專利名稱：能量管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及優(yōu)化系統(tǒng)，例如能量管理系統(tǒng)，更具體地，涉及能夠優(yōu)化例如與生產(chǎn)、使用和/或銷售所期望的產(chǎn)品相關(guān)的成本/效益的工廠的運行特征的優(yōu)化系統(tǒng)，該所期望的產(chǎn)品例如是出現(xiàn)復(fù)雜的優(yōu)化決策的工廠/社區(qū)內(nèi)的能量。
背景技術(shù)：
能量管理系統(tǒng)通常用于管理在例如工業(yè)能源產(chǎn)生工廠、工業(yè)制造或生產(chǎn)工廠、市政工廠等中的能量的產(chǎn)生和使用，以試圖確保響應(yīng)于不可預(yù)見或意料之外的事件的工廠/ 社區(qū)的充分運行。在一些有限的例子中，簡化的能量管理系統(tǒng)已經(jīng)被用于管理在工廠中的能量的使用和由此管理工廠中的能量的成本。然而，在對能量公司放松管制和獨立的能量制造商興起之前，能量管理是工業(yè)用戶的一個主要的關(guān)注。因此，在工業(yè)使用以外，能量管理系統(tǒng)在本質(zhì)上非常簡單，采用例如在住宅中使用的可編程的恒溫器的形式。盡管目前工業(yè)能量管理存在多種形式，但是這些能量管理系統(tǒng)在范圍上是有限的，在本質(zhì)上仍相當簡單，并且未被配置為確定能量節(jié)約，該能量節(jié)約可通過對特定的工廠配置或情形中的能量產(chǎn)生和使用成本的細致的分析獲取。因此，即使目前使用的工業(yè)能量管理系統(tǒng)沒有得到能量成本節(jié)約，該能量成本節(jié)約在能夠使用不同類型的工廠設(shè)備的以多種方式創(chuàng)造和/或銷售能量的情形下可被獲取。工業(yè)能量管理系統(tǒng)的最常見的使用是作為工業(yè)制造工廠中的卸載系統(tǒng)，工業(yè)制造工廠已經(jīng)長時間具有自動卸載系統(tǒng)。一般地，卸載系統(tǒng)確定必須被幾乎立即地從運行中移除的負載的量(工廠設(shè)備驅(qū)動能量)，以保持工業(yè)工廠的剩余部分的運行。減少負載或卸載通常是響應(yīng)于引起能量產(chǎn)生缺失情形的系統(tǒng)擾動(以及由主系統(tǒng)擾動導(dǎo)致的隨后可能的附加的擾動)而進行。常見的能夠引起卸載的系統(tǒng)擾動包括設(shè)備失效、失去能量產(chǎn)生設(shè)備、 切換故障、閃電襲擊，等。工業(yè)工廠能量管理系統(tǒng)通過使用多個用于確定在任何特定的時刻響應(yīng)于特定類型的擾動或者事件卸除哪些負載的先進的方式中的任一個以響應(yīng)于這些情形。在一些情形中，基于能夠修改的預(yù)設(shè)的優(yōu)先級，負載的模塊被關(guān)閉或者負載被卸除。在一些例子中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被用于確定應(yīng)被卸除的負載的順序。然而，采用卸載系統(tǒng)形式的能量管理系統(tǒng)通常局限于關(guān)閉工廠中的負載，并且不確定何時或者怎樣重啟或者重新連接工廠中的負載。實際上，在斷路器被卸載系統(tǒng)自動打開后，重新關(guān)閉電斷路器并恢復(fù)工業(yè)工廠中的負載傳統(tǒng)上是手動進行的。手動恢復(fù)負載在當卸載是僅由電擾動產(chǎn)生的情形下并不麻煩，因為這些事件在工業(yè)工廠運行環(huán)境下并不那么頻繁地發(fā)生。
然而，由于電力能量成為工廠中的生產(chǎn)成本的越來越大的部分，需要基于能量管理的經(jīng)濟狀況，決定何時運行工廠生產(chǎn)設(shè)備和何時閑置工廠生產(chǎn)設(shè)備。除非工業(yè)制造商接受，能量的增長的成本(包括基于能量產(chǎn)生的、與電和化石燃料相關(guān)的成本)將使得當前的生產(chǎn)工廠更不具備競爭力。例如，在一些情形中，需要轉(zhuǎn)換或者縮減工業(yè)工廠中的生產(chǎn)和大的能量消耗操作至電費較低的非高峰時間，從而保持工廠運行的競爭力。這些決策的類型將引起負載被卸除或者恢復(fù)更頻繁，因為一旦能量的價格處于生產(chǎn)能夠被經(jīng)濟地繼續(xù)的點，則盡可能快地開始生產(chǎn)是有利的，因此不必等到操作員手動地重啟負載。同樣地，當負載能夠開始被恢復(fù)，最重要的設(shè)備應(yīng)該被最先恢復(fù)。該決策過程使得手動的負載恢復(fù)過程更慢，從而造成設(shè)備的損失。大多數(shù)工業(yè)工廠，以及其他使用電能的能量消費者，通常至少部分地依賴公共電網(wǎng)，這些電網(wǎng)被設(shè)計為在任何需要的時間提供電能或能量。該電網(wǎng)轉(zhuǎn)而基于預(yù)測的需求或者需要的負載由多個能源工廠或其他能源供應(yīng)商饋電，該多個能源工廠或其他能源供應(yīng)商運行以為電網(wǎng)提供電能。典型的能源工廠能夠使用多種不同類型的能量產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生能量。該能量產(chǎn)生系統(tǒng)包括，例如，蒸汽渦輪系統(tǒng)、化石燃料的渦輪系統(tǒng)、核能發(fā)電系統(tǒng)、風能發(fā)電機、太陽能發(fā)電機，等。目前，這些發(fā)電系統(tǒng)通過產(chǎn)生電網(wǎng)當前所預(yù)測的或需求的所期望需求而運行。然而，這些能量產(chǎn)生工廠通常僅僅使用簡單的技術(shù)以優(yōu)化能量工廠的運行， 以提供所期望的能量。這些優(yōu)化的技術(shù)可例如確定是否運行一個或兩個鍋爐，基于它們各自的效率，確定哪個鍋爐系統(tǒng)最先運行，基于進行中的為電力支付的費率，確定是否在當前時刻提供能量，等。通常說來，是否運行能量工廠和/或運行能量工廠的哪個特定的部件以提供電能、以及發(fā)電的量的決定是由能量工廠的操作員作出的，他們使用例如由經(jīng)驗法則所表示的基本或通常標準，以確定以最高的效益率運行工廠的最好的或者“最優(yōu)”的方式。 然而，這些工廠能夠從能量工廠獲利，該能量工廠運行以確定在任何特定的時間運行的最佳的一組設(shè)備以最大化工廠的運營效益。以相似的方式，來自電網(wǎng)的電能的用戶，例如，工業(yè)工廠、市政工廠、住宅或商業(yè)物業(yè)，等，能受益于更好的能量管理系統(tǒng)。在許多情形中，這些實體既是消費者也是能量的產(chǎn)生者。例如，許多工業(yè)工廠，除了從電網(wǎng)獲取電能，還產(chǎn)生它們使用的一些電能，將能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式和/或能夠在一定程度上存儲電能。例如，許多工業(yè)工廠，市政工廠，等，包括需要蒸汽運行的工廠設(shè)備。因此，除了獲取來自電網(wǎng)的電能，這些工廠包括能量產(chǎn)生設(shè)備，例如，消耗例如，天然氣，石油，等的其他原材料的鍋爐系統(tǒng)以運行。類似地，許多市政工廠，例如，城市供熱工廠、水處理工廠、等，和其他居民工廠，例如，大學校園，商業(yè)樓， 在工業(yè)園或者科研園的一組建筑，等，均具有能量產(chǎn)生設(shè)備和能量消耗設(shè)備。例如，許多大學校園，都市或者其他城市系統(tǒng)，等，在某些時間使用蒸汽用于加熱目的，而在其他時間，運行電力驅(qū)動的空調(diào)系統(tǒng)，以提供制冷。這些工廠可以包括能量產(chǎn)生設(shè)備，例如燃燒油和汽的鍋爐，且這些工廠可以額外地包括能量存儲系統(tǒng)，例如熱冷卻裝置，電池或能夠存儲能量以在隨后時間使用的設(shè)備。在這些類型的工廠中，操作員盡最大努力，試圖使用一組相當基礎(chǔ)或簡化的經(jīng)驗法則來管理能量的產(chǎn)生、分配和使用，以試圖減少總的能量成本。例如，操作員可試圖在不需要這么多系統(tǒng)時，通過關(guān)閉某些系統(tǒng)或者以最小的程度運行工廠中的這些系統(tǒng)，以節(jié)約能量成本。在一個例子中，在大學校園中，在夏季月份，在周末，或者在春假或者學期假期學生很少在校時，可以關(guān)閉或者以最小的程度運行用于產(chǎn)生為了加熱目的的蒸汽的鍋爐。然而，因為這些系統(tǒng)的操作員僅使用基礎(chǔ)的或者簡化的經(jīng)驗準則來改變工廠的運行以節(jié)約能量成本，操作員很快地失去確定運行工廠設(shè)備(包括可以多種方式產(chǎn)生能量的設(shè)備，以多種方式使用能量的設(shè)備，將能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的設(shè)備，或以多種方式存儲能量的設(shè)備)，從而減少工廠內(nèi)的能量總的成本的最好的或者最優(yōu)的方法能力。該問題因為來自電網(wǎng)的能量的費用，天然氣的費用，等經(jīng)常變化，并且甚至可在單獨的一天內(nèi)顯著地變化，從而操作員通常不知道在任何特定的時間運行任何特定的設(shè)備件或者組的準確的成本的事實而惡化。進一步地，雖然能量工廠被特別設(shè)計以向電網(wǎng)產(chǎn)生和銷售能量，但是許多其他類型的工業(yè)工廠，例如，過程工廠、市政工廠等，現(xiàn)在能夠向電網(wǎng)或另一個消費者銷售它們產(chǎn)生的能量。然而，這些系統(tǒng)的操作員，通常不具有足夠的知識或經(jīng)驗，以能夠確定卸除負載、 減少工廠的能量消耗、保持負載或者重新連接負載以為了生產(chǎn)目的將工廠運行于最優(yōu)負載，或者產(chǎn)生比目前需要的更多的能量并將這些能量銷售給例如電網(wǎng)的第三方是否更具有成本效益。實際上，在許多情形下，對于一個特定的工廠，停止生產(chǎn)并且取代使用工廠設(shè)備來生產(chǎn)能量并將該能量通過電網(wǎng)銷售給第三方實際上更有效率。如下將理解，當優(yōu)化(例如，最小化)在特定的工業(yè)、城市、或住宅工廠中的能量產(chǎn)生和使用的成本，包括能夠或者需要在任何特定時間產(chǎn)生的能量的形式(電、蒸汽等)、以不同的運行水平運行工廠設(shè)備所需要的使用的這些形式中的每一種中的能量的量，在任何特定的時間工廠的部件需要被運行來滿足工廠的商業(yè)需求的所處于的運行水平，需要生產(chǎn)的原材料和/或在工廠存儲能量的成本，從電網(wǎng)或者其他第三方購買能量的成本，是否具有在工廠存儲能量以備后續(xù)使用或銷售的能力，工廠設(shè)備(包括任何能量存儲設(shè)備)的能量效率等時，需要考慮多個因素。能量優(yōu)化被工廠需求和能量成本能在短時間內(nèi)巨大變化的事實進一步復(fù)雜化，因此預(yù)測能量成本成為試圖隨著時間的最小化或者優(yōu)化能量成本的任何能量管理系統(tǒng)的必要的部分。因為這些因素持續(xù)地波動，工廠操作員很快失去了進行確定在工廠中考慮了能量使用的優(yōu)化工廠的成本/效益的一組工廠運行條件所需的復(fù)雜的、非常棘手的計算的能力。因此，盡管工廠操作員能夠?qū)S的運行參數(shù)進行粗略的改變以試圖減少工廠的能量成本，但是操作員實際上不能確定隨著時間的運行工廠的最佳方式，以使用當前的能量管理系統(tǒng)最小化能量成本，因為幾乎不可能手動計算或確定在任何特定時間運行工廠的最優(yōu)方式，更不用說延續(xù)至將來的一個時間段了。

發(fā)明內(nèi)容
一種能量管理系統(tǒng)，使用專家引擎和數(shù)值求解器，以確定使用和控制在工廠中的多種能量消耗、產(chǎn)生和存儲設(shè)備的最優(yōu)方式，以減少或者優(yōu)化在工廠中的能量成本，特別地適用于需要或者能夠在不同時間使用和/或產(chǎn)生不同種類的能量的工廠。更特別地，能量管理系統(tǒng)運行工廠的多種能量生成和能量使用部件以最小化隨著時間的或在不同的時間的能量的成本，同時仍滿足運行系統(tǒng)中的某些約束或者要求，例如生產(chǎn)特定量的熱量或冷氣、一定的能量水平、一定的產(chǎn)量等。在一些情形中，能量管理系統(tǒng)可引起工廠的運行設(shè)備產(chǎn)生不需要的能量，其能夠被存儲至過后并再使用，或者能夠例如返售給公共設(shè)施，以減少工廠中的總成本或最大化工廠中的效益。
在一個實施例中，能量管理系統(tǒng)包括優(yōu)化器或數(shù)值求解器，其使用工廠設(shè)備和在將設(shè)置提供給工廠內(nèi)的控制器之前監(jiān)控和更改這些設(shè)置的專家系統(tǒng)，來為一組運行條件中的每個確定能量產(chǎn)生、存儲和使用的成本。專家系統(tǒng)的輸出可以被提供至工廠控制器，該工廠控制器隨后控制工廠以在由優(yōu)化器所限定的最優(yōu)點運行來減少或最小化能量使用的總成本。在一個實施例中，數(shù)值求解器(例如，優(yōu)化器)使用目標函數(shù)和工廠設(shè)備中的一個或多個建模來確定工廠的最佳或最優(yōu)運行點來，例如，最小化由工廠生成的每千瓦小時的成本或最小化諸如蒸汽能量，電能等的能量的產(chǎn)生的成本。作為確定最優(yōu)工廠運行點的一部分，數(shù)值求解器可以基于在這些時間所預(yù)期的或所預(yù)測的能量成本和價格來確定在多個 時間中的每個的在工廠內(nèi)待運行的能量系統(tǒng)，這些時間都被需要來產(chǎn)生工廠內(nèi)所需的各種類型的給定量的能量。專家系統(tǒng)可以通過基于，例如，工廠設(shè)備的可用性或運行狀態(tài)，工廠設(shè)備的磨損等來確定可在任何特定時間實際使用的工廠設(shè)備來使用或更改這些輸出。隨后， 專家引擎可以將這些所更改的輸出提供給一個或多個工廠控制器，其控制工廠在由數(shù)值求解器的輸出指定的或與數(shù)值求解器的輸出相關(guān)聯(lián)的最優(yōu)運行點運行。在另一個例子中，專家引擎可以將所建議的控制或運行方法提供給工廠操作員以由操作員實現(xiàn)。在一個實施例中，一種用于運行工廠的能量管理系統(tǒng)，該工廠具有被耦接至一個或多個負載的多個能量產(chǎn)生單元，該能量管理系統(tǒng)包括專家系統(tǒng)和包括目標函數(shù)的數(shù)值求解器。在該情況下，該數(shù)值求解器運行在計算機處理設(shè)備上，使用該目標函數(shù)來分析與該多個能量產(chǎn)生單元的不同運行配置相關(guān)聯(lián)的多個工廠運行配置中的每個，以確定最佳地滿足該目標函數(shù)的最優(yōu)工廠運行配置，其中該目標函數(shù)考慮了與該多個能量產(chǎn)生單元的該不同的運行配置相關(guān)聯(lián)的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本。專家引擎在計算機處理設(shè)備上存儲一組規(guī)則并且在該計算機處理設(shè)備上實現(xiàn)該組規(guī)則，來確定與運行該能量產(chǎn)生單元相關(guān)聯(lián)的該多個能量產(chǎn)生單元的一個或多個的運行值，以實現(xiàn)該最優(yōu)工廠運行配置。特別地，該專家引擎可以輸出指示待施行的負載卸除和負載建立活動的信號，以實現(xiàn)該最優(yōu)工廠運行配置。在另一個實施例中，一種用于運行工廠的工廠管理系統(tǒng)，該工廠具有被耦接至一個或多個負載的多個能量產(chǎn)生單元，該工廠管理系統(tǒng)包括專家系統(tǒng)和數(shù)值求解器。專家引擎在計算機處理設(shè)備上存儲一組規(guī)則并且在該計算機處理設(shè)備上實現(xiàn)該組規(guī)則，來確定用于運行該工廠內(nèi)的該多個能量產(chǎn)生單元的一個或多個工廠運行情形，該一個或多個工廠運行情形包括該工廠內(nèi)的負載卸除和負載建立的不同的配置。被耦接至該專家引擎并且包括目標函數(shù)的數(shù)值求解器運行在計算機處理設(shè)備上，以分析該一個或多個工廠運行情形并且為該一個或多個工廠運行情形確定最佳地滿足該目標函數(shù)的一個或多個最優(yōu)工廠運行配置。在該情況下，數(shù)值求解器使用該目標函數(shù)來考慮與與該一個或多個工廠運行情形相關(guān)聯(lián)的該多個能量產(chǎn)生單元的不同的運行配置相關(guān)聯(lián)的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本。在又一個實施例中，一種用于優(yōu)化工廠的運行的方法，該工廠具有被耦接至一個或多個負載的多個能量產(chǎn)生單元，該方法包括使用計算機設(shè)備來確定多個工廠運行情形， 該多個工廠運行情形中的每個指定在該工廠中運行該多個能量產(chǎn)生單元的方式，以及指定通過使用目標函數(shù)來確定最佳地滿足該目標函數(shù)的特定的工廠運行配置，使用計算機設(shè)備來分析該多個工廠運行情形中的每個。在該情況下，該目標函數(shù)考慮了與該多個工廠運行情形中的每個相關(guān)聯(lián)的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本。該方法還包括確定特定的一組工廠控制目標值來用于基于該所確定的特定的工廠配置來控制該工廠，該特定的一組工廠控制目標值包括用于運行該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的目標運行值以及以負載卸除和負載建立信號的形式向該工廠提供用于運行該多個能量產(chǎn)生單元的該目標運行值。


