专利名称：通过机会发电降低分布式发电的成本的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用户房屋内的能源转换和发电设施的新部署，其降低了用户能源使用的总成本，改善了用户的供电可靠性，也有助于提高电力系统的可靠性。当在用户房屋内进行热电联产(co-generation)时，通过降低初始资本成本和有效操作成本费用，本发明延伸到分布式发电和热电联产的范围。本发明允许终端用户成为最终的套利者，以基于相应能源市场中的价格差异选择是用电还是用其它初级燃料来满足房屋内能源需求的重要部分。
背景技术：
在电力供应工业(ESI)的发展初期，按照今天的标准，电力供应系统的可靠性很低，结果，例如医院、高层办公楼等对可靠性要求很高的用户都在由于任意原因造成干线供电中断或不可用时拥有供自己使用的备用发电设施。与从电网(其中，适用的费用很大程度上以低边际成本的基本负荷发电厂的供应成本为基础，少量溢价是由于小比例的从更高成本的中点和调峰电厂提供的电)供电的成本相比，这需要更多相当可观的初始投资和运营成本来运行备用发电单元。
基本负荷发电厂和其它大的发电单元通常具有25％到50％之间的燃料效率比。通过引入二次热回收电路，例如用中压蒸汽加热器和/或节热器来加热锅炉进给水，有可能获取初级回路排出的热，从而将电站的燃料效率提高到70％左右。在本领域所认可的是，通过利用来自冷凝器或原动机排气装置的低温废热，有可能将燃料效率进一步提高到80％左右。除了一些欧洲应用(例如，地区供热方案)，基本负荷发电厂大部分靠近例如煤矿的燃料来源地，并且很少有机会利用低温废热。在独立的电力生产商采用组装式燃气轮机以及工业开发的情况下，热电联产的兴趣得到复苏。这种热电联产设施涉及对来自锅炉/蒸汽轮机的蒸汽的共用，其中，在蒸汽轮机(其驱动发电机)的第一阶段之后，一部分蒸汽转而用于用户过程，或者来自燃气涡轮的排出热用于对蒸汽轮机的蒸汽进行升压，和/或来自排出气的低温热用于提供用户使用的热水。在使一个锅炉提供两种需求并将燃料购买和处理结合起来时，存在成本协同作用。然而，考虑到单元规模小于基本负荷发电厂(降低经济规模)以及与基本负荷发电厂的燃料成本(批发价)相比的燃料传输/处理的额外成本，热电联产只是在少数情况下的经济选择。所包括的例外地点如炼油厂，在那里燃料是不太容易为其它用途而销售出去的内部副产品，和/或在那里为工厂运行所提供的电的可靠性相当重要。近年来，随着天然气可用性的改善以及用于发电的燃气涡轮的成本大幅降低和尺寸范围扩大，大部分在1至20MW范围内的热电联产的使用有小幅增加(在百分比上有大的提高，但是基数很小，在澳大利亚这种情况粗略估计低于100例)。
能源工业的改革导致了联营市场(pool market)的建立，在联营市场中，电和气根据供需平衡进行实时交易。大多数这种市场接近实时设置的结算价格。最终的价格，特别是电的最终价格非常不稳定。低成本天然气的易获得性导致发电燃气涡轮的更广泛用途，随之而来的是燃气涡轮设计的改进以及初始成本的降低。在英国，电力产业的先驱者之一重组了天然气市场，也具有发展良好的天然气市场，我们已经看到出现了专用工艺设备站(其以一定费用将气转换为电)——这提供了在电和气商品市场之间的套利机会。
因为上述发展仅以有限的规模出现，它们还没有对价格仍然持续不稳定的电市场最终产生多大的影响。直到现在，对于小用户来说，仍然没有机会参与这些开发，并且在很大程度上，小用户仍然受控于大资产生产者和联营网络运营商的市场支配力。所需要的是低成本的选择，其具体实现备用发电、热电联产和工艺设备站的所需方案，并且使这种选择即使是对于诸如住宅区用户之类的小用户而言也在经济上可行。为了从其它公知的发电布置中区分这种布置，本发明所描述的新布置被称为“机会发电”，并被提议为很好地适合大量市场的应用。本发明的应用接着给客户提供OPPORTUNITYPOWERTM(在澳大利亚登记为注册商标)，以抑制联营型能源市场的过分价格偏移——这对实现有效的能源市场是至关重要的。题为“能使客户对联营型能源市场中的价格进行响应的方法”的澳大利亚专利No.748800(Perera)，其整体内容通过引用合并于此，就如同它是完全在这里提出的一样，该专利公开一种对换能源单元的方法和一种在用户的房屋内监视和控制能源和能源替代设备的使用的系统，以获得更好的交易结果。为了从源头而不是干线来提供能源，为能源替代设备的使用提供了一个实施例，在将其与干线隔离后向房屋供应负载，或者如果频率匹配不是问题，则负载和能源的源头与干线供电平行运行。
本发明涉及一种新的方法，其中的一个实施例可以按照这种能源补充/取代的方式使用，并且与传统的备用发电、热电联产或能源存储设施相比，具有低得多的整体成本，本发明也提供一种经济机会，用于基于电、天然气或其它燃料的市场价格选择能源。
对确定用户对供电的高可靠性(在给定时间内更少的断电次数和/或更少的累积断电持续时间)有什么样的关注度所进行的调查，已经不断证明小(以及许多农村)用户对更高水平的供电可靠性有相对较低的关注度，而商业/一些大用户对高的供电可靠性有相对较大的关注度。实际的“用户选择”需要用户有“机会”根据使用时的基础价格决定是否用电，而不会被迫为了更高水平的可靠性支付过高价格——通常用户对显著高的价格比对高标准服务的关注要高得多。澳大利亚专利No.748800所描述的方法使用户放弃预定电量的使用，并将那部分电量以当前的普遍联营价格卖回给签定合同的贸易商，但是在那段时间用户签约的电使用量小时，如果形成高联营价格，那么利益就会很小。具有自己的发电设施意味着从高联营价格获利的机会不受限于签定的使用属性。本发明的一个目的是给小用户也提供选择，以提高来自实时价格的收益和澳大利亚专利No.748800所描述的支持系统中所获得的利益。
重组电力供应工业的一方面是具有开放的市场来买卖电力，并且涉及先前离散电力供应区域的互连，其中离散电力供应区域由它们区域的具体垂直整体垄断的电力供应商提供服务。这些离散电力供应区域的特征为，具有大的发电站、通常靠近能源的主要供应地、利用传输和配电线路将产生的电输送给终端使用用户。这些网络没有被设计成跨越供应区域直接传输大量的能源，而是利用传输/配电线路的末端将电能从发电源头传送到用户。在大多数情况下，供应区域边界的供应设施被设计成只在那块边界区域提供通常较小的本地负载。进一步地，网络系统被设计成在特定区域内补充全套的发电站，并且同样地，也存在对这样一种认知，即发电设施的多功能性补充了网络缺陷，或者换句话说，在特定供应区域的整个电力系统的情况下，按照用最低的成本服务给定用户群为原则，来设计、构建和维护网络。
