管理能量储存系统的制作方法
【专利说明】管理能量储存系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年12月28日提交的美国临时申请序列号61/746831的权益。现有申请的披露内容被认为是本申请的公开内容的部分并通过引用被纳入本申请的披露内容中。
技术领域
[0003]本申请总体上涉及电子设备，并且更具体地涉及对能量市场中的能量储存系统进行管理。
【背景技术】
[0004]能量储存系统出于各种目的中的一个或更多个，能够耦合到电网。例如，能量储存系统能够与间歇性电源(风力发电厂)结合使用以在斜升过程中吸收过剩电力和/或在斜降过程中补充电力输出。
[0005]通常，使用一个或更多个具有固定储存容量的能量储存设备实现能量储存系统。具有固定储存容量通常限制设备减轻超过斜升降速率极限(即，斜升降速率违背)的风险的能力。例如，具有50%荷电状态的系统可能能够避免朝着有限和大致等于(多个时间段，假设等于)最坏情况的变化速率和等于斜升降速率极限的任何方向上违背斜升降速率。
[0006]在操作时，这种系统可以实现目标荷电状态(SOC)，在该目标荷电状态附近管理储存设备。当设备的SOC下降到低于此目标或者超出此目标时，能量储存设备被控制，以使SOC返回到目标S0C，准备下一个事件。
【发明内容】
[0007]—种系统包括被配置为向电网供应能量的能量储存系统和耦合到电网的能量管理系统并被配置为控制能量储存系统的控制系统。控制系统从能量管理系统接收一个或更多个命令，并且作为响应，执行命令服从例程以根据一个或更多个命令对能量储存系统充能量或将能量从其中放到电网。控制系统还从能量储存系统接收一个或更多个系统状况值和电网的一个或更多个市场状况值并执行管理例程以基于系统状况值和市场状况值对能量储存系统充能量或将能量从其中放到电网。
[0008]控制系统的具体实现方式能够提供以下优点中的一个或更多个:能量储存系统能够同时参与能量市场并且独立管理能量储存系统的荷电状态；能量储存系统能够在能量不那么贵时充电并且在能量更贵时放电，提高利润；能量储存系统能够在其荷电状态低于目标荷电状态时充电并且在其荷电状态高于阈值时放电，提高可用性以遵从能量管理系统的命令。
[0009]所披露的一个或更多个实施方式的细节在附图和以下描述中阐述。其他特征、方面和优点根据所述描述、附图以及权利要求将会变得明显。
【附图说明】
[0010]图1是一个示例配电系统的框图，该配电系统包括电网、管理电网的能量管理系统、能量储存系统和可选电力发电机，例如，风力发电厂或太阳能电力发电机。
[0011]图2是耦合到配电网的一个示例能量储存系统的框图。
[0012]图3是一个不例系统管理例程的框图。
[0013]图4是能量储存系统的控制系统执行的一个方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014]图1是一个示例配电系统100的框图，该配电系统包括电网102、管理电网的能量管理系统104、能量储存系统106和可选电力发电机110，例如，风力发电厂或太阳能电力发电机。配电系统可以包括其他组件以管理能量储存系统、电力发电机与电网之间的连接，例如，包括一个或更多个变压器、故障保护设备等的变电站。
[0015]能量管理系统是被配置为管理电网上的电力的一个或更多个计算机的系统。能量管理系统能够提供各种服务以保证能够满足电网的用户的电力需要。例如，能量管理系统能够调度各个电力发电机以在不同时间提供电力。能量管理系统的一个实例是德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)能量管理系统(EMS)。
[0016]能量管理系统通过数据通信网络与被配置为控制电力发电机的发电机控制系统112通信。发电机控制系统执行系统管理例程120以控制电力发电机。系统管理例程能够，例如，监控间歇性电力发电机的输出并控制发电配置(例如，风力涡轮机上的叶片的偏航或桨距或两者的变化)。
[0017]发电机控制系统还执行合格调度实体(QSE)例程118。QSE例程与能量管理系统通信以调度电力发电机到电网的电力输出。在一些实现方式中，QSE例程向能量管理系统提交电力发电机的出售能量的报价，并且在一些实现方式中，QSE提交购买能量的出价。例如，QSE能够参与日前市场或实时市场或两者。QSE还能够与被配置为控制能量储存系统106的一个或更多个计算机的储存控制系统108通信。
[0018]储存控制系统控制能量储存系统提供一项或更多项服务从而帮助电力发电机或电网或两者。例如，储存控制系统能够提供斜升降速率减缓服务来防止电力发电机的电力以大于阈值速率的任何速率增加或减少。其他服务实例包括电网电压调节、电网频率调节和功率平稳。以下参考图2进一步描述能量储存系统。
[0019]储存控制系统执行命令服从例程114以服从能量管理系统的命令。能量管理系统能够通过发电机控制系统或直接或通过任何其他合适数据路径向储存控制系统发送命令。
[0020]例如，能量管理系统能够发送命令以通过利用发电机控制系统的QSE例程调度能量储存系统放电时间来进行放电。作为另一个实例，能量管理系统能够发送命令以通过利用QSE例程针对能量储存系统进行调度时间来充电或放电以向电力发电机提供斜升降速率减缓服务。在操作时，除非存在一些原因而不服从，例如，如果能量储存系统耗尽，否则该命令服从例程通常引起能量储存系统服从命令。
[0021]储存控制系统还执行系统管理例程116。系统管理例程从能量储存系统接收系统状况值和电网的市场状况值并确定是否充电或放电或者什么都不做。以此方式，系统管理例程能够独立管理能量储存系统而不需要服从能量管理系统的任何命令。
[0022]例如，系统管理例程能够使能量储存系统保持目标荷电状态，以在能量成本相对低时充电，并在能量成本相对高时放电。以下参考图3进一步描述系统管理例程。
[0023]用于实现控制系统的设备中的一些或所有的架构能够被配置以容易部署和故障诊断。例如，控制系统能够包括不同层，每层具有主要目的。储存控制系统能够降低系统风险和减少系统停机时间。能够在时间上扩展储存控制系统，例如，在操作历史能够用于改进各种性能因素时。
[0024]图2是耦合到配电网250的一个示例能量储存系统200的框图。能量储存系统包括能量储存阵列211、221和231。能量储存阵列的每个耦合到各自的电力变换系统212、222和232，并且电力变换系统的每个耦合到各自的变压器215、225和235。电力变换系统能够是，例如，双向逆变器。在一些实现方式中，能量储存阵列包括串联、并联或串并联配置耦合的电池。在其他实现方式中，能量储存阵列可以包括，例如，电容器、飞轮、超导磁性元件或以上的组合。
[0025]变压器耦合到变电站254，变电站耦合到间歇性电源260和电网270，例如，图1的电网102。间歇性电源能够是，例如，风力发电厂或太阳能电力发电机。在操作时，能量储存系统向间歇性电源提供一项或更多项支持服务或向电网或向电网与间歇性电源两者提供一项或更多项辅助服务。
[0026]能量储存系统包括通过通信接口操作性链接到每个逆变器的控制系统240。控制系统通过通信接口为逆变器提供控制信号和/或数据，包括，例如，目标有功和无功功率设置、配电网状态信息、和激活/备用控制命令。配电网状态信息包括，例如，源自例如耦合到电网的一个或更多个传感