CN111315974B - 多发动机优化器区域策略 - Google Patents

Abstract

一种具有多个发电机组(102)的电力系统(100)比较瞬时电力消耗(504)与多个电力消耗(504)区域(404)边界，并将电力消耗(504)分类到选定区域(404)中。每个区域(404)包括在多个发电机组(102)之间分摊的对应基础功率值和对应动态范围(306)值。

Description

多发动机优化器区域策略

技术领域

本专利公开大体上涉及发电厂，且更具体地说，涉及用于海洋应用的发电厂。

背景技术

海洋船舶和其它结构(例如平台)常常包括驱动发电机和/或机械系统的多个发动机，以操作一个或多个主负载，例如推进系统、钻井设备等，以及各种辅助负载，例如加热、通风和空气调节(HVAC)、照明、泵等。发动机可以机械方式连接到负载或通过发电机电连接到负载。在一些应用中，船舶的负载可以在混合布置中以机械和电气两种方式驱动。

在典型应用中，各个发电机(每个都由发动机操作)在一个或多个电气总线上相关联，并且被操作以根据发电机连接到的总线上那时存在的电气负载而产生与其额定功率成比例的大约相同的电力。例如，特定海洋船舶可具有四个相同的发动机，每个发动机驱动能够产生约5000kW的发电机。在运行期间，当电气总线上的负载消耗约4000kW时，可操作发动机/发电机组中的每一个以产生约1000kW。当负载变化时，所有发动机在较高或较低输出下操作，以匹配总线上的负载消耗。

这种类型的操作常常可以导致发动机在其稳态操作方面并且也在其瞬态操作方面以低效操作状态操作。低效操作可包括较大燃料消耗，且还可包括在各种操作参数方面不合需要的操作状况。

过去已提出在此情境中操作多发动机系统的方式变化以改进总体系统操作。例如，美国专利申请公开No.2016/0259356(“Converse”)描述了一种电力系统，其中多个电源中的每一个基于每个电源的当前操作模式，并且还基于对系统的总负载需求而被控制在特定区域中操作。具体来说，Converse描述了一种控制布置，其中，基于任何数目个性能目标，包括燃料消耗、瞬态响应、排放、系统磨损等，在多个电源之间均等或不等地分摊系统的总功率。

发明内容

在一个方面，本公开描述了用于船舶的电力系统。所述电力系统包括多个发电机组，每一发电机组包括连接到发电机的发动机，使得多个发电机组包括多个发动机和多个发电机。所述多个发电机适于向船舶的电气总线提供电力，电气总线连接到船舶上的一个或多个耗电设备或系统。至少一个传感器与电气总线相关联且在操作期间提供电信号。电信号指示通过电气总线的电力消耗。电力消耗随时间变化并且传感器被配置成实时地提供电信号。

电子控制器与多个发电机组和至少一个传感器相关联。电子控制器被编程和配置成在操作期间监测电信号以确定瞬时电力消耗，将瞬时电力消耗与多个电力消耗区域边界进行比较以将瞬时电力消耗分类到多个电力消耗区域中的选定的一个区域中，其中多个电力消耗区域中的每一个包括对应基础功率和对应动态范围，在多个发电机组之间分摊选定的一个区域的对应基础功率和对应动态范围，并基于分配到多个发电机组的每个发电机组的选定的一个区域的基础功率值和动态范围值的对应部分，提供命令信号以操作多个发电机组的每个发电机组。

在另一方面，本公开描述了一种用于海洋船舶的电力系统，所述电力系统包括多个发电机组，每个发电机组包括连接到发电机的发动机，其中，多个发电机连接到海洋船舶的电气总线，所述海洋船舶的电气总线连接到海洋船舶上的一个或多个耗电设备或系统。所述电力系统包括与电气总线相关联的至少一个传感器，至少一个传感器在操作期间提供电信号，所述电信号指示通过电气总线的电力消耗，其中电力消耗随时间推移而变化，且其中至少一个传感器被配置成实时地提供所述电信号。

电子控制器与多个发电机组和至少一个传感器相关联。电子控制器被编程和配置成在操作期间监测电信号以确定瞬时电力消耗，在一时间段内将瞬时电力消耗记录为记录值，分析记录值以确定多个电力消耗区域边界，将瞬时电力消耗与多个电力消耗区域边界进行比较以将瞬时电力消耗分类到多个电力消耗区域中的选定的一个区域中，其中多个电力消耗区域中的每一个包括对应基础功率值和对应动态范围值，在多个发电机组之间分摊选定的一个区域的对应基础功率值和动态范围值，并基于分配到每个发电机组的选定的一个区域的对应基础功率值和对应动态范围值，提供命令信号以操作多个发电机组的每个发电机组。

