CN107112762A - 分层及分布式电网控制 - Google Patents

Abstract

一种控制节点支持分布式电网控制。该控制节点监测公用电网和公共耦合点下游所有装置之间的公共耦合点处的发电量和电力需量。该控制节点可以具有一个或多个用户节点，该用户节点可以是或包含用户建筑物以及一个或多个连接于下游的能量源。该控制节点在公共耦合点上发电量和电力需量的相同一侧通过公共耦合点监测和控制所述接口。所述控制可包括通过所述公共耦合点调节控制节点与电网集中管理间的接口，以保持公共耦合点处符合电网规定。

Description

分层及分布式电网控制

优先权

本申请为正式申请，基于2014年7月4日提交的第62/021,085号美国临时专利申请并要求该临时专利申请的优先权。以引用的方式将该临时专利申请的全部内容并入本文。

本申请为一项国际申请，要求名称为“分层及分布式电网控制”的第14/791,429号美国专利申请的优先权。本申请与名称为“电网网络网关聚合”的第14/791,438号美国专利申请相关联。

技术领域

本发明的实施例主要涉及一种电网，具体涉及电网的分布式和分层控制。

版权声明/许可

本专利申请文件的部分公开内容可能包含受版权保护的材料。版权所有人不反对任何人按照其在美国专利商标局的专利文档或记录中的形式对本专利文档或专利公开内容进行复制，但在其他方面保留所有版权。此版权声明适用于下文所描述的所有数据和本专利申请附图中的所有数据以及下文描述的任何软件：版权所有2015年，ApparentInc.，保留所有权利。

背景

传统公用电网包括一个集中电力源(例如火力发电机、核电发电机、水电站发电机、风力发电场等)和集中式管理体系。该“电网”还可与其他电力源连接，因此可在宏观层次上在不同电力源的电网基础设施间进行电力共享。然而，传统上，所述电网包括大量的基础设施，例如，公用电线和配套杆塔以及配送电力的变电站。传统上，所述电网以大型发电机为基础，该发电机能够提供充足电力，满足联网用户的电力峰值需求。用户可包括住所、企业、蜂窝站或其他变电箱或者其他电力用户。不同用户可能具有不同的峰值需求，从最小的电力用户到因重型商用设备而具有很高电力需求的大型企业。

传统的电网基础设施构建和维护起来十分昂贵。此外，它需要从中央电力源将能源输送给用户，输送距离可能多达成百上千公里。变电站以及街区变压器等其他基础设施由集中式管理进行管控，以保持电压与电网上输送的电流同相，并保持电压水平处于监管水平。通常，从电网中提取电力的电动设备会导致电网的功率因数下降。在宏观上，电网管理已试图控制因上述电动设备而对电网的功率因数造成的干扰。现代电子学中较新的交换式电源供应设计需要无功功率，而且将噪声引入电网，使电网的功率因数和电压调节进一步复杂化。

电网输出的功率通常包括两部分：有功功率分量和无功功率分量。有功功率是电压波形和电流波形完全同相时输出的功率。无功功率是电压波形和电流波形不同相时输出的功率。根据电流波形和电压波形之间的相位差，无功功率可能超前或滞后。

对电力用户而言，对功率的理解可能不同于用于计算功率的能源。功率通常以瓦时(W.h)或瓦小时来表示。用瓦小时数乘以公用事业单位的收费费率便可得出电力用户应向公用事业单位支付的金额。但是能源能够以多种不同的方式表示和计算。举例来说，可以是(VA)V.I(电压矢量乘以电流矢量，得出伏安)、V.I.PF(电压矢量乘以电流矢量乘以功率因数，得出瓦特)以及W^2的平方根(瓦特的平方的平方根，得出无功伏安)。电力用户通常把功率看作瓦小时，瓦小时用于计算向用户建筑物提供的能源的费用。公用事业单位也已开始计量用户建筑物处的无功功率消耗并收取相应费用。

在用户场所就地增加可再生能源来发电的电网用户显著增加。可再生能源通常是太阳能和/或风能，使用太阳能***的数量显著增加。用户电力源的一个局限性在于，他们通常在同一时间生产电力，并且所生产的电力可能超过电网上所能使用的电力。传统的电网基础设施为单向***，从用户建筑物输送回集中管理处以及中央电力源的有功功率可能造成电网电压控制问题以及电网无功功率不稳定。这些问题已导致电网运营商限制可与电网连接的可再生能源的数量。在某些情况下，需要在用户处或用户附近安装额外的硬件或电网基础设施，以控制流回电网的电力。

除可再生能源造成的所述问题之外，空调装置及需要消耗大量无功功率的其他负载的使用的增加，也为需要将电压水平保持在所需水平的电网管理方造成额外的压力。近期的热浪导致滚动限电和停电。另一些时候，例如当人们下班回家、电力消耗增加的时候，将重设设备接口用以处理负载的变化，此时电网可能会存在暂时中断。传统上，集中管理方必须保持电网规定(如电压水平)的合规性。一旦与电网连接的某一对象发生过电压，其将从电网中切断，因而可能对周边地区造成附加负载，从而可能在集中管理方恢复电网稳定之前导致更大面积的电网故障。

附图说明

下文的描述包含对图示的阐述，这些图示以示例的方式说明本发明之实施例的实施方式。这些附图应视为示例性的，而非限制性的。如本文所使用，本专利申请中提及的一个或多个“实施例”应理解为描述本发明的至少一个实施例所包含的某一特定功能、结构和/或特征。因此，本专利申请中出现的诸如“在一个实施例中”或“在一个替代实施例中”之类的语句描述本发明的各种实施例和实施方式，也不一定均指同一实施例。然而，它们也不一定相互排斥。

图1示出了一种采用分层电网控制的***的一个实施例的框图。

图2示出了一种在单个街区内的公共耦合点处进行监测和控制的***的一个实施例的框图。

图3示出了一种在多个街区之间的公共耦合点处进行监测和控制的***的一个实施例的框图。

图4示出了一种分布式电网***的一个实施例的框图。

图5示出了一种包含用户建筑物的***的一个实施例的框图，其中该***包括一个由转换器根据仪表的监测进行控制的能量源。

图6示出了一种包含转换器的***的一个实施例的框图，其中该转换器用于根据仪表的监测对用户建筑物进行控制。

图7示出了一种包含仪表的***的一个实施例的框图，其中该仪表用于监测描述复数电流矢量的不同能量信号。

图8示出了一种***中的电流分量的实施例的示意图，其中，电流的谐波分量具有相对于初级电流分量的角向偏移量。

图9示出了一种***中的电流分量的实施例的示意图，其中，电流矢量是初级电流分量和谐波电流分量的合成矢量。

图10示出了一种计量仪表的实施例的示意图，其中该计量仪表用于监测公共耦合点处的电力。

图11示出了用于监测描述复数电流矢量的不同能量信号的过程的一个实施例的流程图。

图12示出了一个过程的一个实施例的流程图，其中该过程用于根据在公共耦合点处所监测的能量信号满足该公共耦合点处的电力需求。

图13示出了一个过程的一个实施例的流程图，其中该过程用于调整公共耦合点处的有功、无功功率消耗。

图14示出了一个过程的一个实施例的流程图，其中该过程用于提供动态电网支持，可包括解决电网饱和问题。

图15示出了一种***的一个实施例的框图，其中该***可利用与硬件波形控制器相连的软件反馈控制子***控制谐波失真。

图16示出了一种***的一个实施例的框图，其中该***利用功率因数调节将本地来源的电力传输给并网负载。

图17示出了分布式电网的一种节点的一个实施例的框图。

图18示出了一个用于提供分布式电网控制的过程的一个实施例的流程图。

下文将描述某些细节和实施方式，包括对所述附图的描述，这些附图可能描述下文阐述的实施例中的部分或全部实施例，还可能探讨本专利申请提及的发明构思的其他潜在实施例或实施方式。

详细说明

如本专利申请所描述，控制节点支持分布式电网控制。多个独立的控制节点可以分布在整个电网上。可将多个控制节点与这些多个控制节点的公共控制节点相连，对所述控制节点进行分层设置。每个控制节点管理电网的一个公共耦合点(PCC)。公共耦合点是一个互连点，多个下游负载和/或本地电力源在该互连点与电网相连。就本专利申请而言，每个控制节点与多个负载和/或电力源相连，因此也与公共耦合点相连。因为每个控制节点独立于任何其他控制节点来管理其与电网的接口或互连，因此电网控制智能化可以分布在整个电网上。

在一个实施例中，每个控制节点独立于任何其他控制节点而工作，其通过公共耦合点或所述控制节点监测并管理其位于公用电网和下游所有设备之间的公共耦合点处的发电量和电力需量。所述下游设备可以包括太阳能和/或风力发电等能源、有功功率和/或无功功率用户(如用户节点)等负载以及其他公共耦合点或其他控制节点。在一个实施例中，每个控制节点管理其与电网的接口或互连，以保持电网规定的合规性。在一个实施例中，所述控制节点含有任意数量的用户节点和任意数量的下游联网能源。用户节点可以是用户建筑物。在一个实施例中，一个用户建筑物可以包含多个用户节点。在一个实施例中，一个用户节点可以包含多个用户建筑物。在一个实施例中，一个控制节点管理多个用户建筑物。每个控制节点可监测下游的发电量和电力需量并确保该电网上的所述电力需量处于可接受水平。所述控制节点可通过所述公共耦合点调节控制节点与电网集中管理间的接口进行电网控制，以保持公共耦合点处符合电网规定。

在一个实施例中，所述控制节点调节下游的有功功率消耗。在一个实施例中，所述控制节点调节下游的无功功率消耗。在一个实施例中，所述控制节点调节下游产生的无功功率。在一个实施例中，所述控制节点调节下游产生的有功功率。在一个实施例中，所述控制节点控制所述公共耦合点处的能源，从电网的角度(即从电网一端或者从电网集中管理或电网基础设施角度通过所述公共耦合点向下游看)管理所述公共耦合点处的能源数量和类型。

图1示出了一种采用分层电网控制的***的一个实施例的框图。***100表示一种采用分层控制的电网。在一个实施例中，***100包括发电厂110和电网骨干网架120，尽管在一个实施例中，可以应用所述分层电网，不与集中电网管理处和中心电网发电厂相连。***100为一种电网***，其中电力用户彼此相连并与电力源相连。

发电厂110是一种大型发电厂，其为电网骨干网架120提供电力。发电厂110通常是水电站发电机、核电厂、火力发电厂或大型风力发电场。近来还新增了大型太阳能发电场。电网骨干网架120包括电力塔、电力线、变压器、变电站以及实现用户与发电厂110互连的其他基础设施。电网骨干网架120包括带高压电力线的电网基础设施，以实现数公里的电力传输。实际上，多个电力源或发电厂可与同一电网骨干网架120相连，然而，所有电力源或发电厂均为大型电力源或发电厂，它们通常用来产生尽可能多的电力并服务尽可能多的用户。传统的电网骨干网架120设计用于从发电厂110向用户进行单向电力分配。所提及的“电网”或“公用电网”可以指发电厂110和电网骨干网架120的基础设施。

在一个实施例中，所述电网可以视为一种网络，可以对该网络进行分层，将其分为多个不同的电网部分。每个电网部分可由单独的控制节点控制。在一个实施例中，***100包括控制节点130、140和150。每个控制节点可以管理一个PCC或公共耦合点，多个负载和/或电网的多个子部分在公共耦合点处耦合在一起。所述公共耦合点可以使每个部分和子部分彼此互连并且/或者与电网相连。

应当认识到，所述公共耦合点可以是等电位点，也可以是代替接地。在图中所示的层次结构的顶端是公共耦合点[0]，其使所有下游部分直接彼此互连。公共耦合点[0]还可以将所有下游点与电网骨干网架120相连。所提及的“下游”是指配电路径远端的装置或物品。因此，住宅或用户建筑物可处于电网配电路径上的一个点上，并且所述配电路径远端的用户建筑物为下游。应当认识到，由于远离发电厂110，带额外结构的其他电网部分可位于公共耦合点[0]下游，因此从集中电网管理处来看，其远离配电路径。

***100可称为电网网络，其可包括或不包括电网骨干网架120和发电厂110。所述电网网络可以是分层网络，其中每个公共耦合点可以聚合多个低级公共耦合点。每个公共耦合点为所有下游装置提供一个连接点。公共耦合点[0]位于***100的层次结构的顶端。在一个实施例中，多个未显示的附加装置可与公共耦合点[0]连接。所述其他未显示的装置可与节点130并联连接到公共耦合点[0]。由此可见，所述电网网络层次结构的最低层次是位于用户建筑物的控制节点，如用户建筑物160上的节点162以及公共耦合点[3]。在一个实施例中，用户建筑物包括一个或多个控制节点。在一个实施例中，***100中存在无控制节点的用户建筑物。

***100中示出了两座用户建筑物，用户建筑物160和用户建筑物180。所述用户建筑物还可以称作用户或用户节点。在一个实施例中，用户建筑物可包括住宅、企业、公园、负载、恒温器、泵、汽车充电站和/或其他电力用户。每个用户建筑物包括一个或多个依靠电力来工作的负载或装置。在一个实施例中，用户建筑物160包括一个单一控制节点162。在一个实施例中，用户建筑物180包括多个控制节点182和184。一个用户建筑物可包括零个或多个控制节点。根据电网网络的设计以及用户建筑物中负载和电力源的数量，单一用户建筑物可包括多个控制节点。***100中可包括其他用户建筑物。零个或多个用户建筑物可包括发电装置，下文将结合其他附图进行更详细的描述。

在一个实施例中，每个公共耦合点与一个控制节点相连。与公共耦合点相连的所述控制节点管理或控制该控制节点上的电气操作。例如，在一个实施例中，***100中的控制节点130与公共耦合点[1]相连，并管理公共耦合点[1]下游(在公共耦合点[1]处从所述电网一端来看)的负载需求和发电。所提及的从所述电网一端来看或从所述电网角度来看指的是该点上存在的净电力需量(所需电力或所产生的电力)。从所述电网角度来看也可指从该点向下游看时该点上存在的相位偏移或无功功率净值。所述公共耦合点是发电量和电力需量的聚合点。根据负载需求与所述公共耦合点的同一部分或区域之内产生的有功功率和无功功率的比较，净电力需量可以是所需有功功率和无功功率的差值。“在同一部分之内”可指在一个公共耦合点“之内”，意指在与所述公共耦合点相连的下游网络之内。

在一个实施例中，每个控制节点可独立控制其自己的公共耦合点。因此，控制节点130控制公共耦合点[1]，控制节点150控制公共耦合点[2]，控制节点140控制公共耦合点[4]，控制节点162控制公共耦合点[3]。在一个实施例中，独立控制是指每个控制节点监测和控制其公共耦合点处的操作，使所述公共耦合点尽可能符合电网规定。可能无法始终让每个控制节点完全符合电网规定。在一个实施例中，根据邻近控制节点输出(例如从当前控制节点向邻近控制节点看去时所看到的电力需量)进行所述控制节点的操作。然而，通过查看另一个控制节点的操作来进行操作控制并不意味着每个控制节点的操作彼此相关。相反，在一个实施例中，不管其他控制节点如何操作，每个控制节点旨在确保所述控制节点作为一个整体(连接在该控制节点“下方”或下游的一切)符合所有要求。监测邻近控制节点或邻近公共耦合点的性能或操作可以作为考虑因素，用于决定如何操作以及是否向上游向所述电网提供支持。在一个实施例中，每个控制节点能够接收和响应来自中央数据中心和/或集中式电网管理的输入，但可利用该输入进行操作，也可不利用该输入进行操作。因此，每个控制节点独立操作，以控制在其连接点处的所述净功率操作。

在一个实施例中，每个控制节点包括一个转换器或逆变器装置以及一个计量仪表。在一个实施例中，所述转换器是指电力转换装置或简称为转换装置。所述转换器可包括一个或多个可一起操作的转换器，来进行公共耦合点处的操作和/或接口控制。在一个实施例中，所述控制节点和转换器均为独立装置。因此，转换器132可以是控制节点130的一部分或仅在公共耦合点[1]处与控制节点130连接。同样地，转换器142与控制节点140相连，转换器152与控制节点150相连，转换器164与控制节点162相连，转换器192与控制节点182相连，转换器194与控制节点184相连。还可能存在其他网络配置。应当意识到，未示出整个***100。

如上所述，每座用户建筑物可以是一个负载或可包括一个负载。用户建筑物160包括一个或多个负载172。每个负载172消耗电力。负载172可产生电力需量，该电力需量包含有功功率分量和无功功率分量。传统上，除所述用户建筑物现场的重型设备(如电容器组和/或感应电动机)之外，无功功率由所述电网提供。负载172可以是任何形式的负载，如照明、计算机设备、娱乐设备、电动机、HVAC(采暖、通风和空调***)设备、家用电器和厨房电器或需要电力来工作的任何其他类型装置。所述装置可包括***电源插座充电的可充电装置。许多此类装置产生无功功率需求。可以在所述负载的所述公共耦合点处以及上游其他公共耦合点处看到该无功功率需求，除非该需求已得到满足。在一个实施例中，节点162和转换器164可为负载172提供无功功率。

应当认识到，用户建筑物180内存在负载(未具体显示)。在一个实施例中，转换器164与连接负载172的公共耦合点[3]相连。在一个实施例中，转换器192和转换器194可在所述负载与所述公共耦合点(公共耦合点[2])之间相连。转换器164与公共耦合点[3]相连并且可以进行配置，以在公共耦合点[3]处保持一定的性能参数。在一个实施例中，实际上，转换器164连接于公共耦合点[3]和控制节点162的仪表之间。所述性能参数可以与控制公共耦合点处的有功功率和无功功率相关联。在一个实施例中，当转换器连接于所述负载和所述公共耦合点之间时，可配置所述转换器，以保持一个或多个特定负载与该转换器相连。

在一个实施例中，每个控制节点包括一个计量仪表或电能表，该计量仪表或电能表内置在所述控制节点中或与所述控制节点相连或成为所述控制节点的一部分。下文将更详细地阐述计量仪表实施例。所述计量仪表测量公共耦合点处的用电量并可以确定下游的净电力需量或发电量。在一个实施例中，所述计量仪表可以在公共耦合点处监测电网网络的操作。在一个实施例中，所述计量仪表可测量能量信号。每个转换器可控制公共耦合点处的用电量。在一个实施例中，所述转换器控制公共耦合点处的有功功率和/或无功功率的使用量。

在一个实施例中，***100的所述电网层次结构可包括用户建筑物上的一个或多个控制节点、街区内的一个或多个控制节点、变电站上的一个或多个控制节点或者其他层次结构。该层次结构中的每个控制节点独立控制其下方的操作并向上游报告。因此，每个控制节点可独立管理所述电网的合规性。如果所述电网网络的一部分出现故障，位于所述层次结构上层或上游的节点可尝试调节操作，避免该故障在其公共耦合点之下的所述子网络之外发生或出现。因此，分布式电网可更快速、更高效地从故障中恢复并可降低所述电网其他部分出现故障的风险。例如，所述电网网络的每个分布式控制节点可动态调整无功功率和有功功率消耗，以保持其公共耦合点处的连接符合所述电网的连接要求。

在一个实施例中，***100的每个分布式控制节点可通过所述相连的公共耦合点控制所述电网或电网网络看待所述电网的所述部分的方式。因此，控制节点130可控制所述电网看待公共耦合点[1]下游的一切的方式，控制节点150可控制所述电网或电网网络看待公共耦合点[3]下游的一切的方式，以此类推。控制所述电网如何通过公共耦合点看待所述电网的一部分的能力可在所述电网网络的一部分中实现更具适应性的操作。例如，鉴于现行规定要求在违反某些条件(过电压、过电流、孤岛效应和/或其他条件)时利用某些逆变器进行离线降额运行，控制所述公共耦合点与所述电网的连接可允许所述电网仅通过所述公共耦合点观察所述部分。因此，每个控制节点可在所述公共耦合点处控制其与所述电网网络的连接，因而允许逆变器保持在线更长时间，以尝试恢复。在理论上，只要与公共耦合点相连的所述装置总体合规，所述公共耦合点下游的每个逆变器可暂时违反透传要求和/或过电压要求一段时间。在一个实施例中，如果所述公共耦合点处的所述控制节点和逆变器可以获得其他逆变器的支持或者这些逆变器上的操作变化改变了所述公共耦合点上的净电力需量情况，则同样地，每个逆变器可暂时违反电网条件，同时所述控制节点通过改变所述公共耦合点之内其他装置的操作来保持所述公共耦合点的合规性。

