[发明专利]管理多个发动机之间的负载分配

说明书

公开了一种管理多个电源(106)之间的负载分配的方法和系统(100)。根据某些实施例，该方法包括确定要从多个电源(106)引导至至少一个电力消费者的总电力输出。该方法还包括检索与多个电源(106)中的每一个相关联的制动特定燃料消耗(BSFC)曲线(110)。该方法进一步包括基于与相应电源(106)相关联的操作约束来确定多个电源(106)中的每一个的操作优先级。该方法进一步包括至少基于总电力输出、bsfc曲线(110)和操作优先级来确定多个电源(106)中的每一个的负载分配。

技术领域

本发明总体上涉及管理机器的多个发动机之间的负载分配，并且更具体地涉及管理多个发动机之间的负载分配以减少总燃料消耗的方法和系统。

背景技术

诸如船舶等移动式机器通常包括一起利用来驱动一个或多个主要负载(例如，推进器)和各种辅助负载(例如，HVAC、照明设备、泵等)的多个发动机。这些发动机可具有不同的操作范围、速度等。发动机可机械地连接至负载或通过发电机电连接至负载。在一些应用中，可以以混合动力布置机械地和电力地驱动船舶的负载。

在通常的船舶应用中，多个发动机同时操作以满足电力需求。多个发动机中的每一个产生与发动机的容量成比例的电力需求分配。例如，特定的船舶可具有各自能够产生2,000kW的两台发动机和各自能够产生5,000kW的两台发动机。如果总电力需求为7,000kW，那么分配给每台发动机的负载分配可分别为1,000kW、1,000kW、2,500kW和2,500kW。然而，这样的刚性负载分配配置可能不是最节省燃料的配置。这是因为每台发动机取决于由发动机产生的电力可具有非线性的特定燃料消耗曲线。例如，分配负载使得发动机分别产生1,200kW、500kW、2,300kW和3,000kW，可能更节省燃料。

在Toruya等人于2013年3月27日发布的第101577425号中国专利(Toruya)中公开了提高发电效率的尝试。Toruya公开了一种用于电网的负载分配系统。电网具有多台发电机组。系统存储与每台发电机组相关联的燃料消耗曲线。对于给定的电力需求，系统使用燃料消耗曲线来计算导致最小总燃料消耗的负载分配配置。系统只能离线工作，并且将计算结果存储在表中。之后，当电网接收到电力需求时，系统或操作人员可在表中查找对应的负载分配配置。

虽然Toruya提供了一种定量确定多台发电机组之间的负载分配配置以减少总燃料消耗的方式，但是它没有充分考虑发电机组之间的差异。例如，具有相同燃料消耗曲线的发电机组可在不同的操作约束下操作，并且因此在负载分配中具有不同的操作优先级。有时，只有在由所有较高优先级的发电机组产生的组合电力输出超过某个阈值之后，才可能希望较低优先级的发电机组参与负载分配。而且，Toruya只能离线工作，而不能及时对电力需求的快速变化做出响应。

所公开的系统旨在克服上述的一个或多个问题和/或现有技术的其它问题。

发明内容

在一个方面中，本发明涉及一种管理多个电源之间的负载分配的方法。该方法包括确定要从多个电源引导至至少一个电力消费者的总电力输出。该方法还包括检索与多个电源中的每一个相关联的制动特定燃料消耗(BSFC)曲线。该方法进一步包括基于与相应电源相关联的操作约束来确定多个电源中的每一个的操作优先级。该方法进一步包括至少基于总电力输出、BSFC曲线和操作优先级来确定多个电源中的每一个的负载分配。

在另一个方面中，本发明涉及一种电力系统。该电力系统包括多个电源，其被配置为向至少一个电力消费者供电。该电力系统还包括负载管理器，其与至少一个消费者相关联并且被配置为确定要从多个电源引导至至少一个电力消费者的总电力输出。电力系统进一步包括配电模块，其与负载管理器和多个电源通信地连接。配电模块被配置为检索与多个电源中的每一个相关联的BSFC曲线。配电模块还被配置为基于与相应电源相关联的操作约束来确定多个电源中的每一个的操作优先级。配电模块进一步被配置为至少基于总电力输出、BSFC曲线和操作优先级来确定多个电源中的每一个的负载分配。