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_3

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理系统12双向连接,以查询例如单独的电池组10的荷电状态,并且驱动电池组10的开关11以向配电网2释放能量或从配电网2获得能量。
[0068]同样地,电池动力装置管理系统5和上级配电管理系统6双向连接,其中,上级配电管理系统6监控配电网2,即高压输电网和/或中压配电网。上级配电管理系统6向电池动力装置管理系统5发出的典型信号是通过从/向配电网2接收/释放能量来控制电网频率的要求。
[0069]同样地,配电管理系统6和配电网运营商和输电网系统运营商8双向连接。
[0070]当在主控制下运行电池动力装置1时,电池动力装置1在馈入点或公共耦接点3处和配电网2耦接,以便提供指定的电网系统服务。提供电网系统服务所必需的配电网2的物理量的检测、控制和调节受制于时间和/或精度相关的要求,时间和/或精度相关的要求适用于当前在主控制使用中的装置(例如蒸汽动力装置、柴油发电机、飞轮等)的能力。由于电池动力装置1不同于这些装置(就其更快的速度和精度还有可控性而言),因此电池动力装置1的功率供给存在一些范围,根据本发明这些范围用来保持电池动力装置1的最佳或中性荷电状态。履行电网系统服务的方法基于:
[0071]-测量和传输方法,其比检测提供电网系统服务所必需的物理量所指定的极限值更精确、更快,和/或
[0072]-电池动力装置的物理量的调节和/或控制方法,其比电网系统服务的供给有关的需求值更精确、更快。
[0073]下面将详细讲解电池动力装置1的主功率控制,以及电池动力装置1的荷电状态的控制。
[0074]通过选择性地利用要求的时间和/或精度相关的物理量的检测和由电池动力装置1实际提供的检测之间的差值,以及要求的时间和/精度相关的电池动力装置1的控制功率的供给与电池动力装置1实际提供的控制功率的供给之间的差值,可以履行电网系统服务和优化电池动力装置1的荷电状态,其中,基本上三个控制策略(即,充电、放电和中性行为)可适用于电池动力装置1的控制。电池动力装置1的荷电状态决定将使用这些策略中的哪个。例如,规则可以是:
[0075]-荷电状态S0C彡90%时,电池动力装置1将产生放电,
[0076]-荷电状态90%>S0C彡60%时,电池动力装置1将产生中性行为,以及
[0077]-荷电状态60%>S0C时,电池动力装置1将产生充电。
[0078]为了考虑电池动力装置1的相应的荷电状态提供主控制功率,特别地由于下面提到的关于控制功率供给的要求导致的范围是合适的:
[0079]第一传输策略(在图中没有示出)在于:由于使用了比指定的更快的对应的测量和传输方法来检测物理量,因此凭借“最佳频率”的传输策略,在指定时间间隔内的每个最低或最高频率被用来确定电池动力装置1和配电网2之间的功率传输以另外地支持电池充电管理。例如,在电池动力装置1的荷电状态非常低时,可利用时间间隔内的最高频率提供主控制功率并且对电池动力装置1的电池组10进行充电;或荷电状态非常高时,可利用时间间隔内的最低频率提供主控制功率并且对电池动力装置1的电池进行放电,而在从非常低到非常高的荷电状态中,可利用当前频率确定主控制功率。
[0080]替代或除“最佳频率”的传输策略之外,更快的测量频率或更高检测速度的传输策略可以被用于优化电池动力装置1的荷电状态。
[0081]然而对于传统的动力装置,由于它们对频率变化的反应的迟滞性,因此通常电网频率增加的检测速率是不相关的,对于反应速度明显更高的电池动力装置,更高的频率检测速率以及由此的频率变化被发现是有利的,以获得被控制的电网频率的大小以及由此的将提供的控制能量的总量的更快稳定,以及用于控制电池动力装置的荷电状态。然而,选择的对频率变化的反应迟滞必须不超过管理规范所要求的最小反应时间或最大迟滞。
[0082]当例如针对主控制功率的提供,要求动力装置必须至少在2秒内对频率变化做出反应;以及当电池动力装置能够以100ms的检测速度检测电网频率并且在100ms内对检测到的电网频率做出反应,电池动力装置可以通过立刻对有利于荷电状态的频率做出反应,或通过仍然“等待”是否在1.8秒的最小反应时间内测量到更加有利的频率(这个频率随后被用来控制)来利用检测到的电网频率。
