专利名称：用于电网上的辅助服务的电力存储系统的频率响应电荷维持控制的制作方法
技术领域：
本公开涉及在电网上提供辅助服务，更具体地涉及使用电力存储系统的频率调整和同步储存。
背景技术：
对于任何一段给定的时间如一天来说，电网操作方需估算对于那段时间的每秒、 每分或每小时所需要的能量总量。电力供应商通过电厂来提供该估计的能量总量。一般来说，实际负荷的平均值相对接近于所估计的总量。但是，在所需要的能量总量中会有瞬时波动，导致实际负荷高于该估计量或低于该估计量。响应于这种波动，电力供应商改变来自电厂的电力输出以与负荷相匹配。在线电厂的输出中的这一变化称为“负荷跟踪”。当负荷高于所输送的功率时，直观的是需要提高功率以使电气装置保持全面运转。图1是说明了实际负荷Iio和电厂的负荷跟踪120的图。 可以看到，在线电厂不能与实际负荷波动精确地匹配。也有功率需要与负荷相等的次级的较不直观的原因。如果所提供的功率与功率负荷不同，提供到家庭和商业的AC电流的频率会与标称标准、例如50Hz或60Hz不同。该频率差异会导致电器、照明电器和其它装置低效率地或甚至以不安全的方式运行。为了维持所要求的AC电流的工作频率，电力系统操作方要求电厂提供称为频率调整的额外服务。在图1中，线130表示了频率调整如何要求随时间或多或少地调节功率以将频率维持在所希望的工作范围中。如果负荷(要求)低于所提供的功率，则输出频率升高到超过60Hz。相反，如果负荷高于所提供的功率，则频率降低(由于发电机降低了其能量输出)。其它类似的辅助服务也可对电网频率的偏离作出响应，例如同步存储，其涉及已经与电网频率同步并在能量供给失效或有其它问题的情况下可非常快地提供能量的快速响应电厂。一般地，由于例如频率调整和同步存储的服务用于对提供功率和能量消耗的核心要求起支持作用，所以其落入称为电网的辅助服务的范畴。在过去，电厂已经提供了频率调整、同步存储和其它辅助服务。然而，能量存储技术如蓄电池、飞轮、电容器或其它装置也可用于给电网提供能量。从本质上说，这些能量存储技术也具有从电网中获取要被存储以供随后使用的多余能量以及向电网释放能量的功能。由于频率调整要求随时间不断调整地在系统中加入和移出总能量(见图1，线130)，因此能量存储技术可很好地适合于达到此要求。能量存储技术不直接产生新的能量，但是通过将电厂产生的能量与电网上需要的瞬时变化更好地匹配，其允许在电厂产生能量的使用中提高其效率。该效率将允许与操作功率系统相关的更低的总成本和更少的排放。此外，提供辅助服务的能量存储技术允许将现有的电厂能量容量集中在用于消费而不是转化为维持电网所需服务的能量的生产上，由于随着时间的流逝该要求会升高，因此潜在地推迟了对新电厂的需求。但是，当与电厂相比时，大多数能量存储技术拘泥于可提供到电网或从中取出的总能量的量或能量的持续时间。例如，在蓄电池能量存储系统的情况中，蓄电池可达到完全没有能量或完全充满能量的点，并且因此不能进行在那个时刻所需要的调整功能。但是，考虑到对于电网上的有效频率调整所需的随时间的上下波动，在一个时刻、例如在蓄电池用完且需要能量的情况下不能执行的能量存储单元将能够在下一个瞬间、例如用完的蓄电池此时能够吸收过量能量的情况下执行。为了满足该挑战，能量存储技术需要一定的机构、方法和控制，其能够实现达到频率调整和其它辅助服务所需的能量存储单元的最有效的电荷维持工作特征。尽管提出了用于连接于电网的能量存储技术的通用控制系统，但是还没有实现能可靠地维持用于电网上辅助服务的系统性能的实际系统。因此，希望具有用于能量存储系统的控制系统，其能将能量存储系统的荷电状态(SOC)或者存储或释放能量的性能与电网中的对频率调整、同步存储和其它辅助服务的瞬时需求进行可靠的协调。此外，希望此控制系统能运行以通过维持能量存储单元的运行性能的方式来将能量存储系统恢复到最佳的 S0C，以能够响应用于这些服务的调度信号或自动信号。
发明内容
所公开的实施例提供了用于控制与电网能量耦合的能量存储系统的充电和放电行为的系统、装置和方法，使得当需要时其可提供适用于频率调整和其它电网辅助服务的充电和放电性能的持续可用性，并在不使用和电网条件许可时恢复到特定水平的荷电状态 (SOC)。当操作方要求通过调度或通过自动控制来进行调整(例如向电网中加入能量或从中移除能量)时，控制机构确认该SOC值将允许所要求的充电或放电，并允许能量存储系统通过提供额外的能量或吸收多余的能量来执行要求。为了维持适当的电荷，需监测能量存储装置的荷电状态(SOC)的值和电网频率。 当没有执行来自操作方的调整电网频率的要求时，可以增加或减少存储装置的电荷，以将电荷保持在特定的范围中。一旦SOC值跌出该范围，要适当地向存储单元中增加电荷或从中移除电荷，以使电网频率具有适当的值。例如，如果电网频率处于第一设定点之上，那么可加入电荷，但是如果电网频率处于第一设定点之下，则不这样做。而且，如果电网频率处于第二设定点之下，那么可以移除电荷，但是如果电网频率处于第二设定点之上，则不这样做。 参考下文中的详细描述和附图，可以更好地理解本发明的原理和优点。
