能量存储系统和模块通信技术方案

本发明专利技术涉及一种能量存储系统(1)，其适用于同步执行本地和非本地电源电网中的控制和系统任务，并涉及一种用于操作所述能量存储系统(1)方法。所述能量存储系统(1)具有一个模块化结构，并包含不止一个通过数据线互相连接的能量存储模块(2M,2S)，其中一个被作为主模块(2M)，其它的则作为从模块(2S)，而该主模块(2M)被配置用于对连接到数据线(3)的所有能量存储模块(2M,2S)进行整体控制，并且至少该主模块(2M)包含至少一个接口(4M)，用于接收(EM)关于将被执行的本地化和非本地化控制和系统任务(ORS；NORS)的外部控制命令(ESB)，以及一个主控单元(7M)，用于存储(S)和执行(AO,ANO)该外部控制命令(ESB)，其中，为了执行(AO,ANO)该外部控制命令(ESB)，该主控单元(7M)被设置为具有与其连接的所有能量存储模块(2M,2S)的模块存储容量(MSK)和模块输出(ML)，并设置为仅在未被本地化控制和系统任务(ORS)所需的系统存储容量(SK)和/或系统输出(L)的那些部分(SKg,Lg)的范围内，执行(ANO)该非本地化控制和系统任务(NORS)。因此提供了一种有效的能量存储系统，其允许改进本地电网品质并且同时提供非本地的正负能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种能量存储系统，其适用于同步执行本地和非本地电源电网的控制和系统任务，并涉及一种用于所述能量存储系统的主模块，还涉及一种操作所述能量存储系统的方法。
技术介绍
运行一个电源电网的能量是由各种不同类型的发电站提供的。在此，大多数的发电站，例如核电站、燃煤电站、燃气电站、风力发电站、沼气站、或太阳能电站，只不过是将能量输送至非本地电源电网的发电机。例如，非本地电源电网为配电网和输电网，例如在德国，它们是由Ampr1n, 50Hertz, Tennet,和TransnetEnBW运营的。这些输电网为欧洲广域同步电网的一部分。上述发电站仅仅以发电机的的身份存在时，它们不能从电网中带走任何额外的能量并将其存储以备不时之需。相比之下，能量存储系统可被用于从电源电网中吸收能量并将能量释放到电源电网。例如，能量存储系统为中央能量存储系统，比如抽水蓄能电站，或者分散的能量存储系统，比如电池存储设备或飞轮能量存储单元。抽水蓄能电站为能量存储系统，其在很大程度上不受制于天气的变化并且通常一直是可利用的状态。通常，中央能量存储系统被设计成拥有巨大的容量。由于该可用的容量，这些系统被适用于为非本地电源电网提供储能，从而在非本地电源电网中合适地生效。取决于其总尺寸，抽水蓄能电站可具有几个100MW或更多的容量，然而，在大多数情况下，发电机被设计为在满载条件下产生电流，并且能够以合适的效率及时地利用抽水蓄能电站的全容量。此操作方法并不适于稳定或改善与抽水蓄能电站容量相比其电力需求可忽略的小型本地电力供应系统的质量。集中使用的电池存储设备目前正在建设中，其目的是实施电网稳定(非本地化)任务(储能)的实验性的操作方法。然而，迄今为止已经规划的设备并没有完成任何本地化任务。然而，作为原则的问题，由于其输出、容量和老化之间的固有关系，电池存储系统并不十分适于这些应用，如每天多个负债周期，和由于温度影响、系统故障与操作错误而迅速的降级。出于此原因，电池存储设备需要高强度的维护。由于其具有高火灾和化学风险性，电池存储设备另外表现出环境和/或水危害性，在保护和安全方面也非常复杂。通常，分散的能量存储系统为稳定本地电力需求而进行了优化，却并没有为输送储能用以支持非本地电源电网而进行设计，也没有此方面的资格。这些系统不能促成满足所有电源电网的需求。用于形成本非和非本地都能运行的分散存储系统的互联到目前为止并没有实现。出于这个原因，最好拥有一个有效可用的能量存储系统，该系统允许取得本地电网质量方面的改进，并同时取得所需非本地电源电网的能量供应安全方面的改进，还能因此作为一个为该两个目的都具有足够效果的能量存储系统而被运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有效的能量存储系统，其允许实现取得本地电网质量方面的改进，并同时取得所需非本地电源电网的能量供应安全方面的改进。此问题被一个具有系统存储容量和/或系统输出且具有不止一个能量存储模块的能量存储系统所解决，每个所述能量存储模块具有模块存储容量和模块输出，所述能量存储模块的特点为具有一个或更多的电源连接，电源连接至少连接到一个非本地电源电网，从而执行非本地电源电网中的非本地化控制和系统任务，和/或连接到一个或更多的本地电源电网，从而执行本地电源电网中的本地化控制和系统任务，这是通过从连接的电源电网中吸收能量和向连接的电源电网中释放能量来完成的，，并且所述能量存储模块通过一个或多个数据线互相连接；其中，能量存储模块其中之一被设置为主模块，而其它能量存储模块被设置为从模块，并且该主模块设置用于对连接到数据线的所有能量存储模块的全面控制，而且，至少该主模块包含至少一个接口，用于接收关于要执行的该本地化和非本地化控制和系统任务的外部控制命令，还包含一个为了存储和执行外部控制命令的主控单元，其中，为了执行该外部控制命令，该主控单元是为了具有所有与其连接的能量存储模块的模块存储容量和模块输出，并为了只在不需要用于本地化的控制和系统任务的系统存储容量和/或系统输出的部分范围内，执行该非本地化控制和系统任务。