專利名稱：動態(tài)分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例大體上涉及電網(wǎng)，更具體地說，涉及在電網(wǎng)內(nèi)控制電力分配、生產(chǎn)和消耗的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
電網(wǎng)并非單個的實體，而是多個網(wǎng)絡和具有不同的溝通和協(xié)調(diào)水平的多個操作員的多個發(fā)電公司的集合體，大部分網(wǎng)絡和發(fā)電公司由手動控制。智能電網(wǎng)增大電源供應商、電力用戶和網(wǎng)絡之間的連通性、自動化和協(xié)調(diào)性，這些網(wǎng)絡攜帶進行長距離傳輸或本地分布的功電力。當今的交流電網(wǎng)在19世紀后半葉設計而成。那時制定的多個實施性決定和設想沿用至今。比如，現(xiàn)有的電網(wǎng)包括由需求驅(qū)動的集中的單向電力傳輸系統(tǒng)。在過去50年，電網(wǎng)未跟上現(xiàn)代挑戰(zhàn)的步伐。比如，安全威脅、使用替換的能源發(fā)電的全國性目標、資源保護的目標、控制高峰用電需求激增的需要、對于功率的不間斷的需求以及新型數(shù)字控制裝置等挑戰(zhàn)使得現(xiàn)代配電電網(wǎng)的能力受到質(zhì)疑。為了更好地了解這些挑戰(zhàn)的性能，需要深入理解現(xiàn)有的發(fā)電和配電。現(xiàn)有電網(wǎng)始于發(fā)電廠，然后通過多根電力傳輸線為電力用戶配電。幾乎在所有的情況下，發(fā)電廠和供應商均包括旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機。有時，旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機由水電站壩、大型柴油機或燃氣渦輪機驅(qū)動，但是在大部分情況下，發(fā)電機由蒸汽提供動力。通過燃燒煤、油、天然氣或者在有些情況下燃燒核反應堆，可產(chǎn)生蒸汽。通過化學反應、從陽光中直接轉(zhuǎn)換以及多種其他的方式，也可產(chǎn)生電力。這些發(fā)電機產(chǎn)生的電力為交流電。與直流不同，交流電更像正弦波，振蕩一段時間。用作單個正弦波的交流(AC)稱為單相電?，F(xiàn)有的發(fā)電廠和傳輸線同時具有三個不同相位的交流電。這些相位中的每個彼此之間均相差120°，并且每個相位單獨分布。電網(wǎng)中加入電力時，該電力必須與其使用的特定傳輸線的現(xiàn)有相位同步。該三相電撤離發(fā)電站的發(fā)電機時，該電力進入輸電變電站，所產(chǎn)生的電壓在該輸電變電站向上轉(zhuǎn)換為非常高的數(shù)量，以用于進行長距離傳輸。然后，一旦到達區(qū)域分布地區(qū)，逐步降低高傳輸電壓，以便容納本地或區(qū)域配電網(wǎng)。這種逐步降低的過程可發(fā)生在若干個相位內(nèi)，并且通常發(fā)生在配電站。圖I顯示了本領域的技術人員了解的傳統(tǒng)配電網(wǎng)。如圖所示，三個發(fā)電廠110為三個不同的單獨區(qū)域的電力用戶150提供服務。每個發(fā)電廠110通過配電線140連接到其電力用戶150。一個或多個輸電變電站125和變電站130插在發(fā)電廠110和電力用戶150之間。圖I也顯示了通過高壓傳輸線120連接發(fā)電廠。電力從每個發(fā)電廠110分配給輸電變電站125，然后將該電力逐步降低到與分配總線連接的變電站130中，將電力放在大約7200伏特的標準線路電壓上。在世界各地的整個地區(qū)一般可見這些電源線，并為終端用戶150帶來電源。家庭和大部分企業(yè)僅僅需要電源線通常攜帶的三相功率中的一個。到達每一家庭之前，配電變壓器將7200伏特降低到大約240伏特，并且將其轉(zhuǎn)換成普通家庭供電。現(xiàn)有配電系統(tǒng)包括多個實體。比如，電力生產(chǎn)可表示一個實體，而長距離電力傳輸表示另一個實體。這些公司中的每個與一個或多個配電網(wǎng)相互作用，這些配電網(wǎng)最終將電力輸送給電力用戶。雖然此處所述的控制劃分并非絕對，但是這些劃分表示阻礙在分布式電網(wǎng)上動態(tài)控制電力。在現(xiàn)有配電網(wǎng)中，如果一群電力用戶的電力需求超過其相關的電力生產(chǎn)設備的生產(chǎn)能力，那么該設備可從其他聯(lián)網(wǎng)的發(fā)電廠購買過量的電力。電力可靠并有效地輸送的距 離具有限制，因此，隨著用戶需求的增大，需要更多的該區(qū)域發(fā)電廠。用戶對于其消耗的電力的發(fā)電廠缺乏控制。這種類型配電電網(wǎng)已經(jīng)存在和使用了 100多年。雖然整體觀念還未明顯變化，但是極其可靠。然而，日益明顯的是，現(xiàn)有電網(wǎng)過時了，需要新型的創(chuàng)新的控制系統(tǒng)改變該裝置，通過該裝置電力從發(fā)電廠有效地分配給用戶。比如，用戶的電力需求經(jīng)常超過本地電力生產(chǎn)設備的生產(chǎn)能力時，本地電力網(wǎng)絡的所有者和操作人員考慮增加額外的電力生產(chǎn)能力，或者拒絕為部分用戶服務，即電力減弱。為了給電網(wǎng)增加額外的電力，采取復雜緩慢的工序，以便理解和控制新的電力分配選擇。必須了解和監(jiān)測電網(wǎng)處理高峰需求的能力，以便確保電網(wǎng)的安全操作，如果需要的話，額外的基礎設施必須放在合適的位置。該過程可花費幾年時間，并且沒有考慮電力生產(chǎn)和需求的動態(tài)性能。一方面強調(diào)修改現(xiàn)有配電控制系統(tǒng)，是出現(xiàn)了替換的和可再生的發(fā)電源、分布式儲存系統(tǒng)、需求管理系統(tǒng)、智能應用程序以及用于進行網(wǎng)絡管理的智能裝置。這些選項均需要配電網(wǎng)絡的主動電力管理，大大增加了目前用于配電網(wǎng)絡管理的控制策略?，F(xiàn)有網(wǎng)絡管理解決方法缺乏分布式智能，不能在多個時標上管理整個網(wǎng)絡上的電力流量。這種缺乏特別明顯，因為連接到電網(wǎng)的新型發(fā)電資產(chǎn)通常為不同的組織所有，并且可用于在不同的時間將不同的利益?zhèn)魉徒o各方。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)管理工具設計成操作網(wǎng)絡操作員本身擁有的網(wǎng)絡設備和系統(tǒng)。這些工具不設計成能夠允許終端用戶(電力用戶)、服務提供商、網(wǎng)絡操作員、發(fā)電廠以及其他市場參與者之間進行動態(tài)交易?，F(xiàn)有網(wǎng)絡過去設計為電力的單向流動，并且如果本地子網(wǎng)或區(qū)域產(chǎn)生的功率比其消耗的功率多，那么電力的逆流可增加安全和可靠性問題。因此，難以實時動態(tài)管理電力生產(chǎn)資產(chǎn)和允許各個能量用戶、資產(chǎn)所有者、服務提供商、市場參與者以及網(wǎng)絡操作員之間進行動態(tài)交易。本發(fā)明的一個或多個實施例解決了現(xiàn)有配電網(wǎng)內(nèi)存在的這些和其他難題。

發(fā)明內(nèi)容
后文中通過實例描述在分布式電網(wǎng)上動態(tài)控制和分布電力的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，多層控制結(jié)構整合到現(xiàn)有的電力傳輸和配電電網(wǎng)中，以便能夠動態(tài)管理電力生產(chǎn)、分配、儲存和消耗(總體分布式電力能源)。在實施之前，該能力將該動態(tài)控制補充到模型提出的配電解決方法中，從而確認所提出的配電解決方法在現(xiàn)有的基礎設施的實體和監(jiān)管限制內(nèi)進行操作。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，分布式控制系統(tǒng)與現(xiàn)有配電電網(wǎng)連接，以便有效地控制電力生產(chǎn)和分布。分布式控制系統(tǒng)具有三個主要的層i)企業(yè)控制模塊、ii)區(qū)域控制模塊、以及iii)本地控制模塊。企業(yè)控制模塊連通地連接到現(xiàn)有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及多個區(qū)域控制模塊中。區(qū)域控制模塊整合到現(xiàn)有的傳輸變電站和分變電站中，以便為其他裝置或控制模塊監(jiān)督和發(fā)出控制信號，從而動態(tài)地管理電網(wǎng)上的電力流。每個區(qū)域控制模塊進一步與多個本地控制模塊相關聯(lián)，本地控制模塊與發(fā)電廠連接，包括蒸汽驅(qū)動發(fā)電機、風力渦輪機農(nóng)場、水電設施以及光電(太陽能)陣列、熱能或電力儲存裝置和電動車輛上的電池等儲存資源、以及需求管理系統(tǒng)或智能設備。
每個本地控制模塊歸入用于管理和控制其相關的發(fā)電廠、用戶或裝置的區(qū)域控制模塊方向，。通過將控制響應標準化，區(qū)域控制模塊對于以便在其相關的區(qū)域內(nèi)管理電力生產(chǎn)、分配、儲存和消耗可操作。在本發(fā)明的另一實施例中，區(qū)域控制模塊通過企業(yè)控制模塊可識別另一電力生產(chǎn)的請求。企業(yè)控制模塊了解其他區(qū)域地區(qū)的生產(chǎn)能力以及其他區(qū)域地區(qū)是否具有超額產(chǎn)能，可引導不同的區(qū)域控制模塊，以便增大電力生產(chǎn)，從而產(chǎn)生超額功率或?qū)С鏊鶅Υ娴哪芰?。然后，額外的功率可傳輸給需要功率進行分配的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，可實時模擬對電力生產(chǎn)和分布系統(tǒng)的修改，以便確定為了滿足增大的功率消耗需求所提出的解決方法是否在控制的安全準則和/或系統(tǒng)能力內(nèi)。一旦確定可實現(xiàn)所提出的解決方法，那么使用實時控制可執(zhí)行該方法。本發(fā)明的另一方面包括在電網(wǎng)上管理企業(yè)級別電力負載需求，能量生產(chǎn)和分配。由于需求變化由多個給電力用戶驅(qū)動，所以企業(yè)控制模塊可檢測一個或多個區(qū)域控制模塊對其他功率的需求。此外，企業(yè)控制模塊可接收與每個區(qū)域控制模塊的能力相關的數(shù)據(jù)，以便相對于其本地用戶需求產(chǎn)生額外的功率。企業(yè)控制模塊可給一個或多個區(qū)域控制模塊發(fā)出命令，以便增大電力生產(chǎn)或減小消耗以及改變額外的功率。接收到這種命令時，區(qū)域控制模塊在其區(qū)域內(nèi)與發(fā)電廠連通，以便增大電力生產(chǎn)。將發(fā)送給每個發(fā)電廠的命令標準化，以便確保與分布式電網(wǎng)相關聯(lián)的多個電力生產(chǎn)選擇具有一致的生產(chǎn)反應。如果需要非?？焖俚男袆訉⒃撓到y(tǒng)保持在穩(wěn)定的操作條件內(nèi)，那么本地控制模塊和區(qū)域控制模塊也能夠單獨采取行動，保持供需平衡。本發(fā)明進一步能夠自動響應于網(wǎng)絡結(jié)構、資產(chǎn)可用性、發(fā)電等級或載荷條件的變化，不需要重新編程。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，企業(yè)控制模塊以及區(qū)域和本地控制模塊了解分布式能量網(wǎng)絡的已知元件。由于已知類別的新元件連接到網(wǎng)絡中，比如其他風力渦輪機中，本發(fā)明的不同層次立即將其識別為具有特定特征和能力的風力渦輪機。了解這些特征和能力，本發(fā)明可相對于電力生產(chǎn)和其分配無間斷地發(fā)出命令。一旦發(fā)出命令，區(qū)域和本地控制模塊可為每個元件提供正確的信息，以便該裝置理解該元件，并且該元件如預期那樣運行。本發(fā)明也具有識別與分布式網(wǎng)絡無關的元件的能力。一旦未識別的裝置連接到網(wǎng)絡中，本地控制模塊開始查詢，以便識別該裝置的特征、性能和能力。將該信息添加到信息庫中，然后，該信息用于促進與該裝置的連通以及控制該裝置?？墒謩踊蜃詣舆M行該工序。本發(fā)明進一步能夠允許企業(yè)控制模塊向用于執(zhí)行不同類型的服務的其他應用顯示功能能力，。實例包括饋線峰值載荷管理應用，該應用使用控制器所提供的輸入/輸出功能，以便限制該饋線在變電站所經(jīng)受的最大載荷，實例還包括可靠性應用，該應用可為區(qū)域控制模塊發(fā)出“孤網(wǎng)”命令，以便與網(wǎng)絡分離，并且使用本地發(fā)電資源和載荷控制單獨進行操作。使用企業(yè)控制模塊所顯示的功能能力，多個應用可使用電力產(chǎn)生、消耗以及網(wǎng)絡的資產(chǎn)儲存能力，而不損害其穩(wěn)定性或違反操作限制。本發(fā)明所提供的方法和系統(tǒng)能夠在不同的服務供應商和業(yè)務用戶之間自動進行一般的交易(電力用戶、服務供應商、網(wǎng)絡操作員、發(fā)電廠和其他市場參與者之間進行動態(tài)交易)，同時維持網(wǎng)絡操作的穩(wěn)定性和可靠性。本發(fā)明的多層方法在系統(tǒng)的前端操作的應用和與后端連接的裝置之間提供穩(wěn)定的界面。在這種情況下，應用程序和裝置均經(jīng)受“即插即用”經(jīng)歷，利用該經(jīng)歷管理分布式電網(wǎng)。比如，峰值載荷管理應用程序如何自動找到和使用可用的發(fā)電機，以便確保在配電饋線上不超過需求限制。這與字處理應用程序相似，需要時，字處理應用程序自動找到可用的網(wǎng)絡打印機。該公開中以及下面的具體描述中所述的特征和優(yōu)點并非兼容并包。根據(jù)附圖、說明書和其權利要求書，多個其他特征和優(yōu)點對于相關領域的普通技術人員而言顯然易見。然而，應注意的是，說明書中所使用的已經(jīng)選擇的語言主要用于易懂和指導性的目的，并且·已經(jīng)選擇的語言不用于描述或限制本發(fā)明的主題；需要參看權利要求書來確定本發(fā)明的這種主題。


