儲能系統及其控制方法
【專利說明】儲能系統及其控制方法
[0001]本申請要求于2014年3月4日在韓國知識產權局提交的第10-2014-0025368號韓國專利申請的優先權和權益，該申請的全部內容通過引用被包含于此。
技術領域
[0002]本發明的實施例涉及儲能系統及其控制方法，更具體地講，涉及能夠連續調節電力系統中流動的電力的頻率的儲能系統及其控制方法。
【背景技術】
[0003]隨著環境破壞和資源消耗正在變成嚴重的問題，對可以儲存能量并有效地利用儲存的能量的系統的興趣增長。同樣地，對在發電的過程中不引起或幾乎不引起污染(例如，引起微少的污染)的新的可再生能量的興趣增長。儲能系統可以是彼此結合的利用新的可再生能量的系統、電池系統和現有的電力系統。
[0004]這樣的儲能系統被構造為包括儲存電力的電池系統、恰當地轉換電池系統的電力的電力轉換系統、發電系統和電力系統。儲能系統然后供應轉換的電力。
[0005]當電力系統處于異常狀態時，例如，發生電力故障，儲能系統可以執行不間斷電源(UPS)操作。此外，當頻率根據電力系統中流動的電力的消耗的改變而改變時，儲能系統可以通過對儲存在電池系統中的電力充電或放電來執行頻率調節以維持期望的頻率，因此使得頻率保持恒定或基本恒定。
[0006]當操作儲能系統以調節頻率時，要求連續并隨機地對電池系統充電或放電。然而，當電池系統由于充電或放電的操作的積累而變成滿充電狀態或完全放電狀態時，充電或放電操作會停止。在這種情況下，應將電池系統的荷電狀態(SOC)再次調節為50%，然后執行頻率調節的充電或放電的操作會重新開始，因此導致不方便。
【發明內容】
[0007]根據本發明的實施例，提供了一種儲能系統，所述儲能系統包括:電力轉換系統，被構造為產生用于調節從發電系統流動到電力系統的電力的頻率的控制信號；以及電池系統，所述電池系統包括:第一電池架；第二電池架；充電器/放電器，被構造為執行第二電池架的充電/放電操作；以及架電池管理系統(BMS)，被構造為使用控制信號來控制第一電池架和第二電池架的充電/放電操作，并控制充電器/放電器，因此控制第二電池架的荷電狀態(SOC)。
[0008]控制信號可以包括充電控制信號和放電控制信號，其中，當在電力系統中流動的電力的頻率超過設定值時，充電控制信號使電力被充電到第一電池架或第二電池架中，當在電力系統中流動的電力的頻率小于設定值時，放電控制信號使第一電池架或第二電池架被放電，因此將電力供應到電力系統。
[0009]在控制信號為充電控制信號的情況下，當第一電池架的荷電狀態小于第一荷電狀態時，架BMS可以執行控制使得電力被充電到第一電池架中，當第一電池架的荷電狀態等于或大于第一荷電狀態時，架BMS可以執行控制使得電力被充電到第二電池架中。
[0010]當第二電池架的荷電狀態增大到超過第二荷電狀態并且電力被充電到第二電池架時，架BMS控制充電器/放電器以對第二電池架放電，使得第二電池架的荷電狀態保持第二荷電狀態。
[0011]當第一電池架響應于控制信號而被充電或放電時，架BMS可以控制充電器/放電器使得第二電池架的荷電狀態具有第五荷電狀態。
[0012]第五荷電狀態可以為大約50 %。
[0013]在控制信號為放電控制信號的情況下，當第一電池架的荷電狀態大于第三荷電狀態時，架BMS可以執行控制使得第一電池架被放電，當第一電池架的荷電狀態等于或小于第三荷電狀態時，架BMS可以執行控制使得第二電池架被放電。
[0014]當第二電池架的荷電狀態小于第四荷電狀態并且第二電池架被放電時，架BMS可以控制充電器/放電器以對第二電池架充電，使得第二電池架的荷電狀態保持第四荷電狀
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[0015]當第一電池架響應于控制信號而被充電或放電時，架BMS可以控制充電器/放電器使得第二電池架的荷電狀態具有第五荷電狀態。
[0016]第五荷電狀態可以為大約50 %。
[0017]第二電池架的最大速率的放電可以大于第一電池架的最大速率的放電。