在更广阔的区域引入发电竞争的情况下，其中更广阔的区域是先前垄断供应区域的集合，每个发电公司都正在努力通过向新的联营型清算市场提供、停止(例如定期维护)或从其转移供应(其中允许双边合同)来获得最佳的经济效益。现在比先前对网络能力有更多的应变——先前通常会耗尽支持供应可靠性的网络冗余。也由于备用发电能力的联营，电力流的大波动现在更有可能对电力系统中的主干传输线路造成更多压力。由于网状系统(允许多条平行的流动路径)中的电力流趋于采用最小阻抗的路径，并且线路/传输阻抗(包括容抗和感抗)随着周围温度和流动状况发生变化，所以大的互连电力系统更容易发生灾难性故障，这可以从近来的美国/加拿大(2003年8月)、1998年奥克兰(39天)、2003年9月意大利、2003年瑞士-丹麦等的重大断电中得到证实，这些断电影响了数以百万计的用户，并且一些断电花费了数天才恢复对所有受影响的用户供电。
当负载增长超过网络应该具有的增长率时，也会发生状况，导致在某些极高负载的时间段内或传输线路部件故障或发电机出错之后出现不稳定的供电(缺乏冗余、线路部件故障将导致供电损失)。网络约束或不稳定供电的这些情况会影响向用户提供可靠供电的能力，并且也可能影响联营价格。在一些地区，灾难性的电力系统故障通过放弃负载以恢复所需水平的冗余来进行转移，但是这种安排由市场机制(和/或调节处理以监督合适的网络增长)故障的地区进行确认，以确保供需可以一直保持平衡。澳大利亚专利No.748800描述了一种方法，其使网络运营商增加超过联营价格的溢价，以激励需求侧的响应，从而在这种受影响的区域为用户提供额外的激励来参与负载管理，以及由此存储所需水平的网络冗余。本发明通过降低内部发电设施的总体成本，来提高小用户的能力，以便有利地参与这类需求侧响应。
资本和燃料成本评估发电机单元的燃料效率仅仅是确定将电传送给终端用户的价格的因素之一。需要考虑传送给发电机单元的燃料的成本。对于在靠近煤矿的煤发电站(例如，维多利亚的褐煤来自距离发电站在传送带传送的距离内的露天煤矿)，产生一单位电的燃料成本远远低于任何其它燃料来源。下面给出的表1提供了在澳大利亚发电的短期边际成本和长期边际成本的指标，这来自于ACIL Tasman的研究“NEM中发电机的SMRC和LRMC-针对IRPC和NEMMCO的报告(SRMC and LRMC of Generators in the NEM-A Report forthe IRPC and NEMMCO)”(2003年4月)，其通过引用合并于此。
表1 澳大利亚发电的短期和长期边际成本
注意2001/02期间的价格假定不同类型的发电厂在通常利用率的情况下，褐煤电站的燃料费(大部分发电边际成本)最低，更高效率的燃气涡轮的燃料费贵四倍左右。尽管燃气涡轮发电机的安装成本(资本成本部分)显著低于煤发电站，但是总成本($/MWh)仍然约超过两种类型的燃煤发电站约三分之一。这种解释就是，燃气涡轮通常由于其更容易起动/关断的能力而用作中点/调峰电厂，并且也需要更多维护—因此能以相对较低的利用率运行。用户大量增长和诸如空调之类的电器的更多应用，已经联合提高了每年系统负载的峰值，如下面图表1所示的2002年维多利亚的载荷持续期曲线。
图表1 2002年维多利亚的半小时电量需求持续期曲线
2002年维多利亚最大的区域需求是7,581MW，只有82个半小时需求超过7,000MW。这意味着有581MW的发电能力需要在一年内运行低于42小时——这确实是一个沉重的财政负担。
存在的增长要求澳大利亚国家电力市场的当前联营价格的上限(当前为每MWh 10,000$)实质上有所增加，以确保有足够的财务激励在一年内只运行几个小时的调峰电厂的新投资。
相关技术的描+述随着通过干线提供的电力可靠性水平的逐渐提高，备用发电设施逐渐被认为是不必要的花费。现在，可能具有更有目的性的备用供电设置，例如用于计算机的不间断电源(UPS)和/或电池/电容充电备份，它们或者使用转换系统转换成交流电，或者通过嵌入在电器中的电子时钟而由自身实现备份。试图最大程度使用备用发电机的两难局面是，虽然它们能对高的联营价格进行响应(如果使用澳大利亚专利No.748800描述的方法就可以自动实现)，但是发电机组的额外资本成本仍然是财政负担。
热电联产，虽然主要由来自燃料效率提高的收益所激励，但是它也被视为能提供额外的供电保护，因为当热电联产机由于任何原因而不可用时，仍然有可能使用干线作为备用电源。联营市场的特征在于大部分时候的电价低，因为电价由边际成本低的大规模基本负荷发电机来设定。当出价很高的更高成本的发电机也需要被分配来满足负载需求时，会非常偶然地出现高价的短暂爆发。下面的图表2是价格持续期曲线，并示出2002年维多利亚的半小时区域电价。在2002年，当价格在每MWh 1,000$以上时，有28个半小时，当价格在每MWh 100$以上时，有169个半小时。对于12.8％的时间来说，价格都在每MWh 40$以上，而对于32.9％的时间来说，价格都在每MWh 30$以上。假定对于小型发电系统来说用煤是不切实际的，并且通过分配系统提供给零售客户的燃气价格远远高于通过主干线提供给电站的燃气的价格，那么热电联产的情况就已经很稀少了。热电联产的成功之处在于，当传输或分配网络提供了网络支持付款(基于延期投资以克服网络约束的资本成本节约)时和/或所使用的燃料是主要活动的副产品或者在交替使用中具有很低的价值，例如来自甘蔗的甘蔗渣。
图表2 维多利亚的半小时区域联合电价-2002年
现有技术中热电联产系统的示例可以参见美国专利No.6,525,431，其关注一种用于居住房屋或商用房屋的热电联产系统，该热电联产系统包括水贮存箱，借此该系统能提供来自斯特林循环发动机的二次热回收，并提供用于降低所用发动机的振动和噪声的装置。所述的进一步的优点在于，冷却水贮存箱和冷却水自身都用于二次热交换，并作为降低发动机噪声和振动的装置。
正在努力研究其它新的热电联产技术，例如燃料电池，其能使电、水和热共同产生，而不会实际燃烧输入的氢燃料。最初阶段通常包括将天然气(主要包含甲烷)转换为氢，同时释放二氧化碳——尽管当用其他手段燃烧时效率更高。支持者声称混合过程的能量转换效率在50％至70％之间。
美国国会预算办公室提供的名为分布式发电前景(Prospects forDistributed Electricity Generation)(2003年9月)的报告提供了在美国可用的适合分布式发电的所选技术的平均成本的对照成本表，并可在http://www.cbo.gov/showdoc.cfm？index＝4552&sequence＝0上获得，该报告通过引用合并于此。
注意CHP＝混合的热和电(也称为热电联产)；ICE＝内燃机；N.E.＝新英格兰平均成本是发电设备整个操作寿命的平均电力成本(每千瓦时分)。未来成本和输出流量以表2中的数据为基础，并且以它们当前值的7％打折。成本评估假定由矿物燃料供电的系统在90％的时间内运行，而风力和光电太阳能系统分别在40％和27％的时间内运行。
平均成本比较不包括税额减免的影响或其它特定技术的直接津贴。
“大型风轮机”不包括在附图中(而位于表2中)，因为通常认为它不太适合分布式发电的应用(它通常不靠近用户)。
a.在混合循环系统中，燃气轮机与蒸汽轮机协同运行。该系统被包括于此，作为新的大型发电机的电力成本的基准。平均来说，传输和配电费用将预计在输出电力的边际成本中添加每千瓦时2.4分。
该报告提供以下观点。“内燃机发电机，包括狄塞尔循环和火花点火电动机，是最常用的为可靠性或紧急状况供电目的提供备份电源的技术。单元的尺寸范围在5千瓦至7兆瓦之间。它们能燃烧精制的石油产品(柴油和汽油)或天然气。燃烧天然气的模型由于燃烧过程的改进设计和催化转化器的使用，而只具有很少量的排放物。为具有适合分布式发电能力的单元所安装的每千瓦时的成本是所有成熟技术中最低的。上述系统所具有的问题是，燃料使用效率的增加以及通过“碳信贷”或这类方案可获得的任何救济都不足以弥补小型零售用户水平的更高燃料(汽油、柴油、LPG或零售的天然气)成本。2002年，对维多利亚商业客户的零售天然气的平均价格为大约5$/GJ，而对住宅客户(小用户)价格为大约10$/GJ(来源维多利亚的能源—天然资源&环境部2002年)。如上述表1所示，对于调峰电厂的开放循环燃气涡轮(OCGT)来说，输入天然气成本为大约5.00$/GJ，而对于用在混合循环燃气涡轮的燃气来说，如同在主干电站所发现的那样，为3.15$/GJ。由于混合循环燃气涡轮(CCGT)具有大约50％的燃料效率，所以对于将要参加竞争的零售水平的应用来说，来自新的热电联产技术的效率增益不得不弥补超过100％的燃料价格差。需要注意的一点是，收益不得不来自运营成本，由于这些新技术热电联产机的资本成本的当前评估基本上不同于CCGT资本成本——其大约为1,000$/kW。美国专利3,935,028“燃料电池组和方法”是早期燃料电池技术发展的例子，直到三十年后该技术仍然只实现了非常有限的应用。如上面引用的美国国会预算办公室的报告所示，甚至混合使用热量和电力的燃料电池的平均成本基本上也在美国平均电价之上，甚至基本超过以天然气运行并且包括使用热和电的内燃机的平均成本。这些方案中的一些方案的其它缺点是，可能的电输出受限于有用的可维持的热回收。现场发电具有降低线路损耗的财政优势，并且如果可使用网络支持支付则还具有额外的利益，但是总而言之，还没有足够的激励来大规模应用这类单元。
热泵迄今为止已经存在许多年了。最近，已经发现了它们更多的应用，尤其是在还没有低成本天然气的区域。热泵的普及也受到广泛使用用于空间制冷的空调系统的影响，空调系统当前正被日益增长的富裕客户所需要，同时有见识的客户选择也能用于房屋供热的逆循环空调。假定这些设备具有大约为3的性能系数或COP(300％的效率)，那么它们的边际运营成本(大约为每千瓦热输出为4分)大约是天然气房屋供热设备的运营成本的一半。电动机驱动热泵与目前正在发展的新的小规模热电联产单元的运营成本相比，也是非常有竞争力的。从用户的角度看，在炎热的夏日午后能进行空间制冷也具有更大的吸引力。另一方面，整个系统的初始资本成本远远高于传统的空间加热器/热水器，但是对于具有少量透气出口的应用来说也是非常具有竞争力的。美国专利No.4,327,561“高性能系数的热泵”描述了一种利用大地作为散热器的逆循环空间供热/制冷设备。美国专利No.4,392,359“直接蒸发太阳能集热器-热泵系统”描述了一种逆循环空间供热/制冷设备，其中利用太阳能集热器来提高效率。
本发明是对热电联产系统和热泵两者的改进，原因在于它能够包括这两种技术的有利特征。也能够以基本上更低的资本和运营成本提供与备用发电机相同的功能(在本发明一个实施例中被驱动的负载是热泵压缩机，大部分时候，从电流干线运行热泵比运行发动机更经济)。本发明允许用户选择更经济的燃料来运行电驱动器或原动机，以满足内部负载需要，并且在需要时能向电力系统输出电力——从而缓解电力网络拥塞，获得利润和/或吸引网络支持支付。
美国专利4,873,840“能源热电联产系统”描述了一种用于发电、供热和制冷的热电联产系统。该系统的部分组件包括燃烧单元、连接到燃烧单元的锅炉、蒸汽机和由蒸汽机驱动的发电机。冷凝器连接到蒸汽机的蒸汽排出口，冷凝器向加热系统提供热量，并使得由排出口排出的蒸汽冷凝。吸收冷却器连接到蒸汽机的排出口，该吸收冷却器用于冷却制冷系统的液体。热泵或离心冷却器也可以由蒸汽机的输出轴驱动。该热电联产系统也可以包括燃料气体冷却器，用于进一步将热量传输到供热系统。
最近的创新是热电联产与热泵集成，原因在于，能利用发动机的轴功率来驱动发电机或驱动热泵系统压缩机。题为“集成的吸收热电联产”的美国专利6,651,443是一种这样的示例，所涉及的热电联产方法包括如下步骤(a)通过运行发出加热的废气的燃料轮机来获得轴功率；(b)利用所述轴功率产生从由电能或制冷所组成的组中选择的输出；(c)通过将所述废气应用到含有高温阻抗传热液体的热交换器，来利用所述加热的废气产生蒸汽；
(d)使所述传热液体流过蒸汽发生器以产生蒸汽以及与吸收冷却器的发生器的传热关系；(e)将来自所述蒸汽发生器的蒸汽传送到蒸汽轮机，从而在输出轴上获得输出功率；(f)利用所述蒸汽轮机的输出轴上的输出功率来产生电能或制冷。
与其它热电联产系统一样，来自上述不同涡轮机的增加的燃料转换效率的经济效益，通常不能克服零售用户水平的涡轮机燃料成本费用，与从干线运行热泵相比，所计算出来的成本更大。进一步地，所述包括依赖由废热产生的蒸汽运行的涡轮机的系统，仅适用于通常超过1MW的大型装置。
现有技术的其它示例包括以下教导。
1988年3月15日的题为“峰值功率削减装置和方法”的美国专利4,731,547(Alenduff等)。所描述的技术利用与干线供电平行运行的备用发电机，其中发电机具有极高的初始成本，并通常承担高的运营成本费用。根据所公开的教导，控制备用发电机的输出，从而将操作单元所需的功率维护在给定的设定点或在给定的设定点之下，通常给定的设定点与15分钟或半小时以上的累积最大需求相关，如同在引入电的联营型市场之前的标准供电合同中所规定的那样。随着引入联营型供电市场，新型供电合同趋于将竞争性价格的能源部分从托管的网络费用中分离出来——部分托管的网络费用目前包括最大需求费用(因为网络是根据服务最大需求来设计的)。假定网络成本部分基本上小于总电费账单的一半，那么最大需求费用的重要性被显著地降低，从而降低所述教导的效益。本发明不仅能更经济地满足最大需求，而且在通过取消一个转换阶段(现在发动机直接驱动负载)来传送更高转换效率的过程中，也能使终端用户在可变的电联营价格(联营价格尽管在澳大利亚的国家电力市场通常较低，但是也可能如在加利福尼亚发生的那样很高，并持续很高)与开放市场中发动机燃料价格之间进行套利。
1991年5月14日的题为“包括具有原动机起动能力的双向功率转换器的功率转换系统”的美国专利5,015,941(Dhyanchand)描述了一种特定的系统，其在以发电模式运行时采用由原动机驱动的无刷发电机，而在以起动模式运行时驱动原动机。虽然本发明利用了使用感应电动机的相同特征来发电，但是也存在以电动机模式使用电动机来起动原动机的实施例，这种做法的具体布置的选择将取决于现场需要、组件可获得性以及成本。
2004年6月10日的题为“分布式发电源的集合”的美国专利2004/0111226(Brewster等)描述了一种方法和系统，通过参考区域电力分配系统的电源条件和与分布式发电设施相关的用户的功率需求数据，来协调控制分布式发电设施。不同于该技术所支持的中央控制途径，本发明依靠各个用户对联营市场中适用的条款的自发市场响应，有时在可能的情况下，也便于由其它市场参与者提供的适当激励，例如相关的零售商、局域网拥有者或操作者，或区域电力系统控制员。假定新的联营型市场已经使发电机决定中央系统设定价格并分配功率，那么所描述的备用系统只有非常有限的自由度来运作。另外，考虑到用户不愿意将自己拥有的设施交给外面的权威单位来控制，缺点就是没有足够的余地和激励来使系统可行。另一方面，当前专利中请的主题是用于降低负载、原动机和电动机-发电机整个成本的新部署以及系统，该系统沿着2001年8月21日递交的澳大利亚专利748800(Perera)所设想的思路、基于用户负载需要和联营型能源市场中财政收益的机会来操作。
2001年3月1日的PCT申请WO 01/71881(Lagod等)描述了一种基于现场备用发电设施的能源管理系统。这种系统的问题是建立单独的备用设施的成本较高，而且这种系统的运营成本也很高。本专利申请通过根据所述的功率传输系统在由原动机驱动时将负载电动机作为发电机而克服了这些局限。这样，降低了安装成本，并通过直接利用原动机驱动负载，在需要时去除两个能源转换过程以及与之相关的效率损失。
发明内容
广泛使用的交流感应电动机与其它更复杂的电动机/发电机一样，当由原动机以超过其同步速度的速度驱动时，也都具有作为发电机运行的能力。本发明利用这一特性通过将可替换的原动机添加到电动机驱动设备来将几乎任意电动机驱动设备转换为附带发电系统的经济机会驱动器(机会发电)，从而使得选择更经济的燃料来源来服务给定的负载，并在状态适合使系统在有或没有原动机的情况下作为发电机运行时，也能同时服务设备负载。负载是否需要在发电的同时运行，将取决于那一时刻的负载要求、中间存储设施是否允许负载间歇运行以及是否为了可靠性的理由安装了其它驱动器(原动机和/或电动机)。负载是否能在原动机也发电的同时运行，也将取决于用于控制发电机轴速度的设施和例如转换器-逆变器(converter-inverter)系统的功率输出调节装置的可用性。由于大部分电动机应用都是时变负载，所以电动机驱动系统被设计成以“开”和“关”循环的方式操作，该循环通常受控于相关参数的最小值和最大值，相关参数例如包括对房间进行制冷的情况下的温度、液体泵应用中的压力/液面等。利用热泵的供热/制冷系统的最新设计趋于使用转换器-逆变器来改变电动机的速度，以满足负载要求，但是通过引入中间热/冷存储也有可能获得更多的经济利益(例如，循环工作为自用发电和/或向电网输出功率提供机会)，正如本发明所描述的那样。
对于受安装成本限制的小型应用，具有天然气发动机的标准感应电动机是较佳的选择。如果在大部分发达国家用于空间供热和水暖的天然气容易获得，那么对于数以百万计的潜在客户来说，这是可行的选择。在没有网状天然气服务但是具有存储设施/使用液化石油气(LPG比柴油更便宜)的区域，LPG发动机(或被改成依靠LPG运行的发动机)是较佳的选择。由于更广泛的可用性和对柴油发动机的熟悉度，这种单元也是非常适合的，尤其是如果能够获得补偿柴油更高成本的津贴、和/或来自这种发电的辅助收入来源、和/或来自热电联产的适当节省、和/或这种单元是最低成本选择，从而确保负载应用可靠性的所需水平。对于更大的应用，也可以使用微涡轮机和燃气轮机。
对于能作为发电机运行的电动机、原动机和被驱动负载的特别驱动布置以及它们的操作/输出都受控于计算机，该计算机能连续地接收关于被驱动负载、电动机-发电机和原动机的转速的信息、包括短期价格趋势预测的关于电价和原动机使用的燃料价格的信息、关于被驱动负载的当前负载需求的信息、关于房屋其它连接的负载的电力需求信息，该计算机能存储关于操作原动机的相对固定成本和可变成本的信息，包括被驱动负载、原动机和电动机-发电机的基于转速控制其输出所必要的相关设计/操作数据，以及关于电力和燃料供应合同条款以及管理功率的使用和向电网输出功率的条款的信息，并且计算机能选择下面两种情形中的一种，一种情形是负载由电动机、原动机或由二者的组合驱动，另一种情形是原动机驱动作为发电机的电动机来替代驱动负载或作为驱动负载的补充，以便在从原动机输出部分结果或不输出部分结果的情况下，满足房屋的电力需求，或者输出由原动机和发电机的组合所产生的所有电力。此外，还有开关设施响应来自计算机的控制信号以接合或断开连接到每个主要部件的功率传输部件，所述信号包括控制向原动机的燃料供应的计算机信号，以便根据所需的负载输出和/或当连接发电机时的发电机输出来维持所计算的驱动速度，其中计算机可以使用也可以不使用能直接控制电动机速度或发电机输出的逆变器/转换器单元。
通过参考所附的图和表，本发明的特征、目的和优点可以得到更好的理解。
图1是在例如水泵站建立的高可靠性环境中的本发明一实施例的图示。为方便理解，只示出驱动布置的关键特征。
图2是在利用热泵的房屋供热应用中的本发明一实施例的图示。为了易于理解，该展示仅涉及供热应用，但是除了提供热水供房屋使用之外，大部分这类应用都将使用逆循环的热泵，用于冬天空间供热和夏天空间制冷。
图3是在使用借助太阳能热板辅助的热泵的房屋供热应用中的本发明另一实施例的图示。
具体实施例方式
出于清楚的目的，首先在诸如图1所示水泵站的高可靠环境中的本发明简单实施例的应用中描述本发明的工作方式。这种泵站的通常设计具有三个电动机驱动泵，其中需要两个泵协同运行以提供峰值负荷，但是大多数时候运行一个泵足够满足载荷需求(如果没有中间贮存库，这是典型的布置)。备用的泵机组迎合诸如一个泵发生故障或者当一个泵因为例行维修而停下来的情况的需要。电动机4、6驱动泵5、7，并从干线17经隔离器20、23和起动器单元19、22通过线路21、18供电。
提供给泵站的电源通常来自两条替换的馈电线，它们优选沿着源自两个配电站的不同路径前进。根据位置，备用(替换的)馈电线连接可能成本巨大，通常超过等同于泵机组之一的柴油发动机-发电机的成本。值得注意的是，用于危急情况的备用发电再次变得愈加相关，特别是由于庞大互连电力系统的尺寸增加和复杂性，这使得它们更易于产生众多中断，并且由于电力系统安全标准在新的竞争市场规则下很容易调节到适应自我分配，所以与用户失去联系的可能性更大。泵5、7连接到作为源头水管的输入集管8，泵5、7也连接到作为传送出口的出口集管9。出口集管9(也)连接到中间贮藏塔，它通常具有水位设定点，能控制泵的打开和关闭。
第三泵1被示出为连接到发动机2和电动机3-当以高于上述同步速度的速度驱动时它能作为发电机运行。所示的驱动连接系统为被设计成满足驱动负载需要的皮带(10)和皮带轮(11、12、13)布置，但是也可能是任何其它合适的布置，例如变速箱或液压驱动连接系统。皮带轮11、12、13也包括远程可控电离合器装置，以便发动机能够只能驱动泵、只能驱动电动机-发电机，或者驱动泵和电动机-发电机两者；并且允许电动机只能驱动泵、或只能驱动发动机或驱动泵和发动机两者。这使得电动机驱动发动机(可以处于也可以不处于减压模式)直到同步速度，然后发动机速度可以增加到超过同步速度，以便发电。在优选的实施例中，泵站的监视控制设施将包括用来自动执行这部分同步操作的模块。
电动机-发电机3借助包括隔离器16和起动器单元15的连接线14连接到干线17。为了易于理解，供电机构所需的其它测量、安全和保护系统需要包括在内，但是没有示出。对于更大的尺寸和更复杂的应用，对象15最好是转换器-逆变器系统，它具有以下优点，即，通过改变驱动速度以及使更复杂的电力系统相互作用来控制负载，例如，将有功功率和无功功率反馈给电力系统。对于大的应用，其中起动诸如星形三角形起动器的折算电压不足以满足配电系统电压规定标准，转换器-逆变器可以是托管的。电力电子学的进步和这类单元的日益普及已经帮助提高它们的可用性并降低它们的成本。对于需要低成本输出的简单应用，标准的感应电动机很合适，但是却具有如下缺点，即，需要从主干电网/配电系统输入无功功率。在现场，电容器将帮助减少对电力网供电的这种需求，但是还有更好的选择，例如无刷双进给感应发电机，虽然其价格昂贵，但也具有向电网输出无功功率的能力。这种更复杂的单元极其适合于更大的应用，并且如果有辅助的服务报酬用于将无功功率提供给电网/配电系统，那么可以部分补偿额外的成本。
清楚起见，没有示出计算机控制系统和控制附件。考虑到监控价格、能源供应合同条款、房屋的负载需要、使发电机参与向电网输出电力等情况，计算机控制系统的许多特征与澳大利亚专利No.748800中所描述的类似。另外，计算机控制系统能监控对应驱动轴上的转速传感器的输出，如果需要确定适于传送所需负载和/或产生的电流输出的转速，则访问被控装置上的设计数据；能考虑从输出电流获得的财务效益的机会，计算使用替换的能源来驱动负载的最佳财务结果；能确定最佳中间贮存库参数，例如温度/容量，以及确定辅助能源的最佳利用，例如使用太阳能电池板来辅助供热/制冷。
根据本发明的“机会发电”系统能在电市场价格和燃气(或其它燃料)市场价格之间套利，并在适宜向配电系统输出电时这么做。澳大利亚专利No.748800提供一种方法和一种系统，其针对需求方对联营型能源市场价格的响应。当应用所涉及的区域没有联营型能源市场时，澳大利亚专利No.748800中所描述的价格/需求管理激励特征中的一些特征，需要与相关的电(和燃气)零售商协商达成合适的供应/返销合同。
如果“机会发电”单元需要在电力供应仍然以正常价格可获得时运行，那么运行在电动机模式的操作成本将低于运行发动机的成本，除了远程位置的情况，其中电力分配成本是电力零售成本的一大部分。在这种远程位置，也有可能没有网状的天然气，并且如果可获得的是LPG或柴油机，那么成本差异仍将有利于运行在电动机模式。在发动机运行在轻负载并且电输出价格高的期间，能利用驱动发动机的备用容量，从而通过以发电机模式运行电动机以及主负载设备(例如泵)一起来将一些电流输出到配电系统。发动机速度控制模块将管理电力输出速度设置，并且在负载单元速度需要精密控制的情况下(对于水泵和压缩机来说不是问题)，优选具有插入在连接皮带轮与负载单元之间的外部可设定连续可变变速箱(未示出)。
如果向配电系统输出电能的预期价格很有吸引力，那么安装中的所有设备(泵机组)都可以合并到根据本发明的“机会发电”系统。这种输出电的能力实质上有所提高，并且如果本地电力传输/分配网络接近于可靠容量而且也可能存在“网络支持”支付，那么利益会更大。网络支持支付的布置需要与传输和分配网络操作员协商，并且如果没有专利No.748800设想的自动系统，则可能需要直接干预。
在包括专利申请No.85570/01所述的能源交易单元方法的本发明一实施例中，任何可以应用的网络支持方案的交易安排都可以根据具体情况，通过包括网络支持方案中指定的相应支付作为酬金(设置相关时机和用来减少的能源的量和/或能源输出量)，被并入贸易商和相关的网络服务供应商所同意的合同内。发电机单元的全部容量通过降低正常需求都可以用于输出目的，而不管有没有进一步支持，这一事实意味着针对网络支持的固定委托-连同发电机单元额定输出处设定的最小值现在都变得切实可行。
对于机会发电，最初的资本成本远远小于拥有单独的备用发电，并且在大多数情况下基本上小于专用备用连接线路&备用电力系统容量的额外费用。另一优点是能源市场之间的套利机会，特别是在电的远景价格高时。在能源市场安排允许的情况下，通过电能输出销售(图表2示出当联营价格＞100$/MWh时为84小时)并通过网络支持支付，有可能赚取大量的金钱。
针对交易/网络支持支付的安排可以在供应连接的最初应用阶段建立，无论供应连接由于负载增加而增加时，或者当有机会再次就供应合同/最大需求水平进行协商时。大部分网络管理制度都需要网络拥有者在他们经历网络增加时仔细检查需求侧的响应，从而使得如果所提出的增加资产位于用户提供点的上游，则提供进一步的机会用于协商网络支持服务。
虽然图1和到目前为止的描述仅涉及单个的原动机(发动机)，但是也能够具有不止一个原动机，例如风车或水车/小型液压涡轮驱动。当存在不止一个原动机并且希望一起操作它们时，需要具有用来改变它们各自输入轴速度的装置，优选通过连续可变速度装置来进行改变，从而可以优化驱动能的利用。
本发明的其它实施例在温带气候下，接近75％的家用能耗是用于空间供热/制冷以及热水。针对空间供热提供逆循环空调的制造商数量日益增加。在这种情况下的本发明一个实施例描述于图2中，并设想通过利用液压系统来合并水加热和空间供热。通过以这种方式合并两个负载，更大尺寸的机会发电单元可以用于提高在适当时候转手电力的能力。为了简化解释，只示出加热回路，但是熟悉本领域的人员应该理解，通过添加冷却水箱并调换阀，所描述的系统也可以很容易地被转换成提供空间制冷。
图2具有作为负载单元的压缩机100，其借助管路105连接到冷凝器104，此后，工作液体流经将冷凝器104连接到蒸发器101的管106上的膨胀阀107。蒸发器101可以具有外部风扇(未示出)，以将周围空气吹过蒸发器管和/或润湿管外部的循环水系统。液体经过连接管108返回到压缩机。冷凝器104位于贮水箱102的内部，水入口111位于底部，而出口112位于顶部。箱102也容纳有热交换管103，其在来自发动机2并经过管109的废气经消音器110排放到大气之前承载该废气。尽管没有示出，但是其它热交换回路可以用于从发动机水套冷却液体中提取有用的热量。
热泵与液体加热系统的结合，由于在冷凝器和/或蒸发器管处更好的传热，所以具有提高性能系数(COP)的优点，其中，冷凝器和/或蒸发器的管现在都与水(在对于游泳池水暖的市售系统中发现，COP在4和6之间)而不是空气(通常COP在3左右)接触。虽然可以使用不同的热泵，但是如果成本负担不太重的话，优选使用螺旋型压缩机的高效单元。在这种布置中的另一优点是，具有借助合适尺寸的热水贮存箱来存储热量的能力。这将使得热泵能断续运行，从而在没有负载期间输出(发动机/)发电机额定输出电量的最大值。热贮存箱的尺寸确定能满足负载需求的热泵、发动机和电动机/发电机的优选尺寸的可用偏差，也考虑了针对自用/输出的期望燃料价格和期望电价。广泛使用热泵的主要缺点是，它们同时操作(例如，“寒流”或在早上的“唤醒”时间)将在分配/传输系统上造成局部负载高峰。具有热水贮存箱和/或预热定时器有助于使局部负载中一些峰值变平。根据图2所示的热贮存设施102的尺寸，有可能即使在这种高峰期间也能输出电力，并且如果可能还可以从网络支持支付中获益。用专利No.748800中描述的自动系统操作机会发电机，提供了从联营型能源市场中的大部分价格偏移中获益的机会。
在温带气候条件下使用热泵的一个主要缺点是，当周围温度下降到接近或低于凝固点时，热泵的效率会显著下降。在这种情况下，优选利用地下水供热或太阳能加热器板来提供输入给蒸发器的热量。本发明的利用太阳能加热板355的实施例如图3所示，来自其的热量用于利用泵335和连接管路334和336来加热贮存箱305中的水。热泵蒸发器306位于箱305的内部，借助也包括膨胀阀331的管路303连接到冷凝器104。补给水借助管路321在箱305的底部进入箱305，而温水从箱305的顶部穿过管路322到达热水箱102的底部。工作液体经过管路304返回压缩机。房屋中所使用的热水从热水箱102顶部的管路323引出。为了提供发电机的扩展操作，图3示出转向阀302，其在热水箱102中的温度达到高温设定点时，通过消音器301将废气排放到大气中。
如同熟悉本领域的人员所理解的那样，通过引入单独的冷水箱来容纳替换的蒸发器盘管并在夜间运行太阳能板泵来在箱305中存储冷水，图3所示的布置可以很容易地被修改为以逆循环模式运行热泵，以用于夏天的空间制冷。热交换器盘管306然后用作热泵逆循环的冷凝器。由于夏天需要的热水少于冬天，所以从发动机释放的热量足以维持热水箱102中的温度，但是当发动机没有运行，或者热水温度下降到低于较低设定点温度时，热泵可以按照加热循环来运行，从而向热水箱102补充热量。对于夏天来说，冷却液体循环系统将使用来自冷水箱(未示出)的冷水，而不是来自热水箱102的热水。
假定用于满足紧急需要而在全世界范围内增加发电、传输和分配系统的现行估计值(涉及上亿美元)，广泛应用本发明的非常低的资本成本将在建立更可行和更牢固的能源市场方面具有非常好的价值，其中该能源市场能自我调节而不是必须依靠外部干预/调节——这种布置目前效率已经非常低。使用燃气轮机的基本负载发电设施的最低成本大约为每MW 750,000$，几乎等量的网络增加成本必须被添加到其中。天然气/柴油机发电机组低于每kW500$，这相当于每MW 500,000$。对于小型安装而言，例如转换器-逆变器、驱动系统&控制系统的其它设备被估价为附加大约5,000$。热泵或其它负载设施可以根据它们自身的性能改进能力进行成本验证。下面的图表3示出2002年维多利亚地区电联营价和维多利亚燃气联营价的日平均值。由于发电所用天然气的显著消耗，高电价具有影响燃气联营价的趋势。然而，也有证据证明当许多天的日平均电价显著高于其一整年的日平均价格时，这许多天的燃气联营价格并没有改变多少。当我们仔细钻研半小时电联营价的水平时，有很多例子表明电价变动没有影响燃气联营价。本发明优选与澳大利亚专利No.748800一起使用，即使在以小用户水平运行时，它也理想地适合于在能源市场价格差异巨大的情况下做出有利响应。
图表3 维多利亚日平局电和燃气联营价-2002
例如沼气、生物柴油、乙醇等低成本初级燃料的选择由于在获取可持续经济产量上的问题还没有发现其商业应用。本发明为这种燃料提供了机会，使之即使产量很小也很经济，特别是在没有天然气而且LPG或柴油输送成本可能极高的边远地区。
尽管已经参考优选实施例和其它实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员在不偏离本发明的精神或范围的情况下可以设计出多种其它布置。考虑到这些教导而对本发明做出的修改和替换被认为是在本发明的范围内，而且本发明的范围只受限于以下的权利要求书。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1、一种用于管理向从电网接收电力的用户提供能源的系统，包括至少一个电力传输装置，用于选择性地连接以下主要部件中的任意两个或接合所有的三个被驱动负载、也能作为发电机操作的电动机(电动机-发电机)和原动机；计算机驱动的控制器，其能连续地接收关于负载、电动机-发电机和原动机的驱动轴转速的信息、包括短期价格趋势预测的关于电价和原动机所用燃料价格的信息、关于被驱动负载的当前负载需求的信息、关于房屋其它连接负载的电力需求的信息，该控制器能存储关于操作原动机的相关固定和可变成本的信息，包括被驱动负载、原动机和电动机-发电机基于转速控制它们输出所需的相关设计/操作数据，以及关于电力和燃料供应合同条款以及管理电力的使用和向电网输电的条款的信息，并且在以下两种情形中进行选择，一种情形是所述负载由电动机、原动机或者二者的组合来驱动，另一种情形是原动机驱动作为发电机的电动机来替代驱动负载或者作为驱动负载的补充，以便在从原动机输出或不输出部分输出的情况下满足房屋的电力需求，或者输出由原动机和发电机的组合产生的所有电力；开关装置，其响应于来自所述计算机的用来接合或断开每个主要部件的控制信号，包括用来控制向原动机供应燃料的计算机信号，以便根据所需的负载输出和/或当连接发电机时的发电机输出来维持所计算的驱动速度。
2、根据权利要求1所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中所述用户位于由实时联营型能源市场服务的区域，该系统采用用于向用户提供能源的特定商业安排和用来控制用户房屋的能源转换的计算机系统，其中，所述特定商业安排规定供方基于按照时间划分的量/价格清单以适当的联营价格回购任何未使用的能源，该清单包含在包括从房屋产生的电向干线输出任何电的合同中，所述特定商业安排进一步规定给供方增加溢价的选择以提高需求侧响应高联营价格的激励；所述计算机系统监控联营价格、能源供应合同条款、当前负载需求和期望的负载改变，考虑这些来确定用来满足负载的能源的最佳组合，并根据设置程序来执行这些决定，所述最佳组合包括在联营价格比运营/燃料成本高时从向电网输出电力中获益的机会、以及中间能源存储设施和可用的补充能源的最佳使用，所述设置程序包括在连接干线之前同步发电机输出、以及在达到设置参数时提供操作条件的可视指示/音响报警。
3、根据权利要求1所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中作为电动机使用的电动机-发电机的速度控制以及作为发电机使用的电动机-发电机的电输出控制使用逆变器/转换器单元。
权利要求
1.一种用于管理向从电网接收电力的用户提供能源的系统，包括至少一个电力传输装置，用于选择性地连接以下主要部件中的任意两个或接合所有的三个被驱动负载、也能作为发电机操作的电动机(电动机-发电机)和原动机；计算机驱动的控制器，其能连续地接收关于负载、电动机-发电机和原动机的驱动轴转速的信息、包括短期价格趋势预测的关于电价和原动机所用燃料价格的信息、关于被驱动负载的当前负载需求的信息、关于房屋其它连接负载的电力需求的信息，该控制器能存储关于操作原动机的相关固定和可变成本的信息，包括被驱动负载、原动机和电动机-发电机基于转速控制它们输出所需的相关设计/操作数据，以及关于电力和燃料供应合同条款以及管理电力的使用和向电网输电的条款的信息，并且在以下两种情形中进行选择，一种情形是所述负载由电动机、原动机或者二者的组合来驱动，另一种情形是原动机驱动作为发电机的电动机来替代驱动负载或者作为驱动负载的补充，以便在从原动机输出或不输出部分输出的情况下满足房屋的电力需求，或者输出由原动机和发电机的组合产生的所有电力；开关装置，其响应于来自所述计算机的用来接合或断开每个主要部件的控制信号，包括用来控制向原动机供应燃料的计算机信号，以便根据所需的负载输出和/或当连接发电机时的发电机输出来维持所计算的驱动速度。
2.根据权利要求1所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中所述用户位于由实时联营型能源市场服务的区域，该系统采用用于向用户提供能源的特定商业安排和用来控制用户房屋的能源转换的计算机系统，二者基本上与澳大利亚专利No.748800中所述的那些一致。
3.根据权利要求1所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中作为电动机使用的电动机-发电机的速度控制以及作为发电机使用的电动机-发电机的电输出控制使用逆变器/转换器单元。
4.根据权利要求1或2所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中所述电力传输装置使用在每个主要部件的主驱动轴上具有皮带轮的皮带驱动系统，所述皮带轮联合可遥控的离合器装置，用于将电力传输装置接合到相应的主要部件或从相应的主要部件断开，所述相应的主要部件能够由来自计算机的信号控制。
5.根据权利要求1或2所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中所述电力传输装置使用在每个主要部件的主驱动轴上具有液能转换器的液压传动系统，所述液能转换器具有可遥控的液体流量控制装置，用于将电力传输装置接合到相应的主要部件或从相应的主要部件断开，所述相应的主要部件能够由来自计算机的信号控制，并且所述液压传动系统具有或没有下述相关设施，该相关设施供计算机连续改变流入或流出所述液能转换器的流量，以便控制一个或多个所述主要部件的驱动轴速度。
6.根据权利要求1或2所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中所述电力传输装置使用具有连接到每个主要部件的三个驱动轴的变速箱，所述变速箱具有根据来自计算机的信号使每个驱动轴接合或断开的设施，并且所述变速箱也具有根据来自计算机的信号连续独立地改变任意两个驱动轴之间的齿数比的设施。
7.根据权利要求1或2所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中所述原动机具有利用恒速柔性连接器连接到负载和电动机-发电机的两个输出驱动轴，所述恒速柔性连接器具有与每个连接器相关联的可遥控离合器装置，以便能够随着来自计算机的信号接合或断开负载或电动机-发电机，并且所述原动机具有计算机可控的泄压阀，以便当负载正由所述电动机驱动时，原动机泄压阀能被打开以在允许电力从电动机传送到负载的同时允许原动机空闲。
8.根据权利要求4所述的电力传输系统，其中至少一个远程可变驱动速度改变设备被设置在一个或多个主要部件的主驱动轴电力传输连接器与所述电力传输系统之间，并且所述远程可变驱动速度改变设备可由来自所述计算机的信号控制。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中所述被驱动负载是热泵，用于满足用户房屋的所有主要供热和制冷需要，该热泵能逆向操作以便可选择地提供供热和制冷，其具有用来保存热和冷从而使负载能够周期性运行的设施，所述热泵的运行由计算机控制。
10.根据权利要求9所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中热存储介质是在房屋使用的水，并被容纳在两个相连的贮存箱内以保持温度梯度，一个箱保持在房屋直接使用所需的较高温，而另一个箱用作用于吸收原动机产生的热的中温贮存箱，也充当用于提取待传送给较高温贮存箱的热能的热源，各个箱的温度控制和热泵的运行由计算机控制。
11.根据权利要求10所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中所述系统的效率进一步通过将来自一个或多个太阳能热水板的输出温水连接到中温水贮存箱来提高，来自太阳能板的水的连接、断开和流量控制由计算机控制。
12.根据权利要求9所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中房屋的制冷负载显著大于所需的供热负载，例如在夏季或者有明显冷冻负载的情况，并且热存储介质是在房屋使用并被容纳在两个贮存箱内的水，一个箱保持在房屋直接使用所需的高温，而另一个箱用作低温水贮存箱；高温贮存箱包括热交换器以通过操作热泵从低温贮存箱向高温贮存箱传热补充来吸收原动机产生的热量和维持所计算的温度水平所需的热量；并且低温贮存箱也形成热泵库，用于当热泵运行在制冷循环时转储所提取的热能；通过太阳能板的所有水流和热泵操作由计算机控制，并且在操作条件需要而且热泵设计允许的情况下，以更高的速度运行热泵来扩大操作温度范围。
13.根据权利要求12所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中可逆热泵具有附加的开关设施，以提供用于满足高冷冻负载的替换制冷回路，该负载需求通过以高于不使用替换制冷回路时的速度运行热泵来满足。
14.根据权利要求12或13所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中所述系统的效率进一步通过将来自一个或多个太阳能热水板的输出热水连接到高温水贮存箱来提高，经过太阳能板的水流被限制为传送更高温度的水；所述系统的效率还通过将来自在夜间强迫循环之下操作的同一太阳能热水板的输出冷水连接到低温水贮存箱来提高。
15.根据权利要求1至8中任意一项所述的用于管理向用户提供能源的系统，其中所述被驱动负载包括至少一个用在如下应用中的泵或压缩机，在该应用中被泵取的液体能存储在中间贮存容器中由终端用户取用和/或存在多于一个泵或压缩机，以便仅需要间歇地驱动连接至所述电力传输系统的负载(机会负载)；通过根据负载和能源价格预测改变中间贮存量，通过得出借助电动机和/或原动机操作机会负载的最佳时机、以及操作发电机的最佳时机、并选择性地操作其它可用负载单元，负载和发电机操作的计算机控制能够在确保维持服务水平的同时最优化财务效益。
全文摘要
一种用户房屋的能源使用和热电联产设施的新部署，其能够让小用户也能从可用的能源中选择一或多种形式的初级能源，以便降低满足自身负载需要的整个资本和运营成本。考虑利用降低自身负载来省钱的时机，和/或通过在市场电价高时向主干电网输电来赚钱的时机，和/或从网络支持和应用这类方案的辅助服务的费用中获益。对于需要高等级可靠性的操作，提供机会以在房屋获得所需等级的操作可靠性，而不需要双重供电连接线路的额外成本或昂贵的备用发电设施。
文档编号H02J3/20GK101084522SQ200580043243
公开日2007年12月5日 申请日期2005年12月8日 优先权日2004年12月16日
发明者阿尼尔·拉桑塔·米歇尔·佩雷拉 申请人:阿尼尔·拉桑塔·米歇尔·佩雷拉