參看下面結(jié)合附圖進行的一個或多個實施例的描述，本發(fā)明的上述和其他特征和目標以及其獲得方式更明顯，并且可最佳地理解本發(fā)明本身，其中
圖I為現(xiàn)有技術中已知的傳統(tǒng)配電電網(wǎng)；
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例控制分布式電網(wǎng)的系統(tǒng)的高級工藝覆蓋 圖3A為顯示工藝流程的高級方框圖，將分布式控制方法應用于根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的模擬電力系統(tǒng)中；
圖3B為顯示工藝流程的高級方框圖，將使用模擬電力系統(tǒng)在3A中測試的分布式控制方法應用于根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的實際電力系統(tǒng)中，而不對控制方法進行任何更改；圖4為分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的高級功能方框圖(圖3A和3B中所示的智能網(wǎng)絡控制的另一實施例)，用于根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電力生產(chǎn)、拓撲和資產(chǎn)管理，其中新應用程序使用分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)所顯示的功能能力，如此處所述，執(zhí)行更復雜的系統(tǒng)功能；
圖5為多層結(jié)構的高級方框圖，用于控制根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的分布式電網(wǎng)；
圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的本地控制模塊操作的流程 圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的區(qū)域控制模塊操作的流程 圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的企業(yè)控制模塊操作的流程 圖9為一個方法實施例的流程圖，用于根據(jù)本發(fā)明在分布式電網(wǎng)內(nèi)控制功率分布和生產(chǎn)。在該實施例中，需求降低表不未發(fā)生。這些圖描述了本發(fā)明的實施例，僅僅用于進行闡述。在不背離此處所述的本發(fā)明的原則的情況下，本領域的技術人員從下面的討論中容易意識到可使用此處所述的結(jié)構和方法的其他實施例。
術語表
為了在此處方便描述本發(fā)明，提供下列術語表。由于該術語表的介紹性和總結(jié)性，也必須通過具體實施方式
的上下文更精確地解釋這些術語，在具體實施方式
中討論這些術語。云計算為計算的范例，其中動態(tài)上可擴展的并且通常為虛擬化的資源在因特網(wǎng)上用作服務。用戶需要了解支持用戶的“云”的技術基礎設施的專門知識，或者控制該技術基礎設施。根據(jù)如何在計算機網(wǎng)絡圖內(nèi)描述因特網(wǎng)，術語云為因特網(wǎng)的比喻說法，并且為其所隱藏的復雜基礎設施的抽象概念。超文本傳輸協(xié)議為通信協(xié)議，用于傳輸因特網(wǎng)或相似的廣域網(wǎng)上的信息。超文本傳輸協(xié)議為客戶和服務器之間的請求/響應標準?？蛻魹榻K端用戶，服務器為網(wǎng)址。使用瀏覽器、網(wǎng)絡蜘蛛或其他終端用戶工具進行超文本傳輸協(xié)議請求的客戶稱為用戶代理。響應服務器儲存或產(chǎn)生資源，比如超文本標記語言文件和圖像，該服務器呼叫源服務器。在用戶代理和源服務器之間可具有若干個媒介物，比如代理人、閘道器和隧道。不強迫超文本傳輸協(xié)議使用TCP/IP (下面進行定義)和其支撐層，雖然此為網(wǎng)絡上最流行的應用。網(wǎng)絡服務器為容納計算機程序的計算機，計算機程序負責接受稱為瀏覽器的網(wǎng)絡客戶的超文本傳輸協(xié)議請求，并且為網(wǎng)絡客戶提供超文本傳輸協(xié)議反應和可選的數(shù)據(jù)內(nèi)容，數(shù)據(jù)內(nèi)容通常為網(wǎng)頁，比如超文本標記語言文檔和連接對象(圖像等等)。因特網(wǎng)協(xié)議為在分組交換的互聯(lián)網(wǎng)上使用因特網(wǎng)協(xié)議組交流數(shù)據(jù)的協(xié)議，也稱為TCP/IP。因特網(wǎng)協(xié)議組為一組用于因特網(wǎng)和其他相似的網(wǎng)絡的通信協(xié)議。因為其中兩個最重要的協(xié)議，即傳輸控制協(xié)議和因特網(wǎng)協(xié)議，而得此名，這兩個協(xié)議為該標準中限定的開頭兩個網(wǎng)絡協(xié)議。如今的因特網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡表示二十世紀60年代和70年代開始發(fā)展的若干個發(fā)展的綜合，即，二十世紀80年代中后期出現(xiàn)的因特網(wǎng)和局域網(wǎng)，以及二十世紀90年代早期出現(xiàn)的萬維網(wǎng)。因特網(wǎng)協(xié)議組，與多個協(xié)議組一樣，可視為一組層。每層解決一組與傳輸數(shù)據(jù)有關的問題，并且通過使用某些下層的服務，為上層協(xié)議提供定義明確的服務。上層邏輯上更接近用戶，并且處理更抽象的數(shù)據(jù)。依賴于下層協(xié)議將數(shù)據(jù)翻譯為最終物理上可傳輸?shù)男问健CP/IP模式包括四層(RFC 1122)。從最低到最高為鏈路層、因特網(wǎng)層、傳輸層和應用層。廣域網(wǎng)為覆蓋大面積的計算機網(wǎng)絡(B卩，其通信在大都市、區(qū)域或國家界限上連接的任何網(wǎng)絡)。與其相對比的是，個人區(qū)域網(wǎng)絡、局域網(wǎng)、校園區(qū)域網(wǎng)絡或大都市區(qū)域網(wǎng)絡，通常分別限于房間、建筑物、校園或特定的都市區(qū)域(比如城市)。廣域網(wǎng)用于將局域網(wǎng)和其他類型的網(wǎng)絡連接在一起，所以一個位置的用戶和計算機可與另一個地方的用戶和計算機連通。為一個特別的組織建立多個廣域網(wǎng)，并且這些廣域網(wǎng)為專用。因特網(wǎng)服務供應商所建立的其他廣域網(wǎng)將一個組織的局域網(wǎng)連接到因特網(wǎng)。局域網(wǎng)為計算機網(wǎng)絡，覆蓋小型物理區(qū)域，比如家庭、辦公室或一小組建筑物，比如學校或機場。與廣域網(wǎng)相比，局域網(wǎng)的定義特性包括其通常更高的數(shù)據(jù)傳輸率、更小的地理面積以及不需要租用電信線路。因特網(wǎng)為使用標準化因特網(wǎng)協(xié)議組的互連計算機網(wǎng)絡的全球系統(tǒng)，為世界上數(shù)十億用戶提供服務。其為網(wǎng)絡中的一種網(wǎng)絡，包括數(shù)百萬從本地到全球范圍的私人、公共、學術、商業(yè)和政府網(wǎng)絡，這些網(wǎng)絡有銅線、光纖電纜、無線連接和其他技術連接。因特網(wǎng)攜帶大量的信息資源和服務，最明顯的是萬維網(wǎng)的互連超文本文檔和基礎設施，以便支持電子郵、件。此外，其支持常用服務，比如網(wǎng)上聊天、文檔傳輸以及文檔分享、游戲、商業(yè)、社會網(wǎng)絡、出版、視頻點播、電話會議和電信。監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集表示工業(yè)控制系統(tǒng)、電網(wǎng)控制系統(tǒng)或用于監(jiān)督和控制工序的計算機系統(tǒng)。一般而言，監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常表示協(xié)調(diào)監(jiān)控大面積上展開的系統(tǒng)的地址或綜合體。遠程終端設備或可編程邏輯控制器自動進行大部分控制行為。根據(jù)本發(fā)明，監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集為本發(fā)明獲得電力用戶需求信息以及與分布式電網(wǎng)相關的數(shù)據(jù)的多種方法中的一種。
分布式能源為資產(chǎn)、設備或系統(tǒng)，能夠生產(chǎn)功率、儲存/釋放能量、管理消耗以及提供整個電網(wǎng)上分布的測量和控制。每個資源的類型和性能不同。程序控制的對象連接與嵌入為軟件接口標準，允許Windows程序與工業(yè)硬件裝置連通。在服務器/客戶對內(nèi)部實施程序控制的對象連接與嵌入。程序控制的對象連接與嵌入服務器為軟件程序，將可編程邏輯控制器(控制一個或多個硬件裝置的小型工業(yè)計算機)所使用的硬件通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成程序控制的對象連接與嵌入?yún)f(xié)議。程序控制的對象連接與嵌入客戶軟件為任何需要連接到硬件的程序。程序控制的對象連接與嵌入客戶使用程序控制的對象連接與嵌入服務器，從硬件中獲得數(shù)據(jù)或給硬件發(fā)送命令。多個接口標準和協(xié)議可用于在應用或系統(tǒng)之間交換信息，本發(fā)明使用該應用或系統(tǒng)與各個分布式能源、應用和系統(tǒng)連通。智能電網(wǎng)使用數(shù)字技術將電力從供應商傳輸給用戶，以便控制能量產(chǎn)生、消耗、儲存和釋放，用戶家庭的電器管理需求和/或節(jié)省能量、降低成本和提高可靠性和透明性。智能電能和普通電網(wǎng)的區(qū)別在于，普遍的通信和智能控制用于優(yōu)化電網(wǎng)操作、增大服務選擇以及能夠允許多個服務供應商(包括電力用戶)積極參與動態(tài)能量的復雜網(wǎng)絡和服務交易。
具體實施例方式后文中參考附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。雖然已經(jīng)描述和闡述本發(fā)明具有一定程度的特殊性，但是當然，僅僅已經(jīng)通過實例描述了本公開，并且在不違背本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領域的技術人員可大量改變部件的組合和排列。本發(fā)明的實施例使多個分布式能源和網(wǎng)絡元件的管理和控制能夠連接到分布式電網(wǎng)中。與普通電網(wǎng)不同，智能電網(wǎng)允許在本地或區(qū)域水平上的分布式網(wǎng)絡內(nèi)的電力生產(chǎn)、儲存和載荷管理。為了便于生產(chǎn)、儲存、載荷管理以及分配電力，本發(fā)明整合多層控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于連接多個不同的應用，這些應用為多個不同的電力生產(chǎn)和控制元件提供多種服務。描述該方法實例的流程圖包含在下面的描述中，使用分布式能源的能力和安裝在其內(nèi)的系統(tǒng)，該方法可用于控制和管理傳輸和配電電網(wǎng)。在下面的描述中，要理解的是，計算機程序指令可執(zhí)行流程圖中的每個框圖以及流程圖中框圖的組合。這些計算機程序指令可裝載在計算機或其他可編程設備上，以便產(chǎn)生機器，所以在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于執(zhí)行一個或多個流程圖框圖中所規(guī)定的功能的裝置。這些計算機程序指令也可儲存在計算機可讀存儲器內(nèi)，該存儲器可引導計算機或其他可編程設備以特定的方式運行，所以計算機可讀存儲器內(nèi)儲存的指令產(chǎn)生制品，包括執(zhí)行一個或多個流程圖框圖中所規(guī)定的功能的指令裝置。計算機程序指令也可裝載在計算機或其他可編程設備上，以便迫使在計算機內(nèi)或其他可編程設備上執(zhí)行一連串操作步驟，從而生成計算機執(zhí)行工序，所以計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于執(zhí)行一個或多個流程圖框圖中所規(guī)定的功能的步驟。因此，流程圖的框圖支持用于執(zhí)行特定功能的裝置的組合和用于執(zhí)行特定功能的步驟的組合。