[发明专利]优化电气设施中电能源的能量供应的方法及实施其的设备

说明书

本发明涉及一种用于优化电气设施(1)中来自可变电能源(42)的能量供应的方法，该电气设施(1)以自耗模式运行，并连接到配电网(2)。本发明还涉及一种用于控制电气设施(1)中的电能逆变器(4)的控制设备(5)，以及一种包括用于控制电能逆变器(4)的控制设备(5)的电气设施(1)。

技术领域

本发明涉及一种优化连接到配电网并且以自耗模式(self-consumption mode)运行的电气设施中来自可变电能源(例如光伏源)的能量供应的方法。本发明还涉及一种实施这种方法的设备，用于控制安装在电气设施中并连接到可变能源的电能逆变器。本发明还涉及包括这种设备的电气设施。

背景技术

从可变能源(例如通常被称为可再生能源的能源，诸如太阳能或风能)生产电能是从化石能源生产能量的替代。它可以形成当地能源生产商的收入来源和电力经销商的能量支援。然而，当连接到配电网时，可变电能源不得干扰所述配电网。在图7所示的现有技术中，在没有可再生能源产生能量的情况下，对于消耗200kWatt有功功率和60kVar无功功率或者功率因子等于0.96的电气负载，电网以相同的功率因子提供相同的有功功率、无功功率。当可变能源提供120kWatt有功功率和0kVar时，电网提供由可变能源产生的能量和由负载消耗的能量之间的差或者80kWatt有功功率和60kVar无功功率，功率因子变成等于0.8。因此，配电网看见的功率因子降低。通常，电能经销商对其电气设施的功率因子小于预定阈值(例如小于0.93)的用户处以罚金(penalty)。

专利申请US2017/214337A1描述了连接在AC能源和配电网之间的逆变器的操作，逆变器被控制用于根据配电网的运营商提出的需求来提供有功功率和无功功率。这种操作模式不允许替代能源产生的电能的自消耗，并且使电气设施的管理依赖于电能经销商。

专利申请WO2012/125278B2描述了一种根据由配电网提供的电压(所述电压的幅度作为参考)来调节由光伏设施产生的有功功率和无功功率以便不中断配电网的运行的设备。

已知关于控制光伏设施生产的专利US9806665B2。光伏设施将其有功功率和无功功率的生产控制在合同规定的范围内。通过这样的方式执行调节：利用比例积分控制器增加或减少有功功率以调节无功功率，反之亦然。

专利申请EP3029797A1描述了一种优化来自可再生能源的能量的转换和生产的设备。该设备包括电池并且可以在自耗模式下操作。本发明的目的是通过优化网络、电池、负载和可再生能源之间的能量流动来最大化本地能量供应。

专利申请WO2007/060328A1描述了一种用于分散式能量生产设施的控制设备，其通过产生或吸收有功功率或无功功率而在生产设施的连接点处执行电压调节。

发明内容

本发明的主题是一种用于优化来自安装在电气设施中的可变电能源的能量供应的方法，所述电气设施在连接点处连接到配电网，所述电气设施包括：

-至少一个逆变器，其首先连接到可变电能源，其次连接到连接点，所述逆变器被布置用于转换由电能源传递的能量，并在连接点处提供可控的第一有功功率和可控的第一无功功率，以及

-电气负载，其连接到连接点，并且消耗第二有功功率和第二无功功率，配电网以网络功率因子向电气设施提供第三有功功率和第三无功功率，该方法包括根据第二有功功率和第二无功功率确定必须由逆变器提供的第一有功功率和第一无功功率的步骤，使得网络功率因子大于或等于预定目标功率因子。

优选地，还确定第一有功功率和第一无功功率，以最小化第三有功功率或最大化第一有功功率。

根据第一特定实施例，逆变器以大于或等于预定义的最小逆变器功率因子提供第一有功功率和第一无功功率。

优选地，当逆变器功率因子等于最小逆变器功率因子时，逆变器提供最大第一无功功率。