Энергосберегающая система и способ экономии энергии



Энергосберегающая система и способ экономии энергии
Энергосберегающая система и способ экономии энергии
Энергосберегающая система и способ экономии энергии
Энергосберегающая система и способ экономии энергии
Энергосберегающая система и способ экономии энергии
Энергосберегающая система и способ экономии энергии
Энергосберегающая система и способ экономии энергии

 


Владельцы патента RU 2497258:

ДАНФОСС А/С (DK)

Использование: в области электротехники. Технический результат - сглаживание пульсаций в коммунальной электрической сети. Способ заключается в том, что энергопотребляющие устройства выполнены с возможностью работы в диапазоне значений физического параметра, ограниченном минимальным и максимальным значениями физического параметра, при этом принимают команды от управляющего устройства либо на уменьшение потребления энергии, либо на увеличение потребления энергии, и осуществляют уменьшение или увеличение потребления энергии путем изменения значения физическою параметра так, что каждое энергонотребляющее устройство, работающее в режиме увеличения значения своего физического параметра, при получении команды на уменьшение энергопотребления прекращает увеличение значения своего физического параметра, а каждое энергопотребляющее устройство, работающее в режиме уменьшения значения своего физического параметра, при получении команды на увеличение энергопотребления, начинает увеличение своею физического параметра. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Настоящим изобретением предложен способ и система, позволяющие уменьшить потери энергии, обусловленные пульсациями, в частности в электрической сети, представляющими собой кратковременный дефицит или избыток мощности. Изобретательский замысел предложенного способа, заключается в том, что в течение периода дефицита мощности, энергопотребляющие устройства, в случае отсутствия необходимости в их работе, отключают от сети, а в течение периодов, в которые наблюдается избыток мощности, эти энергопотребляющие устройства опционально включают, если они предусматривают возможность аккумулирования энергии, в частности, если предусмотрена возможность аккумулирования энергии в некоторой переменной или физическом параметре, например, температуры морозильной камеры, связанного с функционированием указанных энергопотребляющих устройств.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В соответствии с современной практикой производства и потребления энергии, производимую электростанцией энергию не аккумулируют в системе электропередачи, а генерируют непосредственно во время потребления. Таким образом, существует необходимость в поддержании резерва энергии, позволяющего незамедлительно реагировать на неожиданные изменения в энергопотреблении. Такие изменения могут проявляться в виде кратковременных изменений нагрузки, также называемых пульсациями, представляющими собой флуктуации порядка нескольких минут или даже менее одной минуты. Чтобы компенсировать подобное изменение нагрузки, в течение нескольких секунд активируют энергетические резервы, при этом регулирование производства энергии могут осуществлять путем регулирования подачи топлива, потока конденсата или уменьшения степени открытия парового клапана. Все эти меры ведут к понижению эффективности производства электроэнергии и по приблизительным расчетам ежегодные общие издержки, связанные с эксплуатационными потерями в электроэнергетике, составляют более 14 миллионов евро.

В патентном документе US 7123994 описан способ управления энергопотреблением, предназначенный для управления энергопотреблением группы энергопотребляющих устройств. Эти энергопотребляющие устройства с помощью средств связи обмениваются сообщениями в соответствии с протоколом управления энергопотреблением. Протокол управления энергопотреблением предусматривает отправку сообщений о резервировании энергии для оповещения о предстоящем потреблении энергии, сообщений о снижении потребления энергии для оповещения о возможном снижении потребления энергии, и разрешающих сообщений для выдачи разрешений на сообщения о резервировании энергии и/или снижении потребления энергии. Энергопотребляющие устройства согласовывают свое энергопотребление посредством сообщений, которыми они обмениваются в соответствии с протоколом управления энергопотреблением.

При приеме запроса на уменьшение потребления энергии энергопотребляющие устройства определяют возможности снижения потребления энергии, присваивают этим возможностям приоритеты и посредством сообщения о снижении потребления извещают об этих возможностях другие энергопотребляющие устройства.

В качестве примера можно привести такие устройства как компрессор, холодильник или морозильную камеру, работу которых могут прервать на определенное время, если температура охлаждения холодильника или морозильной камеры не превышает заданную критическую температуру. Если температура охлаждения превышает эту температуру, то устройства управления присваивают соответствующим сообщениям о резервировании и снижении энергопотребления высокий приоритет.

В качестве еще одного примера можно указать барабанную сушилку, работу которой могут прервать на заданные периоды времени без нарушения ее нормальной работы.

Еще одним примером служит стиральная машина, которая может остановиться на этапе выполнения программы стирки и задержать переход к этапу выполнения программы сушки в центрифуге.

Кроме того, правилами оптимизации может быть предусмотрено, что разным энергопотребляющим устройствам присвоены различные приоритеты устройств. Эти приоритеты устройств отражают приоритеты, выбранные потребителем для различных энергопотребляющих устройств.

Таким образом, благодаря применению протокола описанная система обеспечивает наличие сведений об ожидаемом потреблении энергии устройствами группы, но не предусматривает какого-либо способа регулирования кратковременных непредсказуемых пульсаций.

В другом патентном документе WO 06128709 раскрыто устройство управления электросетью по изменению нагрузки, которое представляет собой регулятор нагрузки, реагирующий на физическую переменную, отображающую баланс между нагрузкой и генерацией энергией в электрической сети. Устройство управления изменяет энергопотребление нагрузки на основе текущего значения физической переменной сети относительно центрального значения этой физической переменной, полученного на основе предыдущих данных о значении указанной физической переменной сети. Кроме того, указанное устройство управления электросетью учитывает время, истекшее с того момента, когда последний раз изменилось потреблении энергии нагрузкой, определяя, требуется ли регулирование нагрузки на основе переменной электросети, или нет.

