用于优化燃料消耗的电力管理系统和方法技术方案

本发明专利技术描述了用于燃料效率的高效电力管理系统和方法的实施例。电力管理系统包含能量存储单元、至少一个可再生能量源、控制器和发动机。发动机被配置成在不同的速度下运行以提供机械能至变速直流发电机，以产生电能为能量存储单元充电。发动机的速度是响应于由控制器确定的速度参考值变化的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术描述了用于燃料效率的高效电力管理系统和方法的实施例。电力管理系统包含能量存储单元、至少一个可再生能量源、控制器和发动机。发动机被配置成在不同的速度下运行以提供机械能至变速直流发电机，以产生电能为能量存储单元充电。发动机的速度是响应于由控制器确定的速度参考值变化的。【专利说明】
本专利技术涉及高效的电力管理系统和方法。本专利技术的电力管理系统和方法被定制以实现燃料效率。通过使用与至少一个可再生能量源耦合的变速直流发电机来有助于实现这目标。
技术介绍
产生交流电的发电机的使用实现了发电。在大多数发电系统的配置中，会使用两个或两个以上的发电机来满足用电需要。交流电由一组整流器转换为直流电。此外，整流器为一组能量存储单元充电来实现桥接发电机到发电机之间的转换的目的，以保证能量的平稳供应。发电系统中的所使用的发电机根据运行发电机所使用的燃料而异。发电机的一些例子包括核能发电机、内燃机和以化石燃料为能源来源的发电机。在发电机系统的很多应用中，稳态负载需求与发电机的容量通常不尽相关。然而，用于发电的发电机是根据其峰值性能为依据来选择，这通常导致了超过实际需求的发电机被选择。而这会导致燃料的过度使用对环境产生负面影响。尽管有利用太阳能发电的太阳能发电机，但这种发电机并不可靠，因为缺少充足的太阳能而导致发电机在较低效率的状态下工作。因此对于可靠的且同时减少对环境的负面效应的发电系统是有需求的。
技术实现思路
本专利技术的特定示例性方面的中的一个目的是要解决先前提到的示例性问题和/或完全克服这里提到的发电系统普遍存在的这些示例性的缺陷。因此，举例来说，在这里提供和描述的是一些示例性的的实施例。根据本专利技术的一个方面，这里提供了一种用于优化燃料消耗的电力管理系统，所述电力管理系统包含:能量存储单元，所述能量存储单元被配置成为负载供电；至少一个可再生能量源，所述至少一个可再生能量源被配置成产生电能为能量存储单元充电；控制器，所述控制器被配置成产生速度参考值，所述速度参考值取决于所述能量存储单元的充电状态、所述负载和由所述至少一个可再生能量源产生的电能中的至少一个；及发动机，所述发动机被配置成在不同速度下运行以提供机械能至变速直流发电机，以产生电能为能量存储单元充电。所述发动机的速度和最终由所述变速交流电机产生的电能是响应于所述速度参考值变化的，所述速度参考值是由所述控制单元决定的。从另一个方面看，一个用于优化燃料消耗的电力管理系统的方法也被公开。所述电力管理系统和方法包括产生速度参考值，速度参考值的产生是基于以下所列中的至少一个产生的:能量存储单元的充电状态、负载、至少一个可再生能量源所产生的电能以及发动机变化的速度。发动机的速度响应于速度参考值而变化，用于优化燃料消耗的目的。【专利附图】【附图说明】本专利技术的实施例在下文中参照以下附图，其中:图1显示了本专利技术的发电系统，该系统包括:变速交流发电机、至少一种可再生能量源、控制器、功率组合器、能量存储单元、负载和直流母线的交流电网。图2显示了一个变速直流发电机的框图，包括:发动机、发电机、调速器、发动机监控系统和辅助电池。图3是显示一个高效发电过程的流程图，包含如下步骤:在控制面板中设置参数，生成速度参考，为调速器提供速度参考值，调整发动机的速度，为能量存储单元充电以及将电能输送到负载上。【具体实施方式】根据下面的图1到图3，本专利技术中为解决上述的一个或多个传统的电力管理系统中所存在的问题的代表性的实施例描述如下。为了简洁和清晰，此处描述主要是涉及用于高效电力管理的系统、设备和技术。然而，这并不排除其他应用本专利技术的各种实施例的情况，只要在其他应用中普遍体现了实施例的基本原理，诸如操作上的、功能上的，或性能上的特点。在后面的描述中，相同或类似的参考数字表示相同的或类似的元素。本专利技术的一个实施例是关于应用于与输电网络结合的电力管理系统和/或方法。特别是，电力管理系统和/或方法可以在通信基站，远程采矿营地或一个或多个油泵井。电力管理系统包含变速直流发电机、控制器、至少一个可再生能量源、电力组合器、能源存储单元和负载。在很多实施例中，变速直流发电机包括发动机、交流发电机、调速器、发动机监控系统和控制器。发动机可以包括柴油机、内燃机、燃气发动机、往复式发动机或任何其他适合变速发电机使用的发动机。通过利用可再生能源，如太阳能电池阵列、风力涡轮机、水轮发电机和生物能，该变速直流发电机可以适应发动机的速度进行调整，从而运行在一个最理想的水平。改变或调整发动机的速度是由速度参考值所启动，该速度参考值会提供给调速器使得发动机运转速度运行在一个燃料效率最优化的理想水平。在一些实施例中，燃料利用的方式是燃烧柴油或其他任何形式的可燃燃料，在这种实施例中，燃料效率的优化可以通过减少燃烧产生的二氧化碳的排放进而最小化对环境的负面影响。该速度参考值是由控制器产生计算出来，该计算是基于至少一个能量存储单元的充电状态，负载和通过至少一个可再生能量源产生的电能。本专利技术中描述的发动机是借助辅助电池启动或停止。变速直流发电机和至少一个可再生能量源，如太阳能电池阵列等，风力涡轮机、水轮发电机和生物能可发电为能量存储单元充电。根据光照和/或天气条件，太阳能电池阵列和/或风力涡轮机可以发电为能量存储单元充电，这可以降低变速直流发电机的运转，实现燃料效率最优化。相反，当光照不足和/或有风时，太阳能电池阵列和/或风力涡轮机可能不能运行，为能量存储单元充电是由变速直流发电机执行。变速直流电的控制器包含控制面板，该控制面板是适用于接收电力管理系统的用户指令的。通过可以接收用户指令的控制面板，可以进一步控制优化燃料效率，因为控制面板让用户灵活地输入参数来控制能量存储单元充电速度。本专利技术描述了高效电力管理的一种方法。该方法包括在控制面板上设置参数，计算速度参考值，为调速器提供速度参考值，调整的发动机的速度，为能量存储单元充电和将电能输送到负载。通过计算速度参考值，发动机的速度可以被调整和/或改变，达到最优以实现燃料效率最优化。计算速度参考值要考虑至少一个能量存储单元的充电状态，负载和至少一个可再生能量源产生的电能。在有利的天气条件下，比如，在有光照和/或风的情况下，太阳能电池阵列和/或风力涡轮机可以为能量存储单元充电而运行。这使得变速直流发电机运行在一个较低功率的水平进而实现燃料效率最优化。虽然这种专利技术是针对可再生能量源，如太阳能电池阵列等，风力涡轮机、水轮发电机和生物能使用来实现燃料效率最优化，但是本领域技术人员应该知道其他类型的可再生能量源也可以被使用。本领域技术人员应当容易想到下文所述的实施例的任何改变和进一步的修改，以及任何专利技术中涉及的本专利技术原理的应用。图1根据本专利技术的实施例显示了发电系统10。该发电系统10包含变速直流发电机100、至少一个可再生能量源200、控制器300、电力组合器400、能量存储单元500、负载600、直流总线网络700所组成。至少一个可再生能量源200包括风力涡轮机、包含了太阳能电池面板、光伏模块、光伏面板和组装太阳能电池的太阳能电池阵列、水轮发电机和生物能。根据一些实施例的细节，至少一个可再生能量源200可以包括多个相同的至少一个可再生能量源200。例如，所述发电系统10可以由两个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：开曼高特·凡拉于罕·纳亚尔，
申请(专利权)人：雷根科技有限责任公司，
类型：
国别省市：