用于操作电能存储装置的方法和控制设备制造方法及图纸

本公开涉及用于操作电能存储装置的方法和控制设备。本发明专利技术涉及一种用于操作电能存储装置(12)的方法，该电能存储装置为耗电单元(11)提供，其中耗电单元(11)附加地耦合到电力网(13)。该方法的特征在于控制设备(22)执行以下步骤：a)提供不同的操作逻辑(25)，用于根据充电状况(SOC)和总单位负载(THL)控制电力流动(BP)，b)观测发信号通知电网(13)的当前和/或下一个供电条件的状态信号(S，DR)，c)取决于状态信号(S，DR)的当前值，选择操作逻辑(25)之一作为有效操作逻辑，以及d)根据有效操作逻辑操作功率转换器(21)。

Method and control equipment for operating electric energy storage device

【技术实现步骤摘要】
用于操作电能存储装置的方法和控制设备
本专利技术涉及一种用于操作为耗电单元提供的电能存储装置的方法。这种耗电单元可以是例如住户。耗电单元也耦合到电力网。电网在不同时间段的不同供电条件下向消耗单元提供电力。用于在某个时间向耗电单元释放电力并且用于在另一个时间对能量存储装置充电的能量存储装置的电力流动由控制设备控制，该控制设备也是本专利技术的一部分。本专利技术还提供了一种包括耗电单元和电能存储装置以及用于能量存储装置的专利技术性控制设备的系统。
技术介绍
在住宅住户中使用固定电池存储系统不仅可以在支持电网弹性方面而且可以在优化用户或客户电费方面发挥重要作用。例如，在美国，不同的费率或资费结构创造了使用电池或其它能量存储装置作为存储资源来优化客户的能量/电网使用时间以降低其电力支出的机会。来自太阳能或其它再生能源的电力生产通常与住宅消费者的典型消费行为不匹配。特别是在阳光充足的州，诸如加利福尼亚州或夏威夷州，太阳能产量在白天时段最高。通常，消费者对电网的高峰需求发生在一天中的晚些时候当太阳能产量逐渐减少时的傍晚时段。因此，需要将能量转移到需求最高的时间。例如，由于能源供需不平衡，夏威夷发起了一项规定，不再向客户报销将过剩的太阳能馈送到电网中的情况。如果没有固定的电池存储装置，必须减少过剩的太阳能，或者迫使客户缩小其太阳能系统的规模。固定的电池存储装置或其它电能存储装置能够将日间可再生能源转移以便晚上用于住户负载，从而有效地增加了可再生能源占可在现场—即，在诸如住户的耗电单元内部—消耗的整体能量使用基础的百分比。r>
技术实现思路
算法逻辑应该涵盖这些组件：客户的能源使用应该进行优化，以满足可再生能源馈入要求，如果存在，则在客户的能源使用模式中提供增加的太阳能使用，并通过智能地转移负载来优化客户的电费。本专利技术的一个目的是控制固定能量存储装置的电力流动，该固定能量存储装置可以在耗电单元处提供，作为可再生能源的存储装置并且在来自电力网的电能最贵的时间段期间作为替代电源。该目的通过独立权利要求的主题实现。有利的实施例通过从属权利要求、以下描述和各图来描述。本专利技术提供了一种用于操作为耗电单元提供的电能存储装置的方法。这种能量存储装置可以包括例如至少一个可再充电电池和/或至少一个电容器阵列。这种能量存储装置的存储容量可以大于10Wh。优选地，能量存储装置是固定的。耗电单元可以是例如住户或办公楼。对于能量转移，能量存储装置可以连接到耗电单元，或者它们可以都连接到相同的公共电力网。在任何情况下，耗电单元附加地耦合到电力网。电网在不同时间段的不同供电条件下向消耗单元提供电力。例如，不同的费率或资费可以适用于电网和耗电单元之间的电能转移。对于能量存储装置，控制设备观测能量存储装置的充电状况并借助于电力转换器控制能量存储装置的电力流动。这种功率转换器可以是例如双向逆变器或另一个电力电子设备。电力流动被设置为在相应的有效操作算法或操作逻辑中的每个时间点产生的值。