專利名稱：鈉硫電池的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向電力系統(tǒng)供給電力的互聯(lián)系統(tǒng)中的鈉硫電池的控制方法，所述 互聯(lián)系統(tǒng)組合了風(fēng)力發(fā)電裝置等其輸出變化的發(fā)電裝置和具有多個(gè)鈉硫電池的電力儲(chǔ)藏 補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
近年來，用風(fēng)力、太陽光、地?zé)岬劝l(fā)電的自然能源發(fā)電裝置引人注目，并投入實(shí)際 應(yīng)用。自然能源發(fā)電裝置是一種不使用石油等有限資源而使用自然存在的無窮無盡的能 源、無污染的發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置能抑制二氧化碳的排放，因此，從防止地球變暖的觀點(diǎn) 出發(fā)，引入該裝置的企業(yè)、自治體等正在增加。但是，由于從自然界獲得的能源是時(shí)刻變化的，因此，要將自然能源發(fā)電裝置普及 化，則存在無法避免輸出功率變化的問題。因此，為消除這個(gè)問題，在采用自然能源發(fā)電裝 置時(shí)，優(yōu)選構(gòu)筑互聯(lián)(發(fā)電)系統(tǒng)，該系統(tǒng)組合了該自然能源發(fā)電裝置、和以多個(gè)鈉硫電池 (二次電池)為主要構(gòu)成元件的電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置。鈉硫電池，其能量密度高、能在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行高輸出且快速響應(yīng)性突出，因此，通 過同時(shí)設(shè)置用于控制充電及放電的雙向轉(zhuǎn)換器，具有如下優(yōu)點(diǎn)能補(bǔ)償在幾百m秒一幾秒 下可能發(fā)生的自然能源發(fā)電裝置的輸出變化。因此，可以認(rèn)為，對自然能源發(fā)電裝置組合了 電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置的互聯(lián)系統(tǒng)是優(yōu)選的發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置以多個(gè)鈉 硫電池為構(gòu)成元件。

發(fā)明內(nèi)容
以多個(gè)鈉硫電池為構(gòu)成元件的電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置在負(fù)荷平均化用途中如下運(yùn)轉(zhuǎn) 全部鈉硫電池連續(xù)進(jìn)行放電達(dá)到放電末期，之后連續(xù)進(jìn)行充電變成充電末期(充滿電)。因 此，鈉硫電池相互之間難以產(chǎn)生利用率偏差。對此，對自然能源發(fā)電裝置組合了以多個(gè)鈉硫電池為構(gòu)成元件的電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝 置的互聯(lián)系統(tǒng)，補(bǔ)償自然能源發(fā)電裝置的變化，并起到根據(jù)由人為或計(jì)算機(jī)指定的運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì) 劃(發(fā)電計(jì)劃)實(shí)現(xiàn)順暢或完全平穩(wěn)(作為互聯(lián)系統(tǒng)的)輸出的功能，因此鈉硫電池頻繁 重復(fù)進(jìn)行充電及放電的運(yùn)轉(zhuǎn)，控制電池使其既不處于充電末期也不處于放電末期。用多個(gè)電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置維持發(fā)電計(jì)劃時(shí)，可以想到通過如下方法來力求實(shí)現(xiàn)整 體平衡在計(jì)劃值和自然能源發(fā)電裝置的偏差大的情況下(計(jì)劃值和由自然能源產(chǎn)生的發(fā) 電功率之間有差距的狀態(tài))，運(yùn)轉(zhuǎn)全部所述多個(gè)電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置；當(dāng)偏差小的情況(計(jì)劃 值和由自然能源產(chǎn)生的發(fā)電功率相接近的狀態(tài))，在多個(gè)電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置中，停止多余的 單元(包含鈉硫電池的電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置)的運(yùn)轉(zhuǎn)，僅運(yùn)轉(zhuǎn)幾臺(tái)電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置，或在多 個(gè)電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置中，增加某些單元的控制量，減少某些單元的控制量。