在一个实施例中，分布式控制或电网或电网网络包括在对电网造成中断的情况下将该公共耦合点剔除。应考虑到的是，公共耦合点[2]处的问题通常会造成该点的电网发生故障。在一个实施例中，控制节点150和130可监测电网状态。控制节点150可试图通过转换器152的操作改变公共耦合点[2]处的电网状态，例如通过改变无功功率控制。控制节点150还可以向控制节点130通知电网状态。在一个实施例中，控制节点130可通过向控制节点140发送信号改变其操作(例如通过转换器142)以平衡公共耦合点[1]处的净电力需量情况，来对电网状态做出响应。控制节点130还可以根据电网状态改变转换器132的操作。根据所述控制节点的操作，虽然公共耦合点[2]可能出现时间长于标准所允许时间的故障状况，但是可使公共耦合点[1]处的电网状态符合标准和规定。因此，公共耦合点[2]及其设备可保持在线，以试图纠正问题。

因此，控制节点的分布以及通过这些节点的控制操作的分布可以将合规的节点设置于尽可能靠近所述发电机和/或电网骨干网架，以将局部干扰的影响降至最低。因此，在一个实施例中，电网网络100的一种层次结构中的每个点是独立的合规性控制点。在一个实施例中，***100在整个层次结构上提供分布式冗余合规性。在一个实施例中，每个控制节点试图在合规的情况下操作。此类操作通常可以确保所述电网的每个部分和子部分在合规的情况下操作，但是如果某一层发生故障，若其上一层能够纠正该故障，则该故障不会导致所述电网发生故障。例如，如果控制节点130可以针对公共耦合点[2]处的故障调节操作，则控制节点150及其下游的一切可以保持在线，以试图纠正错误状态。借助此类操作，所述电网的一部分不会发生故障，除非最后一个控制点和合规点无法弥补所述状况。

图2示出了一种在单个街区内的公共耦合点处进行监测和控制的***的一个实施例的框图。***200包括一个电网网络，并且可以是根据图1所示***100的一个实施例的电网网络和/或***的一个示例。电网210是所述电网基础设施，其可包括中央发电机或发电厂以及集中电网控制(未具体显示)。

街区230是所述电网网络的一部分或子部分。街区230通过公共耦合点220与电网210相连。公共耦合点220包含相关联的控制节点222。控制节点222可以是根据本专利申请中描述的任何实施例的控制节点，可以包含处理逻辑，以控制公共耦合点220处的所述电网的性能。在一个实施例中，控制节点222包括一个转换器，用于控制所述公共耦合点的操作。在一个实施例中，街区是***200的分布式控制层次结构之内的一层。所述层次结构中的其他层未具体示出。然而，公共耦合点220可利用分布式控制节点通过其他公共耦合点与电网210相连。

在一个实施例中，街区230可以是所述电网的任何部分或子部分。街区230通常是所述电网的一批或一组用户建筑物。所述一组用户建筑物可以是用户建筑物的任意组合，其由控制节点控制。在一个实施例中，例如，所述一组用户建筑物可以是由一个变压器、一个变电站或其他组用户建筑物服务的所有用户建筑物。在一个实施例中，街区可以是包含多栋建筑和/或负载和发电装置的大型用户建筑物，所述用户建筑物通过公共点(公共耦合点220)与电网210相连。在上述实施例中，单一用户建筑物内可分组。在一个实施例中，与控制仪表或该控制仪表下游和/或控制节点连接的一切可由与不同控制仪表相连的其他装置(负载)独立控制。所述控制仪表可以控制其所有相连负载与所述电网的连接。

考虑用户建筑物240。在一个实施例中，用户建筑物240包括仪表242、转换器244、负载246以及能量源248。负载246可包含任何类型和数量的负载。转换器244可以是根据本专利申请中描述的任何实施例的一种转换器。能量源248可以包括任何类型的本地能源。太阳能发电和风力发电是常见的本地电力源。此类能源通常称作“电力”源，因为它们产生可以在本地使用和/或返还至所述电网的电力。然而，传统***调节以功率或电压乘以电流(P＝VI)表示的电力源的输出。该传统操作未能考虑到的是，如果不固定于具体的电流和/或电压，则可以更灵活地使用能源。功率调节必然导致电能的浪费。

与传统方法相比，转换器244可以将能量源248产生的能量转换成负载246所需的任何类型的功率，有功功率、无功功率或二者的组合。此外，转换器244能够以有功功率和/或无功功率的形式通过公共耦合点220将能量返还至电网210。因此，在***200中，能量源248称作“能量”源更为恰当，因为其传递能量，而未将输出调节至具体的电压或电流。下文将更详细地描述所述转换器。

正如可以对发电量加以限制，电力计量可以在监测和计量用户建筑物240的操作方面加以限制。存在多种进行能量计量的方式。总之，假定可以进行能量精确计量，在此不再详细说明进行能量计量的方式。因此，仪表242可以进行能量计量。在一个实施例中，仪表242是一种控制仪表，其以非瓦小时(W-h)进行能量计量。在一个实施例中，可利用仪表242的操作来控制***200中的能量消耗和能量传输。在一个实施例中，仪表242可以跟踪负载246的能量信号，以确定控制公共耦合点的方式。虽然未具体示出和添加编号，但应当意识到，仪表242和转换器244的组合可以构成用户建筑物240处的一个控制节点。因此，负载246到转换器244和仪表246[根据上下文及附图，仪表246应为仪表242]的连接点可以是一个公共耦合点。用户建筑物240的所述公共耦合点包括通过能量源248的发电量以及负载246的电力消耗或电力需量。

在一个实施例中，街区230包括一座额外的用户建筑物250，用户建筑物250同样包括仪表252、转换器254、负载256以及能量源258。并不要求负载256以及能量源258的数量和类型与负载246或能量源248相同。相反，每座用户建筑物可包含任何数量的负载和/或发电装置。在一个实施例中，街区230可包含任何数量的具有能量源的用户建筑物。在一个实施例中，街区230可包含一个或多个没有能量源的用户建筑物。在一个实施例中，根据下文所详述，没有能量源的用户建筑物依然可以配置控制节点，例如仪表和功率转换器。

街区230内的仪表(例如仪表242和仪表252以及其他)可彼此通信，共享计量和/或控制信息。在一个实施例中，仪表之间或控制节点之间的所述信息共享可以支持仪表和/或控制节点控制所述街区的公共耦合点(公共耦合点220)在网络中的位置改变方式或者通过不同的公共耦合点在所述网络或整个电网中实施控制的方式。可使用任何媒介实现计量节点之间的通信。彼此进行信息共享和/或与中央数据中心进行信息共享的能力可以支持所述网络或电网根据电网状况进行自适应操作。因此，在一个实施例中，***200支持分布式实时数据监测和共享。接收该数据的其他装置可以提供无功功率补偿，以在其控制之内提供电压支持和/或改变有功功率操作，从而改变公共耦合点处的净功率操作。

如上所述，在一个实施例中，与公共耦合点相连的一座或多座用户建筑物包含一种能量源，例如太阳能***。如图所示，用户建筑物240和用户建筑物250分别包含能量源248和258。街区230内包含能量源的每座用户建筑物可分别包含一个功率转换器246和256[根据上下文及附图，功率转换器246和256应为功率转换器244和254]，用于控制来自能量源的能量分配。在一个实施例中，每个转换器使所述用户建筑物能够从所述能量源向本地负载(例如246和256)提供有功功率和/或无功功率。在一个实施例中，每个转换器可从所述能量源将有功功率和/或无功功率输送回所述电网(例如，通过公共耦合点220输送回电网210，其中街区230通过公共耦合点220与所述电网连接)。在一个实施例中，一座用户建筑物上的一个转换器提供的电力可能影响所述公共耦合点处的用电量。例如，用户建筑物240上的转换器244所产生的用于本地消耗和/或输送回电网的电力可改变公共耦合点220处仪表252和转换器254的净用电量。在一个实施例中，每个转换器可为所述街区内相邻用户建筑物的电力使用提供支持。因此，每座用户建筑物240和用户建筑物250可以操作来首先保证自给自足，然后向街区230提供电力，然后进一步向所述电网层次结构上游的其他街区和/或整个电网210提供电力。

由于可以向***200层次结构上游提供电力，因此***200还可以在所述电网网络的层次结构或架构的不同层实现隔离。在一个实施例中，每个仪表242和仪表252监测所述装置下游电网的所述部分的本地运行以及相邻仪表的本地运行。例如，街区230内或所述电网层次结构的每一层内的仪表可共享或发布监测信息，该信息可包含电力需量和发电量信息。因此，每个仪表可以监测本地运行并了解其局部区域之外的状况。在一个实施例中，所述操作使***200能够根据整个电网上的状况改变所述公共耦合点的位置。类似于上文所提及，如果街区230内某处发生故障或出现错误状况，街区230可以进行隔离，转移所述电网的反应。街区230可通过所述街区内的控制节点的独立操作以及通过控制节点222进行隔离。所述操作将允许所述电网正常运行更长时间。在一个实施例中，街区230可有效控制所述电网子组内的无功功率需求，同时可以仅从整个电网中获取有功功率。所述操作可通过公共耦合点220及所述电网网络层次结构内的其他公共耦合点处的信息聚合来实现。因此，在一个实施例中，街区230自行响应公共耦合点220处的电网事件，而无需等待电网210的中央调度或电网管理操作。在一个实施例中，***200可根据所述电网的事件动态地重新定义公共耦合点的范围。

图3示出了一种在多个街区之间的公共耦合点处进行监测和控制的***的一个实施例的框图。***300包括一个电网网络，并且可以是根据图1所示***100和/或图2所示***200的一个实施例的电网网络和/或***的一个示例。电网310代表所述电网基础设施，其可包括中央发电机或发电厂302以及集中电网控制(未具体显示)。***300示出了两个街区324和334，但是应当意识到，***300可包括任意数量的街区。如图所示，鉴于街区324比街区334更加靠近发电厂302，街区324位于街区334的上游。

街区324和街区334的各个街区代表根据本专利申请所描述之街区的任何实施例的所述电网的任何部分或子部分。街区324通过公共耦合点320与电网310相连，公共耦合点320拥有相关联的分布式控制节点322。街区334通过公共耦合点330与电网310相连，公共耦合点330拥有相关联的分布式控制节点332。在一个实施例中，街区324和334处于***300之内的层次结构的同一层上。在一个实施例中，街区324和334处于层次结构的不同层上；例如，公共耦合点320和/或公共耦合点330可通过其他公共耦合点与电网310相连，并且不一定具有相同数量的公共耦合点。在一个实施例中，一个街区为另一个街区提供支持(如电压支持)，所述街区应拥有足够的地理邻近性或电气邻近性，支持在一个公共耦合点上进行控制，以影响另一个公共耦合点的性能(从电网310看去)。

控制节点322和332可以是根据本专利申请阐述的任何控制节点实施例的控制节点。在一个实施例中，控制节点322和332首先在其各自的公共耦合点320和330上保证合规性，然后设法为整个电网310的合规性提供支持。在一个实施例中，可将每个控制节点看作一个网关装置。所述网关装置可在其关联的公共耦合点上控制性能、功率因数、负载控制和/或谐波失真。每个控制节点拥有一个相关联的功率转换器，用于控制向上游的功率输出以及下游的电力消耗。

在一个实施例中，控制节点322和332在所述电网网络中具备位置感知能力。在一个实施例中，每个控制节点可以了解其在所述电网网络的所述层次结构中的位置。此外，在一个实施例中，每个控制节点可以了解其相对于所述电网所述发电厂的位置。例如，控制节点322可了解其在***300层次结构中的位置，并且可了解其位于控制节点332的上游。在一个实施例中，每个街区的每个节点首先设法管理其本地街区的电力消耗，还可以视所述电网的状态(例如，其他街区发生的事件)为所述电网提供支持。所述电网的状态可包括任何性能参数，例如，电压水平、功率因数、谐波失真和/或其他电气参数。位置感知使所述控制节点可以考虑与所述电网的上游运行有关的状态，使所述控制节点能够提供更具体的支持。在一个实施例中，每个控制节点能够根据所述电网内的事件或电网状态为更上层的公共耦合点提供支持。因此，例如，如果相邻街区324不符合电网要求，则街区334可以为电网310提供电力。因此，每个控制节点可设法确保本地合规性，还可以为实现整体合规性提供支持。

街区324包括多个电力用户342、344、350和其他未示出的电力用户。电力用户342、344和350可以是本专利申请所述的任何类型的电力用户。在一个实施例中，单个电力用户包括多座用户建筑物。在一个实施例中，一座用户建筑物包括多个电力用户。在一个实施例中，电力用户和用户建筑物之间是一对一关系。可以看出，电力用户342和344不具备本地能量源或本地发电装置。电力用户350包括能量源354，能量源354为本地发电装置。在一个实施例中，电力用户350包括控制节点352，其在本地管理本地所产生之能量的使用，并管理能量输送回街区324并最终输送回电网310。

图中还示出了包括多个电力用户348、360、370和其他电力用户的街区334。应当认识到，街区可包括任意数量的电力用户，无论是少于图示用户，抑或是图示用户的很多倍。在一个实施例中，一个街区可指连接到所述电网的一部分电力用户，该部分独立控制电力消耗并独立将电力输送回所述电网。如街区334中所示，电力用户348不包括本地发电装置，其中电力用户360包括本地能量源364，电力用户370包括本地能量源374。电力用户360和370还包括各自的控制节点362和372。

应当认识到，街区324和334可包含任意数量的不包括本地发电装置的电力用户以及任意数量的包括本地发电装置的电力用户。因此，一个街区可包含包括和不包括本地发电装置的电力用户的任意组合。在一个实施例中，电力用户可包含一个没有本地发电装置的控制节点，例如，电力用户344包括控制节点346。在上述配置中，即使没有本地能量源，本地控制节点346依然可以控制电力用户344的无功功率消耗。下文将详细阐述。

在一个实施例中，如果一个控制节点不包括断开管理，那么该控制节点不与一个公共耦合点连接，并且/或者不是一个网关装置。例如，在一个实施例中，街区324仅包含有与公共耦合点320相连的节点322，并且街区324内不存在子公共耦合点。在上述实施方式中，可将节点322看作一个网关装置。在一个实施例中，仅在网关装置上执行断开管理。所述网关装置可以使所有下游装置接入所述电网。在一个实施例中，街区324可以不含子公共耦合点，而街区334可以包含子公共耦合点(反之亦然)。即使包含子公共耦合点，节点332可以作为街区334的网关装置，其他子公共耦合点将由该街区内的子网关装置管理，无论***300内存在何种分层网络结构。

所述电网内的位置感知可以指串列位置感知，指的是一个装置了解其在所述电网中一串装置中的位置的情形。位置感知可以提高微型逆变器或其他功率转换器的效用，因为其允许微型逆变器或其他功率转换器为自身区域以外的部分提供支持。例如，借助位置感知，与节点322和332相连的微型逆变器或其他功率转换器能够更好地提供电网支持。在一个实施例中，大量逆变器可利用位置感知来调节其操作，实现所需的总体输出。大量逆变器是指多个逆变器以星形或串联布置方式或其他网络结构连接在一起。大量逆变器是指一组多个逆变器彼此相连，对用户和/或发电装置进行控制。因此，控制节点的任何实例可以包含一个或多个功率转换器。在一个实施例中，一串装置的顶端是一个网关装置，其控制整个串列的耦合，例如，节点322作为街区324上的一串装置的顶端，而节点332作为街区334上的一串装置的顶端。所述一串装置的所述顶端可以将整个串列接入所述电网。

图4示出了一种分布式电网***的一个实施例的框图。***400包括一个电网网络，并且可以是根据图1所示***100和/或图2所示***200和/或图3所示***300的一个实施例的电网网络和/或***的一个示例。***400可以只是前述***之一的一部分。在一个实施例中，***400可以是前述***之一的替代***。在一个实施例中，***400是一个不包含集中电网管理的电网网络。在一个实施例中，***400是一个不包含为整个电网提供电力的中心发电厂或其他大型电力源的电网网络。在一个实施例中，***400是一个虚拟电网和/或模块化电网。在一个实施例中，***400是一个依然可以作为独立部分与传统电网相连的虚拟电网。在一个实施例中，***400可以与其他虚拟电网和/或模块化电网部分相连。

***400示出了街区440和街区460，该街区可以是根据本专利申请所述的任何实施例的街区。更具体地说，街区440和街区460可以包括任意数量的包含和不包含本地能量源的用户，并且可以包括任意数量的包含和不包含本地控制节点的用户。街区440与控制节点432耦合。同样地，街区[根据上下文及附图，街区应为街区460]与控制节点434耦合。控制节点432和434可以是根据本专利申请所述的任何实施例的控制节点。控制节点432和434通过某种基础设施彼此耦合，该基础设施可以与电网基础设施相同，或者可以只是具备足够容量的电力线，支持所述控制节点彼此耦合并向彼此提供电气支持。

在一个实施例中，所述控制节点是公共耦合点。因此，控制节点432可以是公共耦合点422，而控制节点434可以是公共耦合点424。在一个实施例中，控制节点432和434与中央数据中心410耦合。数据中心410可以聚合有关***400电网网络内的多个分布式节点的操作的信息。数据中心410为中央数据中心，控制节点432和434可以向该数据中心提供数据并从该数据中心接收数据。在一个实施例中，数据中心410包括处理和分析引擎，可以根据电网状态决定每个节点应当进行何种操作。在一个实施例中，数据中心410类似于集中电网管理，但是可以更简单。鉴于集中电网管理通常控制中心发电厂与所述电网的互连或接口并且可能控制变电站的操作，数据中心可以向分布式节点提供信息。所述分布式节点可以根据电网状态在其所在的所述电网网络部分之内独立操作。在一个实施例中，数据中心410向所述分布式控制节点提供调度信息。

在一个实施例中，街区440包含一个或多个没有本地能量源的用户442。在一个实施例中，街区440包含一个或多个包括本地能量源452和本地控制节点454的用户450。所述能量源和本地控制节点可以是根据本专利申请所述的任何实施例的能量源和本地控制节点。通常，街区440具有代表所述街区内的电力需量的总负载以及代表所述街区内的发电量的总电容量。所述总负载减去总电容量可以表示净电力需量，该数值可能是正数或负数。负的电力需量可能表示街区440所产生的能量多于本地用户所消耗的能量。应当意识到，一年和一年之内的电力需量不断波动，因为用户消耗和生产的电量不同。控制节点432可持续监测其相关联街区440的净电力需量。

在一个实施例中，街区460包括一个或多个不包含本地能量源的用户462以及一个或多个包含本地能量源472和本地控制节点474的用户470。对街区440的描述同样十分适合街区460。街区460也具有代表所述街区内的电力需量的总负载以及代表所述街区内的发电量的总电容量，该总负载和总电容量可以与街区440的数值完全不同。

在一个实施例中，所述街区中的任何一个或两个可以包含本地能量存储装置。例如，如图所示，街区440包含能量存储装置444，街区460包含能量存储装置464。在一个实施例中，至少一个街区不包含能量存储装置。在一个实施例中，所有街区均包含能量存储装置。能量存储装置444和464代表所述街区之内可以存在的任何类型的能量存储装置。能量存储装置444和464可代表所述街区内各个用户全部本地能量存储资源的总和。在一个实施例中，一个或多个街区包括一个街区能量存储装置。所述街区能量存储装置可以是各个用户的本地能量存储装置的补充或替代。

在一个实施例中，能量存储装置444和464可包括电池资源，该电池资源可包括任何类型的电池。电池是一种通过化学和/或电子方法存储能源的装置，该能源可供稍后使用。然而，能量存储装置不仅限于电池。例如，在一个实施例中，无论是就地为一个用户存储能量还是在多个用户之间或整个街区内共享能量，能量存储装置包括一个机构，该机构用于做功来将有功电能转化为势能，稍后可以通过能量转换从势能转化回有功电能。例如，将一种水蓄能***看作一个能量存储装置。当用户和/或所述街区内存在富余能量时，所述***可触发泵利用富余电力“向上”抽水，在本质上，可以以任何方式克服重力抽水。所述能量的回收可包括允许水利用重力向下回流推动一台发电机或微型发电机产生能量。另一种方法可以是使用能量压缩空气，然后在减压过程中利用空气使发电机运转。应当意识到，能量存储装置不仅限于传统电池资源，也可使用其他示例。

在一个实施例中，***400是包含分布式控制的电网的一部分。在上述实施例中，电网网络层次结构中的每个节点可在其公共耦合点上管理自己的状态，以确保符合标准或性能期望值。在一个实施例中，当节点发现电网网络一侧(该部分的上游)性能下降时，每个节点也可向相邻部分或公共耦合点提供电力支持。在一个实施例中，每个节点可对接收的来自数据中心410、其他节点的信息和/或中央管理的调度或控制信息做出响应，为相邻部分或公共耦合点提供电力支持。

在一个实施例中，***400包括一个或多个相互耦合为所述电网网络提供电力的电力源412。一个或多个电力源412可以是用户本地电力源的补充。在一个实施例中，单一电力源412均没有足够的能力满足用户电力需求。例如，所述电网的一部分并不包括一个工业发电厂或公用事业规模的发电厂，而是在本地包括一个或多个电力源412。所述部分可以在一个街区内或在多个街区间共享。电力源412可包括较小规模的发电机，其小于公用事业规模的发电设备，却大于用户或用户建筑物所使用的典型发电设备。社区内电力源412可直接与控制节点相连(例如，电力源412可与控制节点432耦合并受其控制)。所述控制节点可管理所述电力源的输出。

一种不包含大型发电厂的电网网络，取而代之的是较小规模的发电装置(如街区发电机、街区太阳能装置、小规模水力发电机或其他电力源)，与当今的电网相比，其可安装极少的基础设施。基于当前需求，所述模块化电网网络可为电网外的建筑提供支持，然后与其他独立电网网络部分互连。每个部分可继续独立运行，然而，因为其能够基于可用性在相邻部分之间更好地分配发电量和电力需量，所以每个部分都能从中受益。每个接口或互连可包括一个或多个控制节点，用于控制电力的使用以及向上游的电力供应，所述控制节点可包括一个或多个功率转换器。因此，可建立一个本地电网网络，当为电网网络层次结构添加另一层来连接所述两个独立部分时，该本地电网网络与另一个本地电网网络相耦合。

在一个实施例中，考虑街区440包括多个拥有本地电力源452的用户建筑物450。传统上，电网的设计和建造是单向的，因为电网仅设计用来将电力从单个大规模发电厂输送给用户。利用用户建筑物450处的发电装置，街区440以及上游相连电网可有效变成一个双向***，该***可将电力从中央电力源输送给所述用户，而且所述用户也可将产生的富余电能输送回所述电网。如果所述街区和相邻街区的发电量超出瞬时电力需量，所产生的电能则将会被沿着所述电网向上输送回所述发电厂。上述情况可能会考验所述电网基础设施。

电网运营商(如公用事业单位)通常针对耦合到所述电网的本地发电量设置限额，降低大量电能沿着所述电网向上输送回发电厂时带来的风险。上述限额通常称作饱和值，其中存在允许连接到所述电网的电能的阈值。如果已达到饱和阈值，用户通常需支付额外的电网基础设施(附加设备)费用，以便所述公用事业单位能够选择性地从所述电网断开用户的发电装置。上述情况还让用户和公用事业单位存在矛盾，因为用户无法看到相同水平的成本降低，而由于所述电网无法使用所述发电量，因此所述电网运营商不会向用户支付所述发电量的费用。

在一个实施例中，***400可提供一种替代机制来处理电网饱和。在一个实施例中，***400中的所述分布式控制可对公共耦合点和/或用户建筑物或控制节点下游任何地方的电力需量和发电量进行动态控制。在一个实施例中，所述控制节点包括一个功率转换器，用于控制有功功率和无功功率需量以及有功功率产生量和无功功率产生量。更具体地说，所述控制节点可调节操作，以影响所述公共耦合点下游的电力的有功功率分量以及所述公共耦合点上游的有功功率分量。所述控制节点可调节操作，以影响所述公共耦合点下游的电力的无功功率分量以及所述公共耦合点上游的无功功率分量。在一个实施例中，所述控制节点可包括一个或多个逆变器或者一个或多个微型逆变器，作为功率转换器对电力需量和发电量进行控制。

在一个实施例中，节点432包括一个电网连接器，用于连接电网网络的上游。所述电网连接器可包括众所周知的连接器、高压和低压信号线。节点432与公共耦合点(公共耦合点422)相连，将街区440的电网网络部分接入电网。节点432包括控制器或微处理器等控制逻辑或其他逻辑，来确定操作方式。在一个实施例中，节点432确定街区440之内已达到饱和阈值。上述确定可以是动态监测的结果，动态监测可确定发电量已超过电力需量。上述确定可以基于数据中心或集中电网管理的通知。上述确定可以基于其他分布式控制节点的数据。在一个实施例中，街区440之内的每个能量源452与该街区内的控制节点454相连。在一个实施例中，每个控制节点454包含有与其相连的能量源452的电容量信息。在一个实施例中，每个本地控制节点454与控制节点432相关联，便于控制节点432了解街区440的总电容量。

在一个实施例中，控制节点432了解街区440的有功功率总需量峰值，例如，通过与分布于用户侧的仪表或其他设备通信而进行的配置和/或动态识别。在一个实施例中，设置有一个阈值，该阈值为所述有功功率总需量峰值的一个百分比，该阈值确定有功功率值，当有功功率产生量超过该值时，即认为街区处于饱和状态。在一个实施例中，根据所述饱和状态，控制节点432动态调节功率转换器的操作，以调节街区440和所述电网之间的接口。在一个实施例中，控制节点432调节街区440的有功功率与无功功率之比(从公共耦合点422的上游来看(例如，从公共耦合点424来看和/或从集中电网管理处或所述电网网络的另一部分来看))。

在一个实施例中，控制节点432接收来自数据中心410或集中电网管理处的调度信息，显示街区440的电网饱和水平。在一个实施例中，控制节点432接收来自下游的显示公共耦合点422下游电网饱和水平的信息，例如，通过仪表和/或节点454。在一个实施例中，控制节点432调节街区440的至少一个有功功率产生量，例如，通过与下游控制节点454通信来调节其有功功率输出。在一个实施例中，控制节点432可与下游通信，使控制节点454改变向上游输出的无功功率与有功功率之比。在一个实施例中，控制节点432调节公共耦合点422处的有功功率产生量和/或无功功率产生量和/或电力需量，以调节公共耦合点422上游的电力状况。在一个实施例中，控制节点432和/或控制节点454调节操作，将至少一部分有功功率和/或无功功率转移向能量存储装置444。

在一个实施例中，***400是一个虚拟电网或虚拟电网部分。作为一个虚拟电网，***400不需要传统公用电网中常见的传统基础设施、中心发电厂或集中电网管理。***400可以是一个虚拟电网，在一个实施例中，每个街区440、460可独立于其他地区而产生本地电力并满足本地需求。尽管彼此独立，但街区440和460可彼此耦合，使每个街区能够为另一个街区提供支持并且/或者从一个街区获得支持。与传统电网需要庞大的基础设施相比，街区440和460之间的互连可以是最低限度的。

在一个实施例中，节点432和节点434耦合在一起作为一个公共耦合点并且/或者可以考虑通过另一个公共耦合点耦合在一起。在一个实施例中，公共耦合点422和公共耦合点424将通过公共耦合点426耦合在一起，公共耦合点426将拥有独立的控制节点(未明确显示)。可以考虑将公共耦合点426设置于电网网络层次结构中公共耦合点422和公共耦合点424的上层。可以通过控制节点来管理公共耦合点426，以控制所有下游连接的操作并管理上游连接。在一个实施例中，节点432和节点434并非通过公共耦合点426耦合在一起，而是位于所述电网网络层次结构的最上层，可互相通信并为彼此提供电网支持。在一个实施例中，街区440内的发电量，足以满足自身的电力需量峰值，但不足以满足街区440和460的峰值电力需量。街区460的发电量也是如此。

控制节点432和434独立管理自己的本地电力源。就每个街区而言，该街区整体上拥有一个“电力源”，该街区内的发电资源可以发电。控制节点432和434控制本地所产生之电力的分配，每个控制节点分别从各自的街区进行控制。应当认识到，虽然称作街区，但同样的原则也适用于两个不同的用户，每个用户拥有本地发电装置和控制节点。将所述两个用户连接在一起可以组成虚拟电网。因此，所述虚拟电网可以在单个用户层次或大量用户和街区层次运行。在一个实施例中，每个控制节点基于其本地电力需量和本地发电量进行操作，也基于从相连街区或用户处获取的有关电力需量和发电量的监测和/或通信信息。

在一个实施例中，一个或多个虚拟电网网络部分可与公用电网相连。在一个实施例中，一个或多个额外的用户或街区可以与连接在一起的用户或街区耦合在一起，成为一个虚拟电网。在一个实施例中，每个控制节点包括用于发现网络结构的通信和控制逻辑。在一个实施例中，***400内的一个控制节点可以作为主节点，例如节点432。主控制节点可以包含一个或多个与之相连的从属节点。例如，节点434可以是节点432的从属节点。在主从节点情况下，控制节点432可以控制节点434的操作，使节点434根据主节点432产生的一个或多个命令或请求来控制其本地或下游资源。因此，节点432可以对其本地部分以及一个或多个作为从属部分相连的子部分进行控制。在上述情况下，节点432可以负责确保每个电网网络部分符合规定或要求。因此，节点432可以控制整个***400中的电力和电力需量的分配。

在一个实施例中，***400的电网网络在规模上可以进行模块化调整。鉴于所述电网网络上的每个街区440、460……等可以独立运行，可以在所述电网网络中动态添加和/或移除所述网络的街区、用户和/或其他部分或组。例如，在发展中地区，可以构建包括发电装置的第一街区440，设法满足其用户的需求。在一个实施例中，可以连接电力源412，但其不足以满足街区440的峰值电力需量，但是当本地能量源不足以满足需求的时候，电力源412可以用来满足需求。在一个实施例中，可以进一步开发街区460，然后将街区460与街区440相连(例如，耦合节点432和434)。同样地，可以通过更高层公共耦合点和控制节点添加其他街区，并且/或者通过耦合街区控制节点。在一个实施例中，电力源412可以借助所述控制节点通过分配服务两个街区，而所述街区一般依靠本地发电量，但是可以从作为支持性电力源的电力源412处获取电力。在一个实施例中，当本地发电量(包括从能量存储装置转化的能量)无法满足需求时，使用来自电力源412的电力。在一个实施例中，一个控制节点通过调节无功功率输出来改变街区互连点的电压和功率流，以此来支持另一个控制节点。改变在所述街区本地产生和/或消耗的无功功率或功率的相位偏移可以促成一种电力状态，将使功率流向不同的方向，具体取决于另一个街区是否需要接收额外的功率。

图5示出了一种包含用户建筑物的***的一个实施例的框图，其中该***包括一个由转换器根据仪表的监测进行控制的能量源。***500代表一种电网网络的各个组件。***500提供了一种电网网络的一个实施例的组件的一个示例，该电网网络可以是根据***100、***200、***300和/或***400中的一个或多个***的电网网络。***500包括仪表522，仪表522代表电能表，该电能表可以是根据图10所示的实施例的电能表。

在一个实施例中，***500包括用户530，用户530与节点520相连。节点520包括用于与电网510耦合的硬件，电网510可以是公用电网、虚拟电网或电网网络的任何实施例。节点520包括仪表522，仪表522代表电力计量仪表，其监测下游的电力(例如，用户530以及潜在其他用户的净电力需量)。在一个实施例中，节点520包括外部I/O(输入/输出)524，用于与数据中心540相连。数据中心540代表电网510的中央信息库。在一个实施例中，数据中心540向仪表522/节点520提供调度信息。节点520代表控制节点，可以是根据本专利申请所述的任何实施例的控制节点的一个示例。

仪表522使节点520能够监测电力需求和发电量。一种或多种能量源，例如能量源536可以发电。用户530包括负载540[0:(N-1)]。负载540可以是任何类型的负载。在一个实施例中，用户530包括转换器532，转换器532代表功率转换器，例如，可以是微型逆变器。在一个实施例中，用户530不包含转换器532。仪表522包括一个用于控制其操作的控制器或处理器。在一个实施例中，仪表522监测电力需量并控制一个或多个转换器526和/或532。

转换器526代表节点520上的本地功率转换器。在一个实施例中，每个控制节点包含一个仪表522和一个功率转换器526。在一个实施例中，每个节点是虚拟节点并包含一个与功率转换器532相连的仪表522。在一个实施例中，节点520是虚拟节点，代表仪表522和功率转换器提供的控制的抽象。在一个实施例中，转换器532不一定在用户建筑物之内，但控制用户建筑物的电力分配。转换器526可以是公共耦合点512的功率转换器。控制电力分配可以指将向下游给用户分配电力以及将用户建筑物出产生的电力分配给上游。在一个实施例中，仪表522负责管理公共耦合点512处电网规定的合规性。在一个实施例中，由于电网510的状态不断变化，仪表522确定需要对有功功率与无功功率之比进行调节，以保证公共耦合点512处的合规性。在一个实施例中，仪表522向转换器526和/或转换器532发送命令或请求，以调节操作。转换器532可以调节用户530的操作。转换器526可以调节多个用户的操作，用户530是其中的用户之一。

在一个实施例中，仪表522可以确定应当调节公共耦合点512处的功率因数。在一个实施例中，仪表522可以确定公共耦合点512处需要更多有功功率。在一个实施例中，仪表522可以确定公共耦合点512处需要更多无功功率，并且可以确定该功率是否应当超前或滞后电网510的电压波形。仪表522可以根据公共耦合点512处的电能计量来做出决定。在一个实施例中，仪表522可以对指示电网510和/或连接于公共耦合点512下游的装置的饱和状态的信息做出响应。因此，仪表522可以对电网510的调度信息和/或数据中心540的信息做出响应。

图6示出了一种包含转换器的***的一个实施例的框图，其中该转换器用于根据仪表的监测对用户建筑物进行控制。***600代表一种电网网络的各个组件。***600提供了电网网络组件的一个实施例的一个示例，该电网网络可以是根据***100、***200、***300和/或***400中的一个或多个***的电网网络。***600类似于图5所示的***500，但是其用户建筑物中不包含能量源资源。尽管不包含本地发电装置，但所述用户建筑物可以从本专利申请所述的功率转换器和控制节点提供的动态智能控制中显著受益。

***600包括用户630，用户630代表根据本专利申请所述的任何实施例的电力用户。用户630与节点620相连。节点620包括用于通过公共耦合点612与电网610相连的硬件。电网610可以是公用电网、虚拟电网或电网网络的任何实施例。节点620包括仪表622，仪表622代表电力计量仪表，其监测下游的电力(例如，用户630以及潜在其他用户的净电力需量)。在一个实施例中，节点620包括外部I/O(输入/输出)624，用于与数据中心640相连。数据中心640代表电网610的中央信息库。在一个实施例中，数据中心640向仪表622/节点620提供调度信息。节点620代表控制节点，可以是根据本专利申请所述的任何实施例的控制节点的一个示例。

仪表622使节点620能够监测用户630以及潜在其他用户的电力需量。用户630包括负载634[0:(N-1)]。负载634可以是任何类型的负载。在一个实施例中，用户630包括转换器632，转换器632代表功率转换器，例如，可以是微型逆变器。仪表622包括一个用于控制其操作的控制器或处理器。在一个实施例中，仪表622监测电力需量并控制转换器632的操作。在一个实施例中，转换器632是节点620的一部分。在一个实施例中，节点620是虚拟节点，代表仪表622和转换器632提供的控制的抽象。在一个实施例中，转换器632不一定在用户建筑物之内，但控制用户建筑物的电力分配。

转换器632控制向用户630的电力分配。因为用户630不包含发电装置，控制电力分配指将向下游给用户分配电力，并且可以包括控制所述用户的电力需量。在一个实施例中，仪表622负责管理公共耦合点612处电网规定的合规性。在一个实施例中，由于电网610的状态不断变化，仪表622确定需要对有功功率与无功功率之比进行调节，以保证公共耦合点612处的合规性。在一个实施例中，仪表622向转换器632发送命令或请求，以调节操作。转换器632可以调节用户630的操作。

在一个实施例中，仪表622可以确定用户630需要无功功率作为有功功率的补充或者需要无功功率代替有功功率。传统上，用户需要从所述电网提取所有无功功率。因此，用户630的所有无功功率需求将由电网610满足。在一个实施例中，转换器632可以通过面向上游的操作和/或面向下游的操作改变公共耦合点612处的接口。面向上游的操作包括从电网610角度来看如何控制功率因数、有功功率、无功功率及其他量。转换器632可以通过管理从电网610角度来看的电力需量来改变操作。在一个实施例中，转换器632可以根据用户630的需要以及电网610上的电力供应能力来改变接口。

考虑一种情形，即用户630需要有功功率来操作负载634。传统上，用户的有功功率需求将需要该用户在本地产生有功功率和/或从电网610提取有功功率。在一个实施例中，如果电网610可以从无功功率被吸收中获益(例如，通过从所述电网中提取相对于电网电压的超前或滞后相电流，来提供电网电压支持)，转换器632可以改变所述电网的一个接口并从电网610提取无功功率，同时通过改变相对于负载634的接口，利用所提取的无功功率提供有功功率。同样地，在一个实施例中，转换器632可以进行操作，从电网610提取有功功率并向负载634提供无功功率。所述操作可能涉及转换器632改变所述负载输入阻抗的相位偏移和/或所述电网输入阻抗的相位偏移(如，通过仪表622或根据仪表622的监测)。

因此，节点620和/或仪表622以及转换器632可以使没有电力源的用户受益。图5中的用户530可自行提供至少一部分电力，而仪表522和转换器526/532可通过计算决定应利用本地所产生之电力产生何种功率。用户630不包括能量源，但仪表622和转换器632可以控制用户630使用来自电网610的电力的方式。在一个实施例中，根据仪表622测量的不同负载的能量信号(下文将更详细阐述能量信号)，仪表622可以计算如何使用来自电网610的电力。在一个实施例中，转换器632可以仅从电网610中提取有功功率，然后产生无功功率供负载634使用。因此，转换器632可以利用从所述电网提取的纯有功功率来提供用户630所需的无功功率。因此，当用户630使用无功功率时，电网610将不会看到用户630，但只有在用户630使用有功功率时，电网610才会看到用户630。在某些情况下，无功功率比有功功率更廉价。然而，如果存在无功功率消耗更为可取的状态，即使是临时状态，转换器632可提取无功功率并产生有功功率，供负载634消耗。在一个实施例中，通常，转换器632可以从电网610提取为无功功率和有功功率的任何组合的电力，并提供负载634所需的有功功率和无功功率的任意组合。所述操作可以受到数据中心640的调度信息的影响，和/或可以向数据中心640提供信息。

在一个实施例中，用户包括本地功率转换器632。转换器632可以执行一个或多个操作来管理或控制一个接口。在一个实施例中，所述接口代表一个装置与公共耦合点的互连。在一个实施例中，所述接口代表一个装置与另一个点的电互连或电耦合。例如，转换器632可以操作来调节所述公共耦合点与一个或多个本地负载的接口，例如通过改变电力或能量在所述电网和所述负载之间的传输方式。在一个实施例中，转换器632可以操作来调节一个本地能量源和一个本地负载之间的接口，例如，来从本地能量源向所述负载输送电力。在一个实施例中，转换器632可以操作来调节一个本地能量源和公共耦合点之间的接口，例如，来从所述公共耦合点的用户侧将所述能量源的电力输送给所述电网。在一个实施例中，转换器632可以操作来调节一个能量存储装置和所述公共耦合点和/或能量源之间的接口，例如，来为所述能量存储装置充电和/或将来自所述能量存储装置的电力提供给所述负载和/或所述电网使用。

图7示出了一种包含仪表的***的一个实施例的框图，其中该仪表用于监测描述复数电流矢量的不同能量信号。***700代表与负载耦合的控制节点的组件。***700可以是根据本专利申请所述的任何实施例的控制节点的一个示例。更具体而言，***700包括仪表710和转换器740。在一个实施例中，仪表710和转换器740执行控制节点的监测和控制操作。在一个实施例中，***700根据能量信号监测和控制电力使用。

在一个实施例中，仪表710监测所述用户建筑物或其他下游连接处的电力使用。在一个实施例中，转换器740基于仪表710的监测对发电量和/或电力使用进行控制。转换器740可以通过控制产生的功率类型来控制发电量，即使该功率是来自只产生有功功率的能量源。转换器740可以通过控制提供给负载的功率的类型来控制功率消耗，甚至当所述负载需要不同于当前可使用功率的无功功率和有功功率的组合时，转换器740依然可以产生适当的有功功率和无功功率分量来满足所述负载的功率需求。

在一个实施例中，仪表710包括存储和处理组件。例如，仪表710可以包括用于存储数据的电路板存储器。仪表710可以包括一个处理器和/或嵌入式计算电路板，用于进行计算和控制操作。在一个实施例中，仪表710存储信号712。信号712代表一个或多个负载的复数电流矢量。所述复数电流矢量是合成电流，当负载处于有效状态时，可从该合成电流中提取相应的电流矢量。在一个实施例中，仪表710存储M信号，M信号的数量可以多于或少于由仪表710监测的N负载730的数量。当M少于N时，例如，仪表710可能会遗漏对不频繁负载或与有功功率的偏差未超过阈值的负载的信号的存储。在一个实施例中，仪表710在一天的不同时间存储信号，而非针对具体负载，后者可能导致能量信号的数量与负载的数量不同。

在一个实施例中，负载730[0]具有对应的电流或电流信号Current[0]。此外，负载730[1]具有对应的电流或电流信号Current[1]，以此类推，直至负载730[N-1]具有对应的电流或电流信号Current[N-1]。电流信号Current[0:(N-1)]中的每个电流信号可以是复数矢量电流，具有有功功率分量和无功功率分量。下文将结合图8和9进行更详细的描述。合成电流720为复数电流矢量，其包括不同负载的复数电流矢量。每个负载电流矢量Current[0:(N-1)]本身可以是复数，具有一个表观功率分量和谐波分量，该谐波分量用于使由所述负载使用的有效功率的移相。在一个实施例中，仪表710可以跟踪所述信号并使转换器740基于对上线和/或离线的具体负载的监测而进行不同的操作。

在一个实施例中，仪表710包括一个处理器，该处理器用于执行所监测电流的矢量计算和/或矢量分析。因此，仪表710可以识别并跟踪不同的能量信号或电流信号。信号712可以指电流信号，那就是说当所述不同负载处于有效或工作状态时，将会有具体的、可识别的电流矢量与所述上线的负载相关联。信号712可以指能量信号，那就是说当所述负载处于有效状态时，所述复数矢量本身就是所述负载的复合用电量的代表。

已知传统***用于监测所谓的“能线图”，该“能线图”示出了装置或负载在一段时间内的平均用电量。信号712可以利用增强或改进的信息延伸传统能线图的概念。更具体地说，信号712不仅可以代表用于负载的能量的可测量功率分量，而且还包含所述谐波或谐波干扰的信息。因此，在一个实施例中，仪表710可以聚合谐波信息以及可测量的用电量。由此产生的信号712不是用之前已知的功率矢量來表示。由此产生的信号712的表示而是包含谐波的信息。在一个实施例中，了解谐波信息后，可以通知转换器740进行操作，调节电力供应的接口，以抑制谐波。

考虑***700提供与电网网络相连的用户建筑物的控制节点的一个示例，并且该用户建筑物包括可向所述电网网络输送能量的太阳能电力源或其他能量源。所述控制节点包括仪表710和转换器740，其中转换器740可以是智能逆变器。所述电网网络可以包括一个数据中心，该数据中心提供信息并且可以发挥公用事业单位的传统作用。所述数据中心不是用于控制集中电力的分配，而是可以提供分布式信息，以实现分布式电力的分布式控制。在一个实施例中，所述数据中心可以调度信息并控制所述电网网络的发电机，控制分布式控制节点的操作，控制能量存储装置的操作和/或执行其他功能。

在一个实施例中，转换器740可以控制所述用户建筑物的能量源所产生的电力。仪表710是一种可以监测所述用户建筑物的电力使用情况的装置。在一个实施例中，仪表710和/或转换器740可以从数据中心接收调度信息。所述控制节点还可以向数据中心提供信息。转换器740可以特别产生所述用户建筑物和/或所述电网所需的电力。在一个实施例中，所述公用事业单位可以针对产生一定类型的能量提供优惠费率。

作为示例，考虑一种与所述电网相连的电机。传统上，通常与一个电容器组相连，防止无功噪声传导回电网。不仅电机通常会产生传导回电网的无功噪声，而且LED(发光二极管)灯、平板电视、计算装置(尤其是电子产品电源，例如，开关式电源)及其他电子设备也把噪声带给电网。这些装置基于共振或磁特性产生传导回电网的噪声，形成***必须补偿的阻抗和/或热量。因此，向负载提供电力的电流和/或自用户建筑物输送向所述电网的电力必须克服磁共振，因而需要更多能量来推动电流流动。与推动电流流经不存在磁共振的线路相比，需要更多电能推动等额电流穿过共振磁场。

所提及的产生无功功率可以指产生具有能够补偿谐波失真的相位和波形形状特性的电流。因此，仪表710可以计算和存储信号712，用于决定如何与所述电网连接。仪表710可以在任何特定的时间计量和监测所呈现的信号。例如，仪表710可以定期持续监测用户的电力需量。持续监测可以理解为采样输入和/或输出线以及确定合成电流720的规律周期。仪表710可以指示转换器740改变其输入阻抗和/或输出阻抗，并且/或者改变其生成的输出电流波形，以提供尽可能接近理想的输出信号。下文将结合图15和16进行更详细的描述。

在一个实施例中，转换器740调节其操作以降低所述电网的谐波分量。因此，转换器740的操作可以使所述公共耦合点上提交给所述电网的电力需量和发电量不含谐波。因此，除了能够提供电网支持和电网状态修正之外，***700的接口可以更加高效，电网与用户之间的双向能量传输可以得到改善。在一个实施例中，电网支持和/或电网状态是计算转换器740应当如何产生输出功率、决定是否将从所述电网接收的电力直接输出给所述负载和/或将所述用户建筑物供应的电力直接出输出给所述电网的一个因素。

在一个实施例中，根据信号712，和/或来自数据中心或电网运营商(如集中电网管理)的调度信息和/或仪表的能量监测，***700能够在公共耦合点和/或用户处控制无功功率。所述无功功率可以指无功伏安(VAR)。在一个实施例中，仪表710可以计量负载吸收的电流，包括该电流的谐波。所述负载可以包括多种不同的与所述电网电耦合的装置中的任何一个装置，该装置消耗能量。在一个实施例中，仪表710通过计算所测量电流的电流矢量产生一个能量信号。所述能量信号将对应于唯一的负载或负载状态(假设产生负载电流的多个不同负载装置的总和)。所述能量信号包含工作中的负载的复数电流矢量。在一个实施例中，仪表710确定所述初级电流的有功功率分量和无功功率分量，并确定所述负载的一个或多个谐波的有功功率分量和无功功率分量。在一个实施例中，能量信号712包括相对于初级电流的谐波的角位移。仪表710控制转换器740(例如，通过向所述转换器提供信息)的操作，来控制由所述公共耦合点上的谐波导致的所述负载的噪声成分。所述转换器可以调节与所述公共耦合点的接口来进行补偿，因此，降低从负载传导入电网的噪声。

在一个实施例中，转换器740调节本地能量源的功率输出的无功功率分量。在一个实施例中，转换器740调节所述负载的电力需量的无功功率分量。在一个实施例中，转换器740调节(例如，减少或增加)所述负载的工作电压的频率。在一个实施例中，转换器740与负载730位于所述公共耦合点的同一侧并控制从内部到所述公共耦合点的接口。在一个实施例中，转换器740相对于负载730位于所述公共耦合点的电网一侧，控制所述公共耦合点电网一侧的接口，并调节所述电网看待电力需量和/或发电量的方式(看向用户处的公共耦合点)。

在一个实施例中，仪表710监测所述电网的电力和/或性能状态。在一个实施例中，仪表710接收调度信息或指示所述电网的状态的其他分布信息。在一个实施例中，所述仪表可以通过测量所述公共耦合点的电网状态接收调度信息。在一个实施例中，仪表710与本地负载730位于所述电网的同一侧。在一个实施例中，转换器740与本地负载730位于所述电网的同一侧。在一个实施例中，仪表710计算和存储信号712。在一个实施例中，仪表710预设配置有信号信息。在一个实施例中，仪表710熟练掌握与其连接的特定负载730的信号712。在一个实施例中，仪表710在一天之内出现不同负载条件时计算和存储信号712。在一个实施例中，当所述矢量位于信号的预定义范围之内时，合成电流720即视为相同，或者当合成电流720位于信号712的定义范围之内时，则确定信号存在。在一个实施例中，仪表710根据具体确定的信号712向转换器740提供具体的操作参数。

在一个实施例中，仪表710根据合成电流720的测量和计算确定对应于特定的一个或多个负载730或者负载状态的能量信号712。在一个实施例中，负载730表示负载状态(多个负载同时运行的情形)，而非识别具体的装置。仪表710可以确定负载730的复数电流矢量，包括确定所述初级电流的有功功率分量和无功功率分量，以及有功功率分量、无功功率分量和谐波相对于初级电流的角位移。而且，仪表710可以使转换器740进行操作，以减少或尽量减少从负载传导入所述电网的噪声。

在一个实施例中，仪表710从所述电网网络接收调度信息，指示所述电网网络在由控制节点管理的公共耦合点处需要电压支持，其中仪表710是该控制节点的一部分。在一个实施例中，转换器740向电网网络提供正的无功功率，以提供电压支持。在一个实施例中，转换器740向电网网络提供负的无功功率，以提供电压支持。转换器740可以根据所述电网网络中需要电压支持的下游节点的需要提供正的无功功率。转换器740可以根据所述电网网络中需要电压支持的上游节点的需要提供负的无功功率。如果仪表710包含位置感知，所述控制节点可以通过仪表710确定是上游还是下游需要电压支持，并采取适当的行动。

在一个实施例中，即使存在其他负载，仪表710依然可以计算或处理不同的负载能量信号。例如，考虑***700中已经存在合成电流。增加另一个上线的负载730将改变总合成电流。在一个实施例中，仪表710计算所述新的合成电流和之前的合成电流之间的差值，以确定所述新负载的能量信号。因此，仪表710可以识别具体负载并决定来执行***700内的操作变化，以响应特定负载730的电力需求。应当认识到，所述计算可能需要矢量分析和/或矢量计算来区分特定负载。

图8示出了一种***中的电流分量的实施例的示意图，其中，电流的谐波分量具有相对于初级电流分量的角向偏移量。示意图810示出了电流的复数矢量表示。矢量是一个既有大小又有方向的量。在一个实施例中，并非按照传统做法只计量功率，仪表和/或控制节点可以以包含复数功率矢量表示的能量信号方式监测功率。在一个实施例中，每个信号识别定义和/或“命名”该信号的特征。每个信号包含一个复数矢量表示，其中含有初级电流矢量和一个或多个谐波的矢量。

矢量820是初级电流矢量。在典型的表示法中，X坐标是页面上从左向右延伸的矢量分量。Y分量是页面上从下向上延伸的矢量分量。应当认识到，虽然为简单起见，未在此处示出，但矢量可以拥有负的Y分量。X-Y坐标定义所述矢量的末端。现假设初级电流矢量820的X坐标和Y坐标定义一个平面。根据所述发明者所做的研究和工作，设想谐波的最正确方式是将所述谐波表示为一个三维矢量。因此，如果矢量820的X坐标和Y坐标定义一个基准平面，一个或多个所述谐波可能拥有相对于所述初级电流矢量平面的角向偏移量。

例如，考虑示意图810所示的示例。如图所示，第一谐波具有矢量830，矢量830包括X分量和Y分量，其中，所述分量的大小可以是相对于初级电流分量的任意大小。除X坐标和Y坐标之外，第一谐波矢量830包括一个Z坐标分量，该Z坐标分量定义该矢量相对于初级电流矢量820的所述基准平面的角向偏移量852。应当认识到，所述初级电流和所述谐波的起点相同。因此，所述谐波矢量或复数矢量的第三维度不一定是绝对的Z坐标分量，而是相对于所述初级电流的角向偏移量。

如图所示，第三谐波矢量840也具有一个X分量和一个Y分量以及角向偏移量854，角向偏移量854可以不同于(大于或小于)第一谐波矢量830的角向偏移量852。所述角向偏移量的角度偏移表示对电流的磁效应。发明者已经测量到第四十谐波对功率消耗的明显影响。因此，谐波偏移的影响不容小觑。当尝试推动电流时，由于磁通量的不同共振效应，所述谐波偏移一定的角向偏移量。初级电流矢量820是用户所期望的电流。然而，所述谐波分量可能会使功耗显著(可计量的)增加。所述谐波偏移可以使所期望的简单二维电流矢量转变成三维电流矢量(复数电流矢量)。传统的功率三角形不能充分满足用户的电力使用量，因为将需要额外的电力来克服由移位或偏移的谐波分量所代表的磁分量。

图9示出了一种***中的电流分量的实施例的示意图，其中，电流矢量是初级电流分量和谐波电流分量的合成矢量。示意图910、920、930和940示出了根据图8所示示意图810的实施例的复数电流矢量的分量组成。如图所示，示意图910代表初级电流矢量912。所述初级电流包括X分量和Y分量并定义所述谐波的参考坐标系。

示意图920代表第一谐波矢量922，第一谐波矢量922包括X分量和Y分量以及角向偏移量924。示意图930代表第三谐波矢量932，第三谐波矢量932包括X分量和Y分量以及角向偏移量934。示意图940代表第五谐波矢量942，第五谐波矢量942包括X分量和Y分量以及角向偏移量944。初级电流912和各个谐波(922、932、942)之中每一个以二维“功率三角形”表示法示出，其为传统表示法。然而，如上所述，所述谐波通常具有相对于初级电流分量矢量的角向偏移量，因此所得出的合成电流矢量将不会与初级电流矢量912处于同一平面上。

而是将所述合成电流矢量的功率三角形考虑为三维长方体中的三角形。示意图950提供这一概念的简单示意。据观察，初级电流矢量912位于示意图950的三维长方体的一个面上。所述谐波以某种方式将合成电流的功率三角形“推入”长方体中。合成电流矢量952在大小上大于初级电流矢量912，并且具有相对于初级电流矢量912的角向偏移量。偏移量954代表角向偏移量。应当认识到，初级电流矢量912和合成电流矢量952定义所述长方体的形状。根据谐波贡献量的大小，所述长方体的形状将不同。合成电流矢量952可以是由所述计量仪表存储的信号。初级电流912的基准平面可以定义为电网功率(指的是通过所述公共耦合点看到的所述电网的电力状态)平面。

就所产生的噪声和谐波而言，应当意识到，通常有开关式电源和磁共振的相关规定。每个装置均进行合规性检测(如UL认证)。当每个装置或负载按照其设计和测试方式单独工作时，每个装置或负载将符合必要的规定。然而，当多个负载和/或装置耦合在一起时，它们往往产生意外的共振。发明者已测量从第一谐波到第四十谐波对所述能量三角形的贡献量。因此，电力线上通常存在大量的谐波噪声。传统上，谐波抑制包括针对特定噪声分量的谐波滤波器。然而，因为不同的装置上线和离线，所述噪声分量可能会持续变化，所述网络的电共振结构持续变化。在一个实施例中，仪表710监测每个负载或每组负载的特性。所述特性可以指所述谐波的信号。

在一个实施例中，所述电能表或能量表可以通过测量能量贡献量来监测所述谐波电流矢量的角向偏移量等偏移。所述功率转换器可以通过提供所需的无功功率使所述负载和/或公共耦合点与所述电网匹配，来补偿有效合成电流。因此，所述负载的电流可以由所述转换器调节，使所述合成电流不仅在功率因数上，而且在复数矢量上与所述电网匹配。上述操作将自然会消除或者至少减少由所述电网上的负载引起的谐波失真。

在一个实施例中，所描述的针对负载的操作也可以适用于发电装置。在一个实施例中，所述仪表可以确定所述公共耦合点上的能量信号并计算所需的电流，来为所述电网补偿所需的补偿量(如果需要某种非单位功率因数的功率因数)和/或在需要单位功率因数的场合来与所述电网相匹配。所述转换器可以调节操作来调节功率输出，使其不仅匹配无功功率需求，而且匹配复数电流矢量偏移，以便使所述电网的接口与所述公共耦合点的下游更高效地匹配。

应当认识到，示意图950中示出的能量三角形可以表示为观察负载或用户吸收的功率的电流分量时看到的效应的数学表征。该效应为能量损失，通常表现为热量。传统上，问题在于***之间匹配不佳，而且存在显著的噪声分量。在一个实施例中，控制节点不仅匹配阻抗，而且匹配噪声或谐波校正，以便为所述电网提供特定能量信号连接。因此，所述控制节点可以通过所述电力接口提供“无干扰”的电网网络连接，无论是向所述电网输出功率还是从所述电网接收功率。

图10示出了一种计量仪表的实施例的示意图，其中该计量仪表用于监测公共耦合点处的电力。计量仪表1000可以是根据本专利申请所述的任何实施例的电能表或能量表。在一个实施例中，计量仪表1000是根据本专利申请所述的任何实施例的控制节点或属于该控制节点的一部分。计量仪表1000包括与电网网络互连的硬件组件，用于与上游连接和/或与相邻电网网络节点相连。在一个实施例中，计量仪表1000包括硬件组件，用于与一个或多个负载和/或耦合于所述电能计量仪表下游的其他装置或节点相连。应当意识到，计量仪表1000可以独立于所述电网用来计量由所述电网供应的电力并收取相应费用的仪表。可以有多个计量仪表1000与单一电网仪表耦合。

计量仪表1000包括负载接口1020。负载接口1020提供用于与下游装置互连的硬件。计量仪表1000监测下游装置的电力使用量。在一个实施例中，计量仪表1000包括电压感测硬件1024和电流感测硬件1022。电流感测硬件1022可以测量所述负载吸收的电流，并且可以包括能够测量电力需量的谐波分量的硬件。电流感测1022可以包括一个负载或一组负载所吸收的电流的大小、相位偏移(例如功率因数)、频率和/或其他电气性能。在一个实施例中，计量仪表1000可以产生能量信号并将该能量信号与所存储的能量信号进行比较。计量仪表1000还可以存储新的能量信号。电压感测硬件1024可以测量电压，包括相位、频率、大小和/或电压波形的其他电气性能。

处理器1010代表计量仪表1000的控制逻辑或控制器。可以对处理器1010进行配置或编程，以进行能量监测。可以对处理器1010进行配置来执行计算，用于计算能量信号并且/或者与能量信号比较电流和电压读数。在一个实施例中，处理器1010确定调节电流的方式，以补偿谐波、电网状态或其他状态，使所述公共耦合点合规，并且/或者提供支持以补偿其他控制点的故障。处理器1010可以执行操作并包含硬件和/或控制逻辑，以跟踪计量仪表1000下方的电网网络部分的能量消耗，并确定如何补偿，以保证计量仪表1000下方的本地电网网络部分的合规性。虽然未显示，计量仪表1000和功率转换器一起工作，提供所述监测指示的所需的无功功率。

计量仪表1000包括外部I/O 1040，用于使计量仪表1000能够与其他计量仪表或控制节点相连，并能够与数据中心或其他中心数据设备相连。在一个实施例中，外部I/O 1040使计量仪表1000能够与传统公用电网的电网管理相连。在一个实施例中，外部I/O 1040使计量仪表1000能够向中央数据中心发送数据和/或从中央数据中心接收数据。外部I/O1040可以为计量仪表1000接收调度信息。外部I/O 1040可以包括任何类型的通信接口，包括已知的有线和/或无线通信机制。在一个实施例中，外部I/O 1040包括专有的和/或用户通信机制，该通信机制可包括有线和/或无线通信平台，例如用于发送和接收通信的硬件和软件堆栈或其他处理逻辑。

电网接口1050代表硬件，用于使计量仪表1000能够与所示电网网络耦合。在一个实施例中，电网接口1050使计量仪表1000能够确定与计量仪表1000相连接的公共耦合点处的电网状态。在一个实施例中，电网接口1050代表硬件，用于使计量仪表1000能够与本地能量源耦合。在一个实施例中，电网接口1050和/或计量仪表1000内的其他接口使计量仪表1000能够决定可以从下游装置提供何种类型(多少)的能量支持。例如，计量仪表1000可以确定本地能量源产生多少能量。所述功率转换器通过调节其操作来调节所述公共耦合点处与所述电网的接口，包括所述公共耦合点处呈现何种电流波形。

在一个实施例中，计量仪表1000包括存储资源，例如，存储器和/或硬盘驱动器或固态存储器。存储器1030代表计量仪表1000的存储器资源。在一个实施例中，计量仪表1000存储多个用于监测和控制负载的信号1032。在一个实施例中，每个信号1032是复数电流矢量，其代表不同负载吸收的电流波形的状态。在一个实施例中，处理器1010可以产生和存储信号1032。在一个实施例中，信号1032预加载在计量仪表1000上。在一个实施例中，处理器1010计算合成电流波形信息，以便与信号1032比较。根据与所述信号的对比，处理器1010可以计算给定负载场合(电力需求)和/或发电场合所需的电流波形相位和形状。

在一个实施例中，处理器1010获取一条或多条合规信息1034。在一个实施例中，合规信息1034存储于存储器1030中。在一个实施例中，通过外部I/O 1040接收合规信息1034。在一个实施例中，处理器1010根据合规信息1034计算给定电力需求场合和/或发电场合所需的电流波形相位和形状。因此，合规信息1034可能影响计量仪表1000的操作方式。在一个实施例中，外部I/O 1040使计量仪表1000能够与相连的一个或多个转换器相耦合。根据处理器1010进行的计算，计量仪表可以向转换器发送如何操作的信号，以实现所需的电流。在一个实施例中，计量仪表1000直接向所述转换器指示所需的电流，随后所述转换器可以独立计算产生所述电流的方式。在一个实施例中，计量仪表1000计算特定参数作为转换器装置的输入，使该转换器装置调节其操作，以便在所述公共耦合点处获得所需的电流波形。

在一个实施例中，计量仪表1000能够根据之前所述的位置感知进行位置感知。在一个实施例中，处理器1010可以利用位置感知确定其位置。因此，根据所测量或接收的电网接口1050的状态，处理器1010可以根据位置监测计算所需的无功功率。随后，外部I/O 1040可以向所述相连的转换器发送信号，以产生所需的功率。计量仪表1000可以监测并决定向上游的发电机或集中电网管理提供电压支持，使所述公共耦合点处的控制节点提供负相位或滞后相位的无功功率支持。计量仪表1000可以监测并决定向远离发电机或集中电网管理的下游提供电压支持，使所述公共耦合点处的控制节点提供正相位或超前相位的无功功率支持。应当认识到，所述超前支持指电流波形在相位上超前于所述电网的交流电压。同样地，所述滞后支持指电流波形在相位上滞后于所述电网的交流电压。

图11示出了用于监测描述复数电流矢量的不同能量信号的过程的一个实施例的流程图。在一个实施例中，监测不同能量信号的过程1100包括计量仪表和/或功率转换器的一个实施例执行的操作。在一个实施例中，所述仪表测量一个或多个负载吸收的电流，包括确定初级电流的谐波，1102。在一个实施例中，所述仪表测量能量而非功率(W-hr)。如前所述，所述谐波可以具备一个相对于所述初级电流的角向偏移量，因此产生复数电流矢量。

在一个实施例中，所述仪表针对所述负载或负载状态产生对应于特定的负载的能量信号，1104。在一个实施例中，所述仪表存储能量信号，用于稍后对***中的用电量进行分析。在一个实施例中，所述仪表产生能量信号，用于与所保存的能量信号进行比较，以确定***中存在何种负载。在一个实施例中，所述能量信号被临时存储并用于动态生成补偿电流。所述补偿电流可以根据计算动态生成或即时生成，并且/或者可以基于所存储的信息生成。

在一个实施例中，所述仪表识别初级电流和谐波，1106。在一个实施例中，作为一种特例，所述***可以使用与其相连的电网网络的电压并直接测量具有相对于所述基准平面的角向偏移量的合成电流，不需要特别单独识别各个谐波和初级电流。在一个实施例中，所述仪表测量合成电流，其可以指示所述初级电流和所述谐波。所述仪表向转换器发出命令，使所述转换器配置与所述电网网络的接口，以针对所测量的合成电流和/或初级电流和谐波进行调节(如果单独测量)，1108。在一个实施例中，所述转换器改变与所述负载的接口，以改变为所述负载提供功率的方式。在一个实施例中，所述转换器改变与所述负载的接口，以改变从所述电网网络获取和/或提取功率的方式。

在一个实施例中，所述仪表可以获得调度信息，1110。在一个实施例中，所述调度信息可以通过所述电网网络获得，例如中央管理或数据中心向所述本地控制节点发送信息。在一个实施例中，所述调度信息可以通过借助所述仪表测量所述电网网络状态来获得。在一个实施例中，所述仪表识别本地负载的无功功率分量，1112。所述无功功率分量可以是所述本地负载实现操作所需的无功功率量。在一个实施例中，所述仪表可以控制或命令转换器通过改变与所述电网网络和/或所述负载的一个接口来改变操作。所述接口改变可以包括通过所述公共耦合点改变频率、无功功率分量、有功功率分量和/或与所述电网的电接口的其他方面。因此，通过调节操作来抵消所述负载的无功功率分量造成的谐波失真，所述转换器可以控制在所述公共耦合点处由谐波造成的所述负载的噪声成分，1114。

图12示出了一个过程的一个实施例的流程图，其中该过程用于根据在公共耦合点处所监测的能量信号满足该公共耦合点处的电力需求。在一个实施例中，根据能量信号监测满足所述公共耦合点处的功率需求的过程1200包括计量仪表和/或功率转换器的一个实施例所执行的操作。虽然过程1200指监测能量信号，应当认识到，所述能量信号可以指监测所述公共耦合点处的电网操作以及所述公共耦合点下游负载和装置的电力需量和发电量。所述公共耦合点可以是网关公共耦合点。所述公共耦合点可以位于电网网络内的层次结构的任何一层。所述监测可以包括导致所述公共耦合点的控制节点改变所述公共耦合点的一个接口的任何决定，以满足所述公共耦合点处的具体电力需求。在一个特定实施例中，过程1200包括任何实施例，其中所述下游装置包含发电能力。在一个实施例中，过程1200包括任何实施例，其中转换器可以改变无功功率消耗并且/或者将有功功率转化成无功功率，供所述负载消耗。负载可以包括位于执行操作的所述公共耦合点下游的所述电网网络层次结构的其他节点或层。

在一个实施例中，所述仪表或控制节点可以获得调度信息，1202。在一个实施例中，所述调度信息可以从所述电网网络自身获得，例如中央管理或数据中心向所述本地控制节点发送信息。在一个实施例中，所述调度信息可以通过借助所述仪表测量所述电网网络状态来获得。在一个实施例中，所述仪表识别对应于特定的本地负载的能量信号，1204。所述能量信号可以是本专利申请所提及的能量信号的实施例。所述能量信号的识别可以根据本专利申请所述的任何实施例。在一个实施例中，所述仪表识别一个或多个连接于所述公共耦合点下游的装置或部件的能量信号。正如仪表可以在层次结构的某一层监测直接与用户耦合的各个负载的能量信号，与不同公共耦合点连接的层次结构的某一层可以识别在下游耦合的各个控制节点的能量信号。

在一个实施例中，所述仪表根据所述能量信号识别负载的初级电流和谐波，1206。在一个实施例中，所述识别包括单独识别初级电流和一个或多个谐波。在一个实施例中，所述识别包括识别合成电流。在一个实施例中，所述仪表可以控制或命令转换器通过改变与所述电网网络和/或所述负载的一个接口来改变操作。所述接口改变可以包括通过所述公共耦合点改变频率、无功功率分量、有功功率分量和/或与所述电网的电接口的其他方面。因此，通过调节操作来抵消所述负载的无功功率分量造成的谐波失真，例如，根据所述能量信号，所述转换器可以控制在所述公共耦合点处由谐波造成的所述负载的噪声成分，1208。

在一个实施例中，获取所述调度信息包括接收指示公用电网上的节点需要电压支持的信息。在一个实施例中，包含所述计量仪表和所述转换器的所述控制节点可以获取指示需要为所述电网网络提供支持的信息，并且所述仪表可以确定其控制节点相对于需要支持的所述电网网络上的节点的位置。在一个实施例中，所述控制节点确定相对于需要电压支持的公用电网的所述节点而言，所述公共耦合点位于公用电网的下游。在一个实施例中，所述控制节点确定相对于需要电压支持的公用电网的所述节点而言，所述公共耦合点位于公用电网的上游。所述转换器可以提供正或负的无功功率，来为所述电网提供支持。

图13示出了一个过程的一个实施例的流程图，其中该过程用于调整公共耦合点处的有功、无功功率消耗。在一个实施例中，用于从所述公共耦合点提供电网支持的过程1300包括计量仪表和/或功率转换器的一个实施例所执行的操作。在一个实施例中，过程1300可适用于本地负载的功率消耗。在一个实施例中，过程1300可适用于公共耦合点下游任何装置的功率消耗，可包括多个负载和/或多个节点或其他装置。

在一个实施例中，仪表测量公共耦合点处电网网络提供的能量，1302。该电网网络可以是本专利申请所述的公用电网或任何其他电网网络。在一个实施例中，所述仪表根据所述计量仪表从电网网络的控制器接收的控制信息测量负载的无功功率分量。该控制器可包括公用电网的集中电网管理并且/或者可包括电网网络的数据中心。在一个实施例中，所述仪表根据所述测量确定所述负载消耗来自所述电网网络的无功功率，1304。在一个实施例中，确定所述负载消耗无功功率包括识别对应于特定负载的能量信号。在一个实施例中，除确定所述负载消耗无功功率之外，所述仪表可以确定所述负载使用何种类型的无功功率，例如超前或滞后无功功率。

在一个实施例中，所述仪表控制转换器改变一个接口，以从所述电网网络提取有功功率，1306。该转换器可以在本地将该从所述电网网络提取的有功功率转变成无功功率，供所述负载使用，1308。该转换器可以将所述有功功率转变成所述负载需要的无功功率类型(例如超前或滞后无功功率)。在一个实施例中，所述转换器从所述电网网络提取部分有功功率和部分无功功率。在一个实施例中，所述转换器仅从所述电网网络提取有功功率并通过将该有功功率转变成无功功率来满足负载的所有无功功率需求。

虽然过程1300中所描述的示例具体指从电网网络提取有功功率并供应无功功率，但应当认识到，如果存在从电网提取无功功率更为可取的有利状态，所述转换器可以从所述电网提取无功功率，来转变成无功功率和/或有功功率，供一个或多个负载使用。通常，所述仪表可以测量一个或多个负载的无功功率和有功功率。所述转换器可以根据所述测量进行操作，在所述公共耦合点处提取可供使用的电力并满足所述公共耦合点下游的电力需求。

图14示出了一个过程的一个实施例的流程图，其中该过程用于提供动态电网支持，可包括解决电网饱和问题。在一个实施例中，用于从提供电网动态控制的过程1400包括计量仪表和/或功率转换器的一个实施例所执行的操作。在一个实施例中，电网的一部分产生功率输出，1402。在一个实施例中，所述功率输出来自用户建筑物处的本地能量源。在一个实施例中，所述功率输出来自相邻电力源，该相邻电力源可以提供电力，但不具备充足的电容量来满足该街区用户的峰值需求。

在一个实施例中，控制节点确定存在饱和状态，1404。在一个实施例中，当所述电网的一部分或一个街区本地能量源的有功功率容量超过该街区有功功率峰值需求的阈值百分比。在一个实施例中，所述控制节点从集中电网管理或数据中心接收调度信息，指示所述饱和状态。在一个实施例中，所述控制节点接收由分布于所述电网网络中的其他控制节点分享的信息。当所述电网网络包含与公用电网的连接时，可以将所述饱和阈值设定为由公用事业单位确定的具体百分比。例如，该百分比可以是10％、15％、20％或25％，或者其他百分比。某些电网可以支持50％或更高的百分比。

在一个实施例中，所述控制节点确定向电网提供动态控制的另一个原因，例如，与电网和/或负载的无功功率需求有关的状态、电网网络节点处的故障情况、所述电网部分与另一个电网部分的连接、要求电网支持的调度信息或者其他原因。所述转换器可以调节所述街区的功率输出，减少来自本地能量源的有功功率，1406。通常，本地能量源设计用于产生有功功率，使电网电压与接近单位功率因数相匹配。所述转换器可以确定一个相位偏移，以产生无功功率，而非与始终处于单位功率因数的电网连接。在一个实施例中，所述转换器根据一个复数电流矢量输出功率，不仅提供无功功率，而且提供具有角向偏移量的功率，以补偿公共耦合点处的谐波失真。

在一个实施例中，用户建筑物或街区可以包括能量存储装置，其可以是本专利申请中所述的任何能量存储装置。如果有本地能量存储装置，1408YES分支，在一个实施例中，所述转换器可以将部分或全部能量转移向本地能量存储装置，1410。将能量转移向能量存储装置可以减少本地能量源产生的总有功功率，否则这些有功功率将流入电网网络。如果没有本地能量存储装置，1408NO分支，在一个实施例中，所述转换器可以确定无功伏安或无功功率的调节是否将改善在所述电网上监测到的饱和状态或其他电力状态，1412。

在一个实施例中，所述仪表和/或转换器确定调节无功功率输出将不会改善电网状态，1414NO分支。在一个实施例中，如果没有本地能量存储装置，而且无功伏安控制不会改善电网状态，并且有功功率不应当流向电网，则所述控制节点可以从电网网络断开该发电装置，1418，因此阻止该能量流入电网网络。在一个实施例中，所述仪表和/或转换器确定调节无功功率输出将改善电网状态，1414YES分支，该转换器可以改变其操作，调节与所述电网网络的一个接口，其可以包括改变向所述电网网络的无功功率输出，1416。在一个实施例中，该操作改变可以包括对公共耦合点下游的有功功率与无功功率之比进行任何调节。

图15示出了一种***的一个实施例的框图，其中该***可利用与硬件波形控制器相连的软件反馈控制子***控制谐波失真。***1500包括电力源1504、负载1506和转换器1502，用于产生输出并控制该电力源和该负载之间的接口。在一个实施例中，转换器1502是根据2010年2月18日提交的名称为“并网负载本地电力源的功率传输管理”(POWERTRANSFER MANAGEMENT FOR LOCAL POWER SOURCES OF A GRID-TIED LOAD)的第12/708,514号美国专利申请所述的转换器。在一个实施例中，功率转换可以是根据2007年8月31日提交的名称为“带功率提取器的多源、多负载***”的第11/849,242号美国专利申请所述的功率转换。***1500可以是一种***的一个示例，该***包括用于根据本专利申请所述的任何实施例的控制节点的转换器。

功率传输路径1510表示电力源1504的电功率传递向负载1506的路径，其由转换器1502控制。转换器1502包括输入功率转换器1520，用于从电力源1504接收输入功率，然后把它转换成另一种形式(例如，直流变交流)。输入功率转换器1520包括用于接收待转换的功率信号的硬件组件，可以包括适当的功率器件。在一个实施例中，输入功率转换器1520执行动态阻抗匹配，使输入电子器件能够从电力源1504输送最大功率。动态阻抗匹配包括不断跟踪最大功率点以及推动输入功率耦合器(例如，变压器)来保持尽可能平坦的功率变化率(例如，变化率为零)。输入功率转换器1520可以从控制器1530接收控制信号或信息，同时提供输入以指示该转换器的操作。在一个实施例中，动态阻抗匹配包括通过变压器或电感进行输入功率的高频切换，为转换器1502之内的内部节点充电。该内部节点可以充当能量储存库，用于通过另一个变压器或电感进行输出功率的高频切换，使负载能够消耗所需的任何功率。因此，输入功率转换器1520可以从输入到输出提供未经调节的能量传输。

输入前馈1512向控制器1530提供有关电力源的信息(例如，最大功率值、适当的频率或用于控制所述输入功率转换器硬件的其他信息)。控制器1530根据所述输入功率的输入信息控制输入功率转换器1520。控制器1530代表任何类型的处理器，控制器可以嵌入在转换器1502之内。控制器1530可以是或包含任何类型的微控制器、数字信号处理器(DSP)、逻辑阵列或其他控制逻辑。此外，控制器1530可以包括适当的内存或存储器元件(例如，随机存取存储器、只读存储器(ROM)、寄存器和/或闪存)来存储运行操作期间产生或获得的代码或值或者预计算的代码或值。

控制器1530驱动可编程波形发生器1540产生理想的输出波形。发生器1540也依赖于功率传输路径1510，并从输入功率转换器1520处接收输入功率以输出。虽然功率可以进行传输，但不一定输出与输入相同的波形。例如，直流信号可以输出为正弦信号。可以类似地实现其他功率转换。在一个实施例中，发生器1540包括PWM(脉冲波形调制器)，用于产生输出波形。发生器1540从控制器1530处接收控制信号和信息，并且可以向控制器1530提供状态或操作信息或反馈。输出波形可以是电流或电压。在一个实施例中，该输出是电流，具有相对于负载电压波形的相位偏移和角向偏移量，实现无谐波输出。

转换器1502能够将具体的时间、相位或其他频率信息整合入所述输出波形。该时间、相位或其他频率信息可以称作“输入同步数据”。在一个实施例中，该输入同步数据来自于实时负载信息，因此又可以称作“负载同步数据”。该负载同步数据或输入同步数据指示确定上述同步信号所需的信息。该信息在转换器1502上作为输出同步1514显示。在输出为预期输出的***(例如，与电网相连)中，特定的电压、时间或其他信息可以预计(例如，60Hz/120V)，以及启动时录入***或由***做出的初始估算。该初始估算可以根据负载同步数据进行调节。

控制器1530还测量功率传输路径1510上的输出反馈1516，以确定发生器1540产生的实际输出。将该实际输出与理想参考值比较，以确定是否产生了理想的输出。在一个实施例中，输出反馈1516是一个代表控制器1530的输出测量的抽象，其自身不包含独立元件。在一个实施例中，输出反馈1516包括采样机制或其他数据选择机制，用来与理想参考信号相比较。该理想参考信号可以是理想输出波形的理想化代表。该输出趋同于理想化的波形，而非负载或电网自身的目标波形。如果输出反馈1516包含独立于控制器1530的组件，它可由控制器1530驱动，并从控制器1530接收比较数据，并提供错误或反馈信息。在一个实施例中，输出反馈1516至少包含反馈控制过程所需的硬件组件，与输出线路连接。此外，输出反馈1516可包括用于执行测量、计算和/或进行处理的其他硬件。

输出同步1514和输出反馈1516一起可以视为反馈环路。应当意识到，输出同步1514和输出反馈1516并不是一回事，它们用于不同的目的。输出同步1514指示理想参考信号应当与参考波形表1532中存储的信号一致。输出反馈1516指示实际输出与参考信号的差异情况。更新表1534表示根据输出反馈1516生成的数据。在一个实施例中，输出同步1514基于功率传输路径1510的输出上的电压信息，而输出反馈1516基于功率传输路径1510的输出上产生的输出电流。

根据输出同步1514(或根据输出同步的初始估算)，转换器1502存储和/或生成参考波形表1532，参考波形表1532代表期望发生器1540产生的输出波形的理想形式。参考波形表1532可以以表格或其他点集(或定位点)的形式存储，反映出输出波形“应该”的样子。该参考波形可以是任何周期性波形。在一个实施例中，所述参考波形表示为一系列具有振幅和定位的点。因此，趋同于所述参考波形可以包括驱动输出波形发生器使采样的输出点与代表所述参考波形的定位点相匹配。参考波形表1532还可以称作参考波形源。

转换器1502根据输出反馈1516生成更新表1534。更新表1534包括指示如何改变发生器1540的操作的条目或点，以便使输出与参考波形表1532的波形更加一致。虽然表示为表，但更新表1534可以是存储的表，按照一定的时间间隔进行修正(例如，根据需要更新每条条目，以反映测量的误差数据)，或者按照一定的更新时间间隔重新生成。更新表1534还可以称作更新数据形源。该“更新”可以是旧值的修正，数值的替换，或者可以存储于存储器内不同的位置，便于控制器1530访问。在一个实施例中，更新表1534的每个值显示一系列点中每个点的“上升”、“下降”或无变化。该值应用于控制发生器1540的输出的所述硬件，使所述输出信号趋同于所需的理想波形。

从一个角度来看，转换器1502可以视为拥有五个功能或组件。虽然这些功能在***1500中通过特定框图的形式加以描述，但是应当意识到，可以使用不同的结构和各种各样的不同的组件来实现这些功能中的一个或多个功能。出于方便阐述的目的而非进行限制，以“功能1”、“功能2”等(以此类推)的形式对这些功能进行描述。应当认识到，该标号仅为了简便地指称被描述功能或组件的主体，并不一定表明任何与顺序或重要性有关的意义。

功能1可包括用于整合具体的时间、相位或其他频率信息的装置。该装置包括硬件和/或软件，用于根据输出同步1514产生和接收上文所提及的输入同步数据或负载同步输入。功能2包括参考波形表1532，其可包括软件中代表输出波形1508的理想形式的数据表或方程式。功能3包括控制器1530，控制器1530可以是或包括软件算法，用于将发生器1540生成的实际输出波形与参考波形表1532代表的理想表格表示法相比较。功能4包括控制器1530内的一个算法，其计算或选择并生成由更新表1534代表的更新数据。功能5包括发生器1540，发生器1540利用更新表1534的更新数据生成所需形状、比例、时间和相位的输出波形1508。

就功能1而言，所述具体的时间、相位或其他频率信息提供同步信息，用于比较和更新控制器1530中的算法。该信息可以为表、方程式、实时硬件监测信号采样或其他源。

就功能2而言，如果在表之内，所述代表参考波形的数据可以是任何长度和任何格式的、整数或非整数数据。所述表可以在运行时动态生成或者在编译时进行硬编码。所代表的波形的理想形态可以是正弦波或非正弦波。由数据值代表的波形均匀或不均匀分布在时域内，在时间上前移或后移或者它们的任何组合。该波形还可以由频域内的数据值表示，并以任何方式排列。该数据可以是压缩的或未压缩的。该数据可以用方程式表示，而非计算数据定位点，或者部分用方程式表示，部分用表来表示。在一个实施例中，表中存储的定位点是方程式的计算结果。在运行时处理期间可以更改该数据，以将所述理想波形的形态更改成另一种理想形态。如果在运行时更改，可以更改或使用不同值取代参考波形表1532中的值。可以对该数据进行校准，使其与输入波形精确同相，或者可以具有相位偏移。

就功能3而言，控制器1530可包括任何传统或标准的比较算法。一种控制算法比较代表输出波形的数据值，这些数据值由硬件采样并通过标准或非标准的采样技术转化成软件数据值。在一个实施例中，所述控制器将表的理想定位点或方程式计算值与所述同步信息进行逐点比较并逐点生成错误数据。在一个实施例中，所述控制器可以同时处理多个点，而非逐点处理。

