数据)检索发电机设定最小阈值(GEN MIN)，并且确定第一差值是否小于GEN MIN。例如，在多个发电机的情况下，控制器105C可以检索至少一个发电机105A的每个发电机的发电机设定最小阈值；选择发电机设定最小阈值的最大值作为GEN MIN；并且确定第一差值是否小于GEN MIN。例如，选择最大值可以确保将具有最大值的发电机与发电机未设计成支撑的负载一起使用，从而避免损坏或低效使用发电机。
为了确定当前净负载与GEN MAX之间的差值作为第二ESD，控制器105C可以从当前净负载中减去GEN MAX。为了将当前净负载与GEN MIN之间的差值确定为第二ESD，控制器105C可以从当前净负载减去GEN MIN。
当能量存储器放电/充电限制功能被激活时，控制器105C可以确定放电限制和充电限制；确定第二ESD是否大于放电限制或小于充电限制；响应于确定第二ESD大于放电限制，将第二ESD限制到放电限制，作为第三ESD；响应于确定第二ESD小于充电限制，将第二ESD限制到充电限制，作为第三ESD；并且响应于确定第二ESD不大于放电限制和/或响应于确定第二ESD不小于所述充电限制，将第二ESD设置为第三ESD。因此，能量存储器放电/充电限制功能可以确保传输的ESD不请求超过充电限制的能量存储器105B的充电负载和/或请求超过至少一个能量存储器105B中的一个的放电限制的放电负载。
为了获得至少一个能量存储器105B的放电限制和充电限制，控制器105C可以从存储器检索至少一个能量存储器105B中的每一个的放电限制和充电限制。另外或替代地，控制器105C可以从能量存储数据提取放电限制和充电限制。
为了确定第二ESD是否大于放电限制，控制器105C可以确定第二ESD是否大于至少一个能量存储器105B的放电限制。例如，在多个能量存储器的情况下，控制器105C可以获得能量存储器的放电限制；选择最低放电限制；以及确定第二ESD是否大于最低放电限制。例如，选择最低放电限制可以确保不指示具有最低值的能量存储器放电超过能量存储器被设计成支持的量，从而避免损坏能量存储器。
为了确定第二ESD是否小于充电限制，控制器105C可确定第二ESD是否小于至少一个能量存储器105B的充电限制。例如，在多个能量存储器的情况下，控制器105C可以获得能量存储器的充电限制；选择最低充电限制；以及确定第二ESD是否小于最低充电限制。例如，选择最低充电限制可以确保指示具有最低值的能量存储器充电不超过能量存储器设计用于支撑的量，从而避免损坏能量存储器。
然后，控制器105C可以将第一、第二或第三ESD传输到至少一个能量存储器105B(取决于激活了哪些功能)。至少一个能量存储器105B可以根据传输的ESD控制至少一个能量存储器105B的逆变器和电子控制机构以控制(1)至少一个能量存储器105B汲取的负载量或(2)至少一个能量存储器105B输出的交流电量。控制器105C可以返回以再次执行过程，例如以预定时间间隔，例如每毫秒执行一次，使得负载的瞬态变化被至少一个能量存储器105B吸收或注入。
因此，本公开的系统和方法可以使至少一个发电机105A能够将系统总线频率维持在标称值，从而确保更好的电能质量。此外，本公开的系统和方法可以将SOC驱动到目标SOC，使得至少一个能量存储器不被稳态维持在太低或太高的SOC中。此外，本公开的系统和方法可以对照至少一个发电机105A的可接受发电机最大/最小负载检查ESD和至少一个能量存储器105B的放电/充电限制，以便安全地操作系统。
图2-4示出了根据一个或多个实施例的离网负载稳定的流程图。图2示出了根据一个或多个实施例的用于负载稳定功能和SOC功能的流程图200。图3示出了根据一个或多个实施例的发电机设定限制功能的流程图300。图4示出了根据一个或多个实施例的用于能量存储器放电/充电限制功能的流程图400。流程图200、300和400可以由如上文所论述的执行控制应用程序的控制器105C执行。通常，用于离网负载稳定的过程被分解成三个子过程，如流程图200、300和400中所示，这取决于哪个功能被激活。
