專利名稱：預(yù)測性合同系統(tǒng)和方法
預(yù)測性合同系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
公共事業(yè)所擁有用于發(fā)電的發(fā)電廠 一般建設(shè)成為具有剩余容量。 剩余容量能夠容許一個地區(qū)的未來增長。例如，如果在發(fā)電廠供電的 地區(qū)開設(shè)大型制造工業(yè)區(qū)，發(fā)電廠能夠從剩余容量中提供對電廠需求 的一些或全部電力。在另一個示例中，如果一個地區(qū)的人口增長，則 還可以提供該地區(qū)的消費(fèi)者所需求的 一些或全部電力。就許多^^共事 業(yè)而言，通過完全控制發(fā)電范圍的冷凝式渦輪機(jī)來發(fā)電。
除了公用事業(yè)擁有的發(fā)電廠外，還有發(fā)電的工業(yè)能源單位。在工 業(yè)能源單位中，通過背壓/抽汽式渦輪機(jī)來產(chǎn)生部分電力。這部分發(fā)電 是無法控制的，因?yàn)樗怯晒I(yè)應(yīng)用的工藝和熱流需求決定的。
發(fā)電廠的剩余容量根據(jù)供電合同^^欠到電網(wǎng)上。發(fā)電廠將與電網(wǎng) 運(yùn)營商或需要電力的另一個實(shí)體簽訂合同。電力合同是針對特定一天 中的特定時(shí)間間隙(例如， 一個小時(shí))來設(shè)計(jì)的。發(fā)電廠按兆瓦小時(shí) 為單位向電網(wǎng)輸送指定量的電力。電網(wǎng)是用于將電力從發(fā)電機(jī)移送到 電力消費(fèi)者的分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。電網(wǎng)包括輸電站、高壓輸電線、變電站、變
壓器、電力線、電線桿上的筒式變壓器(transformer drum)以及其他 設(shè)備。
具有剩余容量的發(fā)電廠將擁有一套供電合同，指定對應(yīng)于一周內(nèi)
選定小時(shí)向電網(wǎng)輸送電量。許多具有剩余容量的發(fā)電廠將擁有一套針 對一周內(nèi)每個小時(shí)的供電合同。發(fā)電運(yùn)營商運(yùn)營電廠以滿足多個不同
合同。理想情況下，發(fā)電廠運(yùn)營商將電廠運(yùn)營成剛好滿足所有需求(發(fā) 電廠的直接消費(fèi)者)，以及剛好滿足供電合同而不產(chǎn)生剩余電力或無 需4吏i殳備周期運(yùn)轉(zhuǎn)來產(chǎn)生必需的電力。如果發(fā)電廠在滿足供電合同上有缺口 ，則可能在現(xiàn)貨市場獲取電 力以彌補(bǔ)對電網(wǎng)輸送的電量與預(yù)期電量之差。在現(xiàn)貨市場上購買電力 是昂貴的。


附圖中通過舉例而非限制形式來說明本發(fā)明的實(shí)施例，其中 圖1是說明根據(jù)示范實(shí)施例連接到電網(wǎng)的電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的 示意圖。
圖2是根據(jù)示范實(shí)施例的發(fā)電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的示意圖，它包括 用于管理電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的連接的聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)。
圖3是根據(jù)示范實(shí)施例用于管理電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)之間 的連接的聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)的示意圖。
圖4A是根據(jù)示范實(shí)施用于控制電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的流程圖的第 一部分。
圖4B是才艮據(jù)示范實(shí)施用于控制電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的流程圖的第 二部分。
圖5A是根據(jù)另一個示范實(shí)施用于控制電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的流程 圖的笫一部分。
圖5B是根據(jù)另 一個示范實(shí)施用于控制電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的流程 圖的第二部分。
圖6是根據(jù)示范實(shí)施例，在與發(fā)電系統(tǒng)能夠提供的最大電量小于 需求的電量情況下，選定時(shí)間段開始附近的時(shí)間與控制功能關(guān)聯(lián)的屏 幕截圖。
圖7是根據(jù)示范實(shí)施例在釆取校正動作之后與控制功能關(guān)聯(lián)的屏 幕截圖。
圖8是根據(jù)示范實(shí)施例在選定時(shí)間段的開始附近的時(shí)間處與控制 功能關(guān)聯(lián)的屏幕截圖。
圖9是根據(jù)示范實(shí)施例在選定時(shí)間段的結(jié)束附近的時(shí)間處與控制功能關(guān)聯(lián)的屏幕截圖。
圖10是說明根據(jù)示范實(shí)施例的具有指令集的々某體的示意圖。 圖11說明結(jié)合某些示范實(shí)施例使用的示范計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
本文描述用于管理發(fā)電系統(tǒng)和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)(power and steam generation system )的系統(tǒng)和方法。在下文描述中，闡述許多特定的細(xì) 節(jié)。下文描述和附圖充分地說明本發(fā)明的一些方面和實(shí)施例，足以4吏 本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┧鼈?。其他?shí)施例可以結(jié)合結(jié)構(gòu)上的更改、 邏輯上的更改、電子上的更改、工藝上的更改和其他方面的更改；例 如描述為軟件的功能可以在硬件中執(zhí)行，并且反之亦然。 一些示例僅 代表可能的變化，并非限制。個別組件和功能可能是可選的，并且操 作的次序可能有所變化或同時(shí)運(yùn)行。 一些實(shí)施例的部分和特征可以包 含在另 一些實(shí)施例的部分和特征中、替代另 一些實(shí)施例的部分和特征 和/或添加到另 一些實(shí)施例的部分特征中。所實(shí)施的發(fā)明主題的范圍包 含權(quán)利要求的完整范圍和所有可用的等效物。