[0018]根據本發明的另一方面，提供了一種控制儲能系統的方法，所述儲能系統包括:電池系統，所述電池系統包括第一電池架、第二電池架以及被構造為對第二電池架充電或放電的充電器/放電器；以及電力轉換系統，被構造為產生用于調節從發電系統流動到電力系統的電力的頻率的控制信號，所述方法包括:使用控制信號和第一電池架的荷電狀態來確定第一電池架或第二電池架的充電/放電的優先級；根據確定的優先權對第一電池架或第二電池架充電/放電以調節頻率；以及使用充電器/放電器將第二電池架的荷電狀態控制為設定的荷電狀態。
[0019]所述控制信號可以包括:充電控制信號，當在電力系統中流動的電力的頻率超過設定值時，使電力被充電到第一電池架或第二電池架中；以及放電控制信號，當在電力系統中流動的電力的頻率小于設定值時，使第一電池架或第二電池架被放電，因此將電力供應到電力系統。
[0020]在控制信號為充電控制信號的情況下，在確定優先級的步驟中，可以確定優先級使得:當第一電池架的荷電狀態小于第一荷電狀態時，電力被充電到第一電池架中，當第一電池架的荷電狀態等于或大于第一荷電狀態時，電力被充電到第二電池架中。
[0021]當第二電池架的荷電狀態超過第二荷電狀態時，在控制第二電池架的荷電狀態的步驟中，可以控制充電器/放電器使得第二電池架被放電并且第二電池架的荷電狀態保持第二荷電狀態。
[0022]在控制信號為放電控制信號的情況下，在確定優先級的步驟中，可以確定優先級使得:當第一電池架的荷電狀態大于第三荷電狀態時，第一電池架被放電，當第一電池架的荷電狀態等于或小于第三荷電狀態時，第二電池架被放電。
[0023]當第二電池架的荷電狀態小于第四荷電狀態時，在控制第二電池架的荷電狀態的步驟中，可以控制充電器/放電器使得第二電池架被充電并且第二電池架的荷電狀態保持第四荷電狀態。
[0024]當第一電池架被充電或放電時，在控制第二電池架的荷電狀態的步驟中，可以控制充電器/放電器使得第二電池架的荷電狀態具有第五荷電狀態。
[0025]第五荷電狀態可以為大約50 %。
[0026]第二電池架的最大速率的放電可以大于第一電池架的最大速率的放電。
[0027]根據本發明的實施例，能夠以在儲能系統中調節頻率的方式連續執行電池系統的充電/放電操作。
【附圖說明】
[0028]現在將在下文中參照附圖更充分地描述示例實施例；然而，它們可以以不同的形式實施，并且不應該被解釋成局限于這里闡述的實施例。而是，提供這些實施例，使得本公開將是徹底的和完整的，并將把示例實施例的范圍充分地傳達給本領域技術人員。
[0029]在附圖中，為了示出清楚起見，可以夸大尺寸。將理解的是，當元件被稱作“在”兩個元件“之間”時，它可以是這兩個元件之間唯一的元件，或者也可以存在一個或更多個中間元件。同樣的附圖標記始終指示同樣的元件。
[0030]圖1是示意性地示出根據本發明的實施例的儲能系統和其外圍構件的圖；
[0031]圖2是示出根據本發明的實施例的儲能系統I的構造的框圖；
[0032]圖3是示出根據本發明的實施例的電池系統的構造的圖；
[0033]圖4是示出根據本發明的實施例的用于調節頻率的控制儲能系統的方法的流程圖；
[0034]圖5是根據現有技術的在使用單個電池架調節頻率時電池架的電力的改變的圖；
[0035]圖6A和圖6B是根據本發明的實施例的在使用第一電池架和第二電池架調節頻率時第一電池架和第二電池架的電力的改變的圖。
【具體實施方式】
[0036]在下面的詳細描述中，已經僅通過舉例說明的方式示出并描述了本發明的特定示例實施例。如本領域技術人員將認識到的，在全部不脫離本發明的精神或范圍的情況下，可以以各種不同的方式修改描述的實施例。因此，附圖和描述將被視為本質上是舉例說明性的，而非限制性的。
[0037]另外，當元件被稱作“在”另一元件“上”時，該元件可以直接在所述另一元件上，或者在其間設置有一個或更多個附加元件的情況下間接地在另一元件上。此外，當元件被稱作“連接到”或“結合到”另一元件時，該元件可以直接連接到或結合到另一元件，或者在其間設置有一個或更多個中間元件的情況下間接地連接到或結合到另一元件。在下文中，同樣的附圖標記指示同樣的元件。
[0038]如這里使用的，術語“和/或”包括一個或更多個相關列出的項的任意和全部組入口 ο
[0039]在下文中，將參照附圖描述本發明的實施例。
[0040]圖1是示意性地示出根據本發明的實施例的儲能系統和其外圍構件的圖。
[0041]參照圖1，根據本實施例的儲能系統I被構造為結合發