图1是显示了实际负荷、负荷跟踪以及调节功率的图。图2是与电网相连以进行辅助服务的示例性能量存储系统的框图。图3是显示了将用于调整电网工作频率的能量存储系统上的电荷维持在特定范围的方法的流程图。图4是描述了对电网上的频率偏移进行线性响应的曲线图。图5a和5b是说明了用于能量存储装置的电荷维持的两个例子的曲线图。图6是描述了代表电网频率的不同状态和能量存储装置的荷电状态的各自行为的例子的表格。
具体实施例方式所公开的实施例提供了用于维持与电网能量耦合以提供辅助服务的能量存储装置的荷电状态(SOC)的系统、装置和方法。作为例子，当操作方要求调整(即向电网中加入能量或从中移除能量)时，调整系统通过从能量存储装置中提供额外的能量或将多余的能量吸收到能量存储装置中来执行该需求。为了可靠地响应于操作方随后的需求，要将能量存储装置上的电荷维持在特定的范围内。通过背景知识以及为了促进对本发明背后的原理的理解，将使用蓄电池作为能量存储单元的频率调整单元描述为可适用本发明原理的辅助服务的例子。可将这些原理应用到其它类型的能量存储装置如飞轮、电容器和其它技术的管理和控制上，其中可将值和设定点调节为适合所选系统的相关特征。图2是频率调整单元200的框图。该频率调整单元 200可向电网205提供能量和接收来自电网的能量。例如，可通过本地变电站或输电线来提供能量。这样，电网可在特定的标称频率如60Hz下为当前负荷提供适当量的功率。频率调整单元200包括一组能量存储单元210，例如蓄电池。在一个实施例中使用了先进锂离子蓄电池。该组能量存储单元如蓄电池210与电网能量耦合。这里所使用的用语“能量耦合”意指能量可从一个物体流到另一个物体。例如，AC或DC电流形式的电力可以双向方式从一个物体流到另一个物体。例如，蓄电池210根据需要提供能量到电网205 或从电网205中接收能量，以便调整电网频率。当提供能量到电网205时，DC电流从蓄电池210流到双向AC/DC逆变器215，其将DC电流转换成AC电流。在一个实施例中，采用换流器来实现DC到AC的转换。当存储来自电网的能量时，采用整流器来实现AC到DC的转换。如本领域的技术人员所显而易见的是，可以使用不同类型的换流器和整流器。AC电流通过变压器220在逆变器215和电网 205之间流动。能量转换系统(PCS) 225是用于AC/DC双向逆变器215的逻辑控制系统。可编程逻辑控制器(PLC)指令PCS 225以使逆变器215与蓄电池210和/或电网205连接或断开。 在一个实施例中，可通过在系统200的工作期间为常闭的手动开关来实现变压器220和电网205之间的连接。在一个实施例中，可编程逻辑控制器(PLC)230使用程序梯形逻辑来产生实时控制。PLC 230通过数据接口(DI)线3发送和接收往来于PCS 225的数据信号。从PCS 225 到PLC 230的示例性输入是准备就绪的状态信号，来自PLC 230的示例性输出是充电或放电的能量总量，以及使逆变器215与电网205和/或蓄电池210连接/断开的指令。为了维持蓄电池处于能够使其响应要求以将能量加入到电网或从电网中吸收能量的状态下，系统200包括蓄电池管理系统(BMS) 235。BMS 235使蓄电池单元210保持平衡，并且保持有单元的荷电状态(SOC)的信息。蓄电池210的SOC是蓄电池发送和接收能量的当前容量的度量。从BMS 235经DI线4到PLC 230的示例性输入是蓄电池210的功率性能(例如以MWsec计)、故障和SOC0在一个实施例中，SOC是一个从0%到100%的百分数，其中100%意味着在蓄电池 210中不能存储更多的能量。在一个方面，通过开路和/或闭路电压水平来计算S0C。但是， 如本领域的技术人员所熟知的那样，可通过多种方法来计算S0C。
可采用远程终端单元(RTU) 250经DI线1来和监控与数据采集(SCADA)系统255 相连。在一个实施例中，SCADA与操作电网205的操作方(如公用系统)相关联。从SCADA 255到PLC 230的示例性输入包括调整电网频率的要求。该要求可包括充电或放电的能量总量(以丽计)，并且可包括电网频率。来自PLC 230的示例性输出包括系统200的状态和可用性。在一个实施例中，PLC 230可给SCADA 255发送关于SOC或其容量的信息，以便于SCADA 255提前知道系统是否可提供服务。PLC 230也可通过DI线2接收来自与电网205耦合的换能器260的数据信号。换能器260检测电网205上的AC信号，以确定在电网上传输的电的频率。在一个实施方案中，不间断电源(UPS) 265向PLC 230提供功率。在另一个实施例中，PLC 230向HVAC单元240发送信号和从中接收信号(经过DI线5)，以便为蓄电池210 和其它部件维持适当的环境条件。从HVAC 240到PLC 230的示例性输入是温度和湿度，并且到HVAC的示例性输出是温控器设置。在另外一个实施方案中，计算机245与PLC 230相连，以控制、编程或设置PLC 230 的参数。计算机245也可用于监控系统200。从计算机245到PLC 230的示例性输入是关闭和开启信号。到计算机245的示例性输出是日志事件、日志数据和警报报告。当进行频率调整时，可在PLC 230处经由SCADA 255和RTU 250接收来自电网操作方的要求。该要求可包括从电网中吸收能量或向电网加入能量的指令。在一个实施例中， 该要求说明了有多少能量要传输或传输比率。作为响应，根据该要求是要增加或降低当前电网频率还是要同等地吸收或加入能量，从而将能量传输到电网中或从电网中传输出来。此后，可响应于来自操作方的其它调度要求而停止调整。例如，操作方可认为电网频率处于或接近于所希望的标称频率。操作方也可认为该频率不大可能会很快变化，例如由于操作方预测了通过在线电厂产生的能量将会与预期负荷相匹配。在另一个例子中，基于通过系统200的电网频率处于或接近于希望值的测量可停止该调整。由于其它原因如检测到故障，也可以停止调整。在调整期间，蓄电池的SOC可显著地上升或下降。例如，蓄电池已经向电网传输了相当大量的能量，因此使蓄电池具有非常低的电荷(例如大约20%的S0C)。在另一个例子中，蓄电池已经从电网中接收了大量的能量，因此使蓄电池具有相当大量的电荷(例如大约85%的S0C)。在这两个例子中，如果需要分别地加入或吸收更多的能量，则蓄电池是在一种不佳状况中继续调整电网频率。因此，为了提供更可靠的服务，根据本发明的原理来改变蓄电池中的电荷，以在尽可能最大量的时间内保证其处在所要求的范围中。上述改变是适当地增加或减少电荷。该改变仅在这样做能使对于适当SOC的需求与对于配电系统的整体需求相平衡时才进行。根据一个实施方案，当电网频率处于不需要调整的死区时进行该改变。在此时间内可加入/移除电荷，直到可由PLC 230基于来自BMS 230的信息而监控到的SOC值处于特定的范围中。例如，该范围可以50%左右为中心，以便于系统200可相等地提供或接受能量。在其它实施例中，例如当已知在特定方向上可能有大的传输时，目标状态可高于或低于约50%。图3是说明了将蓄电池的电荷维持在特定范围中的一般方法的流程图，其中该蓄电池用于在系统200不加入或吸收功率以提供频率调整的时间内调整电网的工作频率。在步骤310中，获得当前的SOC值。例如，PLC 230可从BMS 235中接收S0C。在一个实施例中，周期性地监测SOC值。在步骤320中，获得对电网频率的测量。例如，PLC 230可接收由换能器260周期性地测得的电网频率。检查所接收的频率，以确定其是否处在一已建立的死区中。例如，可确定其是否处于60Hz士0.025Hz的范围中。该范围可与操作方用来确定何时批准用于系统200的频率调整的请求的范围相同，或其可以不同。例如，仅当瞬时工作频率在 60Hz士0. 05Hz的范围之外时，才会发出用于调整的要求。如果瞬时电网频率处于死区范围之外，那么SOC的调节是不适当的，这是由于当频率为高时能量到电网的传输或当频率为低时能量向电网外的传输1可导致需要自身的调整。在这种情况下，图3的过程终止，并且PLC在步骤325处继续其它的任务。但是，如果电网频率在死区内，则在步骤330处做出SOC是否处于由所希望的上限 Ll和下限L2来定义的维持范围之外的决定。在一个实施方案中，Ll可等于蓄电池总容量的45%，L2可等于容量的55%。如下文将更加详细地描述的那样，在步骤340中，如果SOC 处于维持范围之外但电网频率处于死区中，则改变电荷。例如，如果确定需要使SOC处于约 45% -55%之间的范围中，那么可针对约35%的SOC来改变电荷。在此情况下，通过将能量从电网传输到存储单元来改变S0C。如果在步骤330处确定SOC处在维持范围中，则在电网和存储单元之间不发生能量传输，并且在步骤325处过程继续进行。在电荷的改变期间，在步骤350处继续监测电网频率，以确定其是否已经移出死区。如果已经移出死区，则系统停止充电，并在步骤325处继续。如果电网频率仍在死区内， 则过程进行步骤360。在步骤360中，确定SOC值是否已经返回到一可接受的值。在一个实施例中，该可接受的范围与用于确定在步骤330中电荷是否需要改变的范围相同。在另一个实施例中， 该可接受的范围更小。例如，可以改变电荷直到SOC为50%或接近50%。否则，SOC的值可在该范围的一端附近波动，并且重复地要求电荷改变。如果SOC没有达到可接受的值，则重复步骤340-360。一旦在步骤360处已经确定SOC处于可接受的水平，系统200停止充电过程并在步骤325处继续。可以多种不同的方式开始如图3所示的过程。在一个实施方案中，PLC 230可通过换能器260直接监测电网的频率，以确定该频率何时处于已建立的死区中。当检测到该条件时，PLC可开始图3所示的过程，以判断存储单元的SOC是否需要改变，如果是，则进行改变。在另一实施方案中，PLC可解释接收自系统操作方的指令，以确定工作频率是否在死区中。例如，如果给特定电力提供商的指令是以相对低的传输比率来加入或吸收能量，则在该时刻未被要求这样做的其它供应商可推断出工作频率非常接近于标称频率，并且因此开始如图3所示的过程。作为第三种可能，系统操作方本身可发出状态信息以表明工作频率何时处于死区，或发送明确的指令以开始SOC维护过程。下面将参考图4和5来详细描述用于调整电网频率和用于调节存储单元的SOC的特定过程。图4是说明了用来调整电网频率的系统操作的一个实施例的图。纵轴表示所检测的单位为赫兹的电网频率，横轴表示在存储单元和电网之间传输的单位为兆瓦的能量总量。在图4所示的例子中，将60Hz用作标称电网频率。在图4所示图中的虚线之间的区域代表了响应范围，其中电网频率在标称值周围的波动是可以容忍的，不需要调整。在所示例子中死区为60Hz士0. 05Hz。应当理解，死区包括的频率可比在该例中描述的0. IOHz的范围更大或更小。当电网的瞬时频率在可接受的范围中时不进行调整，即指示逆变器215断开电网 205和存储单元210之间的连接，使得在它们之间没有能量传输。一旦频率超出该范围，便激活逆变器以沿着与频率是否在标称值之上或之下的相应方向来传输能量。在图4所示的例子中，横坐标上的正值代表了能量从存储单元到电网的传输。因此，一旦频率低于60Hz 的标称值超过0. 05Hz，便激活逆变器以将来自存储单元的DC电流转换为AC电流，并且将其提供到电网中。相反，如果频率高于标称值超过可接受的容忍度，便激活整流器以将来自电网的功率转化成DC电流，并将其提供到存储单元中。在图4的例子中，输送到或来自于电网的能量总量与瞬时电网频率偏离于标称频率的量成线性比例。然而也可采用其它函数来表征频率偏移和能量输送量之间的关系，例如穿过图形原点的高阶多项式。图如和恥是说明了用于根据本发明的原理来维持存储单元的SOC的操作的两个例子的图形。在这些图形中，纵轴表示单元的S0C。如前所述，该操作仅发生在瞬时频率处于死区中时。在图fe的例子中使用了阶跃函数，因此当存储单元放电或充电时，相应地将固定比率的能量输送到电网中或从电网中取得固定比率的能量。在所示例子中，仅当SOC 处于维持范围之外时才发生充电和放电传输。一旦SOC降低到上限如55%，或升高到下限如45%时，传输比率则切换到0丽。但是如前所述，当SOC处于该范围之外时，一旦充电或放电开始，其可持续进行，直到例如SOC达到50%的值或接近于其的时候为止。在图恥的例子中，传输比率是荷电状态的函数。在该情况下，使用三阶多项式来确定根据SOC所要传输的能量总量。也可以使用高阶多项式。也可使用其它因素来确定存储单元的充电或放电比率。例如，传输比率可为在死区中的电网频率的函数，而不是荷电状态的函数。作为另一个例子，充电比率可根据电力供应商的市场份额而减弱。这样可避免具有大市场份额的供应商和因此很大的存储容量对电网的整体状态带来不利影响的可能性，这种影响通过当其存储单元充电时带来过大的负荷或当其存储单元放电时给电网加入太多的能量来体现。图6的表提供了执行用以对电网提供辅助服务和维持用于支持这些服务的存储单元的SOC的操作的例子。表中的行对应于SOC的三个相应范围，即高于上限L2(以上范围)、限值Ll和L2之间(范围中)和低于下限Ll (以下范围)。表中的列描述了电网频率相对于标称设定值如60Hz的不同的对应范围。带有较深色阴影的表格单元说明了响应于发送自服务操作方的规则或指令而采取的动作。较浅色阴影单元说明了为提供电荷维持而采取的动作。当瞬时频率非常低或非常高、即在死区之外时，假设存储单元具有足够的容量来进行所要求的动作，则所采取的动作分别是存储单元向电网放电，或从电网给存储单元充电。当频率在死区中但不在设定点处时，要进行的动作取决于频率和S0C。如果频率低于设定点，那么当SOC为以上范围时存储单元放电，而当SOC为以下范围时存储单元进行涓流充电。如果频率高于设定值，那么当 SOC为以上范围时存储单元进行涓流放电，而当SOC为以下范围时存储单元充电。
