專利名稱：分布式發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中兩個(gè)或更多個(gè)電力單元包括各自的電力供給屬性組。每個(gè)電力供給屬性組與特定電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中，已知如下分布式發(fā)電系統(tǒng)不同類型的遠(yuǎn)端或本地電力單元與中央計(jì)算機(jī)相互連接，并共同受控于中央計(jì)算機(jī)。在公開US 2003/0144864,US 2005/0285574、 US 2008/0188955、US 5，323，328、以及US 3，719，809中，公開了這樣的分布式發(fā)電系統(tǒng)的各種示例。一些上述發(fā)電系統(tǒng)可以包括經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序，經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序計(jì)劃如何按照電力單元的相對(duì)生產(chǎn)成本順序?qū)捎秒娏卧M(jìn)行分配，從而以經(jīng)濟(jì)的方式滿足未來(lái)的電力需求，使得與滿足所需電力生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的成本最小化。在 “Modelbased Fleet Optimization and Master Control of a Power Production System”， IFAC Symposium on Power Plants and Power System Control， Canada, 2006中公開了另一種分布式發(fā)電系統(tǒng)。該分布式發(fā)電系統(tǒng)包括多個(gè)不同類型的發(fā)電廠，例如化石燃料燃燒發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、生物質(zhì)燃燒發(fā)電廠以及風(fēng)力發(fā)電廠。在各級(jí)發(fā)電系統(tǒng)中的預(yù)先建模和控制系統(tǒng)設(shè)法在遵循經(jīng)濟(jì)和技術(shù)特性的相關(guān)約束的同時(shí)，盡最大可能地利用發(fā)電廠資源?，F(xiàn)有技術(shù)中的分布式發(fā)電系統(tǒng)通常以如下方式工作根據(jù)電力生產(chǎn)單元的固定電力生產(chǎn)計(jì)劃表來(lái)分配大部分計(jì)劃性電力生產(chǎn)。每個(gè)電力生產(chǎn)單元的固定電力生產(chǎn)根據(jù)電力生產(chǎn)單元各自的成產(chǎn)計(jì)劃而設(shè)置，并由經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序計(jì)算。根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃的實(shí)際電力生產(chǎn)與消耗之間的(例如由短期暫態(tài)現(xiàn)象所引起的)偏差通常通過(guò)特定分配給該任務(wù)的一個(gè)或多個(gè)專用電力單元進(jìn)行校正。所述一個(gè)或多個(gè)專用電力單元被設(shè)置生效，從而在保持生產(chǎn)計(jì)劃或計(jì)劃表上的其他電力單元的電力生產(chǎn)的同時(shí)，生產(chǎn)所需的修正電力量，用于補(bǔ)償檢測(cè)到的電力偏差或不平衡。根據(jù)本發(fā)明，主控制系統(tǒng)連接到第一和第二電力單元各自的本地控制系統(tǒng)，并接收表示它們各自的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)的屬性數(shù)據(jù)。通過(guò)第一和第二電力單元各自供給修正電力量(可以是負(fù)的或正的)從而來(lái)降低或消除實(shí)際電力消耗和生產(chǎn)之間的偏差或不平衡。第一和第二電力單元中的每一個(gè)都包括相關(guān)聯(lián)的電力供給屬性組，其中該電力供給屬性用于表示所述電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)。電力供給屬性可以表示產(chǎn)生率約束、電力儲(chǔ)備、時(shí)間常數(shù)、或任何其他的與第一和第二電力單元中的一個(gè)的電力生產(chǎn)或消耗特性相關(guān)聯(lián)的變量。主控制系統(tǒng)可以利用各電力供給屬性的當(dāng)前值來(lái)確定在第一和第二電力單元之間分配修正電力生產(chǎn)以滿足工作指標(biāo)或約束的最適當(dāng)方式。屬性數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)特性確保主控制系統(tǒng)可以了解到第一和第二電力單元的當(dāng)前工作點(diǎn)，并因此獲知與第一和第二電力單元中的每一個(gè)的修正電力生產(chǎn)有關(guān)的相關(guān)約束，其由電力供給屬性的值反映出來(lái)。這些約束中的一些可以與所述電力單元的具體特性有關(guān)， 并由電力單元的熱力學(xué)性質(zhì)和/或規(guī)模給予。例如，大型化石燃料燃燒發(fā)電廠可以具有相對(duì)大的時(shí)間常數(shù)用于增加/減少其電力生產(chǎn)，而可再充電能量?jī)?chǔ)蓄器可以具有非常小的時(shí)間常數(shù)用于生產(chǎn)或輸送電力。其他的約束與所述電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)有關(guān)。例如，電力單元可以在某特定時(shí)刻以全電力生產(chǎn)能力運(yùn)行，或可耗盡能量。因此，電力單元可能取決于實(shí)際環(huán)境而不能增大其電力生產(chǎn)，或者至少需要在能夠重新獲得供給電力能力之前進(jìn)行再充電。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種分布式發(fā)電系統(tǒng)，包括-第一類型的第一電力單元，適于根據(jù)第一本地控制系統(tǒng)生產(chǎn)電力，-第一電力單元，具有與第一電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的第一電力供給屬性組；-第二類型的第二電力單元，適于根據(jù)第二本地控制系統(tǒng)生產(chǎn)電力，-第二電力單元，具有與第二電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的第二電力供給屬性組；-主控制系統(tǒng)，適于接收來(lái)自第一和第二本地控制系統(tǒng)的、表示它們的相應(yīng)電力供給屬性組中的各個(gè)值的屬性數(shù)據(jù)，-主控制系統(tǒng)適于將預(yù)期或目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力與第一和第二電力單元供給的總電力進(jìn)行比較，在此基礎(chǔ)上形成電力偏差，-主控制系統(tǒng)用來(lái)通過(guò)分別向第一和第二本地控制系統(tǒng)提供第一和第二校正信號(hào)，使得第一和第二電力單元根據(jù)該信號(hào)生產(chǎn)或消耗各自的修正電力量，來(lái)降低電力偏差。 主控制系統(tǒng)適于基于屬性數(shù)據(jù)在第一和第二電力單元之間分配修正電力量。根據(jù)本發(fā)明，主控制系統(tǒng)可操作地連接到第一和第二電力單元各自的本地控制系統(tǒng)，并接收表示它們的各電力供給屬性組的值的屬性數(shù)據(jù)。主控制系統(tǒng)優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)為運(yùn)行在中央計(jì)算機(jī)(例如基于PC或UNIX的服務(wù)器或服務(wù)器組)上的軟件應(yīng)用程序或計(jì)算機(jī)程序。主控制系統(tǒng)可以通過(guò)根據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)例如LAN、WLAN、GSM、UMTS等工作的有線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(包括專用電話線)或無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)分別與第一和第二本地控制系統(tǒng)相互連接。 屬性數(shù)據(jù)可以通過(guò)合適的專用或標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議例如網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)進(jìn)行傳送。有線或無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選地應(yīng)當(dāng)提供足夠頻繁的屬性數(shù)據(jù)傳送，以使得能夠盡可能密切地反映第一和第二電力單元中的每個(gè)的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)。每一個(gè)本地控制系統(tǒng)適于基于所述電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)確定并存儲(chǔ)電力供給屬性組的當(dāng)前值。每一個(gè)本地控制系統(tǒng)可以基于運(yùn)行于置于電力生產(chǎn)單元附近(例如廠房?jī)?nèi))的本地服務(wù)器上的計(jì)算機(jī)程序。然而，歸因于適合本分布式發(fā)電系統(tǒng)的電力單元的不同類型和規(guī)模，本地控制系統(tǒng)可以形成為適當(dāng)編程的嵌入式微控制器，或者形成為邏輯算術(shù)單元的專用集合。后種類型的簡(jiǎn)單本地控制系統(tǒng)將會(huì)特別適合于與家用電器或相似類型的相對(duì)小的電力單元集成到一起。在本說(shuō)明書和權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)”指的是與電力單元的電力消耗或生產(chǎn)能力有關(guān)的熱力學(xué)/或電氣過(guò)程狀態(tài)。動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)可以為例如鍋爐溫度、蒸汽溫度、鍋爐壓力、蒸汽或水的流值、風(fēng)力載荷、風(fēng)標(biāo)速度(wind speed)或漿距角(pitch angle)、或者電池組或組件的充電狀態(tài)等。第一和第二電力供給屬性組的當(dāng)前值對(duì)主控制系統(tǒng)的可用性確保主控制系統(tǒng)能夠?yàn)榈谝缓偷诙a(chǎn)單元之間的修正電力供給確定合適的分配。第一和第二電力供給屬性組的當(dāng)前值還允許以動(dòng)態(tài)的方式獲得與特定電力供給屬性相關(guān)聯(lián)的適當(dāng)約束。這對(duì)主控制系統(tǒng)應(yīng)用模型預(yù)測(cè)控制方案來(lái)為第一和第二電力單元之間的修正電力供給計(jì)算適當(dāng)?shù)姆峙涫欠浅Ｓ杏玫摹８碌幕虍?dāng)前屬性數(shù)據(jù)表示所述電力單元的實(shí)際動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)，其與反映電力單元的過(guò)去工作狀態(tài)的廢棄或不準(zhǔn)確的屬性數(shù)據(jù)相對(duì)。因此，優(yōu)選地是頻繁地傳送屬性數(shù)據(jù)以確保當(dāng)前屬性數(shù)據(jù)對(duì)主控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是可用的。在本分布式發(fā)電系統(tǒng)的任意特定實(shí)施例中，如何傳送頻繁更新的屬性數(shù)據(jù)取決于第一、第二以及可能的另外的電力單元的個(gè)體特性。特別有利的是，確保主控制系統(tǒng)以小于第一和第二電力單元的各個(gè)時(shí)間常數(shù)中最小時(shí)間常數(shù)的一半的時(shí)間間隔或采樣時(shí)間周期接收更新的屬性數(shù)據(jù)。這確保至少臨界地采樣第一和第二電力單元中的每個(gè)的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)，即，以大于奈奎斯特速率的速率采樣。在分布式發(fā)電系統(tǒng)情況下，這意味著具有最快響應(yīng)時(shí)間(即，最小時(shí)間常數(shù))的電力單元的本地控制系統(tǒng)可以被相當(dāng)頻繁地詢問(wèn)或采樣其電力供給屬性的當(dāng)前值，例如以20秒的時(shí)間間隔的詢問(wèn)或采樣，或者甚至是以更快的時(shí)間間隔例如小于10秒的時(shí)間間隔或小于2秒的時(shí)間間隔進(jìn)行詢問(wèn)或采樣。具有較大的時(shí)間常數(shù)的其他電力單元的各采樣時(shí)間周期可以設(shè)置成與具有最小時(shí)間常數(shù)的電力單元的采樣時(shí)間周期基本一致，或者可以設(shè)置成較長(zhǎng)但適于以如下方式來(lái)匹配各時(shí)間常數(shù)每個(gè)電力單元以高于或等于其奈奎斯特速率的采樣速率進(jìn)行采樣。在現(xiàn)代的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中，很容易獲得遵從上述采樣時(shí)間周期范圍的更新屬性數(shù)據(jù)所需的傳輸速率。對(duì)于第一和第二電力單元的地理位置不存在任何約束，因此它們可以例如就近放置在電廠的共用房屋上，或者放置在相同電廠的共用建筑物內(nèi)。第一和第二電力單元或者可以放置到不同的地理位置，例如分隔數(shù)百公里的不同城市、鄉(xiāng)村或州鎮(zhèn)，但是它們要耦合到由本分布式發(fā)電系統(tǒng)服務(wù)的共同電力網(wǎng)。在本說(shuō)明書中，術(shù)語(yǔ)“電力單元”指的是可操作地耦合到主控制系統(tǒng)并能夠?qū)㈦娏┙o到本分布式發(fā)電系統(tǒng)和/或消耗來(lái)自本分布式發(fā)電系統(tǒng)的電力的任何電力生產(chǎn)或消耗設(shè)備。因此第一和第二電力單元均可以適于專用于消耗來(lái)自分布式發(fā)電系統(tǒng)的電力。 在這種情況下，主控制系統(tǒng)將只能夠通過(guò)使得第一和第二電力單元根據(jù)通過(guò)各電力供給屬性的值進(jìn)行的確定的分配消耗相應(yīng)的修正電力量，來(lái)抵償總電力相對(duì)于目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力的過(guò)剩量。電動(dòng)機(jī)和家用電器為后種類型的示例性電力單元。在本發(fā)明的許多應(yīng)用中，如果第一和第二電力單元適于專用于消耗電力，則是不切實(shí)際的，因此最好第一和第二電力單元中的至少一個(gè)適于為分布式發(fā)電系統(tǒng)生產(chǎn)電力。或者，第一和第二電力單元中的一個(gè)或者兩者可以既能夠?yàn)榉植际桨l(fā)電系統(tǒng)生產(chǎn)電力又能夠從其中消耗電力。第一和第二電力單元優(yōu)選地選自如下組化石燃料燃燒發(fā)電廠、生物質(zhì)燃燒發(fā)電廠、陸地或近海風(fēng)力發(fā)電廠、垃圾焚化發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、電動(dòng)車輛、可再充電能量?jī)?chǔ)蓄器、冷藏庫(kù)(cold storage house)、家用電器、電動(dòng)機(jī)。本分布式發(fā)電系統(tǒng)的個(gè)體電力單元的各種特性(即，電力生產(chǎn)、電力消耗或兩者)以及不同規(guī)模意味著系統(tǒng)的個(gè)體電力單元的最大電力輸出或最大電力消耗可以明顯不同，例如從IOOkW到800MW。最低限IOOkW可以表示單個(gè)小風(fēng)力發(fā)電機(jī)或者小的可再充電能量?jī)?chǔ)蓄器，例如電動(dòng)車輛的電池組。取決于第一和第二電力單元的特性，第一和第二電力單元的第一和第二電力供給屬性組分別可以包括若干相同類型或不同類型的電力供給屬性。一些類型的電力供給屬性與其他類型的電力供給屬性相比，對(duì)某些類型或范疇的電力單元具有較大的相關(guān)性。特定電力單元的電力供給屬性的數(shù)量和類型可以例如根據(jù)電力單元是否只能夠消耗電力，或只能夠生產(chǎn)電力，或者既能夠消耗電力又可以生產(chǎn)電力來(lái)決定。優(yōu)選的是，第一電力供給屬性組和第二電力供給屬性組的類型之間存在一定的重疊，以有助于主控制系統(tǒng)利用所述重疊，與同類型電力供給屬性的當(dāng)前值(例如第一和第二時(shí)間常數(shù)的當(dāng)前值)成正比的方式分配修正電力量。由此可見，第一和第二電力供給屬性組的電力供給屬性的數(shù)量可以不同或相同。第一電力供給屬性組優(yōu)選地包括選自以下組的至少一個(gè)電力供給屬性第一產(chǎn)生率約束、第一電力儲(chǔ)備、第一時(shí)間常數(shù)、第一邊際電力成本、以及第一能量?jī)?chǔ)備；而第二電力供給屬性組優(yōu)選地包括選自以下組的至少一個(gè)電力供給屬性第二產(chǎn)生率約束、第二電力儲(chǔ)備、第二時(shí)間常數(shù)、第二邊際電力成本、以及第二能量?jī)?chǔ)備。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，主控制系統(tǒng)適于在第一和第二電力單元之間以與同類型電力供給屬性的值正比例或反比例分配修正電力量。這可以通過(guò)主反饋回路實(shí)現(xiàn)，該主反饋回路適于從總電力中減去目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力來(lái)產(chǎn)生電力偏差，并通過(guò)第一和第二比例積分調(diào)節(jié)器(“PI調(diào)節(jié)器”)分別產(chǎn)生第一和第二校正信號(hào)。第一 PI調(diào)節(jié)器可以布置在電力偏差和第一校正信號(hào)之間，而第二 PI調(diào)節(jié)器可以布置在電力偏差和第二校正信號(hào)之間，以便于在主控制回路中提供兩個(gè)并行且獨(dú)立的運(yùn)算PI調(diào)節(jié)器。每個(gè)PI調(diào)節(jié)器具有積分時(shí)間常數(shù)和增益系數(shù)，并且主控制系統(tǒng)可以控制第一和第二 PI調(diào)節(jié)器的增益系數(shù)設(shè)置，使增益系數(shù)與同類型電力供給屬性的值成正比，其中同類型電力供給屬性例如為第一和第二電力供給屬性組的第一和第二產(chǎn)生率約束或第一和第二時(shí)間常數(shù)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，主控制系統(tǒng)適于基于第一對(duì)同類型電力供給屬性的值和第二對(duì)同類型電力供給屬性的值、根據(jù)預(yù)定的優(yōu)先級(jí)方案、在第一和第二電力單元之間分配修正電力量。預(yù)定的優(yōu)先級(jí)方案為主控制系統(tǒng)提供了用于進(jìn)一步優(yōu)化的機(jī)制，以在分布式發(fā)電系統(tǒng)的各電力單元之間優(yōu)化如何分配修正電力量的生產(chǎn)或消耗。在某些情況下，可以通過(guò)電力單元的若干不同組合來(lái)滿足施加于電力偏差的約束。這當(dāng)然特別可能存在于包括多個(gè)電力單元以及相關(guān)聯(lián)的電力供給屬性組的本分布式發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)施例中，其中多個(gè)電力單元例如可以為多于3個(gè)、4個(gè)或5個(gè)的個(gè)體電力單元。在主控制系統(tǒng)通過(guò)估計(jì)第一類型的電力供給屬性的各個(gè)值已確定電力單元的若干不同組合能夠滿足約束的情況下，主控制系統(tǒng)優(yōu)選地適于通過(guò)確定另一種類型的電力供給屬性的各個(gè)值而繼續(xù)進(jìn)行，并使用該第二決策準(zhǔn)則或規(guī)則來(lái)確定如何在個(gè)體電力單元之間分配修正電力量的生產(chǎn)或消耗。預(yù)定的優(yōu)先級(jí)方案可以包括-基于第一對(duì)同類型電力供給屬性的值，確定第一和第二電力單元中的任一單個(gè)電力單元是否能夠滿足施加于電力偏差的約束，-如果單個(gè)電力單元能夠滿足該約束，則基于第二對(duì)同類型電力供給屬性的值而選擇該單個(gè)電力單元來(lái)生產(chǎn)或消耗修正電力量。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定的優(yōu)先級(jí)方案包括-選擇第一和第二產(chǎn)生率約束作為第一對(duì)同類型電力供給屬性，并選擇第一和第二邊際電力成本作為第二對(duì)同類型電力供給屬性。或者，預(yù)定的優(yōu)先級(jí)方案可以包括選擇第一和第二時(shí)間常數(shù)作為第一對(duì)同類型電力供給屬性；以及-選擇第一和第二邊際電力成本作為第二對(duì)同類型電力供給屬性。根據(jù)本發(fā)明的另一有利實(shí)施例，主控制系統(tǒng)包括模型預(yù)測(cè)控制(MPC)，該模型預(yù)測(cè)控制具有可表示為線性程式(linear program)的線性性能函數(shù)。第一和第二電力單元在線性程式中通過(guò)各線性模型例如時(shí)域模型、頻域模型或狀態(tài)空間模型等進(jìn)行表示。第一和第二電力供給屬性組的電力供給屬性在線性程式中表示為相應(yīng)約束。根據(jù)該實(shí)施例，最小化目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力與總電力之間的瞬時(shí)電力偏差的基礎(chǔ)控制問(wèn)題被變換成或轉(zhuǎn)換成使用MPC技術(shù)的最優(yōu)化問(wèn)題。通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或規(guī)劃線性性能函數(shù)，甚至是在本發(fā)明的、包括大量不同的要被主控制系統(tǒng)考慮的電力供給屬性的實(shí)施例中， 也可以以最優(yōu)化的方式控制第一和第二電力單元之間的修正電力分配?？梢灾付ň€性性能函數(shù)，以使得其包括第一和第二電力供給屬性組中的每個(gè)的全部電力供給屬性或只包括其子集。本發(fā)明人已證明可以將線性性能函數(shù)代替通常利用的二次標(biāo)準(zhǔn)(second norm) 或二次性能函數(shù)應(yīng)用到當(dāng)前控制/最優(yōu)化問(wèn)題的模型預(yù)測(cè)控制公式中。線性性能函數(shù)對(duì)將最優(yōu)化問(wèn)題分解成線性問(wèn)題的能力具有顯著有利的影響，與傳統(tǒng)二次或非線性最優(yōu)化問(wèn)題相比，求解線性問(wèn)題可以顯著降低計(jì)算工作量。線性性能函數(shù)允許實(shí)際中實(shí)時(shí)控制復(fù)雜的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中該復(fù)雜的分布式發(fā)電系統(tǒng)包括具有相關(guān)聯(lián)的電力供給屬性組的多個(gè)個(gè)體電力單元。本發(fā)明的特別具有吸引力的實(shí)施例通過(guò)在其中應(yīng)用Dantzig-Wolfe分解來(lái)計(jì)算線性性能函數(shù)。對(duì)于確定選擇第一和第二電力供給屬性組中的哪些電力供給屬性用于隨時(shí)間計(jì)算第一和第二電力單元之間的修正電力分配，與確定和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)法則的潛在復(fù)雜集合相比，這種MPC方法可能更為有效。同樣地，基于MPC的主控制系統(tǒng)的線性性能函數(shù)的合適設(shè)計(jì)可以替換上述主反饋回路的第一和第二 PI調(diào)節(jié)器以及相關(guān)聯(lián)的增益系數(shù)操作，以隨時(shí)間控制第一和第二電力單元之間的修正電力的分配。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，主控制系統(tǒng)包括MPC，線性程式的約束矩陣包括具有分塊對(duì)角元素的塊角(block-angular)結(jié)構(gòu)，分塊對(duì)角元素表示第一和第二電力單元或執(zhí)行器(effectuator)各自的線性模型和電力供給屬性。在該實(shí)施例中，分塊對(duì)角元素表示個(gè)體電力單元，以便提供直觀的方式將線性程式劃分成子問(wèn)題。每個(gè)子問(wèn)題優(yōu)選地包括單個(gè)電力單元，而主問(wèn)題或管理程序(supervisor)用于協(xié)調(diào)跟隨設(shè)定點(diǎn)電力或參考電力。主控制系統(tǒng)優(yōu)選地適于將Dantzig-Wolfe分解應(yīng)用到線性程式的約束矩陣的塊角結(jié)構(gòu)中。Dantzig-Wolfe分解允許使用較少的計(jì)算資源或使用給定的計(jì)算能力以較少的時(shí)間求解當(dāng)前線性最優(yōu)化問(wèn)題。快速求解最優(yōu)化問(wèn)題的能力對(duì)保持實(shí)時(shí)控制分布式發(fā)電系統(tǒng)的能力來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，特別是對(duì)包括一個(gè)或多個(gè)、具有小時(shí)間常數(shù)的電力單元的發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)特別重要。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，主控制系統(tǒng)適于在計(jì)算時(shí)間超過(guò)了施加于主控制系統(tǒng)的采樣時(shí)間約束的情況下，提早終止線性程式的計(jì)算。主控制系統(tǒng)從線性程式中確定第一校正信號(hào)的當(dāng)前值并且從線性程式中確定第二校正信號(hào)的當(dāng)前值，并將第一校正信號(hào)的當(dāng)前值提供給第一本地控制系統(tǒng)，將第二校正信號(hào)的當(dāng)前值提供給第二本地控制系統(tǒng)。
該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)執(zhí)行線性程式的提早終止以及利用第一和第二校正信號(hào)各自的當(dāng)前值作為第一和第二本地控制系統(tǒng)的輸入，可以避免違反屬性數(shù)據(jù)傳送到主控制系統(tǒng)的采樣時(shí)間間隔。在本文中，“提早”指的是在Dantzig-Wolfe解達(dá)到收斂之前終止線性程式。因?yàn)榫€性程式的Dantzig-Wolfe解的所有主要迭代導(dǎo)致了可行的輸出，因此可以進(jìn)行線性程式的這種提早終止。本發(fā)明人獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已證明將第一和第二校正信號(hào)的這樣的當(dāng)前值應(yīng)用到電力單元相應(yīng)的本地控制系統(tǒng)中導(dǎo)致了主控制回路的穩(wěn)定行為。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，主控制系統(tǒng)適于從外部源接收儲(chǔ)備活動(dòng)信號(hào)(reserve activation signal)或簡(jiǎn)表(profile)，并將儲(chǔ)備活動(dòng)信號(hào)所指示的儲(chǔ)備電力加到設(shè)定點(diǎn)電力上。外部源可以是負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和校正特定區(qū)域或地方的電力生產(chǎn)和消耗之間的不平衡的輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(TSO)，其中該特定區(qū)域或地方包括本分布式發(fā)電系統(tǒng)。儲(chǔ)備活動(dòng)信號(hào)可以包括說(shuō)明儲(chǔ)備電力的全部電力供給概況的連續(xù)時(shí)間信號(hào)，所述概況包括必須在短時(shí)間內(nèi)跟隨的電力供給梯度。為了確保第一和第二電力供給屬性組的各值準(zhǔn)確地反映第一和第二電力單元的相應(yīng)動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)，主控制系統(tǒng)優(yōu)選地適于以小于10分鐘的采樣時(shí)間周期接收更新的屬性數(shù)據(jù)，該采樣時(shí)間周期優(yōu)選地為小于5分鐘，諸如小于2分鐘或1分鐘，或者小于20秒， 諸如小于2秒。因?yàn)椴煌碾娏卧梢跃哂胁煌瑫r(shí)間常數(shù)，因此主控制系統(tǒng)可以以不同的采樣時(shí)間周期或頻率來(lái)獲得或讀取第一和第二電力供給屬性組的屬性數(shù)據(jù)的各值，使得更新的屬性數(shù)據(jù)在一定的傳送中可以只包括與具有較小時(shí)間常數(shù)的電力單元相關(guān)聯(lián)的電力供給屬性的更新值。屬性數(shù)據(jù)的用于表示與具有較大時(shí)間常數(shù)的一個(gè)或更多電力單元相關(guān)聯(lián)的電力供給屬性的那部分可能不會(huì)在屬性數(shù)據(jù)的每次新傳送中都進(jìn)行更新。這意味著，與具有較大時(shí)間常數(shù)的電力單元的屬性值相比，具有較小時(shí)間常數(shù)的電力單元的電力供給屬性組的值可以更頻繁地被確定或讀取(或以較高的采樣速率更新)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二電力供給屬性組分別包括第一時(shí)間常數(shù)和第二時(shí)間常數(shù)。主控制系統(tǒng)適于以小于第一和第二時(shí)間常數(shù)中較小時(shí)間常數(shù)的一半的采樣時(shí)間周期來(lái)接收更新的屬性數(shù)據(jù)。遵循該條件，確保了至少臨界地采樣第一和第二電力單元各自的電力供給屬性組的值，即，以它們各自的奈奎斯特頻率或高于奈奎斯特頻率采樣， 以便于準(zhǔn)確地反映第一和第二電力單元各自的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)。然而，如上所述，第一和第二電力單元各自的電力供給屬性組或者可以以不同的采樣時(shí)間周期、優(yōu)選地以如下方式確定在該方式中，至少臨界地采樣每個(gè)電力供給屬性組的值。優(yōu)選地，應(yīng)該盡快校正檢測(cè)到的電力偏差，使其保持在分布式發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作下的最小實(shí)際值，這是因?yàn)殡娏ζ钔ǔ?duì)TSO總的來(lái)說(shuō)在經(jīng)濟(jì)上是不利的。主控制系統(tǒng)因此可適于提供小于5分鐘的響應(yīng)時(shí)間來(lái)校正電力偏差，響應(yīng)時(shí)間優(yōu)選地是小于3分鐘或 1分鐘，例如小于30秒。該響應(yīng)時(shí)間定義為如下時(shí)間段從目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力的ΔΡ大小的步進(jìn)式變化開始，直至63%的得到的電力偏差已通過(guò)修正電力量的生產(chǎn)或消耗進(jìn)行了校正為止。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于控制分布式發(fā)電系統(tǒng)的個(gè)體電力單元的電力生產(chǎn)的方法。該方法包括如下步驟
a)第一類型的第一電力單元根據(jù)第一本地控制系統(tǒng)生產(chǎn)電力；b)確定與第一電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的第一電力供給屬性組的值；c)第二類型的第二電力單元根據(jù)第二本地控制系統(tǒng)生產(chǎn)電力；d)確定與第二電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的第二電力供給屬性組的值；e)將來(lái)自第一和第二本地控制系統(tǒng)的、表示它們的各電力供給屬性組的各值的屬性數(shù)據(jù)傳送到主控制系統(tǒng)；f)將預(yù)期或目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力與第一和第二電力單元所供給的總電力進(jìn)行比較；g)基于目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力和總電力，計(jì)算電力偏差；h)基于屬性數(shù)據(jù)計(jì)算第一和第二電力單元各自的修正電力量，用于降低電力偏差；以及i)通過(guò)第一和第二電力單元供給各自的修正電力量。為了確保第一和第二電力供給屬性組各自的屬性數(shù)據(jù)的值分別準(zhǔn)確地反映第一和第二動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)，主控制系統(tǒng)優(yōu)選地適于以小于10分鐘的采樣時(shí)間周期確定更新的屬性數(shù)據(jù)，該采樣時(shí)間周期更優(yōu)選地為小于5分鐘，諸如小于2分鐘或1分鐘，或者小于20秒。第一和第二電力供給屬性組優(yōu)選地分別包括第一時(shí)間常數(shù)和第二時(shí)間常數(shù)，-主控制系統(tǒng)適于以小于第一和第二時(shí)間常數(shù)中較小的時(shí)間常數(shù)的一半的采樣時(shí)間周期來(lái)接收第一和第二電力供給屬性組中的至少一個(gè)的值。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的分布式發(fā)電系統(tǒng)的示意圖，圖2是圖1所示的分布式發(fā)電系統(tǒng)的模型輸送修正電力的響應(yīng)時(shí)間的MATLAB仿真圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的分布式發(fā)電系統(tǒng)的主控制系統(tǒng)的模型預(yù)測(cè)控制實(shí)施的線性性能函數(shù)的Dantzig-Wolfe分解的示意圖，圖4a)示出了根據(jù)電力單元數(shù)量的每次采樣平均執(zhí)行時(shí)間，用于在仿真示例性分布式發(fā)電系統(tǒng)的主控系統(tǒng)中求解模型預(yù)測(cè)控制問(wèn)題，圖4b)示出了根據(jù)預(yù)測(cè)時(shí)域(horizorON的每次采樣平均執(zhí)行或計(jì)算時(shí)間，用于在仿真示例性分布式發(fā)電系統(tǒng)的主控制系統(tǒng)中求解模型預(yù)測(cè)控制問(wèn)題，圖5a)示出了在仿真示例性分布式發(fā)電系統(tǒng)的主控制系統(tǒng)中，模型預(yù)測(cè)控制問(wèn)題的不受限和受限D(zhuǎn)antzig-Wolfe的個(gè)體采樣的計(jì)算時(shí)間的變化，以及圖5b)示出了圖5a)中所示出的不受限D(zhuǎn)antzig-Wolfe解與提早終止或受限 Dantzig-Wolfe解之間的電力輸出差異。
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的分布式發(fā)電系統(tǒng)1的簡(jiǎn)單示意圖。該分布式發(fā)電系統(tǒng)1或分布式電力系統(tǒng)包括四種不同類型的電力單元6、7、8和9，電力單元6、7、8和9 通過(guò)公用通信網(wǎng)絡(luò)與主控制系統(tǒng)2相互連接。主控制系統(tǒng)2包括運(yùn)行主控制程序的中央計(jì)
11算機(jī)。為了簡(jiǎn)單起見，表示電力單元6、7、8和9的負(fù)荷的電力網(wǎng)未在本示意圖中示出。中央計(jì)算機(jī)優(yōu)選地為基于PC或UNIX的服務(wù)器。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，由實(shí)現(xiàn)為MATLAB/ 仿真應(yīng)用程序所生成的DLL集合的主控制程序執(zhí)行以下所述的各種計(jì)算。主控制系統(tǒng)2在運(yùn)行為Wonderware 應(yīng)用服務(wù)器解決方案的中央電廠監(jiān)控系統(tǒng)下運(yùn)行。中央電廠監(jiān)控系統(tǒng)按需調(diào)用DLL集合。電力總計(jì)裝置14適于測(cè)量四種不同類型的電力單元6、7、8和9供給到電力網(wǎng)或從電力網(wǎng)消耗的總電力。該測(cè)量的總電力可以方便地通過(guò)主控制系統(tǒng)2基于四個(gè)電力單元 6、7、8和9中的每一個(gè)的測(cè)量電力供給或消耗而計(jì)算出來(lái)。電力單元6、7、8和9各自的本地計(jì)算機(jī)化控制系統(tǒng)(未示出)測(cè)量所述電力生產(chǎn)單元所生產(chǎn)或消耗的電力，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)或接口向主控制程序傳送相應(yīng)數(shù)據(jù)。預(yù)期或目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力15與測(cè)量總電力11 一起進(jìn)入主控制系統(tǒng)2的減法功能元件17，在所示減法功能元件17的輸出處形成得到的電力偏差，該電力偏差指示耦合到分布式發(fā)電系統(tǒng)1的電力網(wǎng)中的電力生產(chǎn)和消耗之間的不平衡。目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力15由經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序確定，該經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序根據(jù)電力網(wǎng)的例如在8至36小時(shí)之前的預(yù)先計(jì)劃或預(yù)計(jì)電力消耗，為電力單元6、7、8和9中的每一個(gè)計(jì)算生產(chǎn)計(jì)劃16或計(jì)劃表。除了設(shè)定點(diǎn)電力15之外，分布式發(fā)電系統(tǒng)1能夠以電力儲(chǔ)備活動(dòng)簡(jiǎn)表10的形式處理選擇電力需求。電力儲(chǔ)備活動(dòng)簡(jiǎn)表10由輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(TSO)Il響應(yīng)于某一區(qū)域或地方的電力生產(chǎn)和消耗之間的已確定的不平衡而限定。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，TSO 11向主控制系統(tǒng)2傳送連續(xù)的時(shí)間儲(chǔ)備活動(dòng)信號(hào)10。該連續(xù)的時(shí)間儲(chǔ)備活動(dòng)信號(hào)10定義了儲(chǔ)備電力的電力供給概況，包括電力供給梯度，分布式發(fā)電系統(tǒng)1必須在較短的時(shí)間內(nèi)遵循該電力供給梯度(與之前所描述的長(zhǎng)期生產(chǎn)計(jì)劃相反)。電力偏差18指示了目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力15所限定的預(yù)期瞬時(shí)電力生產(chǎn)與耦合到分布式發(fā)電系統(tǒng)1的電力網(wǎng)中的電力消耗之間的差異。因?yàn)槠顚?duì)TSO 11總的來(lái)說(shuō)在經(jīng)濟(jì)上是不利的，所以電力偏差應(yīng)該保持為穩(wěn)定運(yùn)行情況下的最小實(shí)際值。同樣期望的還有盡可能快地校正任何電力偏差，優(yōu)選地是在10-60秒內(nèi)校正電力偏差。為了降低電力偏差18，主控制系統(tǒng)2包括調(diào)節(jié)單元3，該調(diào)節(jié)單元3可操作地計(jì)算并向四個(gè)本地計(jì)算機(jī)化控制系統(tǒng)的其中三個(gè)提供相應(yīng)校正信號(hào)，使得電力單元6、7和8中的每個(gè)根據(jù)控制信號(hào)生產(chǎn)各自的修正電力量。在本分布式發(fā)電系統(tǒng)1中，這些校正信號(hào)實(shí)施為相應(yīng)校正數(shù)據(jù)，該校正數(shù)據(jù)由主控制系統(tǒng)2傳送到三個(gè)本地計(jì)算機(jī)化控制系統(tǒng)。由于很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電站9的電力生產(chǎn)以及缺乏恰當(dāng)?shù)碾娏ιa(chǎn)控制機(jī)制，在本實(shí)施例中沒有向風(fēng)力發(fā)電站9傳送校正數(shù)據(jù)。然而，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，如果為此設(shè)置了合適的本地控制系統(tǒng)，例如合適的風(fēng)力電站調(diào)節(jié)器，就可以將風(fēng)力發(fā)電站9包括在內(nèi)，來(lái)接收校正數(shù)據(jù)。在其他三個(gè)本地計(jì)算機(jī)化控制系統(tǒng)的每一個(gè)中，校正數(shù)據(jù)與根據(jù)所述電力單元的生產(chǎn)計(jì)劃16的電力計(jì)劃數(shù)據(jù)相結(jié)合。校正數(shù)據(jù)和電力計(jì)劃數(shù)據(jù)的結(jié)合通過(guò)總計(jì)或加法單元12a、12b、12c示意性地示出。實(shí)際上，加法單元可以方便地布置在電力單元6、7和8各自的本地計(jì)算機(jī)化控制系統(tǒng)內(nèi)部。對(duì)三個(gè)電力單元6、7和8的每個(gè)提供校正數(shù)據(jù)導(dǎo)致了電力單元6、7和8的每個(gè)的相應(yīng)電力修正量的生成，從而導(dǎo)致在預(yù)期方向(即，降低電力偏差 18的方向)上適合地調(diào)節(jié)總測(cè)量電力19。由電力修正量引起的對(duì)總測(cè)量電力19的調(diào)節(jié)因此可以導(dǎo)致增加或降低總測(cè)量電力19。主計(jì)算機(jī)程序適于基于與三個(gè)電力單元6、7和8相關(guān)聯(lián)的三個(gè)電力供給屬性組的各屬性值在三個(gè)電力單元6、7和8之間分配修正電力量，這將會(huì)在下文中進(jìn)行詳細(xì)描述。在本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施例中，三個(gè)電力單元6、7和8之間的修正電力的分配由調(diào)節(jié)單元3內(nèi)部的三個(gè)并行且獨(dú)立的運(yùn)算比例積分(PI)調(diào)節(jié)器各自的增益系數(shù)控制。這些獨(dú)立運(yùn)算PI調(diào)節(jié)器的總增益由主反饋回路控制，該主反饋回路延伸在電力總計(jì)裝置14的輸出的周圍，并進(jìn)入減法單元或減法功能元件17的總測(cè)量電力19中。第一、第二以及第三電力單元6-8每個(gè)都具有一個(gè)與其相關(guān)聯(lián)的電力供給屬性組。每個(gè)電力供給屬性組都包括三種不同類型的屬性產(chǎn)生率約束、時(shí)間常數(shù)以及邊際電力成本。在本分布式發(fā)電系統(tǒng)1中，第一、第二和第三電力單元6、7和8之間以正比于產(chǎn)生率約束屬性的各個(gè)值的方式分配用于降低所確定的電力偏差18的修正電力供給。然而，在分配方案中應(yīng)用合適權(quán)重的、在第一、第二和第三電力單元之間分配修正電力供給的其他方式當(dāng)然也屬于與降低檢測(cè)到的電力偏差18的總目的相兼容的范圍。作為本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施例的分配方案的操作的數(shù)值示例，第一、第二和第三產(chǎn)生率約束的值在檢測(cè)到20MW的電力偏差的特定時(shí)間點(diǎn)處，通過(guò)主控制系統(tǒng)2根據(jù)本地控制系統(tǒng)所發(fā)送的屬性數(shù)據(jù)可以分別確定為3MW/分鐘、5MW/分鐘和12MW/分鐘。主控制系統(tǒng)2適于以如下的量來(lái)分配修正電力的供給PPl 第一電力單元的修正電力量
權(quán)利要求
1.一種分布式發(fā)電系統(tǒng)，包括-第一類型的第一電力單元，適于根據(jù)第一本地控制系統(tǒng)生產(chǎn)電力， -所述第一電力單元具有第一電力供給屬性組，所述第一電力供給屬性組與所述第一電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；-第二類型的第二電力單元，適于根據(jù)第二本地控制系統(tǒng)生產(chǎn)電力， -所述第二電力單元具有第二電力供給屬性組，所述第二電力供給屬性組與所述第二電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；-主控制系統(tǒng)，適于接收來(lái)自所述第一和第二本地控制系統(tǒng)的、表示它們的相應(yīng)電力供給屬性組的各個(gè)值的屬性數(shù)據(jù)，-所述主控制系統(tǒng)適于將預(yù)期或目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力與所述第一和第二電力單元供給的總電力進(jìn)行比較，并在此基礎(chǔ)上形成電力偏差，-所述主控制系統(tǒng)用來(lái)通過(guò)分別向所述第一和第二本地控制系統(tǒng)提供第一和第二校正信號(hào)，使得所述第一和第二電力單元根據(jù)所述第一和第二校正信號(hào)生產(chǎn)或消耗相應(yīng)的修正電力量，來(lái)降低所述電力偏差，-所述主控制系統(tǒng)適于基于所述屬性數(shù)據(jù)在所述第一和第二電力單元之間分配所述修正電力量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述第一和第二電力單元中的至少一個(gè)適于為所述分布式發(fā)電系統(tǒng)生產(chǎn)電力以及消耗來(lái)自所述分布式發(fā)電系統(tǒng)的電力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述第一和第二電力單元中的至少一個(gè)適于專用于消耗來(lái)自所述分布式發(fā)電系統(tǒng)的電力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述第一和第二電力單元中的至少一個(gè)適于專用于為所述分布式發(fā)電系統(tǒng)生產(chǎn)電力。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述第一電力供給屬性組包括選自以下組的至少一個(gè)電力供給屬性第一產(chǎn)生率約束、第一電力儲(chǔ)備、第一時(shí)間常數(shù)、第一邊際電力成本、第一能量?jī)?chǔ)備，-所述第二電力供給屬性組包括選自以下組的至少一個(gè)電力供給屬性第二產(chǎn)生率約束、第二電力儲(chǔ)備、第二時(shí)間常數(shù)、第二邊際電力成本、第二能量?jī)?chǔ)備。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述主控制系統(tǒng)適于基于選自所述第一和第二電力供給屬性組的同類型電力供給屬性的值來(lái)在所述第一和第二電單元之間分配所述修正電力量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述主控制系統(tǒng)適于以與同類型電力供給屬性的值成正比或成反比分配所述修正電力量。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述主控制系統(tǒng)進(jìn)一步適于-從外部源接收儲(chǔ)備活動(dòng)信號(hào)或簡(jiǎn)表，-將所述儲(chǔ)備活動(dòng)信號(hào)所指示的儲(chǔ)備電力加到所述設(shè)定點(diǎn)電力上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述主控制系統(tǒng)適于根據(jù)預(yù)定的優(yōu)先級(jí)方案、基于第一對(duì)同類型電力供給屬性和第二對(duì)同類型電力供給屬性的各個(gè)值，在所述第一和第二電力單元之間分配所述修正電力量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定的優(yōu)先級(jí)方案包括-基于所述第一對(duì)同類型電力供給屬性的值，確定所述第一和第二電力單元中的任一單個(gè)電力單元是否能夠滿足施加于所述電力偏差的約束，-如果單個(gè)電力單元能夠滿足所述約束，則基于所述第二對(duì)同類型電力供給屬性的值而選擇所述單個(gè)電力單元來(lái)生產(chǎn)或消耗所述修正電力量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定的優(yōu)先級(jí)方案包括 -選擇第一和第二產(chǎn)生率約束作為所述第一對(duì)同類型電力供給屬性，-選擇第一和第二邊際電力成本作為所述第二對(duì)同類型電力供給屬性。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定的優(yōu)先級(jí)方案包括 -選擇第一和第二時(shí)間常數(shù)作為所述第一對(duì)同類型電力供給屬性，-選擇第一和第二邊際電力成本作為所述第二對(duì)同類型電力供給屬性。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述主控制系統(tǒng)包括主反饋回路，所述主反饋回路適于-產(chǎn)生所述第一和第二校正信號(hào)，-從所述總電力中減去所述目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力，以產(chǎn)生所述電力偏差。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述主反饋回路包括 -布置在所述電力偏差和所述第一校正信號(hào)之間的第一比例積分調(diào)節(jié)器， -布置在所述電力偏差和所述第二校正信號(hào)之間的第二比例積分調(diào)節(jié)器， -每個(gè)比例積分調(diào)節(jié)器具有積分時(shí)間常數(shù)和增益系數(shù)，-所述主控制系統(tǒng)適于通過(guò)控制所述第一和第二比例積分調(diào)節(jié)器各自的增益系數(shù)來(lái)在所述第一和第二電力單元之間分配所述修正電力量。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述主控制系統(tǒng)包括模型預(yù)測(cè)控制，所述模型預(yù)測(cè)控制具有能夠表示為線性程式的線性性能函數(shù)；其中-所述第一和第二電力單元在所述線性程式中通過(guò)各線性模型諸如時(shí)域模型、頻域模型或狀態(tài)空間模型進(jìn)行表示，以及-所述第一或第二電力供給屬性組的電力供給屬性在所述線性程式中表示為相應(yīng)約束ο
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述線性程式的約束矩陣包括具有分塊對(duì)角元素的塊角結(jié)構(gòu)，所述分塊對(duì)角元素表示所述第一和第二電力單元各自的線性模型和電力供給屬性。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述主控制系統(tǒng)適于將 Dantzig-Wolfe分解應(yīng)用于所述線性程式的約束矩陣的塊角結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述主控制系統(tǒng)適于-如果計(jì)算時(shí)間超過(guò)施加于所述主控制系統(tǒng)的采樣時(shí)間約束，則提早終止所述線性程式的計(jì)算，-根據(jù)所述線性程式確定所述第一校正信號(hào)的當(dāng)前值，并根據(jù)所述線性程式確定所述第二校正信號(hào)的當(dāng)前值，-向所述第一本地控制系統(tǒng)提供所述第一校正信號(hào)的當(dāng)前值，并向所述第二本地控制系統(tǒng)提供所述第二校正信號(hào)的當(dāng)前值。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述第一和第二電力單元選自以下組化石燃料燃燒發(fā)電廠、生物質(zhì)燃燒發(fā)電廠、陸上或近海風(fēng)力發(fā)電廠、垃圾焚化發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、電動(dòng)車輛、可再充電能量?jī)?chǔ)蓄器、冷藏庫(kù)、家用電器、電動(dòng)機(jī)。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述第一或第二電力單元包括在充電/放電周期內(nèi)具有有限能量存儲(chǔ)容量的可再充電能量?jī)?chǔ)蓄器。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述主控制系統(tǒng)適于以小于10分鐘的采樣時(shí)間周期接收更新的屬性數(shù)據(jù)，所述采樣時(shí)間周期更優(yōu)選地為小于5分鐘，諸如小于2分鐘或1分鐘，或小于20秒。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述第一和第二電力供給屬性組分別包括第一時(shí)間常數(shù)和第二時(shí)間常數(shù)，-所述主控制系統(tǒng)適于以小于所述第一和第二時(shí)間常數(shù)中較小的時(shí)間常數(shù)的一半值的采樣時(shí)間周期來(lái)接收更新的屬性數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中，用于校正所述電力偏差的響應(yīng)時(shí)間小于5分鐘，優(yōu)選地小于3分鐘或1分鐘，諸如小于30秒；-所述響應(yīng)時(shí)間定義為如下時(shí)間段所述時(shí)間段為從所述目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力的ΔΡ大小的步進(jìn)式變化開始，直至得到的電力偏差的63%已通過(guò)所述修正電力量的生產(chǎn)或消耗被校正為止。
24.一種用于控制分布式發(fā)電系統(tǒng)的個(gè)體電力單元的電力生產(chǎn)的方法，所述方法包括如下步驟a)第一類型的第一電力單元根據(jù)第一本地控制系統(tǒng)生產(chǎn)電力，b)確定與所述第一電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的第一電力供給屬性組的值，c)第二類型的第二電力單元根據(jù)第二本地控系統(tǒng)生產(chǎn)電力，d)確定與所述第二電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的第二電力供給屬性組的值，e)將來(lái)自所述第一和第二本地控制系統(tǒng)的、表示它們的相應(yīng)電力供給屬性組的各個(gè)值的屬性數(shù)據(jù)傳送到主控制系統(tǒng)，f)將預(yù)期或目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力與所述第一和第二電力單元供給的總電力進(jìn)行比較，g)基于所述目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)電力和所述總電力，計(jì)算電力偏差，h)基于所述屬性數(shù)據(jù)，計(jì)算所述第一和第二電力單元各自的修正電力量，用于降低所述電力偏差，i)由所述第一和第二電力單元供給所述各自的修正電力量。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的用于控制電力生產(chǎn)的方法，其中，所述主控制系統(tǒng)適于以小于10分鐘的采樣時(shí)間周期確定更新的屬性數(shù)據(jù)，所述采樣時(shí)間周期更優(yōu)選地為小于5分鐘，或小于2分鐘或1分鐘或20秒，諸如小于2秒。
26.根據(jù)權(quán)利要求M或25所述的用于控制電力生產(chǎn)的方法，其中，所述第一和第二電力供給屬性組分別包括第一時(shí)間常數(shù)和第二時(shí)間常數(shù)，-所述主控制系統(tǒng)適于以小于所述第一和第二時(shí)間常數(shù)中較小的時(shí)間常數(shù)的一半的時(shí)間周期接收所述第一和第二電力供給屬性組中的至少一個(gè)的值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分布式發(fā)電系統(tǒng)，其中兩個(gè)或更多個(gè)電力單元包括各自的電力供給屬性組。每個(gè)電力供給屬性組與特定電力單元的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。
文檔編號(hào)H02J3/00GK102365593SQ201080010387
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月3日
發(fā)明者克勞斯·B·希爾格, 克里斯蒂安·舍爾德博爾格·埃德隆德, 湯米·摩爾巴克, 簡(jiǎn)·H·莫滕森, 約翰·巴泰普·約爾根森, 西蒙·伯雷森 申請(qǐng)人:東能源公司