用于能量数据可视化的方法和设备的制造方法
【专利说明】
[0001]本发明的背景
技术领域
[0002]本公开的实施方式总体涉及用于能量数据的可视化的方法和设备。
【背景技术】
[0003]由于现有的化石燃料的快速消耗以及目前的发电方法日益增加的成本，使得从可再生资源产生能量的分布式发电器(DG)的使用稳步获得商业认同。一种该类型的分布式发电器是太阳能发电系统。太阳能发电系统内的太阳能电池板由将接收的太阳能转换成直流(DC)的光伏(PV)模块构成。逆变器随后将来自PV模块的DC电流转换成交流(AC)。由太阳能发电系统产生的电力可随后用于运转家里或营业处的电器，或者可出售给商业电力公司。
[0004]由太阳能发电系统中的PV模块产生的能量的变化可归因于各种原因，例如逆变器中的变化、PV模块不匹配(即电力输出的变化在生产商的忍受范围内)、PV模块或逆变器损坏、或对PV模块的不同的日照分布。在一些情况下，日照分布的不同可归因于无法改变的或固定的原因，例如不可移动障碍物遮挡PV模块。在其他情况下，日照分布的不同可归因于可修正的原因，例如PV模块的表面上的灰尘或尘土。然而，目前的监控系统未提供一种有效方式以评估一段时间内的系统性能而快速确定性能问题从而可处理这些性能问题。
[0005]因此，现有技术中需要给DG的性能分析提供与DG有关的、具有可容易理解的格式的能量数据。
【发明内容】
[0006]用于能量数据可视化的方法和设备结合至少一个附图描述和/或示出，如在权利要求中更全面地阐述的。
[0007]通过下面的描述和附图，将更全面地理解本公开的诸多优点、方面和新颖性特征、以及本公开的示出的实施方式的细节。
【附图说明】
[0008]为了能够详细地理解本发明的以上引用的特征的方式，可通过参照实施方式获得对以上简要概括的本发明的更具体描述，其中一些实施方式在附图中示出。然而，注意到的是，由于本发明可能容许其他等效实施方式，所以附图仅示出了本发明的典型实施方式，因此不被认为是限制本发明的范围。
[0009]图1是根据本发明的一个或多个实施方式的用于提供能量数据可视化的系统的框图；
[0010]图2是根据本发明的一个或多个实施方式的控制器的框图；
[0011]图3是根据本发明的一个或多个实施方式的用于具有时间上的两个维度的能量数据可视化的显示的表示；
[0012]图4是根据本发明的一个或多个实施方式的能量可视化标尺的表示；
[0013]图5是根据本发明的一个或多个实施方式的能量可视化标尺的表示；
[0014]图6是根据本发明的一个或多个实施方式的用于显示具有时间上的两个维度的能量产生可视化的方法的流程图；
[0015]图7是根据本发明的一个或多个实施方式的用于显示能量数据可视化的方法的流程图；
[0016]图8是根据本发明的一个或多个实施方式的用于能量数据可视化的显示的表示；以及
[0017]图9是根据本发明的一个或多个实施方式的主控制器的框图。
【具体实施方式】
[0018]本发明的实施方式总体涉及用于提供一段时间内的能量数据的快速可解释的可视化的方法和系统。更具体地，使用适应性能量可视化标尺生成能量数据(例如，指示由能量产生元件或系统例如分布式发电器(DG)导致的能量产生的数据)的基于时间的二维显示。基于能量数据的最大值，例如在某个时间段内由DG产生的最大能量，建立能量可视化标尺。可视化可伴随上下文数据(例如，能量产生的特定值)发生，以使用户进一步诊断系统的操作历史。
[0019]在一个【具体实施方式】中，例如在一段时间内采样和汇总能量产生数据以创建由给定系统(例如，包括多个光伏(PV)模块的DG)产生的能量的记录历史、或可选地由具体元件(例如，DG内的单个PV模块)产生的能量的记录历史。能量数据随后以具有时间上的两个维度的网格布局可视地呈现给用户，对于多个离散时间段中的每个，该网格布局根据一个或多个颜色成分描绘能量产生。在一些实施方式中，根据颜色饱和度和颜色强度水平描绘每个时间段内的能量产生，其中使用基于最大能量产生的适应性标尺确定对应于特定能量数据值的饱和度和强度水平。这样的可视化影响用户针对显示的数据的预先专注处理以允许用户快速评估能量产生性能。在一些实施方式中，显示是交互性的，并且当选择显示的网格中的具体时间段时，用于系统的、额外的上下文数据(例如，产生的能量的数字值)显示给用户。上下文数据进一步允许用户可视化和诊断系统性能。
[0020]在下面公开的实施方式中，讨论作为示例性能量生成系统(在下文中，“系统”)的分布式发电器(DG)。能量生成系统可包括DG阵列或在其他实施方式中可表示单个DG。然而，其他实施方式可包括用于监控和可视化能量产生或消耗的多种其他类型的数据，例如计费、独立负荷分布、太阳辐射、电池管理数据。
[0021]图1是根据本发明的一个或多个实施方式的用于提供能量数据可视化的系统100的框图。系统100包括多个分布式发电器(DGU02P1022，…102n(在下文中，DG 102)、多个控制器104” 1042，...104n(在下文中，控制器104)、用户计算机106、主控制器108、以及通信网络110。控制器104、用户计算机106、以及主控制器108通过通信网络(例如，互联网)110通信地耦合。下面针对图9进一步讨论主控制器108。
[0022]DG 102从可再生资源，例如太阳能、风能、水电能等产生能量。在一些实施方式中，DG 102由成组布置为太阳能电池阵的多个太阳能电池板构成，其中每个太阳能电池板由一一对应地耦合至一个或多个PV模块的一个或多个逆变器构成。另外，DC-DC转换器可耦合在每个PV模块和每个逆变器之间(例如，每个PV模块存在一个转换器)。在一个或多个可选实施方式中，多个PV模块可耦合至单个逆变器(即，中央型逆变器)；在一些这样的实施方式中，DC-DC转换器可耦合在PV模块和中央型逆变器之间。PV模块生成与其接收的太阳能的量有关的直流(DC)。逆变器将由PV模块生成的DC电流转换成交流(AC)。生成的AC电流可用于操作家里或营业处的电器、耦合至商业电网并出售给商业电力公司，或者这两者的组合。在其他实施方式中，一个或多个DG 102可额外地或可选地包括如“风力发电厂”中的、用于生成DC电流的多个风力涡轮机。
[0023]每个DG 102!，1022，…102n分别——对应地耦合至控制器104 !，1042，…104n。控制器104收集关于DG 102的健康和性能的数据，例如与DG 102有关的能量产生的测量值(例如，由DG 102的一个或多个组件产生的能量或由整个DG 102产生的能量)、与DG 102有关的能耗、由DG 102的一个或多个组件生成的电力、由DG 102的一个或多个组件消耗的电力等。可以以多种系统粒度水平收集数据；例如，对于包括太阳能系统的DG 102，可对一个或多个独立PV模块、太阳能电池板、和/或太阳能电池阵收集数据，以及对整个太阳能系统收集数据。可以以多种步长(例如，5分钟的间隔)收集数据。
[0024]收集的数据从控制器104传递至主控制器108，其中根据本发明，如下面描述的，可汇总和进一步处理收集的数据中的至少一部分以显示。可根据基于使用喜好预定的时间步长(例如，一天一次，一分钟一次等)改变控制器和主控制器之间的通信。另外，出于操作DG 102和其组件的目的，控制器104和/或主控制器108可向DG 102传递操作指令。主控制器108是可包含元件的那一类控制器，所述元件例如用于管理多个DG 102的应用软件、用于管理网站114的应用软件、和/或适于生成表示DG 102操作的数据显示的应用软件，如下描述的。
[0025]使用网页浏览器112，用户计算机106可访问由主控制器108(或能够访问主控制器108数据的服务器)支持的网站114，以获得基于收集的数据的数据显示，其中数据显示表示具有可容易理解的格式的、DG 102 (SDG 102的一个或多个组件)的操作(例如，能量产生)，如针对下面描述的附图详细描述的。另外，众多用户可通过受密码保护的入口访问表示DG 102操作的这样的显示中的一个或多个。
[0026]根据本发明的一个或多个实施方式，DG 102的能量产生数据由对应的控制器104收集并由主控制器108汇总以通过网站114显示。生成的显示将一段时间内由DG 102产生的能量描绘为二维阵列显示图像(其还可称为“单元格”)，其中每个单元格表示在离散时间段期间由DG 102产生的能量。为了允许用户快速评估DG 102的性能，每个单元格基于能量可视化标尺将在对应的时间段内产生的能量的量描绘为一个或多个颜色参数的函数。
[0027]在一个实施方式中，能量可视化标尺提供根据具体色调