在又一方面，本公开描述了一种操作用于海洋船舶的电力系统的方法，所述电力系统包括连接到海洋船舶的电气总线的多个发电机组，海洋船舶的电气总线连接到海洋船舶上的一个或多个耗电设备或系统。所述方法包括使用与电气总线相关联的传感器向电子控制器提供指示通过电气总线的电力消耗的电信号，利用电子控制器监测电信号以确定瞬时电力消耗，在电子控制器中编译一组记录值，记录值指示在一段时间内相对于时间的瞬时电力消耗，利用电子控制器分析记录值以确定多个电力消耗区域边界，将瞬时电力消耗与多个电力消耗区域边界进行比较以将瞬时电力消耗分类到多个电力消耗区域中的选定的一个区域中，其中多个电力消耗区域中的每一个包括对应基础功率值和对应动态范围值，在多个发电机组之间分摊选定的一个区域的对应基础功率值和对应动态范围值，并基于分配到每个发电机组的选定的一个区域的对应基础功率值和对应动态范围值，提供命令信号以操作多个发电机组的每个发电机组。

附图说明

图1是根据本公开的包括多个电源的电力系统的框图。

图2是根据本公开的电力系统控制器的框图。

图3是根据本公开的发动机负载分配的示意图。

图4是根据本公开的系统中的电源的操作区域的示意图。

图5是示出根据本公开的系统的示例性区域分配的直方图。

图6是根据本公开的方法的流程图。

具体实施方式

本公开涉及用于多发动机系统的管理系统。更具体地说，本公开涉及一种管理系统，其根据多个预定义操作区域操作多个发动机，多个发动机操作与电气负载连接到的一个或多个电气总线相关联的发电机。操作区域基于系统的操作时间表或历史自动确定，使得系统可以提高的效率并以期望的属性在稳态和瞬态操作模式中操作。在一些实施方案中，确定基于系统容量的一组优化解决方案，并且然后分配给属于特定系统的各发动机。所述一组优化解决方案包括发动机操作目标或设定点，其基于在当前的操作条件和/或系统的历史性能数据集合时间的即时快照。在一些实施方案中，所述一组优化解决方案可进一步基于操作配置文件，所述操作配置文件基于在同一时间或以可预测方式或序列上线或下线的负载的已知组合来确定。优化解决方案可进一步基于基于已知使用模式上线或下线的负载的期望值或概率，所述使用模式由控制器按照经验确定或预定义。针对各种设定点确定最优发动机运行条件，并围绕每个条件设定边界以创建每个发动机的操作区域或范围。每个区域可以包括针对系统的每个发动机的不同范围和不同设定点，并且可以定义多个区域以覆盖每个系统的操作范围，定义为在操作期间系统输出的功率范围。系统的操作区域基于系统历史并且还基于系统当时的输出负载确定。当系统接近区域之间的边界条件时，系统自动转变到下一操作条件或区域，所述操作条件或区域可以在当前区域上方或下方。区域可重叠以在瞬态系统操作期间提供滞后，以在整体上提高系统的稳定性和效率。

为了说明电力系统的各种主要部件，图1中示出了电力系统100的框图，但应当理解，比所示那些附加或更少的部件可以组成给定的电力系统。电力系统100可以存在并运行于海洋船舶(例如船只或浮动平台)中。电力系统100包括多个发电机组102，多个发电机组102中的每一个包括发动机104，所述发动机连接到并操作发电机106，使得多个发电机106存在于电力系统100中。在图示的实施方案中，示出了四个发电机组102，但是可以使用少于或多于四个。同样在图示的实施方案中，可以看出，两个发电机组102具有与其相关联的较大排量发动机104，且因此剩余两个较小容量发电机组102具有较大功率输出能力。

