电网网络网关聚合制造技术

分布式电网网络智能支持在本地控制节点处进行数据聚合。在用户节点中，仪表位于公共耦合点(PCC)的用户侧。该仪表可以接收一个或多个外部电网输入和一个或多个本地传感器输入。该电网输入可以来自公共耦合点以外的来源，而该本地传感器输入监测公共耦合点处和/或公共耦合点之内的状态。该仪表可以识别公共耦合点之内的电力需量并计算本地功率转换器要产生的输出功率。该计算并非仅基于电力需量，而且还基于聚合信息，该聚合信息包括所述一个或多个外部电网输入、所述一个或多个本地传感器输入以及本地负载的电力需量。随后，该本地功率转换器可以根据所计算的输出功率来输出功率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电网网络网关聚合优先权本申请为正式申请，基于2014年7月4日提交的第62/021,085号美国临时专利申请并要求该临时专利申请的优先权。以引用的方式将该临时专利申请的全部内容并入本文。本申请为一项国际申请，要求名称为“电网网络网关聚合”的第14/791,438号美国专利申请的优先权。本申请与名称为“分层及分布式电网控制””的第14/791,429号美国专利申请相关联。
本专利技术的实施例主要涉及一种电网，具体涉及一种电网网关，该电网网关基于数据聚合生成控制决策。版权声明/许可本专利申请文件的部分公开内容可能包含受版权保护的材料。版权所有人不反对任何人按照其在美国专利商标局的专利文档或记录中的形式对本专利文档或专利公开内容进行复制，但在其他方面保留所有版权。此版权声明适用于下文所描述的所有数据和本专利申请附图中的所有数据以及下文描述的任何软件：版权所有2015年，ApparentInc.，保留所有权利。背景传统公用电网包括一个集中电力源(例如火力发电机、核电发电机、水电站发电机、风力发电场等)和集中式管理体系。该“电网”还可与其他电力源连接，因此可在宏观层次上在不同电力源的电网基础设施间进行电力共享。然而，传统上，所述电网包括大量的基础设施，例如，公用电线和配套杆塔以及配送电力的变电站。传统上，所述电网以大型发电机为基础，该发电机能够提供充足电力，满足联网用户的电力峰值需求。用户可包括住所、企业、蜂窝站或其他变电箱或者其他电力用户。不同用户可能具有不同的峰值需求，从最小的电力用户到因重型商用设备而具有很高电力需求的大型企业。传统的电网基础设施构建和维护起来十分昂贵。此外，它需要从中央电力源将能源输送给用户，输送距离可能多达成百上千公里。变电站以及街区变压器等其他基础设施由集中式管理进行管控，以保持电压与电网上输送的电流同相，并保持电压水平处于监管水平。通常，从电网中提取电力的电动设备会导致电网的功率因数下降。在宏观上，电网管理已试图控制因上述电动设备而对电网的功率因数造成的干扰。现代电子学中较新的交换式电源供应设计需要无功功率，而且将噪声引入电网，使电网的功率因数和电压调节进一步复杂化。电网输出的功率通常包括两部分：有功功率分量和无功功率分量。有功功率是电压波形和电流波形完全同相时输出的功率。无功功率是电压波形和电流波形不同相时输出的功率。根据电流波形和电压波形之间的相位差，无功功率可能超前或滞后。对电力用户而言，对功率的理解可能不同于用于计算功率的能源。功率通常以瓦时(W.h)或瓦小时来表示。用瓦小时数乘以公用事业单位的收费费率便可得出电力用户应向公用事业单位支付的金额。但是能源能够以多种不同的方式表示和计算。举例来说，可以是(VA)V.I(电压矢量乘以电流矢量，得出伏安)、V.I.PF(电压矢量乘以电流矢量乘以功率因数，得出瓦特)以及W^2的平方根(瓦特的平方的平方根，得出无功伏安)。电力用户通常把功率看作瓦小时，瓦小时用于计算向用户建筑物提供的能源的费用。公用事业单位也已开始计量用户建筑物处的无功功率消耗并收取相应费用。在用户场所就地增加可再生能源来发电的电网用户显著增加。可再生能源通常是太阳能和/或风能，使用太阳能系统的数量显著增加。用户电力源的一个局限性在于，他们通常在同一时间生产电力，并且所生产的电力可能超过电网上所能使用的电力。传统的电网基础设施为单向系统，从用户建筑物输送回集中管理处以及中央电力源的有功功率可能造成电网电压控制问题以及电网无功功率不稳定。这些问题已导致电网运营商限制可与电网连接的可再生能源的数量。在某些情况下，需要在用户处或用户附近安装额外的硬件或电网基础设施，以控制流回电网的电力。除可再生能源造成的所述问题之外，空调装置及需要消耗大量无功功率的其他负载的使用的增加，也为需要将电压水平保持在所需水平的电网管理方造成额外的压力。近期的热浪导致滚动限电和停电。另一些时候，例如当人们下班回家、电力消耗增加的时候，将重设设备接口用以处理负载的变化，此时电网可能会存在暂时中断。传统上，集中管理方必须保持电网规定(如电压水平)的合规性。一旦与电网连接的某一对象发生过电压，其将从电网中切断，因而可能对周边地区造成附加负载，从而可能在集中管理方恢复电网稳定之前导致更大面积的电网故障。附图说明下文的描述包含对图示的阐述，这些图示以示例的方式说明本专利技术之实施例的实施方式。这些附图应视为示例性的，而非限制性的。如本文所使用，本专利申请中提及的一个或多个“实施例”应理解为描述本专利技术的至少一个实施例所包含的某一特定功能、结构和/或特征。因此，本专利申请中出现的诸如“在一个实施例中”或“在一个替代实施例中”之类的语句描述本专利技术的各种实施例和实施方式，也不一定均指同一实施例。然而，它们也不一定相互排斥。图1示出了一种采用分层电网控制的系统的一个实施例的框图。图2示出了一种在单个街区内的公共耦合点处进行监测和控制的系统的一个实施例的框图。图3示出了一种分布式电网系统的一个实施例的框图。图4示出了一种系统中的电流分量的实施例的示意图，其中，电流的谐波分量具有相对于初级电流分量的角向偏移量。图5示出了一种系统中的电流分量的实施例的示意图，其中，电流矢量是初级电流分量和谐波电流分量的合成矢量。图6示出了一种分布式电网系统的网关装置的一个实施例的框图。图7示出了一种网关聚合器系统的一个实施例的框图。图8示出了一种计量仪表的实施例的示意图，其中该计量仪表用于监测公共耦合点处的电力。图9示出了分布式电网的一种节点的一个实施例的框图。图10示出了一种系统的一个实施例的框图，其中该系统可利用与硬件波形控制器相连的软件反馈控制子系统控制谐波失真。图11示出了一种系统的一个实施例的框图，其中该系统利用功率因数调节将本地来源的电力传输给并网负载。图12示出了一种具备智能本地能量存储装置的用户节点的一个实施例的框图。图13示出了一个利用数据聚合控制电网节点的过程的一个实施例的流程图。图14示出了一个聚合本地信息和电网状态信息的过程的一个实施例的流程图。图15示出了一个利用聚合器网关生成电网控制操作的过程的一个实施例的流程图。图16示出了一个用于提供备用电池装置智能控制的过程的一个实施例的流程图。下文将描述某些细节和实施方式，包括对所述附图的描述，这些附图可能描述下文阐述的实施例中的部分或全部实施例，还可能探讨本专利申请提及的专利技术构思的其他潜在实施例或实施方式。详细说明如本专利申请所述，分布式电网网络智能支持在本地控制节点处进行数据聚合。在用户节点中，仪表位于公共耦合点(PCC)的用户侧。该仪表可以接收一个或多个外部电网输入和一个或多个本地传感器输入。该电网输入可以来自公共耦合点以外的来源，而该本地传感器输入监测公共耦合点处和/或公共耦合点之内的状态。该仪表可以识别公共耦合点之内的电力需量并计算本地功率转换器要产生的输出功率。该计算并非仅基于电力需量，而且还基于聚合信息，该聚合信息包括所述一个或多个外部电网输入、所述一个或多个本地传感器输入以及本地负载的电力需量。随后，该本地功率转换器可以根据所计算的输出功率来输出功率。在一个实施例中，控制节点支持分布式电网控制。多个独立的控制节点可以分布在整个电网上。可将多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与电网网络相连的方法，其包括：在位于和所述电网网络相连的公共耦合点用户侧的仪表处接收一个或多个外部电网输入和一个或多个本地传感器输入；识别与所述公共耦合点用户侧相连的本地负载的电力需量；基于所述一个或多个外部电网输入、所述一个或多个本地传感器输入以及本地负载的电力需量计算与所述公共耦合点用户侧相连的本地功率转换器要产生的输出功率；以及根据所计算的输出功率从所述本地功率转换器处输出功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.04 US 62/021,085;2015.07.04 US 14/791,4381.一种与电网网络相连的方法，其包括：在位于和所述电网网络相连的公共耦合点用户侧的仪表处接收一个或多个外部电网输入和一个或多个本地传感器输入；识别与所述公共耦合点用户侧相连的本地负载的电力需量；基于所述一个或多个外部电网输入、所述一个或多个本地传感器输入以及本地负载的电力需量计算与所述公共耦合点用户侧相连的本地功率转换器要产生的输出功率；以及根据所计算的输出功率从所述本地功率转换器处输出功率。2.权利要求1所述的方法，其中，所述电网网络包括公用电网。3.权利要求1所述的方法，其中，接收所述外部电网输入包括从集中电网控制器处接收一个或多个调度信息，从电网控制器处接收具体控制信号，或者从所述电网网络的其他节点处接收电网状态信息。4.权利要求1所述的方法，其中，接收所述本地传感器输入包括接收一个或多个温度信息，或者影响本地能量源产生能量的能力的一种或多种状态的信息。5.权利要求1所述的方法，其中，计算所述输出功率包括应用决策算法，根据一天的时间或一年的时间或者两者为所述输入赋予权重。6.权利要求1所述的方法，其中，计算所述输出功率包括应用启发式决策算法，以搜索最佳匹配输出方案。7.权利要求1所述的方法，其中，输出功率包括输出供本地负载消耗的功率。8.权利要求1所述的方法，其中，输出功率包括输出功率来为本地能量存储资源充电。9.权利要求1所述的方法，其中，输出功率包括向电网市场输出有功功率，以获取货币收益。10.权利要求1所述的方法，其中，输出功率包括向一个或多个辅助服务输出功率，包括有功功率和/或无功功率电网支持、电网网络频率支持、黑启动操作、上调操作、下调操作或其组合。11.一种电网系统的电网网络中的用户节点，其包括：电能表，其位于与所述电网网络相连的公共耦合点的用户侧，该电能表用于接收一个或多个外部电网输入和一个或多个本地传感器输入，并且用于识别与所述公共耦合点用户侧相连的本地负载的电力需量；本地功率转换器，其与所述公共耦合点的用户侧相连，该功率转换器用于控制与所述公共耦合点的接口，以控制所述公共耦合点处的功率流；以及网关控制器，其用于从所述能量表处接收信息，以根据所述一个或多个外部电网输入、所述一个或多个本地传感器输入以及所述本地负载的电力需量来计算要生成的本地输出功率，并请求该功率转换器输出所计算的输出功率。12.权利要求11所述的用户节点，其中，所述能量表用于从集中电网控制器处接收一个或多个调度信息，从电网控制器处接收具体控制信号，或者从所述电网网络的其他节点处接收电网状态信息，作为外部电网输入。13.权利要求11所述的用户节点，其中，所述能量表用于接收一个或多个温度信息，或者影响本地能量源产生能量的能力的一种或多种状态的信息，作为本地传感器输入。14.权利要求11所述的用户节点，其中，所述功率转换器用于输出功率来满足本地容量。15.权利要求11所述的用户节点，其中，所述功率转换器用于向电网市场或者向一个或多个辅助服务输出功率，包括有功功率和/或无功功率电网支持、电网网络频率支持、黑启动操作、上调操作、下调操作或其组合。16.一种电网系统，其包括：一种本地能量源，其与公共耦合点的用户侧相连，该公共耦合点与所述电网系统的电网网络相连，该本地能量源用于产生有功功率；以及一个控制节点，其在所述公共耦合点处与所述本地能量源相连，该控制节点包括电能表，其位于与所述电网网络相连的公共耦合点的用户侧，该电能表用于接收一个或多个外部电网输入和一个或多个本地传感器输入，并且用于识别与所述公共耦合点用户侧相连的本地负载的电力需量；本地功率转换器，其与所述公共耦合点的用户侧相连，该功率转换器用于控制与所述公共耦合点的接口，以控制所述公共耦合点处的功率流；以及网关控制器，其用于从所述能量表处接收信息，以根据所述一个或多个外部电网输入、所述一个或多个本地传感器输入以及所述本地负载的电力需量来计算要生成的本地输出功率，并请求该功率转换器输出所计算的输出功率，包括从所述本地能量源处产生功率。17.权利要求16所述的电网系统，其中，所述能量表用于从集中电网控制器处接收一个或多个调度信息，从电网控制器处接收具体控制信号，或者从所述电网网络的其他节点处接收电网状态信息，作为外部电网输入。18.权利要求16所述的电网系统，其中，所述能量表用于接收一个或多个温度信息，或者影响本地能量源产生能量的能力的一种或多种状态的信息，作为本地传感器输入。19.权利要求16所述的电网系统，其中，所述功率转换器用于输出功率来满足本地容量。20.权利要求16所述的电网系统，其中，所述功率转换器用于向电网市场或者向一个或多个辅助服务输出功率，包括有功功率和/或无功功率电网支持、电网网络频率支持、黑启动操作、上调操作、下调操作或其组合。21.一种与电网网络相连的方法，其包括：监测与所述电网网络相连的公共耦合点的用户侧的本地电力需量和本地发电量；计算位于所述公共耦合点用户侧上的本地能量存储装置的接口操作，其中，该接口操作包括根据本地电力需量和本地发电量从该本地能量存储装置获取能量或者为该本地能量存储装置充电；以及触发与所述公共耦合点用户侧相连的本地功率转换器执行与该本地能量存储装置的接口操作。22.权利要求21所述的方法，其中，所述本地能量存储装置包括一个电池。23.权利要求21所述的方法，其中，所述本地能量存储装置包括一个非电池储能系统。24.权利要求21所述的方法，其还包括监测所述公共耦合点用户侧的电网状态，其中，该电网状态指示所述电网网络的电力状态；并且其中，计算所述接口操作包括生成一...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·马坦，F·霍顿，F·马罗内，C·博尔齐尼，
申请(专利权)人：艾克斯兰能源技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US