В указанном документе также раскрыто, что основной функцией нагрузки является поддержание значения физической переменной в определенных пределах регулирования. В общем случае, нагрузки работают в циклическом режиме, предусматривающем периоды подключения и отключения нагрузки.

Таким образом, в вышеуказанном документе описан способ, предусматривающий использование ранее собранных данных об изменении параметров отдельных устройств, и, следовательно, этот способ не очень подходит для кратковременного регулирования пульсаций в электрической сети.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и систему, обеспечивающие возможность сглаживания вышеописанных пульсаций в коммунальной электрической сети, и, как следствие, экономию энергии и средств.

В основе изобретения лежит тот факт, что многие энергопотребляющие устройства, например, такие как описаны в патентных документах US 7123994 и WO 06128709, обычно включены не постоянно. Действительно, многие системы работают в циклическом режиме, предусматривающим повторяющиеся включения и выключения. К таким системам, относятся, например, холодильники и морозильные камеры, процесс охлаждения в которых начинается тогда, когда внутренняя температура падает до некоторого нижнего граничного значения, и вновь прекращается, если их внутренняя температура повышается до некоторого верхнего граничного значения. Такие системы используют энергию для достижения определенного значения физического параметра, например, температуры, после чего система отключается до тех пор, пока не потребуется передача в систему новой энергии. В этом случае можно говорить об аккумуляции энергии в физическом параметре (переменном физическом параметре), характеризующем работу устройства. Такой физический параметр может представлять собой все, что угодно, например, тепловую энергию, кинетическую энергию (например, вращение вала двигателя) или, в качестве альтернативы, внешние условия, например, состояние окружающей среды, управляемое кондиционером, или влажность воздуха, причем в случае данного изобретения такие условия могут представлять собой также определенные операции, например, запуск барабанной сушилки или стиральной машины, в случае, если непрерывное выполнение этих операций не является необходимым для работы устройства.

Для решения поставленной задачи предложен способ управления, регулирования и/или контроля энергии, потребляемой группой энергопотребляющих устройств, выполненных с возможностью увеличения или уменьшения значения своего физического параметра. Этот способ включает в себя этапы, на которых принимают команды от управляющего устройства либо на уменьшение потребления энергии, либо на увеличение потребления энергии. При этом каждое энергопотребляющеее устройство, работающее в режиме увеличения значения своего физического параметра, при получении команды на уменьшение энергопотребления прекращает увеличение значения своего физического параметра, а каждое энергопотребляющее устройство, работающее в режиме уменьшения значения своего физического параметра, при получении команды на увеличение энергопотребления, начинает увеличение своего физического параметра.

В предпочтительном варианте осуществления энергопотребляющее устройство выполнено с возможностью работы в диапазоне значений физического параметра, ограниченном минимальным значением физического параметра и максимальным значением физического параметра.

В этом варианте осуществления изобретения при достижении минимального или максимального значения физического параметра энергопотребляющее устройство отклоняет команду и изменяет режим работы таким образом, чтобы в случае достижения максимального значения физического параметра уменьшить значение указанного параметра, а в случае достижения его минимального значения увеличить значение указанного параметра.

В соответствии с изобретением указанный физический параметр может представлять собой температуру, влажность воздуха, содержание CO2 или любой другой существенный для работы системы параметр окружающей среды.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения энергопотребляющее устройство представляет собой холодильное или морозильное устройство, систему отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха или подобное им устройство.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения указанная команда связана с пульсациями в электрической сети таким образом, что в случае выхода значения полной энергии подаваемой по электросети за верхнюю границу диапазона ожидаемых значений энергии, выдают команду на уменьшение энергопотребления, а в случае выхода значения полной энергии, подаваемой по электрической сети за нижнюю границу диапазона ожидаемых значений энергии, выдают команду на увеличение энергопотребления.

В соответствии с одним вариантом изобретения, пульсации представляют собой любые отклонения значения энергии, подаваемой по электрической сети, от границ диапазона ожидаемых значений подаваемой энергии, имеющие продолжительность менее 30 минут, предпочтительно менее 10 минут более предпочтительно менее 1 минуты.

В качестве одного из не ограничивающих объем изобретения примеров предпочтительного применения предложенных способа и системы можно привести холодильные или морозильные системы, используемые в сфере торговли, например, в супермаркетах.

Каждый холодильный элемент содержит один или более испарителей, каждый из которых выполнен с возможностью перехода в активное состояние, в котором разрешено прохождение потока хладагента по испаряющей поверхности, и в неактивное состояние, в котором прохождение этого потока запрещено. Испарители могут переключать из активного состояния в неактивное и обратно, чтобы установить и поддерживать внутри холодильной камеры холодильного элемента температуру, так, чтобы она находилась в заданном температурном диапазоне. Холодильные системы этого типа часто содержат компрессорное устройство переменной производительности, представляющее, например, многокомпрессорный агрегат, состоящий из двух или нескольких компрессоров. Таким образом, могут регулировать хладопроизводительность холодильной системы (то есть количество хладагента, удаляемого компрессорами из испарителей холодильных элементов), чтобы удовлетворить потребность в холоде (то есть в количестве производимого испарителями газообразного хладагента). В том случае, если компрессорное устройство переменной производительности представляет собой многокомпрессорный агрегат, то хладопроизводительность обычно регулируют путем включения или выключения многокомпрессорного агрегата. Если это делают относительно часто, то это приводит к значительному износу компрессоров. Потребность в холоде для каждого холодильного элемента зависит от применяемого алгоритма управления и внешней нагрузки на этот холодильный элемент. В этом контексте пот термином "нагрузка" понимают подводимое к холодильному элементу тепло. Так, изменения нагрузки обычно вызываются внешними воздействиями, например, помещением в холодильную камеру холодильного элемента новых (вероятнее всего, более теплых) продуктов или применение на одном или нескольких холодильных элементах устанавливаемых на ночь крышек.

В контексте настоящей заявки под термином "холодильный элемент" следует понимать место, где происходит искусственное охлаждение продуктов. Следовательно, холодильный элемент может представлять собой витрину, например, такую витрину, которую обычно используют в супермаркетах. Витрины могут представлять собой открытые витрины или шкафы-витрины с дверью, которую покупатель открывает, чтобы получить доступ к охлаждаемым продуктам. Альтернативно холодильный элемент может представлять собой более крупный элемент, например, закрытую холодильную камеру, в частности, того типа, который могут применять в ресторанах или на скотобойнях. Холодильная система может содержать холодильные элементы разных типов, например, два или большее число элементов вышеописанных типов. Альтернативно холодильная система может содержать холодильные элементы только одного типа.

Потоком хладагента, проходящего через испарители каждого из холодильных элементов, предпочтительно управляют при помощи одного или нескольких клапанов. Таким образом, поток хладагента, проходящего через конкретный испаритель, могут регулировать при помощи одного клапана с электронным управлением, который способен регулировать поток хладагента таким образом, что температура соответствующего холодильного элемента остается в требуемом диапазоне температур, а давление всасывания остается в требуемом диапазоне давлений. Альтернативно, поток хладагента, проходящего через конкретный испаритель, могут регулировать при помощи двух или более клапанов, например, при помощи терморегулирующего расширительного клапана, выполненного с возможностью регулирования наполнения испарителя и клапана с электронным управлением (включенного последовательно с терморегулирующим расширительным клапаном) и выполненного с возможностью открывать и перекрывать поток хладагента, поддерживая, таким образом, температуру в заданном диапазоне.

В контексте настоящей заявки под термином "давление всасывания" следует понимать давление хладагента выше по потоку, непосредственно перед многокомпрессорным агрегатом. Давление всасывания предпочтительно измеряют при помощи расположенного в соответствующем месте датчика. Это давление определяется количеством хладагента, сжимаемого компрессорами многокомпрессорного агрегата и количеством хладагента, проходящего через испарители холодильных элементов. Итак, давление всасывания, измеряемое в месте расположения датчика, определяется, с одной стороны, потреблением хладагента компрессорами, а с другой стороны - выработкой хладагента холодильными элементами.

При необходимости наличия резервов, для быстрого уравновешивания электроэнергии могут применить заблаговременное включение/выключение термостатов для холодильных установок. Это дает электростанциям достаточное время для регулирования выработки электроэнергии для того, чтобы привести ее в соответствие с потреблением.

В качестве других примеров можно привести системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, стиральные машины, барабанные сушилки, аппараты для приготовления пищи (например, печи) и любые другие устройства, которые работают в пределах определенного диапазона изменений одного или нескольких параметров или могут быть кратковременно отключены.

В примере с системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха физический параметр или переменная может представлять собой, например, такой параметр окружающей среды как концентрация CO2 или влажность воздуха, измеряемая датчиком системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. То есть система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха поддерживает указанные параметры в диапазоне изменения между минимальным и максимальным граничным значением. Пока значение физического параметра остается в этом диапазоне, систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в зависимости от ситуации, могут включать или выключать, без нарушения ее работы.

Важным аспектом данного варианта осуществления изобретения является применение регулятора, расположенного, по меньшей мере, логически, где-нибудь между источником питания и энергопотребляющими устройствами. Этот регулятор обеспечивает центральное управление, в общем, совершенно не зависящее от отдельных энергопотребляющих устройств. Его основная задача заключается в выдаче сигнала о дефиците или избытке мощности. Таким образом, предлагаемая система не зависит от наличия локального согласования устройств, например, при помощи протокола, и не требует обратной связи или получения отклика от этих устройств, хотя в усовершенствованном варианте осуществления данного изобретения регулятор также может принимать отклик от устройств, например, посредством обратной связи, индикации их текущего состояния и тому подобное. Таким образом, энергопотребляющие устройства, в общем, могут расположить в весьма различных и совершенно не связанных друг с другом местах, например, в супермаркетах или других подобных местах.

Кроме того, данное изобретение работает с кратковременными и неожиданными пульсациями в электрической сети или источнике питания. Это означает, что в отсутствии времени для предупреждения, устройства, если они находятся в «правильном» состоянии, просто реагируют на сигнал регулятора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 схематически показан график изменения электроэнергии, подаваемой по коммунальной электрической сети.

На фиг.2 схематически показана холодильная система.

На фиг.3 схематически показаны циклические изменения физического параметра трех устройств.

На фиг.4 схематически показана структура системы, в соответствии с изобретением.

На фиг.5 показаны циклические изменения переменного физического параметра трех устройств при осуществлении регулирования в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения.

