JP2021535712A - バッテリエネルギーの蓄積システム - Google Patents
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Abstract
Description
(a)ネットワークに接続された蓄積バッテリに蓄積された充電レベル(SoC)を、Socの関数であるパラメータを介して、直接的または間接的に監視するステップであって、蓄積バッテリは、充電時にはネットワークから電力を引き出すよう適合され、放電時にはネットワークに電力を加えるよう適合される、監視するステップと、
(b)以下(i)〜(iii)すなわち、
(i)バッテリSoCが最適範囲内にある場合、ネットワーク内の不均衡を是正するよう、バッテリを充電及び放電すること、
(ii)バッテリSoCが下限閾値を下回って低下した場合、ネットワークから引き出される電力に対して、ネットワークに供給される電力を増加させるよう適合された代替の設備(低)(asset (low))を選択し、重要な低信号(critical low signal)に応答して、代替の設備(低)をオンに切り替えてネットワークに均衡化サービスを提供すること、及び
(iii)バッテリSoCが上限閾値を上回って上昇した場合、ネットワークに供給される電力に対して、ネットワークから電力を引き出すよう適合された代替の設備(高)(asset (high))を選択し、重要な高信号(critical high signal)に応答して、代替の設備(高)をオンに切り替えてネットワークに均衡化サービスを提供すること
に従って、ネットワークに電力を加えるか、またはネットワークから電力を引き出すことによって、ネットワークにおいて検出した不均衡に応答するステップと
を含み、
下限閾値は、重要な低信号の生成後に、選択された設備(低)がその動作容量に到達するためにかかる時間と同等のラグタイムの間、バッテリが放電する能力を保つよう決定され、
上限閾値は、重要な高信号の生成後に、選択された設備(高)がその動作容量に到達するためにかかる時間と同等のラグタイムの間、バッテリが充電する能力を保つよう決定される。
直接的または間接的に、その充電状態(SoC)を監視するよう適合された検出器を伴う、蓄積バッテリと、
ネットワークから引き出される電力に対して、ネットワークに供給される電力を増加させるよう適合された、少なくとも1つの非バッテリ設備(低)と、
ネットワークに供給される電力に対して、ネットワークから引き出される電力を増加させるよう適合された、少なくとも1つの非バッテリ設備(高)と、
SoC検出器から情報を受け取るため、かつバッテリ及び設備の動作を制御するための信号を生成するために、ネットワークにおいて検出された不均衡に応答するよう適合された、中央制御器と
を備え、
この中央制御器は、
(a)SoC検出器から受け取った情報が、バッテリSoCが所定の下限閾値と所定の上限閾値との間に延びる最適範囲内にあることを表わす場合に、不均衡に対抗するようバッテリを充電及び放電することと、
(b)SoC検出器から受け取った情報が、バッテリSoCが所定の下限閾値を下回るよう表わした場合に、ネットワークから引き出される電力に対して、ネットワークに供給される電力を増加させるよう、設備(低)を作動させることと、
(c)SoC検出器から受け取った情報が、バッテリSoCが所定の上限閾値を上回るよう表わした場合に、ネットワークに供給される電力に対して、ネットワークから引き出される電力を増加させるよう、設備(高)を作動させることと
によって不均衡に応答するようさらに配置されることを特徴とし、
下限閾値及び上限閾値は、
下限閾値におけるSoCを用いて、選択された設備(低)がその動作容量に到達するためにかかる時間と同等のラグタイムの間、バッテリが放電する能力を保つよう、及び
上限閾値におけるSoCを用いて、選択された設備(高)がその動作容量に到達するためにかかる時間と同等のラグタイムの間、バッテリが充電する能力を保つよう決定される。
(a)ポートフォリオからの、集積された設備のいくつかの組み合わせを識別するステップであって、
(i)方法が、上限閾値を超過することによって実行される場合、各設備は、ネットワークから電力を引き出すのと同等の均衡化応答を提供するよう動作可能で、
(ii)方法が、下限閾値を下回ることによって実行される場合、各設備は、ネットワークに電力を供給するのと同等の均衡化応答を提供するよう動作可能で、及び
(iii)各組み合わせが、少なくとも1つの設備を含み、かつそれぞれのラグタイムを有し、このラグタイムは、集積された設備のそれぞれの組み合わせが、その動作容量に到達するためにかかる時間である
識別するステップと、
(b)識別された、集積された設備の組み合わせの各々のために、
(i)この組み合わせが均衡化サービスを実行するときに、バッテリの電力レベルと釣り合うよう、十分な電力レベルで動作可能であること、及び
(ii)この方法が実行されるバッテリの閾値は、バッテリの充電または放電の均衡化機能のいずれかが、それぞれの組み合わせにおけるラグタイムの間、全容量または全消失に到達することなく継続できること
を確認するステップと、
(c)ステップ(b)において判った、確認された全ての組み合わせのために、動作コスト及び設備の劣化に関連したコストを考慮した、最低コストの組み合わせを識別するステップと、
(d)ステップ(c)で識別された、集積された設備の最低コストの組み合わせを、オンに切り替えるステップと、
(e)この最低コストの組み合わせに関連付けられたラグタイムの遅延後、及びバッテリSoCが、下限閾値と上限閾値との間のレベルに戻らない場合に、バッテリによって提供された均衡化サービスをオフに切り替えるステップと
を含む。
EB(低)≧「ラグタイム低」×(「電力設備低」/「放電におけるバッテリ効率」)
である。
EB(高)≧「ラグタイム高」×(「電力設備高」/「充電におけるバッテリ効率」)
である。
「電力設備低」×「持続時間低」
であることを意味する。
Δ(SoC)+EB(高)≧「持続時間低」×(「電力設備低」/「充電におけるバッテリ効率」)
を満たさなければならない。
Δ(SoC)+EB(低)≧「持続時間高」×(「電力設備高」/「放電におけるバッテリ効率」)
となる。
EB(低)+ΔSoC+EB(高)
から決定される。
すなわち、
CapB=max((「ラグタイム低」×(「電力設備低」/「放電におけるバッテリ効率」)+「持続時間低」×(「電力設備低」/「充電におけるバッテリ効率」);(「ラグタイム高」×(「電力設備高」/「充電におけるバッテリ効率」)+「持続時間高」×「電力設備高」/放電におけるバッテリ効率」))
である。
[例]
・バッテリの容量は、配電網に提供されたサービスに影響することなく、250kWhまで低減された。
・遅い負荷は、バッテリのSoC管理を実行するために首尾よく使用され、不動帯域の再均衡化など代替のSoC管理技術を必要とせずに、バッテリSoCは常に所望の境界内に保たれた。
・バッテリのスループットは、バックアップ設備、特にそれ自体が周波数の逸脱を追うことができるバックアップ設備に、より大きく依存することよって低減され得る。
・2015年1月から配電網データをとると、本発明のシステムが、1MW/2MWhバッテリのSoCを、±125kWhの狭い境界内に保つために使用され得る一方で、不動帯域の再均衡化を使用する場合に、値の22%はこの区間外に出ることが判明した。
Claims (22)
- 電力分配ネットワークを均衡化する方法であって、
(a)前記ネットワークに接続された蓄積バッテリに蓄積された充電レベル(SoC)を、Socの関数であるパラメータを介して、直接的または間接的に監視するステップであって、前記蓄積バッテリは、充電時には前記ネットワークから電力を引き出すよう適合され、放電時には前記ネットワークに電力を加えるよう適合される、監視するステップと、
(b)以下(i)〜(iii)すなわち、
(i)前記バッテリSoCが最適範囲内にある場合、前記ネットワーク内の不均衡を是正するよう、前記バッテリを充電及び放電すること、
(ii)前記バッテリSoCが下限閾値を下回って低下した場合、前記ネットワークから引き出される電力に対して、前記ネットワークに供給される電力を増加させるよう適合された代替の設備(低)を選択し、重要な低信号に応答して、前記代替の設備(低)をオンに切り替えて前記ネットワークに均衡化サービスを提供すること、及び
(iii)前記バッテリSoCが上限閾値を上回って上昇した場合、前記ネットワークに供給される電力に対して、前記ネットワークから電力引き出すよう適合された代替の設備(高)を選択し、重要な高信号に応答して、前記代替の設備(高)をオンに切り替えて前記ネットワークに均衡化サービスを提供すること
に従って、前記ネットワークに電力を加えるか、または前記ネットワークから電力を引き出すことによって、前記ネットワークにおいて検出した不均衡に応答するステップと
を含み、
前記下限閾値は、前記重要な低信号の生成後に、選択された前記設備(低)がその動作容量に到達するためにかかる時間と同等のラグタイムの間、前記バッテリが放電する能力を保つよう決定され、
前記上限閾値は、前記重要な高信号の生成後に、選択された前記設備(高)がその動作容量に到達するためにかかる時間と同等のラグタイムの間、前記バッテリが充電する能力を保つよう決定される、方法。 - 前記代替の設備(低)は第1の最小動作時間を有し、前記代替の設備(高)は第2の最小動作時間を有し、これらは、オンに切り替えた後でそれぞれの前記設備が動作可能に保たれるべき時間であり、
バッテリ調整による均衡化の最適範囲は、
前記重要な低信号の生成後に、前記バッテリは、前記第1の最小動作時間の間に、前記代替の設備(低)の動作によってもたらされる、前記ネットワークに供給される電力の相対的増加と、同等の電力で充電される容量を有するよう、及び
前記重要な高信号の生成後に、前記バッテリは、前記第2の最小動作時間の間に、前記代替の設備(高)の動作によってもたらされる、前記ネットワークに供給される電力の相対的減少と、同等の電力で放電される容量を有するよう
決定される、請求項1に記載の方法。 - 前記下限閾値は、前記バッテリが、その最大契約電力におけるラグタイムを通して放電可能に保つように決定される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記上限閾値は、前記バッテリが、その最大契約電力におけるラグタイムを通して充電可能に保つように決定される、請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1のステップ(b)(ii)において、前記バッテリは、選択された前記設備(低)に関連付けられたラグタイムと同等の期間、前記ネットワークにおける不均衡を是正し続ける、請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の方法。
- 前記バッテリは、その最大契約電力において、前記ラグタイムの間に放電する、請求項5に記載の方法。
- 前記バッテリは、前記ラグタイムの間に変化する電力レベルで放電し、それによってネットワーク上で選択された前記設備(低)の影響は均衡化され、加えて前記バッテリの影響は、その最大契約電力における前記バッテリの放電の影響と同等である、請求項5に記載の方法。
- 請求項1のステップ(b)(iii)において、前記バッテリは、選択された前記設備(高)に関連付けられたラグタイムと同等の期間、前記ネットワークにおける不均衡を是正し続ける、請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の方法。
- 前記バッテリは、その最大契約電力において、前記ラグタイムの間に充電する、請求項8に記載の方法。
- 前記バッテリは、前記ラグタイムの間に変化する電力レベルで充電し、それによってネットワーク上で選択された前記設備(高)の影響は均衡化され、加えて前記バッテリの影響は、その最大契約電力における前記バッテリの充電の影響と同等である、請求項8に記載の方法。
- 前記ネットワークのパラメータを監視するステップをさらに含み、前記パラメータは公称動作値を有し、前記公称動作値からの変動は、前記方法がステップ(b)において応答する、前記ネットワークにおける不均衡を表わす、請求項1〜10のうちいずれか一項に記載の方法。
- 監視された前記パラメータは、ネットワーク周波数である、請求項11に記載の方法。
- 選択された前記設備(低)は、集積された設備のセットを備え、その各々は、前記集積されたセットの全容量が、前記ネットワークから引き出される電力に対して、前記ネットワークに供給される電力を増加させるのに貢献する、請求項1〜12のうちいずれか一項に記載の方法。
- ステップ(b)(ii)において代替の設備(低)を選択する前記ステップは、少なくとも1つの設備(低)を設備(低)のポートフォリオから選択するステップを含み、前記ポートフォリオ内の前記設備(低)の各々は、第1にそれぞれのラグタイムを有し、第2に前記ネットワークから引き出される電力に対して前記ネットワークに供給される電力を増加させるよう適合される、請求項1〜13のうちいずれか一項に記載の方法。
- 前記下限閾値は、前記バッテリが、前記ポートフォリオ(低)内の前記設備(低)のそれぞれのラグタイムのうちで、最長のものを通して放電可能に保つように決定される、請求項14に記載の方法。
- 選択された前記設備(高)は、集積された設備のセットを備え、その各々は、前記集積されたセットの全容量が、前記ネットワークから引き出される電力に対して、前記ネットワークに供給される電力を低減させるのに貢献する、請求項1〜15のうちいずれか一項に記載の方法。
- ステップ(b)(iii)において代替の設備(高)を選択する前記ステップは、少なくとも1つの設備(高)を設備(高)のポートフォリオから選択するステップを含み、前記ポートフォリオ内の前記設備(高)の各々は、第1にそれぞれのラグタイムを有し、第2に前記ネットワークから引き出される電力に対して前記ネットワークに供給される電力を低減させるよう適合される、請求項1〜16のうちいずれか一項に記載の方法。
- 前記上限閾値は、前記バッテリが、前記ポートフォリオ(高)内の前記設備(高)のそれぞれのラグタイムのうちで最長のものを通して充電可能に保つように決定される、請求項17に記載の方法。
- 設備(高)または設備(低)のいずれかが、前記ネットワークに均衡化サービスを提供する事例において、前記方法は、そのSoCを最適範囲内に入れるよう要求された時間の間、前記バッテリを充電または放電する追加のステップを含む、請求項1〜18のうちいずれか一項に記載の方法。
- 設備(低)が前記ネットワークに均衡化サービスを提供し、前記重要な低信号の生成から経過した時間が、前記第1の最小動作時間未満である事例、または
設備(高)が前記ネットワークに均衡化サービスを提供し、前記重要な高信号の生成から経過した時間が、前記第2の最小動作時間未満である事例において、
前記バッテリSoCが前記最適範囲に戻る場合に、前記ネットワークに追加の均衡化サービスを提供するため、必要に応じて前記バッテリは充電または放電される、請求項2、または3〜19のうちいずれか一項に記載の方法。 - 接続された電力分配ネットワークに、均衡化サービスを提供するためのシステムであって、
直接的または間接的に、その充電状態(SoC)を監視するよう適合された検出器を伴う、蓄積バッテリと、
前記ネットワークから引き出される電力に対して、前記ネットワークに供給される電力を増加させるよう適合された、少なくとも1つの非バッテリ設備(低)と、
前記ネットワークに供給される電力に対して、前記ネットワークから引き出される電力を増加させるよう適合された、少なくとも1つの非バッテリ設備(高)と、
前記SoC検出器から情報を受け取るため、かつ前記バッテリ及び前記設備の動作を制御するための信号を生成するために、前記ネットワークにおいて検出された不均衡に応答するよう適合された、中央制御器と
を備え、
前記中央制御器は、
(a)前記SoC検出器から受け取った情報が、前記バッテリSoCが所定の下限閾値と所定の上限閾値との間に延びる最適範囲内にあることを表わす場合に、不均衡に対抗するよう前記バッテリを充電及び放電すること、
(b)前記SoC検出器から受け取った情報が、前記バッテリSoCが所定の前記下限閾値を下回るよう表わした場合に、前記ネットワークから引き出される電力に対して、前記ネットワークに供給される電力を増加させるよう、設備(低)を作動させること、及び
(c)前記SoC検出器から受け取った情報が、前記バッテリSoCが所定の前記上限閾値を上回るよう表わした場合に、前記ネットワークに供給される電力に対して、前記ネットワークから引き出される電力を増加させるよう、設備(高)を作動させること
によって不均衡に応答するようさらに配置されることを特徴とし、
前記下限閾値及び前記上限閾値は、
前記下限閾値におけるSoCを用いて、選択された前記設備(低)がその動作容量に到達するためにかかる時間と同等のラグタイムの間、前記バッテリが放電する能力を保つよう決定され、
前記上限閾値におけるSoCを用いて、選択された前記設備(高)がその動作容量に到達するためにかかる時間と同等のラグタイムの間、前記バッテリが充電する能力を保つよう決定される、システム。 - バッテリによって提供される、ネットワークに対する均衡化サービスを補完するため、非バッテリ設備のポートフォリオから、非バッテリ設備を選択する方法であって、前記バッテリは、直接的または間接的にその充電状態(SoC)を監視するよう適合された検出器を有し、前記検出器が、前記バッテリSoCが上限閾値を超過するか、または下限閾値を下回るかを表わした場合、
(a)前記ポートフォリオからの、集積された設備のいくつかの組み合わせを識別するステップであって、
(i)前記方法が、前記上限閾値を超過することによって実行される場合、各設備は、前記ネットワークから電力を引き出すのと同等の均衡化応答を提供するよう動作可能で、
(ii)前記方法が、前記下限閾値を下回ることによって実行される場合、各設備は、前記ネットワークに電力を供給するのと同等の均衡化応答を提供するよう動作可能で、及び
(iii)各組み合わせが、少なくとも1つの設備を含み、かつそれぞれのラグタイムを有し、前記ラグタイムは、集積された設備のそれぞれの組み合わせが、その動作容量に到達するためにかかる時間である
識別するステップと、
(b)識別された、集積された前記設備の組み合わせの各々のために、
(i)前記組み合わせが均衡化サービスを実行するときに、前記バッテリの電力レベルと釣り合うよう、十分な電力レベルで動作可能であること、及び
(ii)前記方法が実行される前記バッテリの閾値は、前記バッテリの充電または放電の均衡化機能のいずれかが、それぞれの組み合わせにおけるラグタイムの間、完全容量または完全消失に到達することなく継続できること
を確認するステップと、
(c)ステップ(b)において判った、確認された全ての組み合わせのために、動作コスト及び設備の劣化に関連したコストを考慮した、最低コストの組み合わせを識別するステップと、
(d)ステップ(c)で識別された、集積された設備の最低コストの組み合わせを、オンに切り替えるステップと、
(e)前記最低コストの組み合わせに関連付けられたラグタイムの遅延後、及び前記バッテリSoCが、前記下限閾値と前記上限閾値との間のレベルに戻らない場合に、前記バッテリによって提供された前記均衡化サービスをオフに切り替えるステップと
を含む、方法。
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