用于控制电池动力装置的荷电状态的方法和装置的制造方法_2

文档序号:9332950阅读:来源:国知局
功率时通常在满足设定值时不提供任意精度,因此可在控制功率供给时应用最低要求,这是由于电池动力装置提供功率的速度和精度导致要求的控制精度和可能的控制精度之间的差值,并且因此导致控制功率的功率偏移值,功率偏移值可用来优化电池动力装置的荷电状态。可用的偏移值既可以是恒定值(例如当要求控制精度依赖于动力装置的标称功率时),又可以是动态的(如果要求控制精度和动力装置的实际功率相关)。当使用这个方法时,应该注意到功率不升至标称频率处的功率以上或降至标称频率处的功率以下。
[0032]在关于功率传输的精度的指定要求的范围内提供了功率传输的超额实现的传输策略中,其中,功率传输的超额实现的百分比可以是固定的,但是不超过配电网的功率的设定值的例如20 %的相关规定的最大量,所述相关规定的最大量从配电网的功率基于电网频率的关系曲线得出。
[0033]通过利用功率设定值的相对超额实现,得到了电池动力装置的扩大的工作范围,这个扩大的工作范围可用来优化电池动力装置的荷电状态。
[0034]由于传统的技术储存单元在控制功率供给方面只提供受限的功率梯度,针对控制功率供给的最低要求由配电网的运营商指定,因此可以采用无延迟阶跃响应来满足功率设定值,但是在另一方面,一般的最低要求通过功率的变化速率来满足。这产生了允许的工作范围以在似稳态的最大频率偏差处达到标称功率设定值。
[0035]在德意志联邦共和国,例如,来自技术条例“Transmiss1n Code 2007(输电准则2007) ”的最小功率梯度由必须最迟在30秒后在似稳态的最大频率偏差下达到控制单兀的标称功率的要求得出。这个针对功率变化速率的最低要求也适用于电网频率的小变化。由于电池动力装置在功率供给方面的高速度,当提供控制功率时获得了梯度供给的范围,这个范围可被用来充电或放电,并且因此用来优化电池动力装置的荷电状态。
[0036]相应地,由于实现高于要求的传输功率梯度的传输功率梯度的能力,增加的传输功率梯度的传输策略利用允许的一段时间来达到释放到配电网的或由配电网获得的功率的设定值,其中高于要求的传输功率梯度的传输功率梯度是以这样的方式实现的:为了采用上升的电网频率对电池动力装置进行充电,使用大传输功率梯度;为了采用减少的电网频率对电池动力装置进行充电,使用小传输功率梯度;为了采用减少的电网频率对电池动力装置进行放电,使用大传输功率梯度;以及为了采用上升的电网频率对电池动力装置进行放电,使用小传输功率梯度。
[0037]通过根据电池动力装置的荷电状态设定功率传输的超额实现的程度、增加的传输功率梯度的测量、在指定检测间隔内的电网频率的最有利值的选择、和/或加入到测量的电网频率中的或从测量的电网频率中减去的偏移值,可以无级设定电池动力装置和配电网之间的功率传输,可以说,即使是采用了与从非常低到非常高的可指明的荷电状态相关联的电池动力装置的确定的荷电状态的分级评估。
[0038]在评估电池动力装置的荷电状态时,标准“中性”用于表示电池动力装置的最优荷电状态。在偏离电池动力装置的中性荷电状态的增加的荷电状态中,使用了标准“中性至高”、“高”、“高至非常高”、“非常高”,以及在偏离电池动力装置的中性荷电状态的减小的荷电状态中,使用了标准“中性至低”、“低”、“低至非常低”、“非常低”,并且基于对应的标准,采用了一个或多个上述传输策略。
[0039]用于实施这种方法的装置可通过电池动力装置实现可指定的电气行为,电池动力装置使用了适合的工作原理来提供电网服务,例如主控制功率。
[0040]相应地,在配电网中提供系统服务的电池动力装置包括:
[0041 ]-并联连接的数个电池组;
[0042]-转换系统,其通过变压器和配电网连接;
[0043]-转换器控制器,其控制转换系统,并且接收和处理来自转换系统的测量值,以及
[0044]-电池动力装置管理系统,其构成用于电池动力装置的中央控制级,电池动力装置管理系统通过通信接口接收涉及如配电管理系统所提供的配电网的至少一个物理量的要求,并且电池动力管理系统通过变换器和配电网连接以检测配电网的至少一个物理量。
[0045]优选地,电池组包括数个DC电池模块,DC电池模块通过功率开关并联地连接至至少一个DC电压采集线,DC电压采集线和转换系统连接。
[0046]例如,转换系统包括逆变器和数个DC电压转换器或DC/DC转换器,逆变器通过变压器和配电网的馈入点连接,每个DC电压转换器或DC/DC转换器连接至用于数个并联的电池组的DC电压采集线。
[0047]取决于电池技术或不同的临界条件,例如取决于荷电状态的DC电池模块的电压摆动或用于逆变器的输出电压的必需的中间电路电压,获得了用于转换器和电池组或电池模块的不同的拓扑结构。
[0048]可替代地,包含数个并联的电池组的两个电池模块中的每个可以和一个逆变器连接,逆变器可以连接至三绕组变压器的初级绕组,三绕组变压器的次级侧和电力总线连接。
[0049]在一个进一步变体中,数个电池模块通过功率开关并联连接至DC电压采集线,其中,采集线通过没有受控DC电压中间电路的逆变器和配电网连接。
[0050]在一个优选的实施方案中,电池动力装置作为电源和蓄能器工作,其中取决于配电网的电网频率控制电池动力装置释放到配电网的电力,或从配电网中获得的电力。
[0051]为了检测电池组的荷电状态(S0C),电池动力装置管理系统和与电池组和电源开关相关联的电池管理系统双向连接。
【附图说明】
[0052]附图中示出的示例性实施方案将详细讲解本发明以及从本发明得到的变体的基本理念。图中:
[0053]图1示出了由连接至公共耦接点的电池动力装置对配电网的主功率控制的电路框图;
[0054]图2示出了在电池动力装置提供控制功率期间,当利用频率测量的精度的死区时的允许的工作范围的图示;
[0055]图3示出了用于解释增加的频率测量精度的传输策略的图示;
[0056]图4示出了当利用增加的传输功率梯度时允许的工作范围的图示;
[0057]图5示出了用于解释在功率设定值中加入或减去偏移值的传输策略的图示;
[0058]图6示出了当利用功率传输的超额实现时允许的工作范围的图示;
[0059]图7示出了具有增加的静态频率测量精度和功率传输的超额实现的特性的主控制的合成功率带的图示;
[0060]图8示出了基于电池动力装置的荷电状态的分级或无级评估或检测使用多种功率传输策略的流程图;以及
[0061]图9示出了基于电池动力装置的荷电状态的分级评估使用多种功率传输策略的图示。
【具体实施方式】
[0062]图1示出了由电池动力装置1对配电网2的主功率控制的电路框图,电池动力装置1从配电网2接收电能或向配电网2释放电能。术语“配电网”是指高压输电网或中压配电网,其中,连接至中压水平的配电网的电池动力装置1也可直接通过这个配电网水平在高压输电网中提供系统服务,例如主功率控制。
[0063]电池动力装置1包括多个电池组10和开关11,每个电池组10包括多个串联的电池和开关11,开关11处于电池组10和转换系统13的连接中,通过转换系统13,电池组10和配电网能量耦合,从而电池动力装置1可以向配电网2供应电能,或从配电网2获得电能,例如,以便控制配电网2的频率。
[0064]每个电池组10包括电池管理系统12,其中,电池管理系统12检测电池的荷电状态(S0C),并根据需要储存荷电状态。根据图1的图示中,用于传输电能的线路连接以实线示出,单独的块之间的控制连接以虚线示出。每个单独的电池组10可以包括相同或不同的电池类型,其中,当匹配电池时,电池管理系统12要考虑到各种电池类型的特定属性。
[0065]在这个示例性实施方案中,转换系统13包含两个DC电压转换器或DC/DC转换器14、15,每个DC电压转换器或DC/DC转换器14、15和N个并联的电池组10双向连接,并且同样地和逆变器15双向连接,逆变器15通过变压器17连接至配电网12的馈入点3。
[0066]为了驱动DC电压转换器14、15和逆变器16,并且为了检测和处理来自转换系统13的传感器信号,提供了转换器控制器4,转换器控制器4继而从电池动力装置管理系统5接收控制信号,并且例如向电池动力装置管理系统5发出准备信号。
[0067]通过变换器7,电池动力装置管理系统5和配电网2连接,例如,以检测配电网2的电网频率。通过转换系统13和变压器17,电池动力装置管理系统5还和电池组10的电池管
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