现在参考图2，例如，控制器105C可以在点A处开始流程图200的过程(框205)。如果负载稳定功能被激活，则控制器105C可以执行框210到225中的操作。为了启动负载稳定功能，控制器105C可以获得当前负载(框210)。例如，控制器105C可以通过从至少一个发电机105A接收负载数据来获得至少一个发电机105A的负载，如上文关于图1所论述。控制器105C可以接着获得窗口设定点(框215)。例如，控制器105C可以基于系统时钟的当前时间获得窗口设定点，如上文关于图1所论述。控制器105C接着可基于窗口设定点确定负载的移动平均值(框220)。例如，控制器105C可以通过基于窗口设定点从存储器检索过去负载数据来确定负载的移动平均值，并使用检索到的过去负载数据和当前负载的移动平均值公式中的一个，如上文关于图1所论述。控制器105C接着可基于负载的移动平均值与当前负载之间的差值来确定负载平滑功率(框225)。例如，控制器105C可以通过从负载的移动平均值减去当前负载来确定负载平滑功率，如上文关于图1所论述。
如果激活SOC功能，则控制器105C可执行框230到260中的操作。为了启动SOC功能，控制器105C可以获得当前能量总和(框230)。例如，控制器105C可以通过检索至少一个能量存储器105B的当前能量水平和对至少一个能量存储器105B的当前能量水平求和(例如，相加)来获得当前能量总和，如上文关于图1所论述。控制器105C接着可获得处于目标SOC的能量(框235)。例如，控制器105C可以通过从存储器检索数据来获得处于目标SOC的能量，如上文关于图1所论述。控制器105C接着可确定处于目标SOC的能量与当前能量总和之间的差值(框240)。例如，控制器105C可以通过从处于目标SOC的能量减去当前能量总和来确定处于目标SOC的能量与当前能量总和之间的差值，如上文关于图1所论述。控制器105C然后可以获得SOC控制增益(框245)。例如，控制器105C可以通过从存储器检索SOC控制增益变量来获得SOC控制增益，如上文关于图1所论述。控制器105C接着可基于SOC控制增益确定SOC校正功率(框250)。例如，控制器105C可以通过将差值除以SOC控制增益来确定SOC校正功率，如上文关于图1所论述。控制器105C接着可确定是否激活限制功能(框255)。例如，控制器105C可以通过确定至少一个能量存储器105B的SOC是否小于低端临界阈值(或者单独或者共同)来确定限制功能是否开启，如上文关于图1所论述。响应于确定限制功能打开(框255：是)，控制器105C可接着将SOC校正功率限制到最大SOC偏置功率(框260)。例如，控制器105C可确定SOC校正功率是否大于最大SOC偏置功率；如果大于最大SOC偏置功率，则可以将SOC校正功率设置为最大SOC偏置功率；并且如果等于或小于，则可以保持SOC校正功率为当前值，如上文关于图1所论述。响应于确定限制功能未被激活(框255：否)，控制器105C可继续框265，而不限制SOC校正功率。例如，控制器105C可以重写负载平滑功能，以便为至少一个能量存储器105B充电，使得至少一个能量存储器105B能够长期有益地使用(例如，具有可由电力系统105使用的操作范围)和/或避免降级范围，如上文关于图1所论述。
控制器105C接着可基于负载平滑功率和/或SOC校正功率确定第一ESD(框265)。例如，控制器105C可以在激活两个功能的情况下对负载平滑功率和SOC校正功率进行求和，如上文关于图1所论述。
控制器105C可以接着进行到点B(框270)。控制器105C可以开始在点B处的流程图300的过程(框270/305)。如果激活发电机设定限制功能，则控制器105C可以执行框310到340中的操作。如果未激活发电机设置限制功能，则可以跳过这些步骤。为了启动发电机设定限制功能，控制器105C可以确定当前净负载(框310)。例如，控制器105C可以通过将能量存储器105B上的当前负载与至少一个发电机105A的当前负载相加来确定当前净负载，如上文关于图1所论述。
控制器105C接着可确定当前净负载与第一ESD之间的差值(差值)(框315)。例如，控制器105C可以从当前净负载减去第一ESD，如上文关于图1所论述。
控制器105C可以接着确定差值是否大于发电机设定最大阈值(框320)。例如，控制器105C可以从存储器检索发电机设定最大阈值(GEN MAX)，并且确定差值是否大于GENMAX，如上文关于图1所论述。响应于确定差值大于发电机设定最大值(框320：是)，控制器105C接着可将当前净负载与GEN MAX之间的差值确定为第二ESD(框325)。例如，控制器105C可以从当前净负载减去GEN MAX，如上文关于图1所论述。
响应于确定差值不大于发电机设定最大阈值(框320：否)，控制器105C可接着确定差值是否小于发电机设定最小阈值(框330)。例如，控制器105C可以从存储器检索发电机设定最小阈值(GEN MIN)并且确定差值是否小于GEN MIN，如上文关于图1所论述。响应于确定差值小于发电机设定最小阈值(框330：是)，控制器105C接着可将当前净负载与GEN MIN之间的差值确定为第二ESD(框335)。例如，控制器105C可以从当前净负载减去GEN MIN，如上文关于图1所论述。
响应于确定差值不小于发电机设定最小阈值(框330：否)，控制器105C可接着将第一ESD设置为第二ESD(框340)。
控制器105C可以接着进行到点C(框345)。控制器105C可以开始在点C处的流程图400的过程(框345/405)。
如果激活能量存储器放电/充电限制功能，则控制器105C可执行框410到440中的操作。如果禁用，则可以跳过框410到440。为了启动能量存储器放电/充电限制功能，控制器105C可以获得放电限制和充电限制(框410)。例如，控制器105C可以获得至少一个能量存储器105B的放电限制和充电限制(或者单独地或者共同地)，如上文关于图1所论述。
控制器105C接着可确定第二ESD是否大于放电限制(框415)。例如，控制器105C可以确定第二ESD是否大于至少一个能量存储器105B的放电限制，如上文关于图1所论述。
响应于确定第二ESD大于放电限制(框415：是)，控制器105C接着可将第二ESD限制到放电限制，作为第三ESD(框420)。例如，控制器105C可以将第三ESD设置为放电限制，如上文关于图1所论述。
响应于确定第二ESD不大于放电限制(框415：否)，控制器105C可接着确定第二ESD是否小于充电限制(框425)。例如，控制器105C可以确定第二ESD是否小于至少一个能量存储器105B的充电限制，如上文关于图1所论述。
响应于确定第二ESD小于充电限制(框425：是)，控制器105C接着可将第二ESD限制到充电限制，作为第三ESD(框430)。例如，控制器105C可以将第三ESD设置为充电限制，如上文关于图1所论述。
响应于确定第二ESD不小于充电限制(框425：否)，控制器105C可接着将第二ESD设置为第三ESD(框435)。
控制器105C可以接着将第三ESD传输到至少一个能量存储器105B(框440)。例如，控制器105C可以传输第三ESD，如上文关于图1所论述，使得至少一个能量存储器105B可以注入/吸收电力，使得至少一个发电机105A不经受负载瞬态。
控制器105C可以接着进行到点A(框445/205)，因此重新开始过程，所述过程可以以预定时间间隔或事件执行。
图5示出了可以执行本文呈现的技术的示例系统。图5是根据本公开的示范性实施例的可被配置成执行本文中所描述的技术的计算机的简化功能框图。具体而言，计算机(或“平台”，因为它可能不是单个物理计算机基础设施)可以包括用于分组数据通信的数据通信接口560。平台还可包括呈一个或多个处理器形式的中央处理单元(“CPU”)520，以用于执行程序指令。平台可以包括内部通信总线510，并且平台还可以包括程序存储装置和/或数据存储装置，以用于待由例如ROM 530和RAM 540等平台处理和/或传送的各种数据文件，但是系统500可以经由网络通信接收编程和数据。系统500还可以包括输入和输出端口550，以与诸如键盘、鼠标、触摸屏、监视器、显示器等的输入和输出装置连接。当然，各种系统功能可以以分布式方式在多个类似平台上实施，以分配处理负载。替代性地，可以通过一个计算机硬件平台的适当编程来实现系统。
本公开的一般性讨论提供了实施本公开的合适计算环境的简要、一般性描述。在一个实施例中，所公开的任何系统、方法和/或图形用户界面中的任一个可以由符合或类似于本公开中描绘和/或解释的计算系统执行或实施。尽管不是必需的，但在计算机可执行指令的上下文中描述了本公开的各方面，例如由数据处理装置(例如编程的控制器或计算机)执行的例程。相关领域的技术人员将理解，本公开的各方面可以用其它通信、数据处理或计算机系统配置来实践，包括：互联网电器、手持装置等。
本公开的各方面可以包含在特别编程、配置和/或构造以执行本文详细解释的一个或多个计算机可执行指令的专用计算机和/或数据处理器中。虽然本公开的各方面，例如某些功能，被描述为仅在单个装置上执行，但是本公开还可以在分布式环境中实践，其中功能或模块在通过诸如局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)和/或互联网等通信网络连接的不同处理装置之间共享。类似地，本文呈现为涉及多个装置的技术可以在单个设备中实施。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和/或远程存储器存储装置中。
本公开的各方面可以存储在非暂时性计算机可读介质上和/或分布在非暂时性计算机可读介质上，包括磁性或光学可读计算机磁盘、硬接线或预编程芯片(例如，EEPROM半导体芯片)、纳米技术存储器、生物存储器或其它数据存储介质。替代性地，根据本公开的各方面的计算机实现的指令、数据结构、屏幕显示器和其它数据可以分布在互联网上和/或其它网络(包括无线网络)上，在一段时间分布在传播介质上的传播信号(例如，电磁波、声波等)上，和/或可以在任何模拟或数字网络上提供(数据包交换、电路交换或其它方案)。
技术的程序方面可以被认为是通常以可执行代码和/或相关联数据的形式的存在或包含于一种类型的机器可读介质中的“产品”或“制造品”。“存储”型介质包括计算机、处理器等的任何或全部有形存储器或其相关联模块，例如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等，其可在任何时候为软件编程提供非暂时性存储。软件的全部或部分有时可以通过互联网或各种其它电信网络通信。例如，此类通信可以使得能够将软件从一台计算机或处理器加载到另一台计算机中，例如，从移动通信网络的管理服务器或主机计算机加载到服务器的计算机平台和/或从服务器加载到移动装置中。因此，可能带有软件元件的另一种类型的介质包括光学、电和电磁波，例如通过有线和光学地面线网络以及通过各种空气链路在本地装置之间的物理接口上使用。承载此类波的物理元件，例如有线或无线链路、光学链路等，也可以被视为承载软件的介质。如本文使用的，除非限于非暂时性有形“存储”介质，否则例如计算机或机器“可读介质”的术语是指参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。
工业适用性
本公开可以在离网配电系统中应用。
本公开可以通过限制发电机特别是燃气轮机发电机所经受的负载瞬态来帮助保护离网配电系统的电能质量。
上述公开内容的另一方面是，根据收敛时间和最大SOC偏置功率，可以控制离网配电的能量存储器以驱动能量存储器的能量水平到目标SOC。偶尔，当能量存储器的SOC小于低端临界阈值和/或大于高端临界阈值时，SOC功能可以覆盖负载稳定功能。
在不偏离本公开的范围的情况下，可对所公开的系统进行各种修改和更改，这对本领域技术人员是显而易见的。考虑到本文公开的方法的说明和实践，系统的其它实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。说明书和示例旨在仅被认为是示例性的，本公开的真实范围由下文的权利要求书及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于离网负载稳定的方法，包括：
从至少一个发电机接收发电机数据，并且从至少一个能量存储器接收能量存储数据；
基于所述发电机数据和/或所述能量存储数据确定所述至少一个发电机的系统负载的移动平均值；
基于所述发电机数据和/或所述能量存储数据确定所述至少一个发电机的瞬时负载值；
基于所述至少一个发电机的所述系统负载的移动平均值和所述瞬时负载值确定第一电子存储调度(ESD)；以及
将所述第一ESD提供到所述至少一个能量存储器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一ESD还包括：
接收所述至少一个发电机的当前负载；
接收窗口设定点；
基于所述窗口设定点确定所述负载的移动平均值；以及
基于所述负载的移动平均值与所述当前负载之间的差值确定负载平滑功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述ESD还包括：
确定电荷状态(SOC)功能是否启用；
响应于确定所述SOC功能启用，基于所述能量存储数据更新所述第一ESD；
确定发电机设定限制功能是否启用；
