[发明专利]用于双向存储器和可再生电力变换器的方法和设备

说明书

一种用于可再生能源应用的能量存储系统，包括可再生能源、连接AC总线和DC总线的双向逆变器、连接到双向DC/DC变换器的能量存储单元，以及包括耦合到双向逆变器和双向DC/DC变换器的一个或多个控制器的控制系统。双向逆变器通过DC总线连接到可再生能源和双向DC/DC变换器。控制系统被配置为促进双向DC/DC变换器和双向逆变器的操作。能量存储系统既存储来自可再生能源和公用电网的能量，也向公用电网供电。能量存储系统应用于支持公用电网的频率调节的方法和用于控制可再生能量存储系统的输出功率斜坡速率的方法。

技术领域

本发明一般地涉及能量存储系统，且更具体地说，涉及为可再生能源应用提供控制模式的能量存储系统和方法。

背景技术

电力变换装置和相关的控制系统可用于与各种能量资源接口。例如，电力系统可以包括各种互连的分布式能源(例如，发电机和能量存储单元)和负载。电力系统可以被称为微电网系统，并且可以连接到公用电网或另一个微电网系统。电力系统采用电力变换来在这些能量资源(例如，AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC)之间转换电力。

电力系统可以被设计为供电、调节电力并以向负载提供电力为目的将能量从一个源传递到另一个源。希望以尽可能最有效的方式提供电力以最大化能量生成。然而，拓扑结构的限制和设计要求可能限制能量生成和最终可用的电力量。

能量存储系统是电力系统，其中至少一个能量资源是能量存储单元(例如，电池能量存储或飞轮能量存储)。通常，在能量存储系统中，能量存储单元存储来自可再生能源的能量，例如太阳能板或风。然而，来自电网(例如公用电网或其他微电网)的能量通常可用于存储在能量存储单元中。

能量存储系统可以是包括各种互连能量资源的微电网。尽管当前的能量存储系统包括其中将来自可再生源的电力存储在能量存储系统中或者将来自电网的电力存储在能量存储系统中的系统，但是能量存储系统在能量存储的方式和方向上受到限制。

发明内容

本发明的实施例包括用于可再生能源应用的能量存储系统，支持公用电网的频率调节的方法，以及用于控制可再生能源的输出功率斜坡速率(ramp rate)的方法。

在一个方面，用于可再生能源应用的能量存储系统包括可再生能源和连接AC总线和DC总线的双向逆变器。双向逆变器通过DC总线连接到可再生能源和双向DC/DC变换器。能量存储单元连接到双向DC/DC变换器和控制系统，控制系统包括耦合到双向逆变器和双向DC/DC变换器的一个或多个控制器，该控制系统被配置为有助于双向DC/DC变换器和双向逆变器的操作。

可再生能源可以是PV阵列、风能源或水能源中的至少一种。

双向逆变器可以通过AC总线连接到公用电网、本地负载或微电网中的至少一个。

控制系统还可以包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器被配置为感测电压幅度、频率和相位中的至少一个。

控制系统可以被配置为在向公用电网、本地负载或微电网中的至少一个提供电力时同步逆变器的电压或电流的频率，相位和幅度中的至少一个。

能量存储单元可以是电池、电池组或飞轮能量存储单元中的至少一个。

控制系统可控制双向逆变器以最大功率点跟踪(MPPT)模式操作。

控制系统可以选择性地启用双向逆变器和双向DC/DC变换器的操作，以将可再生能源产生的电力输出到电网，从电网向能量存储单元充电，或者使能量存储单元向电网放电。

可再生能源可以是光伏(PV)阵列，并且控制系统可以被配置为对来自PV阵列的输出功率进行采样并选择性地施加阻抗以获得最大功率。

双向逆变器可以包括在DC总线处的多个DC连接，用于在AC总线处的单个AC输出，并且双向逆变器可以被配置为针对多个DC连接中的每一个优化最大功率。