管理能量儲存系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】管理能量儲存系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年12月28日提交的美國臨時申請序列號61/746831的權(quán)益。現(xiàn)有申請的披露內(nèi)容被認為是本申請的公開內(nèi)容的部分并通過引用被納入本申請的披露內(nèi)容中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請總體上涉及電子設(shè)備，并且更具體地涉及對能量市場中的能量儲存系統(tǒng)進行管理。
【背景技術(shù)】
[0004]能量儲存系統(tǒng)出于各種目的中的一個或更多個，能夠耦合到電網(wǎng)。例如，能量儲存系統(tǒng)能夠與間歇性電源(風(fēng)力發(fā)電廠)結(jié)合使用以在斜升過程中吸收過剩電力和/或在斜降過程中補充電力輸出。
[0005]通常，使用一個或更多個具有固定儲存容量的能量儲存設(shè)備實現(xiàn)能量儲存系統(tǒng)。具有固定儲存容量通常限制設(shè)備減輕超過斜升降速率極限(即，斜升降速率違背)的風(fēng)險的能力。例如，具有50%荷電狀態(tài)的系統(tǒng)可能能夠避免朝著有限和大致等于(多個時間段，假設(shè)等于)最壞情況的變化速率和等于斜升降速率極限的任何方向上違背斜升降速率。
[0006]在操作時，這種系統(tǒng)可以實現(xiàn)目標(biāo)荷電狀態(tài)(SOC)，在該目標(biāo)荷電狀態(tài)附近管理儲存設(shè)備。當(dāng)設(shè)備的SOC下降到低于此目標(biāo)或者超出此目標(biāo)時，能量儲存設(shè)備被控制，以使SOC返回到目標(biāo)S0C，準(zhǔn)備下一個事件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]—種系統(tǒng)包括被配置為向電網(wǎng)供應(yīng)能量的能量儲存系統(tǒng)和耦合到電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)并被配置為控制能量儲存系統(tǒng)的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)從能量管理系統(tǒng)接收一個或更多個命令，并且作為響應(yīng)，執(zhí)行命令服從例程以根據(jù)一個或更多個命令對能量儲存系統(tǒng)充能量或?qū)⒛芰繌钠渲蟹诺诫娋W(wǎng)。控制系統(tǒng)還從能量儲存系統(tǒng)接收一個或更多個系統(tǒng)狀況值和電網(wǎng)的一個或更多個市場狀況值并執(zhí)行管理例程以基于系統(tǒng)狀況值和市場狀況值對能量儲存系統(tǒng)充能量或?qū)⒛芰繌钠渲蟹诺诫娋W(wǎng)。
[0008]控制系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方式能夠提供以下優(yōu)點中的一個或更多個:能量儲存系統(tǒng)能夠同時參與能量市場并且獨立管理能量儲存系統(tǒng)的荷電狀態(tài)；能量儲存系統(tǒng)能夠在能量不那么貴時充電并且在能量更貴時放電，提高利潤；能量儲存系統(tǒng)能夠在其荷電狀態(tài)低于目標(biāo)荷電狀態(tài)時充電并且在其荷電狀態(tài)高于閾值時放電，提高可用性以遵從能量管理系統(tǒng)的命令。
[0009]所披露的一個或更多個實施方式的細節(jié)在附圖和以下描述中闡述。其他特征、方面和優(yōu)點根據(jù)所述描述、附圖以及權(quán)利要求將會變得明顯。
【附圖說明】
[0010]圖1是一個示例配電系統(tǒng)的框圖，該配電系統(tǒng)包括電網(wǎng)、管理電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)、能量儲存系統(tǒng)和可選電力發(fā)電機，例如，風(fēng)力發(fā)電廠或太陽能電力發(fā)電機。
[0011]圖2是耦合到配電網(wǎng)的一個示例能量儲存系統(tǒng)的框圖。
[0012]圖3是一個不例系統(tǒng)管理例程的框圖。
[0013]圖4是能量儲存系統(tǒng)的控制系統(tǒng)執(zhí)行的一個方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]圖1是一個示例配電系統(tǒng)100的框圖，該配電系統(tǒng)包括電網(wǎng)102、管理電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)104、能量儲存系統(tǒng)106和可選電力發(fā)電機110，例如，風(fēng)力發(fā)電廠或太陽能電力發(fā)電機。配電系統(tǒng)可以包括其他組件以管理能量儲存系統(tǒng)、電力發(fā)電機與電網(wǎng)之間的連接，例如，包括一個或更多個變壓器、故障保護設(shè)備等的變電站。
[0015]能量管理系統(tǒng)是被配置為管理電網(wǎng)上的電力的一個或更多個計算機的系統(tǒng)。能量管理系統(tǒng)能夠提供各種服務(wù)以保證能夠滿足電網(wǎng)的用戶的電力需要。例如，能量管理系統(tǒng)能夠調(diào)度各個電力發(fā)電機以在不同時間提供電力。能量管理系統(tǒng)的一個實例是德克薩斯州電力可靠性委員會(ERCOT)能量管理系統(tǒng)(EMS)。
