JP6492174B2 - 充電ステーションの操作方法 - Google Patents
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Description
−少なくとも1つの風力エネルギー設備を用いて電力を発生させて、アイランドグリッドに電力を供給する、
−充電ステーションにおいて、負荷によって消費されない電力を蓄える、
−もし、負荷が、少なくとも1つの回生発電機および少なくとも1つの従来の発電機を用いてグリッドに一緒に供給される電力よりも多くの電力を消費する場合、充電ステーションを用いて電力を送り込む、
ここで、グリッドの第1の構成では、グリッドに供給される引取り電力(feed-in power)は、
−少なくとも1つの再生エネルギーの電力と、
−充電ステーションの電力と、さらに付加的に、
−充電ステーションに割り当てられた少なくとも1つのさらなる発電機の電力
の和である。
グリッドに供給される引取り電力(feed-in power)は、少なくとも1つの従来の発電機によって生成される電力であって、
充電ステーションは、引取り電力(feed-in power)がその経年変化の観点から制限されるように制御される。
さらに、ここで化石燃料によって動作される他の可能性のある発電機の代表でもあるディーゼル発電機が存在する。これらは、例えば、オイルやガスによって動作される発電機である。他に明示的に示されていない限り、ディーゼル発電機に関する後述する説明は、原則として、化石燃料によって動作または駆動される他の可能性のある発電機にも適用される。
従って、充電ステーションによってグリッドに供給される電力が最大限に増加することが意図されるエッジが、予め定義される。これは、上昇制限勾配(rise limiting gradient)としても示される。さらに、充電ステーションによってグリッドから引き出され、次にバッテリが最大に増加するように意図された値が、予め定義される。従って、換言すれば、ここでは、変化のダイナミックレンジが予め定義される。驚くべきことに、これは、ここでは充電状態としても示される充電ステーションまたはそのバッテリの絶対的な充電レベルに影響を与えることが可能になった。これらの2つの最大値を適切に選択することで、充電レベルがむしろ上向きに変化するか、下向きに変化するか、あるいは平均値になる傾向の状況を、より長い期間、達成することができる。これにより、充電レベルは、上限、下限あるいは異なるレンジで制御される。
このような回生発電機と充電ステーションの組合せ、すなわち、例えば、充電ステーションを備えた風力発電所は、従来のまたは他のさらなる発電機によって補充されることもできる。このような発電機は、その後、上記充電スタンドに割り当てられる。これは、特に、対応する回生エネルギー発電機の電力、充電ステーションの電力、および上記付加的な発電機の電力が、共通のグリッド接続ポイントを介して、グリッドに共同して供給されることを意味する。
この結果、特に、上記少なくとも1つの従来の発電機は、より小さな負荷を受ける。この場合、このような従来の発電機は、このような複数の発電機を備えた発電機ステーションの代表でもある。給電されるべき電力、すなわち引取り電力(feed-in power)における電力の大幅な上昇は、さらなる発電機がこのような発電機ステーションに補助的に接続されるという効果を定期的に有する。対応する放出される電力が低下する場合には、少なくとも1つの発電機が対応して切断される。特に、この第2の構成では、従来の発電機の補助的接続や切断が頻繁に繰り返されることを回避できる。
好ましくは、引取り電力(feed-in power)の経時変化を制限するために、少なくとも1つの制限勾配が予め定義される。後者は、単位時間当たりの引取り電力(feed-in power)の変化が意図して最大になるものを用いて決定する上昇制限勾配であってもよい。第2の制限勾配として、単位時間当たりの引取り電力(feed-in power)の変化が意図して最大に減少するものを用いて決定される、減少制限勾配(decrease limiting gradient)が提案される。本出願によれば、これら2つの制限勾配の1つのみが予め定義されているが、好ましくは、上記制限勾配の両方が予め定義されていることが好ましい。
好ましくは、上昇制限勾配と減少制限勾配とは、互いに異なる。それにより、とりわけ時間の経過とともに確立される充電ステーションの充電の平均状態に影響を及ぼすことができる。これに関連して、時間の経過とともに、特に1日の時間セグメントが示される。
それにもかかわらず、充電ステーションによって相殺されなくてはならない特に大きな電力低下の場合、最大の変化に従うことが最も重要であるため、電力が少なくとも予め定義された充電の目標状態を下回るが、充電状態が比較的低いにもかかわらず、充電ステーションによって電力がグリッドに供給されることを考慮すべきである。
この場合、制限勾配の具体的な設定は、例えば、シミュレーションによって、事前にテストすることができる。それに加えて、またはそれに代えて、例えば、1日ずつ徐々に限界値を変化させること、充電ステーションの充電状態の変化を観察すること、そして、対応する制限勾配または複数の制限勾配を選択すること、も想定される。
好ましくは、さらなる重み付け係数は、少なくとも1の値、特に、1〜10の範囲を有するように選択されてもよい。好ましくは、一方が0〜1の範囲であって、他方が1以上、特に、1〜10の範囲にある2つの重み付け係数を組み合わせてもよい。もし基礎制限勾配によって掛け合わされ、上記基礎制限勾配が上昇しないことが意図されている場合には、これらの2つの重み付け係数の選択は、それらの積が1よりも大きくならないようにされていることが分かる。
−充電ステーションは、絶対値に関して、回生エネルギー発生器の電力が予め定義された減少制限勾配よりも大きい勾配で減少する場合には、少なくとも1つの回生エネルギー発生器の電力とともにグリッドに供給される電力を放出する、あるいは、
−充電ステーションは、グリッドに電力を供給する少なくとも1つの回生エネルギー発生器の電力を減少させるために、絶対値に関して、予め定義された上昇制限勾配よりも大きい勾配で増加する場合には、電力を消費する、
ことを提案する。
好ましくは、第2の時点において充電ステーションによって放出されまたは消費される電力は、これらの2つの測定時点、時間差およびより早い引取り勾配(feed-in gradient)から進めると、計算される。これは、充電ステーションの充電の状態に基づいて実行されることがより好ましい。この目的のために、第2の時点において放出されまたは消費されるこの電力は、以下から構成される積から計算されることが提案される。
−時間差、および
−上昇制限勾配の絶対値と、充電ステーションが予め定義された充電の目標状態よりも上である充電状態を持つ場合のより早い引取り勾配(feed-in gradient)と、の間の差、あるいは、マイナスの時間差と、減少制限勾配とより早い引取り勾配(feed-in gradient)との合計の積
従って、充電ステーションが、例示的に表現される、比較的高い充電状態を有する場合には上昇制限勾配が使用されるとともに、比較的低い充電状態を有する場合には、減少制限勾配が使用される。
−少なくとも1つの従来の発電機によってグリッドへ供給される電力が、絶対値の観点から、予め定義された上昇制限勾配よりも大きい勾配で増加する場合には、充電ステーションがグリッドに電力を供給する、あるいは、
−少なくとも1つの従来の発電機によってグリッドへ供給される電力が、絶対値の観点から、予め定義された減少制限勾配よりも大きい勾配で減少する場合には、充電ステーションがグリッドから電力を消費する、
ことが提案される。
−その時点で風から最大限に利用可能な電力を超えるその供給電力を一時的に増加させ、
−瞬間的に供給電力を超えるその供給電力を一時的に増加させ、
−その時点で風から最大限に利用可能な電力を下回るその供給電力を一時的に減少させ、
−瞬時に供給される電力を下回るその供給電力が一時的に減少させる、
ことを、これによって、充電ステーションまたは少なくとも1つの従来の発電機によって補償されるべきパワースパイク(power spike)を減少させるために、提案する。
本発明は、提案されたグリッドにおいて動作されるよう準備される充電ステーションをさらに提案する。
本発明は、上述したように、電気グリッドにおいて回生発電機として使用されるように準備される風力発電所もさらに提案する。
本発明は、添付図面を参照して、例示的な実施形態に基づいて、以下の実施例によって、より詳細に説明される。
図2は、例えば、同一であってもよいし異なっていてもよい3つの風力エネルギー設備100を備えた風力発電所112を示している。よって、3つの風力エネルギー設備100は、根本的に、風力発電所112の任意の所望の数の風力エネルギー設備の代表である。風力エネルギー設備100は、発電所グリッド114を介して、それらの電力、特に、生成された電流を供給する。この場合、個々の風力エネルギー設備100のそれぞれ生成された電流や電力が加えられ、一般的にPCCとしても示される引取りポイント(feed-in point)118において、供給グリッド120にそれを供給するために、発電所内において電圧を上昇させる、通常、変圧器116が設けられている。図2は、もちろん、例えば、制御が存在する場合でも、単に、制御を示さない単純化された風力発電所112の図である。さらに、一例として、発電所グリッド114は、他の1つの例示的な実施形態に言及すると、それぞれの風力エネルギー設備100の出力にも存在する変圧器によって、異なるように設計されてもよい。
エネルギー貯蔵部は、また、ここでは充電ステーションや単にバッテリとして設計されていてもよい。しかし、この場合には、エネルギー貯蔵部または充電ステーションは、充電および放電を制御するための制御手段を備えていてもよい。
この構成の場合、引取り電力Pgridが経時的な点で制限されることが提案される。よって、グリッド引取りポイント10において電力が変化し、それにより、引き取られる電力の電力勾配が制限内に維持されることが提案される。それは、充電ステーション8の対応する制御によって本発明に従って実行される。
まで制限され、そのような制限値の範囲内に維持される場合、特定の有効電力(Pbat)は、タイプ(プラスまたはマイナス)および勾配(制限値より上または下)の絶対値によって、グリッドへ供給され、またはグリッドから引き出されなくてはならない。そのような電力のために、この出願では、充電ステーション8と同義に指定され、例えば、バッテリとして具体化され、またはバッテリを含む後者が、消費され、あるいはエネルギー貯蔵システムによって放出されたりすることが提案される。
は、図4に従う例において、上限値として付与された上限値
よりも大きい、すなわち、上限勾配として得られる。
の電力勾配を保障するために、バッテリは時点t2における電力Pbat(t2)を消費しなければならない。上記電力は、上述の場合にはマイナスであって、以下のように計算される。
および上昇制限勾配
のそれぞれとして予め定義された制限勾配
および
の絶対値は、それぞれバッテリの動作に以下のような影響を及ぼすことが認識されている。
・バッテリの充電または放電の可能性に影響する。
・バッテリによって供給または消費される電力に影響する。
または
)は、充電状態SoCと充電のセットポイント状態SoCtargetとの差に応じて選択される。その結果、電池が最大/最小電力で充電されるか、最大/最小電力で放電されるかを制御することができる。
の3つの例示的状況を示す。例示の基本的なタイプは、図4に関して既に上段にて一部説明されており、他の図5から図9にも同様に適用可能である。
これら3つの例示的な状況は、原則として、電力勾配の3つの可能性のある状況を代表するものでもあって、それらは、
1.SoC>SoCtarget
2.SoC<=SoCtarget
の時間平均電力プロファイルに近似することが提案される。これは、バッテリが平均電力
で充電または放電される場合に達成できます。この電力は、図4から図9に従って、バッテリによって放出または取り込まれるダイナミック電力に重畳される。それは、
とPgridの差に比例しており、重みFの使用によって、以下のように設定される。
特に、図4から図9に関連して説明したように、電池の助けによって制限電力勾配を用いて遵守することを確実にすると同時に、安定した充電状態で記憶媒体の動作を保証するために、以下のように、Pbat(t)と
との重ね合わせから生じるセットポイント電力Pbat_total(t)を、記憶媒体に対して、予め定義することが提案される。
および
を適応させることも提案される。少なくとも、充電ステーションが図4から図9に関連して説明したように制御される場合には、充電状態、特に平均充電状態は、どのような速度でも影響され得ることが認識されている。
○充電の瞬時の状況SoC、
○目標充電状態「SoC target」、および/または
○風力発電所
の時間平均電力プロファイル。
のような風力エネルギーの設置電力の瞬間的な低下によって電池の充電状態が低下した場合には、充電状態は、短時間の後で、再び目標値SoCtargetに向かって収束する。
さらに詳細には、上記第2の構成に関する特徴および実施形態を記載する一般的な説明に、上記テキストが参照される。
Claims (3)
- 電気グリッド(1)における電気充電ステーションを操作する方法であって、前記電気グリッド(1)は、電気的負荷(2)と、少なくとも1つの回生エネルギー発生器(6)と、化石燃料によって操作されるすくなくとも1つの従来の発電機(4)と、電力を蓄えて放出する少なくとも1つの電気充電ステーション(8)とを備えており、
少なくとも1つの前記回生エネルギー発生器(6)によって電力を発生させ、電力を前記グリッド(1)に供給するステップと、
前記充電ステーション(8)内の負荷(2)によって消費されない電力を蓄えるステップと、
少なくとも1つの前記回生エネルギー発生器(6)および少なくとも1つの前記従来の発電機によって共同して前記グリッド(1)に供給されるよりも前記負荷(2)が多くの電力を消費する場合には、前記充電ステーション(8)によって前記グリッド(1)に電力を供給するステップと、
を備え、
前記グリッド(1)の第1の構成において、前記グリッド(1)に供給される引取り電力は、少なくとも1つの前記回生エネルギー発生器(6)の電力、前記充電ステーション(8)の電力、さらに付加的に、前記充電ステーション(8)に割り当てられた少なくとも1つのさらなる発電機の電力の合計である、
あるいは、
前記グリッド(1)の第2の構成において、前記グリッド(1)に供給される引取り電力は、少なくとも1つの従来の発電機(4)によって生成される電力であって、前記充電ステーション(8)は、その経時変化の観点から引取り電力を制限するように制御されるとともに、
前記引取り電力の経時変化を制限するために、少なくとも1つの制限勾配が予め定義され、前記充電ステーションによって放出、または、取り込まれる電力は、現在の充電状態を予め定義された目標充電状態に近づけるために、充電状態に応じて補償値によって変更される、
電気グリッド(1)における充電ステーションの操作方法。 - −前記引取り電力が最大に増加することが意図されている単位時間当たりの変化を用いて決定する上昇制限勾配と、
−前記引取り電力が最大に減少することが意図される単位時間当たりの変化を用いて決定する減少制限勾配と、
を備えたリストから、前記制限勾配が予め定義されること、
を特徴とする請求項1に係る方法。 - 前記上昇制限勾配と前記減少制限勾配とは、絶対値に関して互いに異なっている、
ことを特徴とする請求項2に係る方法。
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