該系統(tǒng)和方法論述發(fā)電。本文使用的下列術(shù)語定義如下
■ 功率P [W]定義為功除以時(shí)間。
■ 電功[MWh]是電功率[MW]乘以時(shí)間[小時(shí)]。 ■總功率等于電功。
這些實(shí)施例的描述分成三個部分。在第一部分中，對實(shí)施例進(jìn)行 系統(tǒng)級概述。在第二部分中，描述使用示范實(shí)施例的方法。在笫三部 分中，描述硬件和操作環(huán)境的實(shí)施例。
系統(tǒng)級概述
本部分提供對本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)級概述。 圖1說明根據(jù)示范實(shí)施例連接到電網(wǎng)120的電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng) (power/steam generation system )100的示意圖。動力電力蒸汽發(fā)電器系統(tǒng)IOO包括所有可供實(shí)體用于產(chǎn)生電力或蒸汽的所有資源。例如， 實(shí)體可以具有大型電廠(例如生成電力和蒸汽的燃煤電廠)，以及在 另一個場所產(chǎn)生能量和生成電力和蒸汽的原子能電廠，以及較小型的 燃油電廠。換言之，電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)包括所有可供實(shí)體使用的多種 個別電廠或蒸汽發(fā)電電廠。應(yīng)該注意，多種資源具有與生成發(fā)電或發(fā) 生蒸汽關(guān)聯(lián)的多種成本。在許多情況中，可供特定實(shí)體用于發(fā)電/蒸汽
發(fā)電器系統(tǒng)100的資源將能夠產(chǎn)生比實(shí)體所需更多的電力。例如，實(shí)
體可能需要某些數(shù)量的資源，以便在一年的高峰時(shí)間發(fā)電。 一年的高 峰時(shí)間可能是某些地理區(qū)域中的夏季月份，高峰時(shí)間也可能是其他更 北方區(qū)域中的冬季月份。發(fā)電或蒸汽發(fā)電系統(tǒng)可以運(yùn)行以有效率地產(chǎn)
生剩余電力，然后可以將其投放到電網(wǎng)120上，并進(jìn)行銷售以獲取資 源的額外收入。電力蒸汽發(fā)電系統(tǒng)100連接到電網(wǎng)120。電網(wǎng)具有將 電力從電廠配送到個別公司和家庭住戶等所需的全部多種i殳備。電網(wǎng) 包括輸電站、高壓輸電線、變電站、開關(guān)塔、配電母線、變壓器和調(diào) 壓器組(regulator bank),以及電線桿和多種電力線。在一些應(yīng)用中， 配電線在地下，每一個建筑或兩個建筑的拐角處設(shè)有變壓柜。蒸汽發(fā) 電系統(tǒng)100在一年的某些時(shí)間或在某些天也可能無法產(chǎn)生足夠的電 力，因此可以利用電力或電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)連接到電網(wǎng)120來購買現(xiàn) 貨市場上的電力或根據(jù)合同從具有過剩容量的其他實(shí)體購買電力。然 后，可以使用購買的電力向內(nèi)部消費(fèi)者輸電，或用于滿足例如發(fā)電需 求的內(nèi)部需求和實(shí)體的多種消費(fèi)者的需求。
圖2是才艮據(jù)示范實(shí)施例的發(fā)電系統(tǒng)(如圖1所示)的控制系統(tǒng)200 的示意圖，控制系統(tǒng)200包括聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)210，用于管理在電力/ 蒸汽發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的連接，以及用于管理控制系統(tǒng)200的部件。 聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)210接收許多輸入和發(fā)送許多輸出。這些輸入中有實(shí) 際發(fā)電212、實(shí)際內(nèi)部消耗214和電力合同數(shù)據(jù)216。聯(lián)絡(luò)線控制系 統(tǒng)210輸出總蒸汽消耗的預(yù)測，如輸出220所示?？傉羝妮敵龅?主壓力控制230,然后主壓力控制230將信號232發(fā)送到鍋妒負(fù)載分配單元240。鍋爐負(fù)載分配單元將信號241、 242、 243發(fā)送到對應(yīng)的 鍋爐燃燒個別單元優(yōu)化器251、 252或253。然后使用鍋爐燃燒單元優(yōu) 化單元來控制鍋爐261、 262、 263內(nèi)的燃燒。鍋爐261、 262、 263產(chǎn) 生蒸汽或能夠在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生蒸汽。然后將一個或多個個別鍋爐261、 262、 263生成的蒸汽饋送到不同的渦輪270、 272、 274中。渦輪270、 272、 274可以是主分級渦輪或次分級渦輪。使用蒸汽使連接到渦輪的 發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)來發(fā)電。聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)210還向渦輪增壓(turbo)系統(tǒng) 280的經(jīng)濟(jì)分配輸出信號。ELA-T 280接收總發(fā)電設(shè)置點(diǎn)，該設(shè)置點(diǎn) 是滿足具體發(fā)電時(shí)間量度或具體選定的發(fā)電時(shí)間的簽約合同配額所 要求的。通常，生成合同的額外電力選擇的時(shí)間是基于小時(shí)來設(shè)置的。 許多電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)100具有對應(yīng)于每周的每天的每個小時(shí)的電 力合同數(shù)據(jù)。因此，聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)210監(jiān)視實(shí)際發(fā)電以及內(nèi)部消耗，
