在存储设备中维持得自发电系统的最优量的能量的方法技术方案

本发明专利技术涉及在存储设备中维持得自发电系统的最优量的能量的方法。一种用于控制由电力源（16）向电力线路（32）输送的电力的量的方法。储能单元（38）接收由源产生的能量的部分并且提供所存储的能量来补充从源向电力线路输出的电力。最大极限和最小极限限定了由电力子系统向电力线路输送的电力的改变范围。要由源和储能单元中的每个向电力线路输送的电力的量基于：（i）可用于从电力源直接向电力线路输送的确定的电力量，（ii）存储单元中的可用于向电力线路输送的确定的能量水平，以及（iii）要由电力源向电力线路输送的电力的改变范围中的极限。

【技术实现步骤摘要】
在存储设备中维持得自发电系统的最优量的能量的方法
本专利技术大体上涉及发电系统，并且更具体地说涉及从诸如风能和太阳能之类的可变源得到电力的系统。
技术介绍
本专利技术在用于发电的风电场的背景下被描述，但可应用于包括例如从太阳能电池中产生电的系统和从波能中产生电力的系统的众多类型的发电系统。这些和其它绿色电力源的共同的特征是电力输出波动，例如基于天气状况而波动。把来自这些源的输出和来自其它电力系统的输出集成在网络中仍然是期望的。该网络可以供本地电站或者供区域的或甚至更大的电传输网络的部分应用，来自所述本地电站或者所述区域的或甚至更大的电传输网络的部分的电力被分配。找到方法来改进波动的电力输出（诸如由一些绿色电力源导致的那些波动的电力输出）被提供给从多个源接收电力的线路的方式是期望的。
技术实现思路
本专利技术提出一种用于在基于从源接收到的电力量中的波动产生可变量的电力的系统中控制由电力源输送到电力线路的电力的量的方法。所述方法包括：提供包括源和储能单元的电力子系统；操作储能单元来：（i）接收和包含由系统产生的能量的部分，以限制由该源直接提供给电力线路的电力，并且（ii）向电力线路提供被存储在其中的能量的部分，以补充从该源直接输出到电力线路的电力；限定由电力子系统向电力线路输送的电力的改变范围中的最大极限和最小极限；在时间周期序列中的每个时间周期期间，基于如下量限定要由源和储能单元中的每个向电力线路输送的电力的量：（i）可用于从电力源直接输送到电力线路的确定的电力量，（ii）存储单元中的可用于向电力线路输送的确定的能量水平，以及（iii）要由电力子系统输送到电力线路的电力的改变范围中的极限。所述存储单元具有能量存储范围，并且操作存储单元包括在存储单元中维持在小于能量存储范围的可变存储范围内的能量水平。时间周期序列包括多个相等的时间周期。在时间周期序列中的第一周期期间可用于从电力源输出到电力线路的电力与在发生在第一周期之前的第二时间周期期间由线路接收到的电力相比较。当在第一周期期间可得到的电力超过在第二和在先时间周期期间由线路接收到的电力的量时：从源直接输出到电力线路的电力被允许在第一周期期间增加到并不超过电力的改变范围中的所限定的最大极限的水平，并且在第一周期期间从源可得到的其它电力被施加到存储单元。在时间周期序列中的第三周期期间可用于从电力源输出到电力线路的电力与在发生在第二周期之前的第四时间周期期间由线路接收到的电力相比较。存储单元具有带有上限的能量存储范围，并且操作存储单元包括在存储单元中维持在第一能量操作范围之内的能量水平，其中所述第一能量操作范围的上限小于能量存储范围的上限。并且当存储单元中的能量的量达到第一能量操作范围的上限时，在第三周期期间直接从源输出到电力线路的电力相对于在第四时间周期期间输出的电力被增加，以减少在第三时间周期期间被添加到存储单元的能量的量。在第三周期期间可得到的电力超过在第四和在先时间周期期间由线路接收到的电力的量。直接从源输出到电力线路的电力被允许在第三周期期间增加到并不超过电力的改变范围中的所限定的最大极限的水平。并且在第三周期期间从源可得到的其它电力被施加到存储单元。当存储单元具有带有下限的能量存储范围并且操作存储单元包括在存储单元中维持在第一能量操作范围内的能量水平时，其中所述第一能量操作范围的下限大于能量存储范围的下限，以及当存储单元中的能量的量减少到第一能量操作范围的下限时，在第三周期期间直接从源输出到电力线路的电力相对于在第四时间周期期间输出的电力被减少，以增加在第三时间周期期间被添加到存储单元的能量的量。第二时间周期是序列中的紧接在第一时间周期之前的周期。第四时间周期是序列中的紧接在第三时间周期之前的周期。通过调整存储单元中的能量水平，已遵守由子系统输送到电力线路的电力的改变范围中的所限定的极限。在第一时间周期期间从源到电力线路的实际输出的确定基于在用于在第一时间周期期间从源到电力线路的输出的可得到的电力和在在前的时间周期中从源输出到电力线路的电力的量之间的差。在第一时间周期期间的实际输出是因子乘在用于在第一时间周期期间从源到电力线路的输出的可得到的电力和在在前的时间周期中从源输出到电力线路的电力的量之间的差的乘积。在至少一些情况下，所述因子是的函数，其中Es是存储在电池组中的能量的量，EsMax是电池中的被允许的最大存储水平，并且EsMin是电池中的被允许的最小存储水平。储能单元中的能量在第一时间周期期间的改变是其中，ηs是相关联的转移效率（transferefficiency），Δt是每个时间周期的持续时间，并且其中ΔP是在第一时间周期期间可得到的电力与在在前的时间周期期间由电力线路接收到的电力的量之间的差。存储单元中的在多个时间周期中的每个时间周期期间可用于向电力线路输送的能量的量是以存储单元容量的约50%为中心的能量范围。能量范围是存储单元的容量的50%的正或负3%。存储单元包括电池。因子也是在时间周期ti期间可得到的电力与在在前的时间周期期间的电力输出之间的差的函数。附图说明考虑到图示了根据本专利技术实施例的给传输线路提供电力的系统的附图，本专利技术在下面的描述中被解释。具体实施方式通常的风电场可以具有连接到用于电力合计以及集成到网络中的共同线路的几百个风力涡轮发电机（WTG）。该场可以延伸上百平方公里。许多场位于陆地上，但经常优选的是，这些场被构建在大的水体上，以从相对强的风中捕获更大量的能量。该装置通常包括把电力接口连接（interface）到更高电压的传输系统的升压变压器。虽然风电场有时可以能够产生满足或超过总系统需求的电力水平，但是仍保留在当风速太低而不能满足需求时的时期期间对提供电力的备份容量的需求。一种理想的情况是没有风速突然增加或下降的情况，而是有相对恒定的风速的情况。然而，在基本上所有具有相对高的风速的地理区域，显著的风波动是普遍的。为了通过网络提供相对稳定的电力水平，当把所产生的电力传递到网络时，最终得到的可变发电必须被调节（accommodate）。有时，提供保证遵守把一个或多个WTG连接到网络的线路的接口要求的控制是期望的。唯一的图是根据本专利技术的实施例的给网络或电网12提供电力的系统10的简化框图。系统10包括被定位在风电场中的多个馈电电路14。每个电路14都包括一系列产生电力的WTG16，用于通过收集线路段（collectorlinesegment）20传递到网络14的中高电压总线线路24。WTG场控制器26经由连接到每个WTG16的通信数据线路28确定每个WTG16的输出。在向总线线路24传递电力之前，在每个WTG16处的变压器30把由该WTG产生的电力增加到中高压（例如30-40KV）。网络12中的高压传输线路32被连接来通过场变压器34从总线线路24接收电力，所述场变压器34把总线线路电压增加到还更高的传输电压（例如100至200KV）。系统10进一步包括在储能控制器42的监控下通过交流-直流转换器40连接到总线线路24的用作储能单元的电池组（batterybank）38。电池组38可以接收向总线线路24输出的电力的部分或者给总线线路24提供电力。储能控制器42选择性地控制交流-直流转换器40，以把电池组38置于充电或放电模式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在基于从源接收到的电力量中的波动产生可变量的电力的系统中控制由电力源输送到电力线路的电力的量的方法，其包括：提供包括源和储能单元的电力子系统；操作储能单元来：（i）接收和包含由系统产生的能量的部分，以限制由该源直接提供给电力线路的电力，并且（ii）向电力线路提供被存储在其中的能量的部分，以补充从该源直接输出到电力线路的电力；限定由电力子系统向电力线路输送的电力的改变范围中的最大极限和最小极限；在时间周期序列中的每个时间周期期间，基于如下量限定要由源和储能单元中的每个向电力线路输送的电力的量：（i）可用于从电力源直接输送到电力线路的确定的电力量，（ii）存储单元中的可用于向电力线路输送的确定的能量水平，以及（iii）要由电力子系统输送到电力线路的电力的改变范围中的极限。

【技术特征摘要】
2011.08.09 US 13/205,6791.一种用于在基于从源接收到的电力量中的波动产生变化量的电力的系统中控制由电力源输送到电力线路的电力的量的方法，其包括：提供包括源和储能单元的电力子系统；操作储能单元来：（i）接收和包含由系统产生的能量的部分，以限制由该源直接提供给电力线路的电力，并且（ii）向电力线路提供被存储在其中的能量的部分，以补充从该源直接输出到电力线路的电力；限定由电力子系统向电力线路输送的电力的改变范围中的最大极限和最小极限；在时间周期序列中的每个时间周期期间，基于如下量限定要由源和储能单元中的每个向电力线路输送的电力的量：（i）能够得到的从电力源直接输送到电力线路的确定的电力量，（ii）存储单元中的能够得到的向电力线路输送的确定的能量水平，以及（iii）要由电力子系统输送到电力线路的电力的改变范围中的极限，其中，将在时间周期序列中的第一周期期间能够得到的从电力源直接输出到电力线路的电力与在发生在第一周期之前的第二时间周期期间由线路接收到的电力相比较，当在第一周期期间能够得到的电力超过在第二和在先时间周期期间由线路接收到的电力的量时：从源直接输出到电力线路的电力被允许在第一周期期间增加到不超过电力的改变范围中的所限定的最大极限的水平，并且在第一周期期间从源能够得到的其它电力被施加到存储单元。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述存储单元具有能量存储范围，并且操作存储单元包括在存储单元中维持在小于能量存储范围的可变存储范围内的能量水平。3.根据权利要求1所述的方法，其中：时间周期序列包括多个相等的时间周期。4.根据权利要求3所述的方法，其中：将在时间周期序列中的第三周期期间能够得到的从电力源输出到电力线路的电力与在发生在第二周期之前的第四时间周期期间由线路接收到的电力相比较，存储单元具有带有上限的能量存储范围，并且操作存储单元包括在存储单元中维持在第一能量操作范围之内的能量水平，其中所述第一能量操作范围的上限小于能量存储范围的上限，并且当存储单元中的能量的量达到第一能量操作范围的上限时，在第三周期期间直接从源输出到电力线路的电力相对于在第四时间周期期间输出的电力被增加，以减少在第三时间周期期间被添加到存储单元的能量的量。5.根据权利要求4所述的方法，其中：在第三周期期间能够得到的电力超过在第四和在先时间周期期间由线路接收到的电力的量，直接从源输出到电力线路的电力被允许在第三周期期间增加到并不超过电力的改变范围中的所限定的最大极限的水平，并且在...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ内尔森，BT林，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：