对发电厂系统进行控制的装置、设备和计算机实现的方法与流程

本申请总体上涉及对发电厂系统和/或储能系统进行控制的装置、设备、方法和软件代码。本申请还涉及将储能系统集成到包括可再生能量资源的发电厂系统的方法、装置和软件代码。

背景技术：

本章节例示了有用的背景信息，但不承认本文描述的任何技术表示现有技术。

现代能量存储系统从根本上改变了客户储存能量的方式。所需的系统应加快部署、降低成本和与安装储能部相关联的风险。例如，分布式储能平台可以与高级软件控件捆绑在一起，以优化节能、聚合分布式能量资源、增强电网弹性和可靠性并集成可再生能源。

利用系统模块化和智能控制以及数据管理以卓越的性能和盈利能力进行稳定功率传送进一步加剧了挑战。

一种管理储存资产的传统方法是部署与电池交互的发电厂控制器以及在电池管理系统(bms)顶部上分层的功率控制系统(pcs)。已知的系统也可以利用基于软件的控制器。

针对面临实用性的最关键的挑战中的一些挑战，期望改进的解决方案：减轻对老化基础设施的需求、适应可再生能源的更大渗透的以及提高电网可靠性。

因此，需要一种易于建立、准确且功能强大而又可靠的解决方案来提供改进的发电厂或储能系统。

技术实现要素：

根据公开实施方式的第一示例方面，提供了一种对发电厂系统进行控制的计算机实现的方法，该发电厂系统包括光伏电源、逆变器、dc至dc转换器、储能部和储能部管理器，该方法包括以下步骤：

接收将由所述逆变器供应的ac功率的目标值；

接收天气预测信息、储能部状态信息以及光伏电源参数；

基于所述天气信息和所述光伏电源参数，针对所述光伏电源生成预测能量流信息；

对所述预测能量流信息和所述储能部状态信息进行比较；以及

基于所述比较，调整所述ac功率的所述目标值。

在一实施方式中，所述光伏电源被配置成向光伏dc总线提供光伏dc功率，并且所述逆变器包括直流(dc)功率输入端，该直流(dc)功率输入端在工作时连接至所述光伏dc总线以接收光伏dc功率。

在一实施方式中，所述逆变器包括向ac系统供应ac功率的交流(ac)功率输出端。

在一实施方式中，所述dc至dc转换器包括第一直流(dc)端口，所述第一直流(dc)端口在工作时与所述光伏电源并联地连接至所述光伏dc总线。

在一实施方式中，所述储能部在工作时连接至所述dc至dc转换器的第二直流(dc)端口。

在一实施方式中，所述储能部管理器在工作时连接至所述储能部，以对所述储能部进行监测和控制。

在一实施方式中，所述方法还包括以下步骤：

在ac侧和dc侧两者从所述逆变器接收逆变器功率输出读数；

基于ac侧的所述逆变器功率输出读数与所述ac功率的所述目标值的比较，确定dc-dc转换器功率设定点；以及

向所述dc-dc转换器传输所述dc-dc转换器功率设定点，以对按照所述功率设定点使所述储能部充电或放电进行控制。

在一实施方式中，所述方法还包括以下步骤：

将所述逆变器的ac功率削减设定点限定成最大ac功率输出，其中，ac侧的所述逆变器功率输出读数被配置成分为三个区，所述三个区包括：

第一区，该第一区被限定在所述ac功率削减设定点与所述ac功率的所述目标值之间；

第二区，该第二区被限定在所述ac功率的所述目标值与ac侧的逆变器功率输出读数的下限值之间；以及

第三区，该第三区被限定在ac侧的逆变器功率输出读数的所述下限值以下。在一实施方式中，所述方法还包括以下步骤：

当在所述第一区时，增大所述dc-dc转换器设定点，以增大储能部充电功率，进而将更多的光伏能量收集到所述储能部中，或减小储能部放电功率，以减少到ac系统的储能部功率输出；

当在所述第二区时，保持所述dc-dc转换器设定点；以及

当在所述第三区时，降低所述dc-dc转换器设定点。

在一实施方式中，所述方法还包括以下步骤：

对所述预测能量流信息和所述储能部状态信息进行比较，以确定所述储能部是否具有足够的容量来容纳预测能量流，其中，

如果所述预测能量流信息指示正的预测能量流，并且所述储能部不具有足够的可用空闲容量来容纳所预测的能量，则增大所述ac功率的所述目标值；以及如果所述预测能量流信息指示负的预测能量流，并且所述储能部不具有足够的可用存储能量容量来供应所预测的能量，则减小所述ac功率的所述目标值。