網(wǎng)120以滿足具體選定時(shí)間的電力合同的適合電量。
鍋爐燃燒個別單元優(yōu)化單元251、 253、 252也稱為高級燃燒控制 器。高級燃燒控制器251、 252、 253用于控制不同鍋爐中的燃燒過程， 并優(yōu)化個別鍋爐以獲取熱效率，以及用于將鍋爐的排放穩(wěn)定在給定的 極限內(nèi)，以使從不同鍋爐261、 262、 263排放的燃燒氣體滿足不同污 染控制機(jī)構(gòu)的排放標(biāo)準(zhǔn)。
圖3說明根據(jù)示范實(shí)施例用于管理電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)100和電網(wǎng) 120之間的連接的例如聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)210的控制系統(tǒng)的示意圖。聯(lián) 絡(luò)線控制系統(tǒng)210包括多個通信上耦合的;f莫塊。聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)210 包括用于對發(fā)電設(shè)備建模的建模模塊310，在建才莫才莫塊310中，可以 對發(fā)電設(shè)備的多種蒸汽發(fā)電方面進(jìn)行建模，更具體來說，對不同設(shè)備 配置/機(jī)組(unit commitments)的發(fā)電范圍建才莫。聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)還 包括監(jiān)視才莫塊320。監(jiān)視模塊監(jiān)視發(fā)電設(shè)備或蒸汽發(fā)電系統(tǒng)100的內(nèi) 部電力消耗。內(nèi)部電力消耗包括實(shí)體的多種消費(fèi)者所需的電量以及生 成或運(yùn)行電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)100 (如圖1所示)所需的電量。監(jiān)視才莫塊320還監(jiān)視電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)100的總電量的生成。在一些實(shí)施例 中，總電量包括選定時(shí)間上(例如具體一天的具體小時(shí)上)生成的總 功率。聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)還包括采集模塊330。采集模塊采集選定時(shí)間 段上的發(fā)電需求。聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)包括投射模塊。投射模塊基于來自 建模模塊310、采集模塊330和監(jiān)視模塊320的信息投射(project) 所需的總電量。聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)210還包括預(yù)測模塊350。預(yù)測模塊 350預(yù)測剩余時(shí)間部分上的最優(yōu)供電執(zhí)行軌跡(叩timal power execution trajectory),需要其滿足投射的電量。預(yù)測投射模塊350利用投射模塊 340生成的投射。使用數(shù)據(jù)總線360通信地耦合到每個才莫塊，包括建 模模塊310、監(jiān)視模塊320、采集模塊330、投射模塊340和預(yù)測模塊 350?？梢栽诳刂七^程期間通過數(shù)據(jù)總線360在模塊之間傳輸數(shù)據(jù)。
在操作中，建模模塊310、監(jiān)視模塊320、采集模塊330、投射模 塊340和預(yù)測才莫塊實(shí)現(xiàn)遞減水平線(diminishing horizon)上的基于一莫 型的預(yù)測控制。遞減水平線上的基于才莫型的預(yù)測控制用作聯(lián)絡(luò)線控制 系統(tǒng)210 (參見圖2)的一部分，來控制電力和蒸汽的生成，以滿足 內(nèi)部需求。在一些實(shí)施例中，聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)除了擁有并運(yùn)行電力/ 蒸汽發(fā)電系統(tǒng)100 (參見圖1)的一方的內(nèi)部需求外，還滿足外部合 同的需求。
聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)210在執(zhí)行供電合同時(shí)使用實(shí)時(shí)監(jiān)視和預(yù)測。預(yù) 測水平線是隨時(shí)間變化的，跨度為從合同期的當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)到結(jié)束點(diǎn)， 例如1小時(shí)的選定時(shí)間段。除了可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍和優(yōu)化供電執(zhí)行軌 跡的向前漏斗(forward fUnnel)夕卜，if關(guān)絡(luò)線控制系統(tǒng)210還計(jì)算終端 約束的向后發(fā)散，例如，確保最優(yōu)問題的解存在的可行區(qū)域。如果預(yù) 測的軌跡離開可行漏斗，則聯(lián)絡(luò)線系統(tǒng)210在聯(lián)機(jī)自動合同執(zhí)行才莫型 中修改軌跡。
在脫機(jī)決策支持模式中，聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)210提供早期警報(bào)，以 使操作員能夠在最優(yōu)問題的解變得不可行之前，解決沖突。
