[发明专利]使电网旋转备用损失最小化的系统和方法

说明书

技术领域

本说明书中所公开的主题涉及用于发电的方法和系统，并且更具体地说，涉及连接至太阳能发电系统和其他非太阳能发电系统(如燃气涡轮发电机)二者的电力网。

背景技术

电力网通过在发电设施处发电随后将电通过各种电力传输线分配至电力用户来分配电力。发电机在许多(即便不是大部分)情况下由一个或多个旋转发电机组成。有时，旋转发电机由水电站坝、大型柴油发动机或燃气涡轮机驱动；在许多情况下，发电机由蒸汽提供动力。

当发电机是所谓的旋转发电机(例如燃气涡轮发电机或蒸汽涡轮发电机)时，它通常不会以峰值(即100％容量)运转，而是在正常情况下以一定的旋转备用余量运转，所述旋转备用余量是通过增加在线(即，已经运行并且连接至发电设施)的发电机的功率输出可获得的额外发电容量。对于大部分发电机来说，这种电力增加通过增加施加于涡轮机转子的扭矩来实现，例如通过增加涡轮机的气体或蒸汽流量或压力。维持一定的旋转备用对于高效且及时的发电是重要的，因为通过采用旋转备用容量几乎可以实时满足增加的电力需求。这与非旋转备用(即，当前未运行或未连接至所述系统的额外发电容量)形成对比，所述非旋转备用通常进入在线状态时具有一些延迟。

由于需要具有足够的电网旋转备用来适应(例如)峰值需求负载要求并且避免电力中断、限电、停电等，因此倾向于(例如)通过以下方式将电网旋转备用维持处于相对保守的水平：使许多燃气涡轮机运行但维持每个燃气涡轮机以充分低于容量(capacity)的运行速率运行以允许响应于增加的需求而接近瞬时地增加发电。因为旋转发电机倾向于在接近100％容量时以较高的效率运转，所以低于生产能力的运行容易导致效率低下(称为电网旋转备用损失)。因此，期望通过降低备用余量要求来使电网旋转备用损失最小化，同时维持足够的旋转备用以满足预期峰值负载。

发明内容

根据本发明的实施例，公开一种包括电力网的电力系统，所述电力网包括一个或多个非太阳能发电机。所述电力网可配置用于确定所述一个或多个非太阳能发电机的旋转备用余量，并且确定针对与所述电力网关联区域的影响太阳能发电能力的至少一个大气或环境因素。所述电力网可进一步配置用于基于所述至少一个大气或环境因素来确定连接至所述电力网的太阳能发电系统的短期太阳能发电能力。所述电力网可进一步配置用于确定电力网旋转备用预测要求，并且接收、启动和/或传输基于所述短期太阳能发电能力和所述电力网旋转备用预测要求来调整所述一个或多个非太阳能发电机发电的指令。

在本发明的另一个方面，公开一种方法，所述方法可包括：确定由一个或多个发电机提供服务的在线电力网的旋转备用余量；确定针对与所述在线电力网关联区域的影响太阳能发电能力的至少一个大气或环境因素；基于所述至少一个大气或环境因素来确定连接至所述在线电力网的太阳能发电系统的短期太阳能发电能力；确定电力网旋转备用预测要求；以及提供基于所述短期太阳能发电能力和所述电力网旋转备用预测要求来调整一个或多个非太阳能发电机的发电的指令。

在本发明的又一个方面，公开一种方法，所述方法可包括：确定正由与电力网关联的一个或多个非太阳能发电机所产生的电力的电价点火差价(spark spread)；确定连接至所述在线电力网的太阳能发电系统的短期太阳能发电能力；以及基于所述电价点火差价和所述短期太阳能发电能力来确定是否调整所述一个或多个非太阳能发电机的发电。

附图说明

图1是本发明的实施例的示例性配电网。

图2是示出实践本发明的实施例的方法的示例性流程图。

图3是示出实践本发明的另一个实施例的方法的示例性流程图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的实施例的高水平的分布式电力网，通常为100。如此处所示，电力网100中的一个或多个传统的发电设施110可联接至变电站125和太阳能电池阵列(solar array)210和/或风电机发电厂220。尽管图1示出三种形式的发电，但所属领域的技术人员应认识到，本发明可适用于任何形式的发电或能源。