其結(jié)果，可能會(huì) 出現(xiàn)每個(gè)鈉硫電池的利用率相互不同而產(chǎn)生偏差的情況。當(dāng)鈉硫電池的利用率產(chǎn)生偏差時(shí)，只對利用率高的鈉硫電池促進(jìn)了其劣化，實(shí)際上難以用運(yùn)轉(zhuǎn)年數(shù)來對鈉硫電池進(jìn)行質(zhì)量管理(劣化預(yù)測)。隨著劣化，有時(shí)鈉硫電池的剩 余容量(電池深度)會(huì)降低到意料之外，這些對互聯(lián)系統(tǒng)的長期運(yùn)用不利。本發(fā)明鑒于以上情況而做出的，其課題是提供一種實(shí)現(xiàn)互聯(lián)系統(tǒng)中鈉硫電池的利 用率均勻化的方法，所述互聯(lián)系統(tǒng)組合了其輸出變化的自然能源發(fā)電裝置和以多個(gè)鈉硫電 池為構(gòu)成元件的電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置。重復(fù)研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)事先對多個(gè)鈉硫電池進(jìn)行分組， 在一定期間對其進(jìn)行自動(dòng)輪換，由此就能夠解決上述課題。具體地，本發(fā)明提供以下方法。S卩、根據(jù)本發(fā)明，提供一種鈉硫電池的控制方法，是一種多個(gè)鈉硫電池的控制方 法，多個(gè)鈉硫電池在組合了其輸出功率變化的發(fā)電裝置和電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置并向電力系統(tǒng) 供給電力的互聯(lián)系統(tǒng)中，構(gòu)成電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置并補(bǔ)償發(fā)電裝置的輸出功率變化，將多個(gè) 鈉硫電池分成多個(gè)組，將為補(bǔ)償發(fā)電裝置的輸出功率變化的全部鈉硫電池應(yīng)提供的輸入輸 出功率分配給各組，并定期輪換分成各組的多個(gè)鈉硫電池。輪換是指將構(gòu)成多個(gè)鈉硫電池的每個(gè)鈉硫電池輪流分到各組。具體地是指，在一 定長時(shí)間內(nèi)(例如以1年為單位的期間)，通過變更分組或更換鈉硫電池，使構(gòu)成多個(gè)鈉硫 電池的每個(gè)鈉硫電池被分在特定組的時(shí)間相同。所述定期輪換優(yōu)選在1個(gè)月以內(nèi)進(jìn)行。例如，可以每周、每10日、每兩周、每個(gè)月 等進(jìn)行一次。本發(fā)明鈉硫電池的控制方法中，所述輪換優(yōu)選地每10日進(jìn)行一次。本發(fā)明鈉硫電池的控制方法中優(yōu)選變更屬于各組的鈉硫電池的個(gè)數(shù)。本發(fā)明鈉硫電池的控制方法特別適合用于，其輸出變化的發(fā)電裝置為使用風(fēng)力、 太陽光、地?zé)嶂械囊环N或兩種以上自然能源的自然能源發(fā)電裝置的情況。本發(fā)明鈉硫電池的控制方法是一種多個(gè)鈉硫電池的控制方法，所述多個(gè)鈉硫電池 在組合了其輸出變化的發(fā)電裝置和電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置并向電力系統(tǒng)供給電力的互聯(lián)系統(tǒng) 中，構(gòu)成所述電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置。本說明書中，構(gòu)成多個(gè)鈉硫電池的每個(gè)(1個(gè))鈉硫電池 是指在控制單位上與其他相區(qū)別的鈉硫電池。不是由單電池個(gè)數(shù)、模塊電池個(gè)數(shù)、輸出大小 等來決定。具體地，當(dāng)鈉硫電池構(gòu)成電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置時(shí)，將由一個(gè)雙向轉(zhuǎn)換器控制下的鈉 硫電池作為一個(gè)鈉硫電池來使用(后述的圖1中，按照No. I-N0. η分別畫有多個(gè)鈉硫電池 3，(例如)稱為No. 1鈉硫電池3時(shí)，將No. 1中的多個(gè)鈉硫電池3僅用No. 1鈉硫電池3來 表示)。雖然最好鈉硫電池全部為相同額定容量的鈉硫電池，但不必一定相同。本發(fā)明鈉硫電池的控制方法，將多個(gè)鈉硫電池分成多個(gè)組，將為補(bǔ)償所述發(fā)電裝 置的輸出功率變化的全部鈉硫電池應(yīng)提供的輸入輸出功率分配給各組，并定期輪換分成各 組的所述多個(gè)鈉硫電池，因此抑制了只有特定鈉硫電池的利用率的上升，從而實(shí)現(xiàn)利用率 的均勻化。本說明書所說的鈉硫電池的利用率是指多個(gè)鈉硫電池中，該鈉硫電池被利用的程 度。具體地，用周期數(shù)的比較來相互判斷鈉硫電池的利用率。所謂周期數(shù)是，例如以放電為 基準(zhǔn)，運(yùn)轉(zhuǎn)開始以來該鈉硫電池所放電的總電量(累計(jì)量)除以額定電量(容量)得到的數(shù)。根據(jù)本發(fā)明鈉硫電池的控制方法，全部所述多個(gè)鈉硫電池的利用率變均勻。因此， 特定鈉硫電池的剩余容量(即便充電也無法充電的區(qū)域(容量))不會(huì)增加到意料之外，并 且難以引起使補(bǔ)償自然能源發(fā)電裝置輸出變化的鈉硫電池(電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置)的運(yùn)轉(zhuǎn)范 圍變小的問題。即，通過電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置，能夠繼續(xù)長期地補(bǔ)償自然能源發(fā)電裝置的輸出變化，其中，所述電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置使用了用本發(fā)明鈉硫電池的控制方法控制的鈉硫電池。 從而，顯著提高互聯(lián)系統(tǒng)的長期運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。本發(fā)明的鈉硫電池的控制方法，能夠作為對在組合了發(fā)電裝置和電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝 置并向電力系統(tǒng)供給電力的互聯(lián)系統(tǒng)中，構(gòu)成電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置的多個(gè)鈉硫電池的控制方 法來使用，其中，所述發(fā)電裝置使用了風(fēng)力、太陽光、地?zé)岬茸匀荒茉辞移漭敵鲎兓?br>

圖1是表示具備其輸出變化的發(fā)電裝置及電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置的互聯(lián)系統(tǒng)的一例 的系統(tǒng)構(gòu)成圖。圖2是表示將互聯(lián)系統(tǒng)的全部鈉硫電池應(yīng)提供的總控制量分配給各鈉硫電池的 邏輯方框圖。圖3是表示對分組的多個(gè)鈉硫電池進(jìn)行定期輪換(rotation)的狀態(tài)的說明圖。1電力系統(tǒng)3鈉硫電池4雙向轉(zhuǎn)換器5電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置7風(fēng)力發(fā)電裝置8互聯(lián)系統(tǒng)9變壓器41、42、43、44 功率表
具體實(shí)施例方式以下，在適當(dāng)參照附圖的同時(shí)對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說明，但本發(fā)明不應(yīng)解釋 為被這些實(shí)施方案所限定。在不超出本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的普通 技術(shù)知識(shí)，可以對其進(jìn)行種種變更、修改、改良、替換。例如，雖然附圖表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施 方案，但是本發(fā)明并不被附圖表示的方案或附圖表示的信息所制限。從實(shí)施和驗(yàn)證本發(fā)明 的角度來講，雖然可以適用與本說明書中記載的方法相同的方法或等同的方法，但是優(yōu)選 方法為以下所述的方法。首先，對互聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行說明。圖1所示的系統(tǒng)構(gòu)成圖表示具備其輸出變化的發(fā)電 裝置及電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置的互聯(lián)系統(tǒng)的一例。圖1所示的互聯(lián)系統(tǒng)8具備將風(fēng)力轉(zhuǎn)為風(fēng) 車轉(zhuǎn)動(dòng)而使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電裝置7 (自然能源發(fā)電裝置)和電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5。另 外，電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5具有作為二次電池的鈉硫電池3 (有時(shí)記載成NAS電池)，其能儲(chǔ) 藏電力并將其輸出；具有直流/交流轉(zhuǎn)換功能的雙向轉(zhuǎn)換器4;變壓器9。雙向轉(zhuǎn)換器4例 如可以由斬波器(chopper)和變換器(inverter)構(gòu)成，或者由變換器構(gòu)成?；ヂ?lián)系統(tǒng)8具 備No. 1-No. m(m為大于1的整數(shù))的m系列的風(fēng)力發(fā)電裝置7及No. 1-Νο. η (η為大于1的 整數(shù))的系列鈉硫電池3 (電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5)。此外，如上所述，將包含于1個(gè)電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5中的鈉硫電池3整體作為一個(gè) 鈉硫電池3來使用。另外，一般在互聯(lián)系統(tǒng)中附加私人發(fā)電裝置作為發(fā)電裝置，還有作為負(fù) 荷的鈉硫電池的加熱器或其他輔助裝置，但在互聯(lián)系統(tǒng)8中將其省略。在本發(fā)明的鈉硫電池的控制方法中，這些輔助裝置等的電力，可以視為包含于其輸出變化的發(fā)電裝置(風(fēng)力 發(fā)電裝置7)所發(fā)出的電力中(增加或減少的功率)。在互聯(lián)系統(tǒng)8中，在電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5中進(jìn)行鈉硫電池3的放電，用功率表42 測定的功率Pn補(bǔ)償由風(fēng)力發(fā)電裝置7所發(fā)出的功率(用功率表43測定的功率Pw)的輸出 變化。具體地，通過控制鈉硫電池3的放電(即功率Pn)使互聯(lián)系統(tǒng)8整體輸出的功率(用 功率表41測定的功率Pt)滿足Pt = PW+PN =恒定(PN = Pt-Pw)，從而將互聯(lián)系統(tǒng)8整體輸 出的功率Pt變成穩(wěn)定而質(zhì)量良好的功率，供給于例如在配電變電站和電力需要者之間的電 力系統(tǒng)1。另外，在互聯(lián)系統(tǒng)8中，根據(jù)由風(fēng)力發(fā)電裝置7所發(fā)的功率Pw的輸出變化，在電 力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5中進(jìn)行鈉硫電池3的充電。具體地，通過控制鈉硫電池3的充電(即功 率-Pn)，使由功率表42測定的功率Pn為Pn = -Pw,從而消耗變化的功率Pw，能使互聯(lián)系統(tǒng)8 整體輸出的功率Pt變成0。在鈉硫電池3進(jìn)行放電及充電的任意一種情況下，基于來自風(fēng)力發(fā)電裝置7的輸 出(功率Pw)，在電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5中通過改變雙向轉(zhuǎn)換器4的控制目標(biāo)值使鈉硫電池3 進(jìn)行充電或放電，以輸入或輸出用來補(bǔ)償風(fēng)力發(fā)電裝置7的輸出，從而吸收風(fēng)力發(fā)電裝置7 的輸出變化。由于該互聯(lián)系統(tǒng)8能夠使用幾乎不排出二氧化碳的自然能源發(fā)電裝置(風(fēng)力 發(fā)電裝置7)及鈉硫電池3 (電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5)來供給穩(wěn)定而質(zhì)量良好的功率，因此可以 說是理想的發(fā)電裝置。下面，參照圖2及圖3說明，將圖1示出的互聯(lián)系統(tǒng)8中的多個(gè)鈉硫電池3分成 1-x組并分配輸入輸出功率的方法、及定期輪換分組的多個(gè)鈉硫電池的方法?；ヂ?lián)系統(tǒng)8中的No. 1-Νο. η的多個(gè)鈉硫電池3被分成1_χ組。而且，如圖2所示， 互聯(lián)系統(tǒng)8全部鈉硫電池3應(yīng)提供的總控制量通過各分配邏輯，以No. 1-Νο. η的鈉硫電池 3的控制量(No. 1-No. nNAS電池(單元)控制量)分配。作為分配邏輯可以例舉出根據(jù)應(yīng)輸入輸出的功率的強(qiáng)弱或控制狀態(tài)來分配鈉硫 電池3應(yīng)提供的總控制量的邏輯。根據(jù)以下控制方法的不同，能夠從總控制量分配分別提 供No. 1-Νο. η鈉硫電池3的控制量，即與風(fēng)力發(fā)電裝置7的輸出變化不相關(guān)地以恒定功率 控制鈉硫電池3 ；隨風(fēng)力發(fā)電裝置7的輸出變化控制鈉硫電池3 ；或者停止鈉硫電池3工作。 圖2中的控制組1、2、···η是指根據(jù)這樣的(例如)控制方法的不同而分的組，而不是指將 多個(gè)鈉硫電池3分成組了的組。以上述例子來說，圖2中，例如、控制組1與風(fēng)力發(fā)電裝置 7的輸出變化不相關(guān)地以恒定功率控制鈉硫電池3 (例如No. 1鈉硫電池3)(分配控制量以 實(shí)現(xiàn)上述那樣的控制)；控制組2隨風(fēng)力發(fā)電裝置7的輸出變化控制鈉硫電池3 (例如No. 2 鈉硫電池3)(同樣地，分配控制量以實(shí)現(xiàn)上述那樣的控制)；控制組3停止鈉硫電池3(例 如No. 3鈉硫電池3)的工作(同樣地，分配控制量以實(shí)現(xiàn)上述那樣的控制，如果停止工作， 控制量則為零)。圖3是表示每10日定期對分成1-x組的No. 1-Νο. η鈉硫電池3進(jìn)行輪換的狀態(tài) 的說明圖。圖3示出的狀態(tài)中，經(jīng)過10日后，將原來組χ的屬性變更為原來組1的屬性，將 原來組1的屬性變更為原來組2的屬性，以下依次順延，每10日進(jìn)行一次這樣的變更。艮口， 組的屬性在變化，與此相伴，被分配到的控制量也在變化。例如，與風(fēng)力發(fā)電裝置7的輸出變化不相關(guān)地以恒定功率對No. 1鈉硫電池3進(jìn)行控制(分配控制量以實(shí)現(xiàn)上述那樣的控制)，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電裝置7的輸出變化，對No. 2鈉硫 電池3進(jìn)行控制(分配控制量以實(shí)現(xiàn)上述那樣的控制)，停止No. 3鈉硫電池3工作，這樣的 各控制如果固定而進(jìn)行，則鈉硫電池3的利用率產(chǎn)生偏差，則只對利用率高的鈉硫電池3促 進(jìn)了其劣化，但如果對分成組的鈉硫電池3定期進(jìn)行輪換，就不會(huì)只讓特定的鈉硫電池3的 利用率上升，可實(shí)現(xiàn)利用率的均勻化，其結(jié)果，就不會(huì)只對特定的鈉硫電池3促進(jìn)其劣化。此外，雖然在圖2及圖3的例中，將No. 1-Νο. η的鈉硫電池3分別作為1個(gè)組來使 用，使分配的控制量和鈉硫電池3成1對1對應(yīng)，使鈉硫電池3和(分組)組成為1對1對 應(yīng)，但也可使控制單位不同的多個(gè)鈉硫電池3作為1個(gè)組來使用。例如將No. UNo. 2,No. 3 的3個(gè)鈉硫電池3作為1個(gè)組來處理，對此可以分配一個(gè)控制量并賦予(例如)組1的屬 性。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明適合作為向電力系統(tǒng)供給電力的互聯(lián)系統(tǒng)中的鈉硫電池的控制方法來使 用，所述互聯(lián)系統(tǒng)組合了風(fēng)力發(fā)電裝置等其輸出變化的發(fā)電裝置和具有多個(gè)鈉硫電池的電 力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置。
權(quán)利要求
1.一種鈉硫電池的控制方法，是多個(gè)鈉硫電池的控制方法，所述多個(gè)鈉硫電池在組合 了其輸出功率變化的發(fā)電裝置和電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置并向電力系統(tǒng)供給電力的互聯(lián)系統(tǒng)中， 構(gòu)成所述電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置并補(bǔ)償所述發(fā)電裝置的輸出功率變化，將多個(gè)鈉硫電池分成多個(gè)組，將為補(bǔ)償所述發(fā)電裝置的輸出功率變化的全部鈉硫電池應(yīng)提供的輸入輸出功率分配 給各組，并定期輪換分成各組的所述多個(gè)鈉硫電池的順序。
2.權(quán)利要求1所述的鈉硫電池的控制方法，所述輪換每10日進(jìn)行一次。
3.權(quán)利要求1或2所述的鈉硫電池的控制方法，變更屬于各組的鈉硫電池的數(shù)量。
4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的鈉硫電池的控制方法，所述其輸出變化的發(fā)電裝置為使用風(fēng) 力、太陽光、地?zé)嶂械囊环N或兩種以上自然能源的自然能源發(fā)電裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鈉硫電池的控制方法，具體地，將為補(bǔ)償發(fā)電裝置的輸出功率變化而提供給全部鈉硫電池的輸入輸出功率分配給各組，并定期輪換分成各組的多個(gè)鈉硫電池。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)鈉硫電池利用率的均勻化。
文檔編號(hào)H02J3/32GK102144329SQ20098013463
公開日2011年8月3日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者福原基広 申請人:日本礙子株式會(huì)社