控制设备执行以下步骤：-提供不同的操作逻辑，用于根据充电状况和根据总单元负载控制电力流动，其中总单元负载是消耗单元中的电力消耗和消耗单元中的内部电力输送或发电的净余额值，使得消耗单元中负的总单元负载可以指示由消耗单元本身产生且不消耗的剩余电力(例如，消耗单元可以包括或连接到再生能源，例如，太阳能源)；-观测正在发信号通知电网的当前和/或下一个供电条件的状态信号，使得控制设备可以知道哪个供电条件适用于当前时间段和/或下一个时间段；-取决于状态信号的当前值选择操作逻辑之一作为有效操作逻辑，-根据有效操作逻辑操作功率转换器。“总单元负载”的量可以是考虑太阳能自耗，耗电单元对于电力的最终需求，即，耗电单元试图在由再生能源输送的电力的基础上满足其对电力的需求，并且总单元负载指示，是否需要更多的电力(总单元负载大于0)或再生电源是否有剩余电力(总单元负载小于0)。注意的是，正值和负值是根据计算电力流动的方向的方式决定的。如果在相反的方向上测量电力流动，那么符号(大于0，小于零)当然将是不同的。本专利技术不依赖于测量电力流动的方向。不同的经济供电条件可以包括每能量单位(例如，每Wh)的不同价格。发信号通知当前和/或下一个供电条件的所述状态信号可以是由控制设备接收的外部信号，或者它可以由控制设备本身例如基于列出供电条件和对应时间段的表格导出，其中借助于时钟信号，可以导出哪个时间段当前有效。电网可以提供可以应用的供电条件以便防止电网中的供电短缺。如果这些条件适用，那么这被称为需求响应(DR)事件。在需求响应类型程序中，用户或客户或者接收到对在特定时段(需求响应时段)期间消耗电力的价格罚款或者接收到对在特定时段(需求响应时段，通常大约数小时)期间没有消耗电力的信用。当即将到来的需求响应时段被公告时，每个需求响应时段之前可以是相应的事件前时段。相应地，供电条件之一是在需求响应时段期间有效的需求响应供电条件，并且一个条件是事件前供电条件，该事件前供电条件在事件前时段期间有效，每个事件前时段都紧接在相应的需求响应时段之前。对于事件前供电条件，选择事件前操作逻辑，其包括以下逻辑：-如果直到当前事件前时段结束剩余的持续时间小于或等于这里称为“拉伸最终充电窗口”的预定义时间间隔，则用于对能量存储装置充电的正电力流动被设置为缩放值，该缩放值被计算为使得充电状况在事件前时段结束时达到最大值。这确保了对于随后的需求响应时段，能量存储装置被完全充电。充电过程不必在事件前时段开始时开始。一旦剩余时间对应于缩放最终充电窗口FCW，充电就可以开始。电力流动的值是缩放值，因为电力流动必须根据当前充电状况进行调整，否则在事件前时段结束之前可能达到最大水平或者根本达不到最大水平。缩放电力流动的值适当地调整电力流动以恰好在事件前时段结束时达到最大水平。本专利技术还包括提供附加优点的实施例。在一个实施例中，如果使用功率转换器的最大转换器功率InvMaxPower，即，最大可能的电力流动，则最终充电窗口FCW是将能量存储装置从其当前充电状况充电到最大电平(100％)所需的时间值，并且拉伸的最终充电窗口α*FCW是最终充电窗口FCW乘以拉伸因子α，其中α大于或等于1，其中相应地，缩放值是最大转换器功率InvMaxPower除以拉伸因子α，即，InvMaxPower/α。当α＝1时，可以将拉伸的最终充电窗口设置为尽可能短的值。当α>1时，功率转换器可以在较小的应变下操作。在一个实施例中，事件前操作逻辑包括：-如果直到当前事件前时段结束剩余的持续时间大于拉伸的最终充电窗口，即，剩余更多时间，并且总单元负载大于0，指示净电力消耗，则电力流动被设置为0而与充电状况无关，否则，如果总单元负载小于0，指示净电力输送，那么如果充电状况低于最大值(100％)，则设置正电力流动以对能量存储装置进行充电。这个实施例确保例如由消耗单元的再生能量源输送的过量电能用于对能量存储装置充电，从而将其准备用于即将到来的需求响应时段。