圖1示出了能被用于多種類型的工廠中以考慮在工廠中的生產(chǎn)、存儲和使用能量的最優(yōu)化工廠運行的能量管理系統(tǒng)的框圖。圖2示出了一個示例的工業(yè)工廠的多個能量部件的示意和機械視圖。圖3示出了應(yīng)用于圖2所示的工業(yè)工廠以最大化從能量成本角度的生產(chǎn)效益的圖 1的能量管理系統(tǒng)的框圖。圖4示出了與示例的大學或者工業(yè)園區(qū)相關(guān)的動力室的示意和機械視圖。圖5示出了應(yīng)用于圖4所示的動力室以確定該動力室中的最優(yōu)的設(shè)備負載的圖1 的能量管理系統(tǒng)的框圖。圖6示出了示例的熱電聯(lián)和(CHP)工廠的示意和機械圖。圖7示出了應(yīng)用于圖6所示的CHP工廠以確定帶來工廠中的最大效益的氣的使用的圖1的能量管理系統(tǒng)的框圖。圖8示出了應(yīng)用于單獨的住宅、公寓或酒店，以最小化能量成本的圖1的能量管理系統(tǒng)的框圖。圖9示出了由具有專家引擎的優(yōu)化器實現(xiàn)的示例的方法的流程圖，該專家引擎迭代地調(diào)用數(shù)值求解器，以確定最優(yōu)的工廠/社區(qū)配置。圖10示出了大學的能量和蒸汽產(chǎn)生工廠的框圖，其中，優(yōu)化器具有迭代地耦接的專家引擎和數(shù)值求解器，該優(yōu)化器可以用于最小化能量成本。圖11示出了脫鹽工廠的框圖，其中，優(yōu)化器具有迭代地耦接的專家引擎和數(shù)值求解器，該優(yōu)化器可以用于在產(chǎn)生特定兆瓦(MW)需求和蒸餾水需求時最小化運行成本。圖12示出了示例的優(yōu)化器配置的框圖，該優(yōu)化器配置具有迭代地耦接的專家引擎和數(shù)值求解器，其使用多組工廠建模。圖13示出了示例的優(yōu)化器配置的框圖，該優(yōu)化器配置具有迭代地耦接的專家引擎和數(shù)值求解器，其使用一組單一的全面的工廠建模。
具體實施例方式隨著電力成為制造成本的更主要的部分，負載卸除或者更普遍的，負載管理，能夠被用于工業(yè)工廠或其他類型的工廠，而不是僅僅確保工廠運行設(shè)備和頻率被保持。替代地， 負載卸除，結(jié)合負載恢復(fù)，能夠被用于以最小化或者最優(yōu)化工廠中的能量成本的方式，管理電力和工廠的其他能量成本，從而使得工廠以更有效益的方式運行。特別地，此處所描述的能量管理系統(tǒng)，可以被用于控制工廠或者建議工廠/社區(qū)的操作員哪個負載(設(shè)備)在任何特定時間被連接或者運行，何時卸除負載，因為在那時運行這些負載將不盈利或者盈利很少，何時將恢復(fù)負載，當將負載帶回在線時哪些負載被最先恢復(fù)，等，所有這些均為了最小化能量成本，最大化效益或者實現(xiàn)一些其他的考慮能量成本的最優(yōu)化標準。在某些情況下，此處描述的能量管理系統(tǒng)能夠被配置以使得它的推薦自動地通過一個或多個控制器實現(xiàn)。
此處描述的能量管理系統(tǒng)還能夠被用于輔助預(yù)測所期望的能量成本(例如，在一個產(chǎn)品線中)和工業(yè)、城市或其他類型的處理或工廠所需要的能量需求。例如，多個工廠/ 社區(qū)具有冷卻水需求。如果天氣預(yù)報指示冷卻水的需求很大，則能量管理系統(tǒng)能夠在非高峰期間運行冷卻裝置且被冷卻的水能夠存儲在蓄熱器中，以在能量價格通常更高的高峰期間使用。當然，這僅僅是一個示例方式，其中此處詳細描述的能量管理系統(tǒng)能夠通過例如最小化工廠的能量成本來最優(yōu)化工廠運行。此外，此處討論的概念不僅適用于工業(yè)過程，還可附加地適用于城市用戶，例如，城市電力或者水務(wù)公司，以使得這些類型的工廠能夠控制它們的能量賬單并談判更好的電力合同。此處描述的能量管理系統(tǒng)還可向縮減為為單獨的能量用戶，因為先進的能量產(chǎn)生和存儲技術(shù)，例如，具有微渦輪發(fā)生器的電燃料電池，開始變得可用。事實上，當基于工廠、酒店、住宅等可獲取的不同形式的能量產(chǎn)生的相關(guān)的價格和成本被測量時，分散的能量產(chǎn)生發(fā)展將產(chǎn)生進行更多的決策以確定在工業(yè)工廠、酒店、住宅等處購買和/或生產(chǎn)能量最佳方式的需求。圖1示出了與工廠11 一起使用的示例的能量管理系統(tǒng)10的概括的示意圖。能量管理系統(tǒng)10通常包括彼此相互通信以確定工廠運行條件(用于特定的工業(yè)、城市、能量產(chǎn)生或住宅工廠環(huán)境中)的專家引擎12和數(shù)值求解器14 (也稱為數(shù)值求解器或者優(yōu)化器)， 該工廠運行條件通過例如最小化工廠的能量的成本，最大化工廠的效益等來優(yōu)化能量成本。該最優(yōu)運行條件可以例如詳細說明何種工廠設(shè)備(負載)在任何特定的時間運行或者連接，和/或可以說明其他工廠運行標準，例如運行參數(shù)或特定的負載或者工廠設(shè)備的設(shè)置(例如，以何種速度運行風扇或其他設(shè)備，工廠設(shè)備的產(chǎn)量等)。因此，在一個簡單的例子中，能量管理系統(tǒng)10可使用專家系統(tǒng)12和數(shù)值求解器14以確定在任何特定的時間卸除或者恢復(fù)哪個負載，卸除或者恢復(fù)負載的順序，等。圖1中的塊20、22和24通常指示與工廠11相關(guān)聯(lián)的多種不同種類的設(shè)備，其中， 能量管理設(shè)備10將被用于工廠11中，包括能量用戶20，能量產(chǎn)生系統(tǒng)22和能量存儲系統(tǒng) 24。能量用戶20可包括以任何形式，包括電能，蒸汽或熱能，熱水等，使用能量的任何工廠設(shè)備。一般地，能量用戶20將包括所有種類的工業(yè)工廠生產(chǎn)系統(tǒng)，用于加熱或者供給其他設(shè)施的蒸汽動力的系統(tǒng)，用于運行泵、照明、空調(diào)、電動機等的電能驅(qū)動系統(tǒng)，或者任何其他需要以一種或其他方式使用能量的工廠設(shè)備。能量產(chǎn)生系統(tǒng)22包括通過例如，將能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式來產(chǎn)生能量的任何種類的工廠設(shè)備。這種類型的設(shè)備可包括，例如，任何類型的發(fā)電設(shè)備，蒸汽產(chǎn)生設(shè)備，等。更特別地，能量產(chǎn)生系統(tǒng)22可包括任何已知類型的能量產(chǎn)生設(shè)備，包括，例如， 氣動力發(fā)電機，蒸汽動力渦輪、天然氣動力發(fā)電機、石油發(fā)電機、核動力系統(tǒng)、太陽能收集系統(tǒng)、風動力發(fā)電系統(tǒng)，或任何其他類型的以一種或者其他方式產(chǎn)生能量或能源或者將能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量發(fā)生器。能量產(chǎn)生系統(tǒng)22可起始于原材料，例如天然氣、石油、來自電網(wǎng)的能量，等，并產(chǎn)生另一種形式的能量，或者將能量的一種狀態(tài)，例如，天然氣，改變?yōu)榱硪环N狀態(tài)例如，熱或蒸汽。能量產(chǎn)生器22的輸出可以被用于為能量用戶20 供電，可以被銷售至第三方，例如以電能的形式銷售給電網(wǎng)，或者被提供并存儲在能量存儲系統(tǒng)24內(nèi)。能量存儲系統(tǒng)M，如果有的話，可包括任何類型的能量存儲設(shè)備，例如，流體(例如，水)冷卻器、熱保持系統(tǒng)、電池、或者存儲由能量產(chǎn)生器22產(chǎn)生的能量、來自電網(wǎng)的能量等的其他設(shè)備。能量存儲系統(tǒng)對可以，在任何所期望的時間，向例如能量用戶20中的一個提供所存儲的能量，將所存儲的能量返回至電網(wǎng)，等。當然，根據(jù)使用能量管理系統(tǒng)10的工廠或系統(tǒng)的類型，存在于工廠中的特定的設(shè)備會不同。該工廠例如可以是生產(chǎn)或制造一種或多種產(chǎn)品的工業(yè)工廠，處理材料的處理廠， 任何類型的能量產(chǎn)生廠，市政工廠，例如，市政水處理廠、污水處理廠等。進一步的，工廠可以是某種類型的住宅工廠，例如大學校園發(fā)電工廠，酒店，公寓或者寓所大樓發(fā)電工廠，甚至是單獨的樓房，公寓或者其他住宅。通常地，除了依靠從公共電網(wǎng)輸送的電運轉(zhuǎn)的設(shè)備之外，這些類型的工廠中的許多包括運轉(zhuǎn)蒸汽渦輪所必需的蒸汽產(chǎn)生設(shè)備、運行泵所需的發(fā)電設(shè)備和能量存儲系統(tǒng)。例如，除了使用來自公共電網(wǎng)的電能的設(shè)備之外，許多住宅或校園工廠典型地包括鍋爐或蒸汽系統(tǒng)以用于加熱的目的，電產(chǎn)生裝置用于照明和冷卻，產(chǎn)生熱氣的天然氣系統(tǒng)等。如圖1中的虛線所示，能量管理系統(tǒng)10包括一組存儲設(shè)備或者處理建模30，其建模、仿真或者以其他方式描述工廠11中的能量用戶20、能量生產(chǎn)裝置22和能量存儲系統(tǒng) M中的每個的運行。建模30可以采用任何類型的設(shè)備或者過程建模的形式，例如第一性原理建模，統(tǒng)計建模，或者可以用于建模與工廠11中的能量用戶20、能量生產(chǎn)裝置22和能量存儲系統(tǒng)M相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的任何其他類型的建模。建模30被連接至數(shù)值求解器14并被數(shù)值求解器14使用，將在下文中更詳細地描述，以使得數(shù)值求解器14能夠確定關(guān)于能量使用的工廠11的最優(yōu)的運行點或者設(shè)置。更特別地，建模30可以是建模工廠11、工廠11的一部分和/或特定的工廠設(shè)備的設(shè)備建模。一般而言，響應(yīng)于多種不同的控制輸入或者在多種不同的工廠運行點，工廠建模 30允許數(shù)值求解器14預(yù)測或者估計工廠11或工廠11的一部分的運行，例如工廠11的鍋爐部分，蒸汽循環(huán)，等的運行。設(shè)備建模30能夠包括不同的工廠設(shè)備的獨立的建?；蛘咴O(shè)備的集結(jié)建模，且建模30能夠是部件建模、單元建模、和/或建模工廠11中的一個或多個單獨的設(shè)備件或者設(shè)備組的反應(yīng)或運行的循環(huán)建模。建模30能夠是任何合適種類的計算建模，包括基于免疫學的建模、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模、統(tǒng)計建模、回歸建模、模型預(yù)測建模、 第一性原理建模、線性或非線性建模，等。如果需要，自適應(yīng)智能塊32可執(zhí)行接收來自工廠11的設(shè)備，包括能量用戶20、能量生產(chǎn)裝置22和能量存儲系統(tǒng)24，的反饋的例程，以及基于所測量的輸出或者來自工廠設(shè)備的其他反饋，運行以修改或者改變建模30來更精確地反映該設(shè)備的實際或當前的運行的例程。一般而言，自適應(yīng)智能塊32可基于工廠設(shè)備的所測量的或?qū)嶋H的運行使用任何適用的自適應(yīng)的建模技術(shù)以改變或者調(diào)整建模30，以使得建模30更準確。更進一步地，能量管理系統(tǒng)10包括存儲的一組約束34，可以用于為每個建模30創(chuàng)建并存儲，約束；34指示能量用戶20、能量生產(chǎn)裝置22和能量存儲系統(tǒng)M中的每個所可能受到的限制?；谧赃m應(yīng)的建模塊32，基于用戶輸入(作出該用戶輸入可反映所期望的特定設(shè)備的運行限制)，或者基于例如反映移除用于服務(wù)的設(shè)備的任何其他的標準，約束34 可隨時間改變。一般而言，約束34指示工廠設(shè)備的物理限制，并被數(shù)值求解器14用于確定在該設(shè)備的物理限制內(nèi)的工廠設(shè)備的最優(yōu)設(shè)置。能量管理系統(tǒng)10還包括或接收一組運行要求40，通常工廠11或者工廠11中的特定的設(shè)備，在任何特定的時間，包括在當前或者現(xiàn)在時間以及將來的時間需要受該運行要求40的限制。因此，要求40可表示一個或多個對工廠的當前的需求或者要求和/或?qū)S的將來的需求和要求的預(yù)測?；趯S設(shè)備的預(yù)設(shè)的或者預(yù)先建立的使用或者運行要求，運行要求可以例如表示必須在工廠11中傳輸?shù)男枰哪芰炕蛘吣芰康男问?。例如，要?0可指示在任何特定時間必須被產(chǎn)生的蒸汽的量、必須被產(chǎn)生的熱或者空調(diào)的量、或者必須被提供的電的量，以保持工廠11在所期望的運行水平能 夠運行。這些要求的預(yù)測可包括隨著時間的過程11的期望的或者需要的輸入，并且當然，這些預(yù)測可隨時間變化。如果需要，工廠運行要求40可以以一個或多個允許的范圍內(nèi)的形式或在該些范圍中變動，以便能量管理系統(tǒng)10可以確定可導(dǎo)致工廠11最優(yōu)設(shè)置的一組最優(yōu)的工廠要求。例如，運行要求可采用在大學校園中在一個月期間或者一個星期期間的不同時間所需的熱量和/或空調(diào)最小量或最大量的形式、在特定的小時、日、周、月等期間必須可獲取以滿足工廠運行需求的蒸汽、電或者其他形式的能量的量(或者范圍)的形式。當然，工廠需求或者要求40可隨時間而變化，并且這些要求能夠被表示為在未來時間的需求的預(yù)測。在一些例子中，運行要求40可以指示工廠11或者工廠11中的特定的設(shè)備能在各種時間被設(shè)定的最高和/或最低使用水平，且這些要求40使得能量管理系統(tǒng)10能夠確定隨時間的工廠設(shè)備的最佳的最優(yōu)運行設(shè)置從而更有效地管理工廠11中的能量的使用。當然，運行要求40能夠由用戶輸入建立，能夠來自可由用戶改變的存儲的數(shù)據(jù)庫，能夠被專家系統(tǒng)12設(shè)置，能夠基于工廠11中的先前使用，能夠基于與(例如在與工廠11相關(guān)聯(lián)的商業(yè)系統(tǒng)中開發(fā)的)生產(chǎn)計劃相關(guān)聯(lián)的需求信號或者需求曲線，或能夠被以其他方式設(shè)置。在一個實施例中，一些要求可來自于日歷，例如與個人日歷系統(tǒng)，商業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)等相關(guān)聯(lián)的計算機日歷(例如，Outlook 日歷)。這種日歷可以被通信地連接至能量管理系統(tǒng)10并當安排最優(yōu)的工廠生產(chǎn)或運行時指示可能需要考慮的隨時間的工廠使用或事件。能量管理系統(tǒng)10還包括塊42，其存儲一組能量成本和/或價格或者提供到一組能量成本和/或價格的訪問。