也要理解的是，執(zhí)行特定功能或步驟的基于硬件的專用計算機系統(tǒng)或?qū)Ｓ玫挠布陀嬎銠C指令的組合，可執(zhí)行流程圖的每個方框圖以及流程圖內(nèi)方框圖的組合。現(xiàn)在，電網(wǎng)系統(tǒng)在控制系統(tǒng)內(nèi)具有不同程度的通信，用于高價值資產(chǎn)，比如在發(fā)電廠、傳輸線、變電站和主要的電力用戶內(nèi)。通常，信息從用戶和其控制的載荷單向流回到應用程序中。通過自動跟隨載荷的發(fā)電機以及隨后通過調(diào)度儲備發(fā)電，該應用程序試圖滿足需求。應用程序在不同程度上取得成功或失敗(正常運行、掉電、輪流停電、停電失控)。用戶的電力需求總量可具有非常大的概率分布，這需要備用的發(fā)電設備以備用的模式進行操作，準備應對快速變化的電力用量。該電網(wǎng)管理方法昂貴；一項估計顯示，僅僅1%的時間需要最后10%的發(fā)電量，并且掉電和斷電對于用戶來說成本很高。最初使用徑向模型建立電網(wǎng)內(nèi)的現(xiàn)有電源線，然后，通過多個路線保證連通性，稱 為網(wǎng)狀網(wǎng)絡結(jié)構。如果網(wǎng)絡上的電流或相關效應超過任何特定網(wǎng)絡元件的限制，就會發(fā)生故障，并且電流就會分流到其他網(wǎng)絡元件，這最終也會發(fā)生故障，造成多米諾效應。通過輪流停電或降壓(掉電)來減少電網(wǎng)負荷的技術，防止此效應發(fā)生。分布式發(fā)電允許單個用戶現(xiàn)場發(fā)電，使用用戶覺得合適的任何方法。這就允許個人使其發(fā)電直接適合其載荷，不受電網(wǎng)故障的影響。但是，如果本地子網(wǎng)所發(fā)出的電比其消耗的電更多，那么逆流可增大安全性和可靠性問題，造成電網(wǎng)相繼發(fā)生故障。分布式發(fā)電可添加到電網(wǎng)上的任何地方，但是這種額外的電源需要適當?shù)貐f(xié)調(diào)，以便減輕對電力系統(tǒng)的負面作用。本發(fā)明的實施例解決了在分布式電網(wǎng)內(nèi)安全可靠地控制電力生產(chǎn)、分配、儲存和消耗的需要。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，多層控制系統(tǒng)覆蓋并且整合在現(xiàn)有電網(wǎng)上。結(jié)合現(xiàn)有的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，使用該數(shù)據(jù)，企業(yè)控制模塊控制整體的電力需求、控制、管理和分配。該企業(yè)控制模塊與區(qū)域控制模塊相互作用，區(qū)域控制模塊用于管理本地或區(qū)域水平上的電力生產(chǎn)和分配。每個區(qū)域控制模塊在其責任區(qū)域內(nèi)與多個分布式能源連接，以便動態(tài)地管理電力生產(chǎn)和消耗，在其預先定義的可靠性和安全性限制之內(nèi)保持該系統(tǒng)。這三層，即企業(yè)控制模塊、區(qū)域控制模塊和本地控制模塊，形成分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)用作穩(wěn)定的環(huán)境，多個發(fā)電廠中的任一個為該環(huán)境提供能源，并且多個電力用戶中的任一個可從該環(huán)境中獲取能源。本發(fā)明的系統(tǒng)能夠允許電網(wǎng)的單個元件、電力用戶和發(fā)電廠動態(tài)地變化，而不會不利地影響分布式電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例控制分布式電網(wǎng)的通信系統(tǒng)的高級工藝覆蓋圖。普通的發(fā)電設施110連接到變電站125，其為風力渦輪機農(nóng)場220和太陽能電池陣列210。圖2顯示了三種形式的發(fā)電，本領域的技術人員會意識到，本發(fā)明可應用任何形式的發(fā)電或能源。實際上，只要電力與電網(wǎng)絡式相容，本發(fā)明同樣能夠管理從可存在于電動車輛內(nèi)的電池中添加到分布式電網(wǎng)中的電力。區(qū)域控制模塊225與每個變電站125相關聯(lián)。區(qū)域控制模塊在其區(qū)域內(nèi)使用可用的分布式能源管理電力生產(chǎn)、分配和消耗。工業(yè)載荷260也與每個區(qū)域相關聯(lián)，工業(yè)載荷表示大型商業(yè)企業(yè)和住宅載荷250。根據(jù)本發(fā)明，使用一個或多個應用程序可操作每個區(qū)域控制模塊，以便在其區(qū)域內(nèi)自主地管理電力分配和生產(chǎn)。自主操作也可為孤網(wǎng)模式，其中以足夠快的速度管理網(wǎng)絡頻率和電壓，以便完成安全網(wǎng)絡操作。本發(fā)明動態(tài)地管理分布式能源和網(wǎng)絡操作的各種模式，以便除了管理電力流以外，還執(zhí)行這些功能。每個電力生產(chǎn)實體210，比如普通的發(fā)電廠110和可再生或替換的能源220，通過本地控制模塊215與區(qū)域電網(wǎng)連接。本地控制模塊215將多個發(fā)電廠中每個生產(chǎn)商的控制命令響應標準化。通過給區(qū)域控制模塊225提供多個電力生產(chǎn)實體中每個生產(chǎn)實體的標準化響應，區(qū)域控制模塊可主動地以可擴展的模式管理電網(wǎng)。這就表示控制器根據(jù)任何時候可用的分布式能源可動態(tài)地改變其行為。分布式控制器動態(tài)地自動補償可添加的資產(chǎn)，停止使用、失效或失去連接。該能力為本發(fā)明提供高度可擴展的性能，網(wǎng)絡結(jié)構或分布式能源可用性每次發(fā)生變化時，將手動改變該系統(tǒng)的需要最小化，這是本發(fā)明唯一顯著的特征。
為了更好地理解本發(fā)明的通用性和可擴展性，考慮下面的實例。圖2顯示了主電網(wǎng)205(用虛線表示)，覆蓋著電力分布管理網(wǎng)絡200。假設如圖2中所述，區(qū)域控制模塊225在其責任區(qū)域內(nèi)主動管理電力生產(chǎn)、消耗和能源分布。為此，區(qū)域控制模塊225與企業(yè)管理模塊275相互作用，企業(yè)管理模塊反過來為區(qū)域控制模塊225提供智能電網(wǎng)控制285、數(shù)據(jù)280和與企業(yè)管理模塊275相關聯(lián)的其他管理應用程序。在該實例中，考慮責任區(qū)域包括分布式發(fā)電廠110和風力農(nóng)場電力設施220。除了與這些電力產(chǎn)生設施連接，區(qū)域控制模塊225也意識到住宅載荷250和商業(yè)載荷260的能量消耗和需求。假設沒有風，從而風力產(chǎn)生設施220閑置。因此，區(qū)域控制模塊管理發(fā)電廠110產(chǎn)生的能量分配以及多個電力用戶250、260從主電網(wǎng)205中獲得的功率。進一步假設開始刮起微風，足以給風力渦輪機提供動力。多個風力渦輪機相繼投入運行，并且發(fā)電。每個風力渦輪機開始發(fā)電時，將其識別為區(qū)域控制模塊225，并且實際上，整個分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)作為風力渦輪機具有特定的特征和性能。了解這些特征和性能，區(qū)域控制模塊可建立渦輪機的通信和控制。由于風力渦輪機可提供額外的功率，所以通過分析住宅250和商業(yè)260載荷，區(qū)域控制模塊減小了對發(fā)電廠110的生產(chǎn)請求，并且調(diào)整從主電網(wǎng)205中獲得的功率，從而在操作限制或基于市場的契約限制內(nèi)維持該系統(tǒng)。為此，區(qū)域控制模塊225在其區(qū)域內(nèi)可改變分配方案(網(wǎng)絡拓撲)，以便優(yōu)化電力生產(chǎn)和分配。最后，假設區(qū)域控制模塊不了解風力渦輪機農(nóng)場220內(nèi)的一個風力渦輪機的類型。發(fā)電的同時，區(qū)域控制模塊并不具有有關發(fā)電的特征、性能和其他有關資料。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，區(qū)域225和本地215控制模塊向新型風力渦輪機發(fā)出多個詢問，以便確定與風力渦輪機整合到分布式電網(wǎng)內(nèi)有關的數(shù)據(jù)。通過操作員的手動輸入也可獲得該數(shù)據(jù)。一旦獲得該資料，就將該資料分享給企業(yè)管理模塊275，該模塊將數(shù)據(jù)儲存在所有區(qū)域控制模塊可進入的資料庫內(nèi)。普通發(fā)電廠通過產(chǎn)生蒸汽進行發(fā)電，該蒸汽轉(zhuǎn)動一個或多個蒸汽驅(qū)動的渦輪機，然后，渦輪機驅(qū)動發(fā)電機。由于該區(qū)域內(nèi)的需求增大，從需求實現(xiàn)時到電力產(chǎn)生的時間有限。這種響應對于每種類型的發(fā)電不同。比如，從實現(xiàn)增大的需求的時間到燃氣渦輪機產(chǎn)生的電力可用的時間，需要兩分鐘。這就表示控制界面命令燃氣渦輪機開始發(fā)電的時間到在變電站實際上發(fā)電的時間可為5分鐘或其他的時間段。或者，蒸汽動力渦輪機能夠在30秒內(nèi)增大其輸出，旋轉(zhuǎn)式天然氣往復式發(fā)動機能夠在幾秒內(nèi)增大其輸出，飛輪能夠同時提供能量。每個發(fā)電系統(tǒng)的控制輸入的響應性不同。本發(fā)明的不同層內(nèi)的控制算法管理這些差別，所以電力產(chǎn)生總是動態(tài)地滿足電力需求。本發(fā)明的另一實施例將發(fā)電的控制輸入的響應進行標準化。連接動態(tài)能源的響應特性能夠允許控制器可靠地發(fā)出合適的信號，以便產(chǎn)生所需要的結(jié)果。這樣，每個分布式能源稱為“即插即用”能量產(chǎn)生裝置的等同物。每個分布式能源獨一無二時，將進入本發(fā)明的控制管理系統(tǒng)的界面標準化，能夠控制和管理多個不同的分布式能源。不同的控制層使用與性能特征、操作界限以及分布式能源和電網(wǎng)的其他限制有關的信息，以便采取本地或區(qū)域行動，無需中心決策機構，比如在普通的基于監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的電網(wǎng)控制系統(tǒng)內(nèi)。該獨特的方法能夠允許本發(fā)明高度擴展、快速地應對變化的條件、并且包含地理上分散在電力系統(tǒng)內(nèi)的多種發(fā)電、儲存和載荷管理資產(chǎn)。正如區(qū)域控制模塊225和企業(yè)控制模塊275之間的通信，每個本地控制模塊215為區(qū)域控制模塊225提供與分布式能源特征有關的數(shù)據(jù)。這些特征可包括最大的輸出、最小的輸出、響應時間以及本領域的技術人員已知的其他特征。了解這些特征，區(qū)域控制模塊225和企業(yè)控制模塊275可管理發(fā)電和配電，沒有電網(wǎng)的可靠性和安全性的風險?？紤]另一實例，其中區(qū)域控制模塊225認識到電力需求的增大。通過該區(qū)域內(nèi)相關的本地控制模塊215，區(qū)域控制模塊225可引導一個或多個額外的發(fā)電廠，以便滿足該增 大的量。了解每個發(fā)電廠的控制響應，區(qū)域控制模塊可在核實的時間以合適的順序發(fā)出命令，以便滿足該區(qū)域的動態(tài)需要。區(qū)域控制模塊225進一步意識到該區(qū)域內(nèi)的發(fā)電能力和配電網(wǎng)絡限制。區(qū)域控制模塊225 了解發(fā)電廠和電力用戶的拓撲和其本身分配電力的能力。在本發(fā)明的一個實施例中，每個區(qū)域控制模塊225通過廣域網(wǎng)230連通地連接到企業(yè)控制模塊275。本領域的技術人員會理解的是，廣域網(wǎng)可為因特網(wǎng)或在遠程位置交流數(shù)據(jù)的其他裝置。在本發(fā)明的其他實施例中，在企業(yè)控制模塊275和區(qū)域控制模塊225之間通過本地區(qū)域網(wǎng)絡或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)可交換數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，企業(yè)控制模塊275包括多個應用程序，有助于管理分布式電網(wǎng)。這些應用程序尤其可包括數(shù)據(jù)可視化280、智能電網(wǎng)控制285以及環(huán)境模擬290。智能電網(wǎng)控制285包括有功和無功功率流控制等功能、電壓和饋線或電網(wǎng)互連點上的電壓安培無功控制、使用多個資產(chǎn)進行間歇性管理以便抵消風力渦輪機和太陽能電池板等可再生電源的發(fā)電變化性、以及發(fā)電、儲存或可控載荷的最佳調(diào)度以便滿足操作、成本或排放標準?？刹僮髌髽I(yè)控制模塊275，以便管理若干個區(qū)域控制模塊225與其控制下的發(fā)電廠的互動。如上所述，使用適用的應用程序的每個區(qū)域控制模塊225在其控制內(nèi)可動態(tài)地管理電力用戶和發(fā)電廠。由于區(qū)域控制模塊225管理的某個區(qū)域內(nèi)的需求(有功功率或無功功率)增大或減小，所以一個或多個分布式能源管理可用于補償特定區(qū)域內(nèi)的電力生產(chǎn)。存在過度延伸的企業(yè)控制模塊275和區(qū)域控制模塊225，能夠具有這種動態(tài)穩(wěn)定的控制。然而，本發(fā)明意識到一個區(qū)域內(nèi)的電力用戶的需求可超過該區(qū)域的發(fā)電廠的能力。本發(fā)明的一個特征在于，使用分布式能源應用程序的企業(yè)控制模塊275的任務是管理和控制額外功率的請求以及過量發(fā)電能力的可用性。實質(zhì)上，企業(yè)控制模塊提供系統(tǒng)級協(xié)調(diào)，區(qū)域控制模塊提供區(qū)域協(xié)調(diào)，本地控制模塊快速控制資產(chǎn)，從而在不同的時間標度和不同的地理范圍上平穩(wěn)地控制大量的資產(chǎn)，以便滿足特定的系統(tǒng)目標?？刹僮鲾?shù)據(jù)可視化單元280，以便在整個分布式電網(wǎng)上，為用戶或分布式能源應用程序提供當前狀態(tài)的電力需求和發(fā)電能力。用戶在任何時間點均可設想發(fā)電廠的能力，以便提供額外的電力或該區(qū)域內(nèi)所體驗到的特定載荷。而且，數(shù)據(jù)可視化模塊280可向用戶顯示配電路徑的可用性。命令區(qū)域控制模塊225增加發(fā)電之前，企業(yè)控制模塊275可模擬所提議的命令的效應，以便在所提出的變化下測試電網(wǎng)的穩(wěn)定性。模擬模型290使用現(xiàn)有區(qū)域控制模塊225和其分布式能源設施的實時數(shù)據(jù)，可發(fā)出一系列模擬命令，以便滿足預計的載荷。在控制區(qū)域的影響下，了解配電電網(wǎng)的拓撲和元件的電力特性，模擬模型290可確認所提出的命令是否在預先定義的限制內(nèi)滿足所增大的載荷，比如安全和監(jiān)管限制。一旦已經(jīng)使用模擬模型290確認所提出的命令，可將相同的命令傳遞給智能電網(wǎng)控制模塊285，用于執(zhí)行該命令。這可為自動行為，或可由人力操作員進行調(diào)解。該模擬模型考慮該系統(tǒng)內(nèi)所配置的本發(fā)明的多層分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)的行為和效應。考慮多層分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)的行為的模擬能力為本發(fā)明的顯著特征。圖3A和3B為顯示工藝流程的高級方框圖，將模擬的(圖3A)和實際的(圖3B)控制方法應用于根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電力系統(tǒng)中。在本發(fā)明的一個實施例中，數(shù)據(jù)可視化模塊280包括用戶界面315、數(shù)據(jù)采集和管理模塊310和歷史數(shù)據(jù)和分析模塊305。這些模塊彼此合作，以便通過區(qū)域控制模塊225從分布式電網(wǎng)中收集和分析數(shù)據(jù)，從而通過用戶界面315向用戶呈現(xiàn)與配電網(wǎng)有關的信息，包括電力產(chǎn)生和電力消耗的狀態(tài)。通過該信息，使用智能電網(wǎng)控制模塊285可發(fā)出一組命令，在分布式電網(wǎng)內(nèi)管理電力發(fā)生和分布。在智能電網(wǎng)控制模塊285內(nèi)具有嵌入式電力系統(tǒng)模擬引擎320、實時控制引擎325以及實時智能控制界面335。如圖3中所示，智能電網(wǎng)控制模塊285與模擬的電力系統(tǒng)340相互作用，作為環(huán)境模擬模塊290的一部分。相關領域的技術人員會理解的是，模擬模塊290可包括分布式電網(wǎng)的多種模型。如該實例中所示，環(huán)境模擬模塊290包括模擬的電力系統(tǒng)340。然而，環(huán)境模擬模塊290也可包括配電電網(wǎng)拓撲的模型，分布式電網(wǎng)特征、載荷模型以及對于精確和動態(tài)管理分布式電網(wǎng)至關重要的其他特征。這些模塊(智能電網(wǎng)控制模塊285、實時智能控制界面、模擬電力系統(tǒng)340、模擬模塊290、嵌入式電力系統(tǒng)模擬引擎320以及實時控制引擎325)中的每個與本發(fā)明的多層分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)整合，以便管理和控制電網(wǎng)。返回到圖3，用戶(以自動模式操作時，在企業(yè)控制模塊上運行的應用程序)在整個配電網(wǎng)上從區(qū)域控制模塊所提供的數(shù)據(jù)中認識到需求的增大，該用戶可使用嵌入式電力系統(tǒng)模擬引擎320和模擬電力系統(tǒng)340通過智能電網(wǎng)控制模塊285發(fā)出一系列命令。在模擬的環(huán)境中，開發(fā)和測試實時控制和智能界面命令。一旦開發(fā)出這些命令，那么在模擬的環(huán)境中執(zhí)行這些命令，以便確定所提出的解決方法是否會超過或符合預先定義的限制，包括分布式電網(wǎng)上應用的安全和監(jiān)管限制。實際上，本發(fā)明的多層分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)為模擬引擎提供現(xiàn)有電網(wǎng)拓撲和發(fā)電廠的實時實際數(shù)據(jù)以及與電力消耗有關的實時數(shù)據(jù)，然后該模擬引擎一次或多次模擬所提出的解決方法，以便滿足增大的電力需求?！┉h(huán)境模擬模塊290已經(jīng)確認一系列模擬，電網(wǎng)控制策略可用于實際的電力系統(tǒng)350中，不用擔心電網(wǎng)的變化會不利地影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。通過實地安裝多層分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)285和數(shù)據(jù)管理和可視化模塊280，并且將該系統(tǒng)和模塊連接到物理網(wǎng)絡205和裝置350中，而非安裝到模擬的網(wǎng)絡和資產(chǎn)290中，可實現(xiàn)該目標。將實際的命令用于實際 的電力系統(tǒng)350中時，再次通過數(shù)據(jù)采集和管理模塊310獲得數(shù)據(jù)，以便證實所發(fā)出的命令產(chǎn)生所需要的結(jié)果。該系統(tǒng)能夠在模擬的過程中評估多層分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)285的行為以及直接在現(xiàn)場部署該行為(通過非常少的修改，比如設備尋址)，這種能力為本發(fā)明的一個顯著特征。在企業(yè)層275上運行的管理應用程序可為一個或多個區(qū)域控制模塊225發(fā)出命令，以便在分布式電網(wǎng)內(nèi)在多個區(qū)域之間增大電力生產(chǎn)和傳輸電力。比如，考慮區(qū)域控制模塊225所管理和控制的區(qū)域，該區(qū)域控制模塊增加了電力需求或載荷。異常的高溫天氣會增大使用空調(diào)，從而增大該電力需求，或者由于該區(qū)域內(nèi)工業(yè)的高度集中，在工作時間會造成電力需求增大。區(qū)域控制模塊225與企業(yè)控制模塊275相結(jié)合和通信，該區(qū)域控制模塊使用高峰載荷管理、需求響應或其他分布式能源管理應用程序可預測和識別該載荷的增大。區(qū)域控制模塊225可進一步認識到，該區(qū)域內(nèi)的發(fā)電廠不能產(chǎn)生足夠的電力，以便滿足需求，或者其生產(chǎn)這種電力的能力會超過安全和監(jiān)管限制。一旦認識到會發(fā)生這種情況，區(qū)域控制模塊225通過企業(yè)控制模塊275發(fā)出額外電力的請求。與企業(yè)控制模塊275相關的應用程序查詢與其生產(chǎn)過量電力的能力相關的區(qū)域控制模塊225。其他區(qū)域控制模塊225可響應于該查詢，該查詢表示響應于另一區(qū)域的電力請求，具有增大電力產(chǎn)生的能力。 了解到一個區(qū)域具有過量的電力容量，另一個區(qū)域需要額外的電力，以及了解到分布式電網(wǎng)的拓撲，與企業(yè)控制模塊275相關的應用程序可進行一系列模擬的控制，以便增大第一區(qū)域的電力生產(chǎn)，并且將過量的電力傳輸給第二區(qū)域。一旦已經(jīng)確認這些命令，智能電網(wǎng)控制模塊285為這兩個受影響的區(qū)域控制模塊225發(fā)出命令，即具有過量電力榮立的區(qū)域和需要電力的地區(qū)的區(qū)域控制模塊225。而且，分布式應用程序可在整個分布式電網(wǎng)上配置交換器，以便將功率從第一區(qū)域傳輸?shù)降诙^(qū)域。一個區(qū)域的電力請求和另一個區(qū)域的過量電力響應請求由附屬于企業(yè)控制模塊275的一個或多個應用程序管理，該請求為動態(tài)工序。相關領域的技術人員會意識到，特定區(qū)域內(nèi)的電力消耗動態(tài)地變化，任何區(qū)域發(fā)電的能力也這樣變化。通過歷史數(shù)據(jù)可了解到一個或多個區(qū)域所體驗到的典型載荷，以及另一個區(qū)域生產(chǎn)過量的電力的能力，同時必須動態(tài)實時地控制電力的產(chǎn)生和傳輸。在本發(fā)明的多層分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)內(nèi)，不同的層執(zhí)行不同的電力管理功能。在每個級別上具有通過模擬預見性地決定采取什么行動的能力。分布式控制器的特征在于，在企業(yè)級別上并非做出所有的決定。這同樣也適合于模擬，在區(qū)域控制器級別進行多個模擬，同時在企業(yè)級別可進行系統(tǒng)級別的模擬。實質(zhì)上，在適當?shù)目刂茖幼詣舆M行實時控制所需要的模擬，在企業(yè)級別進行模擬，該模擬為操作員提供其在各種操作情況下可具有的選擇。圖4為分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的高級功能方框圖，用于根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的電力生產(chǎn)、拓撲和資產(chǎn)管理。分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)410插在多個管理應用程序和各種發(fā)電資源之間。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)通過網(wǎng)關或接口(本地控制模塊)445與各種發(fā)電資源連接。網(wǎng)關445為一個接口，該接口以正確的順序為該特定的裝置的序列和格式發(fā)出命令，以便確保每個裝置以相同的方式從制造商運行到制造商。該網(wǎng)關445也運行多層分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)的最低層。在該實例中，分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)始終與分布式能源相互作用，比如光伏電池440、普通發(fā)電廠430、混合燃料發(fā)電能力420、可再生發(fā)電資源415等等。也能夠管理額外的資產(chǎn)，比如儲存裝置或載荷管理系統(tǒng)。使用各種應用工具，分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)能夠管理和控制各種電力產(chǎn)生、儲存和消耗資源。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，使用應用模塊，可管理和控制分布式能源，應用模塊尤其包括高峰載荷管理465、分布式發(fā)電應用程序460、需求響應應用程序455以及其他分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的監(jiān)測應用程序450。這些管理和控制工具的每個工具與工程工作站相互作用，以便幫助用戶配置該系統(tǒng)，并且在整個分布式電網(wǎng)上理解和管理分布式能源。通過分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)實現(xiàn)該管理和控制。相關領域的技術人員會認識到，在一個實施例中，工程工作站475與圖2中所述的數(shù)據(jù)可視化模型280相互作用。該工程工作站能夠允許該系統(tǒng)配置成與現(xiàn)場條件匹配。圖4顯示了工程工作站475和監(jiān)測應用程序450之間通過建模模仿模塊進行的相互作用，建模模仿模塊在此文中也稱為模仿模塊290。監(jiān)測應用程序為模仿模塊提供實時數(shù)據(jù)，該模仿模塊反過來用于配置和調(diào)整該系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠使用現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)進行模擬，從而以組合的方式進一步調(diào)整該系統(tǒng)，這種能力區(qū)分本發(fā)明和現(xiàn)有技術。
分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)與多個管理應用程序465、460、455、450和發(fā)電資源440、430、420、415互相作用，以便提供電力管理480、拓撲管理485和能源資產(chǎn)分布式能源)管理490。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例實現(xiàn)該管理，一方面是用作管理應用程序之間的網(wǎng)橋的三層操作系統(tǒng)，另一方面是分布式能源。沒有本發(fā)明的分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，每個管理和控制應用程序必須發(fā)出自定義命令，以便獲得數(shù)據(jù)，與每個分布式能源連接，發(fā)送如何執(zhí)行其他功能的指令，這些功能嚙合應用程序和各種分布式能源。分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)為所有要使用的電力管理應用程序的共同平臺。比如，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，分布式發(fā)電應用460不需要了解必須發(fā)出特定的命令，以便促使特定類型的蒸汽發(fā)電機增大產(chǎn)量。簡單地發(fā)出指令，工廠必須增大產(chǎn)量，分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)使得命令復合蒸汽發(fā)電機會識別的格式。而且，分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)也執(zhí)行分布式能源的“聚合”和“可視化”。根據(jù)用戶或應用程序的特定標準，將不同的分布式能源動態(tài)集中成組，實現(xiàn)該目的。分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)計算共有庫中分布式能源的組合容量以及共有庫上可進行的操作。這些“虛擬”資源(具有可與普通電廠相比的容量)現(xiàn)在可用于各種管理應用程序465、460、455、450中。分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)執(zhí)行可用性、兼容性、對共有庫和/或應用程序的分配、沖突解決、誤差處理和其他資源管理功能，與計算機操作系統(tǒng)為應用程序分配存儲器、處理器時間和外圍裝置一樣。本發(fā)明能夠管理資源，并且使得資源單獨地、在共有庫內(nèi)或作為可視化資源可用于應用程序中，以便將該資源最佳地用于各種功能，該能力顯然比現(xiàn)有系統(tǒng)有利。圖5為多層結(jié)構的高級方框圖，用于控制根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的顯示透視圖分布式電網(wǎng)。如圖5中所示，分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)包括多層方法，具有本地控制模塊510、區(qū)域控制模塊520以及企業(yè)控制模塊530。企業(yè)控制模塊530連通地連接到多個區(qū)域控制模塊520的每個模塊中，并且每個區(qū)域控制模塊520連通地連接到多個本地控制模塊510中。分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)通過自定義接口 545、555和565與外部應用程序和裝置相互作用。通過這些接口，分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)能夠與現(xiàn)有的分布式能源資產(chǎn)、網(wǎng)絡設備、效用監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及其他應用程序連接，以便交換數(shù)據(jù)和控制命令。這些自定義接口用作適配器，將實施特定接口翻譯成該系統(tǒng)內(nèi)的公用語言。分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)410連接到多個管理應用程序580，如圖4中所示。多個管理應用程序580中的每個應用程序通過程序控制的對象連接與嵌入服務器531連接到分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)410。企業(yè)控制模塊530和區(qū)域控制模塊520均包括程序控制的對象連接與嵌入客戶/服務器535，有助于在分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)410和多個管理應用程序580之間進行交流。相關領域的技術人員會理解的是，使用程序控制的對象連接與嵌入僅僅是多種實施通信界面的方法中的一種。多個這樣的其他界面可靠而且快速，只要不背離發(fā)明材料的范圍，這種界面可與本發(fā)明相結(jié)合使用。在該實施例中，企業(yè)控制模塊530使用對象模型，用于分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)內(nèi)的每個資產(chǎn)類型。對象模型不僅將輸入和輸出限定在特定的資產(chǎn)上，比如分布式能源，而且限定發(fā)給該資產(chǎn)的命令變化的控制/系統(tǒng)響應。確保資產(chǎn)以相似的方式回應命令，為企業(yè)控制模塊提供保持穩(wěn)定的可重復的控制結(jié)構的能力。比如，如果兩個發(fā)電機對“關閉”命令做出不同的反應，那么受控制的區(qū)域擴大時，實施控制的復雜度加大，并且不同資產(chǎn)的數(shù)量增大。通過提供共同的信息和控制，使用共同的對象信息模型解決該困境。根據(jù)共同的對象模型的定義，主要在每個本地控制模塊510處實施這些共同的對象模型，然后就通過該系統(tǒng)傳送這些共同的對象模型。該方法確保該系統(tǒng)與任何資產(chǎn)現(xiàn)場連接，不用管制造商或特定場地的定制，并且該系統(tǒng)依然具有表示其的共同的對象模型。本地控制模塊510將地點、資產(chǎn)和實施特定細節(jié)映射到共同的對象模型中。 企業(yè)控制模塊530通過客戶界面也連接到現(xiàn)有的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)540。通過這些系統(tǒng)，并且使用每個區(qū)域控制模塊520的額外數(shù)據(jù)，控制單元530通過現(xiàn)有的監(jiān)控和數(shù)據(jù)材料系統(tǒng)和分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)專用的控制模塊監(jiān)測和控制數(shù)據(jù)點和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，企業(yè)控制模塊530也包括網(wǎng)絡拓撲模塊532、管理區(qū)域控制模塊520和能源的控制533、動態(tài)配置變化處理器535、區(qū)域控制模塊界面處理器536以及輸入/輸出界面管理器538。區(qū)域控制模塊520均包括網(wǎng)絡拓撲模塊532、在其區(qū)域內(nèi)管理能源的控制533、動態(tài)配置變化處理器535、本地控制模塊界面處理器525以及輸入/輸出界面管理器538。每個本地控制模塊510包括使用資產(chǎn)界面處理器515管理能源的控制533。本地控制模塊510也包括程序控制的對象連接與嵌入客戶534、動態(tài)配置變化處理器535以及輸入/輸出界面管理器538。本地控制模塊510通過客戶界面565與電源資源和測量系統(tǒng)(此處也稱為分布式能源)560直接連接。區(qū)域控制模塊520通過其客戶界面555與場系統(tǒng)550和/或子系統(tǒng)控制器/應用程序連接。這三層分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)410與管理應用程序580合作，動態(tài)地管理和控制分布式電網(wǎng)。相關領域的技術人員可理解的是，了解網(wǎng)絡拓撲是管理分布式電網(wǎng)的關鍵方面。網(wǎng)絡拓撲模塊532支持網(wǎng)絡拓撲分析查詢，這些查詢可整合到特定的控制中，以便提高控制范圍/容量。網(wǎng)絡拓撲表示電力系統(tǒng)(變壓器、母線、斷電器、饋線等等)和連接到其的分布式能源的各個元件之間的連通性。分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)使用該子系統(tǒng)確保以后可安全地進行控制，同時限制網(wǎng)絡穩(wěn)定性的風險。根據(jù)所提出的控制行為進行載荷流量計算和動態(tài)模擬，以便預測該系統(tǒng)的未來狀態(tài)，并且估計所產(chǎn)生的狀態(tài)是否侵犯該網(wǎng)絡的穩(wěn)定性、可靠性或操作標準，從而實現(xiàn)該目的。網(wǎng)絡拓撲模塊532子系統(tǒng)也可從多個數(shù)據(jù)源中接收電力網(wǎng)絡的動態(tài)狀態(tài)更新。這就允許由有關“實際”系統(tǒng)的狀態(tài)的最新信息更新網(wǎng)絡拓撲模塊，所以通過最近可用的信息可進行預測。
與企業(yè)控制模塊530相關的網(wǎng)絡拓撲模塊532可詢問區(qū)域控制模塊520并且等待結(jié)果。區(qū)域控制模塊520使用其自身的網(wǎng)絡拓撲模塊532和控制算法，計算企業(yè)控制模塊530詢問的結(jié)果。這樣，企業(yè)控制模塊530不需要分析整個網(wǎng)絡本身，但是將該分析分配給區(qū)域控制模塊520。與本地控制模塊510相關的控制子系統(tǒng)517解碼電源560處引導的區(qū)域控制模塊520所提供的命令?？刂谱酉到y(tǒng)533確保目標資產(chǎn)始終可靠地作出反應。該操作將系統(tǒng)內(nèi)所使用的基于共 同的對象模型的命令翻譯為操作分布式能源560所需要的地址、設備和實施特定命令。輸入/輸出管理器538提供界面管理系統(tǒng)，以便處理企業(yè)控制模塊530和外部系統(tǒng)之間的遠程通信，比如監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和其他企業(yè)應用程序。在區(qū)域控制模塊520內(nèi)，輸入/輸出管理器538處理與場裝置和系統(tǒng)以及子系統(tǒng)550的通信，并且能夠使用外部裝置(分布式能源、儀表等等)交換信息和控制信號。這些輸入/輸出管理器538、區(qū)域控制模塊界面536、本地控制模塊界面525以及資產(chǎn)界面處理器515能夠允許該系統(tǒng)將外部數(shù)據(jù)點、裝置和系統(tǒng)映射到該系統(tǒng)內(nèi)所使用的共同的對象模型中，以便確保每個子系統(tǒng)內(nèi)所使用的數(shù)據(jù)之間的一致性和可靠性。場系統(tǒng)或子系統(tǒng)控制器和應用程序550為分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)外部的任何系統(tǒng)，區(qū)域控制模塊520必須使用分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)和控制信號，比如變電站的交換器(斷電器)。每個模塊內(nèi)存在的動態(tài)配置變化處理器535為引擎，該引擎接受場信號、諸如效用監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集之類的其他系統(tǒng)的信息、或用戶輸入，并且通過內(nèi)部變更該系統(tǒng)的適當部分，響應于網(wǎng)絡(網(wǎng)絡拓撲)配置的變化、資產(chǎn)的可用性或通信系統(tǒng)的變化。由于如上所述，分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)為分布式控制器，所以動態(tài)配置處理器535為引擎，該引擎確保實時變化信息在整個系統(tǒng)上適當?shù)貍鞑?無需關閉和重啟該系統(tǒng))，并且各種資源(分布式能源和網(wǎng)絡資產(chǎn))動態(tài)地投入到新型操作中。通常，本地控制模塊510僅僅與單個裝置或單個地址處的一小組直接連接的裝置相互作用。因此，不需要更復雜的動態(tài)配置處理器535來處理地理上分散的多個裝置/地址上的配置變化。本地控制模塊533處的控制能夠根據(jù)需要管理裝置的配置變換，本地控制模塊510連接到這些裝置中。圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例描述本地控制模塊邏輯操作的流程圖。每層分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)410結(jié)構獨立于其它層進行操作，所以如果和當這幾層之間的通信丟失或其他子系統(tǒng)發(fā)生故障，那么每個控制模塊可繼續(xù)以故障保護的模式進行操作，直到其他系統(tǒng)在線返回，或者直到觸發(fā)預編程順序，比如關閉順序。通過根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)的狀態(tài)610進行操作，本地控制模塊進行操作。通過該狀態(tài)，本地控制模塊更新620每個連接的分布式能源的狀態(tài)，以及系統(tǒng)上的本地網(wǎng)絡條件和其他本地限制。接下來，本地控制模塊給區(qū)域控制模塊發(fā)送650更新請求。接收更新，然后本地控制模塊確定要采取的下一步行動和/或發(fā)送給區(qū)域控制模塊670的響應。從這一點來說，本地控制模塊執(zhí)行680 —個或多個行動，并且更新這些行動的區(qū)域控制模塊。圖7為描述區(qū)域控制模塊的操作邏輯的流程圖。正如本地控制模塊，區(qū)域控制模塊根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)狀態(tài)710采取行動。區(qū)域控制模塊從每個連接的本地控制模塊720的狀態(tài)中接收信息并且更新該狀態(tài)，從監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集和/或子系統(tǒng)控制器的網(wǎng)絡狀態(tài)中接收信息并且更新該狀態(tài)。也更新責任區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡測量和監(jiān)控的事件。了解受監(jiān)督的本地控制模塊的狀態(tài)，區(qū)域控制模塊要求740更新企業(yè)控制模塊，包括應滿足區(qū)域控制模塊的目標。然后，區(qū)域控制確定下一個行動方案760，以便滿足這些目標。在這種情況下，區(qū)域控制模塊使用本地模仿和本地智能算法評估770所提出的每個行動的后果。也考慮780替代行動，直到確定最后一組行動或警告。最后，區(qū)域控制模塊執(zhí)行790所確定的一組行動，并且給企業(yè)控制模塊發(fā)送響應，以及給適用的本地控制模塊發(fā)送命令，該響應告知企業(yè)控制模塊這些行動。最后，圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例描 述企業(yè)控制模塊的邏輯操作的流程圖。企業(yè)控制模塊再次根據(jù)該系統(tǒng)810的現(xiàn)有狀態(tài)執(zhí)行其行動。作為整體控制的實體，企業(yè)控制模塊更新820所連接的區(qū)域控制模塊、企業(yè)應用程序和與企業(yè)控制模塊相互作用的其他企業(yè)資產(chǎn)的狀態(tài)。系統(tǒng)狀態(tài)更新也發(fā)送850給顯示的子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)用于更新用戶(人性化)界面系統(tǒng)。同樣，提供用戶界面時，該界面可用于接收用戶輸入。然后，通過評估進行全球模仿和智能算法所采取的各種行動的后果，企業(yè)控制模塊確定接下來采取什么行動870?？紤]880替換的行動，直到確定可接受的最后一組行動或警告。一旦確定，企業(yè)控制模塊執(zhí)行890這些行動，并且給所連接的區(qū)域控制模塊發(fā)出響應、命令和新命令。圖9為一個方法實施例的流程圖，用于根據(jù)本發(fā)明在分布式電網(wǎng)內(nèi)管理功率分布和生產(chǎn)。相關領域的技術人員會理解的是，使用網(wǎng)絡操作系統(tǒng)控制和管理分布式能源此外可包括分配能源生產(chǎn)、修改網(wǎng)絡拓撲、能量儲存分配、載荷管理以及模擬。圖9顯示了在分布式電網(wǎng)內(nèi)重新分配電源的一個方法實例。本領域的技術人員會意識到，該方法實例表示各個分布式能源管理應用程序和能源之間通過分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的相互作用，并且該方法實例不限于分布式能源網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的范圍或功能。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過企業(yè)控制模塊進行操作的管理應用程序根據(jù)預計的電力生產(chǎn)和電力消耗910進行預測性的電力系統(tǒng)分析。進行電力系統(tǒng)分析時，在每個區(qū)域控制模塊920內(nèi)監(jiān)測實際的電力生產(chǎn)和消耗。此外，分析網(wǎng)絡拓撲以及網(wǎng)絡連通性930。在企業(yè)控制模塊處接收940到其他電力的請求時，企業(yè)控制模塊的需求響應應用程序識別一個或多個區(qū)域，該區(qū)域具有過量的電力發(fā)電容量950。此后，管理應用程序確定發(fā)電資源所提出的重新分配和網(wǎng)絡連通性修改，以便滿足所接收的請求960。開始模擬電力產(chǎn)生資源所提出的重新分配，以及在分布式電網(wǎng)970內(nèi)模擬連通性變化。響應于滿足預先定義的限制的模擬的結(jié)果，控制應用程序構成一系列命令，以便引導所提出的電力重新分配980。確認電力生產(chǎn)資源所提出的重新分配，管理應用程序和控制應用程序通過企業(yè)控制模塊直接發(fā)送命令990給適用的區(qū)域控制模塊。一旦接收到重新分配的命令，區(qū)域控制模塊在其適用的區(qū)域內(nèi)發(fā)送電力生產(chǎn)命令給發(fā)電廠和/或修改其網(wǎng)絡拓撲，以便分配過量的電力，從而滿足其他區(qū)域的載荷請求。可操作本發(fā)明的實施例，以便動態(tài)管理和控制分布式電網(wǎng)，該分布式電網(wǎng)具有多個電力生產(chǎn)資源。使用區(qū)域控制模塊自主管理分布式電網(wǎng)內(nèi)的多個區(qū)域單元，區(qū)域控制模塊結(jié)合多層網(wǎng)絡操作系統(tǒng)一起進行操作。每個區(qū)域控制模塊連通性地連接到企業(yè)控制模塊，企業(yè)控制模塊與監(jiān)督分布式電網(wǎng)的各個管理和控制應用連接。此外，每個區(qū)域控制模塊與多個本地控制模塊相關聯(lián)，本地控制模塊在將分布式能源接口標準化的區(qū)域內(nèi)直接與電力生產(chǎn)能源連接。連續(xù)地監(jiān)測和分析電力生產(chǎn)和電力消耗。在本發(fā)明的一個實施例中，一旦確定一個區(qū)域的電力消耗超過其發(fā)電能力，通過企業(yè)控制模塊進行操作的管理應用程序在整個網(wǎng)絡中動態(tài)地重新分配電力產(chǎn)生資源。連續(xù)地監(jiān)測和調(diào)整電力生產(chǎn)和分布的重新分配，以便確定電網(wǎng)保持穩(wěn)定、可靠和安全。已經(jīng)通過電網(wǎng)管理描述本發(fā)明的同 時，在商業(yè)設施、校園或具有配電線路的任何地方，本發(fā)明同樣適用并且能夠進行配電管理，配電線路在房間、建筑物、可再生電源、載荷管理系統(tǒng)、電動車輛等等之間攜帶電力。對于較大型的商業(yè)校園、軍事基地、偏遠的無網(wǎng)村落等等來確實如此。本發(fā)明動態(tài)地形成和管理分布式電力系統(tǒng)，而不在設施或偏遠地方靜態(tài)形成微型電網(wǎng)。下面概述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在一個實施例中，具有用于傳輸和配電電網(wǎng)的分布式控制系統(tǒng)，其中傳輸/配電電網(wǎng)包括連接到多個電力用戶中的多個分布式能源(DER)，該分布式控制系統(tǒng)包括
企業(yè)控制模塊，連通地連接到現(xiàn)有的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于傳輸/配電電網(wǎng)和/或其他企業(yè)應用；
多個本地控制模塊，其中每個本地控制模塊與多個分布式能源之一獨特地相關；以及多個區(qū)域控制模塊，其中每個區(qū)域控制模塊插在企業(yè)控制模塊和多個本地控制模塊中的一部分之間，并且其中，區(qū)域控制模塊可操作，以便在區(qū)域內(nèi)進行功率管理和/或與相鄰區(qū)域進行電力交換。其他優(yōu)選的特征可單獨或結(jié)合地存在，適當包括下列
企業(yè)控制模塊可連通地連接到通信網(wǎng)絡。區(qū)域控制模塊可插在企業(yè)控制模塊和形成分布式系統(tǒng)的另一個區(qū)域控制模塊之間。多個分布式能源可選自構成能量產(chǎn)生、儲存和需求/載荷管理的組。傳輸和配電電網(wǎng)分布式能源可選自構成電網(wǎng)和設備保護、電壓調(diào)節(jié)、功率流控制、電容器組和變壓器的組。企業(yè)控制模塊可管理多個區(qū)域控制模塊之間的需求，以及與相鄰的電網(wǎng)或電力系統(tǒng)進行的電力交換。管理多個區(qū)域控制模塊之間的需求可包括開始命令區(qū)域控制模塊響應于第二區(qū)域內(nèi)需求的變化，在第一區(qū)域內(nèi)改變電力生產(chǎn)。管理多個區(qū)域控制模塊之間的需求可包括重新定義與每個區(qū)域控制模塊相關的本地控制模塊和區(qū)域控制模塊。企業(yè)控制模塊可操作，以便選擇性地為多個本地控制模塊和/或區(qū)域控制模塊發(fā)出廣播控制命令。響應于通信干擾，分布式控制系統(tǒng)可操作，以便切換到自主操作模態(tài)，并且一旦恢復通信，使得數(shù)據(jù)同步并且恢復到命令模態(tài)。分布式控制系統(tǒng)可進一步包括設備接口，插在每個本地控制模塊和其相關的分布式能源之間。該設備接口轉(zhuǎn)換標準的本地控制模塊命令，以便由相關的分布式能源了解，并且該設備接口將分布式能源響應轉(zhuǎn)換成本地控制模塊了解的標準化消息。本地控制模塊可操作，以便收集與每個連接的分布式能源相關的數(shù)據(jù)。與每個連接的分布式能源相關的數(shù)據(jù)包括分布式能源的靜態(tài)、動態(tài)或控制響應特性。本地控制模塊可將分布式能源和區(qū)域控制模塊之間的命令和/或響應消息標準化。根據(jù)該區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)、載荷和儲存，管理電力生產(chǎn)以及與相鄰區(qū)域進行的電力交換。每個區(qū)域內(nèi)的區(qū)域控制模塊可自主管理電力生產(chǎn)。
每個區(qū)域控制模塊可操作，以便從企業(yè)控制模塊中接收生產(chǎn)命令并且對該命令作出回應。區(qū)域控制模塊可證實從企業(yè)控制模塊中接收的生產(chǎn)命令在分布式能源預先定義的限制內(nèi)，并且給分布式能源發(fā)出控制命令之前，傳輸/配電電網(wǎng)在與區(qū)域控制模塊相關的區(qū)域內(nèi)?？蓜討B(tài)地證實和搶先修改生產(chǎn)命令，以便在預先定義的系統(tǒng)限制內(nèi)維持實際的生產(chǎn)。企業(yè)控制模塊和多個區(qū)域控制模塊中的每個以及多個本地控制模塊中的每個可操作，以便接收授權用戶通過用戶界面發(fā)出的命令，并且對該命令作出回應。分布式控制系統(tǒng)可進一步包括建模模塊，該模塊可操作，以便為各種系統(tǒng)條件預測系統(tǒng)響應和操作。建模模塊可分配多個分布式能源的操作并且形成一套模型化控制，以便滿足特定的功率流目標。建模模塊開發(fā)的該套模型化控制可直接用于該系統(tǒng)中。在另一個實施例中，分布式控制系統(tǒng)用作機器(比如計算機)可執(zhí)行的指令程序。在這種實施例中，指令程序包括多個程序代碼，用于管理傳輸/配電電網(wǎng)，其中傳輸/配電電網(wǎng)包括多個分布式能源，連接到多個電力用戶中。該指令程序包括
程序代碼，用于在企業(yè)控制模塊處在傳輸/配電電網(wǎng)內(nèi)管理功率流；
程序代碼，用于在多個區(qū)域控制模塊的一個或多個模塊處接收企業(yè)控制模塊的功率請求，其中每個區(qū)域控制模塊與和多個分布式能源的一部分相關的區(qū)域相關聯(lián)；以及
程序代碼，用于在多個區(qū)域控制模塊的每個模塊處在其相關的區(qū)域內(nèi)管理分布式能源。可單獨或結(jié)合地包括上述分布式控制系統(tǒng)的其他優(yōu)選的特征，包括
在企業(yè)控制模塊處從多個區(qū)域控制模塊中的至少一個模塊和/或系統(tǒng)用戶中，可接收區(qū)域功率流請求。響應于從多個區(qū)域控制模塊中的至少一個模塊和/或系統(tǒng)用戶中接收的區(qū)域功率流請求，可由企業(yè)控制模塊發(fā)出區(qū)域功率流命令。在多個區(qū)域控制模塊中的至少一個模塊處，可從多個本地控制模塊中的至少一個模塊和/或系統(tǒng)用戶中接收本地功率流請求。響應于從多個本地控制模塊中的至少一個模塊和/或系統(tǒng)用戶中接收的本地功率流請求,可由區(qū)域控制模塊發(fā)出本地功率流命令。用于管理分布式能源的程序代碼可包括用于通過本地控制模塊發(fā)給分布式能源的標準化控制命令的程序代碼。指令程序可進一步包括用于收集與每個分布式能源相關的數(shù)據(jù)的程序代碼。指令程序可進一步包括用于給一個或多個區(qū)域控制模塊發(fā)出命令的程序模塊，以便響應于第二區(qū)域內(nèi)需求的變化，在第一區(qū)域內(nèi)改變功率流。指令程序可進一步包括用于給一個或多個區(qū)域控制模塊發(fā)出命令的程序模塊，以便響應于用戶發(fā)出的請求，在區(qū)域內(nèi)改變功率流。指令程序可進一步包括程序代碼，用于自動或響應于用戶發(fā)出的請求，重新定義與每個區(qū)域控制模塊相關的分布式能源。
