多发动机优化器区域策略制造技术

一种具有多个发电机组(102)的电力系统(100)比较瞬时电力消耗(504)与多个电力消耗(504)区域(404)边界，并将电力消耗(504)分类到选定区域(404)中。每个区域(404)包括在多个发电机组(102)之间分摊的对应基础功率值和对应动态范围(306)值。

Multi engine optimizer region strategy

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多发动机优化器区域策略
本专利公开大体上涉及发电厂，且更具体地说，涉及用于海洋应用的发电厂。
技术介绍
海洋船舶和其它结构(例如平台)常常包括驱动发电机和/或机械系统的多个发动机，以操作一个或多个主负载，例如推进系统、钻井设备等，以及各种辅助负载，例如加热、通风和空气调节(HVAC)、照明、泵等。发动机可以机械方式连接到负载或通过发电机电连接到负载。在一些应用中，船舶的负载可以在混合布置中以机械和电气两种方式驱动。在典型应用中，各个发电机(每个都由发动机操作)在一个或多个电气总线上相关联，并且被操作以根据发电机连接到的总线上那时存在的电气负载而产生与其额定功率成比例的大约相同的电力。例如，特定海洋船舶可具有四个相同的发动机，每个发动机驱动能够产生约5000kW的发电机。在运行期间，当电气总线上的负载消耗约4000kW时，可操作发动机/发电机组中的每一个以产生约1000kW。当负载变化时，所有发动机在较高或较低输出下操作，以匹配总线上的负载消耗。这种类型的操作常常可以导致发动机在其稳态操作方面并且也在其瞬态操作方面以低效操作状态操作。低效操作可包括较大燃料消耗，且还可包括在各种操作参数方面不合需要的操作状况。过去已提出在此情境中操作多发动机系统的方式变化以改进总体系统操作。例如，美国专利申请公开No.2016/0259356(“Converse”)描述了一种电力系统，其中多个电源中的每一个基于每个电源的当前操作模式，并且还基于对系统的总负载需求而被控制在特定区域中操作。具体来说，Converse描述了一种控制布置，其中，基于任何数目个性能目标，包括燃料消耗、瞬态响应、排放、系统磨损等，在多个电源之间均等或不等地分摊系统的总功率。
技术实现思路
在一个方面，本公开描述了用于船舶的电力系统。所述电力系统包括多个发电机组，每一发电机组包括连接到发电机的发动机，使得多个发电机组包括多个发动机和多个发电机。所述多个发电机适于向船舶的电气总线提供电力，电气总线连接到船舶上的一个或多个耗电设备或系统。至少一个传感器与电气总线相关联且在操作期间提供电信号。电信号指示通过电气总线的电力消耗。电力消耗随时间变化并且传感器被配置成实时地提供电信号。电子控制器与多个发电机组和至少一个传感器相关联。电子控制器被编程和配置成在操作期间监测电信号以确定瞬时电力消耗，将瞬时电力消耗与多个电力消耗区域边界进行比较以将瞬时电力消耗分类到多个电力消耗区域中的选定的一个区域中，其中多个电力消耗区域中的每一个包括对应基础功率和对应动态范围，在多个发电机组之间分摊选定的一个区域的对应基础功率和对应动态范围，并基于分配到多个发电机组的每个发电机组的选定的一个区域的基础功率值和动态范围值的对应部分，提供命令信号以操作多个发电机组的每个发电机组。在另一方面，本公开描述了一种用于海洋船舶的电力系统，所述电力系统包括多个发电机组，每个发电机组包括连接到发电机的发动机，其中，多个发电机连接到海洋船舶的电气总线，所述海洋船舶的电气总线连接到海洋船舶上的一个或多个耗电设备或系统。所述电力系统包括与电气总线相关联的至少一个传感器，至少一个传感器在操作期间提供电信号，所述电信号指示通过电气总线的电力消耗，其中电力消耗随时间推移而变化，且其中至少一个传感器被配置成实时地提供所述电信号。电子控制器与多个发电机组和至少一个传感器相关联。电子控制器被编程和配置成在操作期间监测电信号以确定瞬时电力消耗，在一时间段内将瞬时电力消耗记录为记录值，分析记录值以确定多个电力消耗区域边界，将瞬时电力消耗与多个电力消耗区域边界进行比较以将瞬时电力消耗分类到多个电力消耗区域中的选定的一个区域中，其中多个电力消耗区域中的每一个包括对应基础功率值和对应动态范围值，在多个发电机组之间分摊选定的一个区域的对应基础功率值和动态范围值，并基于分配到每个发电机组的选定的一个区域的对应基础功率值和对应动态范围值，提供命令信号以操作多个发电机组的每个发电机组。在又一方面，本公开描述了一种操作用于海洋船舶的电力系统的方法，所述电力系统包括连接到海洋船舶的电气总线的多个发电机组，海洋船舶的电气总线连接到海洋船舶上的一个或多个耗电设备或系统。所述方法包括使用与电气总线相关联的传感器向电子控制器提供指示通过电气总线的电力消耗的电信号，利用电子控制器监测电信号以确定瞬时电力消耗，在电子控制器中编译一组记录值，记录值指示在一段时间内相对于时间的瞬时电力消耗，利用电子控制器分析记录值以确定多个电力消耗区域边界，将瞬时电力消耗与多个电力消耗区域边界进行比较以将瞬时电力消耗分类到多个电力消耗区域中的选定的一个区域中，其中多个电力消耗区域中的每一个包括对应基础功率值和对应动态范围值，在多个发电机组之间分摊选定的一个区域的对应基础功率值和对应动态范围值，并基于分配到每个发电机组的选定的一个区域的对应基础功率值和对应动态范围值，提供命令信号以操作多个发电机组的每个发电机组。附图说明图1是根据本公开的包括多个电源的电力系统的框图。图2是根据本公开的电力系统控制器的框图。图3是根据本公开的发动机负载分配的示意图。图4是根据本公开的系统中的电源的操作区域的示意图。图5是示出根据本公开的系统的示例性区域分配的直方图。图6是根据本公开的方法的流程图。具体实施方式本公开涉及用于多发动机系统的管理系统。更具体地说，本公开涉及一种管理系统，其根据多个预定义操作区域操作多个发动机，多个发动机操作与电气负载连接到的一个或多个电气总线相关联的发电机。操作区域基于系统的操作时间表或历史自动确定，使得系统可以提高的效率并以期望的属性在稳态和瞬态操作模式中操作。在一些实施方案中，确定基于系统容量的一组优化解决方案，并且然后分配给属于特定系统的各发动机。所述一组优化解决方案包括发动机操作目标或设定点，其基于在当前的操作条件和/或系统的历史性能数据集合时间的即时快照。在一些实施方案中，所述一组优化解决方案可进一步基于操作配置文件，所述操作配置文件基于在同一时间或以可预测方式或序列上线或下线的负载的已知组合来确定。优化解决方案可进一步基于基于已知使用模式上线或下线的负载的期望值或概率，所述使用模式由控制器按照经验确定或预定义。针对各种设定点确定最优发动机运行条件，并围绕每个条件设定边界以创建每个发动机的操作区域或范围。每个区域可以包括针对系统的每个发动机的不同范围和不同设定点，并且可以定义多个区域以覆盖每个系统的操作范围，定义为在操作期间系统输出的功率范围。系统的操作区域基于系统历史并且还基于系统当时的输出负载确定。当系统接近区域之间的边界条件时，系统自动转变到下一操作条件或区域，所述操作条件或区域可以在当前区域上方或下方。区域可重叠以在瞬态系统操作期间提供滞后，以在整体上提高系统的稳定性和效率。为了说明电力系统的各种主要部件，图1中示出了电力系统100的框图，但应当理解，比所示那些附加或更少的部件可以组成给定的电力系统。电力系统100可以存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于船舶的电力系统(100)，包括：/n多个发电机组(102)，每一发电机组包括连接到发电机(106)的发动机(104)，使得所述多个发电机组包括多个发动机和多个发电机，其中所述多个发电机(106)适于将电力(108)提供到所述船舶的电气总线(110)，所述船舶的所述电气总线(110)连接到所述船舶上的一个或多个耗电设备或系统；/n与所述电气总线(110)相关联的至少一个传感器(124)，所述至少一个传感器(124)在操作期间提供电信号，所述电信号指示通过所述电气总线(110)的电力(108)消耗，其中所述电力(108)消耗随时间推移而变化，并且其中所述至少一个传感器(124)被配置成实时地提供所述电信号；/n电子控制器(114)，所述电子控制器与所述多个发电机组(102)相关联，并且与所述至少一个传感器(124)相关联，所述电子控制器(114)被编程并且配置成：/n在操作期间监测所述电信号以确定瞬时电力消耗；/n将所述瞬时电力消耗与多个电力消耗区域边界(411、413)进行比较，以将所述瞬时电力消耗分类到所述多个电力消耗区域(400)中的选定的一个区域(404)中，其中所述多个电力消耗区域(400)中的每一个包括对应基础功率值(408)和对应动态范围值(410)；/n将所述选定的一个区域(404)的所述对应基础功率值和所述对应动态范围值在所述多个发电机组(102)之间分摊；以及/n基于被分配到所述多个发电机组的每个发电机组的所述选定的一个区域(404)的所述对应基础功率值和所述对应动态范围值，提供命令信号以操作所述多个发电机组(102)的每个发电机组。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171106 US 15/8043831.一种用于船舶的电力系统(100)，包括：
多个发电机组(102)，每一发电机组包括连接到发电机(106)的发动机(104)，使得所述多个发电机组包括多个发动机和多个发电机，其中所述多个发电机(106)适于将电力(108)提供到所述船舶的电气总线(110)，所述船舶的所述电气总线(110)连接到所述船舶上的一个或多个耗电设备或系统；
与所述电气总线(110)相关联的至少一个传感器(124)，所述至少一个传感器(124)在操作期间提供电信号，所述电信号指示通过所述电气总线(110)的电力(108)消耗，其中所述电力(108)消耗随时间推移而变化，并且其中所述至少一个传感器(124)被配置成实时地提供所述电信号；
电子控制器(114)，所述电子控制器与所述多个发电机组(102)相关联，并且与所述至少一个传感器(124)相关联，所述电子控制器(114)被编程并且配置成：
在操作期间监测所述电信号以确定瞬时电力消耗；
将所述瞬时电力消耗与多个电力消耗区域边界(411、413)进行比较，以将所述瞬时电力消耗分类到所述多个电力消耗区域(400)中的选定的一个区域(404)中，其中所述多个电力消耗区域(400)中的每一个包括对应基础功率值(408)和对应动态范围值(410)；
将所述选定的一个区域(404)的所述对应基础功率值和所述对应动态范围值在所述多个发电机组(102)之间分摊；以及
基于被分配到所述多个发电机组的每个发电机组的所述选定的一个区域(404)的所述对应基础功率值和所述对应动态范围值，提供命令信号以操作所述多个发电机组(102)的每个发电机组。


2.根据权利要求1所述的电力系统(100)，其中，所述电子控制器(114)进一步被编程并且操作以在一段时间内相对于时间记录所述瞬时电力消耗的值，并且分析所记录的值以确定所述多个电力消耗区域边界。


3.根据权利要求2所述的电力系统(100)，其中，所述多个电力消耗区域重叠。


4.根据权利要求2所述的电力系统(100)，其中，分析所记录的值以确定所述多个电力消耗区域边界包括基...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·蔡斯，P·D·康弗斯，M·A·斯诺伯科，C·W·孟，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US