如圖所示，上文論述的才莫塊可以通過軟件、硬件、硬件和軟件的組合來實(shí)現(xiàn)。而且，每個才莫塊作為與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的微處理器上的 指令集來實(shí)現(xiàn)，或可以作為與任何形式的々某體關(guān)聯(lián)的一組指令(例如 磁盤驅(qū)動器上的一組指令、磁帶上的一組指令、通過因特網(wǎng)連接等傳 送的一組指令)來實(shí)現(xiàn)。
方法實(shí)施例
本部分描述本發(fā)明實(shí)施例執(zhí)行的方法。在某些實(shí)施例中，這些方 法由機(jī)器可讀々某體(例如軟件)來執(zhí)行，而在其他一些實(shí)施例中，這 些方法由硬件或其他邏輯(即數(shù)字邏輯)來執(zhí)行。在本部分中，將論
述圖4A-9。
聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)210使用建模模塊310、監(jiān)視模塊320、采集模 塊330、投射模塊340和預(yù)測模塊350以執(zhí)行控制方法，例如控制方 法400或控制方法500?？刂品椒?00將參考圖4A和4B來論述。控 制方法500將參考圖5A和5B來論述。
圖4A和4B是根據(jù)示范實(shí)施例用于控制電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的控 制方法400的流程圖局部?？刂品椒?00包括對發(fā)電設(shè)備410建才莫、 監(jiān)視從發(fā)電設(shè)備412生成總電量，并監(jiān)視發(fā)電設(shè)備414的內(nèi)部功率消 耗。在工業(yè)能源單元或包括工業(yè)能源單元的系統(tǒng)中，還包括有關(guān)影響 發(fā)電范圍的預(yù)測工藝蒸汽需求的信息。控制方法400還包括獲取發(fā)電 設(shè)備416在選定時(shí)間段上的發(fā)電需求。該發(fā)電需求要求聯(lián)絡(luò)線控制系 統(tǒng)(如圖2和3所示)可以確定內(nèi)部使用以及滿足供電合同所需的電 量?？刂品椒?00基于發(fā)電設(shè)備、發(fā)電需求和內(nèi)部消耗的模型，將所 需的總電量^L射到遞減時(shí)間變化預(yù)測水平線(diminishing time varying predictionhorizon)上418。控制方法400預(yù)測預(yù)測水平線上可實(shí)現(xiàn)的發(fā) 電值范圍420，并確定投射的總電量是否在選定時(shí)間量上可實(shí)現(xiàn)的發(fā) 電范圍內(nèi)422。如果投射的總電量在選定時(shí)間量上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍 內(nèi)，則控制方法400預(yù)測在預(yù)測水平線上的最優(yōu)供電執(zhí)行軌跡424， 以滿足選定時(shí)間量上所需的投射的電量。在一個實(shí)施例中，通過計(jì)算最優(yōu)執(zhí)行軌跡來執(zhí)行預(yù)測最優(yōu)執(zhí)行軌跡。最優(yōu)供電合同執(zhí)行軌跡確定 為產(chǎn)生預(yù)測水平線上的必需電量而至少昂貴地使用具體實(shí)體內(nèi)可用 的不同資源。在與預(yù)測水平線關(guān)聯(lián)的選定時(shí)間上，控制方法400還包 括周期性地或持續(xù)性地確定預(yù)測的最優(yōu)供電執(zhí)行軌跡是否將滿足預(yù)
測水平線上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍內(nèi)的投射電量426。預(yù)測預(yù)測水平線上
可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍包括，預(yù)測包括至少一個擾動變量(例如加熱蒸汽 需求、工藝蒸汽需求、家庭消費(fèi)或多種補(bǔ)充服務(wù)的需要)的范圍。
圖5A和5B是根據(jù)另一個示范實(shí)施例用于控制電力/蒸汽發(fā)電系 統(tǒng)的方法500的流程圖局部。控制方法500包括獲取為滿足供電合同 發(fā)電實(shí)體在選定時(shí)間段的發(fā)電需求510、監(jiān)視發(fā)電實(shí)體的內(nèi)部功率消 耗512和發(fā)電實(shí)體的總發(fā)電量514。控制方法500還包括將所需的總 電量投射在選定時(shí)間段的剩余部分上516，以滿足選定時(shí)間段的發(fā)電 需求和滿足內(nèi)部功率消耗。在一些示范實(shí)施例中，4殳射的已生成總電 量包括選定時(shí)間段的過去部分上產(chǎn)生的總電量?？偣β拾ㄖ辽賰蓚€ 分量?？偣β拾▋?nèi)部功率消耗加上供電需求。發(fā)電需求與滿足供電 合同所需的電量相關(guān)。選定時(shí)間上的內(nèi)部功率消耗包括用于輸送到內(nèi) 部消費(fèi)者的電量和用于操作發(fā)電實(shí)體的電量?？刂品椒?00還包括預(yù) 測發(fā)電實(shí)體在選定時(shí)間段剩余部分上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍518，并確定 才殳射的總電量是否在選定時(shí)間量上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍內(nèi)520 。
控制方法500還包括預(yù)測最優(yōu)發(fā)電軌跡522，以滿足選定時(shí)間段 的剩余部分所需的投射的電量。在一個實(shí)施例中，通過計(jì)算最優(yōu)執(zhí)行 軌跡來執(zhí)行預(yù)測最優(yōu)執(zhí)行軌跡。發(fā)電軌跡還可以稱為供電合同執(zhí)行軌 跡。預(yù)測選定時(shí)間段的剩余部分上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍包括，預(yù)測包括 至少一個擾動變量的范圍。控制方法500還包括判斷滿足選定時(shí)間段 的剩佘部分所需的投射的電量的已預(yù)測最優(yōu)發(fā)電軌跡是否在選定時(shí) 間段的剩余部分上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍內(nèi)524。該判斷在圖5B中以判斷 框的問句形式示出。如果已預(yù)測的最優(yōu)發(fā)電將不與投射的所需電量融 合(melt)，則滿足了供電合同528。該控制方法還包括預(yù)測滿足選定時(shí)間段所需的投射的電量的最優(yōu)發(fā)電軌跡526和滿足供電合同528。 如果已預(yù)測的最優(yōu)發(fā)電將與投射的所需電量吻合，則滿足了供電合同 528。
在選定的時(shí)間段內(nèi)，監(jiān)視發(fā)電實(shí)體的內(nèi)部功率消耗512,監(jiān)視發(fā) 電實(shí)體的實(shí)際發(fā)電514,基于發(fā)電需求和內(nèi)部消耗將所需的總電量招二 射到選定時(shí)間段上516,并將確定投射的總電量是否在可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電 范圍518內(nèi)執(zhí)行多次。在一些實(shí)施例中，監(jiān)視和投射在選定時(shí)間段上 基本持續(xù)地執(zhí)行。
控制方法500還包括在才殳射的總電量在第 一選定時(shí)間量上可實(shí)現(xiàn) 的發(fā)電范圍之外時(shí)，生成警報(bào)。該警報(bào)告知操作員將需要或可能需要 校正動作(例如購買電力或利用額外資源)。在另一個實(shí)施例中，控 制方法500還包括執(zhí)行校正動作以使發(fā)電實(shí)體能夠滿足總電量，該總 電量是滿足內(nèi)部消耗和第一選定時(shí)間段的發(fā)電需求所需的總電量。校 正動作包括從電網(wǎng)購買電力以滿足發(fā)電需求、從額外發(fā)電實(shí)體發(fā)電以 滿足該發(fā)電需求或?qū)⑹Ｓ嚯娏κ圪u到電網(wǎng)?？刂品椒?00還包括在投 射的總電量在選定時(shí)間量上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍之外時(shí)，修改軌跡以滿 足所需的總電量。
圖6是根據(jù)示范實(shí)施例在選定時(shí)間段610開始附近的時(shí)間與聯(lián)絡(luò) 線控制系統(tǒng)210 (參見圖2)關(guān)聯(lián)的屏幕截圖600，其中發(fā)電系統(tǒng)能夠 提供的最大電量小于所需的電量。屏幕截圖600包括設(shè)置選定時(shí)間段 610。屏幕截圖600還可以包括時(shí)間段610對以兆瓦小時(shí)計(jì)的電功的 圖線。圖線620在X軸622上以分鐘為單位給出時(shí)間段，并且以兆瓦 小時(shí)(MWh)為單位提供總功率(電功)。該屏幕截圖還包括可實(shí)現(xiàn) 的發(fā)電范圍的向前漏斗630。向前漏斗具有可以如向前漏斗630的頂 線632所示在選定時(shí)間段的剩佘部分上提供的最大電量?？蓪?shí)現(xiàn)的供 電范圍630的向前漏斗具有下方線634,它指示可以在時(shí)間框610的 剩余部分上提供的最小電量。如圖6所示，1小時(shí)中的大約12分鐘過 去，可實(shí)現(xiàn)功率的向前看漏斗630跨越時(shí)間段610的剩余48分鐘。
14可實(shí)現(xiàn)發(fā)電的向前漏斗630還包括線636指示的最優(yōu)供電執(zhí)行或發(fā)電 軌跡。最優(yōu)供電合同執(zhí)行或發(fā)電軌跡636包括以電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng) 100的給定資源的最小可能成本產(chǎn)生電力。應(yīng)該注意在一些實(shí)施例中， 可實(shí)現(xiàn)發(fā)電范圍的向前漏斗僅包括電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)100的目前操 作的資源的部分。在另一個實(shí)施例中，可實(shí)現(xiàn)發(fā)電630的向前漏斗可 以對應(yīng)于可供特定電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)100使用的所有資源。在圖線 620上還包括的是不同終端約束640的向后發(fā)散區(qū)域。終端約束的向 后發(fā)散可以包括確保特定問題的解決方案存在(例如，提供內(nèi)部需求 以及外部合同的足夠電量)的可行區(qū)域。終端約束640的向后發(fā)散還 具有上部分和下部分，并包括預(yù)測諸如加熱蒸汽需求中的變化、工藝 蒸汽需求中的變化、家庭用戶的內(nèi)部消耗以及補(bǔ)充服務(wù)的消耗等的不 確定性區(qū)域。基本上，終端約束的向后發(fā)散是包括基于選定時(shí)間段610 剩余部分上的短期預(yù)測來預(yù)測不確定性的區(qū)域。如圖6所示，可實(shí)現(xiàn) 發(fā)電630的向前漏斗不在與終端約束640的向后發(fā)散關(guān)聯(lián)的區(qū)域內(nèi)。 當(dāng)然在一些實(shí)施例中，為了計(jì)算向前和向后漏斗，使用預(yù)測的工藝蒸 汽需求和內(nèi)部消耗的利用。這是發(fā)電的不可行目標(biāo)的信號。換言之， 即使在時(shí)間段610的剩余部分上最大發(fā)電的情況下，仍無法生成足夠 的電量來滿足內(nèi)部需求以及外部合同。當(dāng)確定目標(biāo)供電是不可行的時(shí) 候，發(fā)出操作員需要執(zhí)行動作的預(yù)警信號。如圖6所示，引用編號650 所示的預(yù)期兆瓦小時(shí)的量小于引用編號652所示的滿足合同所需的 量。通過將要在該時(shí)間段上產(chǎn)生的預(yù)期兆瓦小時(shí)的項(xiàng)(引用編號650 所示)轉(zhuǎn)變成不同的顏色，來產(chǎn)生預(yù)警。在其他一些實(shí)施例中，項(xiàng)650 可以閃爍，并且可以響起可聽警報(bào)或向其他操作員發(fā)送信號，以確保 在需要的情況下操作員采取動作。
操作員動作包括增加電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)100的發(fā)電范圍。這可以 包括將額外的資源添加到電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng)100內(nèi)已經(jīng)運(yùn)行的資源 中。另 一個操作員動作可以是在現(xiàn)貨市場購買電力以彌補(bǔ)為覆蓋合同 以及內(nèi)部使用量所需的電量。此類操作員動作的結(jié)果是，將發(fā)電可實(shí)現(xiàn)的向前漏斗630移動或?qū)⒖蓪?shí)現(xiàn)發(fā)電630的漏斗向上移動以使它與 終端約束640的向后發(fā)散相交，如圖7所示。當(dāng)發(fā)電630的向前漏斗 與終端約束640的向后發(fā)散關(guān)聯(lián)的區(qū)域相交時(shí)，內(nèi)部消費(fèi)者和外部合 同的發(fā)電需求均可得到滿足。線736示出時(shí)間框的剩余部分上實(shí)現(xiàn)必 需的電量所需的發(fā)電的軌跡。當(dāng)可實(shí)現(xiàn)發(fā)電范圍的向前漏斗630在終 端約束區(qū)域640的向后發(fā)散內(nèi)時(shí)，無法滿足合同和滿足發(fā)電需求的風(fēng) 險(xiǎn)最小同時(shí)減少不確定性的量。
圖8是根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的在選定時(shí)間段610開始附近的時(shí) 間與聯(lián)絡(luò)線控制系統(tǒng)210的控制功能關(guān)聯(lián)的屏幕截圖800。在此具體 示范實(shí)施例中，圖線610包括與終端約束640的向后發(fā)散關(guān)聯(lián)的區(qū)域 相交的可實(shí)現(xiàn)發(fā)電向前漏斗630。向前漏斗630與約束640的向后發(fā) 散之間相交的區(qū)域比圖7中所示的7>共區(qū)域更大。相交的區(qū)域還包括 可以遵循以便能夠確保實(shí)現(xiàn)足夠提供內(nèi)部需求以及外部合同的電量 的最優(yōu)發(fā)電軌跡。最優(yōu)軌跡以引用編號736表示。如圖8所示，計(jì)算 向前可行漏斗630以及終端約束640的向后發(fā)散在一小時(shí)的選定時(shí)間 框內(nèi)約六分鐘時(shí)執(zhí)行。
絡(luò)線控制功能關(guān)聯(lián)的屏幕截圖900。為一小時(shí)的選定時(shí)間段610的剩 余十分鐘重新計(jì)算發(fā)電向前漏斗并繪制圖線。還重新計(jì)算終端約束 940的向后發(fā)散。還重新計(jì)算發(fā)電軌跡936。周期性地重新計(jì)算此具 體屏幕截圖900和屏幕截圖800的點(diǎn)，它是可實(shí)現(xiàn)發(fā)電范圍的向前漏 斗(例如930)和與終端約束的向后發(fā)散關(guān)聯(lián)的區(qū)域(如區(qū)域940所 示)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，按選定的時(shí)間間隔重新計(jì)算可實(shí)現(xiàn) 發(fā)電范圍的向前漏斗930和與終端約束的向后發(fā)散940關(guān):Ef關(guān)的區(qū)域以 及最優(yōu)供電執(zhí)行軌跡936。在其他一些實(shí)施例中，在時(shí)間框或選定時(shí) 間段上基本持續(xù)地進(jìn)行這些重新計(jì)算。因此，對電力/蒸汽發(fā)電系統(tǒng) 100進(jìn)行持續(xù)地或基本持續(xù)地或周期性地監(jiān)視，然后也是基本持續(xù)性 地或周期性地使用預(yù)測模塊和投射模塊來產(chǎn)生與終端約束的向后發(fā)散940關(guān)聯(lián)的區(qū)域。
圖10說明根據(jù)示范實(shí)施例包括指令集1050的々某體1000的示意 圖。機(jī)器可讀i某體1000包括任何類型的i某體，例如至因特網(wǎng)或其他 網(wǎng)絡(luò)的鏈路或磁盤驅(qū)動器或固態(tài)存儲器裝置等。機(jī)器可讀々某體1000 包括指令集1050內(nèi)的指令。當(dāng)被機(jī)器(信息處理系統(tǒng)或處理器)執(zhí) 行時(shí)，這些指令使機(jī)器執(zhí)行包括例如圖4-9中論述的控制方法的操作。 例如，包括一組指令1050的機(jī)器可讀々某體1000，這些指令在被機(jī)器 執(zhí)行時(shí)，使機(jī)器執(zhí)行包括如下的操作對發(fā)電設(shè)備建模410,監(jiān)視發(fā) 電設(shè)備的總電量生成412，監(jiān)視發(fā)電設(shè)備的內(nèi)部功率消耗414，獲取 第一選定時(shí)間段發(fā)電設(shè)備滿足供電合同的發(fā)電需求416,以及基于模 型、發(fā)電需求和內(nèi)部消耗將所需的總電量投射到遞減時(shí)間變化預(yù)測水 平線上418。這些指令還使機(jī)器執(zhí)行包括如下的操作預(yù)測遞減時(shí)間 變化預(yù)測水平線上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電值范圍420,并確定4殳射的總電量是 否是在第一選定時(shí)間量上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍內(nèi)422。在一些實(shí)施例中， 這些指令還使機(jī)器預(yù)測預(yù)測水平線上為滿足第一選定時(shí)間量上所需 的投射的電量的最優(yōu)供電執(zhí)行軌跡。在一些實(shí)施例中，這些指令還使 機(jī)器確定滿足投射的電量預(yù)測的最優(yōu)供電執(zhí)行軌跡是否是在預(yù)測水 平線上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍內(nèi)426 (參見圖4)。
硬件和操作環(huán)境