在塊42中的能量成本和/或價格能夠包括與原材料的購買和銷售相關(guān)的成本和價格，例如，將在工廠11中使用的天然氣、石油等，如果在工廠11中使用的來自電網(wǎng)的電力的成本，或者在工廠11中使用的能量的任何其他成本。此外，這些成本和價格可指示由第三方為工廠11中生產(chǎn)的能量所支付的價格，例如，將向工廠11支付的提供給電網(wǎng)的電能的價格，將要支付的傳送給第三方的蒸汽的價格，等。在一些例子中，例如， 在工業(yè)和制造工廠中，在塊42中的成本和價格可包括用于生產(chǎn)工廠11中的產(chǎn)品的其他原材料的成本，以及為在工廠11中輸出或者生產(chǎn)的產(chǎn)品支付的價格。這些成本和價格使得能量管理系統(tǒng)10能夠確定，例如，考慮能量使用和生產(chǎn)成本，以及由工廠輸出的銷售所產(chǎn)生的收入的、在任何特定的工廠運行設(shè)置的工廠11的效益。當然，塊42中的成本和價格可以表示當前時間的成本和價格，和/或可以是在未來一段時間內(nèi)，例如，在預(yù)測期間或者預(yù)示期間對能量因素、原材料、工廠輸出等中的每個的成本和價格的預(yù)測。僅為示例的，塊42可存儲以電的形式的能量能夠被銷售的當前價格，如果上述情形在工廠環(huán)境中是可能的，來自電網(wǎng)的能量的成本，由天然氣供應(yīng)商輸送的天然氣(用于運行工廠設(shè)備)的當前成本，先前購買并存儲在工廠11中以供工廠設(shè)備使用的石油和其他原材料的成本，等。塊42還可包括為能夠通過，例如電網(wǎng)，銷售給第三方的電力或其他能量(例如，蒸汽)所支付的價格。 存儲在塊42中的成本和價格可包括與當前能量相關(guān)聯(lián)的成本和價格，以及與預(yù)測的未來能量相關(guān)聯(lián)的成本和價格。當然，塊42可從不同的能量供應(yīng)商(例如，從公共設(shè)施供應(yīng)商， 天然氣供應(yīng)商等)處在線或者實時地獲取能量的成本和價格，可獲取來自存儲了工廠為已經(jīng)購買并存儲在存儲箱等中的多種原材料花費的實際成本的數(shù)據(jù)庫的信息，可直接從用戶或者用戶接口獲取成本和價格的信息，可獲取存儲在任何其他數(shù)據(jù)庫中的成本和價格的信息，甚至可從商業(yè)系統(tǒng)，例如商業(yè)日歷處或工廠操作員或者其他人員可在其中輸入成本和/ 或價格信息的其他計算機系統(tǒng)處獲取信息。如圖1所示，專家引擎12存儲一組規(guī)則43和一組動作45，其可以是專家引擎12 用以確定可在工廠11中實現(xiàn)的、考慮了工廠11的要求、能量的成本等的不同的可能的運行情形的、任何類型的規(guī)則和動作，以確定從能量使用或者產(chǎn)生角度最優(yōu)(或至少局部最優(yōu)) 的工廠的運行設(shè)置。規(guī)則43可以用于確定當前時間的最佳或者最優(yōu)的工廠設(shè)置，或者可確定考慮能量成本的、工廠11應(yīng)該在時間范圍內(nèi)運行以最小化能量成本或最大化工廠11的效益的方式。動作45是可以被實現(xiàn)或者響應(yīng)于數(shù)值求解器對最優(yōu)運行點或者配置的確定， 或者響應(yīng)于提供到數(shù)值求解器的可能的工廠情形以用于評估的函數(shù)。這些動作可包括，例如，用于在交互的過程中進行負載卸除和負載建立(例如對特定組的設(shè)備進行這些活動的順序)的流程或者約束。這些流程或者其他動作可被與能量管理系統(tǒng)10相關(guān)聯(lián)的工廠控制器或用戶接口使用，或者被傳送至該些工廠控制者或用戶接口。—般而言，在一個實施例中，專家引擎12運行以使用所存儲的規(guī)則43得出一個或多個通用或者專用的工廠運行情形，并將這些工廠運行情形提供給數(shù)值求解器14。數(shù)值求解器14然后使用建模30、約束34、運行要求40、成本42以及來自專家引擎12的指示例如其他運行要求或限制的任何數(shù)據(jù)，以確定在情形中使用的能量的總的成本或者確定最優(yōu)的工廠運行設(shè)置，例如最大化工廠效益。在后一個例子中，數(shù)值求解器可使用存儲在其中的或者與其關(guān)聯(lián)的目標函數(shù)46以確定最優(yōu)的工廠設(shè)置。在一些例子中，數(shù)值求解器14可修改約束、限制或者與工廠運行情形相關(guān)聯(lián)的其他因素，以在由例如專家系統(tǒng)12所提供的范圍內(nèi)，確定最小化或者最大化目標函數(shù)46的特定的一組運行參數(shù)。當然，數(shù)值求解器14可使用任何所期望的或者適用的目標函數(shù)46，如果需要，該目標函數(shù)46可由用戶改變或者選擇。然而，一般而言，目標函數(shù)46將被設(shè)計為考慮工廠的能量使用和成本的減少在工廠11 中的能量使用的總的成本，最大化工廠11中的效益。數(shù)值求解器14將使用目標函數(shù)46確定的(對于一個特定的運行情形的)能量成本或者最優(yōu)的工廠設(shè)置返回給專家引擎12，然后專家引擎12可將返回的能量成本與被專家系統(tǒng)12考慮的(并且可能被數(shù)值求解器14分析過)的其他情形比較，以確定考慮工廠 11的能量成本的最佳的或者最優(yōu)的工廠運行情形，例如，最小化能量成本，最大化效益，等。 當然，專家引擎12能向數(shù)值求解器14提供任何數(shù)量的通用工廠運行情形(例如包括隨時間地存儲能量，其考慮減少能量成本的直至將來的特定的時間段)，以確定工廠11的關(guān)于能量產(chǎn)生、使用和存儲的最優(yōu)的運行點或者計劃(隨時間)。因此，專家引擎12可，例如，基于當前價格和工廠要求，確定在當前時間的工廠11的最優(yōu)的運行點，并且可，例如，確定應(yīng)該被關(guān)閉或者恢復(fù)以優(yōu)化工廠運行的一個或多個負載或者工廠設(shè)備。也即，在該情形中，專家引擎12可確定關(guān)閉工廠、或者工廠設(shè)備的一部分，以優(yōu)化工廠是最佳的，并隨后確定恢復(fù)工廠中的工廠設(shè)備或者負載是經(jīng)濟的。在該例子中，專家引擎12可使用規(guī)則43來存儲或者確定，工廠設(shè)備應(yīng)該被關(guān)閉或恢復(fù)的順序，以優(yōu)化工廠中的能量效率或使用。在另一個例子中，專家引擎12可確定在特定的時間段(時間范圍)運行工廠11的方式，該方式最小化能量成本，最大化與工廠生產(chǎn)相關(guān)的效益。如圖1所示，塊44可以追蹤和存儲能量用戶20、能量產(chǎn)生裝置22和能量存儲系統(tǒng) M中的每個的狀態(tài)，并且可將該狀態(tài)信息提供給專家引擎12，該專家系統(tǒng)12能夠使用這些信息確定將被數(shù)值求解器14考慮或者分析的工廠運行情形，或者當實現(xiàn)由數(shù)值求解器14 確定的產(chǎn)品或運行計劃時以某種方式確定將使用的特定的設(shè)備是最優(yōu)的。例如，如果能量產(chǎn)生裝置22或能量存儲系統(tǒng)M中的一些沒有運作，或者僅以具有最小水平運作，則專家引擎12能防止數(shù)值求解器14在其計算中考慮或者使用這些系統(tǒng)作為特定的能量管理情形中的一部分。在一些情形中，當實現(xiàn)由數(shù)值求解器14得出的調(diào)用工廠設(shè)備的子集的使用的生產(chǎn)或運行計劃時，專家引擎12可選擇運行其他設(shè)備。當然，專家引擎12可以基于工廠設(shè)備的狀態(tài)來運行以采用任何方式改變被提供給數(shù)值求解器14的能量管理情形。因此，可以理解，專家引擎12使用數(shù)值求解器14來得出當前時間的或者在直至將來的特定的預(yù)測時間的最優(yōu)的能量使用計劃。該情形可包括配置工廠以在當前時間在工廠中產(chǎn)生能量或者運行特定的設(shè)備，因為相比于當能量價格預(yù)測為較高的未來的時間，當天氣使得生產(chǎn)相同的量需要更多的能量等時，當前時間價格較低。可替代地，專家引擎12可考慮并得出在當前時間生產(chǎn)能量，將產(chǎn)生的能量存儲在一個或多個能量存儲單元M中，并在當能量生產(chǎn)成本較高的過后時間使用這些存儲的能量的工廠生產(chǎn)計劃，所有這些均試圖在特定的時間段減少運行工廠設(shè)備的總的成本，且仍然滿足或者達到工廠11的運行要求， 例如由塊40命令的那些。一旦專家引擎I2和/或數(shù)值求解器14得出了詳細說明工廠11中的設(shè)備在任何特定的時間運行的工廠運行計劃、該設(shè)備的運行設(shè)置等，專家引擎12就可以提供該計劃給一個或多個工廠控制器50和/或用戶接口 52。工廠控制器50可以通過根據(jù)計劃控制工廠設(shè)備(例如，能量用戶20、能量產(chǎn)生裝置22和能量存儲系統(tǒng)24)運行來自動地實現(xiàn)工廠 11的運行計劃。該控制可以包括基于專家引擎12的輸出在不同的時間進行負載卸除和負載恢復(fù)，可包括改變或者調(diào)整隨時間的不同的設(shè)備的運行設(shè)置等。替代地或者附加地，運行計劃可被提供給用戶接口 52用于被操作員或者其他用戶查看，他們可決定手動地實現(xiàn)(或者不實現(xiàn))該計劃，或者他們將授權(quán)該計劃由處理控制器50以自動的方式實現(xiàn)。將被理解，數(shù)值求解器14能夠是任何期望的或者適用類型的優(yōu)化器，數(shù)值求解器等。在一個實施例中，其使用所存儲的目標函數(shù)46，基于工廠11中的當前條件、與工廠11 相關(guān)聯(lián)的約束和工廠11的建模30，從能量使用和成本的角度，確定工廠11的多個不同的可能的運行點中的哪個是最優(yōu)的。數(shù)值求解器14接收該組工廠或設(shè)備約束34，其詳細說明數(shù)值求解器14必須運行在其中的不同的約束或者限制(例如，當基于正在被使用的目標函數(shù)46，確定最優(yōu)的工廠運行點時，數(shù)值求解器14不能違反的約束或者限制)。這些約束可包括任何限制、范圍、或者與在工廠11中的任何設(shè)備或者過程變量相關(guān)聯(lián)的優(yōu)選的運行點，并能夠被用戶、操作員、工廠設(shè)計者、設(shè)備制造商詳細描述。這些約束可包括，例如，與工廠11中的水位、蒸汽和水溫、蒸汽壓強、燃油流量、蒸汽流量、水流、和其他將在工廠11中被使用的運行范圍或設(shè)置點相關(guān)聯(lián)的限制或范圍。約束34還可詳細說明或者標識在任何特定的時間可被或者不可被工廠11使用的特定的設(shè)備。例如，能量設(shè)備鍋爐、渦輪、風扇、空氣冷凝劑單元等中的不同設(shè)備可能在特定的時間不可以被使用，因為這些單元可能失效、 可能正在維修等。在該情形下，約束34可包括維修計劃或者是以維修計劃的形式說明何時工廠設(shè)備的特定的件正在保養(yǎng)、維修或計劃不能使用，從而說明何時這些單元能被使用和不能被使用。此外，約束34可包括對工廠11中的哪個單元或設(shè)備在服務(wù)中或者失效以及工廠11中的設(shè)備允許運行范圍或參數(shù)的指示。運行約束34中的一些可以指示工廠11中的當前條件或者被工廠11中的當前條件影響，且當前條件也可以由塊34或者專家系統(tǒng)12提供給數(shù)值求解器14作為運行約束。 當前的工廠條件，其可以在工廠中被測量或者被感測或者由用戶或者操作員輸入，可以包括例如對工廠或者工廠的一部分的當前負載需求(例如，將由工廠11或者工廠11中的特定的設(shè)備件或者單 元生成的能量或者其他負載)、環(huán)境溫度、相對環(huán)境濕度、負載需求的預(yù)測以及未來的環(huán)境條件，等。在一些情形中，負載需求能被指定為由工廠11或者工廠11的一部分的傳輸?shù)膶嶋H功率(兆瓦)和無功功率(MVAR)兩種中的任一個或者全部。然而，如果需要，負載需求可以被指定為其他類型的負載，例如渦輪能量需求、處理蒸汽需求、熱水需求，等ο一般而言，在運行期間，數(shù)值求解器14使用設(shè)備建模30以仿真或者建模在多種不同的運行點的、且運行在當前的或者預(yù)測的環(huán)境條件下的且在當前的或者預(yù)測的約束34 內(nèi)的工廠11的運行。然后，數(shù)值求解器14為這些運行點中的每一個計算或者求解目標函數(shù)46，以通過最小化(或最大化)目標函數(shù)46來確定哪個運行點是“最優(yōu)的”。與最優(yōu)的運行點相關(guān)聯(lián)的對運行點的規(guī)定(例如，設(shè)置點、燃油燃燒率、風扇運轉(zhuǎn)的數(shù)量和速度)然后被提供給專家系統(tǒng)12。當然，數(shù)值求解器14可以為當前時間以及未來的任何數(shù)量的時間進行最優(yōu)計算，從而提供在考慮了已知負載需求的未來變化、期望的環(huán)境條件的變化、將要使工廠設(shè)備下線或者重新上線的維護活動等情形下，將要到達的運行點的軌跡。盡管目標函數(shù)46能夠是限定用于確定工廠11的最優(yōu)的運行點的方法的任何類型的或者期望的函數(shù)，在一個典型的場景中，目標函數(shù)46將確定在當前環(huán)境條件下、以最少或者最小的能量成本、考慮到運行工廠11的全部或者多數(shù)可變成本，并且，如果需要，考慮到從工廠11的輸出得到或者期望得到的任何收益的，滿足工廠11的當前負載要求的工廠 11的可達到的運行點。這些可變成本可包括，例如，能量工廠的鍋爐中需要的燃油的成本、 運行工廠的循環(huán)系統(tǒng)中的泵需要的成本、運行工廠11的空氣冷凝器的風扇的成本，等。在優(yōu)化計算過程中，數(shù)值求解器14可建?；蛘叻抡婀S11的運行(使用設(shè)備建模30)，通過確定這些和例如最小化或者減少目標函數(shù)46且仍獲取所期望的負載的其他過程變量的特定的組合，以確定最優(yōu)的燃油和空氣的混合或者燃燒率、風扇或者泵的最優(yōu)的速度、風扇或者工廠中的其他設(shè)備的最優(yōu)的使用。當然，數(shù)值求解器14可通過使用例如迭代處理來建模相關(guān)過程或者工廠變量的多種不同的組合，為每個所建模的組合計算目標函數(shù)46來確定 “最優(yōu)運行點”以確定哪個組合(或者運行點)帶來最小化(或者最大化)目標函數(shù)46且仍然允許工廠運行在相關(guān)環(huán)境條件下符合負載需求，且不違反運行約束34中的任何一個。 因此，數(shù)值求解器14可選擇燃油燃燒率或燃油/空氣混合，以在當前的環(huán)境條件下達到所期望的能量輸出，并確定帶來最小能量成本的且仍然允許工廠11在當前或者未來的環(huán)境條件下產(chǎn)生負載需求且不違反運行約束34中的任何一個的最小數(shù)量的設(shè)備或者設(shè)備的類型、或者不同類型設(shè)備的組合。數(shù)值求解器14然后將目標函數(shù)46運用至該運行點，以確定對于該運行點的目標函數(shù)值。數(shù)值求解器14然后通過例如增加或者減少特定設(shè)備的使用或者比率等，然后再一次確定待使用的工廠運行配置以獲取在相關(guān)的環(huán)境條件和運行約束 34下的所期望的負載，來改變工廠11中的設(shè)備的設(shè)置或組合。數(shù)值求解器14然后可以將目標函數(shù)46運用至該運行點，并確定對于該運行點的目標函數(shù)值。數(shù)值求解器14然后可以通過例如迭代地改變設(shè)備使用和運行參數(shù)組合(例如，燃油燃燒、燃油/空氣混合、打開或者關(guān)閉設(shè)備等)并使用目標函數(shù)46來評估這些運行點中的每一個，來繼續(xù)改變所建模的運行點以確定哪個運行點帶來最小的(或者最大的)目標函數(shù)值。數(shù)值求解器14可選擇最小化或者最大化目標函數(shù)46的運行點作為傳輸給專家系統(tǒng)12的最優(yōu)的運行點。此處注意到，數(shù)值求解器14可使用任何期望的例程，例如迭代例程，以選擇多種不同的運行點，用于仿真可能作為實際的最優(yōu)的工廠運行點的使用。數(shù)值求解器14可以， 例如使用前一次仿真的結(jié)果以引導(dǎo)不同的變量被改變的方式，來選擇新的運行點。然而，在大多數(shù)情形中，數(shù)值求解器14將不建模或者不考慮每個可能的工廠運行點，因為能夠被改變的過程變量的數(shù)量創(chuàng)建的多維空間引起過多的可能的運行點，以致不能實際考慮或者測試。因此，選擇最優(yōu)的運行點，如本討論中使用的，包括選擇局部最優(yōu)的運行點(例如，在工廠11的運行點的局部區(qū)域中是最優(yōu)的)，且包括選擇最小化或者最大化目標函數(shù)46而不考慮未被考慮的運行點的一組仿真的運行點中的一個。換言之，在此處使用的選擇或確定一個最優(yōu)的運行點并不限于在工廠的整個多維運行空間選擇最小化或者最大化目標函數(shù)46 的運行點，盡管在有些情形下該做法是可能的。如果需要，考慮到提供給數(shù)值求解器14的當前的條件、約束34和負載需求或者運行要求40，數(shù)值求解器14可實現(xiàn)最小二乘法、線性規(guī)劃(LP)法、回歸法、混合整數(shù)線性規(guī)劃法或任何其他已知類型的分析以找出最小化(或最大化)目標函數(shù)46的工廠11的可達到的運行點。在一個例子中，數(shù)值求解器14是線性規(guī)劃(LP)優(yōu)化器，其使用目標函數(shù)46進行處理優(yōu)化?？商娲兀瑪?shù)值求解器14可能是二次規(guī)劃優(yōu)化器，其是一個具有線性建模和二次目標函數(shù)的優(yōu)化器。一般而言，目標函數(shù)46將指定與多個控制變量(其通常被稱為過程或者工廠變量)中的每一個相關(guān)聯(lián)的成本和效益，且數(shù)值求解器14通過找到最小化或者最大化目標函數(shù)46且運行在約束34內(nèi)的一組工廠變量值，來確定這些變量的目標值。數(shù)值求解器14可存儲一組不同的可能的目標函數(shù)(其中的每一個計算上表示限定工廠11的 “最優(yōu)”運行的不同的方式)用于可能被用作目標函數(shù)46，并且可以使用存儲的目標函數(shù)中的一個作為基于例如用戶輸入，在數(shù)值求解器運行期間使用的目標函數(shù)46。例如，預(yù)先存儲的目標函數(shù)46中的一個可以被配置為減少運行工廠11的成本，預(yù)先存儲的目標函數(shù)46中的另一個可以被配置為以最低的可能的運行成本，最小化工廠11中的不期望的污染物或者氣體的產(chǎn)生，而又一個預(yù)存的目標函數(shù)46可以考慮了工廠11的能量成本，被配置為最大化工廠的效益。用戶或者操作員可以通過提供在操作員或者用戶終端52上使用的目標函數(shù)的指示，來選擇目標函數(shù)46中的一個，該選擇然后被提供給數(shù)值求解器14。當然，用戶或操作員能在工廠11的運行期間或者在能量管理系統(tǒng)10的運行期間，改變正在被使用的目標函數(shù) 46。如果需要，默認的目標函數(shù)可以被用于用戶不提供或者不選擇目標函數(shù)的情形。如上所述，在運行期間，數(shù)值求解器14可使用線性規(guī)劃(LP)法進行優(yōu)化。已知地，線性規(guī)劃是求解一組最大化或者最小化目標函數(shù)46的線性等式和不等式的計算方法。當然地，目標函數(shù)46可表示類似成本或效益的經(jīng)濟價值，但是也可以表示取代經(jīng)濟目標或者除經(jīng)濟目標以外的其他目標。使用任何已知的或者標準的LP算法或方法，數(shù)值求解器14 通常迭代以確定一組最小化或者最大化所選擇的目標函數(shù)46的目標控制工廠變量，且如果可能，引起如下的工廠運行，即符合或者落入約束內(nèi)且同時產(chǎn)生要求的或期望的負載、輸出功率、過程蒸汽等的工廠運行。一旦數(shù)值求解器14確定工廠11的最優(yōu)的運行點，則專家系統(tǒng)12能從安全和實現(xiàn)的角度評估該運行點的實現(xiàn)性，并可以基于存儲在專家系統(tǒng)12中或者作為專家系統(tǒng)12的一部分的一組規(guī)則43，來修改該方案或者進一步限定該方案，如果需要。在一些情形中，專家系統(tǒng)12可存儲規(guī)則43，其檢驗由數(shù)值求解器14提供的方案以確保該方案的實現(xiàn)不會帶來對工廠中或者周圍的人的或者對工廠11中的設(shè)備的不安全的狀況。專家引擎12還可以存儲規(guī)則43，其幫助專家引擎12指定用于使用以實現(xiàn)由數(shù)值求解器14提供的方案的特定的設(shè)備。例如，專家引擎12可以指定哪個特定的鍋爐、渦輪等用于在特定的時間運行以實現(xiàn)由數(shù)值求解器14指定的方案。專家引擎12可以例如基于單元中的哪一個在特定的時間在保養(yǎng)來確定哪個設(shè)備被使用(從而避免工廠控制器試圖使用正在保養(yǎng)或者不能使用的一件設(shè)備)。專家引擎12還可以指定特定設(shè)備的使用以防止對于這些設(shè)備件中的一個或多個的過度磨損或者過度使用，從而延長工廠設(shè)備的壽命。因此，專家引擎12可，隨著時間， 試圖平均出哪個特定的設(shè)備件正在被使用，從而防止一件設(shè)備(例如一個渦輪)在所有時間都閑置(這對于渦輪是不利的)和/或另一個渦輪一直被使用(這對于渦輪也是不利的)。在該情形中，專家引擎12可以防止數(shù)值求解器14在所有時間均使用最好的渦輪(也即，最高效率的渦輪)，其可以造成該渦輪的過度使用，同時也確保最差的渦輪(也即，最低效率的渦輪)以最小水平或者頻率運行。專家引擎12還可以追蹤工廠設(shè)備的使用并追蹤為工廠設(shè)備安排的保養(yǎng)，并且可以迫使工廠控制器以較重的負載使用被安排在近期保養(yǎng)的特定的設(shè)備，從而在保養(yǎng)和維修活動之前最大化該設(shè)備的使用。附加地，專家引擎12可在工廠11中強加額外未被數(shù)值求解器14考慮的條件。例如，在一些情形中，專家引擎12可以使得一些或者全部設(shè)備在最小水平或者在不同的水平運行以保護該設(shè)備(例如，在工廠11中出現(xiàn)結(jié)冰天氣)，即使數(shù)值求解器14指定例如在最優(yōu)的方案中，應(yīng)該僅使用一半的設(shè)備。除了修改數(shù)值求解器14的輸出，專家引擎12可以增加或者指定在確定工廠11的最優(yōu)化運行點時被數(shù)值求解器14考慮的約束34。例如，專家引擎12可以指定數(shù)值求解器 14提供的能用于任何方案中的減少的數(shù)量的渦輪、鍋爐等，因為專家引擎12知道這些單元中的特定的數(shù)量發(fā)生故障或者正在保養(yǎng)以維持在一段時間中已經(jīng)被高強度使用的一些單元的壽命，等。以同樣的方式，專家引擎12可以限制一個或多個工廠設(shè)備在一些情形中運行的速度，可以指定設(shè)備需要運行的最低速度。當然，專家引擎12能提供和修改任何數(shù)量的不同的將被數(shù)值求解器14使用的約束34，以引導(dǎo)由數(shù)值求解器14提供的方案符合標準、 或者由專家引擎12或?qū)＜乙?2的規(guī)則43實現(xiàn)的計劃，例如維持工廠設(shè)備的壽命、在工廠11運行過程中允許工廠設(shè)備的維護和維修，等。在一個實施例中，例如，專家系統(tǒng)12能夠通過指定將使用的鍋爐、渦輪等的目標數(shù)量或者將使用的或者在確定最優(yōu)運行點時考慮使用的這些元件的范圍，來引導(dǎo)數(shù)值求解器14。在另一個例子中，專家引擎12可以指定能量產(chǎn)生設(shè)備的目標輔助功率預(yù)算或者功率范圍(例如5000士250kW)以這種方式限制由數(shù)值求解器14確定的方案。能夠通過經(jīng)由約束塊34提供這些范圍作為在運行期間將被數(shù)值求解器14使用的約束34來完成該目標 (引導(dǎo))。在另一個例子中，數(shù)值求解器14能夠在這些方面不受約束地運行、但能產(chǎn)生能夠用于運行中的運行變量值的范圍，且專家引擎12能基于專家引擎12的規(guī)則43，在這些范圍中選擇運行點。例如，數(shù)值求解器14可指定最優(yōu)的運行點作為在值的一個范圍中，諸如，指定八加或減兩個渦輪單元的使用?；谝?guī)則43或?qū)＜乙?2的其他可用的信息，專家引擎12可以隨后在工廠的運行中將使用的一個更特定的值和/或可以指定在任何特定的時間哪個特定的 輪可被使用。當然，數(shù)值求解器14和專家引擎12之間的交互能被以上述兩種方式實現(xiàn)，從而這些單元一起工作以基于目標函數(shù)46，確定工廠11的最優(yōu)的或者接近最優(yōu)的運行點，且仍滿足由專家引擎12中的規(guī)則43試圖實現(xiàn)的目標。在一個例子中，專家引擎I2能使用負載需求、環(huán)境條件、服務(wù)條件等的未來的預(yù)測，以選擇在由數(shù)值求解器14提供的值的范圍之內(nèi)的特定的值。例如，如果專家引擎12知道在未來特定類型的能量的負載需求將降低，則專家引擎12可朝向由數(shù)值求解器14指定的范圍的低端選擇值。另一方面，如果專家引擎12知道特定的負載需求將增加，則專家引擎12可朝向由數(shù)值求解器14輸出的范圍的高端選擇值。不管怎樣，專家引擎12使用一組動作45將修改(如果需要)的設(shè)置點以及其他工廠變量提供給工廠控制器50，以控制工廠11運行在由數(shù)值求解器14確定(且可能地被專家引擎12修改)的最優(yōu)的運行點。當然，如果需要，這些動作可以包括輸出指示待進行的負載卸除和負載建立的信號，以實現(xiàn)或者生效由數(shù)值求解器確定的最優(yōu)工廠運行點或者運行配置。負載卸除不但包括關(guān)閉或者從工廠徹底移除負載，還包括通過減少或者降低工廠設(shè)備的運行設(shè)置而不完全關(guān)閉設(shè)備，來減少工廠中的一個或多個特定的負載。以類似的方式，負載建立不僅包括打開設(shè)備或者重新連接工廠中的設(shè)備，還包括增加特定工廠設(shè)備 (可已經(jīng)是以一定水平運行的工廠設(shè)備)的運行設(shè)置，從而增加與工廠設(shè)備相關(guān)聯(lián)的負載。 當然，負載卸除可以通過發(fā)送信號給控制器以實現(xiàn)負載卸除而進行(關(guān)閉或者減少工廠設(shè)備的運行水平)，或者通過運行電的斷路器或者其他開關(guān)設(shè)備以將設(shè)備從工廠的運行中移除。以類似的方式，負載建立可以通過發(fā)送信號給控制器以實現(xiàn)負載建立而進行(打開或增加工廠設(shè)備的運行水平)，或者通過斷路器或其他開關(guān)設(shè)備來啟動或重新連接工廠中的設(shè)備。來自專家引擎的、指示將要進行的負載卸除或者負載建立動作的信號可以被直接地發(fā)送給工廠中的控制設(shè)備，以自動地引起工廠控制器或者開關(guān)設(shè)備進行負載卸除或者負載建立?？商娲?，來自專家引擎的、指示將要進行的負載卸除或者負載建立動作的信號可通過例如，用戶接口被發(fā)送給用戶，以在用于自動地進行負載卸除或者負載建立之前，被用戶考慮和手動實現(xiàn)或者被用戶批準。如果需要，在運行期間，數(shù)值求解器14和/或?qū)＜乙?2可在存儲器中存儲為數(shù)值求解器14的過去的運行確定的方案，以及與那些方案相關(guān)聯(lián)的或者用于形成那些方案的有關(guān)的特性，例如，環(huán)境條件、負載需求、約束等。因此，當求解目標函數(shù)46時或者以其他方式運行數(shù)值求解器14以確定一個新的最優(yōu)的運行點時，數(shù)值求解器14可以確定具有相似的或者最接近的一組條件的、存儲的先前的方案中的一個或多個，并以該方案作為當前一組條件、限制等下的工廠的可能的最優(yōu)的運行點而開始(例如，首先嘗試該方案)。該特征輔助數(shù)值求解器14快速收斂至一個最優(yōu)方案，允許數(shù)值求解器14更快速地運行，因為它從對相似的一組條件、約束、負載需求等而言已被先前確定為是最優(yōu)的點處開始迭代。特別地，盡管因為工廠設(shè)備的改變、條件、約束的不同等，新的最優(yōu)化方案可能與先前存儲的方案不同，但是新的方案可能與存儲的方案比較接近(在多維空間中)，使得數(shù)值求解器14能夠通過其在測試不同的工廠運行點以確定新的最優(yōu)的運行點的迭代方法來更快地找到新的最優(yōu)的方案。將被理解，由數(shù)值求解器14進行的任何優(yōu)化將包括折中，并且基于縮小方案(也即，工廠11的運行點)的可能范圍的約束和限制。除了負載需求和對這些硬件的物理限制之外，這些約束包括實際考慮，例如，不可用的設(shè)備、被設(shè)置為手動模式的設(shè)備以及由于其他運行關(guān)注而必須被運行的設(shè)備(例如，防止設(shè)備的冰凍，等)。在上述公開的優(yōu)化設(shè)計中， 工廠設(shè)計者所采用的不同的方法將限制可能的方案。當然，圖1描述了非常廣義的能量管理系統(tǒng)10，其實現(xiàn)能夠在廣泛的多種工廠中應(yīng)用以基于能量產(chǎn)生、使用和存儲成本來優(yōu)化工廠運行的方法。而以下的討論提供了多個能夠使用圖1中的能量管理系統(tǒng)10的特定的例子，可以理解，圖1中的能量管理系統(tǒng)10能夠被用于多個其他工廠并以許多不同的方式使用。圖2示出了一個示例的工業(yè)工廠100的蒸汽和電能產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖，在該工廠中，圖1中的能量管理系統(tǒng)10能夠被用作，例如，負載卸除和恢復(fù)系統(tǒng)以降低與工廠100中的能量產(chǎn)生和使用相關(guān)聯(lián)的總的成本。如圖2所示，工業(yè)工廠100包括一組鍋爐102，其使用以天然氣、石油等形式的原材料，以在蒸汽線104中生成超高壓(VHP)蒸汽。類似地，工業(yè)工廠100包括一組蒸汽渦輪發(fā)電機(STG) 106，其使用在蒸汽線104中的超高壓蒸汽，以生成電能，然后電能被輸送到電力線108。從蒸汽渦輪發(fā)電機106輸出的一些蒸汽被提供給中壓(MP)蒸汽線110和低壓(LP)蒸汽線112，其向在工業(yè)工廠100中的其他地點或者設(shè)備 (未示出)供應(yīng)或者提供蒸汽需求。工業(yè)工廠100還包括以一組燃氣渦輪發(fā)電機(CTG) 120形式的蒸汽發(fā)電機設(shè)備，其也在電力線108上產(chǎn)生電能。電力線108可以被連接至公共電網(wǎng)和/或向工廠100中的其他能量用戶提供電能。由燃氣渦輪發(fā)電機120輸出的廢棄熱量(以燃燒氣體的形式)在一組熱量恢復(fù)蒸汽產(chǎn)生器(HRSG) 122中被用于在蒸汽線124中產(chǎn)生高壓(HP)蒸汽和/或在蒸汽線110中產(chǎn)生中壓蒸汽。類似地，工廠100包括一組電站鍋爐126，其使用例如燃油、天然氣或者其他原材料運行，以在蒸汽線124中產(chǎn)生高壓蒸汽。蒸汽線124中的該高壓蒸汽也可以被用在工廠100中來運行工廠100中的設(shè)施或者其他生產(chǎn)設(shè)備。如果需要，蒸汽線110、112和124中的蒸汽可以被用作過程蒸汽以驅(qū)動其他工廠設(shè)備，可以被用于工業(yè)工廠100的其他處理中，或者可被提供給或者銷售給工業(yè)工廠100以外的其他用戶。以相似的方式，電力線108能夠被連接至并提供電能至工業(yè)工廠100中的其他部件或設(shè)備，例如，至泵、照明設(shè)備、風扇，等，或者附加地或者可替換地能夠被連接至公共電網(wǎng)，以使得在工廠100中產(chǎn)生的電能能夠通過公共電網(wǎng)被銷售給第三方。因此，將被理解，工廠100包括多個不同的能量產(chǎn)生裝置，其包括鍋爐102、蒸汽渦輪發(fā)電機106、燃氣渦輪發(fā)電機120、熱量恢復(fù)蒸汽產(chǎn)生器122和電站鍋爐126。當然地，這些能量產(chǎn)生裝置使用諸如天然氣、燃油等的原材料來產(chǎn)生能量。在一些情形中，能量產(chǎn)生裝置還可以是能量用戶，例如蒸汽渦輪發(fā)電機106正是如此，其使用由另一個能量產(chǎn)生裝置(鍋爐10 產(chǎn)生的蒸汽來產(chǎn)生電能。當然，將要運行的工廠100所在的運行情形或設(shè)置將決定在工廠100中在任何特定的時間將要被需要的以每種不同的形式(VHP蒸汽、HP蒸汽、MP蒸汽、LP蒸汽、電能、等) 的能量的量。此外，在圖2的工廠100中存在多種不同的運行不同的能量產(chǎn)生裝置的方法或方式，以產(chǎn)生以每種所需形式(電、蒸汽，等)的能量的期望量。工廠100的負載可以被表示為在電力線108上要求的或者需要的能量、在線112中的低壓蒸汽、在線110中的中壓蒸汽、在線124中的高壓蒸汽的形式。當然，由負載使用的能量可以基于在任何特定時間被附加的設(shè)備要求的需求，來為其他工廠設(shè)備提供能量。當然，存在多種不同的方法和方式來運行工廠100中的多種不同的工廠設(shè)備，以在任何特定的時間提供或者產(chǎn)生需要的負載，包括(通過關(guān)閉鍋爐102中的一個或多個、以更低的輸出或者容量運行鍋爐102，等)改變鍋爐102的運行，改變在任何特定的時間運行的蒸汽渦輪發(fā)動機106或者燃氣渦輪發(fā)電機120的數(shù)量，以更高或者更低的輸出或水平運行電站鍋爐1 或者渦輪106和120，等。仍進一步地，圖2中的能量產(chǎn)生系統(tǒng)中的一些可比其他更高效，并且當然地，這些系統(tǒng)中的不同的個體使用不同的能量源(例如，天然氣、燃油，等)，其可以在任何特定的時間具有更高或者更低的成本。仍進一步地，在一些情形下， 從電網(wǎng)購買電能比在工廠100中產(chǎn)生電能更便宜。因此，如下是可能的，即在圖2中的工廠 100中，在任何特定的時間，考慮能量成本地運行所有工廠電力系統(tǒng)或者僅運行這些電力系統(tǒng)的一個子集，以在工廠100中，以最有效益的方式產(chǎn)生能量和能源，是可期望的。圖3示出了可以被用于以某些最優(yōu)的方式，控制圖2的工業(yè)工廠100中的設(shè)備的、 示例的能量管理系統(tǒng)190。該能量管理系統(tǒng)190被示為圖1所示的系統(tǒng)10的簡化的形式， 可以理解，能量管理系統(tǒng)190可以包括圖1所示的多種部件。仍進一步地，可以理解，此處描述的能量管理系統(tǒng)10，190等中的所有部件被優(yōu)選地作為計算機可讀指令或者程序存儲在一個或多個計算機可讀介質(zhì)或者存儲器上，并且當在計算機處理器上被執(zhí)行時，如此處所述地運行。在圖3的特定的例子中，能量管理系統(tǒng)190確定是否在工廠190中，基于能量的成本，通過停止或者開始圖2中的不同件的能量產(chǎn)生設(shè)備，來卸除負載或者恢復(fù)負載。此處，能量管理系統(tǒng)190能夠基于與當前時間的能量成本相關(guān)聯(lián)的經(jīng)濟，確定是否在特定的當前時間、在工廠100中卸除負載或者恢復(fù)負載，或者能夠基于與工廠100中的能量產(chǎn)生系統(tǒng)的運行相關(guān)聯(lián)的預(yù)測的能量成本，確定隨著時間范圍上的關(guān)閉或者恢復(fù)負載的計劃。更特別地，如圖3所示，數(shù)值求解器14被耦接至專家引擎12，并接收，能量的成本 (以被工廠100購買的不同的形式)、燃油的成本(例如，天然氣和石油)和來自電網(wǎng)的能量銷售價格，作為輸入。數(shù)值求解器14，使用這些因素(以及過程工廠設(shè)備的建模)，確定最小化或最大化目標函數(shù)(圖3中未示出)的一個工廠運行情形或者工廠設(shè)備設(shè)置。數(shù)值求解器14可以，例如確定最小化對于工廠運行的特定水平的能量產(chǎn)生的成本(也即，以最優(yōu)或者減少的成本在預(yù)定的水平運行工廠的多種設(shè)備)的工廠運行設(shè)置(以將運行或者將被關(guān)閉的設(shè)備、是否產(chǎn)生并使用能量、產(chǎn)生和銷售能量、不產(chǎn)生能量、或者它們的一些組合的形式)，確定考慮與工廠100的運行相關(guān)的能量成本，最大化工廠100的效益的工廠運行設(shè)置，等。專家引擎12然后使用由數(shù)值求解器14得出的工廠運行情形，以及在任何特定的時間出現(xiàn)或者所希望的過程條件，以確定工廠設(shè)備的哪個或哪些特定的組運行或者下線。此處，專家引擎12可以基于過程條件、工廠設(shè)備的維護計劃、或被專家引擎12使用的在規(guī)則43(圖1)中表示的任何其他希望的標準，確定將被移除或者放回至線上的設(shè)備的子集組。此外，專家引擎12可以確定卸除負載或者恢復(fù)負載的順序，其帶來最優(yōu)的能量使用或工廠運行。負載卸除或者負載恢復(fù)的順序能夠被作為規(guī)則43進行存儲，或者能夠通過在多種不同的情形中使用規(guī)則43來被確定。在任何事件中，專家引擎12輸出將被用于控制多種工廠設(shè)備的運行，從而控制工廠100中的特定的設(shè)備的負載卸除信號或者負載恢復(fù)信號，以實現(xiàn)由數(shù)值求解器14得出的通用的運行情形。當然，如上所指示的，專家引擎12的輸出可以被提供給工廠控制器50(圖1)，其可使用這些信號來實現(xiàn)負載卸除和負載恢復(fù)操作，或者作為推薦的工廠運行計劃被發(fā)送給用戶。
在該情形中，將數(shù)值求解器14用作工業(yè)工廠中的能量管理系統(tǒng)190的一部分，允許何時產(chǎn)生能量、何時購買能量以及何時銷售能量的決策與產(chǎn)生最大化的工廠效益的目標函數(shù)一起被解決。例如，基于在時間上的能量的市場價格，在時間上削減生產(chǎn)以及銷售能量而不是購買能量以驅(qū)動過程100可以是更有利的。在另一些情形中，從電網(wǎng)購買能量比生產(chǎn)能量以運行工廠設(shè)備更有利。當然，專家引擎12可以基于可獲取的工廠設(shè)備、工廠100 的要求的生產(chǎn)力等控制在確定最優(yōu)的工廠運行設(shè)置或配置中數(shù)值求解器14可以考慮或分析的特定的類型的考慮。作為另一個例子，圖4示出了與例如學?；蛘叽髮W校園、酒店、公寓或者其他多個單元或者多個建筑的能量用戶相關(guān)聯(lián)的工廠發(fā)電廠200。發(fā)電廠200包括一組燃燒渦輪發(fā)電機210，其通過燃燒由供應(yīng)線212提供的天然氣產(chǎn)生電力、并且其將電能提供給電力線 214。附加地，除了通過燃燒來自線212的天然氣內(nèi)部地產(chǎn)生的熱量之外，熱量恢復(fù)蒸汽產(chǎn)生器216使用由燃燒渦輪發(fā)電機216產(chǎn)生的廢棄熱量，來在蒸汽線220中產(chǎn)生高壓(HP)蒸汽。電站鍋爐222還燃燒來自氣體供應(yīng)線212的天然氣和/或由供應(yīng)線224提供的燃油， 以在蒸汽線220中產(chǎn)生高壓蒸汽。蒸汽線220中的高壓蒸汽然后被一系列的蒸汽渦輪發(fā)動機230使用，蒸汽渦輪發(fā)動機230產(chǎn)生電能并將能量提供給電力線214。電力線214可以被用于為校園內(nèi)或者其他建筑設(shè)施內(nèi)的電力系統(tǒng)(例如，燈光、泵、自動扶梯、電梯等)提供能量。此外，從蒸汽渦輪發(fā)動機230輸出的中間壓(IP)蒸汽被提供給蒸汽線240，并且該蒸汽被用于，例如驅(qū)動或者提供能量給加熱系統(tǒng)或者校園、建筑中的其他蒸汽驅(qū)動的系統(tǒng)。附加地，如圖4所示，校園或者其他建筑包括一組電冷凝器250，其使用在電力線 214上提供的電能冷卻水。來自冷凝器250的冷卻水被按需要提供給校園或者建筑用于冷卻的目的(例如，作為冷水供應(yīng)、用于空調(diào)系統(tǒng)，等)。此外，來自冷凝器250的冷卻水可以被提供給作為能量存儲單元運行的熱量存儲單元254。在以后的時間，存儲在熱量存儲單元254中的冷卻水可以被提供給校園用于空調(diào)或者其他用途。冷凝器250以及熱存儲裝置 254使得在用于提供能量給冷凝器250的天然氣、石油或者電力在較低價格時，能量能夠被用于產(chǎn)生冷卻水，然后在電能成本、天然氣或者石油成本較高時，使用冷卻水驅(qū)動空調(diào)單元或者其他冷卻水驅(qū)動的單元。現(xiàn)在參考圖5，能量管理系統(tǒng)290，以在圖1中所描述的形式，被示出為包括專家引擎12和數(shù)值求解器14。在該情形中，能量管理系統(tǒng)290能夠被用于最小化與圖4中的校園或者建筑工廠200的運行相關(guān)聯(lián)的能量成本。更具體地，專家引擎12可接收輸入，例如， 當前或者預(yù)測未來的天氣情況、日的類型(例如，是否是工作日還是周末，學校是否上課還是休假，等)，日的時間，等，或者任何其他的信息，例如一組在校園、建筑等發(fā)生的計劃的事件，其使得專家引擎12能夠估計在一個特定時間期間冷卻水、蒸汽和其他能量的使用。到專家引擎12的輸入可反映當前的條件以及在時間范圍內(nèi)預(yù)測或者預(yù)計的未來條件，根據(jù)該些條件，在工廠200的能量成本將被優(yōu)化。專家引擎12然后可以得出或者確定期望的在被考慮的特定的時間期間滿足校園或者建筑的需要的冷卻水需求、電力和蒸汽需求和其他能量需求。專家系統(tǒng)12向數(shù)值求解器14提供冷卻水需求和其他能量需求，數(shù)值求解器14 使用這些需求、燃料的成本(例如天然氣、燃油、來自電網(wǎng)的電力，等)以及設(shè)備建模(未示出)，以從能量成本角度，確定工廠設(shè)備的最優(yōu)的負載。數(shù)值求解器14可通過最小化或者最大化限定或表示從能量成本角度判斷最優(yōu)的工廠設(shè)置的方式的目標函數(shù)46進行該決定。最優(yōu)的負載可表示將在任何特定時間、或者一段時間運行的燃燒和蒸汽渦輪發(fā)動機210 和230、電站鍋爐222、蒸汽發(fā)動機216和冷凝器214的組合和其中每個中的多少個，從而以最低的能量成本，滿足所要求的需求。當然，由數(shù)值求解器14確定的最優(yōu)的設(shè)置(使用這些設(shè)備的建模)考慮了運行多種類型的能量產(chǎn)生設(shè)備的成本，包括天然氣、電力、燃油的成本，以獲取工廠200中的需要的負載，并可以考慮選擇存儲冷卻水一段時間以用于后續(xù)使用。事實上，在一些情形中，數(shù)值求解器14可以得出最優(yōu)工廠運行設(shè)置，其在一段時間內(nèi)運行冷凝器250并且將冷卻水存儲一段時間，并且其隨后在較晚的時間使用該所存儲的水以滿足負載需求。在任何情況下，專家引擎12接收指示工廠設(shè)備的最優(yōu)負載的信息，并改變冷凝器250和其他能量產(chǎn)生設(shè)備的運行，以基于由數(shù)值求解器14確定的最優(yōu)的工廠運行點來控制工廠能量產(chǎn)生設(shè)備。在另一個例子中，能量管理系統(tǒng)290可被用于向城市提供熱水和冷水的工業(yè)場所或者工廠中。此處，在專家系統(tǒng)12中可以要求預(yù)測軟件基于天氣預(yù)報、年中的季節(jié)、日中的時間和日的類型例如周末或節(jié)假日來預(yù)測熱水或冷水需求。如果專家系統(tǒng)12知道對冷卻水的需求將會很大，則工廠中的冷凝器將在該場所打開。然而，如果沒有大的需要，則冷卻水可在非高峰時間被制造并且被放入熱能存儲裝置中，并在高峰時間被使用。作為進一步的例子，圖6示出了典型的熱電聯(lián)合(CHP)多工廠、能量工廠300，其中，此處描述的能量管理系統(tǒng)能夠被使用。圖6中的工廠300包括三個獨立的工廠區(qū)域或者具有不同組的能量產(chǎn)生設(shè)備，且這些工廠區(qū)域可以在三個不同的物理位置。工廠區(qū)域包括第一系統(tǒng)302，其在10千伏電力供應(yīng)303處產(chǎn)生電能并在供應(yīng)線308產(chǎn)生熱水，一個組合的循環(huán)系統(tǒng)304，其在132千伏電網(wǎng)供應(yīng)線305處產(chǎn)生電能并在供應(yīng)線308處產(chǎn)生熱水， 以及第二系統(tǒng)306，其在第二 10千伏線307處產(chǎn)生電能、在供應(yīng)線308處提供熱水并在蒸汽供應(yīng)線309處提供蒸汽。因此，圖6的CHP300產(chǎn)生多種形式的能量，包括在10千伏電力供應(yīng)303處的電能(其可以以第一價格售出)，在132千伏電力供應(yīng)305處的電能(其可以例如以電網(wǎng)的價格銷售給公共設(shè)施電網(wǎng))，以及在10千伏電力供應(yīng)307處的電能(其可以以第三價格售出)。圖6的CHP300還在熱水供應(yīng)線308處產(chǎn)生熱水，其可以被銷售給城鎮(zhèn)、城市或者其他用戶，并在蒸汽供應(yīng)線308處產(chǎn)生蒸汽，其可以被銷售給工業(yè)用戶、城市、 建筑或者住宅，等。如圖6所示，系統(tǒng)302包括六個發(fā)電機310，其通過將原動力轉(zhuǎn)換至在電力線303 上的電能而運行。燃燒引擎312向發(fā)電機310提供原動力并通過將天然氣(來源于氣體供應(yīng)裝置314)作為燃料或者燃燒源燃燒而運行。來自燃燒引擎312的廢棄熱量被用于熱交換器316，以加熱冷水線318中的水，將加熱的水作為熱水提供至熱水線319，該熱水線319與水供應(yīng)線308連接。以相似的方式，系統(tǒng)304，其被示出為組合的循環(huán)氣和蒸汽渦輪發(fā)電機系統(tǒng)，包括氣渦輪320和蒸汽渦輪322，它們驅(qū)動在電力線305上產(chǎn)生132千伏電力的發(fā)電機326。氣渦輪320通過燃燒天然氣運行以驅(qū)動發(fā)電機326，并且附加地產(chǎn)生熱量，該熱量被提供給在熱量恢復(fù)蒸汽產(chǎn)生器(HRSG) 3 中的熱交換器。HRSG 3 產(chǎn)生蒸汽，該蒸汽被提供以用于驅(qū)動蒸汽渦輪322。從蒸汽渦輪322輸出的低壓蒸汽通過線330被提供給系統(tǒng)306或者可以被直接連接至蒸汽提供裝置309用于銷售給第三方。線330上的蒸汽輸出可以被以例如 8. 5巴提供給系統(tǒng)306。附加地，來自蒸汽渦輪322的熱量被提供給熱量交換器332，該熱量交換器332加熱在冷水供應(yīng)線318中的水，并在熱水供應(yīng)線319上提供熱水，該熱水通過熱水供應(yīng)308被提供至用戶。系統(tǒng)306包括第一組鍋爐340，其可以是氣或者油或者汽和油共同燃燒的蒸汽鍋爐。鍋爐340可以具有不同的容積率(例如10噸/小時，20噸/小時，50噸/小時，等)并且可以以不同的輸出壓強產(chǎn)生蒸汽，例如8. 5巴和40巴。鍋爐340的8. 5巴輸出被直接連接到蒸汽供應(yīng)309。在以40巴輸出蒸汽的兩個鍋爐的情形中，鍋爐的輸出可以被在減壓閥或調(diào)節(jié)器342中在壓強上逐步下降或者減少，從而使得這些鍋爐向蒸汽供應(yīng)309提供蒸汽。 系統(tǒng)306還包括一組熱水鍋爐344，其可以被氣燃燒，油燃燒或者氣、油共同燃燒，且運行以加熱來自冷水線318的水，并向熱水線319提供熱水，然后該熱水被傳輸給熱水供應(yīng)308。進一步地，由蒸汽鍋爐340產(chǎn)生的高壓蒸汽(例如，40巴)被提供給驅(qū)動發(fā)電機 352的蒸汽渦輪350，發(fā)電機352轉(zhuǎn)而向供應(yīng)線307提供10千伏電力或者能量。蒸汽渦輪 350的低壓蒸汽輸出被用在熱量交換器3M中以將來自線318的冷水轉(zhuǎn)換為熱水，該熱水被傳輸至線319，以通過熱水供應(yīng)308被售出。以相似的方式，熱量交換器356使用在線330 上8. 5巴壓強的蒸汽以將由冷水供應(yīng)線318供應(yīng)的冷水轉(zhuǎn)換為熱水，該熱水被傳輸至熱水線319，以通過熱水供應(yīng)308被售出。因此，圖6中的CHP工廠300包括多種不同類型的能量產(chǎn)生設(shè)備，其產(chǎn)生多種不同類型的能量相關(guān)的輸出，包括電能、熱水和蒸汽。這些形式的能量或者能源中的每一個可以以不同的價格被銷售給多種不同的用戶，這些用戶在不同的時間具有不同的需求。此外，工廠300的設(shè)備使用不同類型的原材料以運行，包括天然氣和油、且這些原材料的價格可以隨時間變化，或者相對于彼此發(fā)生變化。當從效益的角度確定運行工廠300的最佳的方式時，所有這些因素構(gòu)成了非常復(fù)雜的分析。特別地，在能量工廠300中，基于在任何特定的時間的工廠的最大化效益，基于對于多種類型的能量中的各個的(當前或預(yù)測)需求，基于 (當前的或者預(yù)測的將來的)不同形式的能源或者能量能夠被售出的不同的價格，以及基于(當前的或者預(yù)測的將來的)包括用于燃燒鍋爐、氣發(fā)電機、蒸汽渦輪等的氣、油的原材料的成本，可以希望獲取不同類型的設(shè)備中的每一個的最大化或者最佳的使用。圖7表示能量管理系統(tǒng)390，其可被用于在任何特定時間或在時間段上，確定運行工廠300中的各種設(shè)備的最優(yōu)方法，以便，例如，獲取工廠300的最高效益率。能量管理系統(tǒng)390是參照圖1描述的基本形式，并包含耦接于數(shù)值求解器14的專家系統(tǒng)12。在這種情況下，專家系統(tǒng)12可接收天氣情況(針對從工廠300獲取蒸汽，熱水等的各種用戶)和生產(chǎn)計劃，其與由工廠300所售的各種不同類型能量，包含熱水，蒸汽，電能等的用戶或購買者相關(guān)。專家系統(tǒng)12還可確定或接收輸入，其關(guān)于日的類型(季，周末或工作日，節(jié)假日，等)，日的時間，等。專家系統(tǒng)12然后可確定或估計針對由工廠300所售的各種不同類型能量中的每一個的當前需求或需求計劃(在當前或在預(yù)測的或估計時間范圍內(nèi))，該需求包含熱水需求，蒸汽需求，并且，如果需要，電力線303，305，307中的每一個的電能需求。專家系統(tǒng)12提供這些需求，其可在期望需求的范圍內(nèi)，如果需要，可提供這些需求至數(shù)值求解器14。數(shù)值求解器14還可接收以能量成本的形式和以能量售價的各種不同形式的輸入， 還有在工廠300內(nèi)使用的燃料成本(例如，天然氣，石油，等)。數(shù)值求解器14然后可使用目標函數(shù)46來確定可提供所需熱水和蒸汽需求，并在需要時，提供能量需求的工廠運行情形，最小化工廠300內(nèi)使用的天然氣和石油的成本的工廠運行情形或最大化工廠300的總體效益的工廠運行情形。在這種情況下，數(shù)值求解器14可考慮或能夠考慮提供附加能量到電網(wǎng)或電力線303和307中的一個或兩個電力線303和307以增加工廠300的輸入或，替換的，當這樣做不經(jīng)濟時，以不提供任何能量到這些源的方式運行工廠300。替換的，具體如圖7所示，數(shù)值求解器14可確定在CHP系統(tǒng)300中產(chǎn)生最大效益的最小氣體使用工廠情形或配置。當然，如圖6所示，專家系統(tǒng)12可從數(shù)值求解器14接收對于工廠300產(chǎn)生最大效益的最小氣體使用的工廠運行情形，并控制工廠設(shè)備來實現(xiàn)該情形。當最優(yōu)情形僅用于運行任何特定類型設(shè)備的一個子集組(諸如少于所有的鍋爐340)的調(diào)用時，專家系統(tǒng)12還能更改或填滿所確定的情形，通過例如，選擇哪個具體設(shè)備來運行。替換的，專家系統(tǒng)12可提供該情形(如被專家系統(tǒng)12潛在地更改)到用戶或操作者來實現(xiàn)。作 為進一步的實施例，圖8表示能量管理系統(tǒng)490，是參照圖1描述的基本形式，其可被用于獨立住所，多住戶建筑，諸如公寓，旅館，零售店等來確定，例如，在時間段上來產(chǎn)生最小能量成本，同時還提供各種加熱或冷卻系統(tǒng)的可接受的運行，和其他存在于工廠的或與工廠有聯(lián)系的能量產(chǎn)生，使用和存儲系統(tǒng)的可接受的運行。如圖8所示，專家系統(tǒng)12 可接收日的類型，時間年，日的時間，等作為輸入。附加地，專家系統(tǒng)可接收關(guān)于當前和/或預(yù)測天氣情況的信息，關(guān)于在工廠中的計劃活動(例如，聚會，會議，等)和用于這些活動的時間及所需資源的列表或信息。還進一步，專家系統(tǒng)12可接收熱水需求和/或HVAC需求， 其可能是當前需求或為未來的預(yù)測需求。使用該信息，專家系統(tǒng)12可針對工廠中的能量相關(guān)系統(tǒng)中的每一個確定當前或期望使用或需求，包含電力需求，熱水需求，蒸汽需求，等并且專家系統(tǒng)12提供這些需求到數(shù)值求解器14。當然，對于這些需求中的每一個，這些需求可以在可能輸出的范圍中被表現(xiàn)，以允許數(shù)值求解器14在確定產(chǎn)生最大效益或最小能量使用的工廠配置時的一些靈活性。當然，專家系統(tǒng)12可在時間上變化提供給數(shù)值求解器14 的水需求，電力需求或蒸汽需求或在預(yù)測范圍內(nèi)提供需求的預(yù)報，為此數(shù)值求解器14被用于確定最優(yōu)配置。在任何情況下，數(shù)值求解器14也可接收以電網(wǎng)能量的需求，來自電網(wǎng)的能量的成本，諸如工廠設(shè)備中使用的天然氣的燃料成本，和傳遞到，例如，電網(wǎng)的能量售價為形式的輸入。數(shù)值求解器14還可接收或接入到與其他能量源的可用性相關(guān)的信息，諸如可基于太陽光提供一些能量的屋頂光伏陣列，微渦輪CHP如果它在工廠中是可用的，諸如熱存儲單元的能量存儲單元如果那些是可用的，等。數(shù)值求解器14然后使用目標函數(shù)46和上面討論的輸入來確定工廠運行的配置，其運行以提供滿足或落入由專家系統(tǒng)12指定的需求的負載需求并且能最小化能量成本的負載需求。數(shù)值求解器14可基于指示當前情勢的信息而運行并確定在當前時間的最優(yōu)工廠運行點，或可基于在預(yù)先確定的時間段上的預(yù)測信息來確定在該時間段上最小化能量成本的一組工廠運行設(shè)定。當然，在稍后的例子中，數(shù)值求解器14可以導(dǎo)致能量被存儲一段時間并且然后在預(yù)測范圍內(nèi)的后來的時間被使用，該預(yù)測范圍在整個時間段內(nèi)最小化能量成本。盡管數(shù)值求解器14被表示為提供直接到工廠 (旅館，聚會，公寓建筑，居所等)中的一個或多個控制器的所確定的運行配置，或提供最優(yōu)情形給用戶來手動或通過其他非自動方式來實現(xiàn)，但是數(shù)值求解器14可提供該已確定的最優(yōu)工廠運行情形到專家系統(tǒng)12，該專家系統(tǒng)12能在發(fā)送其到控制器或用戶前以上述任何方式更改該情形。此外，可以被理解的是，在居住處或建筑內(nèi)能量供應(yīng)環(huán)境中有許多其他能量用戶和能量產(chǎn)生和存儲的源，這些能量供應(yīng)環(huán)境可以被能量管理系統(tǒng)490考慮。例如，許多家或建筑包含可被控制以在任何特定或需要時間發(fā)電的后備氣發(fā)電產(chǎn)生器，基于這樣做的經(jīng)濟性。此外，家里的電力車在電成本低時能夠被充電并在電成本高時被放電，其對減少家里的能量成本是有益的。類似的，混合加熱/冷卻和能量可在局部接地源加熱泵中運行，其當需要時可被控制來制造熱水或冷水。熱存儲設(shè)備可在低電力能量成本循環(huán)中被充填到家或建筑中并能夠在高電力能量成本中使用。家或建筑系統(tǒng)可被控制在夜間制造冰并在熱的夏季白天為了冷卻目的而化冰。鹽浴可被用于在電價格高時產(chǎn)生熱，并且在電價格低時鹽會融化。附加地，在這些設(shè)定中，局部生物沼氣池，氫產(chǎn)生器和有機垃圾氣體發(fā)生器能夠被用于產(chǎn)生能量。如將被理解的，這里描述的能量管理系統(tǒng)10，190，290，390，490可以兩種模式運行，包含咨詢模式和控制模式并在某些情況下，與優(yōu)化器結(jié)合來有利地起作用。這里描述的能量管理系統(tǒng)可降級為假定在站點現(xiàn)有的正確設(shè)備的單一能量消耗者。此外，這里描述的途徑實現(xiàn)了在變化的經(jīng)濟條件中的全面的能量管理，包含基于或考慮使用能量或延遲能量使用的成本做出工廠運行決定。附加地，盡管能量管理系統(tǒng)10這里被一般描述為以各種模式?jīng)Q定是否購買或出售能量(從能量供應(yīng)的角度)，能量管理系統(tǒng)10還可以在一段時間內(nèi)運行以簡便地使得工廠設(shè)備停止工作。當產(chǎn)生能量的激勵當前不足以啟動或停止設(shè)備時， 這種情況可能存在，但是專家系統(tǒng)12檢測附近區(qū)間機會，其提供更好的出售機會或能量制造機會。另一個可能使用能量管理系統(tǒng)10的例子是在鋁制造工廠，在其中能量管理系統(tǒng) 10可被用于確定減少或停止生產(chǎn)是否更有利并替換的出售能量。在這種情況下，數(shù)值求解器14可被用于使用最大效益目標，并且能量管理系統(tǒng)10既可以以正確順序?qū)崿F(xiàn)電負載自動移除又可以在一旦更有利開始再次生產(chǎn)鋁時恢復(fù)那些負載。在這種背景下，專家系統(tǒng)12 可以使用存儲規(guī)則43運行來確保負載以合適的順序被停止和開始，并且為這樣做，專家系統(tǒng)12應(yīng)該存儲規(guī)則或程序，其約束過程設(shè)備與它們的相互依賴關(guān)系。當然，能量管理系統(tǒng)10的十分有用的部件是專家系統(tǒng)12，其基于經(jīng)濟性確定買/ 賣或生產(chǎn)/不生產(chǎn)決定，和數(shù)值求解器14，其以高度計算的方式分析過程認識來使得專家系統(tǒng)12作出決定。專家系統(tǒng)12還能夠被用于決定是否用于從運行中移除項目的時間范圍是被保證的和設(shè)備應(yīng)該被打開和關(guān)閉的順序，因為負載的移除或恢復(fù)應(yīng)該被以合適的順序執(zhí)行并且被專家系統(tǒng)認識控制。一種有利的集成使用專家引擎和數(shù)值求解器作為優(yōu)化系統(tǒng)的一部分的方法是配置專家引擎來以迭代方式調(diào)用數(shù)值求解器(即，一次或多次)以使確保專家系統(tǒng)通過操縱數(shù)值求解器經(jīng)過數(shù)值求解器的一個或多個運行確定最優(yōu)解決方案從而獲得最優(yōu)解決方案。 在該情形中，通過提供數(shù)值求解器第一組一般約束或設(shè)備配置信息，基于那些一般約束或設(shè)備配置信息通過運行數(shù)值求解器來優(yōu)化系統(tǒng)，專家系統(tǒng)多次調(diào)用數(shù)值求解器，并且然后使用數(shù)值求解器的結(jié)果來確定一組新的或精確的約束或設(shè)備配置信息。然后通過提供數(shù)值求解器一組精確的約束或設(shè)備配置參數(shù)以使基于該組提供到數(shù)值求解器的精確輸入來獲取更精確的最優(yōu)性，專家引擎可以第二次調(diào)用數(shù)值求解器。專家引擎然后可以使用數(shù)值求解器的輸出來得出一組更進一步的設(shè)備約束，等，并再次調(diào)用數(shù)值求解器。專家引擎能夠根據(jù)需要迭代這個過程很多次來產(chǎn)生針對工廠的最優(yōu)解決方案。當實施迭代程序時，專家引擎可基于不同配置方法(即，那些在運行途徑上具有顯著不同)來在每一個到數(shù)值求解器的獨立調(diào)用中得出和傳遞不同的一般設(shè)備配置以確定哪種一般配置方法是最優(yōu)的。當數(shù)值求解器不能簡單的或?qū)崟r的運行所有不同的可能組的工廠設(shè)備的配置以確定全局最優(yōu)設(shè)定時，這種類型的迭代調(diào)用是有用的。因此，在該情形中，專家系統(tǒng)限制數(shù)值求解器所做的考慮的范圍以減少數(shù)值求解器上的工作負載。在另一方面，通過提供一般范圍給數(shù)值求解器，并使用數(shù)值求解器的結(jié)果來減少或查明子范圍，其導(dǎo)致工廠設(shè)備的更優(yōu)化配置，專家引擎可以縮小范圍(例如，在給定時間運行的一定范圍的設(shè)備單元，設(shè)備變量范圍，等)。這里，專家引擎可存儲足夠邏輯或規(guī)則以能夠限制數(shù)值求解器的考慮，以這種方式，僅僅一次調(diào)用到數(shù)值求解器是必需的。當然，專家引擎可以將這兩個程序應(yīng)用至到數(shù)值求解器的不同組的調(diào)用。圖9表示總體流程圖400，其表示一種實現(xiàn)專家引擎和數(shù)值求解器之間的迭代相互作用的方法，該方法能夠被用于以通過被用于數(shù)值求解器中的目標函數(shù)限定的特別工廠解決方案的最優(yōu)性來產(chǎn)生最優(yōu)工廠解決方案。盡管上述例子中描述的目標函數(shù)確定最低或最優(yōu)能量使用配置，但是其他目標函數(shù)也能被使用或替換，包含那些所確定的最優(yōu)解決方案，其優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，從一組特定原材料生產(chǎn)的端產(chǎn)品數(shù)量，使用的原材料的成本，處理活動中使用的能量，等，或兩個或多個這些或其他目標的組合。在任何情況下，流程圖400中的塊402收集，接受或確定一組過程輸入和要求需求，其用于確定工廠的優(yōu)化。過程輸入可以是，例如，提供到工廠的原材料的數(shù)量和特性，工廠中設(shè)備遵從的周圍條件(例如，溫度，壓力，濕度，等)或工廠中的其他當前條件諸如各種工廠設(shè)備的狀態(tài)，和關(guān)于與工廠優(yōu)化相關(guān)的工廠的任何其他輸入或數(shù)據(jù)。工廠要求可以是針對一定數(shù)量的工廠輸出的要求(例如，以諸如電能，蒸汽能量等各種形式的能量，一定數(shù)量的生產(chǎn)資料，諸如物理產(chǎn)品或處理過的產(chǎn)品，諸如蒸餾工廠中的蒸餾水，等)。附加地或替換的，要求可以是工廠輸出的質(zhì)量的形式(例如，由材料或能量的可測量特性限定的由工廠產(chǎn)生的材料質(zhì)量或能量)，或任何數(shù)量和質(zhì)量的組合。過程輸入和要求，其可以被在例如，控制系統(tǒng)，用戶接口系統(tǒng)等中得出或被關(guān)聯(lián)， 被提供給塊404，該塊404預(yù)處理這些輸入以運行當前處理評估并且基于存儲在專家引擎上的規(guī)則或任何其他認識數(shù)據(jù)庫以確定處理能力。一般而言，塊404可以被諸如這里描述的那些中的任何專家引擎運行。塊406然后可以存儲預(yù)處理過的數(shù)據(jù)和提供該數(shù)據(jù)到數(shù)值求解器用于處理，諸如上述的任何數(shù)值求解器，以基于存儲數(shù)據(jù)和數(shù)值求解器使用的目標函數(shù)確定最優(yōu)工廠配置?？墒褂么鎯Φ挠糜诠S或其他設(shè)備組的任何組過程建模，并使用來自專家引擎的約束和其他預(yù)處理信息來執(zhí)行由數(shù)值求解器執(zhí)行的分析，該專家引擎引導(dǎo)數(shù)值求解器執(zhí)行的分析。當然，數(shù)值求解器還使用目標函數(shù)(其可以是任何限定或識別一個與另一個比較得到的不同結(jié)果的相對最優(yōu)的計算關(guān)系)。數(shù)值求解器執(zhí)行的處理在塊 408表示，其提供結(jié)果(即，由目標函數(shù)基于提供給它的輸入和約束以及存儲在其中的目標函數(shù)確定的優(yōu)化結(jié)果)到塊410，其可以被專家引擎運行。 在塊410，專家引擎評估基于所存儲的預(yù)處理數(shù)據(jù)(由塊406傳遞來的)得出的， 使用一組存儲在專家引擎上的規(guī)則的數(shù)值求解器的結(jié)果。如果需要，專家引擎然后可以改變或提煉提供到數(shù)值求解器的輸入或數(shù)據(jù)(即，在塊408處)以獲取不同的或更精確的最優(yōu)性。在該情形中，使用專家引擎中的規(guī)則，專家系統(tǒng)可以評估數(shù)值求解器的結(jié)果(根據(jù)基于提供到數(shù)值求解器的先前組輸入的優(yōu)化工廠配置)和可以更改到數(shù)值求解器的輸入(以由專家引擎內(nèi)的動作限定或允許的形式)以提供一組新輸入和參數(shù)到數(shù)值求解器。數(shù)值求解器然后基于一組新的或更精確的組的輸入來運行或操作以確定新的或不同的最優(yōu)工廠配置或工廠運行解決方案，其然后被提供回到塊410用于專家引擎的評估。將被理解的是，在某些情況下，通過提煉某些輸入(諸如數(shù)值求解器中使用的范圍，數(shù)字或變量值)，專家引擎可改變到數(shù)值求解器的輸入。專家引擎可以基于數(shù)值求解器的一個或多個之前評估的結(jié)果來提煉或改變這些輸入以確定或選擇到數(shù)值求解器的下一組輸入中的值或范圍。這里，專家引擎評估并使用數(shù)值求解器的之前運行結(jié)果來確定數(shù)值求解器的下一運行使用的輸入以提煉或查明最優(yōu)工廠解決方案。在其他情況下，專家引擎可提供大量或顯著不同的工廠配置，約束或運行方向到數(shù)值求解器并可以比較針對這些不同情形中的每一個的數(shù)值求解器的輸出以確定哪個情形是更優(yōu)化的。例如，在該情形中，專家引擎可配置工廠環(huán)境以不同地運行(諸如引起燃燒器燃燒氣而不是石油，以混合循環(huán)模式而不是單一循環(huán)模式運行能量單元，等)以便測試不同可能的(和不持續(xù)的)配置工廠的方式，并且然后比較不同運行的結(jié)果來確定哪一工廠配置方法更好或提供更優(yōu)結(jié)果。當然，專家系統(tǒng)可以確定在數(shù)值求解器的初始運行中可能的一般設(shè)備配置或設(shè)定中的哪一個是最好的，并且然后查明或確定用于數(shù)值求解器的其后運行的，用于確定工廠配置方法的特定變量值或范圍。專家系統(tǒng)(在塊410實現(xiàn))，可以根據(jù)需要，調(diào)用數(shù)值求解器(在塊408實現(xiàn))任何次數(shù)，以確定最優(yōu)工廠運行配置。在某些情況下，基于該邏輯，專家系統(tǒng)已經(jīng)存儲有足夠邏輯以能夠有效的限制計算考慮(即，限制數(shù)值求解器考慮的優(yōu)化問題的范圍)以使數(shù)值求解器僅需要被調(diào)用一次。在某些點上，塊410的輸出被提供給塊412 (通常也被專家引擎實現(xiàn))，在塊412， 專家引擎執(zhí)行數(shù)值求解器確定的最優(yōu)結(jié)果的后處理。該后處理可以是形式為，例如，選擇特定設(shè)備或工廠內(nèi)的設(shè)備的設(shè)定(再次基于專家引擎上存儲的規(guī)則和動作)并且這些設(shè)定可被提供給控制系統(tǒng)或給用戶以實現(xiàn)由迭代的連接的專家引擎和數(shù)值求解器確定的最優(yōu)工廠配置。盡管后處理可被執(zhí)行以精確實施由迭代的連接的專家引擎和數(shù)值求解器確定的最優(yōu)工廠配置來，例如，實施其他目標或系統(tǒng)約束(例如，相同地運行不同工廠設(shè)備，以安全方式運行設(shè)備，允許處于維修中的設(shè)備的關(guān)斷，等)，但是后處理的結(jié)果還可被用于再限定約束，要求或其他可首先被優(yōu)化器使用的工廠輸入條件。該動作由塊414表示，其可確定在當前工廠條件下負載要求是不能被實際實施或獲取的，并且其可確定或建議更實際的新負載要求。塊414還可以，例如，建議對于工廠輸入或工廠的周圍條件的改變以獲取更好結(jié)果。在任何情況下，在該情形中，塊414可提供新工廠負載條件和/或工廠輸入到優(yōu)化器，其被用于優(yōu)化器的進一步運行中以使得基于新負載要求或工廠輸入條件得出對于工廠的更好或更優(yōu)的解決方案。專家系統(tǒng)和可被調(diào)用的數(shù)值求解器的組合能夠解決十分復(fù)雜的優(yōu)化問題，其中很多決定需要被以接近實時地做出。一般而言，專家系統(tǒng)和常規(guī)優(yōu)化器(數(shù)值求解器)自身都不足夠魯棒以滿足該復(fù)雜挑戰(zhàn)的要求。更具體的，因為建模被得出以反映系統(tǒng)，諸如工廠 /社區(qū)的運行和相互作用，存在復(fù)雜優(yōu)化問題。但是，依賴于系統(tǒng)要求的復(fù)雜度，設(shè)備的一些子集組必須普遍繼續(xù)運行或必須被設(shè)定為運行。為滿足該需求，工廠建模通常包含諸如具有0或1的值的二進制變量的整數(shù)變量，指示一個設(shè)備應(yīng)該打開或關(guān)閉。在該情形中，對于任何可能運行(以產(chǎn)生產(chǎn)品或滿足負載要求)的設(shè)備通常有一個方程(設(shè)備建模)。這里還有限定設(shè)備在生產(chǎn)過程中使用的消耗或運行的建模。在某些情況下，這些關(guān)系可以是線性的或非線性的。但是，當數(shù)值求解器被與包含非線性方程的優(yōu)化問題一起呈現(xiàn)時，然后非線性算法必須被使用來解決該組聯(lián)立方程。當該優(yōu)化問題還包含二進制或整數(shù)變量時，將變得更復(fù)雜。例如，如果問題有10個二進制變量，則為了讓求解器知道它具有“全局最優(yōu)解決方案”，求解器需要解決21°個組合問題，并且然后選擇最好的解決方案。該組計算不能被實時解決，尤其是當潛在的建模方程或設(shè)備關(guān)系本來就處于非線性時。此外，盡管求解器將，如果給定足夠處理時間，返回好的計算解決方案，該解決方案可能在現(xiàn)實應(yīng)用中不是可接受的。如一個例子，當工廠的鍋爐號3和5應(yīng)該被打開時，數(shù)值求解器可被給定一組蒸汽和能量要求并且可以找到解決方案。之后，能量或蒸汽要求可在十分小數(shù)量上變化，并且響應(yīng)于該要求的改變，求解器可確定關(guān)閉鍋爐數(shù)字3并打開鍋爐數(shù)字4是最好的。盡管該動作實現(xiàn)導(dǎo)致最優(yōu)能量成本解決方案的工廠配置，在現(xiàn)實中，因為與迅速連續(xù)的打開或關(guān)閉動作相關(guān)的時間，努力，成本以及設(shè)備的磨損和破損，工廠操作者絕不會為了過程要求的小改變而關(guān)閉一個鍋爐并打開另一個鍋爐。因此，該解決方案在現(xiàn)實應(yīng)用中是不實際的。但是，這里描述的迭代的連接的專家引擎和數(shù)值求解器能夠運行來克服這全部兩個問題。實際上，當使用迭代的連接的專家引擎和數(shù)值求解器時，如上所述，專家引擎運行以預(yù)處理工廠數(shù)據(jù)并然后調(diào)用數(shù)值求解器一次或多次，每次導(dǎo)致數(shù)值求解器考慮有限的全局優(yōu)化問題或全局優(yōu)化問題的一個子集組。能夠通過限制優(yōu)化問題被數(shù)值求解器在任何特定時間確定或考慮來以顯著減少在數(shù)值求解器上的計算負載方式運行該預(yù)處理。此外，專家系統(tǒng)評估數(shù)值求解器的結(jié)果并且然后可改變到數(shù)值求解器工廠數(shù)據(jù)輸入以便找到在現(xiàn)實情況下是實際的解決方案。因此，迭代的連接的專家引擎和數(shù)值求解器運行以減少或消除與現(xiàn)有技術(shù)中的優(yōu)化器中找到最優(yōu)解決方案相關(guān)的現(xiàn)實問題。更具體的，這里描述的專家系統(tǒng)被用于運行約束的優(yōu)化器(數(shù)值求解器)并且然后評估優(yōu)化的結(jié)果來考慮接下來需要什么。在很多情況下，下一步操作是基于數(shù)值求解器之前的運行來提煉或改變數(shù)值求解器的輸入以獲得更精確或不同解決方案，其在現(xiàn)實中更具有工作性，并且因此從實際角度上看更優(yōu)。例如，專家系統(tǒng)可以運行另一個更精確的優(yōu)化，其具有新的或附加約束或運行設(shè)定，因此專家系統(tǒng)，在它迭代調(diào)用數(shù)值求解器中，輔助操縱到數(shù)值求解器的輸入，以便以迭代方式得出最終解決方案。這里描述的系統(tǒng)嵌入數(shù)值求解器的能力到專家系統(tǒng)(其中數(shù)值求解器可根據(jù)需要從專家系統(tǒng)觸發(fā)或以迭代方式觸發(fā))，而允許預(yù)處理和后處理專家邏輯被應(yīng)用于被數(shù)值求解器考慮的問題和從數(shù)值求解器返回的結(jié)果，來由此確定對實際應(yīng)用是有效的最優(yōu)解決方案。一個實例工廠如圖10所示，在其中能有利的使用具有迭代的連接的專家引擎和數(shù)值求解器的優(yōu)化器，圖10表示大學的蒸汽和發(fā)電廠500的一個連線圖。工廠500的目的是供應(yīng)蒸汽和能量到大學校園和相關(guān)醫(yī)院的各種區(qū)域。此外，優(yōu)化系統(tǒng)的目的是為了確定針對所有蒸汽和能量產(chǎn)生設(shè)備的一個或多個最優(yōu)運行模式以使得大學和醫(yī)院的蒸汽和能量要求在最低成本上被滿足。具體的，圖10的工廠500包含六個能夠燃燒氣或石油(但不能同時兩個)的鍋爐 502。鍋爐502制造供給400PSIG集管(header) 504的蒸汽。除了這六個鍋爐502外，工廠 500包含兩個熱量恢復(fù)蒸汽產(chǎn)生器(HRSG)單元506。每個HRSG單元506具有燃氣渦輪發(fā)電機(CTG) 508，其燃燒氣或石油并且供應(yīng)排出熱到HRSG 510。HRSG 510具有附加燃料燃燒， 但僅僅氣可被用于這種燃料。HRSG 510還供給400PSIG蒸汽集管504(除了六個鍋爐502 外)。集管504中的設(shè)計蒸汽溫度是750Deg F。但是，由鍋爐502和HRSG 510產(chǎn)生的實際蒸汽溫度和蒸汽壓力不是設(shè)計值。下表1所示的值提供從工廠數(shù)據(jù)所確定的示例平均溫度和壓力。
權(quán)利要求
1.一種用于運行工廠的能量管理系統(tǒng)，該工廠具有被耦接至一個或多個負載的多個能量產(chǎn)生單元，該能量管理系統(tǒng)包括數(shù)值求解器，其包括目標函數(shù)，其中該數(shù)值求解器運行在計算機處理設(shè)備上，使用該目標函數(shù)來分析與該多個能量產(chǎn)生單元的不同運行配置相關(guān)聯(lián)的多個工廠運行配置中的每個，以確定最佳地滿足該目標函數(shù)的最優(yōu)工廠運行配置，其中該目標函數(shù)考慮了與該多個能量產(chǎn)生單元的該不同的運行配置相關(guān)聯(lián)的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本；以及專家引擎，其在計算機處理設(shè)備上存儲一組規(guī)則并且在該計算機處理設(shè)備上實現(xiàn)該組規(guī)則，來確定與運行該能量產(chǎn)生單元相關(guān)聯(lián)的該多個能量產(chǎn)生單元的一個或多個運行值， 以實現(xiàn)該最優(yōu)工廠運行配置，該專家引擎輸出指示待施行的負載卸除和負載建立的信號， 以實現(xiàn)該最優(yōu)工廠運行配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，還包括一組設(shè)備建模，其建模該工廠內(nèi)的設(shè)備的該運行，并且其中該數(shù)值求解器使用該設(shè)備建模來預(yù)測在該多個能量產(chǎn)生單元的該不同的運行配置中的每個的該工廠的該運行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)值求解器接收與工廠設(shè)備的運行限制相關(guān)聯(lián)的一組約束，該工廠設(shè)備包括該多個能量產(chǎn)生單元中的每個，并且其中該數(shù)值求解器確定該多個能量產(chǎn)生單元的該不同的運行配置作為不違反該組約束中的任何一個的工廠運行點。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該專家引擎基于該專家引擎內(nèi)的該規(guī)則來確定該組約束中的一個或多個并且提供該組約束中的該一個或多個給該數(shù)值求解器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)值求解器接收與工廠設(shè)備的運行限制相關(guān)聯(lián)的一組約束，與該工廠設(shè)備的運行相關(guān)聯(lián)的一組環(huán)境條件，以及該工廠的負載要求，并且其中，該數(shù)值求解器確定該多個能量產(chǎn)生單元的該不同的運行配置作為工廠運行點，在該工廠運行點，該工廠運行在該環(huán)境條件下以產(chǎn)生該負載要求而不違反該組約束中的任何一個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該目標函數(shù)指定評估工廠運行點作為最小化在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本的點的方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該目標函數(shù)指定評估工廠運行點作為在特定時間段內(nèi)最小化在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本的點的方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該目標函數(shù)指定評估工廠運行點作為在特定時間段內(nèi)最小化在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本的點的方式，在該特定時間段期間與該多個能量產(chǎn)生單元中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的成本變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該多個能量產(chǎn)生單元中的一個包括能量存儲單元，并且其中該目標函數(shù)指定評估工廠運行點作為在特定時間段內(nèi)最小化在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本的點的方式，在該特定時間段期間與該多個能量產(chǎn)生單元中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的成本變化，并且該目標函數(shù)考慮在該特定時間段的第一部分期間將能量存儲在該能量存儲單元內(nèi)以及在該特定時間段的第二部分期間從該存儲單元輸送能量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該目標函數(shù)指定通過考慮在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本來評估工廠運行點作為最大化該工廠的效益的點的方式。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該目標函數(shù)指定通過考慮在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本，來評估工廠運行點作為在特定時間段內(nèi)最大化該工廠的效益的點的方式。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該目標函數(shù)指定通過考慮在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本，來評估工廠運行點作為在特定時間段內(nèi)最大化該工廠的效益的點的方式，在該特定時間段期間與該多個能量產(chǎn)生單元中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的成本變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該多個能量產(chǎn)生單元中的一個包括能量存儲單元，并且其中該目標函數(shù)指定通過在特定時間段內(nèi)考慮在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本，來評估工廠運行點作為在特定時間段內(nèi)最大化該工廠的效益的點的方式，在該特定時間段期間與該多個能量產(chǎn)生單元中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的成本變化，并且該目標函數(shù)考慮在該特定時間段的第一部分期間將能量存儲在該能量存儲單元內(nèi)以及在該特定時間段的第二部分期間從該存儲單元輸送能量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該多個能量產(chǎn)生單元包括以第一形式產(chǎn)生能量的第一能量產(chǎn)生裝置和以不同于該第一形式的第二形式產(chǎn)生能量的第二能量產(chǎn)生裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該多個能量產(chǎn)生單元包括以第一形式產(chǎn)生能量的第一能量產(chǎn)生裝置和以第二形式存儲能量的第二能量產(chǎn)生裝置。