На фиг.6 схематически показаны циклические изменения переменного физического параметра трех устройств при осуществлении регулирования в соответствии со вторым вариантом изобретения.

На фиг.7 схематически показаны циклические изменения переменного физического параметра трех устройств при осуществлении регулирования в соответствии с третьим вариантом изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 показан график потребления энергии в течение двух суток. По оси Х отложено время, а по оси Y - потребляемая энергия или мощность, пики которой имеют место в дневное время. Кривая ожидаемого или базового потребления энергии (показанная прерывистой линией) отображает ожидаемую энергию или мощность, подаваемую электростанцией. Такая кривая может быть построена на основе любых данных, например на основе среднего значения из значений, измеренных за длительный период времени, метеорологических условий, с учетом времени года или любых других факторов.

Вторая кривая, показанная непрерывной линией, отображает реальное значение энергии, подаваемой электростанцией, и иллюстрирует флуктуации или пульсации, представляющие собой отклонения от прерывистой линии. Пульсации на чертеже сильно преувеличены. Эти пульсации непредсказуемы и их длительность варьируется от одного часа до величины, составляющей менее одной минуты.

Пульсации в виде отклонений от ожидаемого или базового потребления энергии приводят к тому, что в некоторые периоды времени наблюдается дефицит (50) мощности или избыток (51) мощности.

На Фиг.2 схематично показана холодильная система (1), содержащая ряд холодильных элементов (2), компрессор (4) или многокомпрессорный агрегат (3), содержащий любое количество компрессоров (4), и конденсатор (конденсаторы) (5). На указанном чертеже представлено два холодильных элемента (2), но, как показано пунктирными линиями, к ним могут добавить один или несколько дополнительных холодильных элементов (2). Холодильные элементы (2) соединены друг с другом параллельно, при этом каждый холодильный элемент (2) последовательно соединен с компрессором (компрессорами) (4) и конденсатором (конденсаторами) (5). Системы такого типа, как холодильная система (1), показанная на фиг.2, традиционно применяют в супермаркетах.

Компрессор (компрессоры) (4) выполнен с возможностью управления посредством блока (6) управления компрессором, которое осуществляется на основе измеренного давления всасывания Psuction. Конденсатор (конденсаторы) (5) выполнен с возможностью управления посредством блока управления конденсаторами (на чертеже не показан), осуществляемого на основе измеренного давления в конденсаторе.

Каждый холодильный элемент (2) может включать в себя витрину (8) для хранения продуктов, которые необходимо охлаждать, например, продуктов продуктов питания, испаритель (9) и регулирующий клапан (10). Регулирующий клапан (10), который может представлять собой электромагнитный клапан, служит в качестве включающего и выключающего клапана, а также терморегулирующего клапана. Если регулирующий клапан (10) представляет собой электромагнитный клапан, то обычно перегрев контролируют при помощи широтно-импульсной модуляции. Регулирующим клапаном (10) управляют посредством гистерезисного регулятора (11), обеспечивающего поддержание температуры воздуха в витрине (8) в рамках заданного диапазона, и при помощи регулятора перегрева (12), обеспечивающего поддержание оптимального наполнения испарителя (9).

Гистерезисный регулятор (11) принимает входной сигнал от датчика (13) температуры, расположенного внутри соответствующей витрины (8), указывающий температуру Tair воздуха в витрине (8). Если Tair достигает верхнего предела (температуры включения) заданного диапазона температур, то гистерезисный регулятор (11) вызывает открытие регулирующего клапана (10), делая, таким образом, возможным прохождение потока хладагента через испаритель (9). То есть, испаритель (9) переключается в активное состояние, обеспечивая охлаждение содержимого витрины (8). Аналогично, если Tair достигает нижнего предела (температуры выключения) заданного диапазона температур, то гистерезисный регулятор (11) вызывает закрытие регулирующего клапана (10), таким образом, предотвращая прохождение потока хладагента через испаритель (9). Следовательно, испаритель (9) переключается в неактивное состояние и охлаждение содержимого витрины (8) больше не производится.

Регулятор (12) перегрева принимает входной сигнал от датчика (14) перегрева, измеряющего разность между температурой испарения и температурой в выпускном отверстии соответствующего испарителя (9). Обычно это осуществляют, измеряя давление всасывания и преобразуя полученное значение в температуру испарения, а затем вычитая температуру испарения от измеренной температуры в выходном отверстии. Альтернативно, для этого могут измерять температуру во входном отверстии и выходном отверстии испарителя (9) и получать разность этих температур. Регулятор (12) перегрева регулирует заполнение испарителя (9) хладагентом так, чтобы максимизировать объем части испарителя (9), заполненной жидкостью, в то же время не позволяя жидкому хладагенту выходить из испарителя (9). Регулятор (12) перегрева осуществляет регулирование, управляя регулирующим клапаном (10) так, чтобы получить небольшой, но положительный перегрев. Благодаря этому распределение температуры в испарителе (9) таково, что в части, заполненной жидкостью, она по существу постоянна, а в сухой части повышается. Следовательно, при положительной температуре перегрева жидкий хладагент из испарителя (9) не выходит. Поддерживая низкое значение температуры перегрева, максимизируют объем части испарителя, заполненной жидкостью.