在一个实施例中，对于需求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作为耗电单元(11)提供的电能存储装置(12)的方法，其中耗电单元(11)附加地耦合到电力网(13)并且其中电力网(13)在不同时间段的不同供电条件下向耗电单元(11)供应电力(POW)，并且其中控制设备(22)观测能量存储装置(12)的充电状况(SOC)并借助于电力转换器(21)控制能量存储装置(12)的电力流动(BP)，/n其特征在于，/n控制设备(22)执行以下步骤：/n-提供不同的操作逻辑(25)，用于根据充电状况(SOC)和根据总单元负载(THL)控制电力流动(BP)，其中总单元负载(THL)是耗电单元(11)中的电力消耗(16)和耗电单元(11)中的内部电力输送(20)的净余额值，/n-观测正在发信号通知电网(13)的当前和/或下一个供电条件的状态信号(S，DR)，/n-取决于状态信号(DR)的当前值选择操作逻辑(25)之一作为有效操作逻辑，/n-根据有效操作逻辑操作功率转换器(21)；/n其中供电条件之一是需求响应供电条件，其在需求响应时段(Pdr)期间有效，并且供电条件之一是事件前供电条件，其在事件前时段(Ppe)期间有效，每个事件前时段都紧接在相应的需求响应时段(Pdr)之前，并且对于事件前供电条件，选择事件前操作逻辑，事件前操作逻辑包括以下逻辑：/n-如果直到当前事件前时段(Ppe)结束剩余的持续时间(T)小于或等于预定义的拉伸最终充电窗口，则用于对能量存储装置充电的正电力流动(BP)被设置为缩放值，该缩放值被计算为使得充电状况(SOC)在事件前时段(Ppe)结束时达到最大水平(100％)。/n...

【技术特征摘要】
20180911 EP 18193860.61.一种用于操作为耗电单元(11)提供的电能存储装置(12)的方法，其中耗电单元(11)附加地耦合到电力网(13)并且其中电力网(13)在不同时间段的不同供电条件下向耗电单元(11)供应电力(POW)，并且其中控制设备(22)观测能量存储装置(12)的充电状况(SOC)并借助于电力转换器(21)控制能量存储装置(12)的电力流动(BP)，
其特征在于，
控制设备(22)执行以下步骤：
-提供不同的操作逻辑(25)，用于根据充电状况(SOC)和根据总单元负载(THL)控制电力流动(BP)，其中总单元负载(THL)是耗电单元(11)中的电力消耗(16)和耗电单元(11)中的内部电力输送(20)的净余额值，
-观测正在发信号通知电网(13)的当前和/或下一个供电条件的状态信号(S，DR)，
-取决于状态信号(DR)的当前值选择操作逻辑(25)之一作为有效操作逻辑，
-根据有效操作逻辑操作功率转换器(21)；
其中供电条件之一是需求响应供电条件，其在需求响应时段(Pdr)期间有效，并且供电条件之一是事件前供电条件，其在事件前时段(Ppe)期间有效，每个事件前时段都紧接在相应的需求响应时段(Pdr)之前，并且对于事件前供电条件，选择事件前操作逻辑，事件前操作逻辑包括以下逻辑：
-如果直到当前事件前时段(Ppe)结束剩余的持续时间(T)小于或等于预定义的拉伸最终充电窗口，则用于对能量存储装置充电的正电力流动(BP)被设置为缩放值，该缩放值被计算为使得充电状况(SOC)在事件前时段(Ppe)结束时达到最大水平(100％)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果使用功率转换器的最大转换器功率(InvMaxPower)，则最终充电窗口(FCW)是将能量存储装置从其当前充电状况(SOC)充电到最大水平(100％)所需的时间值，并且拉伸的最终充电窗口是最终充电窗口(FCW)乘以拉伸因子α，其中α大于或等于1，其中缩放值是最大转换器功率(InvMaxPower)除以拉伸因子α。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对于事件前操作逻辑：
-如果直到当前事件前时段(Ppe)结束剩余的持续时间(T)大于拉伸的最终充电窗口，并且总单元负载(THL)大于0，指示净电力消耗，则用于对能量存储装置充电的电力流动(BP)被...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·阿尔斯兰，M·博根，L·毛尔，F·范特里尔，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE