基于电网频率的用于能量存储设备的电网调节服务制造技术

本文所公开的是用于为连接至电力分配系统的能量存储设备充电和放电的方法、装置和系统的代表性实施方案。在一个示例性实施方案中，控制器监控电力分配系统的电气特性，提供输出至双向充电器，使所述充电器对能量存储设备（例如，插入式混合电动车辆（PHEV）中的电池）充电或放电。当电力分配系统中存在过多电力时（例如，当AC电网的频率超出平均值时）通过增大充电速率，控制器可有助于稳定所述电力分配系统，或者当电力分配系统中缺少电力时（例如，当AC电网的频率在平均值以下时）通过使来自能量存储设备的电力放电来稳定所述电网。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2010年4月6日提交的美国专利申请No.12/755,260的优先权和利益，该美国专利申请以全文引用方式纳入本文。政府权利声明根据美国能源部授予的编号为DE-AC05-76RL01830的合同，在政府支持下做出本专利技术。政府享有本专利技术的某些权利。
本公开内容涉及电网（power grid）调节、电池充电控制方法、电动车辆充电系统、电池充电装置和可再充电的电池系统。
技术介绍
电力网（electric power grid）（或者电力分配系统）要求系统的能量输入匹配系统的能量输出。为了平衡这种能量要求并且维持电网稳定性，调节服务被使用。通常通过调整发电机的输出来提供这些调节服务，以满足能量需求。也可调整电力分配系统上的负载使其使用更多或更少的能量来满足该需求。此外，在“断网”或者微电网情况下（其中通过可再生的发电源例如风能或太阳能来支持相对小的系统），调节服务可提供平衡能力，从而有助于即使在小规模情况下也能确保稳定性。随着间歇式的可再生资源的进一步增加，将需要更多的调节服务来抵消发电过程中的变化。因此，需要用于提供可靠、低成本的调节服务的改进的方法、系统和装置。
技术实现思路
所公开的技术的示例性实施方案使用能量存储设备向电力网提供了一种“上调和下调的服务”。所述能量存储设备可以是但不限于电动车辆或插入式混合电动车辆（PHEV）中的能量存储设备，或者固定能量存储设备例如电池，或者包括电池的光伏系统。调节服务允许能量存储设备在全放电（发电）状态和全充电（消耗）状态之间改变其对电网的贡献。用于该调节的基础可包括例如交流（AC）电源的频率测量值。例如，可使用调节信号和关于施加给负载设备上的任何约束条件的信息（例如，预期的完成时间或最大设备容量）来调整存在于该系统上的实际负载量。在所公开的技术的某些实施方案中，控制器将电网AC频率用作直接调节信号或者用作调节信号的基础，以操作能量存储系统。通过使用所测量的信号而非中央控制信号来调节进入能量存储系统或者离开能量存储系统的能量，在非常低的设施要求的情况下，能量存储系统就可有效地结合到电力网中。因此，可通过电网自身的状况来直接控制能量存储系统的输出，而非通过中央集合管理机构（authority）或公用事业公司（utility）来控制能量存储系统的输出。因此，能量存储系统不要求来自电网运营商的通信。实施所公开的技术的实施方案的能量存储系统将不仅为电网的总体健康提供益处，而且通过消除对于中央集合体以及所述集合体所需的通信要求的需要，以成本节约方式提供了益处。此外，将经过调节的电力提供回到电网中的能力可有助于稳定电网。并非在低频率周期中简单地断开能量存储设备，而是能量存储设备可将能量注回到电网中。这可有助于减轻在系统中其他地方的发电不足，并且阻止系统进一步变到不平衡状态中。本文所公开的一个示例性实施方案是一种方法，该方法包括：接收代表电力分配系统的一个或多个电气特性的数据；基于所述数据选择用于一个双向充电系统的充电速率，所述双向充电系统可操作以对能量存储设备充电或放电；以及，生成一个调节信号，使所述双向充电系统对所述能量存储设备放电，所述调节信号至少部分地基于所选择的充电速率。在一些实施例中，所接收的数据包括代表所述电力分配系统的瞬时频率测量值的频率数据。在一些实施例中，所述方法进一步包括生成用于使所述双向充电系统为所述能量存储设备充电的调节信号，所述调节信号至少部分地基于所选择的充电速率。在一些实施例中，所述选择至少部分地基于所述能量存储设备的实际充电或放电速率。可行的能量存储设备包括电动车辆、插入式混合电动车辆、固定电源、泵送水蓄能器（pumped water storage）、飞轮和电池辅助的（battery-supplemented）光伏电力系统。双向充电系统的实施例包括与DC-AC并网逆变器耦合的AC-DC电池充电器。本文所公开的另一示例性实施方案是一个或多个计算机可读存储介质，存储有计算机可读指令，当一个计算机执行所述计算机可读指令时，使得所述计算机执行一种方法，所述方法包括：接收代表电力分配系统的一个或多个电气特性的数据；基于所述数据选择用于一个双向充电系统的充电速率，所述双向充电系统可操作以使得能量存储设备向所述电力分配系统放电；以及，生成一个调节信号，用于使所述双向充电系统将所述能量存储设备放电，所述调节信号至少部分地基于所选择的充电速率。在一些实施例中，所述数据包括代表所述电力分配系统的瞬时频率的频率数据。在一些实施例中，所述选择包括计算先前所接收的瞬时频率数据的平均值和所述瞬时频率之间的差。本文所公开的另一示例性实施方案是一种系统，该系统包括：一个或多个处理单元；一个或多个计算机可读存储介质，存储有计算机可读指令，当所述处理单元执行所述计算机可读指令时，使用下述装置来确定用于一个双向充电器的充电速率：一个数据输入模块，可操作以接收代表电力分配系统的一个或多个电气特性的数据；一个逻辑模块，可操作以使用所述数据来确定用于所述双向充电器的充电速率；以及，一个数据输出模块，可操作以发送代表所确定的充电速率的充电器输出速率数据。在一些实施例中，所述数据包括代表所述电力分配系统的瞬时频率的频率数据。在一些实施例中，所述双向充电器的充电速率可指示所述双向充电器将要放电还是将要充电。在一些实施例中，所述系统包括一个双向充电器，该双向充电器被配置为响应于所述充电器输出速率数据来接收来自所述电力分配系统的电力，或者将电力传递至所述电力分配系统。在一些实施例中，所述系统包括一个能量存储设备，该能量存储设备可操作以响应于所述充电器输出速率数据而在所述电力分配系统中产生电力。本文所公开的另一示例性实施方案是一种方法，所述方法包括将电力从电力分配系统传输至能量存储设备，以及响应于所测量的所述电力分配系统的瞬时频率，在所述电力分配系统处接收来自所述能量存储设备中的一个或多个的电力，其中所述一个或多个能量存储设备响应于所测量的所述电力分配系统的瞬时频率与所述电力分配系统的平均频率的差，将电力传输至所述电力分配系统。在一些实施例中，所述方法进一步包括提供一个调节信号，使得所述能量存储设备将所述电力传输至所述电力分配系统，其中所述提供由电动车辆充电站执行。本文所公开的另一示例性实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.06 US 12/755,2601.一种方法，包括：
接收代表电力分配系统的一个或多个电气特性的数据；
使用一个计算机处理器，所述计算机处理器基于所述数据来为一
个双向充电系统选择充电速率，所述双向充电系统可操作以对一个能
量存储设备充电或放电；以及
生成一个调节信号，用于使所述双向充电系统将所述能量存储设
备放电，所述调节信号至少部分地基于所选择的充电速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据包括代表所述电力
分配系统的瞬时频率测量值的频率数据。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括从所述频率数据计算
一个平均频率。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括生成一个调节信号，
用于使所述双向充电系统为所述能量存储设备充电，所述调节信号至
少部分地基于所选择的充电速率。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据包括代表所述电力
分配系统的瞬时频率和所述电力分配系统的平均频率的频率数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述充电速率是负的。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括接收代表所述能量存
储设备的状态的状态数据，其中所述选择至少部分地基于所述状态数
据。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述状态数据包括代表所述
能量存储设备的充电状态的数据。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括接收代表预期的最终
充电时间的时间数据，其中所述选择至少部分地基于所述时间数据。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括接收一个上频率参
数和一个下频率参数，所述上频率参数限定所述电力分配系统的过频
事件，所述下频率参数限定所述电力分配系统的欠频事件，其中所述
选择至少部分地基于所述上频率参数和所述下频率参数中的一个或多
个。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括接收代表所述能量

\t存储设备的实际充电或放电速率的数据。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应于所述调节信
号来使所述能量存储设备放电，从而将电力传输至所述电力分配系统。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述能量存储设备包括电
动车辆或插入式混合电动车辆中的电池。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述能量存储设备包括一
个固定电源。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述能量存储设备包括泵
送水蓄能器。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述能量存储设备包括一
个飞轮。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述能量存储设备包括一
个电池辅助的光伏电力系统。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述电力分配系统包括一
个交流电源。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据包括代表所述电
力分配系统的操作电压的电压数据。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述双向充电系统包括一
个AC-DC电池充电器和一个DC-AC并网逆变器。
21.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述充电速率箝
位在第一选择的充电速率以下或者第二选择的充电速率以上，其中所
述第一选择的充电速率和所述第二选择的充电速率是响应于用于对所
述能量存储设备充电的一个预定的或者用户选择的完成时间来选择
的。
22.一个或多个非暂时性计算机可读存储介质，存储有计算机可
读指令，当一个计算机执行所述计算机可读指令时，使得所述计算机
执行根据权利要求1所述的方法。
23.一个或多个非暂时性计算机可读存储介质，存储有计算机可
读指令，当一个计算机执行所述计算机可读指令时，使得所述计算机
执行一种方法，所述方法包括：
接收代表电力分配系统的一个或多个电气特性的数据；
基于所述数据来为一个双向充电系统选择充电速率，所述双向充
电系统可操作以使一个能量存储设备放电至所述电力分配系统；以及
生成一个调节信号，用于使所述双向充电系统将所述能量存储设
备放电，所述调节信号至少部分地基于所选择的充电速率。
24.根据权利要求23所述的计算机可读存储介质，其中所述数据
包括代表所述电力分配系统的瞬时频率的频率数据。
25.根据权利要求24所述的计算机可读存储介质，其中所述选择
包括计算所述瞬时频率和先前所接收的瞬时频率数据的平均值之间的
差。
26.根据权利要求23所述的计算机可读存储介质，其中所述选择
包括：
计算先前所接收的代表一个或多个电气特性的数据的平均值；
计算所接收的数据和所述平均值之间的差；
如果所述差指示所述电力分配系统具有过多的能量，则选择为所
述能量存储设备充电的充电速率；以及
如果所述差指示所述电力分配系统缺少能量，则选择使所述能量
存储设备放电的充电速率。
27.一种系统，包括：
一个或多个处理单元；
一个或多个非暂时性计算机可读存储介质，存储有计算机可读指
令，当所述处理单元执行所述计算机可读指令时，使用下述模块来确
定用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·M·普拉特，D·J·哈默斯特伦，M·C·W·金特纳梅耶，F·K·塔夫纳，
申请(专利权)人：巴特尔纪念研究院，
类型：
国别省市：