多个发电机组102中的每一个操作以将电力108提供到电气总线110。传感器112可监测电力108从每个发电机组102到总线110的输出或贡献，且将指示电力贡献的对应信号提供到作为系统100的一部分而包括的主控制器114。主控制器114与总线110相关联并且还包括与发动机104相关联且向其提供控制信息的通信信道116，监测总线的电压和其它电气参数以确保在操作期间总线110处有足够的电力。相应地，当来自连接到总线的负载的电力消耗增加时，主控制器114可命令一个或多个发动机104增加其功率输出108，相反，当连接到总线的负载的电力消耗减小时，主控制器114可命令发动机104减小其功率输出，从而减少由发电机106产生的电力108。

主控制器114可以是可编程逻辑控制器(PLC)，或者一般地是根据计算机可执行或逻辑命令或程序操作的电子控制器或计算机。在一些实施方案中，主控制器114(包括电子控制器)可以使用硬件和/或软件来实现。主控制器114可以是单个控制器，或者可以包括设置成控制系统100和/或系统100在其中运行的机器(例如海洋船舶)的各种功能和/或特征的多于一个控制器。例如，用于控制船舶的整体操作和功能的主控制器可以与一个或多个附加控制器协作地实现，所述附加控制器例如是用于控制发动机104的主控制器114和/或发动机控制器。在本实施方案中，术语“控制器”旨在包括一个、两个或更多个控制器，该控制器可以与系统100相关联并且可以协同控制系统100的各种功能和操作。尽管在这里仅为说明目的而概念性地描述为包括各种离散的功能，但主控制器114的功能可以在硬件和/或软件中实现，而不考虑所述的离散功能。因此，尽管相对于电力系统100的部件描述了控制器的各种接口，但是接口不旨在限制所连接的部件的类型和数量，也不限制所描述的控制器的数量。

在操作期间，其中安装电力系统100的机器或船舶的各种部件和系统将通过消耗来自总线110的电力而操作。例如，推进模块118(示出两个)和例如HVAC系统、钻探机、照明系统等的其它耗电设备120连接到总线110且从所述总线汲取电力122。与主控制器114通信的传感器124可监测来自总线110的电力汲取且将指示电力汲取的信号提供到主控制器114。对于稳定系统，总线110的净功率输入应等于来自总线110的净功率输出122，使得总线110的电压可保持在可接受范围内。这意味着，当推进模块118被激活、停用或以不同的速度操作时，并且也在其它耗电设备120上线或下线时，相对于总线110的功率输出122将改变，这将导致主控制器114相应地改变从发电机组102到总线110的功率输入。此操作原理对于混合电力系统将是类似的，在混合电力系统中，一些发动机104除了例如螺旋桨轴的发电机之外还可包括另一机械输出，所述机械输出驱动机械动力消耗设备。

图2中示出了控制器200的框图。控制器200可在主控制器114(图1)内操作以执行本文中讨论的各种控制功能。控制器200包括各种输入和输出，所述输入和输出包括电力系统100和处理器的操作参数，所述处理器处理相对于系统100的信息以至少在相对于本公开的一个方面控制发动机104(图1)的操作。更具体地说，控制器200被配置成接收各种输入202，每一输入可提供指示与电气总线相关联的每个电力消耗设备或系统的实时或瞬时电力消耗的信息。例如，输入202可以是由传感器124(图1)提供的信号，其监测推进模块118和连接到总线110的其它耗电设备120的电力消耗。

输入202被提供到处理器204，所述处理器监测例如电力系统100的电力系统的总电力消耗。处理器204进一步接收多个输入206，所述多个输入表示指示多个发电机组中的每一个对总线的功率贡献的信号，例如，如由图1中所示出的传感器112测量或确定的发电机组102对总线110的功率贡献108。在操作期间，处理器204如输入202和206所指示的，使总线的电力输入和输出得到平衡，以向发电机组提供命令并控制其输出以在总线处维持受控电压。处理器204可基于任何已知控制方案来操作以实现此功能，包括但不限于闭环控制系统、基于模型的算法、学习算法等。针对所有发动机以命令信号208的形式提供来自处理器204的命令，所述命令信号由分配器210分配到各个命令212中，命令被一对一地中继到每个发电机组。

当控制器200首先安装在船舶或其它应用中时，处理器204经历调节、校准或学习阶段，其中监测系统的操作持续一段时间以将电力消耗水平分类为特定范围或区域。在此学习阶段期间，处理器204可以控制发电机组而不像过去那样进行限制，但可收集使用信息，以便相对于时间编译消耗水平的时间系列，处理器接着自动将其编译成直方图214，或等效地编译成具有平均值和标准偏差的时间序列数据集合。直方图214或等效数据表示，例如时间序列数据集，表示系统操作的各个区域，对于n个区域而言，每个区域表示系统花费其操作寿命的1/n的操作点，所述直方图或等效数据表示被生成并存储在控制器200的非易失性存储器中以供在操作期间使用。在替代实施方案中，对于具有已知服务配置文件的应用，可以将直方图提供并存储在控制器200中。

关于图2所示的实施方案，处理器204将首先确定足以覆盖系统的整个操作范围的区域的数目。所述区域是基于将系统的操作范围划分成子集而确定的，每个子集具有与其相关联的基础额定功率和动态功率范围。基础功率范围和动态功率范围选自系统的操作范围，且表示更典型或预期的系统的那些操作点。处理器随后将在反映区域的特定系统输出的期望操作点周围优化每个区域。基于系统的输出功率变化的程度和频率，处理器204将进一步定义在每个区域的期望操作点上方和下方的范围，它们构成了每个区域的动态范围。处理器因此可以定义由每个区域覆盖的输出值的范围。如前所述，对于高度可变的系统，区域范围可以重叠以提供系统稳定性。一旦已经定义了覆盖系统的整个操作范围(在此定义为系统操作的操作点集合)的区域，就可以根据覆盖系统的瞬时电力消耗的特定操作区域由控制器200对发动机或发电机组进行控制。

在示范性操作区域中，为了例示处理器204的操作原理，系统可包括四个发动机，每个发动机都操作发电机。发电机中的两个可具有比剩余两个发电机更高的功率容量。这意味着较大容量发电机可由较大排量发动机操作，所述较大排量发动机如果以稳态操作则效率更高，而两个较小容量发电机可由两个较小的发动机操作，所述两个较小的发动机在以瞬态模式操作时效率更高。所述区域可以覆盖约4000kW的功率输出。控制器200可以针对如下表1中提供的特定区域命令四个发动机中的每一个：

表1

在此上下文中，控制器的发动机命令包括提供到每个发动机的加油命令，所述加油命令确定每个发动机的功率输出，且因此确定连接到发动机的发电机的功率输入和输出。

从上表1可以看出，可以较大功率输出操作两个较大发电机组，但允许将其输出变化比较小容量发电机组的更少的量，所述较小容量发电机组在较低功率输出下操作但被允许更多地改变其输出。可针对多个操作区域中的每一个选择并优化每个发电机组的特定功率输出，所述区域共同跨越发动机的整个操作范围。控制器对特定区域的选择或识别可以针对特定船舶或应用来作出，或者可以针对船舶的每种操作模式或针对与船舶相关联的每个应用而重复。例如，用于船舶的动态定位模式的特定区域可以不同于用于船舶的运输模式的特定区域，所述特定区域可以不同于用于船舶的拉动模式的特定区域。在决定特定发电机组可以在哪里操作时可以考虑的其它因素包括每个发电机组的年龄、自每个发电机组上次服务开始的操作时间以及可能影响每个发电机组的性能的其它因素。换句话说，可针对每个特定的发电机组定制每个发电机组在每个区域中的操作以使整个系统的操作更有效率。如上所述，关于每一发电机组的信息可以由用户，以数据文件216形式提供给处理器204。

假设通常在瞬态操作模式期间，发电机组可能以更低效率操作，对于多个发电机组中的每一个的瞬态负载分担的分配可改变，即使发电机组具有相同功率输出容量。针对图3中包括三个发电机组的系统，图形示出了在特定区域操作的系统中发电机组之间的功率分配的附加示例。在此图示中，系统300包括具有相等容量的三个发电机组302。在图的左侧示出的第一发电机组302可以在动态范围306约为1000kW的约4000kW的基础功率输出304处操作。这意味着，对于图示的区域，第一发电机组302可在动态范围为±500kW的4500kW的基线输出下操作。

在图的中间示出的第二发电机组302也可以在动态范围310为约1000kW的约4000kW的基础功率输出308下操作，这意味着类似于图示区域的第一发电机组302，第二发电机组302可以在动态范围为±500kW的4500kW的基线输出下操作。

