一种整合和管理替代能源、电网功率以及负载之间需求/响应的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种整合和管理替代能源、电网功率以及负载之间需求/响应的系统和方法。当一直流总线工作电压在一最小总线工作电压到一最大总线工作电压之间波动，取决于总线的工作电压会触发每一不同的发电机和每一不同的电力消耗装置具有交错控制电压范围，能够使其上线或者离线。因而提供分布式、自主式以及自我调节需求响应的性能。负载随着在的高替代能源发电的情况下的随机负载，或者是在低替代能源发电的情况下通过备份或者传统发电机的必须负载而不同。通过电压限制和折返限制以提供安全限制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种整合和管理替代能源、电网功率以及负载之间需求/响应的系统和方法
本专利技术一般涉及替代能源的电力管理的
，并在一个实施例中，本专利技术涉及在一公用总线上，一种整合和管理的多种替代能源的方法、装置和系统。
技术介绍
发电机的发电方式可以分类为利用替代能源发电，或者是利用可控制的能源发电。而利用替代能源发电，例如太阳能发电，风力发电和潮汐发电等，被认为是无法掌控的能源发电(Uncontrolled-EnergyPower-Generators,UEPGs)，因为其能源源自于大自然，故无法被控制与预期。相反的，可控制的能源发电(Controlled-EnergyPowerGenerators,CEPGs)可以通过调整其原料的输入或者是其他的因素，进而控制其能源的产生，例如于石化燃料蒸气涡轮发电机中增加煤或天然气的使用，亦或者是增加氢气与氧气的供给量等。替代能源通常具有复杂的能源输出特性。以太阳能光电面板来说，面板的最大输出电压对应的电流为零，而最大电流所对应的电压为零，即两者功率皆为零（电流与电压的乘积）。风力发电于风速最大时产生最大的电压，相似于太阳能面板于开回路的状况。因此，通过风力发电获得能源将会降低其速度，而超载将会使其停止。通常单一个再生能源所产生的能源，并不足以满足一整天的需求。因此，一个商业区或住宅区所需的能源，将结合多个来源与不同类型的再生能源来提供。大多数的再生能源所提供的能源为直流电的型式。然而，国家电网和大多数应用中，如住宅区及商业区等，则专为交流电设计。如果每个再生能源的应用皆需要一个逆变器(Inverter)，使其直流电转换为交流电，则此再生能源系统将因昂贵的逆变器(Inverter)而所费不赀。太阳能光电面板的另一个问题为优化阵列面板的工作点。举例来说，不同的太阳能面板有不同的阴影遮蔽处，或者是出产于不同的制造商或不同的批次，都将会使其输出不同的电压与电流。试图以一给定的应用程序去调和这些不同的输出状况，例如改善家庭环境或者调整交流电网等，都将需要精密且昂贵的电子电力技术，才能达到市场所期望的改善结果，而且也有可能因为不匹配的状况，而造成庞大能源的流失。另外，如果再生能源所产生的高电压比现有导线所能承受的电压来得高的话，例如住宅区、商业区与工业区等，将会需要大量的时间和成本去改善现有的导线，使其能承受较高的电压，此现象亦为现有问题之所在。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种整合及管理至少一发电机与至少一电力消耗装置的方法与系统。该至少一发电机与该至少一电力消耗装置连接至一直流总线。本专利技术方法及系统提供自动需求响应、平顺的转换及无需中央控管的特点。本专利技术系统为模块化及自我平衡，其中该发电机及该电力消耗装置在无需对该系统进行任何其他改变的前提下加入该系统或自该系统移除。本专利技术系统允许该直流总线的该工作电压介于一最低总线工作电压与一最高总线工作电压间浮动，或是一峰值安全总线电压，或是实际上该总线工作电压乃根据在不同的总线工作电压电平下，由该发电机提供给该直流总线的该电力数量，以及根据在不同的总线工作电压电平下，由该电力消耗装置从该直流总线所消耗的该对应电力数量。发电机及电力消耗装置可以被指定或调整以具有不同的控制电压范围。该控制电压范围具有一最低电压电平及一最高电压电平。在该控制电压范围中该装置可以分别地开启与关闭。当该瞬间总线工作电压改变，该总线工作电压将进出各自装置的控制电压范围，进而导致装置启动或关闭，或是导致装置调整所产生或消耗的电力电平。因此，通过提供该直流总线可以工作的一电压范围，以及通过提供连接至该直流总线的该装置的控制电压范围，一种具有自动、自我平衡及自我调整的需求/响应系统即可产生。也就是说，在具有不同工作电压电平的该直流总线的该工作电压中的一变动可以控制至少一发电机及/或至少一电力消耗装置的工作。其乃基于在该直流总线的该工作电压中的一变动以及基于该发电机的一电压控制范围及/或该电力消耗装置的该电压控制范围，其中该总线工作电压可以跨越。因此，通过将跨越该总线电压范围的多个电力消耗装置的控制电压范围拉开间距，电力消耗装置可以在无需中央控管及监控下选择性地被启动或优先处理。同样地，通过将跨越该总线电压范围的多个发电机的控制电压范围拉开间距，无论是可控制更新电力或是可控制电力，发电机可以被选择性地使用以驱动不同的总线工作电压，其乃基于负载的数值及重要性或是保护的重要性等。当该发电机与该电力消耗装置一起使用可以致使本专利技术系统具有模块化、弹性、坚固、可客制化、可靠性及容易被实施应用等特性。本专利技术系统允许可控制的能源发电如公用的电网电力，在低总线工作电压下，通过启动及供应电力至该直流总线以推动该总线工作电压从该最低总线工作电压上升。本专利技术系统允许无法控制的能源发电如太阳能发电在任何时间提供电力给该直流总线。由于无法控制的能源发电的强力电力产生一般发生在中午，因此假使只有固定的负载连接至该总线，该总线工作电压会被驱动上升至一峰值安全总线电压。然而，由于一渐增总线工作电压会徘徊或转换至处于一较高电压的具有一控制电压范围的装置，这些具有较高控制电压范围的装置将自该直流总线启动及开始消耗电力，并将该总线工作电压从该峰值安全总线电压推动下降。即使存在电力消耗如照明、加热水等，被提供至该系统的可用电力消耗是不足够的。举例而言，当该总线工作电压从该峰值安全总线电压推动下降，从一烈日或强风天亦即所谓机会性负载可以被拾取该可用电力。通过跨一狭窄但变动的总线工作电压范围以设计发电机及电力消耗装置的该控制电压范围，本专利技术系统可以自动地提供区域需求/响应的功能。举例而言，本专利技术系统开始于无明显电力源可从该可替代能源发电(无法控制能源发电)提供至该直流总线的一天，起因于当日的太阳与风力均为微弱。相反地，提供给该直流总线的主要电力源为可控制能源发电如电网发电，其被设计针对该电压控制范围中具有一最低电压电平，该最低电压电平接近该直流总线电压范围的低端点，但高于该总线的该最低总线工作电压。电力消耗装置连接至该直流总线，实务上如住宅、商业或工业应用，电力消耗装置具有一控制电压范围，譬如一转换或开启电压，亦即在任何总线工作电压下必须够低到可以驱动该电力消耗装置，其包含该最低总线工作电压以及可能性低点。因此，当一天开始时这些电力消耗装置可以自动地被该直流总线所驱动。假如该电力消耗装置在该直流总线上产生一实质足够的负载，或是一可控制能源发电不足以满足负载需求，例如在一部分停电状态时，则该电力消耗装置可以推动该直流总线的该工作电压下降接近至该最低总线工作电压。此时，该直流总线的该工作电压可以设定接近一备份电池系统的一控制电压范围，例如是一转换或开启电压，该备份电池系统连接至该直流总线用以平衡负载。当一天继续进行时，假使有一些负载需求出现，该总线工作电压会回复上升及超出该备份电池系统的该控制电压范围，但依旧处于使用电网发电的该可控制能源发电的该控制电压范围中。当一天再继续进行，无法控制能源发电如太阳发电会开始启动并提供该直流总线一渐增电力数量，亦如在总线上的该总线工作电压会针对一预定负载而增加。当该总线工作电压增加时，假使在一般的应用上在该直流总线上将具有充足的容量以驱动整个负载。因此该总线工作电压会开始上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整合发电机的系统，其包含有：一浮动直流总线；至少一发电机连接至该直流总线；以及至少一电力消耗装置连接至该直流总线；其中该浮动直流总线具有一工作电压，该工作电压的范围允许从一最小总线工作电压增加到一最大安全总线电压；以及其中基于该至少一发电机或该至少一电力消耗装置的一控制电压范围，该直流总线的该工作电压的变动控制该至少一发电机或该至少一电力消耗装置的操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.24 US 61/489,2631.