响应于确定所述发电机设定限制功能启用，基于所述发电机数据和所述第一ESD确定第二ESD；
确定能量存储器放电/充电限制功能是否启用；
响应于确定所述能量存储器放电/充电限制功能启用，基于所述能量存储数据确定第三ESD；以及
将所述第三ESD提供到所述至少一个能量存储器。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述SOC功能还包括：
确定当前能量总和；
确定处于目标SOC的能量；
确定所述处于目标SOC的能量与所述当前能量总和之间的差值；
接收SOC控制增益；
基于所述SOC控制增益以及所述处于目标SOC的能量与所述当前能量总和之间的差值来确定SOC校正功率；
确定限制功能是否开启；
响应于确定所述限制功能开启，将所述SOC校正功率限制到最大SOC偏置功率；以及
基于所述SOC校正功率更新所述第一ESD。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述确定所述限制功能是否开启还包括确定所述至少一个能量存储器的SOC是否小于低端临界阈值和/或大于高端临界阈值。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述发电机设定限制功能还包括：
确定当前净负载；
确定包括所述当前净负载与所述第一ESD之间的差值的第一差值；
确定所述第一差值是否大于与所述至少一个发电机相关联的发电机设定最大阈值或小于与所述至少一个发电机相关联的发电机设定最小阈值；
响应于确定所述第一差值大于所述发电机设定最大阈值，确定所述当前净负载与所述发电机设定最大阈值之间的差值为所述第二ESD；
响应于确定所述第一差值小于所述发电机设定最小阈值，确定所述当前净负载与所述发电机设定最小阈值之间的差值为所述第二ESD；以及
响应于确定所述第一差值不小于所述发电机设定最小阈值和/或响应于确定所述差值不大于所述发电机设定最大阈值，将所述第一ESD设置为所述第二ESD。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述能量存储器放电/充电限制功能还包括：
接收与所述至少一个能量存储器相关联的放电限制和充电限制；
确定所述第二ESD是否大于所述放电限制或小于所述充电限制；
响应于确定所述第二ESD大于所述放电限制，将所述第二ESD限制到所述放电限制，作为所述第三ESD；
响应于确定所述第二ESD小于所述充电限制，将所述第二ESD限制到所述充电限制，作为所述第三ESD；以及
响应于确定所述第二ESD不大于所述放电限制和/或响应于确定所述第二ESD不小于所述充电限制，将所述第二ESD设置为所述第三ESD。
8.一种用于离网负载稳定的系统，所述系统包括：
存储指令的至少一个存储器；以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器执行指令以执行操作，所述操作包括：
从至少一个发电机接收发电机数据，并且从至少一个能量存储器接收能量存储数据；
基于所述发电机数据和/或所述能量存储数据确定所述至少一个发电机的系统负载的移动平均值；
基于所述发电机数据和/或所述能量存储数据确定所述至少一个发电机的瞬时负载值；
基于所述至少一个发电机的所述系统负载的移动平均值和所述瞬时负载值确定第一电子存储调度(ESD)；以及
将所述第一ESD提供到所述至少一个能量存储器。
9.根据权利要求8所述的系统，其中确定所述第一ESD还包括：
接收所述至少一个发电机的当前负载；
接收窗口设定点；
基于所述窗口设定点确定所述负载的移动平均值；以及
基于所述负载的移动平均值与所述当前负载之间的差值确定负载平滑功率。
10.根据权利要求8所述的系统，其中确定所述ESD还包括：
确定电荷状态(SOC)功能是否启用；
响应于确定所述SOC功能启用，基于所述能量存储数据更新所述第一ESD；
确定发电机设定限制功能是否启用；
响应于确定所述发电机设定限制功能启用，基于所述发电机数据和所述第一ESD确定第二ESD；
确定能量存储器放电/充电限制功能是否启用；
响应于确定所述能量存储器放电/充电限制功能启用，基于所述能量存储数据确定第三ESD；以及
将所述第三ESD提供到所述至少一个能量存储器。
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