在图的右侧示出的第三发电机组302可以在动态范围314约为4000kW的约1000kW的基础功率输出312处操作。这意味着，对于图示的区域，第三发电机组302可在动态范围为±2000kW的3000kW的基线输出下操作。因此，对于总系统300，基础功率输出可以是约12000kW，动态范围为±3000kW。可以理解，与图3所示区域类似，如果可以通过发动机之间稳态负载还有瞬态负载的不均匀分配获得效率，例如燃料消耗、排放等，每个区域可以将基础负载和动态负载分配给不同的发动机。不均匀分配还可包括针对不需要系统的高功率输出的某些操作区域完全关闭发电机组以节约燃料并减少排放。

在图4中示出了当前区域404，还有当前区域404上方的区域406和当前区域404下方的区域402之间，电力系统400中的功率分配的图形表示。在此图示中，当前区域404包括基础功率输出408，所述基础功率输出表示电力系统的聚合基础功率输出，并且可以在不同的发电机组之间分配，如上所述。动态功率输出410也存在于区域404中，如图所示，动态功率输出包括仅为了例示而示出的备用功率输出412。

当系统消耗的功率下降到动态功率输出410的低端411以下并且跨入基础功率输出408时，系统的操作将转变到在区域404下方的相邻区域402。类似于区域404，下方区域402包括低于基础功率输出408的基础功率输出414，和动态功率输出416，根据控制器确定的优化，所述动态功率输出可具有比动态功率输出410相同、更大或更小的量值。

当系统消耗的功率爬升到动态功率输出410的高端413以上时，系统的操作将转变到在区域404上方的相邻区域406。类似于区域404，上方区域406包括高于基础功率输出408的基础功率输出418，和动态功率输出420，根据控制器确定的优化，所述动态功率输出可具有比动态功率输出410相同、更大或更小的量值。

图5中示出了直方图500，所述直方图示出了可用于确定电力系统的区域分配的机器的示例性使用配置文件。示出直方图500用于例示如何可以选择区域数量以覆盖系统的整个操作范围。直方图500或类似数据表示可由处理器自动地编译，所述处理器通过监测系统的操作一段时间，具体地说，监测这段时间内系统的电力消耗和系统的每个操作状态的持续时间来进行编译。至少利用此信息，控制器可以编译使用曲线502，所述使用曲线以直方图500的形式示出随时间506推移的电力消耗504。为了例示而示出使用曲线502，使用区域可能不一定由控制器创建或绘制。控制器接着可以基于相对于直方图500上的时间508的功率分配条将聚合数据分隔成离散的功率区域。

每个条508可表示电力系统的电力消耗在功率范围内的时间段。图5中示出了十一种这样的条508，其可以用作计算十一个功率区域的基线和动态范围的基础，但应当理解，可以使用任何数量。例如，对于电力消耗随时间推移具有较大可变性或波动的系统，可以使用较大数目的区域。一般而言，控制器将把总操作时间分到(n)个区域中并为每个区域分配系统将在(1/n)的时间内操作的操作点。可以不一定基于系统的最低和最高容量，而是基于直方图中反映的，或在编译数据以创建直方图的观察时间期间由控制器观察到的系统的最高和最低电力消耗来选择最低和最高区域中的功率。可以理解，虽然示出直方图500以表示特定分布，但是可以使用更准确地反映系统的实际使用配置文件的任何其他分布类型。

工业适用性

图6中示出了操作电力系统(包括多个发电机组和从发电机组汲取电力的各种耗电设备)的方法的流程图。如所展示，所述方法包括在602处可操作地使控制器，例如控制器114(图1)与多个发电机组，例如发电机组102(图1)相关联，还与电气总线，例如，电气总线110(图1)相关联。在604处，系统运行，并且各种传感器将指示发电机组的功率输出和连接到总线的电气负载的电力消耗的信息提供到控制器。对于海洋船舶，例如，电气负载可包括推进系统、HVAC、作业工具、照明等。

控制器在606处随时间推移监测电力消耗并且编译使用配置文件。为了例示，监测周期可以是预定的并且跨越船舶将运行完整的服务周期的合理时间。对于拖船，监测时间可以是几天，而对于大型集装箱船，监测时间可能会跨越几周的时间段，以包括完整的行程。由控制器收集的信息可以被处理成有用形式，例如直方图。在608处分析所收集和处理的信息且用作确定系统的多个操作区域的依据。每个区域使用基础负载和动态负载范围来定义。基础负载和动态负载范围可以对于相邻区域重叠，并且表示机器在操作总服务时间的一部分内操作所承受的负载。如直方图所示，机器操作的各种时间分数充当用于定义多个区域的依据。

控制器进一步在610处将每个区域的基础负载和动态负载范围的一部分分配给多个发电机组的每个，并在612处通过在区域中保留(当消耗的功率不落在该区域的边界之外时)或者转变到相邻上方区域或下方区域(当消耗跨越当时区域的上边界或下边界时)，在这一基础上操作发电机组。

在一些实施方案中，可开发用于电子控制器的控制逻辑或一组计算机可执行指令来选择控制变量，所述控制变量确定在连接到一个或多个电气总线的各发电机组之间如何分配电力。例如，控制逻辑可基于每个发电机组是否已经在线并工作或是否已经关闭，基于每个发电机组的历史操作，基于负载的预测变化，基于发电机组具有的保留容量，即期望或必须要可用于给定船舶操作模式的过剩发电容量的量等等，选择各发电机组之间的功率分配。关于操作各发电机组的发动机，逻辑可基于发电机组的发动机的容量、发动机效率、发动机健康状况或状态等等而对每个发电机组分配功率。

例如，发动机可能因维护或其它原因被停机(或禁用)，因此应当从控制布置中排除。由于剩余使用寿命或维护预测，还可使用来自每个发动机的诊断或预测信息而相对于另一个单元支持(或考虑/选择)一个单元。例如，相对于接近其下一服务时段的发电机组，优选自从其上一次服务具有较低操作小时数的发电机组。此外，由于与起动/停止发动机相关联的成本(例如，起动和停止发动机消耗燃料，而不递送任何有用的功)，运行在线的发动机通常比运行关闭或离线的发动机有利。发动机运行时间也可以用于选择是否使用发动机。然而，可以通过用户可选择的选项来做出发动机和功率量的选择。

某些应用或船舶也可能具有不能够处理连接到该总线的所有发电机组的额定功率的总线，因此在该总线上操作的发动机或发电机组可能受限于总线可以处理的最大功率。在一些实施方案中，也可使用优先级策略确定应当使哪个发动机或发电机组上线或下线。鉴于起动和停止的发动机消耗燃料而不递送任何有用的功，因此如上文所述，可通过逻辑使此类事件最少化。

在一些实施方式中，控制逻辑可以操作使得下一个要起动的发动机应是当前离线的最高效率的发动机；下一个要停止的发动机应当是当前在线的最低效率的发动机，等等。这样的控制方案可使用某些约束，例如当在组合总线操作中时，发动机中将被操作，使得如果发生紧急情况且船舶进入分裂总线以保护关键系统，那么每个分裂总线会具有已在线的发电机。这是为了最小化可能在从组合总线到分裂总线的过渡期间发生的任何断电状况。此外，优先级策略将确保基于船舶操作模式存在足够的旋转保留容量。可能的情况是，在线的单元对新的操作状况效率不那么高，或不再能够满足功率需求，策略可以通过实施异常方案来解决这种情况，例如当功率需求下降时从更大发动机切换到更小发动机而同时仍然使起动和停止数量最小化，在功率需求增大时利用更大容量单元切换更小容量单元，使效率最高的发电机组优先化，选择运行具有较低服务小时数的单元，尝试运行可能最小数量的单元，等等。

应当理解，前面的描述提供了所公开的系统和技术的示例。然而，可设想，本公开的其它实施方式可在细节上与前述示例不同。对本公开或其示例的所有引用旨在引用当时所讨论的特定示例，而并非旨在更一般地暗示对本公开的范围的任何限制。关于某些特征的所有区别和不利言辞旨在表明这些特征不是优选的，但除非另外指明，否则并不是将这些特征从本发明的范围中完全排除。

除非本文另有指示，否则本文对值范围的叙述仅仅旨在用作分别提及落入所述范围内的每个独立值的速记方法，并且每个独立值并入到说明书中，如同在本文中分别叙述一样。本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行，除非本文另外指明或者与上下文明显矛盾。

除非明确地这样描述，否则任何元件/部件、任何元件/部件执行的操作/动作，或者本文使用的指令都不应被解释为关键或必要的。此外，短语“基于”意图表示“至少部分地基于”，除非另有明确表述。此外，如本文所使用，冠词“一(a)”和“一(an)”旨在包括一个或多个项目，且可与“一个或多个”互换使用。在想要表示仅有一个项目时，使用术语“一个(one)”或类似语言。此外，也如本文中所使用的，术语“具有(has)”、“具有(have)”、“具有(having)”等旨在为开放式术语。

Claims (10)

1.一种用于船舶的电力系统(100)，包括：

多个发电机组(102)，每一发电机组包括连接到发电机(106)的发动机(104)，使得所述多个发电机组包括多个发动机和多个发电机，其中所述多个发电机(106)适于将电力(108)提供到所述船舶的电气总线(110)，所述船舶的所述电气总线(110)连接到所述船舶上的一个或多个耗电设备或系统；

与所述电气总线(110)相关联的至少一个传感器(124)，所述至少一个传感器(124)在操作期间提供电信号，所述电信号指示通过所述电气总线(110)的电力(108)消耗，其中所述电力(108)消耗随时间推移而变化，并且其中所述至少一个传感器(124)被配置成实时地提供所述电信号；

电子控制器(114)，所述电子控制器与所述多个发电机组(102)相关联，并且与所述至少一个传感器(124)相关联，所述电子控制器(114)被编程并且配置成：

在操作期间监测所述电信号以确定瞬时电力消耗；

将所述瞬时电力消耗与多个电力消耗区域边界(411、413)进行比较，以将所述瞬时电力消耗分类到所述多个电力消耗区域(400)中的选定的一个区域(404)中，其中所述多个电力消耗区域(400)中的每一个包括对应基础功率值(408)和对应动态范围值(410)；

将所述选定的一个区域(404)的所述对应基础功率值和所述对应动态范围值在所述多个发电机组(102)之间分摊；以及

基于被分配到所述多个发电机组的每个发电机组的所述选定的一个区域(404)的所述对应基础功率值和所述对应动态范围值，提供命令信号以操作所述多个发电机组(102)的每个发电机组。

2.根据权利要求1所述的电力系统(100)，其中，所述电子控制器(114)进一步被编程并且操作以在一段时间内相对于时间记录所述瞬时电力消耗的值，并且分析所记录的值以确定所述多个电力消耗区域边界。

3.根据权利要求2所述的电力系统(100)，其中，所述多个电力消耗区域部分地重叠。

4.根据权利要求2所述的电力系统(100)，其中，对所记录的值进行分析以确定所述多个电力消耗区域边界包括：基于所记录的值在所述电子控制器(114)内对使用直方图(500)或一组时间序列数据中的至少一种进行编译。

5.根据权利要求1所述的电力系统(100)，其中，在所述多个发电机组(102)之间分摊所述基础功率值和所述动态范围值包括将所述基础功率值的不相等部分分配给每一发电机组，并且将所述动态范围值的不相等部分分配给每一发电机组。

6.根据权利要求1所述的电力系统(100)，还包括基于系统参数对所述多个发电机组的每个发电机组排序，以用于操作顺序。

7.根据权利要求6所述的电力系统(100)，其中，所述系统参数包括每一发电机组的功率容量、每一发电机组的年龄、每一发电机组的燃料消耗和每一发电机组的排放额定值。

8.根据权利要求1所述的电力系统(100)，其中，所述多个电力消耗区域跨越所述电力系统(100)的整个操作范围。

9.根据权利要求8所述的电力系统(100)，其中，所述电力系统(100)的所述整个操作范围小于所述多个发电机组(102)的可能操作范围。

10.一种用于操作根据前述权利要求中任一项所述的电力系统(100)的方法，所述方法包括：

使用与所述电气总线(110)相关联的传感器(124)将指示通过所述电气总线(110)的电力(108)消耗的电信号提供到电子控制器(114)；

利用所述电子控制器(114)监测所述电信号以确定瞬时电力消耗(122)；

在所述电子控制器(114)中编译一组所记录的值，所记录的值指示在一时间段内相对于时间的所述瞬时电力消耗；

利用所述电子控制器(114)分析所记录的值以确定多个电力消耗区域边界；

将所述瞬时电力消耗与所述多个电力消耗区域边界进行比较，以将所述瞬时电力消耗分类到所述多个电力消耗区域中的选定的一个区域中，其中所述多个电力消耗区域中的每一个包括对应基础功率值和对应动态范围值；

将所述选定的一个区域的所述对应基础功率值和所述对应动态范围值在所述多个发电机组之间分摊；以及

基于被分配到每个发电机组的所述选定的一个区域的所述对应基础功率值和所述对应动态范围值，提供命令信号以操作所述多个发电机组(102)中的每个。

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