CN101828314A - 二次电池控制装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种二次电池控制装置和一种控制方法，它们能够使得电力***的供需控制所采用的二次电池的存储量不接近100％或0％。本发明是小型电力***1的电力供需控制装置和一种控制方法，所述小型电力***1包括分布式电源31、32、…3n，并且所述分布式电源31、32、…3n包括二次电池，其中所述二次电池控制装置包括：发电规划部分6，其基于过去的负载功率和包括发电输出的跟踪记录数据的输出数据来计算所述分布式电源的规划输出值；规划存储量估算部分7，其利用在发电规划部分处计算的二次电池的规划输出值来估算所述二次电池的规划存储量；实际输出检测部分8，其测量并检测所述二次电池的实际输出值；实际存储量估算部分9，其利用在所述实际输出检测部分处检测的所述二次电池的所述实际输出值来估算实际存储量；以及存储量控制部分10，如果在规划存储量估算部分处估算的所述规划存储量与在实际存储量估算部分处估算的所述实际存储量之间存在差值，那么所述存储量控制部分10对所述实际存储量进行控制，使之回归到所述规划存储量。

Description

二次电池控制装置和控制方法

技术领域

本发明涉及小型电力***的电力供需控制，该小型电力***包括作为电力存储装置的二次电池，并且更具体而言，本发明涉及用于吸收电力波动的二次电池控制装置和控制方法。

背景技术

存在一些被称为微电网之类的小型电力***，它们利用在特定区域内设置的多种分布式电源(参考专利文献1)向所述特定区域内的用电设备供电，所述分布式电源例如是发动机驱动型发电机、涡轮发电机、电力存储装置、燃料电池以及诸如太阳能发电装置和风力发电装置之类的自然能发电装置。

如果将小型电力***与电力公司的商用电力***互连，那么将存在正常潮流(即，从商用电力***接收电力)和逆潮流(即，向商用电力***供应电力)的情况。

在任何情况下，都需要对小型***中的分布式电源进行电力供需控制，在所述电力供需控制中，要将所述电力***中的任何一点上的潮流(电能量)保持恒定或者将所述小型电力***中的负载功率与发电输出之间的偏差保持恒定。

在所述小型电力***的电力供需控制当中，将二次电池与发动机驱动型发电机、涡轮发电机和燃料电池结合使用，以吸收在所述小型电力***中生成的电力波动。一般而言，二次电池吸收小型电力***的自然能发电装置中相对较快的输出波动以及小型电力***中生成的突然的负载波动。

专利文献1：日本专利特许公开No.2001-327080

发明内容

本发明所要解决的问题

在采用二次电池对供需进行控制时，将出现这样的可能性，即，如果在不了解二次电池的存储量的情况下使用二次电池，那么二次电池的存储量可能接近100％或0％。

如果二次电池的存储量已经接近100％，那么在需要充电时就无法执行充电。如果二次电池的存储量已经接近0％，那么在需要放电时就无法执行放电。由于这一原因，将无法对电力***中的波动进行补偿，因而将不能保持供需平衡。

具体而言，在自然能生成装置的输出功率或者负载功率消耗当中可能产生快速的波动分量。当二次电池补偿这些快速波动时，如果二次电池没有电荷损耗，那么二次电池的存储量几乎处于平衡状态。由于二次电池实际上有电荷损耗，因而随着时间的推移，存储量将不断下降，从而导致存储量为零的可能性。

考虑到上述几点，本发明的目的在于提供一种二次电池控制装置和一种控制方法，它们能够使得电力***的供需控制所采用的二次电池的存储量不接近100％或0％。

解决问题的方法

为了实现这一目的，本申请提供了装置和方法的发明，如下所述。

首先，发明的装置是小型电力***的电力供需控制装置，所述小型电力***包括分布式电源，并且所述分布式电源包括二次电池，其特征在于，所述装置包括：

发电规划部分，其基于过去的负载功率和发电输出的跟踪记录数据来计算所述分布式电源的规划输出值；

规划存储量估算部分，其利用所述规划输出值来估算所述二次电池的规划存储量；

实际输出检测部分，其检测所述二次电池的实际输出值；

实际存储量估算部分，其利用在所述实际输出检测部分检测的所述二次电池的所述实际输出值来估算实际存储量；以及

存储量控制部分，如果在所述规划存储量和所述实际存储量之间存在差值，那么所述存储量控制部分对所述实际存储量进行控制，使之回归到所述规划存储量。

此外，方法的发明是小型电力***的电力供需控制方法，所述小型电力***包括分布式电源，并且所述分布式电源包括二次电池，其特征在于，所述方法包括：

基于过去的负载功率和发电输出的跟踪记录数据来计算所述分布式电源的规划输出值；

利用所述规划输出值来估算所述二次电池的规划存储量；

检测所述二次电池的实际输出值；

利用所述二次电池的所述实际输出值来估算实际存储量；以及

如果在所述规划存储量和所述实际存储量之间存在差值，那么对所述实际存储量进行控制，使之回归到所述规划存储量。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施例1的二次电池控制装置的构造的方框图；

图2是示出了用于本发明的实施例2的存储量控制部分的构造的方框图；

图3是示出了根据本发明的实施例2的二次电池控制方法的特征图；以及

图4是示出了用于本发明的实施例3的存储量控制部分的构造的方框图。

附图标记说明

1：小型电力***，2：二次电池，31-3n：分布式电源，

41-4m：负载***，5：电力供需控制装置，6：电力供需控制装置的发电规划部分，

7：电力供需控制装置的规划存储量估算部分，8：电力供需控制装置的实际输出检测部分，

9：电力供需控制装置的实际存储量估算部分，10：电力供需控制装置的存储量控制部分，

101：存储量控制部分的存储量偏差估算部分，102：存储量控制部分的校正量计算部分，

103：存储量控制部分的二次电池输出指示部分，104：存储量控制部分的校正时间段调整部分

具体实施方式

在下文中，将参考附图来描述本发明的实施例。

实施例1

首先将参考图1来描述本发明的实施例1。

在图1中，二次电池2和分布式电源31-3n连接到小型电力***1。分布式电源31-3n包括发动机驱动型发电机、涡轮发电机、电力存储装置、燃料电池和自然能发电装置。

此外，负载***41-4n连接至小型电力***1，电力供需控制装置5向二次电池2提供输出指令，以控制所述小型电力***1。电力供需控制装置5包括发电规划部分6、规划存储量估算部分7、实际输出检测部分8、实际存储量估算部分9和存储量控制部分10。

在实施例1中，电力供需控制装置5的发电规划部分6基于过去的负载功率和输出数据来计算小型电力***1中的分布式电源31-3n一天的规划输出值，该分布式电源31-3n包括二次电池2，所述输出数据例如是分布式电源中的发电输出的过去的跟踪记录。

例如，计算一天中每30分钟的规划输出值。基于在所述发电规划部分6处计算的规划输出值来驱动所述分布式电源31-3n。通过采用下述公式(1)，规划存储量估算部分7利用在发电规划部分6处规划的二次电池2的规划输出值来估算随着时间推移的规划存储量。

[公式1]

估算的规划存储量(kWh)＝P₀+∫{-Pa_规划(t)×放电效率+Pb_规划(t)×充电效率}dt  (1)

这里，P₀是初始放电量(kWh)，Pa_规划是规划放电量(kWh)，而Pb_规划是规划充电量(kWh)。

实际输出检测部分8通过有效功率检测装置等对连接至小型电力***1的二次电池2的当前实际输出值进行检测，并将检测到的值传输至实际存储量估算部分9。通过采用下述公式(2)，实际存储量估算部分9利用从实际输出检测部分8传输的二次电池的当前输出值来估算当前的实际存储量。

[公式2]

估算的实际存储量(kWh)＝P₀+∫{-Pa_实际(t)×放电效率+Pb_实际(t)×充电效率}dt    (2)这里，P₀是初始放电量(kWh)，Pa_实际是实际放电量(kWh)，而Pb_实际是实际充电量(kWh)。

在特定的时间段(period)内，例如，每10分钟，将在规划存储量估算部分7处计算的估算的规划存储量和在实际存储量估算部分9处计算的估算的实际存储量传输至存储量控制部分10。当传输估算的规划存储量和估算的实际存储量时，存储量控制部分10计算估算的规划存储量和估算的实际存储量之间的差值或者存储量偏差，并计算二次电池的输出指示校正值，从而使得所述差值在(例如)10分钟之后消失。之后，存储量控制部分10提供通过将校正值加到来自发电规划部分6的二次电池输出指示值上而获得的值，将其作为二次电池2的输出指示值，并使二次电池2工作。

根据实施例1，由于能够掌握规划存储量和实际存储量之间的差值(存储量偏差)并且能够生成用于调整二次电池的输出指示的信号以消除存储量偏差，因此能够将二次电池的存储量保持为与规划相符。

实施例2

接下来，将参考图2来描述本发明的实施例2。与实施例1相同的部件具有相同的附图标记，因此将省略多余的说明。

在图2中，存储量控制部分10具有存储量偏差估算部分101、校正量计算部分102和二次电池输出指示部分103。

如图3所示，在具有这一构造的实施例2中，通过采用下述公式(3)，存储量偏差估算部分101计算在n分钟的时间段内从规划存储量估算部分7传输的估算的规划存储量与在n分钟的时间段内从实际存储量估算部分9传输的估算的实际存储量之间的差值(存储量偏差)。

存储量偏差(kWh)＝估算的规划存储量(kWh)-估算的实际存储量(kWh)                                         (3)

这里，在出现了存储量偏差的情况下，如果根据来自发电规划部分6的指示值再继续二次电池2的输出，将产生这样一种可能性，即，如图3所示，实际存储量达到了放电极限或者充电极限。因而，通过采用下述公式(4)，校正量计算部分102利用当前的存储量偏差来计算二次电池的输出校正量，以便在n分钟之后消除存储量偏差。

输出指示校正量(kW)＝估算的规划存储量与估算的实际存储量之间的差值(kWh)/n分钟(4)

将在校正量计算部分102处计算的输出指示校正量传输至二次电池输出指示部分103。二次电池输出指示部分103为二次电池2提供通过将输出指示校正量加到发电规划部分6的二次电池输出指示值上而得到的值，将其作为对二次电池的输出指示值。

根据实施例2，执行准确的输出校正，从而每隔特定的时间段使存储量偏差消失，并由此能够按照规划控制二次电池的存储量。

实施例3

接下来，参考图4来描述本发明的实施例3。与实施例1和2中相同的部件具有相同的附图标记，因此将省略多余的说明。

在图4中，电力供需控制装置5的存储量控制部分10具有存储量偏差估算部分101、校正量计算部分102、二次电池输出指示部分103和校正时间段调整部分104。

在实施例3中，存储量偏差估算部分101将估算的规划存储量与估算的实际存储量之间的差值或者存储量偏差传输到校正量计算部分102，此外还将该差值或者存储量偏差传输到校正时间段调整部分104。校正时间段调整部分104基于从存储量偏差估算部分101传输的存储量偏差来判断是否改变用于校正二次电池的输出的时间段。

例如，如果存储量偏差超过了预先设置的阈值，那么校正时间段调整部分104输出校正时间段，从而将其改为m分钟，其时间段短于n分钟的时间段。如果存储量偏差是阈值或低于阈值，那么校正时间段调整部分104输出校正时间段，从而将其设置为n分钟。

将校正时间段调整部分104输出的校正时间段传输至校正量计算部分102和二次电池输出指示部分103。通过采用下述公式(5)，校正量计算部分102基于从校正时间段调整部分104传输的校正时间段来计算输出校正量。

输出指示校正量(kW)＝估算的规划存储量与估算的实际存储量之间的差值(kWh)/校正时间段                                (5)

此外，还使二次电池输出指示部分103操作，从而按照校正时间段调整部分104传输的时间段来校正发电规划部分6的二次电池输出指示值。

根据实施例3，如果规划存储量与实际存储量之间的差值(存储量偏差)大，那么能够对实际存储量加以控制，使之快速回到规划存储量。

实施例4

接下来，将利用表1来描述本发明的实施例4。与实施例3相同的部件具有相同的附图标记，因此将省略多余的说明。

实施例3所采用的校正时间段调整部分104具有能够在根据存储量的差值的幅度改变校正时间段时将存储量偏差的阈值和校正时间段设置为任何值的功能。例如，如表1所示，能够设置校正时间段的多个变化级别。

[表1]

用于设置存储量偏差和校正时间段的表

估算的规划存储量与估算的实际存储量之间的差值	二次电池指示值的校正时间段
		小于二次电池kWh容量的20％	10分钟时间段
二次电池kWh容量的20-50％	5分钟时间段
		大于二次电池kWh容量的50％	1分钟时间段

校正时间段调整部分104查询预先任意设置的变化参考表，并基于存储量偏差估算部分101传输的估算的规划存储量与估算的实际存储量之间的差值来选择校正时间段，并将所选择的校正时间段传输至校正量计算部分102和二次电池输出指示部分103。

根据实施例4，由于能够根据存储量偏差的幅度任意设置校正时间段的变化，因而能够以高自由度执行控制。

工业实用性

如上所述，由于能够掌握规划存储量与实际存储量之间的差值并且能够生成用于调整二次电池输出指示的信号以消除所述差值，因此本发明能够将二次电池的存储量保持得与规划相符。

Claims (5)

1.一种小型电力***的二次电池控制装置，所述小型电力***包括分布式电源，并且所述分布式电源包括二次电池，其特征在于，所述二次电池控制装置包括：

发电规划部分，其基于过去的负载功率和发电输出的跟踪记录数据来计算所述分布式电源的规划输出值；

规划存储量估算部分，其利用所述规划输出值来估算所述二次电池的规划存储量；

实际输出检测部分，其检测所述二次电池的实际输出值；

实际存储量估算部分，其利用在所述实际输出检测部分检测的所述二次电池的所述实际输出值来估算实际存储量；以及

存储量控制部分，如果在所述规划存储量与所述实际存储量之间存在差值，那么所述存储量控制部分对所述实际存储量进行控制，使之回归到所述规划存储量。

2.根据权利要求1所述的二次电池控制装置，其特征在于，所述存储量控制部分包括：

存储量偏差估算部分，其计算所述规划存储量与所述实际存储量之间的差值；

校正量计算部分，其计算为了消除在所述存储量偏差估算部分处计算的所述存储量偏差所需的二次电池的输出校正量；以及

二次电池输出指示部分，其输出通过对所述规划输出量进行了所述输出校正量的校正而获得的值作为二次电池输出指示值。

3.根据权利要求1所述的二次电池控制装置，其特征在于，所述存储量控制部分包括：

校正时间段调整部分，其根据所述存储量偏差估算部分输出的存储量偏差来改变所述校正量计算部分和所述二次电池输出指示部分的控制时间段。

4.根据权利要求3所述的二次电池控制装置，其特征在于，所述校正时间段调整部分包括：

变化确定值设置功能单元，其设置确定参考以用于根据所述存储量偏差估算部分输出的所述存储量偏差来将校正时间段改为任意值。

5.一种小型电力***的二次电池控制方法，所述小型电力***包括分布式电源，并且所述分布式电源包括二次电池，其特征在于，所述二次电池控制方法包括：

基于过去的负载功率和发电输出的跟踪记录数据来计算所述分布式电源的规划输出值；

利用所述规划输出值来估算所述二次电池的规划存储量；

检测所述二次电池的实际输出值；

利用所述二次电池的所述实际输出值来估算实际存储量；以及

如果在所述规划存储量和所述实际存储量之间存在差值，那么对所述实际存储量进行控制，使之回归到所述规划存储量。

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