На фиг.3 показан график, иллюстрирующий типичные изменения температуры Tdisplay, имеющие место в регулируемой холодильной системе. На этом чертеже показаны изменения температуры Tdisplay трех различных холодильных элементов, причем каждый холодильный элемент представлен соответствующей кривой (32), (33) и (34). Как видно из этого графика, Tdisplay каждого холодильного элемента может изменяться в температурном диапазоне, определенном верхним значением (30) и нижним значением (31). Если Tdisplay холодильного элемента достигает верхнего предельного значения (30) температурного диапазона, электромагнитный клапан (5), относящийся к этому холодильному элементу, открывается, делая возможным прохождение потока хладагента через испаритель холодильного элемента. Более подробно холодильная система показана на фиг.2. Соответственно, этот холодильный элемент начинает охлаждение, вызывая понижение Tdisplay. Аналогично, если Tdisplay холодильного элемента достигает нижнего предельного значения (31) температурного диапазона, соответствующий электромагнитный клапан (5) закрывается, делая прохождение потока хладагента через испаритель холодильного элемента невозможным. Как уже было описано выше, это вызывает повышение Tdispiay соответствующего холодильного элемента.

В показанном примере верхние (30) и нижние (31) предельные значения всех элементов одинаковы, хотя каждое энергопотребляющее устройство (22) обычно имеет отдельное верхнее (30) и нижнее (31) предельное значение своих переменных физических параметров (32, 33, 34), а физические параметры (32, 33, 34) могут представлять собой различные физические параметры, например, один параметр может представлять собой температуру, Другой - вращение вала двигателя, а третий - параметр, отражающий состояние окружающей среды, например, влажность воздуха. В случае, если непрерывное потребление энергии не требуется, физический параметр может представлять собой любой параметр, отражающий рабочее состояние энергопотребляющих устройств (22).

Следует еще раз заметить, что хотя в данном примере показано три энергопотребляющих устройства (22) с тремя физическими параметрами (32, 33, 34), изобретение предусматривает возможность применения любого количества энергопотребляющих устройств и любого числа физических параметров.

На фиг.5 показана структура системы, соответствующей изобретению, в которой источник питания (20), например, электростанция, через электрическую сеть (21) питает энергией энергопотребляющие устройства (22), причем некоторые из этих энергопотребляющих устройств или все устройства опционально могут представлять собой холодильные элементы (2), описанные выше и показанные на фиг.2. Однако, в соответствии с изобретением могут применить любое энергопотребляющее устройство, например, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, компрессорные установки, а также системы, использующие электродвигатели и другие подобные системы.

Регулятор (23) обменивается данными либо непосредственно с каждым из энергопотребляющих устройств (22), либо косвенно, при помощи локального регулятора, осуществляя мониторинг, регулирование и/или управление этими энергопотребляющими устройствами (22). Регулятор (23) выполнен с возможностью выдавать команды отдельно (либо непосредственно, либо косвенно) каждому из энергопотребляющих устройств (22), для того, чтобы например, выключить или включить и запустить устройство (22), например, закрыть или открыть электромагнитный клапан (5), упомянутый в вышеприведенном примере. Причем выдача таких команд осуществляется при помощи любых известных в данной области техники средств, предусматривающих возможность приема и передачи цифровых или аналоговых сообщений.

Кроме того, регулятор (23) обменивается данными с источником (20) питания, получающим информацию о начинающемся дефиците (50) мощности или о начинающемся избытке (51) мощности.

На фиг.5 и 6 проиллюстрирована ситуация, когда пульсация начинается в условиях либо начинающегося дефицита (50) мощности, либо начинающегося избытка (51) мощности. На фиг.5 показана ситуация начинающегося дефицита (50) мощности для тех энергопотребляющих устройств (22), переменный физический параметр которых увеличивается, если энергопотребляющие устройства (2) включены и работают. В момент (35) времени выдается команда на отключение тех энергопотребляющих устройств (22), которые в настоящий момент потребляют энергию, и у которых переменный физический параметр (на фигуре такие параметры представлены в виде трех кривых (32, 33, 34), соответствующих трем энергопотребляющим устройствам (22)) находится ниже верхнего предельного значения (30). В данном случае это устройства (22), соответствующие кривым (32) и (33). Эти кривые меняют направление (изменение направление показано кривыми 32а, 33а) в сторону уменьшения значения параметра, тогда как направление кривой (34) не меняется (кривая 34а). В некоторый момент времени кривые (32а, 33а, 34) могут достичь нижнего предельного значения (31), как, например, кривая (32а) в точке (36). В этом случае устройства (22) отклоняют вышеуказанную команду и возвращаются в режим обычной работы, изменяя рабочее состояние таким образом, чтобы повысить физический параметр, как показано на фигуре кривой (32а).

На фиг.6 проиллюстрирована работа тех же устройств (22), когда в момент (35) времени поступает команда на включение тех энергопотребляющих устройств (22), которые в начале состояния избытка (51) мощности выключены. После этого устройства (22), представленные кривыми (32, 33), не изменяют направление изменения своих параметров (кривые 32b, 33b), но, если устройство (22) включено (такому устройству соответствует кривая 34), то его состояние меняется таким образом, чтобы повысить значение физического параметра (кривая 34b). Опять же, при достижении верхнего предельного значения (30) вышеуказанная команда отклоняется, и устройства (22) - на чертеже это устройство (22), соответствующее кривой (33) - возвращаются в режим обычной работы, изменяя свое рабочее состояние таким образом, чтобы понизить физический параметр (кривая 33b).

