管理發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的效率的制作方法
【專利說明】管理發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的效率
【背景技術】
[0001] 發(fā)電機作為諸如醫(yī)院之類的關鍵設施的在停電情況下的備份電源來操作。發(fā)電機 還在不可輕松地連接到電網(wǎng)基礎設施的遠程位置（例如，位處"離網(wǎng)"的）中操作。
[0002] 盡管另選的電源正在變得越來越常見（例如，太陽能電池板以及風輪機設施），但 是燃燒碳基燃料的發(fā)電機仍是提供備份、電網(wǎng)補充和/或離網(wǎng)電力的可靠源的主要手段。 術語"碳基燃料"包括例如（但不僅限于）干氣，諸如氫氣、甲烷或丁烷；濕氣，諸如汽油；以 及石油燃料，諸如柴油或重油。
[0003] 在碳基燃料的成本貌似越來越大、以及消費者對變化的操作成本敏感的情況下， 需要更強的解決方案來在有效地管理操作成本的同時，提供備份、電網(wǎng)補充和/或離網(wǎng)電 力的可靠源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目標是提高發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的有效性。進一步的目標是降低驅(qū)動發(fā) 電機的發(fā)動機的燃料消耗，并因此減少污染。
[0005] 這些目標是通過管理發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的方法實現(xiàn)的，該方法包括：
[0006] 利用向發(fā)動機提供的燃料以及來自發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的電功率輸出數(shù)據(jù)來填 充效率數(shù)據(jù)庫；
[0007] 接收發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的所期望的電功率輸出；以及
[0008] 通過使用效率數(shù)據(jù)庫，來調(diào)整向發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機提供的燃料，以生成所期望 的電功率輸出。
[0009] 此處可以實現(xiàn)的是，發(fā)電機組開始自動地以一組優(yōu)化的操作參數(shù)操作。這些用于 操作的參數(shù)接著關于實際的燃料消耗執(zhí)行所遞送的電功率的受限區(qū)域。由于發(fā)電機組將開 始在最佳參數(shù)的方向上調(diào)節(jié)，電功率的產(chǎn)生由啟動指令來執(zhí)行，使得污染被限制，并且關于 燃料消耗執(zhí)行最佳的電力產(chǎn)生。在操作中，所生成的電功率將用于對數(shù)據(jù)庫搜索給發(fā)動機 的最佳燃料供應。之后，發(fā)動機將開始將遞送的功率調(diào)整為在發(fā)動機處測量到的所生成的 最佳電功率。在操作期間，功率需求將可能變化，該系統(tǒng)將不得不在數(shù)據(jù)庫中搜索新的值， 以便優(yōu)化燃料消耗。據(jù)此，發(fā)電機組對于不同的功率產(chǎn)生可以總是被調(diào)節(jié)為最佳的燃料消 耗。一旦針對一種類型的發(fā)電機組生成了數(shù)據(jù)庫，同一數(shù)據(jù)庫可能用于在其他地方在其他 種類的電廠中操作的幾個其他發(fā)電機組。典型地，發(fā)電機組將作為緊急電源工作，或者它們 將在世界上某處的基礎設施停電之后作為臨時電源操作。在不得不緊急地安裝多個發(fā)電機 組的情況下，如果發(fā)電機組包含數(shù)據(jù)庫并包含最佳功率產(chǎn)生的自動調(diào)節(jié)，那么這是高度有 效的。不僅節(jié)省的燃料將減少操作的成本，而且所減少的燃料消耗將以同樣的方式對環(huán)境 有利，因為對于所節(jié)省的燃料，沒有生成二氧化碳。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，可以在初始化操作期間通過使用預定數(shù)據(jù)，完成效率 數(shù)據(jù)庫的填充。在新的發(fā)電機組被首先啟動的情況下，不同功率需求的操作將給予該發(fā)電 機組為實際的發(fā)電機組產(chǎn)生實際的數(shù)據(jù)集合的可能性。據(jù)此可以實現(xiàn)的是，如果發(fā)電機組 開始在新的環(huán)境條件下操作，例如在世界上的某個其他地方，進入的空氣可能具有不同的 溫度和含水量。因此，通過操作的初始化，發(fā)電機組將搜索優(yōu)化的操作參數(shù)可能是相當重要 的。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例，效率數(shù)據(jù)庫的填充可以是在發(fā)動機驅(qū)動的發(fā) 電機的操作期間的動態(tài)并且連續(xù)的自填充。在發(fā)電機組的連續(xù)操作期間，一些操作參數(shù)將 由于操作而變化，諸如發(fā)動機的溫度將變高至最大水平。而且，在發(fā)電機中，發(fā)電機中的銅 繞組的溫度將因溫度而變化。因此，由于一些操作參數(shù)在操作期間變化一點，數(shù)據(jù)庫的填充 可以連續(xù)地被調(diào)整為新的并可能是對于操作更有效的參數(shù)集合。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例，調(diào)整提供的燃料針對燃料消耗來優(yōu)化發(fā)動機 驅(qū)動的發(fā)電機的有效率的操作，同時仍在預定范圍內(nèi)提供所期望的功率輸出。在一些情況 下，可以讓發(fā)電機向電網(wǎng)遞送恒定的功率，并慢慢地減小發(fā)動機的功率消耗而不改變所遞 送的功率。通過該系統(tǒng)可能的是，數(shù)據(jù)庫將知道，在給定情況下可以在某種程度上減小功率 消耗但保持所生成的電功率的相同產(chǎn)量。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例，在所期望的電功率輸出的指定容差內(nèi)，接收 所期望的電功率輸出，其中相關數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。以某種操作方式，所期望的電功率輸 出可以用作到數(shù)據(jù)庫的輸入，以找出最佳功率消耗。對于給定的電功率需求，可以設立功率 消耗的預定義的容差。該系統(tǒng)此后可以被優(yōu)化，因為在指定的容差內(nèi)調(diào)整燃料消耗是可能 的，并且操作將仍是以遞送正確的電功率輸出的方式。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例，所提供的方法進一步包括：
[0015] 確定所期望的電功率輸出的最大/最小值；
[0016] 找出所述效率數(shù)據(jù)庫中的所述最大/最小值內(nèi)的新設定點；以及
[0017] 當新設定點相比當前設定點對應于發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的更高的操作效率時，用 來自所述效率數(shù)據(jù)庫的新設定點代替操作發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的當前設定點。據(jù)此可以實 現(xiàn)的是，簡單地通過執(zhí)行系統(tǒng)的自編程，實現(xiàn)了發(fā)電機組的更高的有效性。在從計算機系統(tǒng) 設定的限制內(nèi)，優(yōu)化的工作條件是必要的一一如果最高的電功率產(chǎn)量與操作發(fā)電機組的燃 料使用有關。通過連續(xù)地優(yōu)化工作條件，可以在可能從電力消費者系統(tǒng)定義的限制內(nèi)，來實 現(xiàn)最高可能的產(chǎn)量，并由此實現(xiàn)最低可能的污染。
[0018] 本發(fā)明進一步包括用于管理發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：
[0019] 效率計算器，被配置成針對發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的有效率的操作利用提供的燃料 以及電功率輸出數(shù)據(jù)來填充效率數(shù)據(jù)庫；以及
[0020] 控制器，被配置成在生成所期望的電功率輸出的同時，針對有效率的操作來發(fā)出 向發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機提供的燃料的新設定點。
[0021] 通過所公開的系統(tǒng)，系統(tǒng)可以執(zhí)行新設定點的自編程。這在動態(tài)系統(tǒng)中是非常重 要的，其中例如變化的環(huán)境條件（諸如周圍空氣中的溫度和濕度）對發(fā)電機組中的實際操 作參數(shù)有影響。因此，如果最佳的條件是必要的，那么設定點的本地調(diào)整也是必要的。在最 佳工作條件下，關于功率輸出的燃料消耗是可能最低的。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例，該系統(tǒng)可以使效率計算器通過下列操作確定 新設定點：
[0023] 確定所期望的電功率輸出的最大/最小值；
[0024] 找出所述效率數(shù)據(jù)庫中的所述最大/最小值內(nèi)的新設定點。據(jù)此可以實現(xiàn)的是， 以功率輸出的最大/最小值定義了外部條件，這樣系統(tǒng)嘗試在這些限制內(nèi)來優(yōu)化多個不同 的用于操作的設定點，這些設定點在系統(tǒng)中作為設定點的路徑被計算，其中對于給定設定 點，電功率的功率產(chǎn)量相比于燃料消耗是最佳的情況。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例，控制器可以通過下列操作來調(diào)整提供給發(fā)動 機驅(qū)動的發(fā)電機的的燃料：
[0026] 當新設定點相比當前設定點對應于發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的更高的操作效率時，用 來自所述效率數(shù)據(jù)庫的新設定點代替操作發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的當前設定點。據(jù)此可以 實現(xiàn)的是，設定點的連續(xù)調(diào)整被執(zhí)行。這是相當重要的，因為天氣條件會變化，由此外部參 數(shù)（諸如空氣濕度和溫度）將變化，而且在操作中發(fā)電機組中的內(nèi)部溫度將變化，并以此方 式，對最佳設定點具有一些影響。通過動態(tài)設定點調(diào)節(jié)，在正常操作中將總是實現(xiàn)最佳的設 定點。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例，效率計算器可以在發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機的操 作期間基本上連續(xù)地確定設定點。據(jù)此可以實現(xiàn)的是，即使來自連接的電網(wǎng)或電力消費者 的功率需求變化，該系統(tǒng)也能夠連續(xù)地調(diào)整設定點，以便保持在最佳操作調(diào)節(jié)中。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例，系統(tǒng)可以進一步包括數(shù)字發(fā)動機控制單元或 模擬傳送器，以為效率數(shù)據(jù)庫提供燃料數(shù)據(jù)。據(jù)此，系統(tǒng)可以連續(xù)地接收關于燃料消耗的信 息。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例，系統(tǒng)可以進一步包括電計量設備，以為效率 數(shù)據(jù)庫提供電功率輸出數(shù)據(jù)。據(jù)此系統(tǒng)可以訪問實際的電功率產(chǎn)生。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例，系統(tǒng)可以包括穩(wěn)定性計算器，穩(wěn)定性計算器 采用平均算法來在加速和減速發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機期間適應變化的效率。據(jù)此可以實現(xiàn)的 是，通常被用作緊急電源的發(fā)電機組還在發(fā)電機組的到（可能是）所生成的功率的頻率同 步的啟動加速期間由算法控制，并在同步后被切換到電網(wǎng)上或者切換到供電商。但是再次， 在關閉之后，發(fā)電機組不可被僅僅被切斷。最佳的是，控制算法注意發(fā)電機組的減速，使得 關閉以緩慢的方式執(zhí)行，以避免在發(fā)動機內(nèi)部或者在發(fā)動機內(nèi)部積累任何熱量。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例，當值正在變化時，穩(wěn)定性計算器可以在確定 效率讀數(shù)對效率數(shù)據(jù)庫有效之前等待效率讀數(shù)穩(wěn)定。據(jù)此可以實現(xiàn)的是，在新設定點被存 儲在數(shù)據(jù)庫中之前，該設定點必須被控制。如此可以實現(xiàn)的是，只有有效的設定點被存儲在 數(shù)據(jù)庫中。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例，系統(tǒng)可以進一步包括對生成所期望的電功率 輸出進行控制的調(diào)節(jié)器。據(jù)此可以實現(xiàn)的是，對被遞送給發(fā)電機的功率的調(diào)節(jié)關于輸出處 的實際功率被控制。<