范硬件和操作環(huán)境0 圖11說明結(jié)合本發(fā)明的某些實(shí)施例使用的示范計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如 圖IO所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1100包括一個或多個處理器1102。計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)1100還包括存儲器單元1130、處理器總線1122和輸^/輸出控制器 集線器(ICH) 1124。處理器1102、存儲器單元1130和ICH 1124耦 合到處理器總線1122。處理器1102可以包括任何適合的處理器體系 結(jié)構(gòu)。計(jì)算^L系統(tǒng)1100可以包括一個、兩個、三個或更多處理器，這 些處理器的任何一個可以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的 一組指令。存儲器單元1130包括操作系統(tǒng)1140,操作系統(tǒng)1140包括1/0調(diào) 度策略管理器1132和I/O調(diào)度器1134。存儲器單元1130存儲數(shù)據(jù)和 /或指令，并可以包括任何適合的存儲器，例如動態(tài)隨機(jī)存取存儲器 (DRAM)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1100還包括IDE驅(qū)動器1108和/或其他適合 的存儲裝置。圖形控制器1104根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例來控制信息在顯示裝 置1106上的顯示。
輸入/輸出控制器集線器(ICH) 1124為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1100提供至 1/0裝置或外圍組件的接口。 ICH 1124可以包括任何適合的接口控制 器以提供至處理器1102、存儲器單元1130和/或與ICH 1124通信的任 何適合的裝置或組件的任何適合的通信鏈路。對于本發(fā)明的一個實(shí)施 例，ICH 1124為每個接口提供適合的仲裁和緩存。
對于本發(fā)明的一個實(shí)施例，ICH 1124提供至一個或多個適合的集 成驅(qū)動器電子元件(IDE)驅(qū)動器1108 (例如硬盤驅(qū)動器(HDD)或 壓縮光盤只讀存儲器(CD-ROM)驅(qū)動器)的接口，或經(jīng)由一個或多 個USB端口 1110至適合的通用串行總線(USB)裝置的接口。對于 一個實(shí)施例，ICH 1124還提供經(jīng)由一個或多個火線端口 1116至4定盤 1112、鼠標(biāo)1114、 CD-ROM驅(qū)動器1118和一個或多個適合的裝置。 ICH 1124還提供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1100可以與其他計(jì)算機(jī)和/或裝置通信所 用的網(wǎng)絡(luò)^妄口 1120。
在一個實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1100包括存儲一組指令(例如軟 件)的機(jī)器可讀媒體，該組指令包含用于動態(tài)地加載本文描述的對象 才莫塊的任何一種或全部的方法。而且，軟件可以完全或至少部分地駐 留在存儲器單元1130和/或一個或多個處理器1102內(nèi)。
因此，描述了一種包括用于輸入/輸出調(diào)度的指令的系統(tǒng)、方法 和機(jī)器可讀々某體。雖然本發(fā)明是參考特定示范實(shí)施例來描述的，但是 顯然在不背離所公開的發(fā)明主題的更廣的精神和范圍的前提下可以 對這些實(shí)施例進(jìn)行各種》務(wù)改和更改。因此，本說明書和附圖應(yīng)視為說 明性意義的而非限定性意義的。
權(quán)利要求
1.一種控制方法，包括獲取發(fā)電實(shí)體的選定時(shí)間段的發(fā)電需求以滿足供電合同；監(jiān)視發(fā)電實(shí)體的內(nèi)部功率消耗；監(jiān)視所述發(fā)電實(shí)體的總發(fā)電；將所需的總電量投射在選定時(shí)間段的剩余部分上，以滿足所述選定時(shí)間段的發(fā)電需求和滿足所述內(nèi)部功率消耗，投射的已生成總電量包括所述選定時(shí)間段的過去部分上產(chǎn)生的總電量；預(yù)測所述發(fā)電實(shí)體在所述選定時(shí)間段的剩余部分上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍；以及確定所投射的總電量是否在所述選定時(shí)間段上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，選定時(shí)間段上的內(nèi)部 功率消耗包括向消費(fèi)者輸送的電量和用于運(yùn)行所述發(fā)電實(shí)體的電量。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括預(yù)測最優(yōu)發(fā)電 軌跡，以滿足所述選定時(shí)間段的剩余部分上所需的投射的電量。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，預(yù)測最優(yōu)發(fā)電包括， 使用在管理水平線模式中運(yùn)行的基于模型的預(yù)測控制引擎。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括確定為了滿足 所述選定時(shí)間段剩余部分所需的投射的電量預(yù)測的最優(yōu)發(fā)電軌跡是 否在所述選定時(shí)間段的剩余部分上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)測所述選定時(shí)間段 的剩余部分上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍包括，預(yù)測包括至少 一個擾動變量的 范圍。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所需的總電量投射 到所述選定時(shí)間段上包括，選定時(shí)間量的已過去部分期間實(shí)際生成的功率。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，監(jiān)視發(fā)電實(shí)體的內(nèi)部 功率消耗，監(jiān)視所述發(fā)電實(shí)體的實(shí)際發(fā)電，基于所迷發(fā)電需求和所述 內(nèi)部消耗將所需的總電量投射在所述選定時(shí)間段上，以及將確定所述 投射的總電量是否是在所述選定時(shí)間段上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍內(nèi)在所 述選定時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行多次。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，監(jiān)視發(fā)電實(shí)體的內(nèi)部 功率消耗，監(jiān)視所述發(fā)電實(shí)體的實(shí)際總發(fā)電，基于所述發(fā)電需求和所 述內(nèi)部消耗將所需的總電量投射在所述選定時(shí)間段上，以及基本持續(xù) 地執(zhí)行確定所述投射的總電量是否是在所述選定時(shí)間段上可實(shí)現(xiàn)的 發(fā)電范圍內(nèi)。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)投射的 總電量在第一選定時(shí)間量上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍之外時(shí)，生成警報(bào)。
11. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括執(zhí)行校正 動作以使所述發(fā)電實(shí)體能夠滿足所述內(nèi)部消耗和所述第一選定時(shí)間 段的發(fā)電需求所需的總電量。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述校正動作包括 從其他發(fā)電實(shí)體發(fā)電來滿足所述發(fā)電需求。
13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述校正動作包括 將剩余電力售賣到電網(wǎng)上。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述投 射的總電量在所述第一選定時(shí)間量上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍之外時(shí)，修改 軌跡以滿足所需的總電量。
15. —種控制方法，包括 對發(fā)電設(shè)備建模； 監(jiān)視所述發(fā)電設(shè)備的總發(fā)電； 監(jiān)視所述發(fā)電設(shè)備的內(nèi)部功率消耗；獲取發(fā)電設(shè)備的第一選定時(shí)間段的發(fā)電需求，以滿足供電合同；基于所述才莫型、所述發(fā)電需求和所述內(nèi)部消耗，將所需的總電量投射在遞減時(shí)間變化預(yù)測水平線上；預(yù)測所述預(yù)測水平線上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電值的范圍；以及確定所述投射的總電量是否在所述第 一選定時(shí)間量上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍內(nèi)。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括預(yù)測在所述 預(yù)測水平線上的最優(yōu)供電執(zhí)行軌跡，以滿足所述第一選定時(shí)間量上所 需的投射的電量。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括確定為了滿 足投射的電量預(yù)測的最優(yōu)供電執(zhí)行軌跡是否是在所述預(yù)測水平線上 可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍內(nèi)。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，預(yù)測所述預(yù)測水平 線上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍包括，預(yù)測包括至少 一個擾動變量的范圍。
19. 一種包括一組指令的機(jī)器可讀々某體，當(dāng)所述指令被機(jī)器執(zhí)行 時(shí)，使所述機(jī)器執(zhí)行包括如下的操作對發(fā)電設(shè)備建模； 監(jiān)視所述發(fā)電設(shè)備的總發(fā)電； 監(jiān)視所述發(fā)電設(shè)備的內(nèi)部功率消耗；獲取發(fā)電設(shè)備的第一選定時(shí)間段的發(fā)電需求，以滿足供電合同； 基于所述沖莫型、所述發(fā)電需求和所述內(nèi)部消耗將所需的總電量投 射在遞減時(shí)間變化預(yù)測水平線上；及確定所述投射的總電量是否是在所述第 一 選定時(shí)間量上可實(shí)現(xiàn) 的發(fā)電范圍內(nèi)。
20. 如權(quán)利要求19所述的機(jī)器可讀媒體，其特征在于，在被所述 機(jī)器執(zhí)行時(shí)使所述機(jī)器執(zhí)行操作的所述指令還包括，確定為了滿足投 射的電量預(yù)測的最優(yōu)供電執(zhí)行軌跡是否是在所述預(yù)測水平線上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍內(nèi)。
21.如權(quán)利要求19所述的機(jī)器可讀指令，其特征在于，預(yù)測所 述預(yù)測水平線上可實(shí)現(xiàn)的發(fā)電范圍包括，預(yù)測包括至少一個擾動變量 的范圍。
全文摘要
一種控制方法包括對發(fā)電設(shè)備建模，監(jiān)視發(fā)電設(shè)備的總發(fā)電，監(jiān)視發(fā)電設(shè)備的內(nèi)部功率消耗，獲取發(fā)電設(shè)備的第一選定時(shí)間段的發(fā)電需求以滿足供電合同，以及基于模型、發(fā)電需求和內(nèi)部消耗將所需的總電量投射在遞減時(shí)間變化預(yù)測水平線上。
文檔編號G05B23/02GK101310227SQ200680042384
公開日2008年11月19日 申請日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者J·芬德斯, V·哈夫列娜 申請人:霍尼韋爾國際公司