综合电力系统控制方法以及具有能量存储元件的相关设备技术方案

用于控制混合型电力架构（100）来提供燃料或能量节省的系统和方法。通过施加受控制的电位和通过操作（510）ESD充电状态操作窗口的在混合型系统（100）的寿命上的ESD再充电时间管理，减少能量存储装置（ESD）（140）的再充电时间。通过基于ESD（140）的再充电电阻分布来控制ESD（140）的部分充电状态（PSOC）窗口（510）和通过基于ESD（140）的再充电电流和/或估计的再充电电阻分布控制施加至ESD（140）的充电电位，达到燃料或能量节省。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的主题的实施例涉及混合型发电机-电池系统和方法。另外，本文公开的主题的实施例涉及对混合型发电机-电池系统提供燃料节省的控制方法。
技术介绍
电池应用典型地分成备用型和混合型两个类别。备用型类别涉及其中电池被用作主电源发生故障时的备用电源的应用。混合型类别涉及其中电池经受持续的(或有时为周期性的)与主电源相呼应的充电和放电操作的应用。在电网电力不可用或仅仅间歇地可用的区域中的电信运营商依赖于柴油发电机来对基站收发台(BTS)供电。虽然安装便宜，但是柴油燃料以及将其配送至偏远地区的逐步上升的成本，已经推动了寻找具有较低的总所有权成本的替代解决方案。通过柴油-电池混合型电力系统的运用能够大幅地减少燃料使用。在此方案中，使用长寿命周期的电池来与柴油发电机交替地分担负载。柴油发电机被调整成开启和关闭，并且在它活动时，与仅仅对BTS供电相比，与整体更高的效率给BTS供电并且对电池再充电。一旦电池被再充电，发电机能够关闭并且使用电池来维持BTS负载。在一些应用中已经实现了达到50%的燃料节省。此类混合型系统可用在其它固定的电力应用中以及诸如，例如采矿作业。减少的燃料消耗直接影响了电信站点的运营开支并削减了温室气体排放。混合型系统也可应用在诸如汽车之类的移动应用中，其中车载的发电机循环地开和关来维持电池的充电或能量状态。其它固定的或可移动的应用也是有可能的。对于用在电信基站的典型的发动机和发电机组，当负载分数增加时发动机和发电机组的效率也增加。负载分数=(电池再充电功率+基本负载)/发电机源的额定值。因此，燃料节省与如下的量成比例基本负载乘以电池放电事件时间释放的能量除以电池放电事件时间加上电池再充电事件时间之和。即使利用混合型发电机-电池系统在减少燃料成本上的成功，仍然希望进一步在此混合型发电机-电池系统中的设备的潜在寿命上改善燃料节省。
技术实现思路
本专利技术的实施例着眼于用于混合型设施的电池的应用。在从电池释放的能量能够以相对高的速率在最短的时间段中再充电时，在利用混合类型的设施的电池中的价值定位(value proposition)是最大化的。随着再充电周期缩短和从电池释放至负载的能量每天增加，能量源(例如，发动机和发电机组)的后续负载分数增加。在一个实施例中，提供了一种方法。该方法包括响应于能量存储装置的监测的再充电电阻值和/或监测的再充电电流的至少一个，控制能量存储装置(例如，电池电源)的施加的再充电电位和/或充电状态窗口的至少一个，来管理能量存储装置的再充电时间。该方法可进一步包括相对于能量存储装置的放电时间来减少再充电时间，或简单地最小化再充电时间来达到进入能量存储装置的能量的一定的恢复。在一个实施例中，提供了一种方法。该方法包括影响在包含能量存储装置和至少一个发动机的混合型电力系统的至少一个能量存储装置(例如，电池电源)的充电电阻以使其随时间而变化。该方法进一步包括确定至少一个发动机的燃料燃烧率如何受能量存储装置中的再充电电阻变化影响，并且基于该确定将至少一个发动机的燃料燃烧率映射到至少一个能量存储装置的多个部分充电状态(PSOC)窗口。该方法可进一步包括基于该映射标识至少一个能量存储装置的多个部分充电状态窗口(PSOC)的、减少至少一个发动机的燃料燃烧率的一个部分充电状态窗口，以及在已标识的PSOC窗口上操作能量存储装置。在一个实施例中，提供了一种方法。该方法包括估计改变能量存储装置(例如，电池电源)的再充电电阻对利用系统的模型的、包含能量存储装置和发动机的系统的发动机的燃料燃烧率的影响。该方法进一步包括基于该估计将燃料燃烧率映射到能量存储装置的部分充电状态的窗口。该方法可进一步包括基于映射来标识能量存储装置的特定的部分充电状态(PSOC)窗口，该充电状态(PSOC)窗口提供发动机的最小的燃料燃烧率作为与发动机耦合的发电机的电功率输出的函数，以及在已标识的PSOC窗口上操作能量存储装置。在一个实施例中，提供了一种方法。该方法包括至少部分地基于能量存储装置的充电状态对再充电电阻值的分布(profile)，确定能量存储装置(例如，电池电源)的充电操作窗口，以及基于充电操作窗口控制能量存储装置的充电。在一个实施例中，提供了一种方法。该方法包括在能量存储装置的再充电电阻值在电阻阈值之下时(或等效地，在再充电电流值在电流阈值之上时)，通过施加第一再充电电位至能量存储装置对能量存储装置(例如，电池电源)再充电。该方法进一步包括在能量存储装置的再充电电阻值在电阻阈值之上时(或等效地，在再充电电流值在电流阈值之下时)，通过施加低于第一再充电电位的第二再充电电位至能量存储装置继续对能量存储装置再充电。该方法可取而代之包括在能量存储装置的再充电电阻值在电阻阈值之上时(或等效地，在再充电电流值在电流阈值之下时)对能量存储装置放电。在一个实施例中，提供了一种系统。该系统包括配置成存储DC电功率并提供DC电功率至DC负载的能量存储装置(例如，电池电源)。该系统进一步包括调节器，该调节器操作地连接至能量存储装置并且配置成将来自AC电功率源的AC电功率转换至DC电功率并且提供DC电功率至能量存储装置和/或至DC负载。AC电功率源可包括由旋转机构驱动的电气发电机。例如，AC电功率源可包括配置成生成AC电功率的发动机和发电机组。依照多种其它实施例，其它类型的AC电功率源也是可能的。系统还包括与能量存储装置和调节器通信的控制器。控制器可以可操作成存储能量存储装置的充电状态对再充电电阻值的确定的分布和/或绘图，并且基于分布和/或绘图确定保存被AC电功率源使用的燃料的能量存储装置的充电操作窗口。控制器可进一步可操作成基于充电操作窗口来循环地开启和关闭AC电功率源。通过在系统的操作期间监测能量存储装置的电位和再充电电流，控制器还可进一步可操作成确定分布和/或绘图。在能量存储装置的确定的再充电电阻值在电阻阈值之下时(或，等效地，在再充电电流值在电流阈值之上时)，控制器可进一步可操作成指引调节器来施加第一再充电电位至能量存储装置，并且在能量存储装置确定的再充电电阻值在电阻阈值之上时(或，等效地，在再充电电流值在电流阈值之下时)指引调节器施加低于第一再充电电位的第二再充电电位至能量存储装置。通过在系统的操作期间监测能量存储装置的电位和再充电电流，控制器可进一步可操作成确定能量存储装置的再充电电阻值。在一个实施例中，提供了一种系统。该系统包括配置成存储DC电功率并且提供DC电功率至DC负载的能量存储装置(例如，电池电源)。该系统进一步包括调节器，该调节器操作地连接至能量存储装置并且配置成调节来自DC电功率源的DC电功率，并且提供DC电功率至能量存储装置和/或至DC负载。例如，DC电功率源可为太阳电池板系统或燃料电池能量系统。依照多种其它实施例，其它类型的DC电功率源也是可能的。该系统还包括与能量存储装置和调节器通信的控制器。控制器可操作成存储能量存储装置的充电状态对再充电电阻值的确定的分布和/或绘图，以及基于分布和/或绘图来确定保存由DC电功率源产生和/或存储的能量的能量存储装置的充电操作窗口。控制器可进一步可操作成基于充电操作窗口来循环地开启和关闭DC电功率源。通过在系统的操作期间监测能量存储装置的电位和再充电电流，控制器可进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：响应于能量存储装置的监测的再充电电阻值或监测的再充电电流的至少一个，控制所述能量存储装置的施加的再充电电位或充电状态操作窗口的至少一个，以管理所述能量存储装置的再充电时间。

【技术特征摘要】
2011.10.25 US 61/551,047;2012.07.12 US 13/547,2501.一种方法，包括: 响应于能量存储装置的监测的再充电电阻值或监测的再充电电流的至少一个，控制所述能量存储装置的施加的再充电电位或充电状态操作窗口的至少一个，以管理所述能量存储装置的再充电时间。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括相对于所述能量存储装置的放电时间减少所述再充电时间。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括减少所述能量存储装置的所述再充电时间。4.一种方法，包括在所述能量存储装置的再充电电阻值在电阻阈值之下时，通过施加第一再充电电位至所述能量存储装置来对能量存储装置再充电。5.根据权利要求4的所述方法，进一步包括在所述能量存储装置的所述再充电电阻值在所述电阻阈值之上时，通过施加低于所述第一再充电电位的第二再充电电位至所述能量存储装置来继续对所述能量存储装置再充电。6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括在所述能量存储装置的所述再充电电阻值在所述电阻阈值之上时，使所述能量存储装置放电。7.一种系统,包括: 能量存储装置，配置成存储DC电功率并提供DC电功率至DC负载； 调节器，操作地连接至所述能量存储装置并配置成进行如下的至少一个:将来自AC电源的AC电功率转换成DC电功率和调节来自DC电功率源的DC电功率，并且提供所述DC电功率至所述能量存储装置和/或至所述DC负载；以及 控制器，与所述能量存储装置和所述调节器通信，并且可操作成: 在所述能量存储装置的确定的再充电电阻值在确定的电阻阈值之下时，指引所述调节器施加第一再充电电位至所述能量存储装置；以及 在所述能量存储装置的确定的再充电电阻值在所述确定的电阻阈值之上时，指引所述调节器来施加低于所述第一再充电电位的第二再充电电位至所述能量存储装置。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述能量存储装置包括电池电源。9.根据权利要求7所述的系统，其中，通过在所述系统的操作期间监测所述能量存储装置的电位和再充电电流，所述控制器进一步可操作成确定所述能量存储装置的所述再充电电阻值。10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器还可操作成: 存储所述能量存储装置的充电状态对再充电电阻值的确定的分布或绘图的至少一个，以及 基于所述分布或所述绘图的所述至少一个来确定所述能量存储装置的充电操作窗口，所述充电操作窗口进行如下的至少一个:保存由所述AC电功率源使用的燃料或能量，和保存由所述DC电功率源产生和/或存储的能量。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器进一步可操作成基于所述充电操作窗口循环地开启和关闭所述AC电功率源或所述DC电功率源的至少一个。12.根据权利要求10所述的系统，其中，通过在所述系统的操作期间监测所述能量存储装置的电位和再充电电流，所述控制器进一步可操作成确定所述分布或绘图的所述至少一个。13.根据权利要求7所述的系统，其中，所述AC电功率源包括:配置成通过消耗燃料生成AC电功率的发动机和发电机组；或风能系统。14.根据权利要求7所述的系统，其中，所述DC电功率源包括:太阳能系统或燃料电池能量系统。15.—种方法,包括: 影响包括所述能量存储装置和至少一个发动机的混合型电力系统的至少一个能量存储装置的再充电电阻以使其随时间变化； 确定所述至少一个发动机-发电机组的燃料燃烧率如何受所述再充电电阻变化影响；以及 基于所述确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：CJ歘，HLN维曼，DW小怀森亨特，RN巴尔，K布卡萨穆德拉姆，C布拉迪，M戈托贝德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：