Как показано, на фиг.5 и 6, для тех энергопотребляющих устройств (22), для которых переменный физический параметр снижается, если энергопотребляющие устройства (2) включены и работают, имеет место противоположная ситуация. На фиг.6 показано, что при появлении пульсации, характеризующейся начинающимся состоянием избытка (51) мощности, энергопотребляющие устройства (2) включены и работают, при этом в момент (35) времени поступает команда на включение тех энергопотребляющих устройств (22), которые в настоящий момент выключены, а три переменных физических параметра (показанные тремя кривыми (32, 33, 34), соответствующими трем энергопотребляющим устройствам (22)) проходят ниже верхнего предельного значения (30). Кривые (32) и (33) для устройств (22) меняют направление (кривые 32а, 33а) в сторону уменьшения параметра, тогда как кривая (34) не меняет своего направления (кривая 34а). В некоторый момент времени кривые (32а, 33а, 34) могут достичь нижнего предельного значения (31), как, например, кривая (32а) в точке (36). В этом случае устройства (22) отклоняют вышеуказанную команду и возвращаются в обычной режим работы, изменяя рабочее состояние таким образом, чтобы повысить физический параметр (на чертеже - кривая (32а)).

На фиг.6 проиллюстрирована работа тех же устройств (22), когда в момент (35) времени поступает команда на выключение тех энергопотребляющих устройств (22), которые в начале состояния дефицита (50) мощности выключены. После этого устройства (22), представленные кривыми (32, 33), не изменяют направления изменения своих параметров (32b, 33b), но кривая (34) меняет это направление на повышение физического параметра (34b), если устройство (22) выключено. Опять же, при достижении верхнего предельного значения (30) команда отклоняется, и устройства (22) - на чертеже это устройство (22), соответствующее кривой (33) - возвращаются в обычный режим работы, изменяя рабочее состояние таким образом, чтобы понизить физический параметр (на чертеже - кривая 33b).

Следует заметить, что после изменения работы энергопотребляющих устройств (22) в ответ на получение указанной команды, они могут перейти в режим нормальной работы, в котором их реакция на любые условия или установочные параметры будет соответствовать режиму нормальной работы.

В соответствии с усовершенствованным вариантом осуществления изобретения, в качестве переменного параметра, применяемого для принятия решения о том, должны ли действовать в соответствии с командой отдельные энергопотребляющие устройства (22), применяют более одного параметра, проиллюстрированного в данном описании на примере температуры.

В соответствии с еще одним усовершенствованным вариантом осуществления изобретения, в системе используют по меньшей мере два верхних предельных значения (30) и по меньшей мере два нижних предельных значения (31) для каждого из энергопотребляющих устройств (22). Одни из этих значений представляют собой верхнее (30) и нижнее (31) предельные значения 7 на которые устройства (22) должны реагировать в нормальном режиме работы, в котором не поступают команды, влияющие на рабочие состояния устройств. Другими верхним (30а) и нижним (31а) предельными значениями (показанными на фиг.7), определяется диапазон физических параметров (32, 33, 34), в котором действительны указанные команды. Так, если физический параметр (например, (32) и (33) на фиг.8) вышел за границу, определенную верхним предельным значением (30а) и нижним предельным значением (31а) диапазона, в котором действительны команды, то для этих устройств (22) команду считают недействительной, то есть кривые (32с) и (33с), расположенные вне диапазона, заданного верхним предельным значением (30а) и нижним предельным значением (31а), не меняют своего направления, так как если бы не было никакой команды, но кривая (34), расположенная в этом диапазоне, меняет свое направление таким образом, чтобы повысить физический параметр (34с).

1. Способ управления, регулирования и/или контроля энергии, потребляемой группой энергопотребляющих устройств, выполненных с возможностью увеличения или уменьшения значения своего физического параметра, причем энергопотребляющие устройства выполнены с возможностью работы в диапазоне значений физического параметра, ограниченном минимальным значением физического параметра и максимальным значением физического параметра, отличающийся тем, что включает этапы, на которых: принимают команды от управляющего устройства либо на уменьшение потребления энергии, либо на увеличение потребления энергии, и осуществляют уменьшение или увеличение потребления энергии путем изменения значения физического параметра так, что каждое энергопотребляющее устройство, работающее в режиме увеличения значения своего физического параметра, при получении команды на уменьшение энергопотребления прекращает увеличение значения своего физического параметра, а каждое энергопотребляющее устройство, работающее в режиме уменьшения значения своею физического параметра, при получении команды на увеличение энергопотребления начинает увеличение своего физического параметра.

2. Способ по п.1, в котором при достижении минимального или максимального значения физического параметра энергонотребляющее устройство отклоняет указанную команду и изменяет режим работы таким образом, чтобы в случае достижения максимального значения физического параметра уменьшить значение указанного параметра, а в случае достижения его минимального значения увеличить значение указанного параметра.

3. Способ по п.2, в котором физический параметр представляет собой температуру.

4. Способ по п.3, в котором энергопотребляющие устройства представляют собой холодильные или морозильные устройства.

5. Способ по любому из пп.1-4, в котором выдача указанной команды связана с пульсациями в электрической сети таким образом, что в случае выхода значения полной энергии, подаваемой по электросети за верхнюю границу диапазона ожидаемых значений энергии, выдают команду на уменьшение энергопотребления, а в случае выхода значения полной энергии, подаваемой по электрической сети за нижнюю границу диапазона ожидаемых значений энергии, выдают команду на увеличение энергопотребления.

6. Способ по п.5, в котором пульсации представляют собой любые отклонения значения энергии, подаваемой по электрической сети, от границ диапазона ожидаемых значений подаваемой энергии, имеющие продолжительность менее 30 мин, предпочтительно менее 15 мин, более предпочтительно менее 10 мин.

7. Способ по п.5, в котором диапазон ожидаемых значений представляет собой динамичный во времени диапазон, при этом его изменяют по меньшей мере в течение суток и опционально также в течение месяца и/или года.

8. Способ по п.7, в котором динамичный во времени диапазон ожидаемых значений подаваемой энергии зависит от одного из следующих факторов: эмпирических данных об энергии, подаваемой по электрической сети, полученных за период, равный суткам, месяцу и/или году, адаптивной модели, прогнозирующей количество энергии подаваемой по электрической сети, и/или внешних погодных условий, характеризуемых такими параметрами, как температура, ясность, облачность, давление и влажность, или от комбинации указанных факторов.

9. Система, функционирующая в соответствии со способом по любому из пп.1-8.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в энергосистемах. .

Изобретение относится к источникам питания, которые обеспечивают мощность для переменных нагрузок и запитываются от энергораспределительных систем, имеющих какую-либо форму ограничения мощности, в частности к системе электроснабжения, содержащей внутренние электронные схемы, которые контролируют входное напряжение с целью определения, когда можно осуществлять запуск, управляют расходом энергии во время запуска и контролируют выходное напряжение и режим системы с целью определения, когда следует увеличить или уменьшить мощность, подводимую к одному избранному компоненту из множества несущих нагрузку компонентов сети.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности подключения оборудования, превышающего лимит установленной мощности без модернизации электрической сети. Устройство лимитирования потребляемой мощности состоит из управляющего блока, содержащего: входную линию, выходную линию, датчик тока, расположенный на электрическом вводе в здание или помещение, пороговое устройство, логический процессор, передатчик команд дистанционного управления, индикаторные светодиоды, и одного или нескольких инверторных блоков, расположенных в точках подключения конечных нагрузок к внутренней электросети, каждый из которых содержит: входную линию, переключатель нагрузки, аккумулятор, зарядное устройство, инвертор, схему управления, приемник команд дистанционного управления, при этом взаимодействие управляющего блока с инверторными блоками осуществляется с помощью команд дистанционного управления. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вспомогательном устройстве подачи энергии бытовых электроприборов, использующем интеллектуальную сеть. Техническим результатом является сокращение потерь электроэнергии и экологические загрязнения при выработке электроэнергии. Изобретение связано с сетью подачи энергии, которая содержит: измерительное устройство, которое осуществляет двунаправленную связь с источником энергии и измеряет и отображает информацию по энергии в режиме реального времени; и устройство управления электроэнергией, которое подключено к измерительному устройству и подает электричество бытовым электроприборам на основе информации по энергии, предоставляемой с внешней стороны. Таким образом, изобретение заряжается с помощью источника энергии, имеющего информацию по относительно небольшой стоимости, и выборочно связано с бытовыми электроприборами так, что заряженное электричество может быть использовано как источник рабочей энергии. В соответствии с изобретением, бытовые электроприборы могут быть использованы при меньшей стоимости. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к способу и устройству управления электрической системой для подачи электрического тока в розетки для пассажиров летательного аппарата. Технический результат заключается в обеспечении возможности электропитания большого числа потребителей в условиях ограниченной электрической мощности. Способ содержит этапы: установки максимального электрического тока, подаваемого в розетки; циклического обнаружения электрического тока, потребляемого розетками; если электрический ток, потребляемый розетками, выше, чем максимальный электрический ток, отключения одной или более розеток от электропитания до тех пор, пока электрический ток, потребляемый розетками, не станет ниже, чем максимальный электрический ток; электрический ток, потребляемый розетками, заметно ниже, чем максимальный электрический ток, повторного подключения одной или более розеток к электропитанию до тех пор, пока электрический ток, потребляемый розетками, не станет близким к максимальному электрическому току; и периодического варьирования розеток, подключенных/отключенных к/от электропитания, так, что каждая розетка подключена к электропитанию в течение первого периода времени (Ton) и отключена от электропитания в течение второго периода времени (Toff). 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Стабилизатор напряжения трансформаторных подстанций предприятий относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использован для стабилизации напряжения питания потребителей трансформаторных подстанций промышленных и агропромышленных предприятий, предусматривающих подключение электронагревателей для дополнительного обогрева помещений, нагрева воды и т.п., а также объектов мясомолочной и пищевой промышленности, в технологических процессах которых требуется непрерывная подача пара. Стабилизатор трехфазного напряжения содержит вольтодобавочный трансформатор и два трехфазных ключа с общей системой управления. Первичные обмотки силовых трансформаторов основной и вспомогательной подстанций предприятия подключены к сети через первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, вторичные обмотки силовых трансформаторов этих подстанций подключены к потребителям предприятия, а вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора одними выводами подключена к дополнительному электронагревателю и к первому трехфазному ключу, а другими к вторичной обмотке силового трансформатора вспомогательной подстанции, предназначенной для собственных нужд предприятия, к которой также подключен основной электронагреватель. Дополнительный электронагреватель выполнен из двух последовательно соединенных электронагревательных элементов, к точкам соединения которых подключен второй трехфазный ключ, а система управления выполнена с возможностью формирования управляющих импульсов для первого и второго трехфазных ключей и поочередного регулирования их длительности от периода коммутации до нуля, причем сначала у первого ключа при изменении сигнала управления от максимального положительного значения до нуля, а затем у второго ключа при изменении сигнала управления от нуля до максимального отрицательного значения, при этом сигнал управления поступает на систему управления с входа датчика отклонения выходного напряжения основной подстанции, питающей наиболее ответственные потребители предприятия. Технический результат от решения поставленной задачи заключается в рациональном энергопотреблении вследствие улучшения качества напряжения и тока на входе и выходе трансформаторных подстанций и снижения в связи с этим потерь, а также улучшении формы напряжения питания потребителей и повышении точности и быстродействия поддержания его на заданном уровне вследствие существенного уменьшения глубины модуляции добавочного напряжения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится, в том числе, к центральному устройству (110) для системы (100) управления для управления системой (10) передачи энергии, имеющей генераторы (30-32) энергии и потребители (40-45) энергии, причем центральное устройство выполнено с возможностью, на основе текущего и/или прогнозируемого потребления энергии, определять, какое количество энергии должно генерироваться генераторами энергии. В соответствии с изобретением предусмотрено, что по меньшей мере одной частичной группе (Т1, Т2, Т3) подключенных к системе передачи энергии потребителей энергии выделена индивидуальная ширина (Е1±ΔЕ1, Е2±ΔЕ2, Е3±ΔЕ3) полосы энергии, которая указывает, в какой мере полное потребление энергии частичной группы можно предположительно повысить и/или снизить, и центральное устройство выполнено с возможностью, с учетом режима генерации энергии генераторов энергии и индивидуальных ширин полосы частичной группы, определять оптимальное заданное потребление (Es1, Es2, Es3) энергии, лежащее в пределах индивидуальной ширины полосы энергии, которого должна достигать частичная группа в сумме, и генерировать управляющий сигнал, указывающий заданное потребление энергии. Технический результат - обеспечение возможности выравнивания нагрузок. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использовано для стабилизации напряжения питания потребителей трансформаторных подстанций промышленных и агропромышленных предприятий, предусматривающих подключение электронагревателей для дополнительного обогрева помещений, нагрева воды и т.п., а также объектов мясомолочной и пищевой промышленности, в технологических процессах которых требуется непрерывная подача пара. Технический результат заключается в рациональном энергопотреблении вследствие улучшения качества напряжения и тока на входе и выходе трансформаторных подстанций и снижения в связи с этим потерь силовых трансформаторах и в сети, а также улучшение формы напряжения питания потребителей и повышение точности и быстродействия поддержания его на заданном уровне вследствие существенного уменьшения глубины модуляции добавочного напряжения. Технический результат достигается тем, что введен дополнительный электронагреватель, подключенный к диагонали трехфазного диодного моста, и второй ключ, управляющий вход которого подключен ко второму выходу системы управления, при этом дополнительный электронагреватель выполнен из двух последовательно соединенных электронагревательных элементов, параллельно одному из которых подключен второй ключ, а система управления выполнена с возможностью формирования управляющих импульсов на первом и втором выходах и в процессе снижения напряжения поочередного регулирования их длительности от нуля до периода коммутации, причем сначала на втором выходе при изменении сигнала управления на ее входе от максимального отрицательного значения до нуля, а затем на первом выходе при изменении сигнала управления на ее входе от нуля до максимального положительного значения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение нагрузки на сеть электроснабжения, снижение стоимости эксплуатации бытового прибора и ускорение его включения. Согласно способу управления бытовым прибором (1, 10-16) производится прием данных с информацией о графике (KP) изменения стоимости расходного ресурса в зависимости от времени, которые содержат по меньшей мере один первый временной интервал (Т2, T4) с низкой стоимостью и один второй временной интервал (T1, T3) с высокой стоимостью расходного ресурса. Длительность (T5) работы бытового прибора (1, 10-16) сравнивается с длительностью первого временного интервала (T2, T4), а момент (t0) запуска программы определяется в зависимости от результата этого сравнения. Если длительность (T5) выполнения программы больше длительности первого временного интервала (T2, T4), то определяется этап (6, 7, 8) программы, который расходует больше ресурсов по сравнению с другими этапами программы, на основании графика (VP) изменения расхода в зависимости от времени, который описывает потребление бытовым прибором (1, 10-16) расходного ресурса во время работы. Момент (t0) запуска программы выбирается таким образом, чтобы этап (6, 7, 8) программы, который расходует больше расходного ресурса, приходился на первый временной интервал (T2, T4). 3 н.п. и 9 з.п.ф-лы, 4 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение гибкости и простоты ассоциирования процессов переключения с переключающими устройствами. Согласно способу сначала осуществляется идентификация (S1) используемой для электрического прибора (7) электрической штепсельной розетки (6) на основе изменения параметра, детектируемого на выводе (2) электропитания модуля (1) электропитания, или на основе сигнала идентификации, который передается через относящееся к контуру (5) электропитания соединение (11) сигнализации от электрической штепсельной розетки (6) к выводу (2) электропитания модуля (1) электропитания. Затем логический адрес идентифицированной электрической штепсельной розетки (6) ассоциируется (S2) с соответствующим выводом (2) электропитания модуля (1) электропитания. Подключенный к идентифицированной электрической штепсельной розетке (6) электрический прибор (7) управляется или контролируется (S3) на основе ассоциированного логического адреса идентифицированной электрической штепсельной розетки (6). 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх