电力管理系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种电力管理系统。该电力管理系统包括：电池储能系统(BESS)，该电池储能系统被配置为获取荷电状态(SOC)信息，荷电状态(SOC)信息包括电池的状态；和充电控制单元，该充电控制单元被配置为控制BESS的充电或放电。充电控制单元被配置为基于获取的SOC信息比较期望的SOC和测量的SOC，并当比较结果是期望的SOC和测量的SOC彼此不同时，调节电池的充电电力值和电池的放电电力值以匹配所述期望的SOC。
【专利说明】
电力管理系统
技术领域
[0001]本公开涉及一种电力管理系统，更具体而言，涉及一种可根据电池的荷电状态(SOC)调节电池的输出的电力管理系统。
【背景技术】
[0002]随着一些问题的出现，比如环境的破坏、资源的耗竭、或类似的问题，对一种可存储电力并有效地利用所存储电力的系统的兴趣正在增加。
[0003]此外，对新可再生能量比如光伏发电的利用的兴趣在增加;且因为此类系统利用无限供应的自然资源比如阳光，风和潮汐，在发电过程中没有污染且因此对其利用计划的研究正在积极地进行中。
[0004]但是，由于新可再生能量的能源，比如风力发电或光伏发电本质上依赖于自然环境，其特征为发电是间歇性的。这种间歇性导致能量输出的剧烈波动，且作为结果，可能造成电力质量的降低。
[0005]此外，存在发电系统的非均匀发电导致商用电力的不稳定这一局限性。
[0006]为了克服这些局限性对使用电池的控制正被执行，但由于电池的特征，电池的SOC降低，而SOC的降低可使得难以执行使用电池的能量转移操作(利用新可再生能源的能量交易(trade))。
[0007]并且，电池根据之前做出的安排来操作，且存在这样的情况，其中由于各种原因，根据前述安排的电池的SOC与实际状态不同，这影响电池的正确操作。
【发明内容】
[0008]实施例提供一种系统，所述系统可基于电池的荷电状态(SOC)来调节电池的输出，以最终实现根据电池的充电/放电安排的操作。
[0009]实施例也提供一种系统，所述系统可基于过去的数据通知是否根据电池的当前S O C来调节电池的输出，且在调节电池输出的情况下，将调节的输出引导为较小的电力负荷。
[0010]在一个实施例中，一种电力管理系统包括:电池储能系统(BESS)，所述电池储能系统被配置为获取荷电状态(SOC)信息，此荷电状态(SOC)信息包括电池的荷电状态；以及充电控制单元，所述充电控制单元被配置为控制BESS的充电或放电。所述充电控制单元被配置为基于获取的SOC信息比较期望的SOC和测量的S0C，并当比较结果是期望的SOC和测量的SOC彼此不同时，调节电池的充电电力值和电池的放电电力值以与期望的SOC匹配。充电控制单元被配置为:在电池的充电期间当测量的SOC小于期望的SOC时，提高电池的充电电力值;且在电池的放电期间当测量的SOC小于期望的SOC时，降低电池的放电电力值。
[0011 ]通过提出实施例的电池管理，在根据安排执行电池的充电或放电，且电池的测量的SOC值与设置的不同的情况下，优势在于，可能通过控制对电池充电的充电电力值的大小和对电池放电的放电电力值的大小，来操作电池，以与前述安排的时间相对应。
[0012]将在附图和下文描述中陈述一个或多个实施例的细节。其他特征从描述和附图，以及从权利要求书中，将是显著的。
【附图说明】
[0013]图1为示出实施例的电力管理系统的配置的图示。
[0014]图2为根据实施例大致解释电力市场结构的图示。
[0015]图3为示出根据时间的荷电状态(SOC)管理安排和实际SOC存在差异的示例的图表。
[0016]图4为用于解释根据图3中的SOC管理安排的电池放电和充电控制的图表。
【具体实施方式】
[0017]下文中，将参考附图对实施例进行详细描述。
[0018]图1为示出实施例的电力管理系统的配置的图示。
[0019]根据实施例的电力供应系统100包括发电机101，直流/交流(DC/AC)转换器103，AC滤波器105，AC/AC转换器107，系统109，充电控制单元111，电池储能系统113，系统控制单元115，负荷117，和DC/DC转换器121。