在不脱离本发明实施例的精神和范围的前提下，本发明的特定方面的具体细节可以任何适当的方式进行组合。但是，本发明的其它实施例可针对与每个单独的方面有关的特定实施例，或者这些单独方面的特定结合。例如，前述例子是在频率调整的上下文中进行的描述，在其中为了负荷跟踪的目的而向电网中加入能量或从电网中吸收能量。在该情况中，加入或吸收能量的决定是基于相对于所建立的阈值、例如死区极限的工作频率瞬时值。这里所描述的原理同等适用于可响应于电网工作频率中的变化的其它辅助服务。例如，为了响应于工作频率的快速降低，作为工作频率的瞬时值的附加或替代，可使用诸如频率变化率的参数来作为用于向电网加入能量的指令的触发器。在用于辅助服务的不同应用中，可使用用于频率调整的相同控制和逻辑结构来改变用于该服务的装置的设定值。可以理解，如上所述的本发明可以模块化或集成化的方式以使用硬件和/或使用计算机软件的控制逻辑的形式来实施。基于这里所提供的公开和教导，本领域的普通技术人员将明白并理解其它方式和/或方法，以使用硬件和硬件与软件的组合来实施本发明。在此应用中所描述的任何软件部分或函数可实施为由处理器使用任何适当的计算机语言(如Java、C++或Perl)并利用例如传统的或面向对象的技术来执行的软件代码。 该软件代码可存储为在计算机可读的用于存储和/或传输的媒介上的一系列指令或命令， 适用的媒介包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁性介质如硬盘驱动器或软盘，或者光学介质如高密度盘(CD)或DVD (数字通用光盘)、闪存存储器等。计算机可读介质可为这些存储器件的任意结合。上述示例性实施例是为了说明和描述的目的而提出的。其并不是穷举性的，也不用于将本发明限制在所述的精确形式，根据上述教导可以做出多种改变和变型。对实施例进行描述是为了解释本发明的原理和其实际应用，因此，本领域的其他技术人员能够以各种实施例和带有如适合于特定的使用计划的多种改变来使用本发明。
权利要求
1.一种通过与电网能量耦合的能量存储装置来对电网的工作频率变化作出响应的方法，该方法包括确定电网的工作频率是否处于标称工作频率的预定范围中；如果确定所述工作频率在所述范围之外，通过在所述能量存储装置和电网之间传输能量来调整电网频率；如果所述工作频率在所述范围之内，确定所述能量存储装置的荷电状态(SOC)是否处于预定的极限中；并且当所述工作频率在所述范围中且所述能量存储装置的SOC在所述预定极限之外时，在所述能量存储装置和电网之间传输能量，以使SOC处于所述预定极限中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使用从中接收SOC值的能量存储装置管理系统来监测所述荷电状态(SOC)；和使用从中接收电网频率的换能器来监测所述电网频率，并且在可编程逻辑控制器处接收所述SOC值和电网频率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述电网和能量存储装置之间传输能量，以便在基于电网工作频率的比率下调整频率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述比率是电网工作频率的线性函数。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述比率是电网工作频率的非线性函数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述非线性函数是高于一阶的多项式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在电网和能量存储装置之间传输能量，以便在基于SOC的比率下使SOC处于所述预定极限中。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在电网和能量存储装置之间传输能量，以便在基于电网工作频率的比率下使SOC处于所述预定极限中。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在电网和存储单元之间传输能量，以便在基于能量存储装置的容量的比率下使SOC处于所述预定极限中。
10.一种通过与电网能量耦合的能量存储装置来对电网的工作频率变化作出响应的方法，该方法包括确定电网的工作频率的参数是否处于预定范围中；如果确定所述工作频率参数在所述范围之外，通过在所述能量存储装置和电网之间传输能量来调节电网频率；如果所述工作频率在所述范围之内，确定所述能量存储装置的荷电状态(SOC)是否处于预定的极限中，以及所述工作频率是否处于标称工作频率附近的预定波段中；并且当所述工作频率在所述预定波段中且所述能量存储装置的SOC在所述预定极限之外时，在所述能量存储装置和电网之间传输能量，以便使SOC处于所述预定极限中。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述参数是工作频率的瞬时值。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述预定波段等于所述预定范围。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述预定波段小于所述预定范围。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述参数是工作频率的变化率。
15.一种用于对配电网的工作频率变化作出响应的系统，包括至少一个能量存储装置；响应命令以向电网中加入能量或从电网中吸收能量的逆变器，其选择性地使所述存储单元与电网相耦合，以在能量存储装置和电网之间传输能量；和荷电状态(SOC)维持系统，其确定电网的工作频率是否处于标称工作频率的预定范围中，确定能量存储装置的SOC是否处于预定的极限中，并且当工作频率在所述范围中且能量存储装置的SOC在所述预定极限之外时控制所述逆变器，以在能量存储装置和电网之间传输能量，从而使SOC处于所述预定极限中。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述SOC维持系统包括提供与电网工作频率有关的数据的换能器。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述SOC维持系统包括指令所述逆变器连接和断开能量存储装置和电网的控制器。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述控制器指令逆变器以在指定的比率下传输能量。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述控制器指令逆变器在电网和能量存储装置之间在基于SOC的比率下传输能量。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述控制器指令逆变器在电网和能量存储装置之间在基于电网工作频率的比率下传输能量。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述比率是电网工作频率的非线性函数。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述非线性函数是高于一阶的多项式。
23.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述控制器指令逆变器在电网和能量存储器件之间在基于能量存储装置容量的比率下传输能量。
24.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括存储单元管理系统，其向控制器提供与能量存储装置的荷电状态相关的数据。
全文摘要
本发明涉及用于维持能量存储装置的荷电状态的系统、装置，和方法，所述能量存储装置例如为与电网能量耦合以支持辅助服务的蓄电池、飞轮、电容器或其它技术。为了可靠地响应调整电网的要求，根据电网的状况以优化能量存储装置的准备状态维持能量存储装置上的电荷或将其恢复到特定范围以提供辅助服务。可监测能量存储装置的荷电状态(SOC)和电网频率。当来自操作方的调整电网频率的要求没有被执行时，可增加或减少能量存储装置的电荷，从而将电荷维持在特定的范围中。一旦SOC跌出第一范围，则在电网频率具有适当值、例如如果电网频率分别处于第一设定点之上或第二设定点之下时，将电荷加入到或移出能量存储装置。
文档编号H02J7/00GK102326315SQ200980149553
公开日2012年1月18日 申请日期2009年10月8日 优先权日2008年10月9日
发明者普莱文·H·卡特帕尔, 约翰·C·谢尔顿 申请人:Aes有限公司