[0016]能量管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)與被配置為控制電力發(fā)電機的發(fā)電機控制系統(tǒng)112通信。發(fā)電機控制系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)管理例程120以控制電力發(fā)電機。系統(tǒng)管理例程能夠，例如，監(jiān)控間歇性電力發(fā)電機的輸出并控制發(fā)電配置(例如，風(fēng)力渦輪機上的葉片的偏航或槳距或兩者的變化)。
[0017]發(fā)電機控制系統(tǒng)還執(zhí)行合格調(diào)度實體(QSE)例程118。QSE例程與能量管理系統(tǒng)通信以調(diào)度電力發(fā)電機到電網(wǎng)的電力輸出。在一些實現(xiàn)方式中，QSE例程向能量管理系統(tǒng)提交電力發(fā)電機的出售能量的報價，并且在一些實現(xiàn)方式中，QSE提交購買能量的出價。例如，QSE能夠參與日前市場或?qū)崟r市場或兩者。QSE還能夠與被配置為控制能量儲存系統(tǒng)106的一個或更多個計算機的儲存控制系統(tǒng)108通信。
[0018]儲存控制系統(tǒng)控制能量儲存系統(tǒng)提供一項或更多項服務(wù)從而幫助電力發(fā)電機或電網(wǎng)或兩者。例如，儲存控制系統(tǒng)能夠提供斜升降速率減緩服務(wù)來防止電力發(fā)電機的電力以大于閾值速率的任何速率增加或減少。其他服務(wù)實例包括電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)、電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)和功率平穩(wěn)。以下參考圖2進一步描述能量儲存系統(tǒng)。
[0019]儲存控制系統(tǒng)執(zhí)行命令服從例程114以服從能量管理系統(tǒng)的命令。能量管理系統(tǒng)能夠通過發(fā)電機控制系統(tǒng)或直接或通過任何其他合適數(shù)據(jù)路徑向儲存控制系統(tǒng)發(fā)送命令。
[0020]例如，能量管理系統(tǒng)能夠發(fā)送命令以通過利用發(fā)電機控制系統(tǒng)的QSE例程調(diào)度能量儲存系統(tǒng)放電時間來進行放電。作為另一個實例，能量管理系統(tǒng)能夠發(fā)送命令以通過利用QSE例程針對能量儲存系統(tǒng)進行調(diào)度時間來充電或放電以向電力發(fā)電機提供斜升降速率減緩服務(wù)。在操作時，除非存在一些原因而不服從，例如，如果能量儲存系統(tǒng)耗盡，否則該命令服從例程通常引起能量儲存系統(tǒng)服從命令。
[0021]儲存控制系統(tǒng)還執(zhí)行系統(tǒng)管理例程116。系統(tǒng)管理例程從能量儲存系統(tǒng)接收系統(tǒng)狀況值和電網(wǎng)的市場狀況值并確定是否充電或放電或者什么都不做。以此方式，系統(tǒng)管理例程能夠獨立管理能量儲存系統(tǒng)而不需要服從能量管理系統(tǒng)的任何命令。
[0022]例如，系統(tǒng)管理例程能夠使能量儲存系統(tǒng)保持目標(biāo)荷電狀態(tài)，以在能量成本相對低時充電，并在能量成本相對高時放電。以下參考圖3進一步描述系統(tǒng)管理例程。
[0023]用于實現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)備中的一些或所有的架構(gòu)能夠被配置以容易部署和故障診斷。例如，控制系統(tǒng)能夠包括不同層，每層具有主要目的。儲存控制系統(tǒng)能夠降低系統(tǒng)風(fēng)險和減少系統(tǒng)停機時間。能夠在時間上擴展儲存控制系統(tǒng)，例如，在操作歷史能夠用于改進各種性能因素時。
[0024]圖2是耦合到配電網(wǎng)250的一個示例能量儲存系統(tǒng)200的框圖。能量儲存系統(tǒng)包括能量儲存陣列211、221和231。能量儲存陣列的每個耦合到各自的電力變換系統(tǒng)212、222和232，并且電力變換系統(tǒng)的每個耦合到各自的變壓器215、225和235。電力變換系統(tǒng)能夠是，例如，雙向逆變器。在一些實現(xiàn)方式中，能量儲存陣列包括串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)配置耦合的電池。在其他實現(xiàn)方式中，能量儲存陣列可以包括，例如，電容器、飛輪、超導(dǎo)磁性元件或以上的組合。
[0025]變壓器耦合到變電站254，變電站耦合到間歇性電源260和電網(wǎng)270，例如，圖1的電網(wǎng)102。間歇性電源能夠是，例如，風(fēng)力發(fā)電廠或太陽能電力發(fā)電機。在操作時，能量儲存系統(tǒng)向間歇性電源提供一項或更多項支持服務(wù)或向電網(wǎng)或向電網(wǎng)與間歇性電源兩者提供一項或更多項輔助服務(wù)。
[0026]能量儲存系統(tǒng)包括通過通信接口操作性鏈接到每個逆變器的控制系統(tǒng)240?？刂葡到y(tǒng)通過通信接口為逆變器提供控制信號和/或數(shù)據(jù)，包括，例如，目標(biāo)有功和無功功率設(shè)置、配電網(wǎng)狀態(tài)信息、和激活/備用控制命令。配電網(wǎng)狀態(tài)信息包括，例如，源自例如耦合到電網(wǎng)的一個或更多個傳感