在一实施方式中，所述方法还包括以下步骤：

接收指示所需的旋转备用量的旋转备用值；

通过从光伏逆变器额定功率值中减去所述旋转备用值，确定ac功率基点的初始目标值；

对所述预测能量流信息和所述储能部状态信息进行比较，以确定所述储能部是否具有足够的容量来容纳预测的能量，其中

如果所述预测能量流信息指示正的预测能量流，并且所述储能部不具有足够的可用空闲容量来容纳所预测的能量，则增大所述ac功率基点的所述目标值；以及

如果所述预测能量流信息指示负的预测能量流，并且所述储能部不具有足够的可用存储能量容量来供应所预测的能量和所述旋转备用，则减小所述ac功率基点的所述目标值。

在一实施方式中，所述方法还包括以下步骤：

接收指示所需的频率调整范围的频率调整值；

通过从光伏逆变器额定功率值中减去所述频率调整值的一半，确定ac功率的初始目标值；

对所述预测能量流信息和所述储能部状态信息进行比较，以确定所述储能部是否具有足够的容量来容纳预测的能量，其中

如果所述预测能量流信息指示正的预测能量流，并且所述储能部不具有足够的可用空闲容量来容纳所预测的能量，则增大所述ac功率的所述目标值；以及

如果所述预测能量流信息指示负的预测能量流，并且所述储能部不具有足够的可用存储能量容量来供应所预测的能量和所述旋转备用，则减小所述ac功率的所述目标值。

在一实施方式中，所述方法还包括以下步骤：

向所述储能部管理器传输命令，以将所述储能部的电池串连接至所述dc总线或将所述储能部的电池串与所述dc总线断开；

从所述储能部管理器实时接收沿充电方向和放电方向两者的dc电流极限；以及

从所述储能部管理器接收电池状态读数，所述电池状态读数包括以下至少一项：dc电压和充电状态。

在一实施方式中，所述方法还包括以下步骤：

向所述dc至dc转换器传输远程停止命令和远程启动命令中的至少一者；

向所述dc至dc转换器传输工作模式控制命令；

向所述dc至dc转换器传输功率设定点或电流设定点；

向所述dc至dc转换器传输所述第二直流(dc)端口的沿充电方向和放电方向两者的最大dc电流极限；以及

从所述dc至dc转换器接收第一直流(dc)端口和所述第二直流(dc)端口的状态信息和功率读数。

在一实施方式中，所述dc至dc转换器以电流源模式运行并且被配置成遵循由所述逆变器设置的光伏dc总线的电压。

在一实施方式中，所述方法还包括以下步骤：

向所述逆变器传输远程停止命令和远程启动命令中的至少一者；

向所述逆变器传输ac功率削减设定点；以及

在ac侧和dc侧两者从所述逆变器接收逆变器状态信息和功率读数。

在一实施方式中，所述方法还包括以下步骤：

向所述储能部管理器传输命令，以将所述储能部的电池串连接至所述dc总线或将所述储能部的电池串与所述dc总线断开；

从所述储能部管理器实时接收沿充电方向和放电方向两者的dc电流极限；以及

从所述储能部管理器接收电池状态读数，所述电池状态读数包括以下至少一项：dc电压和充电状态。

在一实施方式中，所述方法还包括以下步骤：

向所述dc至dc转换器传输远程停止命令和远程启动命令中的至少一者；

向所述dc至dc转换器传输工作模式控制命令；

向所述dc至dc转换器传输功率设定点或电流设定点；

向所述dc至dc转换器传输所述第二直流(dc)端口的沿充电方向和放电方向两者的最大dc电流极限；以及

从所述dc至dc转换器接收第一直流(dc)端口和所述第二直流(dc)端口的状态信息和功率读数。

根据公开实施方式的第二示例方面，提供了一种对发电厂系统进行控制的控制器装置，发电厂系统包括光伏电源、逆变器、dc至dc转换器、储能部和储能部管理器，该控制器装置包括：

通信接口，所述通信接口被配置成与所述逆变器、所述dc至dc转换器和所述储能部管理器收发信息；

至少一个处理器；以及

至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码；

所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置成利用所述至少一个处理器，使所述装置执行以下操作：

接收将由所述逆变器供应的ac功率的目标值；

接收天气预测信息、储能部状态信息以及光伏电源参数；

基于所述天气信息和所述光伏电源参数，针对所述光伏电源生成预测能量流信息；

对所述预测能量流信息和所述储能部状态信息进行比较；以及

基于所述比较，调整所述ac功率的所述目标值。

根据公开实施方式的第三示例方面，提供了一种发电厂系统，所述发电厂系统包括：

光伏电源，所述光伏电源向光伏dc总线提供光伏dc功率；

逆变器，所述逆变器包括在工作时连接至所述光伏dc总线以接收光伏dc功率的直流(dc)功率输入端以及向ac系统供应ac功率的交流(ac)功率输出端；

dc至dc转换器，所述dc至dc转换器包括第一直流(dc)端口，所述第一直流(dc)端口在工作时与所述光伏电源并联地连接至所述光伏dc总线；

储能部，所述储能部在工作时连接至所述dc至dc转换器的第二直流(dc)端口；

储能部管理器，所述储能部管理器在工作时连接至所述储能部，以对所述储能部进行监测和控制；以及

控制器装置，所述控制器装置联接至所述逆变器、所述dc至dc转换器和所述储能部管理器，所述控制器装置被配置成执行以下操作：

接收将为所述ac系统供应的所述ac功率的目标值；

接收天气预测信息、储能部状态信息以及光伏电源参数；

基于所述天气信息和所述光伏电源参数，针对所述光伏电源生成预测能量流信息；

对所述预测能量流信息和所述储能部状态信息进行比较；以及

基于所述比较，调整所述ac功率的所述目标值。

前面已经例示了本公开的不同的非限制性示例方面和实施方式。以上实施方式仅用于解释可以在本发明的实现方式中利用的所选方面或步骤。可以仅参照本发明的某些示例方面来呈现一些实施方式。应当理解，对应实施方式也可以应用于其它示例方面。

附图说明

将参照附图仅通过示例的方式描述公开的实施方式的各方面，其中：

图1示出了根据公开的实施方式的一方面的系统的示意图；

图2示出了根据公开的实施方式的一方面的在图1的系统内的设备功率命令和读数的示意图；

图3示出了根据一示例实施方式的dc至dc转换器功率控制区的示意图；

图4示出了根据一示例实施方式的用于与dc至dc转换器有关的控制流的示例性方法的流程图；

呈现了根据一示例实施方式的服务器装置的示例框图；

图5a示出了与光伏(pv)稳固(firming)和时移有关的示意图；

图5b示出了与旋转备用(spinningreserve)有关的示意图；

图5c示出了与频率调整(frequencyregulation)有关的示意图；

呈现了远程用户设备的示例框图；

图6呈现了可以应用本发明的各种实施方式的控制装置(ems)的示例框图；

图7呈现了可以应用本发明的各种实施方式的服务器装置的示例框图；

图8呈现了可以应用本发明的各种实施方式的远程计算机装置的示例框图；以及

图9示出了示出根据本发明的一示例实施方式的操作的流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，相同的附图标记表示相同的要素。

图1示出了根据一示例实施方式的系统100的示意图。

发电厂系统100可以包括发电厂子系统110和作为分离实体的控制器装置(ems)120，其中，控制器装置120可以远离子系统110或者子系统110和控制装置120可以布置在相同的子系统110、120上。

