用于电力公用网络的本地需求侧电力管理的制作方法
【专利摘要】公开一种需求侧电力供应管理系统。该系统包括具有对供电电网的至少一个耦合点的孤岛电力系统。所述孤岛电力系统向多个电力负载供电，所述负载中的每个与控制所述负载需求的最大电力的负载控制器关联。测量装置，其与所述耦合点关联，以测量所述电网电力和所述孤岛系统之间的总电力传输；以及系统控制器，其监测相对于设定点测量到的电力传输，并且向多个负载控制器提供控制信号。每个负载控制器接收大致相同控制信号，并且基于所述控制信号中包含的信息确定与所述负载控制器关联的所述负载或者每个负载被允许从所述孤岛电力系统抽取的最大电力。
【专利说明】用于电力公用网络的本地需求侧电力管理
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于电力公用网络的需求侧功率管理的方法和系统。本发明的应用包括但是不限于可再生可再生发电资源的有效使用和电动交通工具的充电。
【背景技术】
[0002]现在已知动态需求控制(DDC)是需求侧管理技术,其允许响应于所生成的功率相比于当时所使用的功率的波动，公用电力的频率即电网频率在小范围变化。如果可用电力过高，则电网频率被允许少量增加；如果可用电力过小，则电网频率被允许少量减小。所述电网可以被视为巨大的旋压负载，并且这些频率变化对应于负载的旋转速度和大的能量波动。如果频率过高，则非必要的负载可以被接通以吸收那些能量中的一些；如果过低，则非必要的负载可以被关闭以释放旋压功率，用于更重要的应用。除非上下文清楚地要求，否则本文所指的“DCC”指的是这种系统。
[0003]在实际情形下，均具有自身的控制器的大量的支持DDC的小型负载被分布在网络上。随着网络频率变化，每个控制器确定需要什么负载并且将该比例部分打开。如图1所示，如果频率小于49Hz，则切换的负载是零(W);如果大于51Hz，则负载是满额定负载，并且在这两个极端之间，所述负载线性地变化。因而如果网络上存在一百万个这些装置在并且应用的实际负载将是可从O到2GW变化的电阻型负载。应注意的是，这仅仅是示例并且在现实中范围49-51HZ可以小的多，并且不是全部负载都必须相同。主要要求是支持DDC的负载可在49Hz到51Hz的范围内以连续可变的方式切换，或者至少在该范围内被打开和关闭。
[0004]对可以变得兼容于DDC的负载的类型存在限制。一般地，“能量”负载，诸如烧水器、电池充电器、冰柜、冰箱和空调是适用的，但是必须小心这些负载包括马达、泵和风扇，在将这些装置迅速打开或者关闭的`时候，会负面地影响它们的寿命。然而，DDC兼容能量负载占了任何电网系统的电力负载的很大比例，并且使得DDC成为要实施的有吸引力的技术。
[0005]通过允许主频率响应于负载而改变，以尽可能最简单的方式实现了 DDC。示意地整个电网可以用具有惯性J的发电机和以图2所示的频率变化的负载代替。不具有其他控制器的原动机驱动表示电网的惯性J，而被连接到发电机的DDC兼容负载(未示出)经由反馈路径使驱动惯性J的净扭矩和缓。
[0006]如以上所概括的，DDC要求电网频率被改变，使得所述兼容负载可以按照协调方式被打开和关闭。实现DDC的困难是公用电网运营商一方不愿意允许电网频率变化，这是因为电网被设计在恒定频率操作。此外，不愿意实现DDC，是因为所述实施必须在大规模进行，这意味着来自多个方面的大量的投资。
[0007]【目的】
[0008]本发明的目的是提供改进的需求侧控制方法、系统或者处理，或者至少向公众提供有用的选择。
【发明内容】
[0009]因此在本发明的一个方面，其提供需求侧电力供应管理系统，所述需求侧电力供应管理系统包括:孤岛电力系统，所述孤岛电力系统具有耦合到供电电网的耦合点，所述孤岛电力系统向多个消费者供电，每个消费者使用一个或者更多电负载，所述负载中的每个与以响应于控制信号控制由该负载要求的电力的负载控制器关联，测量装置，其与所述耦合点关联，以测量所述电网和所述孤岛系统之间的总电力传输；以及系统控制器，所述系统控制器监测相对于设定点测量到的传输到孤岛系统中的电力，并且向一个或者更多负载控制器提供控制信号，以防止传输到孤岛系统中的电力超过所述设定点。
[0010]在另一方面，本发明提供需求侧电力供应管理系统，所述需求侧电力供应管理系统包括:孤岛电力系统，所述孤岛电力系统具有耦合到供电电网的耦合点，所述孤岛电力系统向多个电负载供电，每个所述负载与控制由所述负载要求的最大电力的负载控制器关联；测量装置，其与所述耦合点关联，以测量所述电网和所述孤岛系统之间的总电力传输；以及系统控制器，其监测相对于设定点测量到的从所述供电电网传输到所述孤岛系统中的电力，并且向多个负载控制器提供控制信号，其中，每个负载控制器接收大致相同控制信号，并且基于所述控制信号中包含的信息确定与所述负载控制器关联的所述负载或者每个负载被允许从所述孤岛电力系统抽取的最大电力。
[0011]负载控制器可以对其负载相对于另一个负载或者其他负载优先化,因而针对给定控制信号，第一优先级的负载被控制为优先于第二优先级的负载抽取功率。例如，响应于指示需求需要减少的控制信号中的变化，第一优先级的负载被控制为在第二优先级的负载之后减少需求。指派到负载的优先级可以被改变。在一个实施例中，根据所述负载执行的功能，优先级可以被改变。
[0012]到孤岛系统中的功率流可以基本上维持在所述设定点。
[0013]在一个实施例中，设定点表示孤岛系统的基础电力要求。所述基础功率要求可以由消费者和/或由负载控制器或者电网系统运营商来建立。所述基础电力要求以及由此而来的设定点可以被改变。其可以依赖于诸如孤岛系统的电力要求、由电网供应的电力的成本结构、以及电网上的整体电力需求即从电网可用到孤岛系统的电力的因素。
[0014]所述孤岛系统可以包括一个或者更多发电机。在一个实施例中，在所述孤岛系统中发电导致从电网传输较少的电力，因而造成控制信号指示负载会需要更多功率。在一个实施例中，如果负载被完全供电，则孤岛系统中的过量发电可以被专递到电网。
[0015]在一个实施例中，通过测量供应到所述孤岛系统的总能量与如果孤岛系统已经在设定点基准连续操作则将供应的能量相比较来导出控制信号。
[0016]在本发明的第二方面，其概括提供需求侧电力供应管理系统，所述需求侧电力供应管理系统包括:孤岛电力系统，所述孤岛电力系统具有对供电电网的耦合点，所述孤岛电力系统向多个消费者供电，每个消费者使用至少一个负载，每个负载与负载控制器关联，所述负载控制器响应于由低延迟通信系统投送到所述负载控制器的控制信号来控制所述负载需求的电力，系统控制器，所述系统控制器监测相对于针对传输到所述孤岛系统的电力的设定点从所述电网向所述孤岛系统传输的电力，从而建立差分电力传输，并且向所述一个或者更多个负载控制器提供控制信号，使得差分电力传输基本上平均为零。
[0017]所述负载控制器可以对其负载相对于另一个负载或者其他负载优先化，因而针对给定控制信号，第一优先级的负载被控制为优先于第二优先级的负载抽取功率。例如，响应于指示需求需要减少的控制信号中的变化，第一优先级的负载被控制为在第二优先级的负载之后减少需求。指派到负载的优先级可以被改变。在一个实施例中，根据所述负载执行的功能，优先级可以被改变。
[0018]到孤岛系统中的功率流可以基本上维持在所述设定点。
[0019]在一个实施例中，所述设定点表示孤岛系统的基础电力要求。所述基础电力要求可以由消费者和/或由负载控制器或者电网系统运营商来建立。所述基础电力要求以及由此而来的设定点可以被改变。其可以依赖于诸如孤岛系统的电力要求、由电网供应的电力的成本结构、以及电网上的整体电力需求即从电网可用到孤岛系统的电力的因素。
[0020]孤岛系统可以包括一个或者更多发电机。在一个实施例中，在孤岛系统内的发电导致从电网传输较少的功率，因而造成控制信号指示负载会需要更多电力。在一个实施例中，如果负载被完全供电，则孤岛系统中的过量发电可以被传输到电网。
[0021]在一个实施例中，通过测量供应到孤岛系统的总能量与如果孤岛系统已经在设定点基准连续操作则将供应的能量相比较来导出控制信号。
[0022]在本发明的第三方面，其提供需求侧电力供应管理的方法，所述方法包括以下步骤:
[0023]建立针对从供电电网向具有多个负载的孤岛电力系统传输的电力的基准设定
占.[0024]监测相对于所述基准设定点从所述电网向所述孤岛电力系统传输的电力，从而建立差分电力传输；
[0025]生成一个或者更多控制信号，以控制所述孤岛系统中存在的负载，使得所述差分电力传输基本上平均为零，以及；
[0026]在低延迟通信系统上提供所述一个或者更多控制信号。
[0027]所述方法可以包括:对其负载相对于另一个负载或者其他负载优先化，因而针对给定控制信号，第一优先级的负载被控制为优先于第二优先级的负载抽取电力。例如，响应于指示需求需要减少的控制信号中的变化，第一优先级的负载被控制为在第二优先级的负载之后减少需求。指派到负载的优先级可以被改变。在一个实施例中，根据所述负载执行的功能，优先级可以被改变。
[0028]所述方法可以包括:将到孤岛系统中的功率流基本上维持在设定点。
[0029]在一个实施例中，所述定点表示孤岛系统的基础电力要求。所述基础电力要求可以由消费者和/或由负载控制器或者电网系统运营商来建立。所述基础电力要求以及由此而来的设定点可以被改变。其可以依赖于诸如孤岛系统的电力要求、由电网供应的电力的成本结构、以及电网上的整体电力需求即从电网可用到孤岛系统的电力的因素。
[0030]所述孤岛系统可以包括一个或者更多发电机。在一个实施例中，在孤岛系统内的发电导致从电网传输较少的电力，因而造成控制信号指示负载会需要更多电力。在一个实施例中，如果负载被完全供电，则孤岛系统中的过量发电可以被传输到电网。
[0031]在一个实施例中，通过测量供应到孤岛系统的总能量与如果孤岛系统已经在设定点基准连续操作则将供应的能量相比较来导出控制信号。
[0032]在第四方面，本发明提供需求侧电力供应管理系统控制器，所述需求侧电力供应管理系统控制器包括:
[0033]用于监测从供电电网向具有多个负载的孤岛电力系统传输的电力的装置；
[0034]用于比较从所述电网向所述孤岛电力系统传输的电力与相对于针对从所述电网传输到所述孤岛系统的电力基准的设定点的装置，从而建立到所述孤岛系统中的差分电力传输电力流；以及
[0035]产生用于在低延迟通信系统上传输的控制信号，以控制孤岛系统上存在的负载使得差分电力传输基本上平均为零的装置。
[0036]负载控制器可以对其负载相对于另一个负载或者其他负载优先化,因而针对给定控制信号，第一优先级的负载被控制为优先于第二优先级的负载抽取电力。例如，响应于指示需求需要减少的控制信号中的变化，第一优先级的负载被控制为在第二优先级的负载之后减少需求。指派到负载的优先级可以被改变。在一个实施例中，根据所述负载执行的功能，优先级可以被改变。
[0037]到孤岛系统中的功率流可以基本上维持在设定点。
[0038]在一个实施例中，所述设定点表示孤岛系统的基础电力要求。所述基础电力要求可以由消费者和/或由负载控制器或者电网系统运营商来建立。所述基础电力要求以及由此而来的设定点可以被改变。其可以依赖于诸如孤岛系统的电力要求、由电网供应的电力的成本结构、以及电网上的整体电力需求即从电网可用到孤岛系统的电力的因素。
[0039]所述孤岛系统可以包括一个或者更多发电机。在一个实施例中，在孤岛系统中发电导致从电网传输较少的电力，因而造成控制信号指示负载会需要更多电力。在一个实施例中，如果负载被完全供电，则孤岛系统中的过量发电可以被专递到电网。
[0040]在一个实施例中，通过测量供应到孤岛系统的总能量与如果孤岛系统已经在设定点基准连续操作则将供应的能量相比较来导出控制信号。
[0041]在第五方面，本发明提供需求侧电力供应管理系统的方法，所述方法包括以下步骤:
[0042]向电力系统中的多个负载中的每个负载指派优先级；
[0043]接收指示可用于所述电力系统的电力的控制信号；以及
[0044]根据所述控制信号和向每个负载指派的优先级控制所述负载，因而针对来自所述控制信号的给定电力可用性指示，第一优先级的负载被控制为优先于第二优先级的负载抽取功率。
[0045]在一个实施例中，所述电力系统包括孤岛电力系统。
[0046]所述控制信号可以使用低延迟通信系统提供。所述控制信号可以包括电力系统操作的频率。
[0047]所述孤岛电力系统可以从供电电网接收电力。
[0048]在第六方面，本发明提供用于需求侧电力供应管理系统的负载控制器，所述控制器包括:
[0049]存储用于一个或者更多负载的优先级标识的装置；
[0050]用于接收控制信号的装置，所述控制信号指示向所述一个或者更多负载供电的电力系统可用的电力；以及
[0051]根据所述控制信号和被分配到所述负载的指定优先级，用于控制所述一个或者更多负载的装置。
[0052]在一个实施例中，所述负载控制器存储用于多个负载中的每个负载的优先级标识，并且根据所述控制信号和所指定的优先级来控制所述负载，因而针对来自控制信号的给定电力可用性指示，第一优先级的负载被控制为优先于第二优先级的负载抽取电力。
[0053]在一个实施例中，所述电力系统包括孤岛电力系统。
[0054]所述控制信号可以使用低延迟通信系统提供。所述控制信号可以包括电力系统的操作的频率。
[0055]所述孤岛电力系统可以从供电电网接收电力。
[0056]在第七方面，本发明概括提供用于需求侧电力供电管理系统的电器，所述电器包括:
[0057]-用于存储优先级标识的装置；
[0058]-用于接收控制信号的装置，所述控制信号指示向所述电器供电的电力系统可用的电力；以及
