具有动态目标荷电状态的电力管理系统技术方案

一种电力管理系统包括能量储存设备和耦合到能量储存设备的控制系统。该控制系统被配置为执行控制例程以使用该能量储存设备的目标荷电状态和当前荷电状态确定对该能量储存设备充电还是放电。该控制系统被配置为确定从电力发电机接收的输出信号在指定范围之外。该控制系统被配置为响应于确定输出信号在指定范围之外而修改能量储存设备的目标荷电状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体上涉及电子设备，并且更具体地涉及管理能量储存设备的荷电状态。
技术介绍
可再生资源(如风能和太阳能)由于其可再生性质和清洁操作而成为用于发电的化石燃料的有吸引力的替代物。然而，与火力发电厂(例如，燃煤或天然气发电厂)不同，通常，任何给定时间可用的风能或太阳能的量不能够控制或可靠预测。进一步，由于这些可再生能源的固有可变性(例如，阵风和/或方向变化、天气状况、破开云)，相关的电力发电机(例如，风力涡轮机)的瞬时电力输出可能从一秒到下一秒发生显著变化。将这种可变性引入电网可能使电网不稳定。例如，有功功率的突然增加可能引起电网频率相应增加。这些增加可能引起保护继电器跳闸，由此将电网的各部分分开并且可能在电网的某些部分引起负载/发电失衡。在一些情况下，这种失衡可能引起连锁电力故障，因为电网被进一步分段和/或可用发电资源跳闸离线以防止可能由于该失衡引起的损坏。斜升降速率极限通过限制注入到电网的电力增加或减少的速率来帮助保护电网免受这种事件。通过限制耦合到电网的发电资源的电力变化速率，为电网运营商提供更多响应时间来改变和保持负载/发电平衡。对于风力涡轮机应用而言，能够通过操纵风力涡轮机和/或其控制件(例如，使用被动/主动失速机构，偏航或倾斜旋转平面、改变叶片桨距，控制可变速发电机的输出等)实现斜升降速率限制。然而，故意降低电力输出而不管风能的可用性降低系统的总体能量效率。类似地，抢先降低风力涡轮发电机的电力输出使得风能的突然减小显得没那么突然也降低系统的总体能量效率。在一些应用中，可以通过使用能量储存设备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来至少部分地实现斜升降速率限制。通常，这种能量储存设备具有固定储存容量。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(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。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，能量储存设备受到控制，使得SOC返回到目标S0C，准备下一个事件。使用接近能量储存设备的充电/放电容量的中心的目标SOC增加能量储存设备在后续事件之前恢复到这种水平的概率。中心目标SOC还增加能量储存设备将用于减缓违背斜升降速率的概率而不管事件是斜升事件还是斜降事件。这种实现方式可以通过在至少一段相应的时间段内最小化电力输出的需要来提高斜升降速率受限发电设施的效率。可以通过增加能量储存设备的大小和/或利用多个能量储存设备来提供附加充电/放电容量以增加该时间段。在那个时间段之外，可以实施其他措施来避免斜升降速率违背，例如，缩减。
技术实现思路
—种电力管理系统包括能量储存设备和耦合到能量储存设备的控制系统。控制系统被配置为执行控制例程以至少使用能量储存设备的目标荷电状态和当前荷电状态确定对该能量储存设备充电还是放电。控制系统被配置为确定从电力发电机接收的输出信号、或根据当前和潜在测量设备的输出计算的输出测量结果在指定范围之外。控制系统被配置为响应于确定输出信号在指定范围之外而修改能量储存设备的目标荷电状态。大体上，本说明书中描述的主题的一个方面能够体现在各种方法中，这些方法包括以下动作:执行控制例程以确定对耦合到负载的能量储存设备充电还是放电，包括:确定能量储存设备的当前荷电状态与能量储存设备的目标荷电状态之间的差值；接收表征耦合到负载的电力发电机的输出的输出信号；以及基于差值和输出信号确定对能量储存设备充电或放电；确定输出信号在指定范围之外；并且响应于确定输出信号在指定范围之外而修改能量储存设备的目标荷电状态。