[发明专利]次级能源对电网的贡献的调节

说明书

技术领域

本公开涉及利用次级能源向配电网贡献电能，尤其涉及由这种源向电网供给的全部电能以及这种电能的瞬间增大或降低的调节。

背景技术

一般来说，公用事业公司从一个或多个主电力产生源，比如燃气、燃煤、核能和/或水力发电厂获得电能，以通过配电网输送给消费者。利用这些源供给的电能较稳定，并且能够容易地调节以满足消费者的需求，同时符合关于这种电能的标准，比如额定电压水平和额定频率水平。为了补充利用这些主源供给的电能，日益常见的是将次级能源，比如太阳能板和风力发电机连接到配电网。除了别的优点之外，与天然气、煤和核能源相反，这些次级形式的能量是可再生的，并且还有助于减少不利地影响气候条件的温室气体的排放。

当把次级能源连接到电网时，公用事业公司运营商期望次级能源的贡献在一定水平之内，使得其能够被充分考虑到，并相应地调整主源的输出。不过，和主源的相对稳定的输出不同，次级源产生的能量的大小会在相对较短的时间间隔(例如，以秒计的时间间隔)中，在较大的范围内变化。例如，太阳能板的输出不仅随着时辰变化，而且会由于诸如遮挡直射阳光的云彩的突然出现和飘过之类的气象事件而变化。同样地，风力发电场的输出常遭受风速的瞬间狂风和间歇。

次级源的输出的突然下降被电网吸收，并且需要通过增大一个或多个主源的输出来被适应。不利地，次级输出的突然剧增会超过现场设备的输送能力，在主源能够被削减之前，会导致产生的电能的损失。这些突然变化限制了次级能源在源的整个群体内的有效贡献。利用的次级源的数目越多，供给的电能的变化就越大，这导致这种源的可靠性的降低，和/或需要快速响应的主发电单元。后一要求会在主发电厂导致额外费用，比如增加的维护要求，和与在非最佳设定点的运行相关的额外燃料费用。

电压的较大摇摆还可能超过配电系统对正常运行的响应能力。传统的发电设备通常不能足够迅速地对突然的变化作出反应，当试图足够迅速地对突然的变化作出反应时，会引起额外的燃料和维护成本。

发明内容

按照所公开的本发明的实施例，通过控制在能量方面耦接到电网的一个或多个能量存储系统的充电和放电行为，使得次级能源的输出的快速增长被存储系统吸收，而通过将存储的能量释放到电网来补偿次级源的输出的快速下降，解决了这些顾虑。实际上，能量存储系统调和或者“掩饰”次级源的输出中的变化，使得可以可靠地把提供给电网和电网提供的功率维持在适当的水平。

能量存储系统的充电和放电可被控制，使得次级源和能量存储系统的组合贡献确保不超过规定水平的变化率。可以确定次级源的最大和最小输出功率水平以定义正常工作范围。只有当次级源输出功率水平超过或者低于规定范围的限制时，才实现能量存储系统的充电或放电。

参考下面的详细说明和附图，可以更好地理解本发明的原理和优点。

附图说明

图1是图解说明相对于目标功率带的次级能源的功率输出的曲线图。

图2A-2C是图解说明按照本发明获得的结果的时间曲线图。

图3是连接到电网的能量存储系统的一般方框图，所述能量存储系统被控制以调节次级能源的输出的变化率等因素。

图4是用于调节次级能源的输出功率的控制模块的更详细方框图。

图5、6、7和图8A-8B是图解说明控制能量存储系统以调节次级能源的输出的变化率的方法的流程图。

具体实施方式

为了更容易地理解成为本发明的基础的原理，下面关于使用太阳能转换装置，例如光伏板作为次级源，说明示例性实施例。要理解本发明的实际应用并不局限于该例子，本发明可以用在期望削弱能源的输出中的快速摇摆的任何环境中。

图1是本发明适用于的情形的种类的曲线图。对于一天中的特定时期，例如，给定的某小时来说，公用事业公司预期来自连接到配电网的太阳能板的一定数量的输出功率。考虑到电网吸收变化的能力，可为该时期确定上限10和下限12，以限定来自太阳能板的容许输出功率的范围或带。此范围可以随时间因素，比如时辰、月中日期和/或月份而变化，以考虑到太阳的位置的变化。作为替代地或者附加地，它可以是影响次级能源的输出的地理参数，比如太阳日射、风速等的函数。这些参数可以基于根据历史数据或者实时测量获得的估计量。