管理能量儲存系統的制作方法
【專利說明】管理能量儲存系統
[0001]相關申請的交叉引用
[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的權益。現有申請的披露內容被認為是本申請的公開內容的部分并通過引用被納入本申請的披露內容中。
技術領域
[0003]本申請總體上涉及電子設備，并且更具體地涉及對能量市場中的能量儲存系統進行管理。
【背景技術】
[0004]能量儲存系統出于各種目的中的一個或更多個，能夠耦合到電網。例如，能量儲存系統能夠與間歇性電源(風力發電廠)結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備實現能量儲存系統。具有固定儲存容量通常限制設備減輕超過斜升降速率極限(即，斜升降速率違背)的風險的能力。例如，具有50%荷電狀態的系統可能能夠避免朝著有限和大致等于(多個時間段，假設等于)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，這種系統可以實現目標荷電狀態(SOC)，在該目標荷電狀態附近管理儲存設備。當設備的SOC下降到低于此目標或者超出此目標時，能量儲存設備被控制，以使SOC返回到目標S0C，準備下一個事件。
【發明內容】
[0007]—種系統包括被配置為向電網供應能量的能量儲存系統和耦合到電網的能量管理系統并被配置為控制能量儲存系統的控制系統。控制系統從能量管理系統接收一個或更多個命令，并且作為響應，執行命令服從例程以根據一個或更多個命令對能量儲存系統充能量或將能量從其中放到電網。控制系統還從能量儲存系統接收一個或更多個系統狀況值和電網的一個或更多個市場狀況值并執行管理例程以基于系統狀況值和市場狀況值對能量儲存系統充能量或將能量從其中放到電網。
[0008]控制系統的具體實現方式能夠提供以下優點中的一個或更多個:能量儲存系統能夠同時參與能量市場并且獨立管理能量儲存系統的荷電狀態；能量儲存系統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；能量儲存系統能夠在其荷電狀態低于目標荷電狀態時充電并且在其荷電狀態高于閾值時放電，提高可用性以遵從能量管理系統的命令。
[0009]所披露的一個或更多個實施方式的細節在附圖和以下描述中闡述。其他特征、方面和優點根據所述描述、附圖以及權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的框圖，該配電系統包括電網、管理電網的能量管理系統、能量儲存系統和可選電力發電機，例如，風力發電廠或太陽能電力發電機。
[0011]圖2是耦合到配電網的一個示例能量儲存系統的框圖。
[0012]圖3是一個不例系統管理例程的框圖。
[0013]圖4是能量儲存系統的控制系統執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100的框圖，該配電系統包括電網102、管理電網的能量管理系統104、能量儲存系統106和可選電力發電機110，例如，風力發電廠或太陽能電力發電機。配電系統可以包括其他組件以管理能量儲存系統、電力發電機與電網之間的連接，例如，包括一個或更多個變壓器、故障保護設備等的變電站。
[0015]能量管理系統是被配置為管理電網上的電力的一個或更多個計算機的系統。能量管理系統能夠提供各種服務以保證能夠滿足電網的用戶的電力需要。例如，能量管理系統能夠調度各個電力發電機以在不同時間提供電力。能量管理系統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(EMS)。
[0016]能量管理系統通過數據通信網絡與被配置為控制電力發電機的發電機控制系統112通信。發電機控制系統執行系統管理例程120以控制電力發電機。系統管理例程能夠，例如，監控間歇性電力發電機的輸出并控制發電配置(例如，風力渦輪機上的葉片的偏航或槳距或兩者的變化)。
[0017]發電機控制系統還執行合格調度實體(QSE)例程118。QSE例程與能量管理系統通信以調度電力發電機到電網的電力輸出。在一些實現方式中，QSE例程向能量管理系統提交電力發電機的出售能量的報價，并且在一些實現方式中，QSE提交購買能量的出價。例如，QSE能夠參與日前市場或實時市場或兩者。QSE還能夠與被配置為控制能量儲存系統106的一個或更多個計算機的儲存控制系統108通信。
[0018]儲存控制系統控制能量儲存系統提供一項或更多項服務從而幫助電力發電機或電網或兩者。例如，儲存控制系統能夠提供斜升降速率減緩服務來防止電力發電機的電力以大于閾值速率的任何速率增加或減少。其他服務實例包括電網電壓調節、電網頻率調節和功率平穩。以下參考圖2進一步描述能量儲存系統。
[0019]儲存控制系統執行命令服從例程114以服從能量管理系統的命令。能量管理系統能夠通過發電機控制系統或直接或通過任何其他合適數據路徑向儲存控制系統發送命令。
[0020]例如，能量管理系統能夠發送命令以通過利用發電機控制系統的QSE例程調度能量儲存系統放電時間來進行放電。作為另一個實例，能量管理系統能夠發送命令以通過利用QSE例程針對能量儲存系統進行調度時間來充電或放電以向電力發電機提供斜升降速率減緩服務。在操作時，除非存在一些原因而不服從，例如，如果能量儲存系統耗盡，否則該命令服從例程通常引起能量儲存系統服從命令。
[0021]儲存控制系統還執行系統管理例程116。系統管理例程從能量儲存系統接收系統狀況值和電網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，系統管理例程能夠獨立管理能量儲存系統而不需要服從能量管理系統的任何命令。
[0022]例如，系統管理例程能夠使能量儲存系統保持目標荷電狀態，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進一步描述系統管理例程。
[0023]用于實現控制系統的設備中的一些或所有的架構能夠被配置以容易部署和故障診斷。例如，控制系統能夠包括不同層，每層具有主要目的。儲存控制系統能夠降低系統風險和減少系統停機時間。能夠在時間上擴展儲存控制系統，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250的一個示例能量儲存系統200的框圖。能量儲存系統包括能量儲存陣列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212、222和232，并且電力變換系統的每個耦合到各自的變壓器215、225和235。電力變換系統能夠是，例如，雙向逆變器。在一些實現方式中，能量儲存陣列包括串聯、并聯或串并聯配置耦合的電池。在其他實現方式中，能量儲存陣列可以包括，例如，電容器、飛輪、超導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270，例如，圖1的電網102。間歇性電源能夠是，例如，風力發電廠或太陽能電力發電機。在操作時，能量儲存系統向間歇性電源提供一項或更多項支持服務或向電網或向電網與間歇性電源兩者提供一項或更多項輔助服務。
[0026]能量儲存系統包括通過通信接口操作性鏈接到每個逆變器的控制系統240。控制系統通過通信接口為逆變器提供控制信號和/或數據，包括，例如，目標有功和無功功率設置、配電網狀態信息、和激活/備用控制命令。配電網狀態信息包括，例如，源自例如耦合到電網的一個或更多個傳感