发电厂系统100包括：光伏电源111，该光伏电源111用于向光伏dc总线117提供光伏dc功率；逆变器112，该逆变器112包括在工作时连接至光伏dc总线117以接收光伏dc功率的直流(dc)功率输入端，以及用于向ac系统118供应ac功率的交流(ac)功率输出端。

发电厂系统100还包括：dc至dc转换器113，该dc至dc转换器113包括在工作时与光伏电源111并联地连接至光伏dc总线117的第一直流(dc)端口；以及储能部114，该储能部114在工作时连接至dc至dc转换器113的第二直流(dc)端口。

发电厂系统100还包括在工作时连接至储能部114以对储能部114进行监测和控制的储能部管理器115(例如，电池管理系统bms)。

发电厂系统100还包括联接至逆变器112、dc至dc转换器113和储能部管理器115的控制器装置120，其中，控制器装置120被配置成接收将被供应给ac系统118的ac功率的目标值，接收来自服务服务器130、131的天气预测信息、来自储能部管理器115的储能部状态信息以及来自服务服务器130、131或直接来自电源111的预先安装的光伏电源参数。装置120还被配置成基于天气信息和光伏电源参数为光伏电源111生成预测能量流信息、对预测能量流信息和储能部状态信息进行比较并基于该比较调整ac功率的目标值。

dc至dc转换器113可以在一侧通过电池dc总线116连接至电池串114，并且在另一侧通过逆变器112的dc总线117与连接至同一dc总线117的光伏电源111(例如，光伏面板串)并联地连接至逆变器112(例如，光伏逆变器)。

在一实施方式中，pv逆变器112内的控制软件无需知道该pv逆变器112的dc总线117上存在任何能量存储系统(ess)114。例如，图1例示的能量存储系统(ess)或储能部114可以被限定成包括所有形式的固定储能部(包括诸如锂离子电池以及其它电化学电池和液流电池的电池存储部)。

鉴于操作不具有任何储能部114的光伏设备(installation)所需要的，没有必要对pv逆变器112的设计、安装、控制算法和通信接口进行更改。

需要设备之间的多个通信路径。诸如能量管理系统(ems)控制器装置的控制器装置120能够实现光伏(pv)电源111和能量存储系统(ess)114的集成，并通过与图1中描述的并如下进一步讨论的各个设备进行通信和控制来提供应用控制目标。

在一实施方式中，(ems)控制器装置120被配置成通过通信路径121与(pv)逆变器112进行通信，就像在不具有能量存储系统(ess)114的pv设备中进行通信一样。(ems)控制器装置120被配置成向逆变器112发送远程停止和远程启动命令、向逆变器112发送ac功率削减设定点并且在逆变器112的ac侧(118)和dc侧(117)两者获取逆变器112状态和功率读数。

在一实施方式中，(ems)控制器装置120被配置成通过通信路径123与储能部管理器(bms)115进行通信。(ems)控制器装置120被配置成发送针对bms115的命令，以使电池串114与dc总线116连接/从dc总线116断开、从bms115实时获取沿充电方向和放电方向两者的dc电流极限、从bms115获取电池114状态读数(诸如，dc电压或充电状态)。

在一实施方式中，(ems)控制器装置120被配置成通过通信路径122与dc至dc转换器113进行通信。(ems)控制器装置120被配置成发送针对dc至dc转换器113的远程停止和启动命令、发送针对dc至dc转换器113的工作模式控制命令以及功率或电压设定点。(ems)控制器装置120还被配置成发送dc至dc转换器113在电池dc总线116侧沿充电方向和放电方向两者的最大dc电流极限，并从dc至dc转换器113获取dc至dc转换器113状态信息以及光伏dc侧117和电池dc侧116两者的功率读数。

可以提供多种技术效果和优点。例如，可能需要将能量存储系统(ess)114集成到已经存在的光伏(pv)设备111中，并且还可能需要将能量存储系统(ess)114集成在pv逆变器112制造商、dc至dc转换器113制造商和储能部/电池114制造商来自不同供应商的环境中。当不需要pv逆变器112、dc至dc转换器113与储能部管理器(bms)115之间的直接通信时，可以使互操作性最大化并使复杂度最小化。

在一实施方式中，(ems)控制器装置120例如可以包括用于生成、处理和通过通信接口收发发电厂系统相关数据的单元。装置120能够下载并在本地执行软件程序代码。软件程序代码可以是服务的客户端应用，该客户端应用的可能的服务器应用正在系统100的服务器装置130、131上运行。子系统110的设备111至118中的任一者可以包括捕获设备(诸如，传感器设备)，以提供发电厂相关信号。例如，传感器设备可以包括传感器、麦克风或摄像头。例如，摄像头还可以用于提供视频数据，并且麦克风可以用于提供音频数据。

装置120被配置成能够通过连接152连接至诸如互联网的公共网络150。例如，可以直接经由本地连接或通过无线连接经由无线通信网络来布置连接152。例如，无线连接可以包括移动蜂窝网络、卫星网络或无线局域网(wlan)。无线通信网络可以通过数据连接来连接至公共数据通信网络150(例如，互联网)。装置120可以被配置成能够直接通过可以包括固定或无线移动宽带接入的数据连接来连接至公共数据通信网络150(例如，互联网)。

子系统110或子系统110内的任何设备可以被配置成能够通过连接153连接至公共网络150(诸如，互联网)。

在一实施方式中，连接路径121至123中的任一者可以被布置成不经由网络150路由的直接连接，或者被布置成经由网络150路由。连接路径121至123被配置成提供控制器装置120与子系统110的设备111至118之间的通信和控制。

例如，装置120及其客户端应用可以允许装置120登录到在服务器130上运行的发电厂数据服务。

可以在装置120、子系统110与服务器130之间提供实时交互，以通过网络150协作获取发电厂系统数据。还可以在装置120与远程用户设备160之间提供实时交互，以通过网络150协作获取数据。

装置120或远程用户设备160的用户可能需要利用用户证书登录到网络服务器130的所选服务。

在一实施方式中，子系统110的设备111至118可以包括传感器设备，该传感器设备被配置成通过本地连接121至123被装置120包括或能够连接至该装置120，或者通过网络150连接至服务器130。本地连接可以包括有线连接或无线连接。例如，无线连接可以包括声学连接、bluetooth^tm、射频识别(rf-id)、zigbee或无线局域网(wlan)。例如，近场通信(nfc)可以用于传感器设备与任何其它设备之间的传感器设备识别。由至少一个传感器设备提供的数据可以用作到(ems)控制装置120内的控制算法和软件的输入。该输入可以用于提供例如环境数据(例如，像温度信息、亮度信息、hvac信息和烟雾检测信息)。

布置到子系统110的任何设备111至118的传感器设备也可以经由直接本地连接或经由无线蜂窝网络连接直接连接至公共网络150(诸如，互联网)。

在一实施方式中，系统100可以包括服务器装置130，该服务器装置130包括用于通过数据连接151存储服务数据、服务度量和订户信息的存储设备131。例如，服务数据可以包括配置数据；帐户创建数据；传感器数据；传感器id；控制数据、历史数据、用户输入数据；实时协作数据；预定义设置；和属性数据。

在一实施方式中，装置120中的专有应用可以是一服务的客户端应用，该服务的服务器应用在系统100的服务器装置130上运行。

装置120的专有应用可以从子系统110接收输入数据并提供输出数据。输入数据可以包括由布置到子系统110的任何设备111至118上的传感器设备捕获的数据或由任何设备111至118直接生成的数据。

在一实施方式中，服务器130可以自动下载和配置用于任何装置的配置信息或应用下载信息。因此，设备的用户可能无需为服务进行任何初始化或配置。系统服务器130还可以注意诸如传感器、设备、装置和用户的服务的帐户创建处理。

在一实施方式中，设备的关联可以是一次性的，或者可以永久地存储在设备中的任何设备或服务器130上。

在一实施方式中，设备111至118或装置120在系统服务器130上的认证可以利用硬件或sim证书(诸如，国际移动设备标识(imei)或国际移动订户标识(imsi))。例如，任何设备111至118或装置120可以向系统服务器130传输包括imei和/或imsi的认证信息。例如，系统服务器130通过将接收到的认证信息与在系统服务器数据库131中存储的注册用户的认证信息进行比较来认证设备。这种认证信息可以用于对设备和/或装置进行配对，以为了发电厂相关数据连接而生成该设备和/或装置之间的关联。

在一实施方式中，服务网络(web)应用可以用于系统的配置。服务web应用可以在任何用户设备、管理设备或远程控制设备160(诸如，连接至公共数据网络(例如，像互联网150)的个人计算机)上运行。控制装置160还可以通过本地连接本地地连接至装置120，并且出于配置目的利用装置120的网络连接。例如，控制装置的服务web应用可以提供搜索/添加工具、确定属性、设备设置和配置。例如，控制装置160的服务web应用可以是用于太复杂而不能在装置120的用户界面上执行的任务的通用配置工具。

在一实施方式中，可以对远程控制装置160进行认证，并且可以将配置数据从控制装置160发送至系统服务器130、131，其中，可以基于接收到的数据来修改配置设置。在一实施方式中，然后可以通过网络150和本地连接或无线运营商向装置120发送修改后的设置。例如，还可以相应地通过装置120或直接通过网络150向外部设备发送修改后的设置。

在一实施方式中，任何传感器设备可以是无线的或有线的。

图2示出了根据公开的实施方式的一方面的在图1的系统100内的设备功率命令和读数的示意图200。

为了简化视图，在图1结构视图中仅例示了设备111至118中的一些设备。

在一实施方式中，光伏(pv)电源111经由dc至dc转换器113与储能部114dc联接。

可以控制dc至dc转换器113，以将能量存储系统114集成到(pv)逆变器112的dc侧(dc联接)的光伏(pv)电源系统111。

如各种实施方式所例示的dc联接设计至少能够实现以下光伏(pv)电源系统和能量存储应用：

1)收集在储能部(例如，电池系统)中存储的削除后的光伏(pv)能量

2)实现光伏(pv)稳固和光伏(pv)发电时移

3)实现应用所需的快速且准确的功率调度(诸如频率调整)

例如，就节省设备成本而言，dc联接方法比ac联接方法具有明显优势。

在一实施方式中，控制算法被配置成布置在系统的控制装置120(参见图1)处，以控制系统。图2示出了在控制装置120与设备111至118之间交换以启用控制的一些关键信号。通常，(pv)电源系统111连接至系统，并且当(pv)电源系统111发电时，控制(pv)逆变器112向ac系统118的输出功率。

如下简短地讨论了关键信号/命令/参数：

“p3目标”

“p3目标”是由控制装置(ems)确定的、pv逆变器112的到电网的ac功率输出118的目标。“p3目标”通常始终为正或零。“p3目标”应低于“p3削减”，并由许多因素决定，诸如，应用控制目标、由设备额定功率或馈线限制施加的约束、由市场价格确定的经济价值等。稍后关于不同实施方式讨论了如何计算“p3目标”的详细信息。

“p3削减”

“p3削减”由控制装置(ems)计算并发送到pv逆变器112，以确保实际的pv逆变器112ac功率输出118永远不会超过该削减值。“p3削减”应足够高于“p3目标”。在适当大小的pv逆变器112、dc至dc转换器113和诸如电池114的能量储存部的情况下，pv逆变器112应该永远不会被削减。在公开的一些实施方式中，在控制计算中将pv逆变器112的额定功率用作“p3削减”。

“p3读数”

“p3读数”是正常能够从pv逆变器112获取的、实际pv逆变器112ac功率读数。“p3读数”通常始终为正或零。

“p2命令”

“p2命令”是由控制装置(ems)命令以使储能部114(例如，电池)充电或放电的、dc至dc转换器113的储能部(例如，电池)的功率设定点。正值意味着对储能部114(例如，电池)充电，并且负值意味着储能部(例如，电池)放电。“p2命令”的确定是控制部分的重点。

“p2读数”

“p2读数”是从dc至dc转换器113获取的、实际的dc至dc转换器113的储能部114(例如，电池)功率读数。正值意味着储能部114(例如，电池)正在充电并且负值意味着储能部114(例如，电池)正在放电。该值可以仅出于验证目的而用作参照。“p2读数”可能不会直接用作控制算法的输入数据。

“理论的p1”

“理论的p1”是理论光伏(pv)功率输出能力。例如，“理论的p1”受天气和光伏面板状况的影响。由于pv逆变器112的削减、设备效率低下以及控件的定时和控制算法，所以某一部分p1能量无法实现。可以估计该值并将该值用于验证整个系统控制算法的效率。

“实现的p1”

“实现的p1”是总光伏(pv)输出，该总pv输出经由ac输出端118释放到电网或充电到储能部114(诸如，电池)中。“实现的p1”可以通过以下公式计算：

p1＝p2读数+p3读数

对包括光伏(pv)电源111和储能部114(例如，电池系统)的整个系统进行控制的关键目标是，在现有硬件约束和经济优化的情况下，使“实现的p1”尽可能接近“理论的p1”。“实现的p1”可以仅出于验证目的而用作参照。“实现的p1”可能不会直接用作控制算法的输入数据。

在一实施方式中，为了适当地运行控制装置(ems)的控制算法，需要将dc至dc转换器113配置成以恒定功率模式运行。也就是说，dc至dc转换器113遵循由光伏(pv)逆变器112设置的pvdc总线117电压。由控制装置(ems)发出的“p2命令”使dc至dc转换器113调整其dc功率以满足功率设定点值。基于pid的闭环控制可以用于dc至dc转换器113软件以满足功率需求(诸如，在控制误差的1％内和100毫秒的响应时间内)。

在一实施方式中，光伏(pv)电源111可以暂时与dc总线117断开。在这种情况下，光伏(pv)逆变器112可以被配置成向电网118提供输出功率，并且被如下控制。

首先，(ems)控制装置120被配置成按照光伏(pv)逆变器112的工作dc电压范围内的固定电压将dc至dc转换器113设置成恒定电压模式。

其次，(ems)控制装置120被配置成将光伏(pv)逆变器112的削减功率“p3削减”设置成期望的功率值。

图3示出了根据一示例实施方式的dc至dc转换器113的功率控制区(区1至区3)的示意图。

参照图1和图2以及相关要素。通过比较pv逆变器112的功率输出读数“p3读数”和pv逆变器112的功率输出目标“p3目标”来确定电池功率命令“p2命令”。

如图3所示，ac功率输出118的值可以分为三个区，区1至区3：

区1被限定成介于“p3削减”310与“p3目标”320之间。当“p3读数”输出落入该区内时，应增大“p2命令”以增大储能部(例如电池)充电功率进而将更多的pv能量收集到存储部中，或减小储能部(例如电池)的放电功率，以减少储能部(例如电池)的经由输出端118输出到电网的功率。

区2被限定成介于“p3目标”320与“p3读数下限”330之间。当“p3读数”位于该区中时，储能部(例如电池)按照适当的功率水平充电或放电，因此应保持当前“p2命令”。

区3被限定成低于“p3读数下限”330。当“p3读数”位于该区中时，储能部(例如电池)过度充电或放电不足，因此应减小“p2命令”。

如图所示，“p3目标”320比“p3削减极限”310低第一裕度315，该第一裕度应大致足够大，以减少pv逆变器112实际削减其功率输出118的机会。通过减少削减，也减少了能量损失。“p3读数下限”低于“p3目标”第二裕度325，该第二裕度325应至少是dc至dc转换器113功率控制误差的两倍大。

图4示出了根据一示例实施方式的用于dc至dc转换器113的控制流的示例性方法的流程图400。还参照了图1至图3和相关要素。

在一实施方式中，dc至dc转换器的控制流包括例如由控制装置(ems)120和相关联的控制算法进行“p2命令”计算。

在一实施方式中，δt(德尔塔t)是各个dc至dc转换器113的功率控制迭代之间的时间间隔。由于各个控制迭代都可能导致改变dc电流，因此dc至dc转换器113的功率控制间隔应比pv逆变器112的最大功率点跟踪(mppt)控制间隔大得多，使得dc至dc转换器113控制不会干扰pv逆变器112的最大功率点跟踪(mppt)操作。例如，如果pv逆变器112每0.5秒进行一次最大功率点跟踪(mppt)调整，则dc至dc转换器113的控制间隔可以是2秒。

在一实施方式中，δp(德尔塔p)是在应增大储能部(例如电池)的充电功率时dc至dc转换器113的功率增量。δp可以是固定值，并且应小于第二裕度325(参见图3)的一半。

在步骤410中，开始控制装置(ems)120处的控制方法。在步骤420中，从pv逆变器112获取“p3读数”。在步骤430中，将“p3读数”与“p3下限”进行比较。如果“p3读数”较低，则控制流移动至步骤440，并且如果“p3读数”较高，则控制流移动至步骤450。在步骤440中，将“p2命令”减小由(“p3目标”-“p3读数”)确定的功率控制值。在步骤441中，比较“p2命令”是否小于零，并且进一步比较“p2命令”是否也小于“最大电池放电功率极限”的负值。如果步骤441中的两个比较都不是肯定的，则控制流移动至步骤460，否则控制流移动至步骤442。在步骤442中，在移动至步骤460之前，将“p2命令”设置为“最大电池放电功率极限”的负值。

在步骤450中，将“p3读数”与“p3目标”进行比较。如果“p3读数”小于“p3目标”，则控制流移动至步骤470。如果“p3读数”大于“p3目标”，则控制流移动至步骤451。在步骤451中，在移动至步骤452之前，将“p2命令”增大δp(德尔塔p)。在步骤452中，比较“p2命令”是否大于“最大电池充电功率极限”。如果不是，则控制流移动至步骤460，并且如果大于，则控制流移动至步骤453。在步骤453中，在移动至步骤460之前，将“p2命令”设置为“最大电池放电功率极限”的负值。

在一实施方式中，“最大电池放电功率极限”和“最大电池充电功率极限”用于电池保护目的。基于电池读数和测量结果(例如，充电状态(soc)、电压、温度、dc连接的电池串的数量等)，通过控制软件(诸如控制(ems)装置120的控制sw)来不断估计“最大电池放电功率极限”和“最大电池充电功率极限”，然后将该“最大电池放电功率极限”和“最大电池充电功率极限”发送到dc至dc转换器113，以使得不会违反那些工作极限，从而保护电池114。

在步骤460中，将更新的“p2命令”传输到dc至dc转换器113。在步骤470中，在返回至步骤420之前，等待时段δt(德尔塔t)。

图5a至图5c描述了当光伏(pv)电源111连接至dc总线117并发电时，如何使用(pv)逆变器112和dc至dc转换器113的组合来进行一些另选的功率应用。

当光伏(pv)电源111(诸如pv面板)从dc总线117断开时，控制更加简单。然后，(ems)控制装置120按照pv逆变器112的工作dc电压范围内的固定电压将dc至dc转换器113设置成恒定电压模式，然后将pv逆变器112的削减控制为应用逻辑期望的期望功率值。

图5a示出了与光伏(pv)稳固和时移有关的示意图510。还参照了图1至图4和相关要素。

在一实施方式中，由控制装置(ems)120运行的控制算法可以被配置成用于系统100的pv稳固和时移应用。

如图5a所示，这样的应用可以使ac功率按照具有可控斜坡的可预测的均匀形状输出到电网。当无法产生光伏(pv)功率时，该系统还可以在晚上向电网释放稳定的功率。

控制装置(ems)120基于以下步骤周期性地计算和调整“p3目标”：

步骤1：使用合同义务(contractobligation)来确定初始的“p3目标”。使用该初始值来计算到电网的计划能量输出。

步骤2：预测pv能量生产与计划能量输出之间的差确定了下一时段去往或来自电池的预测能量流。

步骤3：对当前电池位置(position)和预测能量流进行比较，以确定电池是否具有足够的可用容量来容纳预测能量流。

步骤4a：如果预测能量流(步骤3)为正，并且存储部不具有足够的可用容量来容纳进入电池的预测能量流，则向上移动“p3目标”，重复步骤2和步骤4a，直到电池可以容纳预测能量流为止，或者在达到其它硬性限制之前尽可能地多。pv逆变器112将削除不能容纳的额外能量流。

步骤4b：如果预测能量流(步骤3)为负，并且存储部不具有足够的电荷来供应从电池流出的预测能量流，则向下移动“p3目标”，重复步骤2和步骤4b，直到电池可以满足预测能量流为止，或者在达到其它硬性限制之前尽可能地多。

出于简化说明的目的，图5a在整个时间量度(例如，一天)中示出了恒定的“p3目标”。实际上，取决于市场义务和项目的具体情况，可以更频繁地(例如每小时)调整“p3目标”。“p3目标”调整得越频繁，电池过度充电或过度放电的可能性就越小，控制算法的效率就越高，并且“p3读数”越接近“p3目标”。

图5b示出了与旋转备用有关的示意图520。还参照了图1至图5a和相关要素。

在一实施方式中，由控制装置(ems)120运行的控制算法可以被配置成用于系统100的旋转备用应用。

在一实施方式中，旋转备用应用可以源自上述pv稳固应用。如图5b所示，系统的最大ac功率输出是pv逆变器的额定功率。系统可以提供的最大旋转备用是“p3目标”与“pv逆变器额定功率”之间的差。

为了增大旋转备用的大小，应减小“p3目标”。如果未调用周转需求，则丢弃“p3目标”导致需要在电池中存储更多能量，因此需要增加电池尺寸。应在系统设计阶段期间在设备尺寸确定时仔细考虑这些附加要求。

在计算时段内，中标(bid-in)的“旋转备用”值是固定的，并且控制装置120(ems)使用以下步骤来计算“p3目标”值：

步骤1：初始的“p3目标”值如下计算：

“pv逆变器额定功率”-“旋转备用”。

步骤2：计算到电网的计划能量输出。

步骤3：预测pv能量生产与计划能量输出之间的差确定了下一时段去往或来自电池的预测能量流。

步骤4：对当前电池位置和预测能量流进行比较确定了电池是否具有足够的可用容量来容纳预测能量流。

步骤5a：如果预测能量流(步骤4)为正，并且存储部不具有足够的可用空闲容量来容纳进入电池的预测能量流，则pv逆变器112将削除无法容纳的额外能量流。如果设备尺寸适当且pv预测相当准确，则这种情况应该很少发生。

步骤5b：如果预测能量流(步骤4)为负，我们则需要确保在时段结束时存储部留有足够的能量，以在请求旋转备用的情况下按照“p3目标”+“旋转备用”的水平输出功率。如果不能满足这样的要求，则减小“p3目标”值，重复步骤2、步骤3和步骤5b，直到满足这样的条件为止。

在一实施方式中，当请求旋转备用服务时，控制装置(ems)120立即将“p3目标”改变为“p3目标”+“旋转备用”的原始值。

出于简化说明的目的，图5b在一天中示出了恒定的“p3目标”和“旋转备用”。实际上，取决于市场义务和项目的具体情况，可以更频繁地(例如每小时)调整“p3目标”。“p3目标”调整得越频繁，电池过度充电或过度放电的可能性就越小，控制算法的效率就越高。如果可以更频繁地改变中标进入市场的“旋转备用”值，则可以实现另外的灵活性和优化。

图5c示出了与频率调整有关的示意图530。还参照了图1至图5b和相关要素。

在一实施方式中，由控制装置(ems)120运行的控制算法可以被配置成用于系统100的频率调整应用。

如图5c所示，频率调整用于例示如何控制“p3目标”来完成频率调整应用任务。系统的最大ac功率输出是pv逆变器的额定功率。最大ac功率输出是最大“p3目标”的上限。调节“功率基点”可以计算为：

最大“p3目标”-“调节范围”/2

控制装置(ems)120基于以下步骤周期性地计算和调整“功率基点”：

步骤1：利用如下初始“功率基点”开始：

pv逆变器额定功率-“调节范围”/2

步骤2：使用“功率基点”来计算计划能量输出，其中假定实际调节功率分布在基点周围并且在统计上是对称的。

步骤3：预测pv能量生产与计划能量输出之间的差确定了下一时段去往或来自电池的预测能量流。

步骤4：对当前电池位置和预测能量流进行比较确定了电池是否具有足够的可用空闲容量来容纳预测能量流。

步骤5a：如果预测能量流(步骤4)为正，并且存储部不具有足够的可用空闲容量来容纳进入电池的预测能量流，则向上移动“功率基点”，重复步骤2、步骤3和步骤5a，直到电池可以容纳预测能量流为止，或者在达到其它硬性限制之前尽可能地多。

步骤5b：如果预测能量流为负，并且存储部不具有足够的电荷来供应从电池流出的预测能量流，则向下移动“功率基点”，重复步骤2、步骤3和步骤5b，直到电池可以满足预测能量流为止，或者在达到其它硬性限制之前尽可能地多。

图6呈现了可以应用本发明的各种实施方式的控制装置(ems)120的示例框图。装置120可以是用户设备(ue)、用户设备或装置(诸如远程计算机系统)。

装置120的总体结构包括用户接口640、通信接口650、处理器610和联接至处理器610的存储器620。装置120还包括在存储器620中存储并且在工作时被加载到处理器610中并在该处理器610中执行的软件630。软件630可以包括一个或更多个软件模块，并且可以采用计算机程序产品的形式。

装置120还可以可选地包括卫星定位设备(gps)670、用于捕获本地活动数据和/或当前环境数据的捕获设备660。装置120还可以包括用户接口控制器280。

处理器610可以是例如中央处理单元(cpu)、微处理器、数字信号处理器(dsp)、图形处理单元等。图6示出了一个处理器610，但是装置120可以包括多个处理器。

存储器620可以例如是非易失性存储器或易失性存储器，诸如只读存储器(rom)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、随机存取存储器(ram)、闪存存储器、数据磁盘、光学存储部、磁性存储部、智能卡等。装置120可以包括多个存储器。存储器620可以被构造为装置120的一部分，或者存储器620可以由用户插入到装置120的槽、端口等中。存储器620可以仅用于存储数据的目的，或者存储器620可以被构造为用于其它目的(诸如处理数据)的装置的一部分。专有数据应用(客户端控制应用)631、控制系统数据和环境数据可以存储到存储器620中。

用户接口控制器680可以包括如下电路，该电路用于例如经由键盘、在装置120的用户接口640的显示器上示出的图形用户界面、语音识别电路或附件设备(诸如耳机)从装置120的用户接收输入，并且用于经由例如图形用户界面或扬声器向用户提供输出。

卫星定位设备670被配置成提供位置信息。这样的信息可以包括例如位置坐标、速度、移动方向、时间(gps时间)和高度信息。

通信接口模块650实现数据传输的至少一部分。通信接口模块650可以包括例如无线接口模块或有线接口模块。无线接口可以包括例如像wlan、蓝牙、红外(ir)、射频识别(rfid)、gsm/gprs、cdma、wcdma、lte(长期演进)或5g无线电模块。例如，有线接口可以包括诸如通用串行总线(usb)或美国国家海洋电子协会(nmea)0183/2000标准。通信接口模块650可以被集成到装置120中，或者被集成到可以被插入到装置120的合适的槽或端口中的适配器、卡等中。通信接口模块650可以支持一种无线电接口技术或多种技术。装置120可以包括多个通信接口模块650。

技术人员应理解，除了图6所示的要素之外，装置120还可以包括其它要素，诸如麦克风、额外的显示器以及另外的电路(诸如输入/输出(i/o)电路、记忆芯片、专用集成电路(asic)、用于特定目的的处理电路(诸如源编码/解码电路、信道编码/解码电路、加密/解密电路等))。另外，装置120可以包括用于在外部电源不可用的情况下供电的一次性或可再充电电池(未示出)。

在一实施方式中，装置120包括语音识别单元。例如，使用这些单元，可以从语音识别出预定义的短语，并将其翻译成装置120的控制信息。

卫星定位设备670和捕获设备660可以被配置成由装置120包括或作为分离的设备连接至装置120。在卫星定位设备670和捕获设备660被包括在装置120中的情况下，该卫星定位设备670和捕获设备660可以使用装置120的内部总线连接至装置120。在卫星定位设备670和捕获设备660是连接至装置120的外部设备的情况下，该卫星定位设备670和捕获设备660可以使用装置120的通信接口650或使用内部总线连接至装置120。

图7呈现了可以应用本发明的各种实施方式的服务器装置130的示例框图。

服务器装置130的总体结构包括处理器710和联接至处理器710的存储器720。服务器装置130还包括在存储器720中存储并且在工作时被加载到处理器710中并在该处理器710中执行的软件730。软件730可以包括一个或更多个软件模块(诸如服务应用731)，并且可以采用计算机程序产品的形式。

处理器710可以是例如中央处理单元(cpu)、微处理器、数字信号处理器(dsp)、图形处理单元等。图7示出了一个处理器710，但是服务器装置130可以包括多个处理器。

存储器720可以例如是非易失性存储器或易失性存储器，诸如只读存储器(rom)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、随机存取存储器(ram)、闪存存储器、数据磁盘、光学存储部、磁性存储部、智能卡等。服务器装置130可以包括多个存储器。存储器720可以被构造为服务器装置130的一部分，或者存储器720可以由用户插入到服务器装置130的槽、端口等中。存储器720可以仅用于存储数据的目的，或者存储器720可以被构造为用于其它目的(诸如处理数据)的装置的一部分。

通信接口模块750实现无线电传输的至少一部分。通信接口模块750可以包括例如无线接口模块或有线接口模块。无线接口可以包括诸如wlan、蓝牙、红外(ir)、射频识别(rfid)、gsm/gprs、cdma、wcdma、lte(长期演进)或5g无线电模块。通信接口模块750可以被集成到服务器装置130中，或者被集成到可以被插入到服务器装置130的合适的槽或端口中的适配器、卡等中。通信接口模块750可以支持一种无线电接口技术或多种技术。服务器装置130可以使用通信接口750来接收捕获的与装置120或子系统110的环境数据相关联的控制系统数据。

电子邮件服务器处理760可以经由网络150接收从控制装置120和远程计算机装置160发送的电子邮件消息。服务器760可以包括内容分析器模块761，该内容分析器模块761检查接收到的消息的内容是否满足针对服务的新活动数据项设置的准则。内容分析器模块761可以例如检查电子邮件消息是否包含将使用的有效活动数据项。然后，向应用服务器740发送由电子邮件服务器接收到的有效数据项，该应用服务器740提供例如与在用户数据库770中存储的用户帐户和内容管理服务的内容有关的应用服务。服务系统100提供的内容存储在内容数据库780中。

技术人员应理解，除了图7所示的要素之外，服务器装置130还可以包括其它要素，诸如麦克风、显示器以及另外的电路(诸如输入/输出(i/o)电路、记忆芯片、专用集成电路(asic)、用于特定目的的处理电路(诸如源编码/解码电路、信道编码/解码电路、加密/解密电路等))。

图8呈现了可以应用本发明的各种实施方式的远程计算机装置160的示例框图。计算机装置160可以是用户设备(ue)、用户设备或装置(诸如移动终端、智能电话、膝上型计算机、台式计算机或其它通信设备)。

计算机装置160的总体结构包括用户接口840、通信接口850、处理器810和联接至处理器810的存储器820。计算机装置160还包括在存储器820中存储并且在工作时被加载到处理器810中并在该处理器810中执行的软件830。软件830可以包括一个或更多个软件模块(诸如远程客户端软件应用831)，并且可以采用计算机程序产品的形式。计算机装置160还可以包括用户接口控制器860。

处理器810可以是例如中央处理单元(cpu)、微处理器、数字信号处理器(dsp)、图形处理单元等。图8示出了一个处理器810，但是计算机装置160可以包括多个处理器。

存储器820可以例如是非易失性存储器或易失性存储器，诸如只读存储器(rom)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、随机存取存储器(ram)、闪存存储器、数据磁盘、光学存储部、磁性存储部、智能卡等。计算机装置160可以包括多个存储器。存储器820可以被构造为计算机装置160的一部分，或者存储器820可以由用户插入到计算机装置160的槽、端口等中。存储器820可以仅用于存储数据的目的，或者存储器820可以被构造为用于其它目的(诸如处理数据)的装置的一部分。

用户接口控制器860可以包括如下电路，该电路用于例如经由键盘、在计算机装置160的用户接口840的显示器上示出的图形用户界面、语音识别电路或附件设备(诸如耳机)从计算机装置160的用户接收输入，并且用于经由例如图形用户界面或扬声器向用户提供输出。

通信接口模块850实现无线电传输的至少一部分。通信接口模块850可以包括例如无线接口模块或有线接口模块。无线接口可以包括诸如wlan、蓝牙、红外(ir)、射频识别(rfid)、gsm/gprs、cdma、wcdma、lte(长期演进)无线电模块或5g。例如，有线接口可以包括诸如通用串行总线(usb)或美国国家海洋电子协会(nmea)0183/2000标准。通信接口模块850可以被集成到远程计算机装置160中，或者被集成到可以被插入到远程计算机装置160的合适的槽或端口中的适配器、卡等中。通信接口模块850可以支持一种无线电接口技术或多种技术。计算机装置160可以包括多个通信接口模块850。

技术人员应理解，除了图8所示的要素之外，计算机装置160还可以包括其它要素，诸如麦克风、额外的显示器以及另外的电路(诸如输入/输出(i/o)电路、记忆芯片、专用集成电路(asic)、用于特定目的的处理电路(诸如源编码/解码电路、信道编码/解码电路、加密/解密电路等))。另外，计算机装置160可以包括用于在外部电源不可用的情况下供电的一次性或可再充电电池(未示出)。

图9示出了示出根据本发明的一示例实施方式的操作的流程图。在步骤900中，开始对包括光伏电源、逆变器、dc至dc转换器、储能部和储能部管理器的发电厂系统进行控制的方法。在步骤910中，针对将由逆变器供应的ac功率接收目标值。在步骤920中，接收天气预测信息、储能部状态信息以及光伏电源参数。在步骤930中，基于天气信息和光伏电源参数，针对光伏电源生成预测能量流信息。在步骤940中，对预测能量流信息和储能部状态信息进行比较。在步骤950中，基于该比较，调整ac功率的目标值。该方法在步骤660中结束。

在另一方面，体现在计算机可读非暂时性介质上的计算机程序包括计算机可执行程序代码，当该计算机可执行程序代码由设备的至少一个处理器执行时，该计算机可执行程序代码使该设备执行在不同实施方式中公开的计算机实现的方法的步骤。

在不以任何方式限制上文出现的权利要求的范围、解释或应用的情况下，本文公开的一个或更多个示例实施方式的技术效果是用于发电厂控制的改进的系统。

本文公开的一个或更多个示例实施方式的技术效果是提高了控制系统的可靠性。

本文公开的一个或更多个示例实施方式的技术效果是改进了控制系统参数估计。

本文公开的一个或更多个示例实施方式的另一技术效果是提高了控制数据的准确度。

本文公开的一个或更多个示例实施方式的另一技术效果是可以使用更广泛的设备和制造商。

尽管在独立权利要求中陈述了本发明的各个方面，但是本发明的其它方面包括来自所描述的实施方式和/或从属权利要求的特征与独立权利要求的特征的其它组合，而不仅仅是在权利要求中明确陈述的组合。

在此还应注意，虽然上文描述了本发明的示例实施方式，但是这些描述不应以限制性的意义来理解。相反，在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以进行多种变型和修改。