就功能4而言，控制器1530包括一种选择算法，该选择算法使用任何标准或非标准技术创建或生成新数据。在一个实施例中，所述选择算法涉及进行计算。或者，该选择算法可以只选择数据，不进行处理或计算。该选择算法可取代定位点表中的数据值或者放弃该表中的数据值，转而使用另一个存储区域。作为选择过程的一部分，该选择算法可以将所述数据从时域转变至频域，反之亦然。该选择算法提供错误更新机制(如算法)，该机制识别数据值并在适用时纠正输出波形。因此，应用数据值后的输出波形与最佳理想波形更为相似。

就功能5而言，通过标准流程将更新表1534代表的新数据值应用于发生器1540中的硬件，推动生成所述输出波形。在一个实施例中，通过PWM机制或任何其他机制应用所述新数据值，将离散数据值转变成模拟输出波形。

图16示出了一种***的一个实施例的框图，其中该***利用功率因数调节将本地来源的电力传输给并网负载。***1600示出了一种并网转换器，该转换器与能量源、负载和电网相耦合。***1600的转换器1620代表某一控制节点的转换器，该转换器可以是根据本专利申请所述的任何实施例的转换器。***1600代表一种电力***，其包括相对稳定的能量源1610、转换器1620、负载1602和公用电网1630。负载1602代表与公用电网1630相连的用户。公用电网1630可以本专利申请所述的电网网络的任何实施例。相对稳定的能量源1610(例如，太阳能电池/电池组、风力发电机或者其他随时间变化的或环保电力源)和转换器1620为负载1602的本地能量源和转换器，它们位于公共耦合点的同一侧，为该负载提供电力。在一个实施例中，相对稳定的能量源1610提供可变/不稳定的直流电力源。该直流电力源可能随时间变化并且/或者其可用功率随环境条件而改变。转换器1620代表一种动态功率提取器和逆变器装置。

能量源1610是一种可变或不稳定的电力源。***1600包括转换器1620，转换器1620包括与直流/交流逆变器1624相耦合的直流/直流转换器1622，转换器1622和逆变器1624均与控制器(CPU)1640相耦合并由其控制。此外，开关装置S1626(如继电器)可选择性地将所述逆变器与负载1602和电网1630相连。在正常条件下，从能量源1610吸收直流功率，再由转换器1620提取、转换和动态处理，以动态产生相对无谐波失真和易变性的最大交流电流，并相对于电网1630的交流电压信号处于理想的相位上。使所产生的交流电流与电网交流电压同相，可为负载1602产生具有单位功率因数或接近单位功率因数的交流功率，意味着负载消耗的所有无功功率由电网1630提供。如果能量源1610产生足够的能量，可以满足负载1602的有功功率需求，转换器可以使负载仅从电网1630提取仅为或几乎仅为无功功率的交流功率。当能量源1610无法产生足够的直流功率来完全满足负载1602的功率需求时，转换器1620可以调节一个接口，允许有功功率从电网1630流向负载1602。

在一个实施例中，转换器1620可有意产生相对于所述电网的交流电压信号有一定程度的不同相的交流电流。因此，单个转换器1620可提供具有所需的任何功率因数的功率，以补偿电网1630的功率状态。在一个实施例中，多个转换器1620可在同一接口并行操作，每个转换器可以产生具有相同功率因数的功率，或者可以对每个转换器进行动态配置，以产生有功功率和无功功率的不同组合。

当能量源1610产生足够满足负载1602的功率时，逆变器电流和电网电流将流向电网1630。一般而言，电力通常可以返还给所述电网，而用户可以从提供给电网的电力中得到适当的报酬。在一个实施例中，一种电力返还情况可以涉及根据本专利申请所述的任何实施例向邻居用户提供电力。

在一个实施例中，电能表1632代表一种测量负载1602消耗的有功功率的仪表。在一个实施例中，无功伏安表1634代表一种测量负载1602消耗的无功功率的仪表。在一个实施例中，电能表1632和无功伏安表1634可以由一个仪表在物理上和/或功能上结合在一起。该仪表可以位于电网1630一侧。在一个实施例中，所述仪表(结合电能表1632和无功伏安表1634)位于一个公共耦合点上并与所述电网相连，它是包含转换器1620的控制节点的一部分。该仪表可以是根据本专利申请所描述的任何实施例的仪表。在一个实施例中，电能表1632通常测量电压和电流并利用这些测量值计算功率。应当认识到，在仅从电网1630提取无功功率的情况下，电能表1632将不会测量负载1602的任何功率消耗。无功伏安表1634可以测量和计算所消耗的无功功率，例如，通过测量负载处电网的电流和电压的相位，并根据测量值进行计算。

如前所述，在一个实施例中，相对于电网1630而言，转换器1620提供给负载1602的功率因数为1.0或接近1.0。因此，转换器1620可以执行功率因数校正。在一个实施例中，转换器1620可以提供谐波失真校正。在一个实施例中，转换器1620提供基于表的谐波失真校正。之前的谐波失真技术使用基于硬件的方法或快速傅里叶变换(FFT)。通过处理器或控制器实现的基于表的方法降低每个逆变器的成本并且比典型的硬件实现方法测量更准确，并且该方法可以根据结合***1500所做的描述。

转换器1620的逆变器1624根据所需的功率因数(单位功率因数或其他)产生输出。在一个实施例中，逆变器1634[根据上下文及附图，逆变器1634应为逆变器1624]监测与负载1602的连接点处的工作状态，并根据能量源和当前负载上的变化实时动态从能量源1610提供最大功率。因此，如果能量源1610产生的能量额发生变化，转换器1620可以根据该能量源实时修改输出。此外，如果负载1602的电阻条件发生变化(例如，开启吸尘器等感应电动机)，转换器可以自动对功率输出做出更改，以跟踪负载的需求。当条件发生变化时，所有上述更改可以实时发生。在一个实施例中，转换器1620可以提供输出调节，针对谐波失真提供比标准的要求更高效的整体谐波失真控制，因此，通过动态调节可变、不稳定的电力源以及变化的负载实现标准的合规和***性能的改善。

应当认识到，如果转换器1620的输出电压和电流彼此相位匹配并且与所述电网的电压相位匹配(例如，通过锁相环路或通过发电采样和反馈机制)，则将从所述电网吸收任何所需的无功功率。能量源1610提供的有功功率越多，位于负载1602本地处的电网电压和电网电流则越发不同相。如果所有有功功率均由本地提供，则位于负载1602本地处的电网电压和电网电流将90度不同相，导致电网有功功率贡献量降至0(记住，Preal＝(Vmax*Imax/2)cos(Vphase-Iphase))。

在一个实施例中，功率转换器1620的直流直流转换器1622包括输入和输出部分，在图中以虚线表示，将该装置分成两个部分。与能量源1610相耦合的部分可以称作输入部分，而与直流/交流逆变器1624相耦合的部分可以称作输出部分。在一个实施例中，转换器1622的操作是改变输入阻抗和输出阻抗，将能量源1610的能量传输至逆变器1624。在一个实施例中，转换器1622可以指功率提取器。

转换器1622可以进行阻抗匹配，改变输入接口，使来自能量源1610的能量传输最大化，而无需将电压或电流值固定在特定值。相反，该输入可以允许功率根据能量源1610产生的电压浮动，而电流将根据所产生的总功率进行匹配。同样地，在输出端，转换器1622进行阻抗匹配，改变输出接口，允许负载(在这种情况下，逆变器1624)以所述逆变器的工作电压消耗所需的功率。因此，转换器1622的输出可以浮动，以匹配逆变器1624的电压，并且产生电流以匹配总功率。转换器1622可以产生输出电流波形，而其大小由可供使用的能量额以及逆变器1624的工作电压决定。因此，所述输出浮动来与所述负载匹配，而非固定电流或电压。转换器1622之内的内部节点可以充当能量储存库，其中该输入阻抗匹配支持为内部节点进行高效充电，而输出阻抗匹配支持负载从该内部节点吸收能量。该输入和输出均通过电感和/或变压器与该内部节点耦合，以使该输入和输出彼此隔离开并与该内部节点隔离开。

控制器1640可以监测交流电流以及电网1630产生的电压，前者从直流/交流逆变器1624流出，后者体现在负载1602两端。控制器1640控制转换器1622的接口的至少一个电气参数，以控制其操作。参数1642和/或1644代表控制器1640的控制，以控制转换器1620之内的转换器1622的操作。在一个实施例中，参数1642和/或1624[根据上下文及附图，1624应为1644]可以是功率提取的转换信号的占空比，其改变输入和/或输出阻抗匹配，进而控制所述内部节点的充电以及从所述内部节点提取功率。每个参数的修改可能依赖于所监测电流和电压的特性。当适当调节的功率可供负载1602使用时，控制器1640还控制开关装置S1626使所述负载与所产生(通过转换器1622和逆变器1624从能量源1610产生)的功率相连。

在一个实施例中，转换器1620包括表1650，表1650提供基于表的控制功率因数的方法，用于调节转换器1620的操作，以产生所需的无功功率。所述表可以包含根据从所述***测量的输入条件而获得的条目，以获得所需的有功功率和无功功率组合。从并网节点获得的反馈可以包括电压过零检测、电压振幅以及电流波形信息。借助上述信息，控制器1640利用表1650来调节转换器1622和/或逆变器1624的操作。所述表可包含提供所述***试图创建的理想化输出信号的定位点。通过将输出性能与输入功率的理想化表示相匹配，有可能实现比仅试图以传统方式过滤和调节输出更卓越的***性能。

在一个实施例中，可以应用不包括特定的能量源1610的***1600。例如，可以连接转换器1620从电网1630接收功率，并产生供负载1602使用的输出，提供负载1602所需的有功功率和无功功率的任意组合。在一个实施例中，可以调节转换器1622来接收交流输入。在一个实施例中，可以使用硬件配置转换器1622的一个连接，来从所述电网产生直流功率，例如，交流直流转换器。然而，应当认识到，所述转换可能会导致低效率。在一个实施例中，可以利用输入变压器来实现转换器1622，该输入变压器将实现电网功率和内部节点之间的连接。

图17示出了分布式电网的一种节点的一个实施例的框图。节点1700代表控制节点，可以是根据本专利申请所述的任何实施例的控制节点的一个示例。节点1700包括各种硬件组件来实现其操作。通常，该硬件可以描述为处理器1710、功率分配硬件1720以及功率监测硬件1730。这些组件中的每个组件可以包括特定类型和功能的硬件，这些组件中的部分组件可以是图17所示的其他组件。

处理器1710代表节点1700内的一个或多个控制器或处理器。在一个实施例中，节点1700包括一个电能表、一个功率转换器和一个控制硬件，该控制硬件用于连接这两个组件并使它们与电网相连。在一个实施例中，每个独立的项均包含一个控制器，例如，计量仪表内的控制器以及功率转换器内的控制器。该功率转换器可以包括一个功率提取器控制器、一个逆变器控制器和另一个用于管理它们的控制器。因此，控制器1710可以代表多个控制器或控制逻辑组件，使节点1700能够检测和分配功率。

处理器1710管理和控制节点1700之内的硬件的操作，包括上文所述的任何硬件。处理器1710可以为节点1700提供现代电网智能(MGI)。在一个实施例中，处理器1710执行逻辑，针对节点1710[根据上下文及附图，节点1710应为节点1700]提供所述功能中的至少一些功能。就硬件提供的所述功能而言，处理器1710可以被视为控制器，用于控制所述硬件的操作。在一个实施例中，处理器1710为节点1700执行一个控制节点操作***。在一个实施例中，所述操作***是现代电网智能操作***(MGIOS)。MGIOS可以提供一系列能力和优势，至少包括下列中的一些能力和优势。

MGIOS可以针对节点1700的操作提供计算和一般控制。在一个实施例中，MGIOS使所述节点能够收集数据并作出决策，向节点***发送数据。在一个实施例中，MGIOS可以利用所述数据控制本地***，例如，与公共耦合点的同一侧相连的本地组件。在一个实施例中，MGIOS还发送数据供外部实体使用，例如公用事业单位管理者和/或电网网络中的其他节点。

在一个实施例中，MGIOS控制节点1700的调度功能。所述调度可以包括提供和接收数据，尤其是提醒，用于确定如何分配功率。在一个实施例中，MGIOS可以支持自主调度，允许电网网络的所述节点彼此之间共享控制所述电网的操作的信息。该自主调度指中央电网运营商不需要参与所述调度信息的生成或分配。

在一个实施例中，MGIOS支持控制功能。该控制可由人工、云端和/或自动化控制逻辑实现。在一个实施例中，MGIOS支持节点1700作为单独的节点独立工作和/或与电网网络中的其他控制节点一起工作。所述每个节点的独立工作可以使所述分布式网络无需中心发电厂便可正常运行，和/或仅需最少量的集中电网管理。

在一个实施例中，MGIOS可支持黑启动操作。黑启动操作是指节点1700可以将其所在部分的电网从离线状态恢复为在线状态。该操作可从集中电网管理处自主发生，例如通过电网网络的每个节点1700独立监测电网网络上游和下游的状态。因此，当条件允许时，节点1700可以上线，而无需等待电网运营商控制向所述节点的功率分配。因此，通过控制功率流向电网以及从电网流出，节点1700可以智能将其所在的节点部分恢复在线，因此可以防止启动问题。

在一个实施例中，MGI使节点1700能够提供多种线路电压。在一个实施例中，电网接口1780可以通过处理器1710的控制逻辑来控制与电网的连接，可对电网接口1780进行配置，实现多种不同的跳变点电压。每个跳变点电压可提供不同的控制事件。每个控制事件可以使处理器1710执行控制操作，以调节所述控制节点的接口。该接口可以是与负载的接口和/或与所述电网网络的接口。

在一个实施例中，MGI可以节约所述电网网络之内的互连。在一个实施例中，节点1700控制向电网网络的回流，通过限制回流和/或调节输出，来改变提供给所述电网的功率类型。在一个实施例中，节点1700提供公用电网控制功能，控制来自中心发电厂的功率流动，在传统上，这些控制功能由公用电网管理方执行。节点1700可以提供所述电网控制功能，以实现分布式电网。

功率分配硬件1720包括电力线、连接器、锁相环路、错误校正回路、变压器等接口保护或隔离装置和/或支持所述控制节点将能量从一个点传输至另一个点、控制接口以控制整个电网中的功率流动或进行其他操作的硬件。在一个实施例中，所述功率分配硬件可包括一个功率转换器。功率转换器可以是智能逆变器或微型逆变器，并且可以是根据***1500和1600的相关描述的功率转换器。

功率监测硬件1730包括连接器、信号线、采样硬件、反馈回路、计算硬件和/或支持所述控制节点监控一个或多个电网状态和/或负载状态的其他硬件。所述电网状态可以是或可以包括电压水平、相位、频率以及电网操作的其他参数。所述负载状态可以是或可以包括电压、电流、相位、频率以及负载电力需求的其他参数。

在一个实施例中，节点1700包括电网控制1740。电网控制代表用于控制所述电网网络接口的硬件和逻辑(例如，软件/固件逻辑、配置)。在一个实施例中，电网接口1780代表电网网络接口。电网控制1740可以包括有功功率控制1742和无功功率控制1744。所述有功功率控制和无功功率控制可以是根据本专利申请所述的任何实施例的有功功率控制和无功功率控制。在一个实施例中，有功功率控制1742包括向所述电网提供有功功率的逻辑(硬件和/或软件)。在一个实施例中，无功功率控制1744包括向所述电网提供无功功率的逻辑。向所述电网提供功率可包括改变一个接口，使所需类型和组合的功率流向所述电网。

在一个实施例中，节点1700包括本地控制1750。本地控制代表硬件和逻辑(例如，软件/固件逻辑、配置)，用于控制与所述负载的接口或与电网网络相连的公共耦合点下游项目的接口。本地控制1750可以包括有功功率控制1752和无功功率控制1754。所述有功功率控制和无功功率控制可以是根据本专利申请所述的任何实施例的有功功率控制和无功功率控制。在一个实施例中，有功功率控制1752包括向负载提供有功功率的逻辑(硬件和/或软件)。在一个实施例中，无功功率控制1754包括向负载提供无功功率的逻辑。向所述负载提供功率可包括改变一个接口，使所需类型和组合的功率从一个本地能量源和/或所述电网流向所述负载。

应当意识到，公用电网拥有不仅基于使用量，而且基于使用时间的费率结构。例如，公用电网可以拥有阶梯费率。在一个实施例中，处理器1710包括费率结构信息，该信息使处理器1710在计算如何利用电网控制1740和/或本地控制1750改变接口时能够将费率结构信息纳入考虑。将费率结构信息纳入考虑可包括确定在特定情况下何种功率(有功功率或无功功率)价值更高。因此，处理器1710可使发电价值最大化并且/或者将能源消耗的成本降至最低。在存在阶梯式费率结构的实施例中，处理器1710可根据尽可能将功率消耗保持最低的方式以及尽可能提供最大功率的方式来指示电网控制1740和/或本地控制1750。在一个实施例中，在控制电网控制1740和/或本地控制1750的操作时，处理器1710考虑公用电网或电网网络的要求。例如，所述电网可能存在缩减或其他状况，影响功率的提供和/或使用方式。在一个实施例中，当负载动态上线和离线时，节点1700可以调节功率输出。例如，当负载离线时，本地控制1750可以减小输出，当负载上线时，本地控制1750可以增加输出。

计量1760代表节点1700的计量能力，可包括根据本专利申请所述的任何实施例的仪表。在一个实施例中，计量1760可以包括负载控制计量1762。负载控制1762可以包括监测负载电力需量的逻辑。在一个实施例中，计量1760可以包括信号管理器1764。信号管理器1764包括创建、存储和使用能量信号监测负载状况的逻辑。更具体地说，信号管理器1764可以根据本专利申请所述的任何实施例管理包括复数电流矢量的能量信号。

传统上，需要安装网络电能表与所述电网相连。然而，新规定可能禁止与所述电网连接，除非满足特定的功能。计量1760可以使节点1700能够控制逆变器或转换器来响应在电力线上识别的特定负载和/或特定能量信号。根据计量1760的监测结果，节点1700可以对能量的产生和负载消耗提供实时控制。

在一个实施例中，节点1700包括数据接口1770。在一个实施例中，数据接口1770包括用于控制数据的数据管理器1772，其控制将发送至数据中心或数据管理的数据，以及从该数据中心或数据管理接收的数据。数据管理器1772可以向数据中心或类似的数据源发送请求来收集数据。在一个实施例中，数据接口1770包括外部管理器1774，外部管理器1774可以管理与数据中心、集中电网管理、电网网络中的其他节点和/或其他数据源的接口。在一个实施例中，数据管理器1772根据数据源发送的数据接收数据。在一个实施例中，外部管理器1774向数据源的数据发送请求。该请求可以是根据大量标准通信协议和/或专有协议中的任何协议发送的请求。通信媒介可以是任何在节点1700和数据源之间实现通信的媒介。在一个实施例中，外部管理器1774定期与数据源通信。在一个实施例中，外部管理器1774根据一个事件(例如，有更多可用的数据)与数据源通信，决定是否接收外部数据可用的指示或者数据管理器1772是否指示本地数据已准备就绪可以发送。数据接口1770可以支持可供市场使用的实时数据。在一个实施例中，数据接口1770提供数据收集，在一个实施例中，该数据收集可用于识别能量信号的电流。

在一个实施例中，节点1700包括电网接口1780。在一个实施例中，电网接口1780包括用于与公用电网相连的公用电网接口1782。在一个实施例中，电网接口1780包括用于与分布式电网网络相连的虚拟接口1784。电网接口的操作可以指现代电网智能(MGI)，指由处理器1710运行现代电网智能操作***(MGIOS)。电网接口1780可以包括将节点1700和电网基础设施相连的任何类型的接口，无论是传统公用电网基础设施和/或分布式电网网络。在一个实施例中，电网接口1780可以支持节点1700了解功率方向。在一个实施例中，所述电网网络提供调度信息，例如提供来自馈线的信号，指示功率方向。节点1700可以根据所述电网网络中功率流的方向管理其操作。电网接口1780还可以动态监测功率流方向的变化。

在一个实施例中，MGIOS支持节点1700调节一个或多个连接于公共耦合点下游的构件的操作，以测量所述电网的逆向操作。考虑以连接于公共耦合点下游的空调为例。在一个实施例中，MGIOS可以监测所述电网正面临重负载，并且可以决定降低所有空调载荷，为所述电网减压5至10分钟。因此，所述装置不需要停机，而且所述电网不需要关断任何部分的电力供应。相反，可以为选定负载降低功率一段时间，以便所述电网可以自我恢复。因此，MGIOS可以控制所述负载和/或电力源。所述操作可以减少或防止限电或轮流停电，例如，通过相应缩减电力需求，而非完全关断电力供应。