指令程序可進一步包括用于根據(jù)所預測的或所得到的功率流，確定分布式能源靜態(tài)和/或動態(tài)操作的程序代碼。指令程序可進一步包括用于實時分析傳輸/配電電網(wǎng)現(xiàn)有的連通性和條件的程序代碼。指令程序可進一步包括可操作的程序代碼，以便自主操作與傳輸/配電電網(wǎng)電氣分開的區(qū)域。指令程序可進一步包括可操作的程序代碼，以便動態(tài)管理分布式能源，從而將自主操作的區(qū)域的操作重新合并和同步到傳輸/配電電網(wǎng)內(nèi)。指令程序可進一步包括用于修改企業(yè)控制模塊、多個區(qū)域控制模塊、多個本地控制模塊和多個分布式能源之間的連接路徑的程序代碼。本發(fā)明的另一個實施例的特征在于用于管理傳輸/配電電網(wǎng)的計算機系統(tǒng)，該傳輸/配電電網(wǎng)包括多個分布式能源。在該實施例中，計算機系統(tǒng)可包括機器，能夠執(zhí)行體現(xiàn)為軟件的指令，并且能夠與傳輸/配電電網(wǎng)的現(xiàn)有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配合。該系統(tǒng)也包括多個軟件部分，其中一個所述軟件部分配置為在企業(yè)控制模塊處，在傳輸/配電電網(wǎng)內(nèi)管理功率流，并且其中，另一個軟件部分配置為在多個區(qū)域控制模塊的一個或多個處，從企業(yè)控制單元接收電力請求，其中每個區(qū)域控制模塊與和多個分布式能源的一部分相關的區(qū)域相關聯(lián)。而且另一個軟件部分可配置為在多個區(qū)域控制模塊的一個或多個處，通過多個本地控制模塊中的一個在一個或多個區(qū)域控制模塊的相關區(qū)域內(nèi)給一個或多個分布式能源發(fā)出命令?？蓡为毣蚪Y(jié)合地執(zhí)行該實施例的其他特征，包括
軟件部分，配置成從企業(yè)控制模塊發(fā)出命令給一個或多個區(qū)域控制模塊，以便響應于第二區(qū)域的流量請求在第一區(qū)域內(nèi)修改功率流。軟件部分，配置成為多個系統(tǒng)條件預測系統(tǒng)響應和操作。相關領域的技術人員會理解的是，在普通或通用的計算機系統(tǒng)上可執(zhí)行部分本發(fā)明，比如在主機、個人計算機、手提電腦、筆記本、手持式或袖珍式電腦和/或服務器計算機上。普通的系統(tǒng)包括中央處理單元或處理器，連接到隨機存取存儲器、只讀存儲器、鍵盤、打印機、定位裝置、連接到顯示器裝置的顯示器或視頻適配器、可移動(海量)儲存裝置(比如軟盤、⑶-ROM、⑶-R、⑶-RW、DVD等等)、固定式(海量)儲存裝置(比如硬盤)、通信(COMM)端口或接口、以及網(wǎng)絡接口卡或控制器(比如以太網(wǎng))。雖然未單獨顯示，但是實時系統(tǒng)時鐘以常規(guī)的方式包括該系統(tǒng)。中央處理單元包括合適的處理器，用于實施本發(fā)明。中央處理單元通過雙向系統(tǒng)總線(包括任何需要的輸入/輸出控制器電路和其他“膠合”邏輯)與該系統(tǒng)的其他元件通信?？偩€包括用于尋址系統(tǒng)存儲器的地址線，該總線在多個元件的兩兩之間和彼此之間提供數(shù)據(jù)傳輸。隨機存取存儲器用作中央處理單元的工作存儲器。只讀存儲器包含基本的輸入/輸出系統(tǒng)代碼，應用程序和操作系統(tǒng)可用于與硬件相互作用的只讀存儲器內(nèi)一套低級程序，包括從鍵盤中讀取字符、給印刷機輸出字符等。海量儲存裝置在固定和可移動的媒質(zhì)上提供永久儲存，比如磁性、光學或磁光儲存系統(tǒng)、閃速存儲器或任何其他可用的海量儲存技術?？稍诰W(wǎng)絡上分享海量存儲器，或者其可為專用海量存儲器。通常，固定存儲器儲存代碼和數(shù)據(jù)，用于引導計算機系統(tǒng)的操作，包括操作系統(tǒng)、用戶應用程序、驅(qū)動器和其他支持文件、以及各種其他數(shù)據(jù)文件。通常，固定存、儲器用作該系統(tǒng)的主硬盤。進行基本操作時，將程序邏輯(包括實施下面要描述的本發(fā)明方法的程序邏輯)從可移動的存儲器或固定存儲器中裝載到中央處理單元執(zhí)行的主(隨機存取存儲器)存儲器內(nèi)。操作程序邏輯的過程中，該系統(tǒng)從鍵盤和定位裝置中接受用戶輸入，以及從語音識別系統(tǒng)(未顯示)中接受基于語音的輸入。鍵盤允許選擇應用程序、輸入基于鍵盤的輸入或數(shù)據(jù)、以及選擇和操縱屏幕或顯示器裝置上顯示的單個數(shù)據(jù)對象。同樣，定位裝置，比如鼠標、軌跡球、筆類裝置等等，允許選擇和操縱顯示器裝置上的對象。這樣，這些輸入裝置支持用戶手動輸入，用于系統(tǒng)上運行的任何工序。計算機系統(tǒng)顯示文本和/或圖形圖像和顯示器裝置上的其他數(shù)據(jù)。視頻適配器插在顯示器和系統(tǒng)總線之間，驅(qū)動顯示器裝置。視頻適配器包括可進入中央處理單元的視頻存儲器，該適配器所提供的電路將儲存在視頻存儲器內(nèi)的像素數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合于陰極射線管光柵或液晶顯示器使用的光柵信號。從打印機或其他輸出裝置中可獲得所顯示的信息或系統(tǒng)內(nèi)其他信息的硬拷貝。系統(tǒng)本身通過連接到網(wǎng)絡(比如以太網(wǎng)、藍牙無線網(wǎng)等等)的網(wǎng)卡與其他裝置(t匕如其他計算機)連通。該系統(tǒng)也可通過通信接口與本地偶爾連接的裝置(比如串行電纜連接的設備)連通，通信接口可包括RS-232串行端口、通用串行總線接口等等。通常本地連接到接口的裝置包括手提電腦、手持式整理器、數(shù)碼照相機等等。如上所述，本發(fā)明還可用于網(wǎng)絡設置中，比如局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)等等。這種網(wǎng)絡也可包括主機電腦或服務器，比如網(wǎng)關計算機或應用服務器(可訪問數(shù)據(jù)儲存庫或其他存儲器資源)。網(wǎng)關計算機用作進入每個網(wǎng)絡的點。網(wǎng)關可通過通信鏈路連接到另一網(wǎng)絡中。而且，網(wǎng)關計算機可間接連接到一個或多個裝置中。網(wǎng)關計算機也可連接到儲存裝置(比如數(shù)據(jù)儲存庫)中。利用各種結(jié)構可實施網(wǎng)關計算機。本領域的技術人員會理解的是，網(wǎng)關計算機與網(wǎng)絡的地理距離很大，同樣，這些裝置與這些網(wǎng)絡的距離也很大。比如，網(wǎng)絡可位于加利福尼亞州，而網(wǎng)關可位于德克薩斯州，一個或多個裝置可位于紐約。在大量交替的連接媒質(zhì)上，比如移動電話、無線電頻率網(wǎng)絡、衛(wèi)星網(wǎng)絡等等，通過網(wǎng)絡協(xié)議，比如TCP/IP，這些裝置可連接到無限網(wǎng)絡中。在IP、X. 25、幀中繼、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)、公共交換電話網(wǎng)等等上，通過網(wǎng)絡連接，比如傳輸控制協(xié)議或用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議，無線網(wǎng)絡優(yōu)選地連接到網(wǎng)關。通過撥號連接，這些裝置或者可直接連接到網(wǎng)關。而且，無線網(wǎng)絡以類似的方式可連接到一個或多個其他網(wǎng)絡(未顯示)中。在優(yōu)選的實施例中，可在軟件內(nèi)實施部分本發(fā)明。某種類型的長期儲存介質(zhì)的微型處理器(比如硬盤驅(qū)動器)通常使用體現(xiàn)本發(fā)明的軟件編程代碼。軟件編程代碼可體現(xiàn)在多種已知的媒質(zhì)上，用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，比如硬盤驅(qū)動器或⑶-ROM。該代碼可分布在這種媒質(zhì)上，或者在某種的網(wǎng)絡上從一個計算機系統(tǒng)的存儲器或儲存器中分布到其他計算機系統(tǒng)中，用于其他這種系統(tǒng)。或者，編程代碼可體現(xiàn)在存儲器內(nèi)并且微型處理器使用總線獲取該代碼。眾所周知在存儲器內(nèi)、物理媒質(zhì)上體現(xiàn)軟件編程代碼和/或通過網(wǎng)絡分配軟件代碼的技術和方法，并且此處不進一步討論這些技術和方法?？稍诰W(wǎng)絡環(huán)境下實施本發(fā)明，其中使用協(xié)議，比如超文本傳輸協(xié)議，將軟件安裝包從網(wǎng)絡服務器中下載到一個或多個通過因特網(wǎng)連接的目標電腦中。或者，在其他非網(wǎng)絡環(huán)境(使用因特網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或外聯(lián)網(wǎng)、或任何其他的網(wǎng)絡)下可實施本發(fā)明，其中，使用遠
程方法調(diào)用、程序控制的對象連接與嵌入或公共對象請求代理結(jié)構等技術分布軟件包，用于進行安裝。該環(huán)境的配置包括客戶/服務器網(wǎng)絡，以及多層環(huán)境?；蛘?，如上所述，本發(fā)明可用于獨立的環(huán)境內(nèi)，比如由安裝人員使用，安裝人員系統(tǒng)通過本地可用的安裝媒質(zhì)安裝軟件包，而不在網(wǎng)絡連接上進行安裝。而且，特定裝置的客戶和服務器均可位于相同的實體設備內(nèi)，在這種情況下，不需要網(wǎng)絡連接。因此，正在詢問的潛在目標系統(tǒng)可為本地裝置，在該裝置上可實施本發(fā)明。軟件開發(fā)員或軟件安裝人員使用本發(fā)明制備軟件包，用于進行安裝，軟件開發(fā)員或軟件安裝人員可使用網(wǎng)絡連接的工作站、獨立式工作站或任何其他相似的計算裝置。在該領域中眾所周知這些環(huán)境和配置。本領域的那些技術人員會理解的是，部分本發(fā)明可體現(xiàn)在其他特定的形式中，而不背離其精神或本質(zhì)特征。同樣，模塊、管理器、功能、系統(tǒng)、引擎、層、特征、屬性、方法和其他方面的特定名稱和劃分并非強制性的或重要的，并且實施本發(fā)明的機構或其特征可具有不同的名稱、劃分和/或格式。而且，相關領域的技術人員顯然了解，模塊、本發(fā)明的管理器、功能、系統(tǒng)、引擎、層、特征、屬性、方法和其他方面可用作軟件、硬件、固件或這三者的結(jié)合。當然，本發(fā)明的元件或一部分用作軟件時，該元件可用作腳本、獨立的程序、較大程序的一部分、多個單獨的腳本和/或程序、靜態(tài)或動態(tài)連接的文庫、可加載內(nèi)核模塊、設備驅(qū)動器，和/或以計算機編程領域的那些技術人員現(xiàn)在或未來知曉的每一個和任何其他方法實施該元件。此外，本發(fā)明絕不限于用于任何特定的編程語言內(nèi)或用于任何特定的操作系統(tǒng)或環(huán)境。因此，本發(fā)明的公開意在具有闡述性，而非限制下面的權利要求所提出的本發(fā)明的范圍。上面已經(jīng)結(jié)合配電電網(wǎng)描述本發(fā)明的原則，同時要清楚地理解的是，僅僅通過實例進行以上描述，并且以上描述不限于本發(fā)明的范圍。尤其地，人們認識到上述公開的教導為相關領域的那些技術人員提供其他的修改。這些修改可包括本身已知并且可替換使用的其他特征，或者除了此處已經(jīng)描述的特征以外的其他特征。雖然在該申請中已經(jīng)將權利要求書闡述為特定組合特征，但是要理解的是，此處的公開范圍也包括對于相關領域的技術人員顯而易見的任何新特征、或明確或含蓄地公開的特征的任何新組合、或其任何概括或修改，無論這些是否與任何權利要求中目前要求的本發(fā)明相關，無論其是否緩和了本發(fā)明所面臨的任何或所有相同的技術問題。在提交本申請或提交源自此申請的任何其他申請的過程中，申請人特此保留了將新權利要求闡述為這些特征和/或這些特征的組合的權利。
權利要求
1.用于傳輸和配電電網(wǎng)的分布式控制系統(tǒng)，其中傳輸/配電電網(wǎng)包括連接到多個電力用戶中的多個分布式能源(DER)，該分布式控制系統(tǒng)包括 企業(yè)控制模塊，連通地連接到現(xiàn)有的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于傳輸/配電電網(wǎng)和/或其他企業(yè)應用； 多個本地控制模塊，其中每個本地控制模塊與多個分布式能源之一唯一地相關；以及 多個區(qū)域控制模塊，其中每個區(qū)域控制模塊插在企業(yè)控制模塊和多個本地控制模塊中的一部分之間，并且其中，區(qū)域控制模塊可操作，以便在區(qū)域內(nèi)進行功率管理和/或與相鄰區(qū)域進行電力交換。
2.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中企業(yè)控制模塊連通地連接到通信網(wǎng)絡。
3.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中區(qū)域控制模塊插在企業(yè)控制模塊和形成分布式系統(tǒng)的另一個區(qū)域控制模塊之間。
4.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中多個分布式能源選自構成能量產(chǎn)生、儲存和需求/載荷管理的組。
5.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中傳輸和配電電網(wǎng)分布式能源選自構成電網(wǎng)和設備保護、電壓調(diào)節(jié)、電力流控制、電容器組和變壓器的組。
6.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中企業(yè)控制模塊管理多個區(qū)域控制模塊之間的需求，以及與相鄰的電網(wǎng)或電力系統(tǒng)進行的電力交換。
7.根據(jù)權利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中管理多個區(qū)域控制模塊之間的需求包括開始命令區(qū)域控制模塊響應于第二區(qū)域內(nèi)需求的變化，在第一區(qū)域內(nèi)改變電力生產(chǎn)。
8.根據(jù)權利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中管理多個區(qū)域控制模塊之間的需求包括重新定義與每個區(qū)域控制模塊相關的本地控制模塊和區(qū)域控制模塊。
9.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中企業(yè)控制模塊可操作，以便選擇性地為多個本地控制模塊和/或區(qū)域控制模塊發(fā)出廣播控制命令。
10.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中響應于通信干擾，分布式控制系統(tǒng)可操作，以便切換到自主操作模態(tài)，并且一旦恢復通信，使得數(shù)據(jù)同步并且恢復到命令模態(tài)。
11.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，進一步包括設備接口，其插在每個本地控制模塊和其相關的分布式能源之間，其中該設備接口轉(zhuǎn)換標準的本地控制模塊命令，以便由相關的分布式能源理解，并且該設備接口將分布式能源響應轉(zhuǎn)換成本地控制模塊理解的標準化消息。
12.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中本地控制模塊可操作，以便收集關于每個連接的分布式能源的數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權利要求12所述的控制系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)包括分布式能源的靜態(tài)、動態(tài)或控制響應特性。
14.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中本地控制模塊將分布式能源和區(qū)域控制模塊之間的命令和/或響應消息標準化。
15.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中根據(jù)該區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)、載荷和儲存，和/或與相鄰區(qū)域進行的電力交換來管理電力生產(chǎn)。
16.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中每個區(qū)域內(nèi)的區(qū)域控制模塊自主管理電力生產(chǎn)。
17.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中每個區(qū)域控制模塊可操作，以便從企業(yè)控制模塊中接收生產(chǎn)命令并且對該命令作出回應。
18.根據(jù)權利要求17所述的控制系統(tǒng)，其中區(qū)域控制模塊證實從企業(yè)控制模塊中接收的生產(chǎn)命令在分布式能源預先定義的限制內(nèi)，并且給分布式能源發(fā)出控制命令之前，傳輸/配電電網(wǎng)在與區(qū)域控制模塊相關的區(qū)域內(nèi)。
19.根據(jù)權利要求17所述的控制系統(tǒng)，其中動態(tài)地證實和搶先修改生產(chǎn)命令，以便在預先定義的系統(tǒng)限制內(nèi)維持實際的生產(chǎn)。
20.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中企業(yè)控制模塊和多個區(qū)域控制模塊中的每個以及多個本地控制模塊中的每個可操作，以便接收授權用戶通過用戶界面發(fā)出的命令，并且對該命令作出回應。
21.根據(jù)權利要求I所述的控制系統(tǒng)，進一步包括建模模塊，該模塊可操作，以便為各種系統(tǒng)條件預測系統(tǒng)響應和操作。
22.根據(jù)權利要求21所述的控制系統(tǒng)，其中建模模塊可分配多個分布式能源的操作并且形成一套模型化控制，以便滿足特定的功率流目標。
23.根據(jù)權利要求22所述的控制系統(tǒng)，其中該套模型化控制可直接用于該系統(tǒng)中。
24.計算機可讀儲存介質(zhì)切實地體現(xiàn)了機器可執(zhí)行的指令程序，其中所述指令程序包括多個程序代碼，用于管理傳輸/配電電網(wǎng)，其中傳輸/配電電網(wǎng)包括多個分布式能源，連接到多個電力用戶中，所述指令程序包括 程序代碼，用于在企業(yè)控制模塊處在傳輸/配電電網(wǎng)內(nèi)管理功率流； 程序代碼，用于在多個區(qū)域控制模塊的一個或多個模塊處接收企業(yè)控制模塊的功率請求，其中每個區(qū)域控制模塊與和多個分布式能源的一部分相關的區(qū)域相關聯(lián)；以及 程序代碼，用于在多個區(qū)域控制模塊的每個模塊處在其相關的區(qū)域內(nèi)管理分布式能源。
25.根據(jù)權利要求24所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，其中在企業(yè)控制模塊處從多個區(qū)域控制模塊中的至少一個模塊和/或系統(tǒng)用戶中，接收區(qū)域功率流請求。
26.根據(jù)權利要求25所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，其中響應于從多個區(qū)域控制模塊中的至少一個模塊和/或系統(tǒng)用戶中接收的區(qū)域功率流請求，由企業(yè)控制模塊發(fā)出區(qū)域功率流命令。
27.根據(jù)權利要求25所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，其中在多個區(qū)域控制模塊中的至少一個模塊處，從多個本地控制模塊中的至少一個模塊和/或系統(tǒng)用戶中接收本地功率流請求。
28.根據(jù)權利要求25所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，其中響應于從多個本地控制模塊中的至少一個模塊和/或系統(tǒng)用戶中接收的本地功率流請求，由區(qū)域控制模塊發(fā)出本地功率流命令。
29.根據(jù)權利要求24所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，其中用于管理分布式能源的程序代碼包括用于通過本地控制模塊發(fā)給分布式能源的標準化控制命令的程序代碼。
30.根據(jù)權利要求24所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，進一步包括用于收集與每個分布式能源相關的數(shù)據(jù)的程序代碼。
31.根據(jù)權利要求24所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，進一步包括用于給一個或多個區(qū)域控制模塊發(fā)出命令的程序模塊，以便響應于第二區(qū)域內(nèi)需求的變化，在第一區(qū)域內(nèi)改變功率流。
32.根據(jù)權利要求24所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，進一步包括用于給一個或多個區(qū)域控制模塊發(fā)出命令的程序模塊，以便響應于用戶發(fā)出的請求，在區(qū)域內(nèi)改變功率流。
33.根據(jù)權利要求24所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，進一步包括程序代碼，用于自動或響應于用戶發(fā)出的請求，重新定義與每個區(qū)域控制模塊相關的分布式能源。
34.根據(jù)權利要求24所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，進一步包括用于根據(jù)所預測的或所得到的功率流，確定分布式能源靜態(tài)和/或動態(tài)操作的程序代碼。
35.根據(jù)權利要求24所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，進一步包括用于實時分析傳輸/配電電網(wǎng)現(xiàn)有的連通性和條件的程序代碼。
36.根據(jù)權利要求24所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，進一步包括可操作的程序代碼，以便自主操作與傳輸/配電電網(wǎng)電氣分開的區(qū)域。
37.根據(jù)權利要求36所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，進一步包括可操作的程序代碼，以便動態(tài)管理分布式能源，從而將自主操作的區(qū)域的操作重新合并和同步到傳輸/配電電網(wǎng)內(nèi)。
38.根據(jù)權利要求24所述的計算機可讀儲存介質(zhì)，進一步包括用于修改企業(yè)控制模塊、多個區(qū)域控制模塊、多個本地控制模塊和多個分布式能源之間的連接路徑的程序代碼。
39.用于管理傳輸/配電電網(wǎng)的計算機系統(tǒng)，其中傳輸/配電電網(wǎng)包括多個分布式能源，計算機系統(tǒng)包括 機器，能夠執(zhí)行體現(xiàn)為軟件的指令，并且與傳輸/配電電網(wǎng)的現(xiàn)有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配合；以及 多個軟件部分，其中 一個所述軟件部分配置為在企業(yè)控制模塊處，在傳輸/配電電網(wǎng)內(nèi)管理功率流；一個所述軟件部分配置為在多個區(qū)域控制模塊的一個或多個處，從企業(yè)控制單元接收電力請求，其中每個區(qū)域控制模塊與和多個分布式能源的一部分相關的區(qū)域相關聯(lián)；以及一個所述軟件部分配置為在多個區(qū)域控制模塊的一個或多個處，通過多個本地控制模塊中的一個在一個或多個區(qū)域控制模塊的相關區(qū)域內(nèi)給一個或多個分布式能源發(fā)出命令。
40.根據(jù)權利要求39所述的計算機系統(tǒng)，進一步包括軟件部分，配置成從企業(yè)控制模塊發(fā)出命令給一個或多個區(qū)域控制模塊，以便響應于第二區(qū)域的流量請求在第一區(qū)域內(nèi)修改電力流。
41.根據(jù)權利要求39所述的計算機系統(tǒng)，進一步包括軟件部分，配置成為多個系統(tǒng)條件預測系統(tǒng)響應和操作。
全文摘要
公開了在傳輸/配電電網(wǎng)內(nèi)動態(tài)管理和控制分布式能源的系統(tǒng)。使用區(qū)域控制模塊自主管理傳輸/配電電網(wǎng)內(nèi)的多個區(qū)域。每個區(qū)域控制模塊監(jiān)督傳輸/配電電網(wǎng)的管理和控制，并且進一步與多個本地控制模塊相關聯(lián)，本地控制模塊在區(qū)域內(nèi)連接分布式能源。企業(yè)控制模塊監(jiān)督和分析電力生產(chǎn)和電力消耗，一旦確定區(qū)域內(nèi)的電力消耗與電力生產(chǎn)能力不匹配，那么該企業(yè)控制模塊在整個電網(wǎng)內(nèi)重新動態(tài)地分配分布式能源，保持系統(tǒng)平衡。本地控制模塊、區(qū)域控制模塊以及企業(yè)控制模塊監(jiān)督和分析網(wǎng)絡內(nèi)關鍵節(jié)點的功率流，系統(tǒng)參數(shù)具有妨礙安全、穩(wěn)定或操作閾值的風險時，采取補償行為。
文檔編號G05B15/00GK102725933SQ201080060103
公開日2012年10月10日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權日2009年11月3日
發(fā)明者奧利弗·帕森菲克, 布蘭登·基奧, 蘇尼爾·切里安 申請人:斯匹瑞有限公司