[0083]参照电池动力装置1的功率P依赖电网频率f的特性曲线P (f),图2示意地示出了第二传输策略,第二传输策略源自±0-10mHz的公差带,例如认为该公差带是电网频率f的检测精度所允许的,当确保频率测量的精度明显高于配电网2规定的±10mHz时,来自这个公差带的阴影化的工作范围用于提供控制功率,并且因此能够有助于支持电池充电管理。这用于以±lmHz的检测精度从检测的电网频率减去高达-9mHz的偏移值或向检测的电网频率f中加入高达+9mHz的偏移值,以用于电池充电管理的相应的支持。
[0084]这种方法和同样利用增加的测量精度的其它方法的不同在于:代替滑动可变的死区,偏移值被用于主控制功率的供给,随后将参照基于标称功率的功率输出或功率输入P/P_和频率变化A f的关系的图示,在图3中详细讲解这种方法。
[0085]例如,当电池动力装置根据频率_功率特性曲线在时间t。、频率F。提供功率P (F。)时,和当频率变成值,其中F。况,并且| F。一 F丄|〈 A ?,A ?是最小测量精度,并且当将根据频率-功率特性曲线提供在频率Fi的控制功率P (F J不利于当前的和希望的电池动力装置的荷电状态时,基于变化死区的控制方法将保持功率设定值Pc不变(当频率变化位于变化死区的范围内)或利用与新的频率匕相对应的控制功率P(Fi)。
[0086]在另一方面,此处描述的基于偏移值的控制方法将利用设定值PFi+Aj,由于Fi+ A n>F0,因此P (FA A n)也比功率P。更有利于当前的希望的电池动力装置的荷电状态。
[0087]应当注意的是,当使用偏移值时,频率不被升至标称频率以上或降至标称频率以下,即,使用了不同于电网支持方法的方法。
[0088]然而,由于测量误差,不应当检测到明显的超同步或低于同步的电网状态,然而这和实际不相符。例如当测量的频率接近在超同步或低于同步范围内的设定频率,并且测量误差的范围超出设定频率进入到相反范围时,上述情况就可能发生。
[0089]这种情况在非可用死区范围设定在设定频率周围时能够被安全地排除,该范围对应于测量误差的高度。例如,当测量误差大约在±lmHz时,可遵照系统在从测量值50.001的正向范围和从测量值49.999Hz的负向范围使用设定频率50Hz的死区,其中,将确保系统服从行为,其在正向的主控制功率需求下不允许提供负向主控制功率,反之亦然。
[0090]为了提供主控制功率,电池动力装置管理系统5可利用图4至图7示意地示出的公差,这些公差由配电网2的运营商指定。
[0091]由于在主控制功率供给中,传统动力装置只能提供限制的功率梯度,所以可适用控制功率供给的最低要求,如参照功率P和频率f随着时间t的变化过程在图4中示意地示出。
[0092]根据图4B,可以凭借理想的无延迟的阶跃响应来满足依赖于配电网2或能量管理系统7所需的频率f的功率P的设定值。此外,由于功率变化速率的最低要求,例如在德国必须最迟在30秒后达到标称功率Pn是可适用的,并且因此获得了功率变化的最小速率Pn/30s。这产生了如图4A的阴影线所示的用于达到目标或设定值的允许的工作范围,这为提供控制功率的全部技术装置留下了梯度供给的范围,从而由于电池动力装置1的主控制功率的快速供给,因此电池充电管理可被额外地支持。
[0093]用于支持电池充电和放电管理的另一可能性利用了电池动力装置1在主控制功率供给方面的高精度。根据图5参照基于标称功率的功率输出或功率输入P/P-和频率变化A f的关系的图示,将详细讲解这点。
[0094]当要求提供的控制功率的精度为标称控制功率的1%,并且电池动力装置能够以标称控制功率的0.1 %的精度提供功率时,电池动力装置可利用由此的标称控制功率的0.9%的差值来优化荷电状态。例如当动力装置将必须提供功率P(Fi),并且低功率将更有利于荷电状态时,电池动力装置也可以提供功率P’ = PPJ-1.9XP_,其中P-是标称功率。当更高功率更有利于荷电状态时,同样适用,从而根据图5将提供的功率P’落在范围P’ = P(Fi) 土 AP 内。
[0095]因此利用所需的控制精度和可能的控制精度之间的差值的传输策略导致针对控制功率的功率偏移值,同样地可以取决于电池动力装置的当前荷电状态来使用功率偏移值。可使用的偏移值既可是恒定的(例如当
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