[发明专利]具有动态目标荷电状态的电力管理系统

说明书

技术领域

本申请总体上涉及电子设备，并且更具体地涉及管理能量储存设备的荷电状态。

背景技术

可再生资源(如风能和太阳能)由于其可再生性质和清洁操作而成为用于发电的化石燃料的有吸引力的替代物。然而，与火力发电厂(例如，燃煤或天然气发电厂)不同，通常，任何给定时间可用的风能或太阳能的量不能够控制或可靠预测。进一步，由于这些可再生能源的固有可变性(例如，阵风和/或方向变化、天气状况、破开云)，相关的电力发电机(例如，风力涡轮机)的瞬时电力输出可能从一秒到下一秒发生显著变化。

将这种可变性引入电网可能使电网不稳定。例如，有功功率的突然增加可能引起电网频率相应增加。这些增加可能引起保护继电器跳闸，由此将电网的各部分分开并且可能在电网的某些部分引起负载/发电失衡。在一些情况下，这种失衡可能引起连锁电力故障，因为电网被进一步分段和/或可用发电资源跳闸离线以防止可能由于该失衡引起的损坏。

斜升降速率极限通过限制注入到电网的电力增加或减少的速率来帮助保护电网免受这种事件。通过限制耦合到电网的发电资源的电力变化速率，为电网运营商提供更多响应时间来改变和保持负载/发电平衡。

对于风力涡轮机应用而言，能够通过操纵风力涡轮机和/或其控制件(例如，使用被动/主动失速机构，偏航或倾斜旋转平面、改变叶片桨距，控制可变速发电机的输出等)实现斜升降速率限制。然而，故意降低电力输出而不管风能的可用性降低系统的总体能量效率。类似地，抢先降低风力涡轮发电机的电力输出使得风能的突然减小显得没那么突然也降低系统的总体能量效率。

在一些应用中，可以通过使用能量储存设备在斜升过程中吸收过剩电力和/或在斜降过程中补充电力输出来至少部分地实现斜升降速率限制。通常，这种能量储存设备具有固定储存容量。具有固定储存容量通常限制设备减轻超过斜升降速率极限(即，斜升降速率违背)的风险的能力。例如，具有50％荷电状态的系统可能能够避免朝着有限和大致等于(时间段，假设等于)最坏情况的变化速率和等于斜升降速率极限的任何方向上违背斜升降速率。

在操作时，这种系统可以实现目标荷电状态(SOC)，在该目标荷电状态附近管理储存设备。当设备的SOC下降到低于此目标或者超出此目标时，能量储存设备受到控制，使得SOC返回到目标SOC，准备下一个事件。

使用接近能量储存设备的充电/放电容量的中心的目标SOC增加能量储存设备在后续事件之前恢复到这种水平的概率。中心目标SOC还增加能量储存设备将用于减缓违背斜升降速率的概率而不管事件是斜升事件还是斜降事件。这种实现方式可以通过在至少一段相应的时间段内最小化电力输出的需要来提高斜升降速率受限发电设施的效率。可以通过增加能量储存设备的大小和/或利用多个能量储存设备来提供附加充电/放电容量以增加该时间段。在那个时间段之外，可以实施其他措施来避免斜升降速率违背，例如，缩减。

发明内容

一种电力管理系统包括能量储存设备和耦合到能量储存设备的控制系统。控制系统被配置为执行控制例程以至少使用能量储存设备的目标荷电状态和当前荷电状态确定对该能量储存设备充电还是放电。控制系统被配置为确定从电力发电机接收的输出信号、或根据当前和潜在测量设备的输出计算的输出测量结果在指定范围之外。控制系统被配置为响应于确定输出信号在指定范围之外而修改能量储存设备的目标荷电状态。

大体上，本说明书中描述的主题的一个方面能够体现在各种方法中，这些方法包括以下动作：执行控制例程以确定对耦合到负载的能量储存设备充电还是放电，包括：确定能量储存设备的当前荷电状态与能量储存设备的目标荷电状态之间的差值；接收表征耦合到负载的电力发电机的输出的输出信号；以及基于差值和输出信号确定对能量储存设备充电或放电；确定输出信号在指定范围之外；并且响应于确定输出信号在指定范围之外而修改能量储存设备的目标荷电状态。本方面的其他实施例包括被配置为执行这些方法的动作、编码在计算机储存设备上的相应系统、装置、和计算机程序。一个或更多个计算机的系统能够被配置为利用安装在该系统上的软件、固件、硬件或它们的组合执行具体动作，在操作时引起该系统执行这些动作。一个或更多个计算机程序能够被配置为利用包括多个指令来执行具体动作，这些指令当被数据处理装置执行时引起该装置这些动作。