CN111480276A - 受控的能量存储平衡技术 - Google Patents

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Abstract

一种包括贮能器和***控制器的能量存储***。贮能器由来自DC能量源的DC能量充电，同时将DC能量释放至DC/AC转换器。***控制器调节从贮能器释放至DC/AC转换器的DC能量，以使充入贮能器的DC能量的量接***衡。由于该充电和放电接***衡，所以可以使贮能器的尺寸相对于充电和放电的量而言非常小。这在充放电流量高的情况下是有利的，如果贮能器从发电站例如太阳能发电站的全部或大部分接收电荷则可能正是如此。通过这种控制器，甚至在这种大电流流过的情况下，使用贮能器在技术上也变得可行。

Description

受控的能量存储平衡技术
背景技术
光伏(PV)发电站通过将太阳能转换成电来发电。然后将生成的电提供至电力网。太阳能量源(即，接收到的太阳光线)的特征在于具有时变强度。因此，在这样的PV发电站中的PV发电机包括发电优化装置(也称为“优化器”)。一种类型的优化器称为“最大功率点***(MPPT)”(或“MPPT装置”)，该***跟踪MPPT装置用来控制PV发电站的操作的瞬时最大功率产生点(MPPP)电压。该实践在本文中被称为“盲目的MPPT构型”。MPPT装置通常是软件或固件；并且跟踪时变电压，从而致使根据时变太阳能量源的最大的电力产生。
本文中所要求保护的主题不限于解决任何缺点的实施方式或者仅在环境例如上面描述的环境中操作的实施方式。而是，仅提供该背景技术来示出可以实践本文中描述的一些实施方式的一个示例性技术领域。
发明内容
本文中描述的实施方式针对一种包括贮能器和***控制器的能量存储***。贮能器由来自DC能量源的DC能量充电，同时将DC能量释放至DC/AC转换器。***控制器调节从贮能器释放至DC/AC转换器的DC能量，以使充入贮能器的DC能量的量接***衡。由于该充电和放电接***衡，所以可以使贮能器的尺寸相对于充电和放电的量而言非常小。这在充放电流量高的情况下是有利的，如果贮能器从发电站例如太阳能发电站的全部或大部分接收电荷则可能正是如此。通过这种控制器，甚至在这种大电流流过的情况下，使用贮能器在技术上也变得可行。
***控制器包括检测部件、确定部件和递送部件。检测部件被配置成测量贮能器中的储能水平。确定部件被配置成使用能量水平的所测得的储能水平来评估是否要进行调整。递送部件被配置成当确定部件确定了要进行调整时将用于执行调整的指令编码成编码消息，并且还被配置成将编码消息递送至DC/AC转换器。
提供本发明内容是为了以简化形式介绍将在下面的具体实施方式中进一步描述的构思选择。本发明内容不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
附图说明
为了描述可以获得上述及其他优点和特征的方式，将通过参照附图给出各种实施方式的更加具体的描述。应理解，这些附图仅描绘了样本实施方式，并且因此不应被认为是对本发明范围的限制，将通过使用附图、利用附加特征和细节来描述和说明实施方式，在附图中：
图1A至图1C示出了其中去耦装置与贮能器结合使用的各种发电站的框图；
图2A示出了在实验中设置的并且其中存在两个AC电力产生单元的发电站的框图，所述两个AC电力产生单元按常规设置并且具有测量每个电力产生单元的输出的功率和能量计；
图2B示出了图2A的发电站在修改为包括去耦装置和贮能器之后并且用于验证输出至电网的改进能量的框图；
图3示出了其中存在电力递送的两个通道的发电站的框图，一个通道调用贮能器的使用，而一个不调用贮能器的使用；
图4示出了表示图3的更广泛的实施方式的发电站的框图；
图5示出了其中经由贮能器的使用来递送电力的发电站的框图；
图6示出了表示图5的更广泛的实施方式的发电站的框图；
图7示出了发电站的框图；
图8示出了根据本文中所描述的原理的最大能量利用点跟踪(MEUPT)控制器的框图；以及
图9示出了在发电站的情况下的图8的MEUPT控制器的框图。
具体实施方式
专利公布US2016/0036232和US2017/0149250A1(其内容通过引用并入本文中)公开了实践盲目的MPPT构型的PV能量***实现了提供至电网的次优电量。这些专利公布教导，为了有效地提取电以利用能量，人们应当匹配能量提取装置的特性以有效地且高效地提取所产生的电能。此外，这些专利申请教导了相关装置也应当被匹配以调节和/或递送所提取的电以有效地利用能量。
这些专利公布还强调了下述事实：除了电力产生之外，能量利用效率还密不可分地取决于电力需求。此外，这些专利公布教导，在任何能量***中，即使在遵守能量和电荷守恒定律时，典型的功耗也不一定等于电力产生。
代替将MPPT装置用作用于太阳能发电站的优化器，所引用的专利公布建议使用“最大能量利用点***”或“MEUPT装置”作为PV发电站优化器。这样的优化器在本文中将被称为“MEUPT优化器”。根据所引用的专利公布，MEUPT优化器被设计成捕获其所谓的“剩余能量”，“剩余能量”定义为产生但未提取和/或递送至电网以供利用的电能。在本文中也使用“剩余能量”的该定义。
MEUPT优化器还被设计成将捕获的剩余能量临时地存储在贮能器内；并且然后准备并且将该电能递送至电网以供利用。因此，在包括MEUPT优化器时，可以增加PV发电站的电销售收入。
第一部分：MEUPT优化器的功能
根据在US2016/0036232和US2017/0149250A1(“所引用的专利公布”)中描述的原理，本文中公开的一个实施方式的MEUPT优化器包括剩余能量提取器、贮能器和MEUPT控制器。MEUPT控制器与能量提取器和DC/AC转换器协同工作。术语“功率”和“能量”(虽然不完全相同)在本领域中可互换使用。因此，除非另有说明，否则每个术语具有同一含义。
能量提取器从产生的DC电力提取初始振荡电力系。所提取的初始电力链符合电网的AC电网要求。换言之，所提取的初始电力链具有时变正弦电压，该正弦电压的峰值电压符合电网电压范围。此外，功率(与电压的平方成比例)采用(sin2(ωt)或cos2(ωt))的形式，该形式与电网同步(具有相同的相位和相同的频率)。
另一方面，剩余能量提取器提取剩下的振荡电力系，该剩下的振荡电力系是从产生的DC电力中减去初始振荡电力系而得到的。换言之，该剩下的振荡电力系是在向电网提供初始振荡电力系之后剩下的剩余振荡电力系。与向电网提供的初始振荡电力系相比，剩下的振荡电力系具有90°相移。由于90°相移，该剩下的振荡电力系无法立即转换成AC电力以提供至同一电网。因此，使用贮能器来临时地存储剩下的振荡电力系的剩余能量。此后，将所存储的能量供应至DC/AC转换器；使得可以将所存储的剩余能量转换成与同一电网同步(具有相同的相位和频率)的AC电力。
MEUPT控制器测量贮能器的能量水平；估计贮能器中可以提取的能量的量；并且将该信息递送至相关联的DC/AC转换器，使得该能量可以由DC/AC转换器提取。然后，DC/AC转换器从贮能器提取所存储的能量，以适合的脉动电力系的形式转换成AC电力，并将该AC电力提供至电网。因此，PV发电站在包括了MEUPT优化器时可以将几乎所有产生的电能提供至电网。相比之下，在没有MEUPT优化器的情况下，根据所引用的专利公布的PV发电站仅可以将少于一半的所产生的电力/能量提供至电网。
第二部分：利用MEUPT改进常规的PV发电站
太阳能发电站的额定功率通常以一定数目的兆瓦(MW)为单位。常规上，当声明太阳能发电站的额定功率为x MW(其中x为某个正数)时，这意味着所有太阳能串的DC电力产生额定功率的总和为x MW。这样的常规的太阳能发电站还具有三相DC/AC转换器，该三相DC/AC转换器的制造商声明的总DC/AC转换能力不大于x MW。该原理总结了根据常规MPPT实践的常规发电站的操作。
换言之，额定功率为x MW的常规PV发电站包括x MW的PV太阳能电池板串，这些太阳能电池板串将太阳能转换成DC电。然后通过三相DC/AC转换器将生成的DC电提取出来，并且将其转换成符合电网的所有AC电力要求的合适的AC电力，并且然后将其提供至电网。提供至电网的该AC电力在本文中也被称为“初始振荡电力系”。回想一下，制造商声明的DC/AC转换器的总DC/AC转换能力不大于x MW，这是太阳能电池板行业声明的已安装太阳能电池板的DC发电能力的总量。
根据所引用的专利公开US2016/0036232和US2017/0149250A1的描述，存在剩下的振荡电力系，该剩下的振荡电力系在从由太阳能电池板串产生的总DC电力中减去初始振荡电力系(由能量提取器提取)时产生。换言之，该电力系是剩下的振荡电力系，该剩下的振荡电力系与由能量提取器提取并且提供至电网的初始振荡电力系具有约90°相位差。
由于剩下的振荡电力系与电网相位相差约90°，因此该剩下的振荡电力系不能直接进行调节并且转换成AC电力并提供至同一电网。根据在所引用的专利公布中公开的原理，贮能器临时地存储包含该相位相差为90°的剩下的振荡电力系的能量(在存储时表示剩余能量)。在将该剩余能量存储至贮能器中之后，该剩余能量可以用作可以供应至DC/AC转换器的DC能量。然后，可以将该剩余能量转换成符合所有电网要求(包括与电网同步)的AC电力，使得可以将所得的AC电力提供至同一电网。
第三部分：防止来自贮能器的能量泄漏
在详细阐述用于MEUPT优化器的贮能器设计考虑之前，在本文中首先要解决一个重要问题。具体地，太阳能电池板串在黄昏时可以具有非常高的电阻，但是太阳能电池板串在中午太阳强烈时可以在任一方向上传导大量电流。因此，存储在贮能器中的电能在白天期间可能会泄漏并且加热太阳能电池板。因此，可以将去耦二极管添加至太阳能电池板串中的每一个，使得电能可以从每个太阳能电池板串流出以对贮能器进行充电，但是贮能器中的能量不能从贮能器回流回至太阳能电池板串中。现在将参照图1A、图1B和图1C描述实现这种去耦的各种贮能器***。
第四部分：用于贮能器的设计考虑
图1A描绘了示出贮能器1300A的框图，贮能器1300A被设计成当DC/AC转换器1200A将由DC/AC转换器1200A汲取的电力转换成AC电力时临时地存储由一组太阳能串1100A产生的电力流减去该电力所得到的剩余电力。AC电力通过变压器1500A提供至AC电网1600A。贮能器1300A通过去耦二极管组1400A接收剩下的振荡电力系。在一个示例中，该贮能器1300A被设计成将1MW PV发电站的剩余能量临时地存储2分钟。
仅作为示例，假设一次能量源可以保持恒定的强度(并且PV串1100A的电力产生保持以允许恒定的1MW发电机的电力产生)达2分钟。对于以下分析，初始振荡电力系和剩下的振荡电力系两者都具有相同的重复形式，但是具有90度相位差。首先，考察可以如何使用强力设计贮能器。请记住，贮能器的目的是临时地存储剩余能量，使得DC/AC转换器稍后可以转换此存储的能量。
如所引用的专利公布中所讨论的，对于典型的常规PV发电站，剩余能量与所产生的DC电能的估计比率超过0.5。为了进行分析，假设PV发电站具有1MW PV太阳能电池板串；并且将DC电力转换成AC电力以提供至电网，该电网为50赫兹并且存在三相AC电力380VAC线电压。在这种情况下，一个电力循环的持续时间等于约0.01秒，并且总相电流高达1,000,000/(380/1.732)，其中1.732是3的平方根值。该比率是峰值电压与线电压(三相AC电力中的线相电压或“相电压”)的比率。在该发电站的电力循环中存储与剩余能量相关联的电荷将需要约8V法拉第(0.5*0.01*1,000,000/(380/1.732))的等效电荷容量，其中“V”是充电前后设计的贮能器的电压差。
为了使该PV站的能量利用最大化，在一些实施方式中，MEUPT优化器的操作电压应在PV最大电力产生电压的75％以内。换言之，在MEUPT优化器的那些实施方式中将观察到75％的最大电力产生的电压范围。测量到的I-V数据指示该范围通常为约80伏。当将此电压范围选择为用于贮能器的充电/放电电压范围(即V＝80伏)时，贮能器的电荷容量为约每个电力循环每MW 0.1法拉第(其中电力循环持续0.01秒)。
如果设计考虑是存储在两(2)分钟内累积的剩余能量的最大量，则对于1MW PV发电站，所需的等效电荷容量等于1200法拉第(100*120*0.1)。在本文中，将该所需的等效电荷容量称为“全额最大电荷容量”，并且将与之相关联的贮能器存储能量的量称为“全额最大贮能器容量”或“全额最大剩余能量”。
如果仅使用薄膜电容器来满足该所需的电荷容量，则实现该电荷容量所需的一组薄膜电容器的体积将非常大，并且资本成本非常昂贵。因此，设计仅包括薄膜电容器的这样的贮能器是不切实际的。
作为这种强力设计的转折，可以将法拉第装置(例如电池)并入至设计中以减小体积和尺寸。发明人的仔细分析表明，对于具有薄膜电容器和法拉第装置的贮能器，所需的电荷电容的确在技术上是可管理的。然而，这样的贮能器的成本仍然太高而无益，除非电池的价格可以下降至少三倍，而又保持相同的性能。
使用电解电容器可以大大降低所需的资本成本。然而，由于这样的电容器的寿命相对较短，这将增加操作成本。因此，目前，电解电容器的使用也不可行。因此，强力方式不能实现具有所需的全额最大贮能器容量的经济上有利的设计。
本文中所描述的原理使用发明人观察到的以下事实来解决此问题：
(1)大多数现有的DC/AC转换器可以在一秒内将功率容易地上升或下降3％；并且同样现有的500kW DC/AC转换器在操作期间可以在一秒内容易地上升或下降超过10kW。
(2)作为粗略观察，典型的1MW PV发电站每天早晨从零功率开始功率产生，并且在其正常的日常操作中很少以超过10kW/秒的速度上升其功率产生。
(3)MW水平的PV发电站(额定功率大于1MW)在短暂的功率突发期间可能偶尔会经历大于每秒10kW的上升速率。然而，在与MW水平的发电站中产生的每日总能量相比时，该短突发(或者甚至每秒突发100kW以上)中包含的能量微不足道。
根据这三个事实，发明人确定(1)太阳能电池板串中的每一个的发电量每天早晨从零开始；以及(2)PV发电机不能立即生成全功率。因此，剩下的振荡电力系不会立即上升至其最大值。换言之，剩下的振荡电力系的增加通常比DC/AC转换器的上升速率得体得多。此外，对于额定功率为1MW或更高的PV站，任何短上升突发中的能量的量在能量收集中都不是重要的问题。
因此，代替设计能够存储全额最大量的剩余能量的贮能器，本文中描述的原理建议设计用于存储净能量的贮能器，该净能量等于(假定2分钟)输入至贮能器中的剩余能量与DC/AC转换器从贮能器提取的能量之间的差。该能量的量在本文中被称为“最大差分剩余能量”。该最大差分剩余能量的量远远小于全额最大剩余能量。因此，设计这样的较小的贮能器更为容易；这在技术上可管理且具有成本效益。
图1B描绘了象征性地示出贮能器1300B的框图，贮能器1300B存储由一组太阳能串1100B产生的电力流减去由DC/AC转换器汲取的电力所得到的剩余电力。同时，另一DC/AC转换器1202B由MEUPT控制器1310B引导，以从贮能器1300B接收大约相同量的DC能量(包含剩余电力)。DC/AC转换器1201B和1202B两者同时将接收到的DC能量转换成AC电力，并且通过同一变压器1500B将该AC电力提供至同一电网1600B。这样做，在与图1A中描绘的贮能器1300A的剩余电力相比时，贮能器1300B的净能量存储负担可以减小至非常小的容量。
图1C描绘了根据图1B中描绘的配置修改的但是具有与图1B中描绘的配置大约相同的性能的配置。如图1C所描绘的，贮能器1300C存储由PV太阳能串1100C通过二极管组1400C产生的DC电力流。两个DC/AC转换器1201C和1202C由MEUPT控制器1310C引导，以从贮能器1300C接收(总的来说)大约相同的总DC电力，总DC电力的量大约等于由PV串产生的DC能量输入。因此，在贮能器1300C的输入和输出中仅存在非常小的净电力输入平衡。1201C和1202C两者同时将接收到的DC电力转换成通过同一变压器1500C提供至同一电网1600C的AC电力。
总而言之，如图1B所描绘的(在适当地去耦时)，贮能器可以以剩下的振荡电力系的形式提取和存储剩余能量，该剩余能量在由能量提取器(可以作为DC/AC转换器1201B的模块内置)提取产生的DC电力之后而得到。另一DC/AC转换器1202B被设计成从贮能器1300B提取大约相等量的能量，以减少存储至贮能器中的剩余能量的净量。因此，相对较小的贮能器就足够了。
同样如图1C所描绘的(在适当地去耦时)，贮能器1300C可以从PV串1100C接收所有产生的DC电力。然后，由DC/AC转换器1201C和1202C提取振荡电力系，同时剩余能量(剩余电力)也以相位相差为90°的剩下的振荡电力系的形式隐式地存储在贮能器1300C中。可以看出，该剩余能量也被隐式地自动提取并且存储至贮能器1300C中。
应用图IB(或图1C)中所描绘的任一设计，设计的贮能器都可以用作针对MEUPT优化器的贮能器，该贮能器临时地存储少量相位相差为90°的净剩余能量。贮能器设计的艰巨任务现在转移至设计恰当的MEUPT控制器的任务。
第五部分：MEUPT控制器的必要功能
控制器应当能够引导相关联的DC/AC转换器始终从贮能器汲取适当量的能量，该能量基本上等于充入贮能器中的剩余电力的量。这样做可以使存储至贮能器中的净能量最小化；并且在贮能器中保持足够的平衡能量存储，以使***操作稳定。在这样做时，贮能器仅需要在短持续时间内存储(或提供)充电剩余电力与由DC/AC转换器汲取的电力之间的能量差。
通过有能力的控制器，可以将能量差设计为很小。持续时间可以设计得足够长以使DC/AC转换器在匹配剩余能量时上升或下降；并且足够短以显著减小贮能器的容量，同时仍保持***操作稳定。因此，估计的贮能器容量可以减小至全额最大剩余能量的0.001倍以下。每1MV PV发电站的容量小于2法拉第；即使使用薄膜电容器，电荷容量也可管理。合适的MEUPT控制器的示例将在下面关于第十二到十四部分进行描述。
第六部分：电容器/电池组合贮能器
另一问题是好的薄膜电容器可以持续10至15年，同时仍然保持其原始电容的80％以上；而好的电池可以持续不到5年，并且在此之后其电荷容量约为70％。因此，建议仔细设计平衡以优化经济成本。此外，贮能器中的能量的量应当足够大，以使操作始终稳定。设计模拟示出在薄膜电容器和电池目前价格的情况下，对于1MW PV站，典型的20年最佳贮能器设计是采用0.1至1法拉第薄膜电容器组合具有合适的操作电压的约50安培小时的自动电池串的设计。
第七部分：防止PV串中的相互电力湮灭
如上所述，在图1B和图1C中应用的去耦技术允许太阳能电池板串对贮能器进行充电；但是防止电力从贮能器流回PV太阳能电池串。在适当地应用去耦二极管组时，该技术不仅防止能量从贮能器通过PV太阳能电池板串泄漏，而且还可以防止由发明人发现的现象。该现象在本文中称为“PV串中相互电力湮灭现象”、“相互电力湮灭现象”或“电力湮灭现象”。
在并联连接的若干PV串收集产生的电力时，会发生此现象。在并联连接的PV串具有非常不同的I-V特性、光电转换效率和/或最大电力产生电压时，这种现象尤其明显。
例如，在小于全部串中的小于全部太阳能电池板用阴影投射时，阴影内的串将具有比阴影外的串低的光电转换效率。换言之，由于阴影投射的不同，即使在一天的相同时间，这些太阳能串也将具有非常不同的I-V特性。在这些太阳能串并联连接时，高效率串可以将其产生的电力的一部分释放至较低效率的太阳能串，从而中断PV太阳能串的电力产生。发明人已经通过实验证实了这种现象。实验还示出在恰当地去耦PV太阳能串时，可以防止这种现象。
此外，在并联连接的PV串具有非常不同的最大电力产生电压时，也会发生电力湮灭现象。例如，假设存在并联连接的两个太阳能电池板串，一个具有15个串式太阳能电池板，而另一个具有19个串式太阳能电池板。在具有19个电池板的串中生成的电力将明确地流过具有15个电池板的串，并且会发生电力湮灭现象。实验示出从上面的并联连接的两个串接收到的电力可以减小至单独由具有19个电池板的串产生的电力的一半以下。当恰当地去耦时，从上面的两个并联连接的串接收到的电力可以恢复至单独由具有19个电池板的串产生的电力的1.53倍。上面描述的实验示出：(a)确实存在相互电力湮灭现象；以及(b)适当地去耦技术可以防止这种现象。
在另一实验中，PV发电站被布置成具有两个电力产生单元；每个单元包括相同制造商和型号的85个太阳能电池板。两个电力产生单元中的每一个都被配置有五(5)个并联连接的PV串，以收集产生的DC能量。两个PV串被配置有15个串联连接的电池板，两个串被配置有17个串联连接的电池板，并且另一串被配置有21个串联连接的电池板。在这10个串的最大电力产生电压分别在具有晴朗的天空的正午测量时，最大电力产生电压的范围从最低的420伏至最高的610伏。因此，在相同的晴朗的天空下，这些并联连接的PV太阳能串具有非常不同的最大电力产生电压。
电力产生单元中的每一个经由不同的DC/AC转换器将收集的DC电力转换成AC电力。为了测量每个产生单元中产生的能量和功率，将千瓦小时计和瓦特计连接至每个产生单元中的DC/AC转换器中的每一个的AC输出。然后将这些单元连接至变压器，以向电网提供AC电力。通过在36天的时间段内两个瓦特计的72个相同读数，以及通过在36天的时间段末两个千瓦小时计的相同读数，可以确认这两个电力产生单元中的所有元件(包括两组测量计)基本相同。
然后，将一个电力产生单元修改为配置有4串21个电池板(和1个未使用的电池板)；而其他电力产生单元则保持上面描述的5串不变。在正午和晴朗的天空时，经修改的电力产生单元的测量到的电力产生通常大于其他电力产生单元的电力产生的4.1倍。然后，测量提供的六十(60)天的累积能量，这是从两个千瓦小时计的读数导出的。经修改的电力产生单元向电网提供的能量是未修改的电力产生单元的3.38倍。上面的实验清楚且明确地证明了并联连接的PV串中的确存在相互电力湮灭现象；特别是对于具有非常不同的I-V特性或非常不同的最大电力电压的串。
总而言之，根据本文中描述的原理的适当的去耦技术可以防止能量从贮能器通过太阳能电池串泄漏；并且还可以防止发现的PV串中相互电力湮灭现象。
第八部分：证明存在剩余能量的实验
在描述MEUPT优化器的设计之前，本部分描述了用于明确地证明在这样的PV发电站中存在剩余能量的实验；这由所引用的专利公布US2016/0036232和US2017/0149250A1预测。重申一下，所引用的专利公布将剩余能量定义为在转化成热量之前所产生的但并未提取和/或利用的电能。具体地，在PV发电站中，“剩余能量”包括在通过三相DC/AC转换器将产生的DC能量提取并转换成AC电力之后存在的剩余电能。可以将MEUPT优化器设计成捕获/利用该剩余电能，即剩余能量。以下描述了实验设置和实验的逐步执行。
图2A描绘了包括2个AC电力产生单元2100A和2200A的PV发电站2000A的开始设置。AC电力产生单元2100A和2200A中的每一个都实践盲目的MPPT构型；并且向电网2600A提供三相AC电力。AC电力产生单元2100A包括DC发电机2110A和三相DC/AC(15kW)转换器2130A。AC电力产生单元2200A包括DC发电机2220A和三相DC/AC(15kW)转换器2230A。发电机2110A使用2个并联连接的PV串2111A和2112A来生成DC电。发电机2220A使用另外的2个并联连接的太阳能串2221A和2222A来生成DC电。4个PV串中的每一个都包括25个串联连接的太阳能电池板；每个电池板能够在正午和晴朗的天空时产生250W的功率。
DC发电机2110A将DC电力供应至三相DC/AC转换器2130A；并且DC发电机2220A将DC电力供应至三相DC/AC转换器2230A。然后，这两个转换器2130A和2230A将供应的DC电力转换成三相AC电力。在实验中，分别通过两个三相AC瓦特计(以kW为单位)2351A和2352A来测量电力产生单元2100A和2200A的AC输出功率。还分别通过两个千瓦小时计2361A和2362A来测量这两个电力产生单元2100A和2200A的AC能量产生(以kW*小时为单位)。然后将产生的三相AC电力经由变压器2500A提供至电网2600A。PV发电站已操作；并且测量了7天的两个AC电力产生单元2100A和2200A的能量产生。
在该时间段期间，每天两个千瓦小时计的读数示出相等的值。这提供了很高的置信度，即这两个电力产生单元2100A和2200A的所有元件(包括两组测量仪器)基本相同。在该步骤之后，两个AC电力产生单元之一2200A保持不变，而另一AC电力产生单元2100A被修改为具有如图2B的左手侧所描绘的不同的配置2100B。
图2B的电力产生单元2200B是图2A的未修改的电力产生单元2200A。而且，图2B的元件2351B、2361B、2352B、2362B、2500B、2600B分别与图2A的元件2351A、2361A、2352A、2362A、2500A、2600A相同。此外，尽管图2B中的电力产生单元2100B的配置与图2A的电力产生单元2100A不同，但是图2B的电力产生单元2100B的一些元件与图2A的电力产生单元2100A中包括的那些元件相同。例如，图2B的PV串2111B和2112B分别与图2A的PV串2111A和2112A相同。同样，图2B的DC/AC转换器2130B与图2A的DC/AC转换器2130A相同。
以下六(6)个步骤描述了如何将电力产生单元2100A修改为2100B的配置，并且以下六(6)个步骤相对于图2B中的左手侧进行描述。步骤1是在太阳能串2111B和2112B与正在实践盲目的MPPT构型的三相DC/AC转换器2130B之间添加一组去耦二极管2311B。步骤2是将贮能器2410B添加至配置中。步骤3是通过另一组去耦二极管2312B并且通过开关SW1将贮能器2410B连接至DC/AC转换器2130B的DC端子。步骤4是将另一三相DC/AC转换器2130S(20kW)添加至配置中，转换器2130S根据设计的MEUPT控制器2320B的方向进行操作。步骤5是通过另一组去耦二极管2313B并且通过开关SW2将DC/AC转换器2130S连接至贮能器2410B。步骤6是通过开关SW3将转换器2130S的输出端子连接至功率和能量测量仪器组2351B和2361B。注意，所引用的“去耦二极管组”可以是在本领域中被称为“阻断二极管”的那些二极管。还应注意，添加如图1B所描绘的开关SW1、SW2和SW3，使得可以在下面描述的设计实验执行步骤中的适当时间将相关装置引入实验(或从实验移除)。
在做出上面的修改之后的第一夜；SW1接通，而开关SW2和SW3断开。转换器2130B和2230B在第二天清晨开始运行。测量电力产生单元2100B和2200B的两个输出的功率计2351B和2352B示出相同的读数。如对贮能器2410B的高端子电压的测量所指示的，贮能器2410B也开始充电。***按照第一天全天的描述操作。从两个电力产生单元2100B和2200B提供的所测得的能量是相等的；如千瓦小时计2361B和2362B的读数所示。该实验步骤表明，添加的去耦二极管组2311B和贮能器2410B不会改变电力产生单元2100B的功率和能量产生。
开关SW1、SW2和SW3在第一天操作之后的夜里(第二夜)接通。转换器2130B和2230B在清晨(第二天)开始运行，而转换器2130S在转换器2130B和2230B开始运行之后约15分钟开始以较低的功率转换水平运行。此后，转换器2130S大约每2分钟增加其转换功率水平；这与控制器设计和贮能器水平的增量是一致的。功率计2351B(对于单元2100B)的读数在整天直到接近日落为止达到功率计2352B(对于单元2200B)的读数的大约两倍。到第二天结束时，从两个电力产生单元2100B和2200B提供的能量得自两个千瓦小时计的读数。结果示出，从经修改的电力产生单元2100B提供的能量是从未修改的电力产生单元2200B提供的能量的两倍以上。在接下来的连续六天中，开关SW1、SW2和SW3保持接通，并且每天从经修改的电力产生单元2100B提供的能量始终是电力产生单元2200B的能量的两倍以上。
下一夜，开关SW2和SW3断开。在随后的连续5天中，在开关SW2和SW3保持断开的情况下，从电力产生单元2100B和2200B提供的测量能量返回至相同的水平。下一夜，开关SW2和SW3再次接通。在接下来的连续5天中，在开关SW2和SW3保持接通的情况下，每天电力产生单元2100B的所测得的能量产生再次变成电力产生单元2200B的所测得的能量产生的两倍以上。
如上所述，该实验的逐步执行明确地证明了如所引用的专利公布(US2016/0036232和US2017/0149250A1)所预测的在PV发电站中存在所引用的剩余能量。特别是在PV发电站中，当所产生的DC能量被三相DC/AC转换器提取时，剩余能量仍然存在。MEUPT优化器可以捕获并利用该剩余能量来增加提供至电网的电力。
第九部分：设计的MEUPT优化器的配置
经修改的电力产生单元2100B(如上所述和如图2B所描绘的)可以用作包括MEUPT优化器的PV电力产生单元的示例。在这种情况下，MEUPT优化器包括：三个去耦二极管组2311B、2312B和2313B；贮能器2140B；以及MEUPT控制器2320B。注意，去耦二极管组在下文中被称为“去耦装置”。
MEUPT优化器模块的连接在图2B中进行了描绘，并且在上面进行了描绘。注意，在该实施方式中，剩余能量由贮能器2410B被动地提取。在三相DC/AC转换器2130S中包括另一电力提取器作为模块，该电力提取器提取存储在贮能器2410B中的剩余能量。通过MEUPT控制器2320B调节转换器2130S的AC功率转换水平，使得充入贮能器2410B的电力与从贮能器2410B释放的电力大致平衡。因此，在一段时间内充入贮能器中的“净”电力可以如期望的一样小。较小的净电力电荷具有允许较小的贮能器2410B的益处，但以MEUPT控制器2320B的更严格控制为代价。
图3中描绘了另一实施方式。该实施方式示出了包含MEUPT优化器的PV发电站3000的配置，MEUPT优化器仅包括一个AC电力产生单元3100，AC电力产生单元3100使用500kW太阳能电池板3110将太阳能转换成DC电力。换言之，AC电力产生单元3100包括DC发电机3110和三相DC/AC(500kW)转换器3130。发电机3110使用80个并联连接的太阳能串来生成DC电。80个太阳能串中的每一个都包括25个串联连接的太阳能电池板；每个电池板在正午和晴朗的天空时都声明具有250W DC电力产生能力。注意，该DC发电机3110被称为500kW的电力发电机(80*25*250W＝500kW)；并且该PV发电站被称为500kW PV发电站。
如图3所描绘的，发电机3110通过去耦装置3311将DC电力供应至三相DC/AC转换器3130(声明为500kW)。发电机3110还通过去耦装置3312将DC电力供应至贮能器3410，并且用作对贮能器3410进行充电的DC能量源。因此，剩余能量由贮能器3410被动地提取。然后，贮能器3410通过去耦装置3313将DC电力提供(或释放)至另一三相DC/AC转换器3130S(声明为500kW)。转换器3130操作为MPPT优化器，而转换器3130S操作为MEUPT控制器。转换器3130和3130S将分别供应的DC电力转换成三相AC电力，并且经由同一变压器3500递送至电网3600。
注意，在上面的描述中使用的DC/AC转换器可以被分类成两种类型；即，一种类型直接从PV太阳能串接收其DC电力，而另一种类型从贮能器接收其DC电力。当在本公开内容和下面的详细描述中需要区分转换器的类型时，从PV太阳能串接收DC电力的一个也称为“PS DC/AC转换器”；而从贮能器接收DC电力的另一个在本文中也称为“ER DC/AC转换器”。当在本公开内容中使用三相DC/AC转换器的情况下需要区分时，转换器也将被分类并且在本文中分别被称为“PS三相DC/AC转换器”和“ER三相DC/AC转换器”。
为了在更广泛的层面上重申；如图4中描绘的配置示出了该MEUPT优化器向x MWPV发电站提供优化服务，该发电站具有恰当布置的具有额定功率为x MW的发电能力的太阳能电池板串。产生的DC电力由制造商声明为y MW的“PS三相DC/AC转换器”4130通过去耦装置4311提取。剩余电力通过另一去耦装置4312充入贮能器4410中；从而提取并存储剩余能量。然后，所存储的剩余能量通过另一去耦装置由另一制造商声明为z MW的“ER三相DC/AC转换器”4130S进行转换。转换器之一4130由MPPT优化器调节，而另一转换器4130S由MEUPT控制器调节。两个转换器都将适当量的DC电力转换成三相AC电力；并且经由同一变压器4500将三相AC电力提供至电网4600。注意，在此配置中，x＝y＝z＝0.5。
图5描绘了在大型PV发电站中包括MEUPT优化器的另一实施方式。该发电站配备有额定功率为0.5MW的太阳能电池板串5110以及两个声明为500kW的三相DC/AC转换器5130和5130S。该实施方式示出了用于MEUPT优化器的另一种配置。可以将PV发电站5000视为包括一个AC电力产生单元(在下文中也称为“AC电力产生单元5100”)。AC电力产生单元5100包括：DC发电机5110，其包括额定功率为500kW的太阳能电池板；以及两个三相DC/AC(每个声明为500kW)转换器5130和5130S。发电机5110使用产生DC电的80个并联连接的太阳能串。80个太阳能串中的每一个都包括25个串联连接的太阳能电池板；每个太阳能电池板具有额定功率为250W的电力产生能力。贮能器5410通过去耦装置5311从发电机5110接收DC电力。两个三相DC/AC转换器5130和5130S通过两个单独的去耦装置从贮能器5410接收DC电力，所述两个单独的去耦装置包括用于转换器5130的去耦装置5312以及用于转换器5130S的去耦装置5313。转换器5130和5130S由MEUPT控制器调节，以从贮能器5410汲取适当量的电力，并且将DC电力转换成三相AC电力，以经由变压器5500提供至电网5600。
为了更广泛地阐述图5中所描绘的配置：MEUPT优化器向x MW PV发电站提供优化服务。该PV发电站具有带有太阳能电池板串的一个AC电力产生单元，所述太阳能电池板串的总额定DC发电能力为x MW。DC发电机通过去耦装置对贮能器进行充电。贮能器通过两个单独的去耦装置组将DC电供应至两个三相DC/AC转换器。制造商声明的两个“ER三相DC/AC转换器”的总转换能力为z1+z2＝z MW。两个转换器由MEUPT控制器调节，以将恰当量的DC电力转换成三相AC电力。由两个转换器产生的电经由同一变压器提供至电网。上面描述的配置正在重新绘制并且在图6中进行了描绘。请注意，在此配置中，x＝0.5，y＝0，z＝1。
现在，该描述将比较在图4和图6所描绘的两种配置。在图4所描绘的配置中，DC发电机将DC电力供应至具有制造商声明的y MW能力的“PS三相DC/AC转换器”；并且将剩余电力充入至贮能器。在图4中，贮能器将DC电力供应至具有制造商声明的z MW能力的“ER三相DC/AC转换器”。在图6所描绘的配置中没有“PS三相DC/AC转换器”(即y＝0)的情况下，所有生成的DC电力都通过去耦装置充入至贮能器；并且贮能器通过两个单独的去耦装置组将DC电供应至两个“ER三相DC/AC转换器”中。因此，在图4的配置中，x＝y＝z＝0.5；而在图6的配置中，x＝0.5，y＝0，z＝1。在图6的又一实施方式中，不存在贮能器6410。相比之下，太阳能串6110经由去耦装置6311将DC电力提供至转换器6130。
现在，对于MEUPT优化器而言，唯一剩下的设计问题是识别表示太阳能串的额定能力的参数与表示转换器的额定能力的参数之间的最佳功率匹配关系。具体地，任务是识别最佳情况下x值、y值与z值之间的关系。作为提醒，如在第二部分中描述的常规PV发电站中，y+z之和的值不大于x值。
还应注意，将值x指定为PV串的额定DC电力产生能力的MW值；将值y指定为“PS三相DC/AC转换器”的制造商声明的能力的总MW值，该PS三相DC/AC转换器转换由PV串供应的DC能量；而将值z指定为“ER三相DC/AC转换器”的制造商声明的能力的总MW值，该ER三相DC/AC转换器转换由贮能器供应的DC能量。
例如，在图6中，x等于0.5，即0.5MW制造商声明的总PV能力；y等于0，这意味着未安装“PS三相DC/AC转换器”；z等于1，这意味着包括制造商声明的总能力为1MW的两个“ER三相DC/AC转换器”以用于从贮能器接收DC电力并且将DC能量转换成三相AC电力。注意，在上面描述的两种配置中，y+z的值不小于x值的2倍。术语“能力”也称为装置的“额定功率”；并且除非另有说明，否则在下文中可互换。
第十部分：最佳功率匹配关系。
由于不同的学科(行业)，对于太阳能电池板的额定功率的定义与DC/AC转换器的额定功率的定义不同。太阳能电池板的额定功率被定义为在具有晴朗的天空的正午时太阳能电池板可以产生的最大DC功率。太阳能电池板制造行业使用预定类型的照明灯(在本文中称为“标准灯”)来模拟晴朗的天空；并且正午是通过垂直照射通过太阳能电池板表面的光通量来模拟的。因此，制造商声明的电力产生能力可以非常接近实际的DC发电机的能力。发明人进行的实验也证实了上面的陈述。因此，可以判断PV太阳能串的总DC发电能力是可靠的；并且在描述太阳能串的额定功率时，本文中省略了标题“制造商声明的能力”。另一方面，DC/AC转换器制造行业根据电网行业的惯例(在本文中称为“电网惯例”)来定义DC/AC转换器的额定功率。DC/AC转换器能力的该惯例和定义详述如下。
AC电网行业强制执行惯例(称为电网惯例)以确保构造的三相AC电网可以满足声明的输电能力。三相AC电网包括3或4条电力线，这些电力线可以将每对电力线中的电压和电流的时变正弦函数作为一个相递送。电网惯例将规范中声明的电压定义为电力线要承受的“标准”最大电压(称为“线电压”)。同样，规范中声明的指定最大电流是电力线要承载的最大电流(称为“最大相电流”)。在制造符合电网惯例的装置时，装置规范中声明的电压是所有相关部件应当承受的最大电压。同样，规范中声明的最大电流是连接至一对电力线的一个相的所有相关部件的最大载流能力。装置的电压和电流的时变函数也需要符合AC电网中每个相的正弦函数。
重申一下，将三相DC/AC转换器的指定电压定义为三相电力的线电压；将指定的最大电流定义为每对电力线在每一相的最大载流能力；并且将指定的最大功率定义为三相可以承受的最大功率能力的总和。换言之，在符合电网惯例时，每一相的电力线和连接的功率装置能够传输指定最大功率的三分之一(1/3)，换言之，三相DC/AC转换器的“制造商声明的额定功率”为3*U*I，其中U为相电压，并且I为相电流。每对电力线都能够递送U*I功率，即“制造商声明的额定功率”的1/3；并且在符合电网惯例时，连接至该对电力线的每个模块还必须承载或递送所声明的指定额定功率的1/3。
例如，采用指定“AC电压＝315V AC；最大电流＝916安培；并且最大功率输出＝500kW”的三相DC/AC转换器为例。规范“AC电压＝315V AC”应当理解为：“该转换器的输出线电压为315伏”。或者，在三相平衡时，每相的相电压U为U＝315/1.732＝181.9伏(其中1.732是3的平方根，即线电压与相电压之比)。指定的“最大电流＝916安培”应当理解为：每相中的电力线和所有部件均被设计成确保载流能力I＝916安培。指定的“最大功率输出＝500kW”应当理解为：每个DC/AC转换相的所有部件的最大功率转换和递送能力＝U*I＝181.9*916＝500/3KW；并且相关模块在三转换相中的最大总功率转换和递送能力是每个相之和，即3*U*I＝3*181.9*916＝500kW，这就是在符合前面的段落中陈述的电网惯例时的所定义的“制造商声明的额定功率”＝3*U*I。
三相DC/AC转换器中的三相严格地相关以具有120°的相位差。换言之，一对电力线(相)递送U*I sin2(ωt)的时变功率；而第二相递送U*I sin2(ωt+120°)的时变功率；并且第三相递送U*I sin2(ωt-120°)的时变功率。三相的每对电力线都以严格的相关性递送彼此相关的三个振荡AC电力系。注意，功率转换容量P(t)不等于定义的“制造商声明的额定功率”。功率转换容量P(t)表示为时间的函数，并且根据定义的三相AC功率限制而导出。
换言之，DC/AC功率转换容量P(t)是根据三相的时变功率输出之和导出的；其中严格相关的相位差为120°；并且其中功率波形符合sin2(ωt)或cos2(ωt)的平方正弦振荡；并且与电网同步(相同的相位和频率)，从而迫使角频率ω保持恒定。
现在，导出三相DC/AC转换器的时变功率转换容量P(t)。作为时间的函数的三相DC/AC转换器的功率转换容量为P(t)＝U*I*(sin2(ωt)+sin2(ωt+120°)+sin2(ωt-120°))。如上所定义的，U是相电压，I是相电流，并且ω是电网的恒定角频率。同样，可以示出sin2(ωt+120°)+sin2(ωt-120°)＝cos2(ωt)+1/2。因此，作为时间的函数的三相DC/AC转换器的功率转换容量P(t)为P(t)＝U*I*(sin2(ωt)+sin2(ωt+120°)+sin2(ωt-120°))＝U*I*(sin2(ωt)+cos2(ωt)+1/2)＝U*I*(1+1/2)＝3/2(U*I)。
换言之，在三相中这些严格相关的三个脉动电力系的总和是常数。换言之，这三对电力线的总功率输出是常数。或与三相有关的三个模块的总和是常数。然而，该常数仅等于“声明的功率能力”的一半(1/2)。这是在符合电网惯例时三相DC/AC转换器的功率转换容量与定义的“声明的功率能力”之间的关系。
请注意，如前所述，在符合电网惯例时，三相DC/AC转换器的“制造商声明的额定功率”或称为“制造商声明的功率能力”为3*U*I。将此与上面导出的功率转换容量P(t)＝3/2(U*I)进行比较；明显的是，三相DC/AC转换器的导出的DC/AC功率转换容量仅为“制造商声明的功率能力”的一半。
作为示例，再次采用上面描述的指定“AC电压＝315V AC；最大相电流＝916安培；并且最大功率输出＝500kW”的三相DC/AC转换器为例。实际上，该三相DC/AC转换器的DC/AC功率转换容量仅为250kW。为了导出上面的结论，首先确认声明的最大功率500kW的确等于3*U*I，其中U是从指定的线电压导出的相电压，而I是声明的最大电流；该转换器的功率转换容量等于3/2*U*I＝250kW。
参数x、y和z(如定义的)的最佳功率匹配关系是(y+z)的值应当不小于2x。在相关的PV发电站包括x MW PV太阳能串的情况下；其中“PS三相DC/AC转换器”的总的“制造商声明的功率能力”为y MW；并且其中“ER三相DC/AC转换器”的总的“制造商声明的功率能力”为z MW。“PS三相DC/AC转换器”和“ER三相DC/AC转换器”可以由一个或更多个MPPT控制器或由一个或更多个MEUPT控制器操作。为了实践MEUPT优化，优选地由MEUPT控制器来操作所有DC/AC转换器。
第十一部分：总结
图7抽象地示出了PV太阳能发电站7000的配置。该发电站包括以太阳能串7100布置的总共x MW太阳能电池板。在太阳能串7100中生成的DC电力通过去耦装置7201将DC电力输入提供至一组三相DC/AC转换器7301；并且通过去耦装置7202将剩余电力充入贮能器7400中。贮能器7400通过去耦装置7203将DC电力输入提供至一组三相DC/AC转换器7302。三相DC/AC转换器7301和7302两者都通过变压器7500将转换后的三相AC电力提供至电网7600。转换器7301的总的“制造商声明的能力”为y MW。转换器7302的总的“制造商声明的能力”为z MW。(y+z)之和的值不小于2x的值。请注意，在使用如第二部分所描述的类似的配置来描述常规的PV发电站时，(y+z)的值不大于x的值。因此，在具有(y+z)的值大于x或甚至更好是x的1.1倍的设计时；这意味着可以捕获一些剩余能量以增强提供至电网的电能。
转换器7301和7302都可以由上面描述的MEUPT控制器操作。在一些实施方式中，转换器中的一些、一个或甚至没有一个由MEUPT控制器操作。此外，在一些实施方式中，在配置中可以省略去耦装置7201、7202和7203中的一个或一些。PV太阳能串7100将DC电力输入提供至转换器7301。因此，转换器7301在本文中被称为“PS转换器”。贮能器7400将DC电力输入提供至转换器7302。因此，转换器7302在本文中被称为“ER转换器”。术语总的“制造商声明的额定功率”和总的“制造商声明的功率能力”在本文中应缩写为“声明的功率”。
为了重申对图7中描绘的配置的描述：PV发电站7000包括作为DC发电机的x MW的太阳能串7100。DC发电机7100通过去耦装置7201将输入提供至具有y MW的“声明的功率”的“PS转换器”7301；并且通过另一去耦装置7202将剩余电力充入至贮能器7400。贮能器7400通过去耦装置7203将输入提供至具有z MW的“声明的功率”的“ER转换器”7302。所有三相DC/AC转换器7301和7302通过变压器7500将转换后的三相AC电力提供至电网7600。在一些实施方式中，(y+z)的值不小于2x的值。然而，当(y+z)的值大于x的值时，该设计可以得到部分益处以增强对电网的电能销售。
根据本文中描述的原理的MEUPT优化器可以服务于包括一个或更多个AC电力产生单元的小型PV发电站或大型PV发电站。此外，通过适当设计的去耦装置，可以防止能量从贮能器通过PV太阳能串泄漏。此外，通过适当设计的去耦装置，可以防止发现的“相互电力湮灭”现象。同样，贮能器可以用于仅接收在“PS转换器”的能量提取之后的剩余能量，或接收在任何提取之前的所有产生的DC能量。最后，MEUPT优化器还可以为配备有单相DC/AC转换器的PV发电站提供服务。
第十二部分：MEUPT控制器的设计约束
图8示出了表示图2B的MEUPT控制器2320B的示例的MEUPT控制器8000(也称为“***控制器”)。MEUPT控制器8000包括3个可执行部件：检测部件8100、确定部件8200和递送部件8300。
检测部件8100测量贮能器8400中的储能水平。贮能器的示例是图2B的贮能器2410B、图3的贮能器3410、图4的贮能器4410、图5的贮能器5410、图6的贮能器6410和图7的贮能器7400。
确定部件8200确定适当的电力汲取水平，以使提供至贮能器8400和从贮能器8400释放的电荷接***衡。
递送部件8300将上面确定的适当的电力汲取水平的编码消息递送至剩余DC/AC转换器8500。转换器解释该编码消息，并且遵守该编码消息，使得转换器可以在定向电力水平下连续地操作，以使充电能量接***衡。从贮能器8400汲取的转换器8500的示例是图2B的转换器2130S、图3的转换器3130S、图4的转换器4130S、图5的转换器5130S、图6的转换器6130S、图7的转换器7302。
为了导出MEUPT经济效益优化器，MEUPT控制器的设计考虑了以下参数和变量：(1)贮能器8400的容量；(2)DC/AC转换器8500的上升/下降速度；(3)太阳能串的I-V特性；(4)PV发电站所在地的气候；以及(5)MEUPT控制器与剩余DC/AC转换器一起工作的能力使提供至贮能器的电荷量与从贮能器汲取的电荷量之间的差最小化(或平衡)。仅当在考虑到这些参数和变量情况下对每个和每一个PV发电站应用定制设计的控制器时，才能导出简单的设计。
第十三部分：MEUPT控制器设计
为要使用MEUPT控制器的每个和每一个PV发电站定制设计MEUPT控制器是不切实际的。另一方面，针对所需的MEUPT控制器追求简单的设计是非常困难的；特别是在不允许定制设计控制器的情况下。然而，可以将贮能器的端子电压视为受5个参数和变量中的每一个影响的量度。因此，上面的5个设计约束在选择MEUPT贮能器的端子电压作为确定参数时可以分解为两部分。
在将测量到的端子电压与一组站点特定的“标准电压间隔”进行比较时；发明人已经清楚，当功率提取水平为(1)太低、(2)太高或(3)恰好时，可以量化目前由***执行的功率提取和转换水平。因此，MEUPT控制器的设计任务可以去耦到1)普通工业控制器，加上2)定制构造的站点特定的“标准电压间隔”表(在本文中称为“电压间隔表”)。
一旦为PV发电站构造了站点特定的电压间隔表；电压间隔表可以与工业控制器协同工作，以完成所需的MEUPT控制器功能。工业控制器则包括也如图8所示的检测部件、确定部件和递送部件。然而，在这种情况下，检测部件8100测量贮能器8400的端子电压。确定部件8200将测量到的电压与电压间隔表进行比较；并且确定适当的电力汲取量以使充电能量接***衡。递送部件8300再次将上面确定的适当的电力汲取水平的编码消息递送至剩余DC/AC转换器；使得转换器可以在定向电力水平下连续地操作，以使贮能器8400的输入和输出电荷接***衡。
在一个实施方式中，MEUPT控制器8000的检测部件8100实时地测量剩余贮能器8400的端子电压。即使如此，确定部件8200仍可以在每个指定的时间间隔比较中执行(所测得的电压对电压接口表的)比较。该比较可以导致以下三种情况之一：
(1)如果对测量到的电压与电压间隔表的比较指示功率水平太低，则控制器8000可以请求(通过递送部件8300)三相DC/AC转换器8500在下一指定时间间隔内增加一级功率提取和转换；
(2)如果对测量到的电压与电压间隔表的比较指示功率水平太高，则控制器8000可以请求(通过递送部件8300)三相DC/AC转换器8500在下一指定时间间隔内降低一级功率提取和转换；
(3)如果对测量到的电压与电压间隔表的比较指示功率水平恰好，则控制器8000可以请求三相DC/AC转换器8500在下一指定时间间隔内保持相同的功率提取水平，至少直至发生下一次比较为止。
当DC/AC转换器的功率提取/转换调整水平足够小时，上面的设计可以适用于各种各样的贮能器容量；适用于各种各样的DC/AC转换器的上升/下降斜坡速度；适用于各种各样的太阳能串的I-V特性；以及适用于PV站点的所有气候。因此，重要的是，控制器可以引导三相DC/AC转换器从贮能器汲取电力的小调整步骤。
典型的常规集中式三相DC/AC转换器在被引导时可以以非常小的调整步骤进行操作。然而，装备的通信通道，在本领域中被称为“干连接盒”(并且在本文中如此称呼)，通常经由光学消息仅具有6位通信通道。为了通过干连接盒命令多于6个功率提取水平，采用了编码解码技术。该技术允许递送多达26＝64条消息来命令功率提取水平。通过多达64个调整功率提取水平，可以在技术上实现所需的贮能器的输入能量和输出能量中接近零的净平衡。
第十四部分：包括MEUPT优化器的PV发电站
如图9所示，PV发电站9000包括MEUPT优化器9200，MEUPT优化器9200包括MEUPT控制器9210。MEUPT控制器9210包括3个可执行部件：即，用于测量剩余贮能器9400的端子电压的检测部件9211；用于将测量到的电压与PV站的电压间隔表进行比较的确定部件9212；以及用于经由递送部件9213通知三相DC/AC转换器9502启动、下降或保持不变的递送部件9213。图9的部件9211、9212和9213分别是图8的部件8100、8200和8300的示例。图9的贮能器9400是图8的贮能器8400的示例。转换器9502是图8的转换器8500的示例。
PV发电站9000还包括PV太阳能串9100。太阳能串9100将太阳能转换成电；并且将产生的DC电力通过去耦装置9320递送至剩余贮能器9400。三相DC/AC转换器9502通过去耦装置9330从剩余贮能器9400接收DC电力输入。图9的太阳能串9100总体上是用于对贮能器进行充电的DC能量源，并且是图2B的太阳能串2111A和2111B、图3的太阳能串3110、图4的太阳能串4110、图5的太阳能串5110、图6的太阳能串6110和图7的太阳能串7110的示例。图9的去耦装置9320是图2B的去耦装置2312B、图3的去耦装置3312、图4的去耦装置4312、图5的去耦装置5311、图6的去耦装置6311和图7的去耦装置7202的示例。图9的去耦装置9330是图2B的去耦装置2313B、图3的去耦装置3313、图4的去耦装置4313、图5的去耦装置5313、图6的去耦装置6313和图7的去耦装置7203的示例。
如上所述，MEUPT控制器9210引导三相DC/AC转换器9502从贮能器9400汲取适当量的能量以使从太阳能串9100充入的输入能量平衡；这致使向贮能器9400充入或汲取的能量接近零。因此，较小的贮能器9400足够用于PV站。来自DC/AC转换器的转换后的AC电力通过变压器9600提供至连接电网9700。
如本文中使用的，相对于图8和图9使用术语“可执行部件”。术语“可执行部件”是在计算领域中的本领域普通技术人员众所周知的结构的名称，该结构是可以是软件、硬件、固件或其组合的结构。例如，当以软件实现时，本领域普通技术人员将理解，可执行部件的结构可以包括可以在计算***上执行的软件对象、例程、方法，无论这样的可执行部件是否存在于计算***的堆中，或可执行部件是否存在于计算机可读存储介质上。
在这种情况下，本领域普通技术人员将认识到，可执行部件的结构存在于计算机可读介质上，使得在由计算***的一个或更多个处理器(例如，由处理器线程)解释时，使计算***执行功能。这样的结构可以是由处理器直接计算机读取的(如可执行部件是二进制的情况)。可替选地，该结构可以被构造为可解释和/或编译的(无论是在单个阶段还是在多个阶段)，以生成可由处理器直接解释的这样的二进制。在使用术语“可执行部件”时，对可执行部件的示例结构的这种理解完全在计算领域的普通技术人员的理解之内。
术语“可执行部件”也被本领域的普通技术人员很好地理解为包括在固件或硬件中例如在现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或任何其他专用电路内排他地或接近排他地实现的结构。因此，术语“可执行部件”是用于计算领域的普通技术人员众所周知的结构的术语，无论是以软件、硬件还是组合来实现。
在不脱离本发明的精神或基本特性的情况下，本发明可以以其他特定形式来实施。所描述的实施方式在所有方面仅被认为是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是由前述描述指示。落入权利要求书的等同含义和范围内的所有改变均应包含在权利要求书的范围之内。

Claims (8)

1.一种能量存储***，包括：
贮能器，所述贮能器由来自DC能量源的DC能量充电，同时将DC能量释放至DC/AC转换器；
***控制器，所述***控制器用于调节从所述贮能器释放至所述DC/AC转换器的DC能量，以使充入所述贮能器的DC能量的量接***衡，所述***控制器包括：
检测部件，所述检测部件被配置成测量所述贮能器中的储能水平；
确定部件，所述确定部件被配置成使用能量水平的所测得的储能水平来评估是否要进行调整；以及
递送部件，所述递送部件被配置成当所述确定部件确定了要进行所述调整时将用于执行所述调整的指令编码成编码消息，并且还被配置成将所述编码消息递送至所述DC/AC转换器。
2.根据权利要求1所述的能量存储***，所述检测部件通过测量所述贮能器的端子电压来测量所述储能水平。
3.根据权利要求2所述的能量存储***，所述贮能器的所述端子电压的测量实时地发生。
4.根据权利要求3所述的能量存储***，所述确定部件被配置成执行对是否要以指定的时间间隔定期进行调整的评估。
5.根据权利要求1所述的能量存储***，所述确定部件被配置成执行对是否要以指定的时间间隔定期进行调整的评估。
6.根据权利要求1所述的能量存储***，所述递送部件被配置成将所述编码消息通过干连接盒递送至所述DC/AC转换器。
7.根据权利要求1所述的能量存储***，所述递送部件被配置成将相应的编码消息递送至包括所述DC/AC转换器的多个DC/AC转换器中的每个DC/AC转换器。
8.根据权利要求1所述的能量存储***，所述递送部件被配置成将相应的编码消息经由干连接盒递送至多个DC/AC转换器中的至少一个DC/AC转换器。
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