16.一種用于運行工廠的工廠管理系統(tǒng)，該工廠具有被耦接至一個或多個負載的多個能量產(chǎn)生單元，該工廠管理系統(tǒng)包括專家引擎，其在計算機處理設(shè)備上存儲一組規(guī)則并且在該計算機處理設(shè)備上實現(xiàn)該組規(guī)則，來確定用于運行該工廠內(nèi)的該多個能量產(chǎn)生單元的一個或多個工廠運行情形，該一個或多個工廠運行情形包括該工廠內(nèi)的負載卸除和負載建立的不同的配置；數(shù)值求解器，其被耦接至該專家引擎，該數(shù)值求解器包括目標函數(shù)，其中該數(shù)值求解器運行在計算機處理設(shè)備上，以分析該一個或多個工廠運行情形并且為該一個或多個工廠運行情形確定最佳地滿足該目標函數(shù)的一個或多個最優(yōu)工廠運行配置，其中該數(shù)值求解器使用該目標函數(shù)來考慮與與該多個能量產(chǎn)生單元與該一個或多個工廠運行情形相關(guān)聯(lián)的該多個能量產(chǎn)生單元的不同的運行配置相關(guān)聯(lián)的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，所述專家引擎分析該一個或多個最優(yōu)工廠運行配置，以確定將被使用來運行該工廠的工廠運行配置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，所述專家引擎基于該所確定的工廠運行配置向工廠控制器提供信號，該工廠控制器控制該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元根據(jù)該所確定的工廠運行配置來運行。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，所述專家引擎經(jīng)由用戶接口設(shè)備向用戶提供指示了該所確定的工廠運行配置的信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，還包括一組設(shè)備建模，其建模該工廠內(nèi)的設(shè)備的該運行，并且其中該數(shù)值求解器使用該設(shè)備建模來預(yù)測在與該一個或多個工廠運行情形相關(guān)聯(lián)的該多個能量產(chǎn)生單元的該不同的運行配置中的每個的該工廠的該運行。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)值求解器接收與工廠設(shè)備的運行限制相關(guān)聯(lián)的一組約束，該工廠設(shè)備包括該多個能量產(chǎn)生單元中的每個，并且其中該數(shù)值求解器確定該一個或多個最優(yōu)工廠運行配置作為不違反該組約束中的任何一個的工廠運行點。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，該專家引擎基于該專家引擎內(nèi)的該規(guī)則來確定該組約束中的一個或多個，并且提供該組約束中的該所確定的一個或多個給該數(shù)值求解器。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)值求解器接收與工廠設(shè)備的運行限制相關(guān)聯(lián)的一組約束，與該工廠設(shè)備的運行相關(guān)聯(lián)的一組環(huán)境條件，以及該工廠的負載要求，并且其中，該數(shù)值求解器確定該一個或多個最優(yōu)工廠運行配置作為工廠運行點，在該工廠運行點，該工廠運行在該環(huán)境條件下以產(chǎn)生該負載要求而不違反該組約束中的任何一個。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，該目標函數(shù)指定評估工廠運行點作為最小化在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本的點的方式。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，該目標函數(shù)指定評估工廠運行點作為在特定時間段內(nèi)最小化在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本的點的方式。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，該目標函數(shù)指定評估工廠運行點作為在特定時間段內(nèi)最小化在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本的點的方式，在該特定時間段期間與該多個能量產(chǎn)生單元中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的成本變化。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，該多個能量產(chǎn)生單元中的一個包括能量存儲單元，并且其中該目標函數(shù)指定評估工廠運行點作為在特定時間段內(nèi)最小化在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本的點的方式，在該特定時間段期間與該多個能量產(chǎn)生單元中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的成本變化，并且其中該專家引擎提供在該特定時間段的第一部分期間將能量存儲在該能量存儲單元內(nèi)以及在該特定時間段的第二部分期間從該存儲單元輸送能量的工廠運行情形。
28.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，該目標函數(shù)指定通過考慮在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本，來評估工廠運行點作為最大化該工廠的效益的點的方式。
29.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，該目標函數(shù)指定通過考慮在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本，來評估工廠運行點作為在特定時間段內(nèi)最大化該工廠的效益的點的方式。
30.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，該目標函數(shù)通過在特定時間段內(nèi)考慮在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本，來指定評估工廠運行點作為在特定時間段內(nèi)最大化該工廠的效益的點的方式，在該特定時間段期間與該多個能量產(chǎn)生單元中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的成本變化。
31.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，該多個能量產(chǎn)生單元中的一個包括能量存儲單元，并且其中該目標函數(shù)指定通過在特定時間段內(nèi)考慮在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本，來評估工廠運行點作為在特定時間段內(nèi)最大化該工廠的效益的點的方式，在該特定時間段期間與該多個能量產(chǎn)生單元中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的成本變化，并且其中該專家引擎確定在該特定時間段的第一部分期間將能量存儲在該能量存儲單元內(nèi)以及在該特定時間段的第二部分期間從該存儲單元輸送能量的工廠運行情形。
32.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工廠管理系統(tǒng)，其特征在于，該多個能量產(chǎn)生單元包括以第一形式產(chǎn)生能量的第一能量產(chǎn)生裝置和以不同于該第一形式的第二形式產(chǎn)生能量的第二能量產(chǎn)生裝置。
33.一種用于優(yōu)化工廠的運行的方法，該工廠具有被耦接至一個或多個負載的多個能量產(chǎn)生單元，該方法包括使用計算機設(shè)備來確定多個工廠運行情形，該多個工廠運行情形中的每個指定在該工廠中運行該多個能量產(chǎn)生單元的方式；通過使用目標函數(shù)來確定最佳地滿足該目標函數(shù)的特定的工廠運行配置，使用計算機設(shè)備來分析該多個工廠運行情形中的每個，其中該目標函數(shù)考慮了與該多個工廠運行情形中的每個相關(guān)聯(lián)的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本；確定特定的一組工廠控制目標值來用于基于該所確定的特定的工廠配置來控制該工廠，該特定的一組工廠控制目標值包括用于運行該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的目標運行值；以及以負載卸除和負載建立信號的形式向該工廠提供用于運行該多個能量產(chǎn)生單元的該目標運行值。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的用于優(yōu)化工廠的運行的方法，其特征在于，向該工廠提供用于運行該多個能量產(chǎn)生單元的該目標運行值包括向工廠控制器提供用于運行該多個能量產(chǎn)生單元的該目標運行值，該工廠控制器控制該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元以根據(jù)該所確定的特定的工廠配置來運行。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的用于優(yōu)化工廠的運行的方法，其特征在于，向該工廠提供用于運行該多個能量產(chǎn)生單元的該目標運行值包括經(jīng)由用戶接口設(shè)備向用戶提供用于運行該多個能量產(chǎn)生單元的該目標運行值。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的用于優(yōu)化工廠的運行的方法，其特征在于，使用目標函數(shù)來分析該多個工廠運行情形中的每個包括使用一組設(shè)備建模，其建模該工廠內(nèi)的設(shè)備的該運行來為該多個工廠運行情形中的每個預(yù)測該工廠的該運行。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的用于優(yōu)化工廠的該運行的方法，其特征在于，使用目標函數(shù)來分析該多個工廠運行情形中的每個包括接收與工廠設(shè)備的運行限制相關(guān)聯(lián)的一組約束，該工廠設(shè)備包括該多個能量產(chǎn)生單元中的每個，以及包括確定最佳滿足該目標函數(shù)的該特定的工廠配置作為不違反該組約束中的任何一個的工廠運行配置。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的用于優(yōu)化工廠的運行的方法，其特征在于，使用目標函數(shù)來分析該多個工廠運行情形中的每個包括使用與工廠設(shè)備的運行限制相關(guān)聯(lián)的一組約束， 與該工廠設(shè)備的運行相關(guān)聯(lián)的一組環(huán)境條件，以及該工廠的負載要求，以及包括確定最佳滿足該目標函數(shù)的該特定的工廠配置作為工廠運行配置，在該工廠運行配置，該工廠運行在該環(huán)境條件下以產(chǎn)生該負載要求而不違反該組約束中的任何一個。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的用于優(yōu)化工廠的運行的方法，其特征在于，使用目標函數(shù)來分析該多個工廠運行情形中的每個包括使用該目標函數(shù)來確定最佳滿足該目標函數(shù)的該特定的工廠配置作為最小化在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本的工廠運行點。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所述的用于優(yōu)化工廠的運行的方法，其特征在于，使用目標函數(shù)來分析該多個工廠運行情形中的每個包括使用該目標函數(shù)來確定最佳滿足該目標函數(shù)的該特定的工廠配置作為在特定時間段內(nèi)最小化在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本的工廠運行點。
41.根據(jù)權(quán)利要求33所述的用于優(yōu)化工廠的運行的方法，其特征在于，使用目標函數(shù)來分析該多個工廠運行情形中的每個包括使用該目標函數(shù)來確定最佳滿足該目標函數(shù)的該特定的工廠配置作為在特定時間段內(nèi)最小化在該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本的工廠運行點，在該特定時間段期間與該多個能量產(chǎn)生單元中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的成本變化。
42.根據(jù)權(quán)利要求33所述的用于優(yōu)化工廠的運行的方法，其特征在于，使用目標函數(shù)來分析該多個工廠運行情形中的每個包括通過考慮該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本，使用該目標函數(shù)來確定最佳滿足該目標函數(shù)的該特定的工廠配置作為最大化該工廠的效率的工廠運行點。
43.根據(jù)權(quán)利要求33所述的用于優(yōu)化工廠的運行的方法，其特征在于，使用目標函數(shù)來分析該多個工廠運行情形中的每個包括通過在特定時間段內(nèi)考慮該工廠中的該多個能量產(chǎn)生單元的使用和能量產(chǎn)生的成本，使用該目標函數(shù)來確定最佳滿足該目標函數(shù)的該特定的工廠配置作為最大化該工廠的效率的工廠運行點，在該特定時間段期間與該多個能量產(chǎn)生單元中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的成本變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及能量管理系統(tǒng)，其使用專家引擎和數(shù)值求解器來確定使用和控制工廠/社會中的各種能量消耗、生產(chǎn)和存儲設(shè)備的最優(yōu)方式，以便例如減少該工廠內(nèi)的能量成本，并特別適用于在不同時間需要或能夠使用和/或生產(chǎn)不同類型的能量的工廠。雖然仍會碰到該運行系統(tǒng)內(nèi)的某些約束或要求，諸如產(chǎn)生一定量的熱量或冷卻，某個能量水平，某個生產(chǎn)水平等，但是該能量管理系統(tǒng)運行該工廠的各種能量制造和能量使用部件，以隨著時間或在各種不同的時間最小化能量的成本。在一些情況下，該能量管理系統(tǒng)可以引起該工廠的運行設(shè)備產(chǎn)生不需要的能量，該能量能夠被存儲直至較晚的時間并且隨后被使用，或該能量能夠例如被回售給公共設(shè)施，以減少該工廠內(nèi)的能量的總成本。
文檔編號G05B19/418GK102331758SQ201110197969
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者F·C·哈夫, P·N·弗蘭希諾 申請人:愛默生過程管理電力和水解決方案公司