[0020]发电机101产生电能。在发电机101为阳光发电装置的情况下，发电机101可为太阳能电池阵列。太阳能电池阵列可以配置为物理联接且电力连接多个太阳能电池模块。太阳能电池模块是这样的装置，其中多个太阳能电池串联或并联连接，以将太阳能转换成电能从而生成一定的电压和/或电流。因此，太阳能电池阵列吸收太阳能以将其转换成电能。此夕卜，在发电机101为风力发电系统的情况下，发电机101可包括至少一个可将风能转换成电能的风机。但是，电力管理系统100可仅通过电池储能系统113而无需发电机101供应电能，如早先所述。在这种情况下，电力管理系统100可以不包括发电机101。
[0021]DC/AC转换器103将DC电力转换成AC电力。其接收由发电机101供应的DC电力或由电池储能系统113放电的DC电力，以将DC电力转换成AC电力。
[0022]AC滤波器105滤除转换成AC电力的电力中的噪声。在具体实施例中，AC滤波器105
可省略。
[0023]为了能向系统109或至少一个负荷117供应AC电力，AC/AC转换器107转换噪声滤除的AC电力的电压的大小，以将转换后的AC电力供应给系统109或独立负荷117。在具体实施例中，AC/AC转换器107可省略。
[0024]系统109为一种可结合许多发电站、变电站、电力传输和分配线路、和负荷以产生和使用电力的系统。
[0025]负荷117接收来自发电机101的电能以消耗由电能产生的电力。
[0026]电池储能系统113接收并充入来自发电机101的电能并根据系统109或负荷117的电力供应和需求情况而释放所充入的电能。
[0027]尤其是，在系统109或负荷117具有轻负荷的情况下，电池存储系统113接收并充入来自发电机101的闲置电力。当系统109或负荷117具有重负荷时，电池储能系统113放出充入的电力以供应电力给系统109或负荷117。系统109或负荷117的电力供应和需求情况根据时间区域会具有大差异。
[0028]因此，让电力管理系统100不考虑系统109或负荷117的电力供应和需求情况而均匀地供应由发电机101供应的电力是低效的。因此，电力管理系统100利用电池储能系统113以根据系统109或负荷117的电力供应和需求情况来调节电力管理的量。因此，电力管理系统100可高效地供应电力给系统109或负荷117。
[0029]DC/DC转换器121转换电池储能系统113供应或接收的DC电力的大小。在具体实施例中，DC/DC转换器121可省略。
[0030]系统控制单元115控制0(:/0(:转换器121、0(:/^转换器103和八(:/^转换器107的操作。并且，系统控制单元115可包括充电控制单元111，其控制电池储能系统113的充电和放电。
[0031]充电控制单元111控制电池储能系统113的充电和放电。此外，电池储能系统113可以核查电池的SOC且核查到的SOC信息可以传输给充电控制单元111。此外，当系统109或负荷117具有重负荷时，充电控制单元111控制电池储能系统113、DC/DC转换器121、DC/AC转换器103、和AC/AC转换器107中的至少一种，从而电池储能单元113向系统109或负荷117供应电力。当系统109或负荷117具有轻负荷时，充电控制单元111使得电池储能系统113和DC/DC转换器121能够向电池储能系统113供应从外部电力管理源或发电机101产生的电力。
[0032]在具有上述配置的电力管理系统100中，可以更精确地制定需要在电力市场中提交的电力管理安排。例如，可以根据关于当电池基于当前的SOC水平在电池的当前温度供应(输出)一定的电力时SOC如何变化的数据，来制定安排。
[0033]参考图2大致地讨论电力市场结构。
[0034]图2为根据实施例大致解释一种电力市场结构的图示。
[0035]参见图2，电力市场结构大致划分为发电公司，独立发电公司，电力购买协议(PPA)经营者，区域电力经营者，韩国电力交换所，韩国电力公司(KEPCO)，客户，大型客户，以及特定区域客户。
[0036]发电公司，独立发电公司，PPA经营者，和区域电力经营者可以表示发电公司，可通过韩国电力交换所根据由各方拥有的发电装置可产生的电力量针对可供应容量进行投标，并且根据投标来盈利。
[0037 ]国内发电公司包括由KEPCO分离出的六个发电公司(corporat i on)所拥有的发电公司，以及288个独立发电公司。