[0059]-根据所述控制信号和指定的优先级，用于控制所述电器的电力需求的装置。
[0060]在第八方面，本发明概括提供需求侧电力供应管理系统，所述需求侧电力供应管理系统包括:具有对供电电网的至少一个耦合点的孤岛电力系统，以及被连接到孤岛系统的发电机的可变电源，所述孤岛电力系统向多个消费者供电，每个消费者使用至少一个负载，每个负载与负载控制器关联，所述负载控制器响应于由低延迟通信系统传送到所述负载控制器的控制信号来控制所述负载需求的电力，系统控制器，其向一个或者更多负载控制器提供控制信号，使得来自发电机的电力被优先提供给能量负载。
[0061]在第八方面，本发明概括提供电动交通工具电力供应管理系统，所述电动交通工具电力供应管理系统包括:能够向多个电动交通工具负载提供电力并且具有耦合到供电电网的耦合点的孤岛电力系统，每个负载与负载控制器关联，所述负载控制器响应于由低延迟通信系统传送到所述负载控制器的控制信号来控制所述负载需求的电力，系统控制器，所述系统控制器监测相对于针对到所述孤岛系统的电力传输的设定点从所述电网向所述孤岛系统传输的电力，从而建立差分电力传输，并且向所述一个或者更多负载控制器提供控制信号，使得差分电力传输基本上平均为零。
[0062]在一个实施例中，电动交通工具被感应稱合到所述孤岛电力系统。
[0063]在一个实施例中，当电动交通工具在诸如车库地板、停车场或者道路这样的交通工具承载表面上时，所述孤岛系统被安排向电动交通工具负载感应地提供电力。
[0064]在第十方面，本发明提供需求侧电力供应管理的方法，所述方法包括以下步骤:
[0065]向电力系统中的多个负载中的每个负载指派优先级；
[0066]接收指示可用于所述电力系统的电力的控制信号；
[0067]监测所述负载中的至少一个负载的特性；以及
[0068]根据所述控制信号和监测到的特性，重新指派用于所述负载中的一个或者更多的优先级。
[0069]所述监测到的特性可以包括以下中的一个或者更多:所述负载目前需求的电力；负载的充电状态；负载是否被用户打开或者关闭。
[0070]在一个实施例中，所述电力系统包括孤岛电力系统。[0071]所述控制信号可以使用低延迟通信系统提供。所述控制信号可以包括电力系统的操作的频率。
[0072]所述孤岛电力系统可以从供电电网接收电力。
[0073]在第十一方面，本发明提供需求侧电力供应管理系统，所述需求侧电力供应管理系统包括:孤岛电力系统，其具有对供电电网的至少一个耦合点，所述孤岛电力系统向多个电力负载供电，每个所述负载与控制所述负载需求的最大电力的负载控制器关联，所述系统还包括:测量装置，其与所述耦合点或者每个耦合点关联，以测量所述电网和所述孤岛系统之间的总电力传输，其中每个负载控制器基于测量到的传输到系统中的电力与设定点的比较来确定与所述负载控制器关联的所述负载或者每个负载被允许从所述孤岛电力系统抽取的最大电力。
[0074]通过下列描述，本发明的被认为是新颖的所有进一步方面将变得显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0075]下面将参照附图来描述本发明的一个或者更多实施例，其中:
[0076]图1:是用于已知的IkW DDC控制器的功率-频率的曲线图；
[0077]图2:是已知DDC控制器的框图和传递函数；
[0078]图3:是根据本发明的LDC系统的一般化示意图；
[0079]图4:是已知DDC控制器的框图和传递函数；
[0080]图5:是感应供电的电动交通工具的示意图；
[0081]图6:是用于感应供电的交通工具的道路的例示图；
[0082]图7:是示出测量到的发电机频率和具有DDC控制的IPT电池充电系统和随机扭矩输入的充电系统输出功率的一系列曲线图；
[0083]图8:是示出具有LDC控制器的风力电源、供电电网以及在一小时时段的总消耗的示例曲线图；
[0084]图9:示出两个概率分布，一个针对从电网消耗的功率，另一个针对从风力消耗的功率;
[0085]图10:是示出在一小时时段内，单个家庭需求的曲线图；
[0086]图11:是示出对风力电力的20kW台阶的系统响应的曲线图；
[0087]图12:是例不生成和使用可变频率控制/[目号的孤岛电力系统的不意图；
[0088]图13:是用于在图12所示的系统中生成控制信号的频率-电压的曲线图；
[0089]图14:是示出负载控制装置操作的示意图；
[0090]图15:是示出根据本发明的一个实施例的LDC岛中的信息流的示意图；
[0091]图16:是例示集成了 DDC和LDC的混合系统的示例的图；
[0092]图17:示出风力电力和负载功率随着时间变化的曲线；以及
[0093]图18:示出针对图17的模拟，标准偏差对传输延迟和采样时间随着时间变化的曲线图。
【具体实施方式】
[0094]现将描述动态需求侧控制的新方案。在一个实施例中，这个新方案允许主频率恒定并且还允许本地的分布式发电(DG)，其如图3所示。这个方案可以被认为是分布式发电需求控制的形式，但是为了方便起见，这个方案在本说明书中被称为本地需求控制(LDC)。实质上，在具有对电网的连接点的孤岛系统中的负载被控制以防止从电网向孤岛系统供应的电力超过设定点。在本文件中使用的术语“孤岛系统”表示可以包括或者可以不包括发电，并且具有对公用供电电网的至少一个耦合点的电力系统或者子系统。孤岛系统可以向多个消费者供应电力，其中所述消费者使用被连接到系统的负载(例如，家用电器)或者可能共享负载。在一个示例中，孤岛系统可以包括单个家庭，以及在另一个示例中，可以包括城市。在另一个示例中，孤岛系统可以由不必位于同一紧邻地理区域，但为了实施本发明的目的，而集体同意形成孤岛系统的的数个家庭定义。
[0095]以下将要阐述的一个实施示例是包括诸如农场或者小村庄这样的小型社区的孤岛系统。然而，如以上提到，所述系统还可应用于甚至更小的规模，诸如个体住宅。同样，本发明可以在诸如城市这样的大规模孤岛系统上实施。
[0096]在例如农场的情况下，可从电网I得到电力，但是它可能在也驱动其他孤立的农场的长供电线的端部，使得电力是弱的并且非常可变。这个单相或有时三相的供电线在不中断对邻居的电力供应的情况下不能够驱动大负载，使得对在也许7kW的一个或者更多电动交通工具充电的构思不实际。在这里的示例中，孤岛系统包括发电机，因此除了来自本地发电功率以外，公用供电电网的电力可用。在本地，风力涡轮机2驱动单相感应发电机3来生成单相电力。三相电力也可以生成。那么，在农场可用的电力来自公用供电线的电力，t匕如说15kW ；以及来自风力涡轮机的电力功率，在小型应用中，其可能仅仅是20kW并且随着风强度改变而宽范围变化。
[0097]公用供电线可用的功率可以被用于建立基准设定点。因而设定点表示孤岛系统的基础电力要求。如以下更详细讨论的，所述基础电力要求可以由消费者和/或由负载控制器或者电网系统运营商来建立，。所述基础电力要求以及随着而来的设定点可以被改变。其可以依赖于诸如孤岛系统的电力要求、由电网供应的电力的成本结构、以及电网上的整体电力需求，即电网可用到孤岛系统的电力的因素。在一个示例中，电网上的系统需求可以被监测，并且当下一个公用记账周期开始时，所述设定点可以基于需求趋势来调整。因而如果公用以半小时周期记账，则所述设定点可以被调整，以便与下一个半小时周期的开始重合。在改变前，所述系统可以向电网系统运营商用信号通知设定点的希望变化。
[0098]可用电力是来自电网的设定点电力和在任意时刻孤岛系统内的发电的总和。作为可用功率的指示的控制信号可以被从系统控制器5共同添加到本地系统的全部相位电压。传输到孤岛系统的电力可以被监测，并与设定点相比，以便建立差分电力传输，并且这个差分电力传输可以通过适当的负载控制来控制，以便其平均为零。在一个实施例中，通过确定在如果系统连续在设定点操作则将被消耗的能量以上和上方的、从电网传输到孤岛系统的能量来确定控制信号。这个差异可以由电压表示，并且用于生成如以下进一步讨论的控制信号。
[0099]进一步细节在图12到图14中示出。该系统控制器5可以产生电压，通过使用电压到频率转换器21，可从该电压生成控制信号。在这个示例中，控制信号是纯音的，例如从200Hz到IkHz变化的I伏特，如图13所示，对应于“保证的”功率下限到也许20kW。所述系统实施的每个电器或者家庭9与负载控制器诸如控制器30关联，所述负载控制器接收以上描述的公共控制信号并且相应地控制所述电器或电器37。参照图14，其示出负载控制器实现方式的一个示例，其中负载控制器30具有对应于不同的负载切换或者操作优先级的滤波器31到34 (并且可能更多)。设置连接在受控负载，例如电器37与电源(在图14中由电源输出插座35表示)之间的适配器36。适配器36包括使得能够进行开/关或者不同控制的开关，并且响应于来自负载控制器30的指令来增加或者减小所连接的电器37或者其他负载的需求。在一个实施例中，适配器37和负载控制器之间的通信可以经由无线网络发生。作为另选，所述控制器的功能可以被替换包括在适配器36中，使得单独的控制器硬件是不必要的。所述控制器或者适配器36可以被设置作为电器的一部分，使得单独的硬件是不必要的。
[0100]因而，任何相关的电器或者电力装置将接着被开启/关闭(或者如果可能或者针对给定负载类型或者负载执行的功能适当，则可变地控制其需求)。控制信号还可以是通过导线或者在农场或者社区上无线传播的数字信号。全部LDC兼容装置在大致同一时间得到该控制信号并且适当地开启/关闭。因此，必须由低延迟系统发送控制信号。在图3中控制信号被示出为在本地变压器生成。这对于这种控制器是方便的实际位置，因为在该点可以测量从电网供应的电力。然而应理解的是负载控制器可以位于其他物理位置，或者可以甚至远离孤岛系统。可以通过不同于以上描述的方式提供控制信号。例如，可以使用无线通信系统或者网络。因而可以通过改变系统频率、通过无线电信号、通过WiFi或者Zigbee或者例如通过因特网来进行控制信号的传输。
[0101]如上所述，每个负载可以被指定优先级。优先级的顺序是社区或者该社区中的个体消费者希望的任何顺序。优先级的设定应被仔细考虑，因为在高功率端的装置有可能被相对经常地开启和关闭，并且一些装置，例如冰箱，不被标称为用于迅速切换。
[0102]消耗相对低量的功率的装置可以被设置在优先级列表的低功率端。那些不期望频繁开/关切换的可以包括操作调度，其防止切换动作达特定时间段。例如，针对特定负载(例如冰箱)的调度可以包括要求每当该负载被开启/关闭时必须保持开/关达至少10分钟或者直至自己关闭为止的调度。针对每个电器的优先级可以按照可由用户改变或者依赖于诸如负载执行的功能这样的参数由负载控制器智能改变的方式、被存储在每个负载控制器中。在孤岛功率系统中的消费者和/或“社区”可对关于负载优先化进行决定。例如，在图3中，示出每个家庭具有热水器负载6和电力交通工具(EV)充电负载7。如果消费者已经选择EV负载7通常具有比热水器负载6低的优先级，则随着控制信号指示可用电力供应在消失，负载7通常将优先于负载6被关闭。然而，如果确定(或者接收指示的反馈)例如EV充电量非常低，或者水温充足(即使不是优选的)，或者依赖于一天中的时间(例如，在半夜优先于交通工具充电切断对水加热，并且在适当时间重开始对水加热)，负载控制器可以改变优先级。负载6和7两者是可被控制为连续可变的类型，并且负载控制器可以执行该功能。将可见的是在此描述的优先化的系统总体上可应用于DDC，并且不必须限制于用于孤岛电力系统中使用，因为所使用的控制信号可以是电力系统的频率。将可见的是容许功率供应变化性的“能量”负载(诸如加热水和EV充电)可以被优先化，使得发电机3的可变的发电被有效地用于对这些负载供电。因而，本发明可以充分使用诸如来自可再生的可变发电，例如包括风力、太阳能和潮汐发电来源。
[0103]按照以上利用风力涡轮机驱动感应发电机描述的形式，电压和频率由电网设定。取自电网的电力可减少到零，并且如果电力实际不被使用，即，如果全部负载被按照要求供电，则电力可以被输出返回到电网。实际上在更大的应用中，如果可能的话，用于孤岛系统的系统运营商(so)可以要求电网电力减少，或者会招致更高的“一天中的时间”价格调度。如果存在OS不希望的盈余，则可以用于对水加热或者被倒掉。在一个实施例中，可以针对从电网(在以上描述的农场示例中的供电线)传送到孤岛系统的电力建立基准设定点，并且控制器可以向可控负载提供控制信号，使得传送到孤岛系统的电力不超过或者至少不大致超过所述设定点。此外，根据由孤岛系统供电的负载的性质和孤岛系统中的发电能力，孤岛系统可以被管理，使得从电网传送的电力大致维持在所述设定点，至少达特定时间段。这样，对电网的需求更可预测，需求中具有更少的不期待的变化，因此电网运营商可减少或者至少更经济地管理旋压储备。
[0104]在一些系统中，例如，那些具有相对低的功率使用和高的发电能力的系统，孤岛系统可以操作以将大致恒定量的电力馈入到电网中。
[0105]显著特征是造成所生成的电力变化的风速中的波动基本上被LDC控制器去除，使得如果电力被计划为被发送回到电网中，则其将是高质量恒定电压电网频率单相或者3相，其具有高价值。然而，如果因为存在不充足的负载来吸收全部可用电力，所以功率被发送回电网，则其为较低质量并且因此较低价值。假如停电，那么这个系统不能够发电，因为感应发电机将具有不充足的VAR励磁；这是至今最低成本的实现方式并且也是最安全的，因为本地发电不能够启动无论为了什么原因而被电力公司关闭的线路。在功率连续性重要的情况下，例如，对于透析机，可以使用UPS。
[0106]用于这种LDC系统的控制器在图4中示意性地示出。其类似于图2所示的控制器，
除了反馈路径现在完全在感应发电机中。在这些情形下，输出△ ω现在是造成g?；的扭矩
反馈的机器的转差频率的变化，其中，《S0是感应机器的额定转差频率，以及TO是额定扭矩。这给出传递函数
【权利要求】
1.一种需求侧电力供应管理系统，所述需求侧电力供应管理系统包括:孤岛电力系统，其具有耦合到供电电网的耦合点，所述孤岛电力系统对多个电负载供电，每个所述负载与控制由该负载要求的最大电力的负载控制器关联；测量装置，其与所述耦合点关联以测量所述电网和所述孤岛系统之间的总电力传输；以及系统控制器，其监测相对于设定点测量到的从所述供电电网到所述孤岛系统中的电力传输，并且向多个负载控制器提供控制信号，其中，每个负载控制器接收大致相同控制信号，并且基于所述控制信号中包含的信息确定与所述负载控制器关联的所述负载或者每个负载被允许从所述孤岛电力系统抽取的最大电力。
2.根据权利要求1所述的需求侧电力供应管理系统，其中，每个负载与优先级排名关联，并且与所述负载关联的相应负载控制器基于所述优先级排名确定所述负载被允许从所述孤岛电力系统抽取的最大电力。
3.根据权利要求2所述的需求侧电力供应管理系统，其中，分配到至少一些所述负载中的所述优先级排名可以被改变。
4.根据权利要求3所述的需求侧电力供应管理系统，其中，至少一个负载控制器从关联的负载接收反馈，并且能够响应于所述反馈改变所述负载的优先级。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述控制信号具有与测量到的电力传输和所述设定点之间的差成比例变化的特性。
6.根据权利要求5所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述特性是频率。
7.根据权利要求5所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述特性是振幅。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的需求侧电力供应管理系统,其中,所述孤岛电力系统包括配电网络，所述配电网络包括中性线，并且所述控制信号通过所述中性线发送。·
9.根据权利要求1到7中任一项所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述控制信号被叠加在所述孤岛电力系统的相电压上。
10.根据权利要求1到7中任一项所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述控制信号通过低延迟无线通信装置发送。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的需求侧电力供应管理系统，其中，针对至少一个负载，在向负载被允许抽取的最大电力的变化之间存在预定最小时间。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述设定点随着时间变化。
13.根据权利要求12所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述设定点响应于从所述供电电网的运营商接收的信息和/或响应于由所述供电电网提供的电力的特性而变化。
14.根据权利要求13所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述信息是定价信息。
15.根据权利要求13所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述信息涉及由所述供电电网运营商保持的发电储备。
16.根据上述权利要求中任一所述的需求侧电力供应管理系统,其中,所述总电力传输不超过所述设定点。
17.根据权利要求1到15中任一项所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述总电力传输被保持在预定范围内。
18.根据权利要求1到15中任一项所述的需求侧电力供应管理系统，其中，总电力传输和设定点之间的时间加权平均差是零。
19.根据上述权利要求中任一所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述孤岛电力系统被连接到除了所述供电电网之外的附加电源。
20.根据权利要求19所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述附加电源是间歇地可用的电源。
21.根据权利要求20所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述间歇地可用的电源包括一个或者更多风力涡轮机。
22.根据权利要求20或21所述的需求侧电力供应管理系统，当从属于权利要求3或4时，其中，相对于当间歇性可用的电源不在发电时指派到所述负载的优先级，当间歇性可用的电源在发电时，与电源变化容许负载关联的负载控制器向容许电源变化的负载指派更高的优先级。
23.根据权利要求22所述的需求侧电力供应管理系统，当所述电源变化容许负载包括热水器或者电动交通工具充电器。
24.根据上述权利要求中任一所述的需求侧电力供应管理系统，其中，所述负载控制器在多个消费者中分布。
25.—种需求侧电力供应管理系统的方法，所述方法包括以下步骤: 1、建立针对从供电电网向具有多个负载的孤岛电力系统传输的电力的基准设定点； i1、监测相对于所述基准设定点从所述电网向所述孤岛电力系统传输的电力，从而建立差分电力传输； ii1、产生控制所述孤岛系统中存在的负载的一个或者更多控制信号，使得所述差分电力传输基本上平均为零，并且；` iv、在低延迟通信系统上提供所述一个或者更多控制信号。
26.—种需求侧电力供应管理系统的方法，所述方法包括以下步骤: 1、向电力系统中的多个负载中的每个负载指派优先级； i1、接收指示所述电力系统可用电力的控制信号；以及 ii1、根据所述控制信号和向每个负载指派的优先级，控制所述负载，因而针对来自所述控制信号的给定电力可用性指示，第一优先级的负载被控制为优先于第二优先级的负载抽取电力。
27.—种需求侧电力供应管理系统控制器，所述需求侧电力供应管理系统控制器包括: -用于监测从供电电网向具有多个负载的孤岛电力系统传输的电力的装置； -用于相对于针对从所述电网到所述孤岛系统的电力传输的基准设定点，比较从所述电网向所述孤岛电力系统传输的电力，从而建立到所述孤岛系统中的差分电力传输功率流的装置；以及 -用于生成在低延迟通信系统上传送的控制信号的装置，以控制所述孤岛系统中存在的负载使得所述差分电力传输基本上平均为零。
28.—种用于需求侧电力供电管理系统的电器,所述电器包括: -用于存储优先级标识的装置； -用于接收控制信号的装置，所述控制信号指示对所述电器供电的电力系统可用的电力；以及 -根据所述控制信号和指定的优先级，控制所述电器的电力需求的装置。
29.一种用于需求侧电力供应管理系统的负载控制器，所述控制器包括: -用于存储针对一个或者更多负载的优先级标识的装置； -用于接收控制信号的装置，所述控制信号指示对所述一个或者更多负载供电的电力系统可用的电力；以及 -根据所述控制信号和被分配到所述负载的所指定的优先级，控制所述一个或者更多负载的装置。
30.一种电动交通工具电力供应管理系统，所述电动交通工具电力供应管理系统包括:能够向多个电动交通工具负载提供电力，并且具有耦合到供电电网的耦合点的孤岛电力系统，每个负载与负载控制器关联，所述负载控制器响应于由低延迟通信系统投送到所述负载控制器的控制信号来控制所述负载需求的电力，系统控制器，所述系统控制器监测相对于针对到所述孤岛系统的电力传输的设定点从所述电网向所述孤岛系统传输的电力，从而建立差分电力传输，并且向所述一个或者更多负载控制器提供控制信号，使得时间加权平均差分电力传输基本上是零。
31.一种需求侧电力供应管理的方法，所述方法包括以下步骤: 1、向电力系统的多个负载中的每个负载指派优先级； i1、接收指示所述电力系统可用电力的控制信号； ii1、监测所述负载中的至少一个负载的特性；以及 iv、根据所述控制信号和监测到的特性，重新指派针对所述负载的一个或者更多的优先级。
32.一种需求侧电力供应管理系统，所述需求侧电力供应管理系统包括:孤岛电力系统，其具有对供电电网的至少一个耦合点，所述孤岛电力系统对多个电力负载供电，每个所述负载与以控制所述负载需求的最大电力的负载控制器关联，所述系统还包括:测量装置，其与所述耦合点或者每个耦合点关联，以测量所述电网和所述孤岛系统之间的总电力传输，其中每个负载控制器基于测量到的传输到系统中的电力与设定点的比较来确定与所述负载控制器关联的所述负载或者每个负载被允许从所述孤岛电力系统抽取的最大电力。
【文档编号】H02J3/00GK103828167SQ201280027918
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年4月10日 优先权日:2011年4月8日
【发明者】格兰特·安东尼·科维奇, 约翰·塔尔博特·博伊斯 申请人:奥克兰联合服务有限公司