通过使用所述能量存储系统作为一个分散的中间存储系统，其特征在于各自连接到本地和/或非本地电源电网，该本地电网质量可通过现场本地化控制和系统任务得到改进，同时，正能量(注入该电网)或负能量(从该电网中吸收的能量)被提供给该非本地化电源电网，用于电源电网调控，以便执行非本地化控制和系统任务。以合适的方式，通过同步执行本地化和非本地化任务并同步控制所有连接的电源电网，能够同步且有效地满足连接的本地和非本地电源电网中的需求。此外，基于本地化和非本地化需求的结合(有效的能量存储系统)，该系统存储容量和该系统输出可被有效利用，从而有助于节约资源。由于该模块化结构包含一个主模块，其控制了该能量存储系统和将所需任何数量的从模块连接到主模块的选择，该能量存储系统的总容量(系统容量)和总输出(系统输出)可被适用于本地和/或非本地电源电网中的需求，并且，依据电网质量和可用的储能，可以达成运行费用和运行收益之间的一个公平的折中方案。由于该模块化结构，在运行的后期，扩大或缩小所需的能量存储系统也成为可能，例如，为了能够对连接的电源电网中不同的能量需求作出响应。因此，该能量存储系统能够一直有效运行，即不会有未使用的过剩容量。为了扩大根据本专利技术所述的模块能量存储系统，仅需连接一个新加入的能量存储模块到数据线，延伸到该主模块和该能量存储系统的电源连接，例如，连接到用于该能量存储模块的该公共连接点。在一个实施例中，每一个能量存储模块都具有一个唯一的标识，通过此标识，其可识别自身和其功能，例如，在能量存储系统和该系统互联中传输的运行数据。在一个实施例中，该主模块和从模块的电源连接具有一个用于被连接到该电源电网的公共连接点。因此根据本专利技术所述的能量存储系统有助于根据需求(可扩展性)快速并容易地扩展该总存储容量和该总输出。为了实现该模块化结构，每一个能量存储模块包含一个电源连接，从而每一个能量存储模块都适用于以一个连接到一个或更多电源电网的单独的电子连接为特色，并且在技术系统装置方面，能够以很大程度上自主的的方式被操作。该术语“电源连接”应理解为是指以允许的方式适于连接到电源电网的任何一个电子接口。连接到该非本地电源电网和一个或更多的本地电源电网之一的连接，可被本领域技术人员以一种合适的方式配置，其中该连接是设计成这样的，该电源电网(本地和非本地的)可被供应来自该彼此独立的能量存储系统的所需的能量，或者能量可从该电源电网中输出。该能量存储模块之间的数据线可以具有任何合适的形式。在一个实施例中，该数据线被配置为一种数据总线系统，例如，CAN总线、现场总线或以太网。例如，该主模块和连接的从模块之间的通信可通过一份报告协议被积极地实现，其中，为了发送所述的报告协议，该分别接收的能量存储模块，该从模块和/或主模块可通过给出合适答案或作出合适反应的方式对该报告协议作出响应。由于直接请求信号，通信也可被该主控单元所启动。在此，该能量存储系统既可被直接连接到一个非本地电源电网或连接到一个或更多的本地电源电网，或者该能量存储系统又可通过一个连接着的本地电源电网被间接连接到一个非本地电源电网，只要该本地电源电网为非本地电源电网的一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量存储系统，具有系统存储容量(SK)和/或系统输出(L)，并具有不止一个能量存储模块(2M,2S)，每个能量存储模块(2M,2S)都具有模块存储容量(MSK)和模块输出(ML)，所述能量存储模块(2M,2S)拥有一个或多个电源连接(1N)，至少用于连接到一个非本地电源电网(5)，以用于在所述非本地电源电网(5)中执行非本地控制和系统任务(NORS)，和/或用于连接到一个或多个本地电源电网(61,62)，以用于在所述本地电源电网(61,62)中执行本地化控制和系统任务(ORS)，这是通过从连接的电源电网(5,61,62)中吸收能量(En)和释放能量(Ep)到连接的电源电网(5,61,62)中来完成的，并且所述能量存储模块(2M,2S)通过一个或更多的数据线(3)，优选的通过一个数据总线系统互相连接，其中，所述能量存储模块(2M,2S)其中之一被设置为主模块(2M)，而其它能量存储模块(2S)被设置为从模块(2S)，并且所述主模块(2M)被设计用于对连接到所述数据线(3)的所有能量存储模块(2M,2S)进行整体控制，并且至少所述主模块(2M)包含至少一个接口(4M)，用于接收(EM)关于将要执行的本地化和非本地化控制和系统任务(ORS；NORS)的外部控制命令(ESB)，还含有一个主控单元(7M)，用于存储(S)和执行(AO,ANO)所述外部控制命令(ESB)，其中，为了执行(AO,ANO)该外部控制命令(ESB)，该主控单元(7M)被设置为具有所有与其连接的能量存储模块(2M,2S)的模块存储容量(MSK)和模块输出(ML)，并且只在未被本地化控制和系统任务(ORS)所需的系统存储容量(SK)和/或系统输出(L)的那些部分(SKg,Lg)的范围内执行(ANO)该非本地控制和系统任务(NORS)。...

【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：赖纳·福尔徳埃舍，克里斯多夫·谢夫，克里斯多夫·特瑞普曼，
申请(专利权)人：富饶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE