用于能量分配的系統和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種能量分配系統，并且更特別是涉及一種控制至系統負載的能量分 配的能量分配系統結構。
【背景技術】
[0002] 現有的能量系統結構可能包括基于邏輯的控制器以實施簡單的控制邏輯來將能 量從諸如電化學電池的能量儲存裝置調度給負載。基于邏輯的控制器包括預定的閾值組和 時間戳記組，其限定何時給定的能量儲存裝置儲存能量或者從可用源充電并且何時儲存裝 置將能量釋放至負載。這種基于邏輯的控制器的實例包括負載跟蹤控制器和循環充電控制 器。對于負載跟蹤控制器，當能量可用時利用由可再生源提供的能量給儲存裝置充電，并且 在每天的指定時間期間或者當負載超過指定閾值時使儲存裝置放電。對于循環充電的控制 器，當諸如柴油發電機的可調度源運行而同時給負載提供電力時給儲存裝置充電，并且類 似于負載跟蹤策略地放電。
[0003] 雖然基于邏輯的控制系統準備將能量儲存裝置集成到能量系統中并且可以提供 一定量的功能，但是當試圖恢復已經被儲存的能量和可能由能量儲存裝置提供經濟效益時 基于邏輯的控制系統可能是有缺陷的。
【發明內容】
[0004] 根據本公開的一個實施例，提供了一種構造成用于控制能量至電負載的傳輸的能 量控制系統。所述能量控制系統包括可再生能量源、儲存能量源、構造成用于儲存程序指令 的存儲器和可操作地聯接至可再生能量源、儲存能量源和存儲器的能量系統控制器。所述 能量系統控制器被構造成用于執行所存儲的程序指令以預測在長時間范圍上負載的能量 需求、預測在長時間范圍上可再生能量源產生的能量、預測在長時間范圍上儲存在儲存能 量源中的能量容量，并且為可再生能量源和儲存能量源產生最佳規劃的電力分布。控制器 還執行所存儲的程序指令以將所預測的能量需求、所預測的能量產生和所預測的能量容量 與短時間范圍上負載的實際能量需求、由可再生能量源發生的實際能量產生和儲存能量源 中的實際能量容量進行比較，并且基于所述比較來控制到電負載的能量供送。
[0005] 在另一實施例中，提供了一種用于控制電負載、可再生能量源和儲存能量源之間 的能量傳輸的方法。該方法包括步驟：預測長時間范圍上負載的能量需求、預測長時間范圍 上由可再生能量源產生的能量、預測長時間范圍上儲存在儲存能量源中的能量容量、產生 長時間范圍上用于能量系統中的各個源的最佳規劃的電力分布、將所預測的能量需求、所 預測的能量產生和所預測的能量容量與較短時間范圍上負載的實際能量需求、由可再生能 量源發生的實際能量產生和儲存能量源中的實際能量容量進行比較，并且基于所述比較來 控制到電負載的能量供送。
【附圖說明】
[0006] 圖1是本發明的能量系統的示意性方框圖。
[0007] 圖2是圖1的能量系統的詳述的示意性方框圖。
[0008] 圖3是本發明的能量系統控制器的示意性方框圖。
【具體實施方式】
[0009] 為了提升對發明原理的理解的目的，現在將參考附圖中示出的并且在以下說明書 中描述的實施例。很清楚，因此不意在限制發明的范圍。還理解的是，本發明包括所示實施 例的任何更改和改進并且還包括如本發明所屬領域的普通技術人員通常想到的發明的原 理的應用。
[0010] 圖1圖解了一種使具有一個或多個集成的能量源的能量系統的優點最大化的能 量系統100。能量系統100包括通過通信線路103可操作地聯接至電負載104的能量系統 控制器102,所述電負載104在一個實施例中包括一個或多個電負載。能量系統控制器102 還可操作地聯接至一個或多個能量源，包括通過通信線路113聯接至可再生能量源106、通 過通信線路115聯接至可調度能量源108和通過通信線路117聯接至儲存能量源110。電 負載104、可再生能量源106、可調度能量源108和儲存能量源110各自可操作地聯接至電 力線112,所述電力線112從一個或多個能量源向另一能量源和電負載104傳輸能量。用戶 接口或者人機接口（HMI)和數據存儲裝置114也通過通信線路119被可操作地聯接至能量 系統控制器102。通信線路103、113、115、117和119被硬連線（hardwire!)或者無線連接或 者以其組合來連接。
[0011] 能量系統控制器102集成有被提供用于預測能量產生、規劃能量傳送與儲存、和 從能量產生裝置或者能量儲存裝置向負載或者能量產生裝置可選地傳輸或傳送電力的多 個構件、裝置或者子系統。當所述構件、裝置或者子系統被集成到單個控制系統中時，能量 流被在負載、能量儲存裝置、可調度能量源和可再生源之間無縫地傳送以對使用者有利。控 制器102被可操作地聯接至電負載104的控制器105、可再生能量源106的控制器107、可調 度能量源108的控制器109和儲存能量源110的控制器111。不同實施例中的控制器105、 107、109和111中的每一個包括處理器和存儲器，并且從控制器102接收并向控制器102 提供信號形式的信息。另外，不同實施例中的控制器105、107、109和111包括控制硬件，該 控制硬件包括開關裝置以在能量系統100內部提供能量的產生和傳輸或者能量的儲存。能 量系統102從稍后描述的源106、108和110中的每一個處獲得狀態信息，并且還向控制器 105、107、109和111提供控制信號以用于在系統100中產生和傳輸或者儲存能量。控制器 102還被可操作地聯接至控制器105以接收指示負載所需能量的負載104的狀態信息。
[0012] 不同實施例中的控制器102包括計算機、計算機系統或者可編程裝置，例如，多用 戶或者單用戶計算機、臺式計算機、便攜式計算機及其他計算裝置。控制器102包括一個或 多個如下所述的單個控制器并且在不同實施例中包括至少一個聯接至存儲器的處理器。控 制器102在不同實施例中包括一個或多個處理器（例如，微處理器），并且存儲器在不同實 施例中包括隨機存取存儲器（RAM)裝置，該裝置包括控制器102的主存儲器以及任何補充 層次的存儲器，例如高速緩沖存儲器、非易失性或者后備用存儲器（例如，可編程或者閃速 存儲器）、只讀存儲器等。另外，存儲器在一個實施例中包括相對于處理裝置物理地設置在 其它地方的存儲裝置并且包括處理裝置中的任何高速緩沖存儲器以及用作虛擬存儲器的 任何存儲容量，例如，經由網絡儲存在大容量存儲裝置或者聯接至控制器102的別的計算 機上。大容量存儲裝置在一個實施例中包括高速緩沖存儲器或者包括數據庫的其他數據空 間。
[0013] 儲存能量源110在不同實施例中包括能量儲存裝置，諸如在能量系統中發現的那 些電化學電池，其向住宅負載、商業負載或者其他種類的負載和泵送的水力儲備供給電能。 能量儲存裝置的使用通過降低分配基礎設施的要求和將可再生能量源集成到輸電網路中 的要求而在節能方面提供了優點。不同于在任何時刻需要在所產生的能量的量與由網路消 耗的能量的量之間平衡的傳統可調度源，一個或多個存儲裝置能夠變換從一個時段到另一 時段的電能消耗和能量產生。因此，由一個或多個可再生源106產生的能量在一個實施例 中被儲存在能量儲存源110中，所述能量超過某些時候給定負載所需的能量的量以滿足能 量需要。可再生能量源包括風輪機、太陽能電池板、生物質發電廠、水力發電廠、地熱能設 備、潮汐能設備和波浪能設備。另外，在負載104低需求周期期間由輸電網路以低價提供的 低費用能量也被儲存。然后，當需要能量或者當其他形式的能量更昂貴時按要求提供所儲 存的能量。可調度能量源還包括水電、煤電、柴油發電機、輸電網路連接和氣電。
[0014] 能量儲存源110的使用還提供可靠的電力供給以使提供給能量系統100的所有 者、經營者或者使用者的效益最大化。因此，包括能量系統控制器102的所述用于能量分配 的系統和方法實現了所述儲能系統的優點，例如，通過電池設備，而同時提供在基本上任何 和所有時間滿足負載需要的可靠的能量來源。能量系統控制器102被構造成：為許多不同 種類和構造的能量系統的最佳操作作規劃。
[0015] 如圖2中所示，控制系統結構100使具有集成的儲存能量源110(此處標記為能量 儲存裝置110)的能量系統的優點最大化。一個或多個能量儲存模塊120被可操作地連接至 電力線112,該電力線將電負載104聯接至能量網絡124。模塊120表示了不同或者類似種 類的能量儲存裝置。另外，可再生能量源106和可調度能量源108也被聯接至電力線112。 為了保證從網絡124和源106、108及110分配能量