一种整合发电机的系统，其包含有：一浮动直流总线；至少一发电机连接至该直流总线；以及至少一电力消耗装置连接至该直流总线；其中该浮动直流总线具有一工作电压，该工作电压的范围允许从一最小总线工作电压增加到一最大安全总线电压；其中基于该至少一发电机或该至少一电力消耗装置的一控制电压范围，该直流总线的该工作电压的变动控制该至少一发电机或该至少一电力消耗装置的操作；其中该至少一电力发电机选自于一组电力发电机，该组电力发电机包含有一可控制能源的发电机、一无法控制能源的发电机以及任一组合该可控制能源的发电机及该无法控制能源的发电机；以及其中该浮动直流电总线具有一第一工作电压范围以及一第二工作电压范围，该无法控制能源的发电机在该第一工作电压范围中产生电力，该可控制能源的发电机在该第二工作电压范围中产生电力，其中该第一工作电压范围和该第二工作电压范围在一共同临界电压下转换。2.如权利要求1整合发电机的系统，另包含有至少二发电机或至少二电力消耗装置，连接至该直流总线，其中每一发电机或每一电力消耗装置具有交错控制电压范围，用以提供该至少二发电机或该至少二电力消耗装置的交错性能，在该直流总线上不同的电压电平以提供每一发电机或每一电力消耗装置的自动需求/响应的性能。3.如权利要求1整合发电机的系统，其中该发电机及该电力消耗装置不需被该系统所中央控制而自主运行，或该发电机及该电力消耗装置之间不需彼此通信。4.如权利要求1整合发电机的系统，其中该发电机及该电力消耗装置为模块化并可以电信连接，或在不变更该系统的任一操作下自该系统解除电信连接。5.如权利要求1整合发电机的系统，其中该直流总线的该工作电压可以在该第一工作电压范围中通过自该直流总线上的该电力消耗装置选择性地改变一负载数量或一负载数目所影响；以及该直流总线的该工作电压可以在该第二工作电压范围中通过自该直流总线上的该发电机选择性地改变一电力数量或一电力数目所影响。6.如权利要求1整合发电机的系统，其中在一预定点用以即时改变该直流总线的该工作电压的该电力消耗装置的数目与型式及该发电机的数目与型式是根据该电力消耗装置及该发电机所具有的一控制电压范围，于该控制电压范围中该直流总线的该工作电压即时位于该预定点；以及该直流总线的该工作电压是通过所有电力消耗装置及所有发电机具有的一控制电压范围的一累积效应在一预定点所即时决定，于该控制电压范围中该直流总线的该工作电压是即时位于该预定点。7.如权利要求1整合发电机的系统另包含有一电弧误差检测电路，连接于该直流总线，其中该电弧误差检测电路用以使该直流总线短路，其中该发电机具有一电流限制器，于该直流总线短路过程中用以限制所提供的一电流至一合理电平。8.如权利要求1整合发电机的系统另包含有一电线调幅器，连接于该直流总线用以在该直流总线上提供一调幅信号以控制或监控该至少一电力消耗装置或该至少一发电机。9.如权利要求1整合发电机的系统，其中一第一备份发电机具有一关闭电压，该第一备份发电机的该关闭电压高于一第二备份发电机的一关闭电压，当该直流总线的该工作电压低于一最小无法控制发电机的工作电压时，该第一备份发电机优先于该第二备份发电机以开始提供电流予该直流总线。10.一种整合发电机的系统，其包含有：一浮动直流总线；至少一发电机连接至该直流总线；以及至少一电力消耗装置连接至该直流总线；其中该浮动直流总线具有一工作电压，该工作电压的范围允许从一最小总线工作电压增加到一最大安全总线电压；该浮动直流总线的该工作电压具有一第一工作电压范围以及一第二工作电压范围，无法控制能源的发电机在该第一工作电压范围中产生电力，可控制能源的发电机在该第二工作电压范围中产生电力；以及该第一工作电压范围和该第二工作电压范围在一共同临界电压下转换。11.如权利要求10整合发电机的系统，其中基于该至少一发电机或该至少一电力消耗装置的一控制电压范围，该直流总线的该工作电压的变动控制该至少一发电机或该至少一电力消耗装置的操作；在一预定点用以即时改变该直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·凯文·卡梅伦，
申请(专利权)人：D·凯文·卡梅伦，
类型：
国别省市：