本方面的其他实施例包括被配置为执行这些方法的动作、编码在计算机储存设备上的相应系统、装置、和计算机程序。一个或更多个计算机的系统能够被配置为利用安装在该系统上的软件、固件、硬件或它们的组合执行具体动作，在操作时引起该系统执行这些动作。一个或更多个计算机程序能够被配置为利用包括多个指令来执行具体动作，这些指令当被数据处理装置执行时引起该装置这些动作。这些和其他实施例的每个能够任选地包括以下特征中的一个或更多个。确定输出信号在指定范围之外和修改能量储存设备的目标荷电状态包括:确定输出信号低于第一阈值，并且作为响应，降低能量储存设备的目标荷电状态；并且确定输出信号高于第二阈值，并且作为响应，提高能量储存设备的目标荷电状态。确定输出信号在指定范围之外包括确定输出信号在指定范围之外达指定时间段。电力发电机被配置为向负载提供间歇性电力，并且其中能量储存设备被配置为在放电时向负载提供电力并在充电时从电力发电机吸取电力。电力发电机包括一个或更多个风力涡轮机，负载是电网，并且能量储存设备包括一个或更多个电池，每个电池耦合到各自的双向电力变换系统。从电力发电机接收输出信号包括接收指示风力涡轮机的平均或瞬时电力输出的值。基于差值和输出信号确定对能量储存设备充电或放电包括:确定输出信号指示电力发电机正以高于第一阈值速率的增加速率发电，并且作为响应，对能量储存设备充电；并且确定输出信号指示电力发电机正以低于第二阈值速率的减小速率发电，并且作为响应，对能量储存设备放电。这些动作进一步包括当该能量储存设备的当前荷电状态低于能量储存设备的目标荷电状态时降低第一阈值速率或者第二阈值速率或者第一阈值速率与第二阈值速率两者。这些动作进一步包括当能量储存设备的当前荷电状态高于能量储存设备的目标荷电状态时提高第一阈值速率或者第二阈值速率或者第一阈值速率与第二阈值速率两者。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:可以通过降低缩减可用电力的需要来提高系统效率。在一些情况下，能量储存设备能够为更大数量的电力发电机、或具有更大发电能力的电力发电机提供斜升降速率减缓服务。在一些情况下，更少的能量储存设备可以提供斜升降减缓服务，由此降低成本。在一些发电应用中，在百分比符合基础上测量发电源对给定斜升降速率极限的符合性，并且控制系统能够在不增加能量储存系统的大小的情况下提高发电源与能量储存系统的符合百分比。所披露的一个或更多个实现方式的细节在这些附图和以下描述中阐述。其他特征、方面和优点根据本说明书、附图以及权利要求书将变得明显。【附图说明】图1是包括电力管理系统和电力发电机的一个不例发电系统的框图。图2的图表示出由控制系统执行的一个示例目标SOC控制例程的一些参数。图3的图表示出由控制系统执行的一个示例目标SOC修改器例程修改目标SOC的一个示例情景。图4是由实施目标SOC控制例程的控制系统执行的方法的流程图。图5是由实施目标SOC修改器例程的控制系统执行的方法的流程图。【具体实施方式】图1是包括电力管理系统102和电力发电机118的当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力管理系统，包括：能量储存设备；和耦合到所述能量储存设备的控制系统，其中所述控制系统被配置为：执行控制例程以确定对所述能量储存设备充电还是放电，包括确定所述能量储存设备的当前荷电状态与所述能量储存设备的目标荷电状态之间的差值、接收表征电力发电机的输出的输出信号以及基于所述差值和所述输出信号确定对所述能量储存设备充电或放电；确定所述输出信号在指定范围之外；以及响应于确定所述输出信号在所述指定范围之外而修改所述能量储存设备的目标荷电状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·图雷，
申请(专利权)人：尤尼科斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US