[0038]该发电公司和独立发电公司每天通过韩国电力交换所根据它们拥有的发电机针对可供应发电量进行投标。韩国电力交换所以中立位置来对电力市场和系统的运营负责。
[0039 ] KEPCO以电力市场决定的价格购买电力且将购买的电力供应给客户。即，KEPCO负责电力的传输、分配和销售。
[0040]PPA经营者表示电力购买协议经营者，且其通过电力市场对可供应容量进行投标但要进行计算，从而根据与KEPCO的供应和需求合同而不是由电力市场决定的量，来施用电力交易成本。
[0041]区域电力经营者为具有一定规模的发电设施的经营者，利用发电设施生产电力并将这些电力在允许的特殊区域内直接销售。并且，区域电力经营者从KEPCO或电力市场直接购买短缺电力，或将富余电力销售给KEPCO或电力市场。
[0042]在这个示例中，需要30，000kw或者更多的合同要求的大型客户可在电力市场中而不是通过KEPCO，直接购买相应的电力。
[0043]图3为示出其中在根据时间的荷电状态(SOC)管理安排与实际SOC之间存在差异的示例的图表，且图4为用于解释根据图3中的SOC管理安排的电池放电和充电控制的图表。
[0044]参见图1和3，电力管理系统100安排电池的SOC以便将电池电力供应给负荷117，相应地将电池放电，且在电费低廉的时间区域内对电池充电。
[0045]如此，安排的SOC信息可通过电池储能系统113获取。SOC信息可包括充电安排信息和放电安排信息。充电安排信息或放电安排信息可根据电池的温度而变化，但并不局限于此。
[0046]例如，如在图3中对应于参考标号301到303的情况下，电池的充电、放电或待机状态被预先安排。
[0047]但是，尽管电池的充电或放电管理被安排好且照此执行操作，但是仍然存在电池的实际SOC与预期不同的情况。
[0048]首先，提供如下示例，其中，安排的电池管理被划分为电池充电部分、电池保持部分和电池放电部分，且这些部分依序执行。
[0049]例如，在部分A中，电池被充电且电池的SOC以第一斜坡301线性增长，在部分B中，电池的SOC被保持，并且在部分C中，电池被放电且电池的SOC以第二斜坡303线性减少。
[0050]根据此安排，执行向负荷117供应电池的电力的过程或接收来自可再生能源的电力以对电池充电的过程。
[0051]为了根据此安排执行电池管理，充电控制单元115控制电池储能系统113，以调节用于电池的充电的充电电力值或调节用于电池的放电的放电电力值。
[0052]在部分A中，充电控制单元115控制将被充电的电池从而增加SOC值，并且控制DC/DC转换器121以将电池充电到图4所示电力值E。
[0053]此外，在部分B中，充电控制单元115禁止电池变成被充电或被放电，从而保持电池的SOC值。即，在部分B中，传输给电池的充电电力值或放电电力值变为零。
[0054]此外，在部分C中，充电控制单元115控制DC/DC转换器121以对电池放电，从而通过电池放电降低SOC值。此外，在执行安排从而电池的SOC线性降低的情况下，电池的输出电力值E被保持，如图4所示。
[0055]但是，尽管执行这种电池管理，仍然存在电池没有达到期望的SOC值或者SOC的增加或减少没有按照期望斜率执行的情况。没有精确控制电池的SOC以具有期望值的事实根本上意味着电池的管理和操作没有根据安排执行，且为了应对这类情况，充电控制单元115将安排的SOC值与测量的SOC值作比较，并根据比较结果控制电池的充电电力值和放电电力值。测量的SOC值是测量值。
[0056]具体地，在图3中SOC值通过电池的充电而线性增长的部分A中，作为充电控制单元115核查BMS(电池管理系统)的结果，SOC没有沿着指示期望的SOC值的直线301增长，而是沿着小于其的直线401增长。
[0057]在这种情况下，充电控制单元115对电池充电以增加电池的充电电力值从而符合指示期望的SOC的直线301。在核查到的SOC高于期望的SOC的情况下，可以减少用于电池充电的电力值。
[0058]为了将电池的SOC值增加到期望的SOC值，如图4中所示，在部分A中，充电控制单元115随着时间逐渐增加充电电力值。在这种情况下，当电池的充电安排结束的时候，期望的SOC和测量的SOC可相同。在部分A中电池的充电电力值增加以达到期望的SOC的情况下，充电控制单元115可对电池充电使得电池具有高于所安排的充电电力值E kW的电力。
[0059]此外，充电控制单元115在确定调整的充电电力值和调整的斜率时参考过去的数据。可以通过考虑到对电池充电以具有较高的电力值时消费的电费并参考过去的数据(例如，去年同一日期和时间区域的SOC值)，来确定将电池的充电电力值增加或减少的值。
[0060]并且，尽管图3和4示出，同等修改后的电池管理也应用于是否对电池充电；是否对电池放电；以及电池的充电和放电没有进行的所有部分，但是在电池的SOC值在部分A和B之间的交界处没有达到期望值的情况下，可以在部分B的早期阶段进一步保持电池的充电。
[0061]在电池放电且放出的电力传输给负荷的部分C中，电池没有沿着期望的SOC斜坡303减少的情况下，例如，在SOC沿着表示安排的放电速度的第二斜坡303减少的情况下，充电控制单元115在其确定电池的SOC低于预设的期望值的情况下，有意通过电池的放电来减少放电电力值，从而在电池的放电安排结束时期望的SOC和测量的SOC相同。
[0062]S卩，为了沿着图3中的修改后的放电速度403执行电池的放电，执行电池的放电从而放出低于设定的放电电力值E kW的电力，且在部分C完成的时刻获得期望的SOC值。
[0063]如先前所述，修改后的电池放电速度413可参考过去的数据，沿着当前SOC水平而线性减少或非线性减少。
[0064]通过上述实施例的电池管理，在根据安排执行电池的充电或放电，且电池的测量的SOC值与设置的SOC值不同的情况下，优点在于，可通过控制用于对电池充电的充电电力值的大小和用于对电池放电的放电电力值的大小来操作电池，以与安排的时间相应。
[0065]尽管实施例已参考数个说明性的实施例进行了阐述，应该理解那些本领域内的技术人员可设计出会落在本公开原理的构思和保护范围之内的许多其他的修改和实施例。更具体，可能有的主题组合安排的零部件和/或布置落在本公开的保护范围、附图和所附权利要求以内的各种变化和修改是可行的。在这些零部件和/或布置的变化和修改以外，替代性的使用对本领域内那些技术人员也将显而易见。
【主权项】
1.一种电力管理系统，所述电力管理系统连接到发电机或电池，并供应电力给负荷，所述电力管理系统包括: 电池储能系统(BESS)，所述电池储能系统被配置为获取荷电状态(SOC)信息，所述荷电状态(SOC)信息包括电池的荷电状态；以及 充电控制单元，所述充电控制单元被配置为控制所述BESS的充电或放电， 其中，所述充电控制单元被配置为: 基于获取的SOC信息比较期望的SOC和测量的SOCdP 当比较的结果是所述期望的SOC和所述测量的SOC彼此不同时，调节所述电池的充电电力值和所述电池的放电电力值以与所述期望的SOC相匹配，并且 其中，所述充电控制单元被配置为: 在电池的充电期间所述测量的SOC小于所述期望的SOC时，增加所述电池的所述充电电力值，以及 在电池的放电期间所述测量的SOC小于所述期望的SOC时，减少所述电池的所述放电电力值。2.权利要求1所述的电力管理系统，其中，所述充电控制单元线性地增加所述电池的所述充电电力值。3.权利要求1所述的电力管理系统，其中，所述充电控制单元线性地减少所述电池的所述充电电力值。4.权利要求1所述的电力管理系统，其中，所述SOC信息包括关于所述电池的充电安排信息以及关于所述电池的放电安排信息。5.权利要求4所述的电力管理系统，其中，所述充电安排信息和所述放电安排信息根据温度而各自改变。6.权利要求1所述的电力管理系统，其中，所述充电控制单元被配置为使得在所述电池的充电安排结束时所述期望的SOC能够与所述测量的SOC相同。7.权利要求1所述的电力管理系统，其中，所述充电控制单元被配置为在所述电池的充电安排结束时所述测量的SOC没有达到所述期望的SOC的情况下，进一步保持所述电池的充电。8.权利要求1所述的电力管理系统，其中，所述充电控制单元被配置为使得在所述电池的放电安排结束时所述期望的SOC能够与所述测量的SOC相同。9.权利要求1所述的电力管理系统，其中，所述发电机为阳光发电装置、风力发电系统、发电站、和可再生能源中的至少一种。
【文档编号】H02J3/38GK105978019SQ201610133367
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月9日
【发明人】沈在成
【申请人】Ls产电株式会社