应当意识到，节点1700需要一定量的功率来操作。节点1700消耗的功率可以称作净损失功率，其指示当所述节点不产生电力时所述控制装置消耗的功率。在一个实施例中，节点1700包括休眠功能，以减少净损失功率。例如，控制太阳能等相对稳定的能量源的节点在没有太阳光时可以休眠，当太阳升起时可以唤醒。在一个实施例中，所述节点默认为低功率状态并根据以太网供电的太阳光检测器的信号唤醒，或者由其他外部信号触发将其唤醒。在一个实施例中，一个节点可以在夜晚休眠周期内唤醒，来进行升级或提供其他辅助服务。

图18示出了一个用于提供分布式电网控制的过程的一个实施例的流程图。在一个实施例中，提供分布式电网控制的过程1800包括计量仪表和/或功率转换器的一个实施例执行的操作。在一个实施例中，控制节点包括计量功能并计量公共耦合点处电网网络提供的能量，1802。所述电网网络可以是本专利申请所描述的任何电网网络。在一个实施例中，所述电网网络包括公用电网或者包括与公用电网的连接。该计量可以是根据本专利申请所描述的任何实施例的计量。在一个实施例中，所述控制节点监测公共耦合点下游的电力需量，1804。在一个实施例中，所述下游装置包括本地能量源或其他电力源，而所述控制节点监测公共耦合点下游的发电量，1806。所述能量源可以是用户建筑物上的本地能量源，并且/或者可以包括位于街区之内的街区电力源。

在一个实施例中，所述控制节点确定公共耦合点的网络节点是否符合电网规定，1808。所述电网规定可以包括对过电压情况(例如，过电压大小和/或电压的时间)、波形形状、频率、功率因数和/或其他状况的限制。所述控制节点可以包括配置到控制器中的规定控件和/或存储供所述控制节点的控制器使用的规定控件。所述规定可以包括由电网网络发送至所述控制节点的参数。

在一个实施例中，如果所述公共耦合点节点合规，1810YES分支，所述控制节点可以更新信息并继续监测，1812。继续监测可以在1802恢复。在一个实施例中，更新信息可以包括生成日志或报告信息，用于在本地存储和/或用于传输至电网网络。在一个实施例中，所述更新信息可以包括发送数据至所述电网网络的中央数据中心，其可包括由其他节点共享的信息。在一个实施例中，所述控制节点从所述数据中心获取数据，以确定所述电网网络上其他节点的状态。虽然所述公共耦合点节点处的规定的合规性可以独立于所述电网网络中的其他节点，在一个实施例中，控制节点可以基于所述电网网络中另一个节点的不合规性决定调节其操作。

因此，无论是自身未能符合电网规定还是另一个节点未能符合电网规定，在一个实施例中，所述控制节点确定所述电网网络存在不合规性，该不合规性可能受到所述公共耦合点处的操作控制的影响，1810NO分支。在一个实施例中，所述控制节点决定调节所述公共耦合点处与所述电网的一个接口，1814。控制一个接口可以包括改变从所述公共耦合点的电网网络一侧看去公共耦合点处的电力状态(例如，从电网一侧看向公共耦合点)。从所述接口的电网一侧看到的电力状态不一定与从所述公共耦合点之内看到的电力状态相同，因为与电网网络的连接方式影响所述公共耦合点处的功率流动方式。所述接口的控制指的是控制所述公共耦合点处的功率流动方式。所述控制可以包括利用控制节点改变所述公共耦合点处的操作，和/或改变一个或多个下游控制节点的操作来改变所述公共耦合点处的功率流动，这将改变所述电网部分和电网网络之间公共耦合点处的功率流动的集总效应。

在一个实施例中，所述控制节点确定如何调节与所述电网的接口，以保证合规性。在一个实施例中，该合规性可以通过本地公共耦合点节点处的动态控制在所述电网网络的不同节点处加以控制，以实现对不同公共耦合点节点的支持。因此，所述控制节点可以计算需要对本地接口进行的调节，以保证目标公共耦合点节点处的合规性，1816。在一个实施例中，该目标公共耦合点是所述本地公共耦合点节点。在一个实施例中，该目标公共耦合点是一个上游(指所述层次结构上游)公共耦合点节点。在一个实施例中，该目标公共耦合点是一个更加靠近公用电网发电厂的节点，因此可以视为所述公用电网的上游。在一个实施例中，该目标公共耦合点是一个远离公用电网发电厂的节点，因此可以视为所述公用电网的下游，尽管其在本地公共耦合点节点之内并非位于下游。因此，下游和上游可以拥有两种含义，其中电网中的上游指靠近或远离公用电网发电厂的节点[根据上下文应当为，电网中的上游指靠近公用电网发电厂的节点，而电网中的下游指远离公用电网发电厂的节点]。相对于公共耦合点的下游和上游可以指从所述分布式电网层次结构的下层(下游)或所述分布式电网层次结构上层任何节点(上游)与所述公共耦合点相连的任何装置。因此，传统电网意义上的上游指靠近发电厂，而分布式电网的上游指分层及分布式电网控制的上层。同样地，传统电网意义上的下游指远离发电厂，而分布式电网的下游指分层及分布式电网控制的下层。

如果所述控制节点要调节其本地无功功率，1818REACTIVE(无功)分支，该控制节点可以触发功率转换器来调节其无功功率输出和/或需求，来影响本地公共耦合点，1820。在一个实施例中，所述转换器可以调节本地能量源产生的无功功率量。在一个实施例中，所述转换器可以调节负载的无功功率消耗。在一个实施例中，调节无功功率可以指调节相对于复数电流矢量的电流波形。如果所述控制节点要调节其本地有功功率，1818REAL(有功)分支，该控制节点可以触发功率转换器来调节其有功功率输出或需求，来调节本地公共耦合点，1822。在一个实施例中，所述功率转换器调节公共耦合点上的有功功率和/或无功功率。在调节所述控制节点之后可以在1802恢复其操作监测。

在一方面，控制电网的方法包括：利用控制节点在公共耦合点上发电量和电力需量的相同一侧以及在公共耦合点上集中电网管理的相对一侧监测连接公用电网的公共耦合点处的发电量和电力需量；以及通过所述公共耦合点调节所述控制节点和所述集中电网管理之间的接口，以保持所述公共耦合点处符合电网规定。

在一方面，一种控制电网的装置包括：电网连接器，其便于用户节点在公共耦合点处与所述电网相连；控制器，其用于在公共耦合点用户节点一侧监测公共耦合点处的发电量和电力需量；以及功率转换器，其用于通过所述公共耦合点调节所述装置和集中电网管理之间的接口，以便从所述公共耦合点的用户节点一侧保持所述公共耦合点处符合电网规定。

在一方面，一种功率计量仪表包括：电网连接器，其便于用户节点在公共耦合点处与所述电网相连；控制器，其用于在公共耦合点用户节点一侧监测公共耦合点处的发电量和电力需量；以及I/O(输入/输出)，其用于将该控制器与功率转换器相连，该控制器将通过与该功率转换器相连的I/O发送一个或多个信号，使功率转换器根据该功率计量仪表的监测通过所述公共耦合点调节所述装置和集中电网管理之间的接口，以便从所述公共耦合点的用户节点一侧保持所述公共耦合点处符合电网规定。

就前三段落所述的方法、装置和/或功率计量仪表而言，下列实施例提供可以应用的实施方式的示例，它们仅为说明性实施例，并非限定性实施例。在一个实施例中，所述公共耦合点包括用户建筑物与所述电网的连接。在一个实施例中，所述公共耦合点包括与一个街区电网的连接，其中该街区包括多个用户建筑物。在一个实施例中，所述公共耦合点包括所述电网的变压器。在一个实施例中，所述公共耦合点包括至少一个位于所述电网下游的额外公共耦合点。在一个实施例中，监测发电量包括监测用户建筑物处可再生能源的发电量。在一个实施例中，调节所述接口包括调节所述公共耦合点处无功功率的相位偏移。在一个实施例中，调节所述无功功率的相位偏移包括在所述公共耦合点的同一侧通过所述公共耦合点改变从发电装置资源传输至所述电网的无功功率输出量。在一个实施例中，调节所述接口包括在所述公共耦合点的同一侧通过所述公共耦合点调节从发电装置资源传输至所述电网的有功功率输出量。在一个实施例中，监测包括从所述电网管理处理接收调度信息。

在一个方面，电网控制的一种方法包括：利用计量仪表测量电网网络在公共耦合点处提供给连接于该公共耦合点处的负载的能量，其中，所述计量仪表位于该公共耦合点处所述负载的相同一侧；确定所述负载从所述电网网络消耗无功功率；利用位于所述公共耦合点上所述负载和所述计量仪表的相同一侧的能量转换装置从所述电网网络吸收有功功率；以及利用该能量转换装置将来自所述电网网络的有功功率转化成所述公共耦合点相同一侧的无功功率，以提供给所述负载。

在一个方面，电网***内的分布式控制节点包括：电网连接器，其用于将负载与电网网络相连；计量仪表，其位于与电网网络相连的公共耦合点上所述负载的相同一侧，该计量仪表测量电网网络在所述公共耦合点处提供的能量并决定所述负载从电网网络消耗无功功率；以及能量转换装置，其位于公共耦合点上所述负载和所述计量仪表的相同一侧，该能量转换装置根据所述计量仪表的指示从所述电网网络提取有功功率，并在所述公共耦合点的同一侧将来自所述电网网络的有功功率转化成无功功率，以提供给所述负载。

在一个方面，一种电网***包括：多个负载，其与公共耦合点的同一侧电耦合；以及控制节点，其在所述公共耦合点处与该多个负载耦合，该控制节点包含计量仪表，用于测量电网网络在所述公共耦合点处提供的能量，并且决定所述负载中至少一个负载从所述电网网络消耗无功功率；以及能量转换装置，该能量转换装置用于根据该计量仪表的指示从所述电网网络提取有功功率，并在所述公共耦合点的同一侧将来自所述电网网络的有功功率转化成无功功率，以提供给至少一个负载。

就前三段落所述的方法、分布式控制节点和/或电网***而言，下列实施例提供可以应用的实施方式的示例，它们仅为说明性实施例，并非限定性实施例。在一个实施例中，所述电网网络包括一个公用电网。在一个实施例中，所述负载是与所述公共耦合点相连的多个负载之一。在一个实施例中，决定所述负载消耗无功功率还包括：识别对应于特定负载的能量信号，该能量信号包含工作中的负载的复数电流矢量；识别初级电流的有功功率分量和无功功率分量；以及识别谐波的有功功率分量、无功功率分量和相对于该初级电流的角位移。在一个实施例中，决定所述负载消耗无功功率还包括：确定所述负载是需要超前无功功率还是滞后无功功率；并且其中将有功功率转化成无功功率包括根据所述决定产生超前或滞后功率。在一个实施例中，从所述电网网络提取有功功率包括：仅从所述电网网络提取有功功率以及通过将该有功功率转变成无功功率来满足负载的所有无功功率需求。在一个实施例中，测量所述公共耦合点处提供的功率以及决定所述负载从所述电网网络消耗无功功率包括：根据所述计量仪表从所述电网网络的数据中心接收的控制信息进行测量和决定。在一个实施例中，根据从所述数据中心接收的控制信息进行测量和决定包括从公用电网集中管理的控制器接收信息。

在一个方面，一种与电网网络相连的方法包括：利用连接于公共耦合点用户侧的本地能量源产生本地有功功率；识别所述电网网络的状态，可通过向所述电网网络提供无功功率来调节该状态；利用位于公共耦合点用户侧的能量转换装置将该有功功率转化成公共耦合点用户侧的无功功率；以及通过所述公共耦合点将该无功功率传输至所述电网网络。

在一个方面，电网***内的一个用户节点包括：电网连接器，其使用户节点在公共耦合点的用户侧与电网网络相连；本地能量源，其与公共耦合点的用户侧相连，用于产生有功功率；以及能量转换装置，其位于公共耦合点的用户侧，用于将来自该本地能量源的有功功率转化成公共耦合点用户侧的无功功率，并通过公共耦合点将该无功功率传输至所述电网网络。

在一个方面，一种电网***包括：本地能量源，其与和所述电网***的一个电网网络相连的公共耦合点的用户侧相连，该本地能量源用于产生有功功率；以及控制节点，其在所述公共耦合点处与该本地能量源相连，该控制节点包含计量仪表，用于识别所述电网网络的状态，可通过向所述电网网络提供无功功率来调节该状态；能量转换装置，其将来自该本地能量源的有功功率转化成公共耦合点用户侧的无功功率，并通过所述公共耦合点将该无功功率传输至所述电网网络。

就前三段落所述的方法、用户节点和/或电网***而言，下列实施例提供可以应用的实施方式的示例，它们仅为说明性实施例，并非限定性实施例。在一个实施例中，所述电网网络包括一个公用电网。在一个实施例中，利用本地能量源产生本地有功功率包括在太阳能***中产生有功功率输出。在一个实施例中，利用本地能量源产生本地有功功率包括利用用户建筑物的能量源产生有功功率输出。在一个实施例中，识别电网状态还包括利用位于所述公共耦合点用户侧的计量仪表测量所述公共耦合点处的电网状态。在一个实施例中，识别电网状态还包括从所述公共耦合点的电网侧接收调度信息。在一个实施例中，接收调度信息包括从所述电网网络的分布式控制节点处接收调度信息。在一个实施例中，接收调度信息包括从数据中心接收调度信息。在一个实施例中，接收调度信息包括从公用电网的控制器处接收调度信息。在一个实施例中，将有功功率转化成公共耦合点用户侧的无功功率包括将该有功功率转化成超前无功功率。在一个实施例中，将有功功率转化成公共耦合点用户侧的无功功率包括将该有功功率转化成滞后无功功率。

在一个方面，电网控制的一种方法包括：利用位于与电网网络相连的公共耦合点上负载的相同一侧的计量仪表测量该负载吸收的电流，包括该电流的谐波，其中该负载包括多个不同的在所述公共耦合点的相同侧电耦合的装置其中之一；产生专门对应于该负载的能量信号，包括记录工作中的该负载的复数电流矢量，识别初级电流的有功功率分量和无功功率分量，以及识别谐波的有功功率分量、无功功率分量和相对于该初级电流的角位移；以及控制由所述公共耦合点处的谐波导致的该负载的噪声成分，以减少从该负载传导入所述电网网络的噪声。

在一个方面，电网***内的分布式控制节点包括：电网连接器，其使负载与电网***相连，其中该负载包括多个不同的在所述公共耦合点的相同侧电耦合的装置其中之一；计量仪表，其位于与电网网络相连的公共耦合点上负载的相同一侧，该计量仪表用于测量负载吸收的电流；控制器，其用于产生专门对应于该负载的能量信号，包括记录工作中的该负载的复数电流矢量，识别初级电流的有功功率分量和无功功率分量，以及识别谐波的有功功率分量、无功功率分量和相对于该初级电流的角位移，该控制器还控制由所述公共耦合点处的谐波导致的该负载的噪声成分，以减少从该负载传导入所述电网网络的噪声。

在一个方面，一种电网***包括：多个负载，其与公共耦合点的相同侧电耦合；以及控制节点，其在该公共耦合点处与该多个负载相连，该控制节点包括一个计量仪表，该计量仪表位于与电网网络相连的公共耦合点上负载的相同一侧，该计量仪表用于测量该多个负载中至少一个负载吸收的电流，产生专门对应于该至少一个负载的能量信号，包括记录工作中的该负载的复数电流矢量，识别初级电流的有功功率分量和无功功率分量，以及识别谐波的有功功率分量、无功功率分量和相对于该初级电流的角位移；以及功率转换器，其用于控制由所述公共耦合点处的谐波导致的该至少一个负载的噪声成分，以减少从该负载传导入所述电网网络的噪声。

就前三段落所述的方法、分布式控制节点和/或电网***而言，下列实施例提供可以应用的实施方式的示例，它们仅为说明性实施例，并非限定性实施例。在一个实施例中，控制所述负载的谐波的噪声成分还包括：调节与公共耦合点上负载的相同一侧连接的本地能量源的无功功率输出分量。在一个实施例中，控制所述负载的谐波的噪声成分还包括：调节提供给所述负载的无功电流分量，以产生补偿所述负载的能量信号的无功电流。在一个实施例中，控制所述负载的谐波的噪声成分还包括：降低所述负载工作电压的频率。在一个实施例中，其还包括：向所述电网网络上的控制装置发送所述负载的电流消耗信息，该控制装置位于所述公共耦合点上负载的不同侧。在一个实施例中，向所述控制装置发送有关所述负载的电流消耗信息包括：发送该电流消耗信息至电网控制器。在一个实施例中，向所述控制装置发送有关所述负载的电流消耗信息包括：发送该电流消耗信息至电网网络的不同控制节点。

在一个方面，监测电网节点处的电力的一种方法包括：在位于与电网网络相连的公共耦合点上本地负载的相同一侧的本地电网控制装置处获得调度信息，该调度信息指示所述公共耦合点处电网网络的电力状态；识别专门对应于该本地负载的能量信号，该能量信号包括工作中的该负载的复数电流矢量，识别初级电流的有功功率分量和无功功率分量，以及识别谐波的有功功率分量、无功功率分量和相对于该初级电流的角位移；以及控制由所述公共耦合点处的谐波导致的该负载的噪声成分，以减少从该负载传导入所述电网网络的噪声。

在一个方面，电网***内的一种分布式控制节点包括：电网连接器，其使负载与该电网***的电网网络相连，其中该负载包括多个不同的在所述公共耦合点的相同侧电耦合的装置其中之一；以及控制器，其用于获得调度信息，该调度信息指示所述公共耦合点处电网网络的电力状态；识别专门对应于该本地负载的能量信号；该能量信号包括工作中的该负载的复数电流矢量，识别初级电流的有功功率分量和无功功率分量，以及识别谐波的有功功率分量、无功功率分量和相对于该初级电流的角位移；并且控制由所述公共耦合点处的谐波导致的该负载的噪声成分，以减少从该负载传导入所述电网网络的噪声。

在一个方面，一种电网***包括：负载，其与公共耦合点电耦合；以及控制节点，其在该公共耦合点处该负载的相同一侧与该负载相连，该控制节点包括一个控制器，该控制器用于获得调度信息，该调度信息指示所述公共耦合点处电网网络的电力状态；识别专门对应于该本地负载的能量信号；该能量信号包括工作中的该负载的复数电流矢量，识别初级电流的有功功率分量和无功功率分量，并且识别谐波的有功功率分量、无功功率分量和相对于该初级电流的角位移；以及功率转换器，其用于控制由所述公共耦合点处的谐波导致的该至少一个负载的噪声成分，以减少从该负载传导入所述电网网络的噪声。

就前三段落所述的方法、分布式控制节点和/或电网***而言，下列实施例提供可以应用的实施方式的示例，它们仅为说明性实施例，并非限定性实施例。在一个实施例中，获取所述调度信息包括：从位于所述电网网络上公共耦合点的不同侧的另一个本地电网控制装置接收负载信息。在一个实施例中，获取所述调度信息包括：从公共电网控制器接收信息。在一个实施例中，获取所述调度信息还包括：接收指示电网网络上的节点需要电压支持的信息；还包括：确定相对于电网网络的所述需要电压支持的节点而言，所述公共耦合点位于所述电网网络的下游；并且向所述电网网络提供正的无功功率。在一个实施例中，获取所述调度信息还包括：接收指示电网网络上的节点需要电压支持的信息；还包括：确定相对于电网网络的所述需要电压支持的节点而言，所述公共耦合点位于所述电网网络的上游；并且向所述电网网络提供负的无功功率。在一个实施例中，控制所述负载的谐波的噪声成分还包括：调节与公共耦合点上负载的相同一侧连接的本地能量源的无功功率输出分量。在一个实施例中，控制所述负载的谐波的噪声成分还包括：调节提供给所述负载的无功电流分量，以产生补偿所述负载的能量信号的无功电流。

在一个方面，控制电网的一种方法包括：确定所述电网的一部分超出饱和阈值，其中，用户节点处与该电网部分相连的本地能量源产生的有功功率容量超过该电网部分的有功功率峰值需求的阈值百分比；以及动态调节电网的所述部分和所述集中电网管理之间的接口，以调节电网的所述部分的有功功率与无功功率之比(从集中电网管理处来看)。

在一个方面，控制电网的一种装置包括：电网连接器，其使电网的一部分在公共耦合点处与所述电网网络相连，其中，电网的该部分包括多个用户节点和位于用户节点的多个本地能量源；控制器，其用于确定电网的所述部分超出饱和阈值，其中所述电网部分的本地能量源产生的有功功率容量超过该电网部分的有功功率峰值需求的阈值百分比；以及功率转换器，其用于动态调节电网的所述部分和所述集中电网管理之间的接口，以调节电网的所述部分的有功功率与无功功率之比(从集中电网管理处来看)。

在一个方面，一种功率计量仪表包括：电网连接器，其使电网的一部分在公共耦合点处与所述电网网络相连，其中，电网的该部分包括多个用户节点和位于用户节点的多个本地能量源；控制器，其用于确定电网的所述部分超出饱和阈值，其中所述电网部分的本地能量源产生的有功功率容量超过该电网部分的有功功率峰值需求的阈值百分比；以及I/O(输入/输出)，其用于与功率转换器相连，该控制器将通过与该功率转换器相连的I/O发送一个或多个信号，使该功率转换器动态调节电网的所述部分和所述集中电网管理之间的接口，以调节电网的所述部分的有功功率与无功功率之比(从集中电网管理处来看)。

就前三段落所述的方法、装置和/或计量仪表而言，下列实施例提供可以应用的实施方式的示例，它们仅为说明性实施例，并非限定性实施例。在一个实施例中，确定所述电网部分超出饱和阈值包括在一个控制节点处从集中电网管理处接收所述电网部分的调度信息。在一个实施例中，确定所述电网部分超出饱和阈值包括在分布式控制节点之间分享信息。在一个实施例中，确定所述电网部分超出饱和阈值包括确定所述电网部分产生的有功功率容量超过有功功率峰值需求的10％。在一个实施例中，调节所述有功功率与无功功率之比包括将所述电网部分产生的至少一部分有功功率转化成无功功率。在一个实施例中，将有功功率转化成无功功率包括将所述电网部分在公共耦合点处的有功功率转化成无功功率。在一个实施例中，将有功功率转化成无功功率包括将所述电网部分之内的分布式控制节点处的有功功率转化成无功功率，以改变该分布式控制节点的公共耦合点处的有功功率与无功功率之比。在一个实施例中，调节所述有功功率与无功功率之比包括将至少一部分有功功率转移向所述电网部分的本地能量存储装置。

在一个方面，一种电网***包括：第一用户节点，其具有位于该第一用户节点本地的第一本地电力源，该第一用户节点与公共耦合点相连；第二用户节点，其具有位于该第二用户节点本地的第二本地电力源，该第二用户节点与公共耦合点相连；第一控制节点，其连接于所述公共耦合点和该第一用户节点之间；第二控制节点，其连接于所述公共耦合点和该第二用户节点之间；其中，该第一用户节点和该第二用户节点用于根据各个用户节点的本地电力需量以及其他各个控制节点的电力分配来控制来自该第一本地电力源和第二本地电力源的电力的分配。

在一个方面，电网***内的分布式控制节点包括：电网连接器，其连接于公共耦合点和第一用户节点之间，并通过该公共耦合点与第二用户节点相连，其中，第一用户节点具有位于该第一用户节点本地的第一本地电力源，第二用户节点具有位于该第二用户节点本地的第二本地电力源；控制器，其用于基于该第一用户节点的本地电力需量以及第二控制节点的电力分配来控制该第一本地电力源的电力分配。

在一个方面，控制电网的一种方法包括：在控制节点处监测第一用户节点的第一本地电力源的电力产生，第二用户节点的操作以及第一用户节点的电力需量，其中，第一用户节点和第二用户节点以及控制节点在公共耦合点处耦合在一起，其中，该第二用户节点具有位于该第二用户节点本地的第二本地电力源；并且基于该第一用户节点的本地电力需量以及第二控制节点的电力分配来动态控制该第一本地电力源的电力分配。

在一个方面，一种电网***包括：多个用户节点，其作为一个电网部分通过公共耦合点耦合在一起；该电网部分的第一和第二电力源通过所述公共耦合点彼此耦合在一起并与该多个用户节点耦合在一起，其中，该第一或第二电力源独自均无法产生足够的电力容量以满足该多个用户节点的峰值电力需量；以及至少一个第一控制节点，其与第一电力源相耦合，以及至少一个第二控制节点，其与第二电力源相耦合，该第一控制节点和第二控制节点用于根据多个用户节点的电力需量以及各个其他电力源的操作来控制从该第一和第二电力源向该多个用户节点的电力分配。

在一个方面，电网***内的分布式控制节点包括：电网连接器，其在公共耦合点处与多个用户节点以及第一和第二电力源相耦合，其中，该第一或第二电力源独自均无法产生足够的电力容量以满足该多个用户节点的峰值电力需量；一个控制器，用于根据多个用户节点的电力需量以及第二电力源的操作来控制第一电力源向多个用户节点的电力分配。

在一个方面，一种控制电网的方法包括：在控制节点处监测第一电力源的电力产生，第二电力源的操作以及多个用户节点的电力需量，其中，该多个用户节点，第一电力源和第二电力源以及该控制节点在公共耦合点处耦合在一起，并且其中，该第一或第二电力源独自均无法产生足够的电力容量以满足该多个用户节点的峰值电力需量；并且根据多个用户节点的电力需量以及第二电力源的操作来动态控制第一电力源向多个用户节点的电力分配。

就前六段落所述的电网***、分布式控制节点和/或方法而言，下列实施例提供可以应用的实施方式的示例，它们仅为说明性实施例，并非限定性实施例。在一个实施例中，每个用户节点包含一个用户建筑物。在一个实施例中，一个用户节点包含多个用户建筑物。在一个实施例中，单个用户建筑物包含多个用户节点。在一个实施例中，所述公共耦合点还与具有集中管理***和中央电力源的公用电网相连。在一个实施例中，所述公共耦合点还与第三电力源相连，其中，第一和第二电力源位于所述公共耦合点的同一侧，而第三电力源位于所述公共耦合点相对于第一和第二电力源的不同侧。在一个实施例中，第一控制节点和第二控制节点作为主从节点耦合在一起，其中，这些控制节点中的一个控制节点作为主节点控制所述公共耦合点之内的电力分配，而另一个控制节点作为从节点在该主节点的指导下分配电力。在一个实施例中，第一控制节点和第二控制节点用于控制电力的分配，包括在本地控制第一和第二电力源产生的无功功率。在一个实施例中，控制节点还包括位于该控制节点本地的功率转换器。在一个实施例中，其还包括中央数据存储装置，该中央数据存储装置与所述第一和第二控制节点相连，其用于存储和调度所述公共耦合点之内的发电量和电力需量信息。在一个实施例中，其还包括中央能量存储装置，该中央能量存储装置通过所述公共耦合点与所述第一和第二电力源相连，该中央能量存储装置能够根据所述第一和第二控制节点的控制来存储第一和/或第二电力源产生的能量。在一个实施例中，其还包括至少一个位于用户节点的用户建筑物电力源，该用户建筑物电力源用于在该用户建筑物处产生能量，其中，所述第一和第二控制节点用于根据所述多个用户节点的电力需量、其他各个电力源的操作以及该用户建筑物电力源产生的电力来控制向所述多个用户节点分配来自所述第一和第二电力源的电力。

本专利申请附图中所示的流程图提供各种流程操作顺序的示例。这些流程图可以表明一系列可由软件或固件程序的操作以及人工操作。在一个实施例中，流程图可以说明一种有限状态机(FSM)的状态，其可由硬件和/或软件来实现。尽管这些流程图以特定的顺序或次序显示，除非另作说明，这些操作的顺序可以更改。因此，图示所说明的实施例应当仅视为示例，并且该流程可以按照不同的次序执行，并且某些操作可以并行执行。此外，各个实施例中的一个或多个操作可以省略；因此，并非每个实施例都需要所有的操作。还可能存在其他程序流程。

就本专利申请所描述的各种操作或功能而言，它们可以描述或定义为软件代码、指令、配置和/或数据。该内容可以是可直接执行(“对象”或“可执行”格式)源代码或差分代码(“Delta”或“补丁”代码)。本专利申请所描述的实施例的软件内容可以通过一种存储有内容的制品来提供或者通过一种操作通信接口以经由该通信接口发送数据的方法来提供。一种机器可读存储介质可以使机器执行所述的功能或操作，并包括以机器(例如计算设备、电子***等)可获取的方式存储信息的任何机制，例如，可写入/非可写入介质(例如，只读储存器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备等)。一种通信接口包括与硬连线、无线、光学等介质中的任意一种相连的任何机制，用以与另一个设备通信，例如存储器总线接口、处理器总线接口、互联网连接、磁盘控制器等。可以对该通信接口进行配置，提供配置参数和/或发送信号，使该通信接口准备提供描述软件内容的数据信号。可以通过发送给该通信接口的一个或多个命令或者信号访问该通信接口。

本专利申请所描述的各种组件可以是执行所述操作或功能的一种方式。本专利申请所描述的各个组件包括软件、硬件或它们的组合。这些组件可以作为软件模块、硬件模块、专用硬件(例如，应用专用硬件、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)等)、嵌入式控制器、硬连线电路等来实现。

除本专利申请所描述的实施例外，在不脱离本发明范围的情况下，可以对本发明的公开实施例和实施方式做出修改。因此，专利申请中的说明和示例应视为说明性的，而非限制性的。本发明的范围应仅参照下列权利要求进行衡量。

Claims (34)

1.一种控制电网的方法，其包括：

利用控制节点在公共耦合点上发电量和电力需量的相同侧以及公共耦合点上集中电网管理的相对侧监测与公用电网相耦合的公共耦合点处的发电量和电力需量；以及

通过所述公共耦合点调节所述控制节点与所述电网集中管理间的接口，以保持所述公共耦合点处符合电网规定。

2.权利要求1所述的方法，其中，所述公共耦合点包括用户建筑物与所述电网的连接。

3.权利要求1所述的方法，其中，所述公共耦合点包括与一个街区的电网的连接，其中该街区包括多个用户建筑物。

4.权利要求1所述的方法，其中，所述公共耦合点包括所述电网的变压器。

5.权利要求1所述的方法，其中，所述公共耦合点包括至少一个位于所述电网下游的额外公共耦合点。

6.权利要求1所述的方法，其中，监测发电量包括监测用户建筑物处可再生能源的发电量。

7.权利要求1所述的方法，其中，调节所述接口包括调节所述公共耦合点处无功功率的相位偏移。

8.权利要求7所述的方法，其中，调节所述无功功率的相位偏移包括在所述公共耦合点的同一侧通过所述公共耦合点改变从发电装置资源传输至所述电网的无功功率输出量。

9.权利要求1所述的方法，其中，调节所述接口包括在所述公共耦合点的同一侧通过所述公共耦合点改变从发电装置资源传输至所述电网的有功功率输出量。

10.权利要求1所述的方法，其中，所述监测包括从所述电网管理处理接收调度信息。

11.一种控制电网的装置，其包括：

一个电网连接器，其在用户节点的一个公共耦合点处与所述电网相耦合；

一个控制器，其用于在所述公共耦合点的用户节点一侧监测所述公共耦合点处的发电量和电力需量；以及

一个功率转换器，其用于通过所述公共耦合点调节该装置和集中电网管理之间的接口，以从所述公共耦合点用户节点一侧保持所述公共耦合点处符合电网规定。

12.权利要求11所述的装置，其中，所述公共耦合点包括一个连接点，该连接点包含用户建筑物与所述电网的连接，包含多个用户建筑物的所述电网子部分与电网的连接，街区与所述电网的连接，或者所述电网基础设施的变压器。

13.权利要求11所述的装置，其中，所述控制器用于监测发电量，包括监测用户节点处可再生能源的发电量。

14.权利要求11所述的装置，其中，所述功率转换器用于调节所述接口，包括调节功率的无功功率分量(在所述公共耦合点处从所述电网看去)。

15.权利要求11所述的装置，其中，所述功率转换器用于调节所述接口，包括调节功率的有功功率分量(在所述公共耦合点处从所述电网看去)。

16.一种功率计量仪表，其包括：

一个电网连接器，其在用户节点的一个公共耦合点处与所述电网相耦合；

一个控制器，其用于在所述公共耦合点的用户节点一侧监测所述公共耦合点处的发电量和电力需量；以及

I/O(输入/输出)，其用于与功率转换器相连，该控制器将通过与该功率转换器相连的I/O发送一个或多个信号，使该功率转换器通过所述公共耦合点调节该装置和集中电网管理之间的接口，以根据该功率计量仪表的监测从所述公共耦合点用户节点一侧保持所述公共耦合点处符合电网规定。

17.权利要求16所述的功率计量仪表，其中，所述公共耦合点包括一个连接点，该连接点包含用户建筑物与所述电网的连接，包含多个用户建筑物的所述电网子部分与电网的连接，街区与所述电网的连接，或者所述电网基础设施的变压器。

18.权利要求16所述的功率计量仪表，其中，所述控制器用于监测发电量，包括监测用户节点处可再生能源的发电量。

19.权利要求16所述的功率计量仪表，其中，所述控制器用于通过该I/O发送信号，使该功率转换器调节所述接口，包括调节功率的无功功率分量(在所述公共耦合点处从所述电网看去)。

20.权利要求16所述的功率计量仪表，其中，所述控制器用于通过该I/O发送信号，使该功率转换器调节所述接口，包括调节功率的有功功率分量(在所述公共耦合点处从所述电网看去)。

21.一种进行电网控制的方法，其包括：

利用计量仪表测量与负载相连的所述公共耦合点处电网网络提供的能量，其中，该计量仪表位于所述公共耦合点上负载的相同一侧。

决定所述负载从所述电网网络吸收无功功率；

利用位于公共耦合点上所述负载和所述计量仪表的相同一侧的能量转换装置从所述电网网络提取无功功率；以及

利用所述能量转换装置在所述公共耦合点的同一侧将来自所述电网网络的有功功率转化成无功功率，以提供给所述负载。

22.一种电网***，其包括：

多个负载，其与所述公共耦合点的相同侧电耦合；以及

一个控制节点，其在所述公共耦合点处与该多个负载相连，该控制节点包括

一个计量仪表，其用于测量电网网络在所述公共耦合点处提供的能量，并确定所述多个负载中至少一个负载从所述电网网络处消耗无功功率；以及

一个能量转换装置，其用于根据所述计量仪表的指示从所述电网网络提取有功功率，并在所述公共耦合点的同一侧将来自所述电网网络的有功功率转化成无功功率，以提供给至少一个所述负载。

23.一种与电网网络相连的方法，其包括：

利用连接于与所述电网网络相连的公共耦合点的用户侧的本地能量源产生本地有功功率；

识别所述电网网络的状态，可通过向所述电网网络提供无功功率来调节该状态；

利用位于公共耦合点用户侧的能量转换装置将来该有功功率转化成公共耦合点用户侧的无功功率；以及

通过所述公共耦合点向所述电网网络提供无功功率。

24.一种电网***，其包括：

一种本地能量源，其与公共耦合点的用户侧相连，该公共耦合点与所述电网***的电网网络相连，该本地能量源用于产生有功功率；以及

一个控制节点，其在所述公共耦合点处与所述本地能量源相连，该控制节点包括

一个计量仪表，其用于识别所述电网网络的状态，可通过向所述电网网络提供无功功率来调节该状态；

一个能量转换装置，用于将该来自所述本地能量源的有功功率转化成公共耦合点用户侧的无功功率并通过所述公共耦合点将该无功功率传输至所述电网网络。

25.一种进行电网控制的方法，其包括：

利用位于与电网网络相连的公共耦合点上所述负载的相同一侧的计量仪表计量负载吸收的电流，包括该电流的谐波，其中，所述负载包括多个不同的在公共耦合点的相同侧电耦合的装置其中之一。

产生对应于特定负载的能量信号，包括记录工作中的负载的复数电流矢量；识别初级电流的有功功率分量和无功功率分量；以及识别谐波的有功功率分量、无功功率分量和相对于该初级电流的角位移；以及

控制由所述公共耦合点处的谐波导致的所述负载的噪声成分，以减少从所述负载传导入所述电网网络的噪声。

26.一种电网***，其包括：

多个负载，其与所述公共耦合点的相同侧电耦合；以及

一个控制节点，其在所述公共耦合点处与该多个负载相连，该控制节点包括

一个计量仪表，其位于与电网网络相连的公共耦合点上所述负载的相同一侧，该计量仪表用于测量至少一个所述负载吸收的电流，产生专门对应于该至少一个负载的能量信号，包括记录工作中的该负载的复数电流矢量，识别初级电流的有功功率分量和无功功率分量，以及识别谐波的有功功率分量、无功功率分量和相对于该初级电流的角位移。

一个功率转换器，其用于控制由所述公共耦合点处的谐波导致的所述至少一个负载的噪声成分，以减少从所述负载传导入所述电网网络的噪声。

27.一种监测电网节点处的功率的方法，其包括：

在位于与电网网络相连的公共耦合点上本地负载的相同一侧的本地电网控制装置处获得调度信息，该调度信息指示所述公共耦合点处电网网络的电力状态；

识别专门对应于该本地负载的能量信号，该能量信号包括工作中的该负载的复数电流矢量，识别初级电流的有功功率分量和无功功率分量，以及识别谐波的有功功率分量、无功功率分量和相对于该初级电流的角位移；以及

控制由所述公共耦合点处的谐波导致的所述负载的噪声成分，以减少从所述负载传导入所述电网网络的噪声。

28.一种电网***，其包括：

一个负载，其与一个公共耦合点电耦合；以及

一个控制节点，其与所述公共耦合点上所述负载的相同一侧的负载相连，该控制节点包括

一个控制器，其用于获取指示所述公共耦合点处所述电网的电力状态的调度信息；识别专门对应于本地负载的能量信号；该能量信号包含工作中的负载的复数电流矢量；识别初级电流的有功功率分量和无功功率分量；以及识别谐波的有功功率分量、无功功率分量和相对于该初级电流的角位移；以及

一个功率转换器，其用于控制由所述公共耦合点处的谐波导致的所述至少一个负载的噪声成分，以减少从所述负载传导入所述电网网络的噪声。

29.一种控制电网的方法，其包括：

确定所述电网的一部分超出饱和阈值，其中与所述电网部分相连的用户节点处的本地能量源产生的有功功率容量超过该电网部分的有功功率峰值需求的阈值百分比；以及

动态调节电网的所述部分和集中电网管理之间的接口，以调节所述电网部分的有功功率与无功功率之比(从集中电网管理处来看)。

30.一种功率计量仪表，其包括：

一个电网连接器，其使所述电网一部分在公共耦合点处与所述电网相连，其中，所述电网部分包括多个用户节点和位于用户节点的多个本地能量源；

一个控制器，其用于确定所述电网部分超出饱和阈值，其中所述电网部分的本地能量源产生的有功功率容量超过该电网部分的有功功率峰值需量的阈值百分比；以及

I/O(输入/输出)，其用于与功率转换器相连，该控制器将通过与该功率转换器相连的I/O发送一个或多个信号，使该功率转换器动态调节该电网部分和集中电网管理之间的接口，以调节所述电网部分的有功功率与无功功率之比(从集中电网管理处来看)。

31.一种电网***，其包括：

第一用户节点，其具有位于该第一用户节点本地的第一本地电力源，该第一本地电力源与公共耦合点相连；

第二用户节点，其具有位于该第二用户节点本地的第二本地电力源，该第二本地电力源与公共耦合点相连；

第一控制节点，其连接于公共耦合点和该第一用户节点之间；

第二控制节点，其连接于公共耦合点和该第二用户节点之间；

其中，所述第一控制节点和第二控制节点用于根据各个用户节点的本地电力需量以及其他各个控制节点的电力分配来控制所述第一和第二电力源的电力的分配。

32.一种控制电网的方法，其包括：

在控制节点处监测第一用户节点的第一电力源的电力产生，第二用户节点的操作以及第一用户节点的电力需量，其中，该第一用户节点和第二用户节点以及该控制节点在公共耦合点处耦合在一起，并且其中，第二用户节点具有位于该第二用户节点本地的第二本地电力源；以及

根据第一用户节点的本地电力需量以及第二控制节点的电力分配来动态控制第一电力源的电力分配。

33.一种电网***，其包括：

多个用户节点，其作为一个电网部分通过公共耦合点耦合在一起；

多数电网部分的第一和第二电力源，其通过所述公共耦合点彼此相连并与所述多个用户节点相连，其中，该第一或第二电力源独自均无法产生足够的电力容量以满足该多个用户节点的峰值电力需量；以及

至少一个与所述第一电力源相连的第一控制节点和至少一个与所述第二电力源相连的第二控制节点，所述第一控制节点和第二控制节点用于根据所述多个用户节点的电力需量以及其他各个电力源的操作来控制所述第一和第二电力源向所述多个用户节点的电力分配。

34.一种控制电网的方法，其包括：

在控制节点处监测第一电力源的电力产生，第二电力源的操作以及多个用户节点的电力需量，其中，该多个用户节点、第一电力源和第二电力源以及该控制节点在公共耦合点处耦合在一起，并且其中，该第一或第二电力源独自均无法产生足够的电力容量以满足该多个用户节点的峰值电力需量；以及

基于该多个用户节点的电力需量以及第二电力源的操作来动态控制该第一电力源向所述多个用户节点的电力分配。