專利名稱：充電/放電確定裝置和方法
技術領域：
此處所描述的各實施例涉及充電/放電確定裝置和方法。
背景技術：
近年來，各種類型的天然能源已經(jīng)像發(fā)電廠那樣充當主要電力供應源。然而，天然能源的輸出電力在很大程度上變化。例如，當天氣壞時(在光電發(fā)電的情況下)或當沒有風時(在風力發(fā)電的情況下)，所生成的電力是非常低的。當從天然能源電力供應源提供的電力迅速下降時，電力網(wǎng)的實際電力供應量比計劃值小得多。在這樣的情況下，為了將實際電力供應量增大到計劃值，需要通過電力公司的電力供應指揮中心來改變發(fā)電廠的電力供應量。為了改變發(fā)電廠的電力供應量，需要改變渦輪機轉速。然而，從發(fā)出旋轉改變命令到建立新的渦輪機轉速需要花費一段時間。在這樣 的過渡期內(nèi)，實際電力供應量小于計劃值，可能會導致電力故障。為了防止這樣的事件，應當通過從電池系統(tǒng)供應的電力來補償電力下降。在存在多種類型的電池系統(tǒng)的情況下，在剩余電能方面，各個系統(tǒng)彼此不同。因此，例如，在直到渦輪機轉速達到新的值之前，選定的電池系統(tǒng)的剩余電能可能低于補償電力下降所需的電能。即，即使切換到電池系統(tǒng)，仍可能會發(fā)生電力故障等等。因此，電力網(wǎng)仍不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是提供一種在天然能源作為電力供應源被包含在電力網(wǎng)中的情況下，能夠穩(wěn)定電力網(wǎng)的充電/放電確定裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個說明性方面，提供了一種用于管理電力系統(tǒng)中的天然能源發(fā)電設施、發(fā)電廠以及多個電池的充電/放電確定裝置。該裝置包括被配置成獲取從所述天然能源發(fā)電設施提供到所述電力系統(tǒng)的天然能源電力的實際值的系統(tǒng)信息獲取部分；被配置成從相應電池獲取電池電能信息的電池信息獲取部分，其中，所述電池電能信息表示能夠從所述相應電池放電或在其中充電的所述相應電池的充電/放電電能；以及，被配置成從所述多個電池中確定至少一個要被充電/放電的電池的確定部分，其中，當所述天然能源電能的實際值和預測值之間的差的絕對值大于閾值時，確定部分被配置成(a)指示所述發(fā)電廠改變從所述發(fā)電廠向所述電力系統(tǒng)提供的電廠電力；(b)比較根據(jù)改變所述電廠電力所需的延遲時間和所述天然能源電力的實際值和預測值之間的差計算出的超額或短缺電能與相應電池的所述充電/放電電能；(C)選擇充電/放電電能大于所述超額或短缺電能的至少一個電池；以及(d)確定所選電池作為要被充電/放電的電池。


現(xiàn)在將參考附圖描述實現(xiàn)本發(fā)明的各種特征的一般性體系結構。提供了附圖以及相關聯(lián)的描述以示出本發(fā)明的各實施例，而非限制本發(fā)明的范圍
圖I示出了根據(jù)第一實施例的系統(tǒng)；圖2是第一實施例中的電池系統(tǒng)的框圖；圖3示出了根據(jù)第一實施例的具有多個電池系統(tǒng)的另一系統(tǒng)；圖4示出了第一實施例中的提高-命令的示例通信消息；圖5示出了第一實施例中的降低-命令的示例通信消息；圖6示出了第一實施例中的放電指令的示例通信消息；圖7示出了第一實施例中的充電指令的示例通信消息；圖8示出了第一實施例中的放電指令的另一示例通信消息； 圖9示出了第一實施例中的充電指令的示例通信消息；圖10是根據(jù)第一實施例的充電/放電確定裝置的框圖；圖11示出了第一實施例中的包含電池信息的示例通信消息；圖12示出了第一實施例中的包含電池信息的另一示例通信消息； 圖13是根據(jù)第一實施例的充電/放電控制器的框圖；圖14是示出了如何根據(jù)充電因數(shù)(SoC)曲線來確定可充電/可放電時間的圖；圖15是示出了圖3的系統(tǒng)如何操作的順序圖；圖16示出了圖3的系統(tǒng)中的短缺電能和可用電能之間的關系；圖17是根據(jù)第一實施例的由充電/放電確定裝置執(zhí)行的過程的流程圖；圖18是根據(jù)第一實施例的由充電/放電控制器執(zhí)行的過程的流程圖；圖19是EV系統(tǒng)的框圖；圖20示出了第二實施例中的示例通信消息，該消息被從每個電池系統(tǒng)發(fā)送到充電/放電確定裝置，并指示最佳充電因數(shù)范圍；圖21示出了第二實施例中的電池系統(tǒng)的充電或放電之前和之后的充電因數(shù)及其作為電池系統(tǒng)執(zhí)行充電或放電的資格之間的關系；圖22是根據(jù)第二實施例的由充電/放電確定裝置執(zhí)行的過程的流程圖；圖23示出了第二實施例中的圖3中示出的每個電池系統(tǒng)的放電之前的充電因數(shù)是否在內(nèi)其最佳充電因數(shù)范圍內(nèi)；以及圖24示出了第二實施例的修改方案中的從每個電池系統(tǒng)發(fā)送的包含電池信息的示例通信消息。
具體實施例方式下面參考附圖描述了本發(fā)明的各實施例。附圖中的相同單元、部分等等將被給予相同參考標號，將不再對它們進行贅述。(實施例I)圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的系統(tǒng)。根據(jù)第一實施例的系統(tǒng)包括發(fā)電廠(電力供應指揮中心)10、EMS(能源管理系統(tǒng))20、天然能源發(fā)電設施30、電池系統(tǒng)40、以及房屋110。房屋配備有智能計量器50、HEM (家庭能源管理系統(tǒng))60、天然能源發(fā)電機70、以及電池系統(tǒng)80。發(fā)電廠10、EMS 20、天然能源發(fā)電設施30、電池系統(tǒng)40、以及家庭110彼此通過電力網(wǎng)100和通信網(wǎng)絡90連接在一起。
在房屋110中，智能計量器50、HEM 60、天然能源發(fā)電機70、以及電池系統(tǒng)80通過電力網(wǎng)100的屋內(nèi)部分和通信網(wǎng)絡90的屋內(nèi)部分彼此連接在一起。發(fā)電廠(電力供應指揮中心)10通過火力發(fā)電或核發(fā)電來生成電力，并通過電力網(wǎng)100將所生成的電力供應到房屋110。天然能源發(fā)電設施30使用諸如風能或太陽能之類的天然能源來生成電力，并通過電力網(wǎng)100將所生成的電力供應到房屋110。根據(jù)實施例的系統(tǒng)可以通過降低發(fā)電廠10的負荷來有效地運轉，因為天然能源發(fā)電設施30供應電力。電池系統(tǒng)40存儲由發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30生成的電力的超額部分。超額電力是由發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30生成的電力中沒有通過電力網(wǎng)100供應給電力需求實體的剩余部分。在實施例中，房屋110是電力需求實體的一個示例。電池系統(tǒng)40使用存儲在其中的能量來向房屋110供應電力。如圖2所示，電池系統(tǒng)40配備有電池(BMU :電池管理單元)41和控制單元42?？刂茊卧?2配備有充電/放電控制器420。稍后 將描述電池41、控制單元42、以及充電/放電控制器420。EMS 20控制圖I的整個系統(tǒng)。更具體而言，EMS 20通過電力網(wǎng)100和通信網(wǎng)絡90來執(zhí)行對從發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30提供的電力的控制、對房屋110中消耗的負荷功率的控制、以及對存儲在電池系統(tǒng)40中的超額電力的控制。EMS 20是充電/放電確定裝置200 (稍后描述)。如果從發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30提供的電力(實際值)和計劃供應的電力(計劃值)之間的差的絕對值大于規(guī)定的閾值，則充電/放電確定裝置200指示發(fā)電廠10增大供應電力，并使電池系統(tǒng)40執(zhí)行充電或放電，以存儲或供應與所述差相對應的電力(如果有多個電池系統(tǒng)40，則充電/放電確定裝置200選擇其中之一)。稍后將描述充電/放電確定裝置200的詳細配置和功能。安裝在房屋110中的智能計量器50測量房屋110中消耗的電能，并定期將測量的電能值通知電力公司的管理服務器。圖I中未示出通常被稱為MDMS(計量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng))的電力公司的管理服務器。EMS 20與MDMS進行協(xié)作，以計算房屋110的總電能消耗。安裝在房屋110中的天然能源發(fā)電機70使用諸如風能或太陽能之類的天然能源來生成電力。所生成的電力在房屋110中被消耗或存儲在電池系統(tǒng)80中。電池系統(tǒng)80被安裝在房屋110中。電池系統(tǒng)80與電池系統(tǒng)40的不同之處在于，電池系統(tǒng)80被安裝在房屋110中但與后者具有相同功能。電池系統(tǒng)80存儲從發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30提供的部分電力或由房屋110的天然能源發(fā)電機70生成的電力。HEMS 60調節(jié)和控制房屋110中的電能消耗。雖然圖I的系統(tǒng)配備有單個發(fā)電廠10、EMS 20、天然能源發(fā)電設施30、電池系統(tǒng)40、以及房屋110，它們中的每一個都可以有多個。下面將參考圖3來描述具有多個電池系統(tǒng)40的系統(tǒng)。在圖3中省略了房屋110。EMS 20的主要作用是即使在從天然能源發(fā)電設施30提供的電力變化的情況下，也能防止電力故障。當檢測到從天然能源發(fā)電設施30提供的電力短缺或超額時，EMS 20通過通信網(wǎng)絡90通知發(fā)電廠10發(fā)生了電力供應短缺或超額。在短缺的情況下，EMS 20發(fā)送提高-命令的通信消息，在超額的情況下，發(fā)送降低-命令的通信消息。圖4和5示出了示例通信消息。當接收到通信消息時，發(fā)電廠10根據(jù)從天然能源發(fā)電設施30提供的電力是短缺還是超額來開始改變渦輪機轉速的控制。發(fā)電廠10需要花費一些時間才能完成渦輪機轉速的改變。在過渡時期，從發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30提供的電力低于或高于計劃的值，可能會導致電力故障。為防止這樣的電力故障，使電池系統(tǒng)40執(zhí)行放電或充電，以補償短缺電力或超額電力。EMS 20被配置成向發(fā)電廠10發(fā)送提高-命令或降低-命令，選擇能夠在改變從發(fā)電廠10提供的電力所花時間內(nèi)補償短缺電力或超額電力的電池系統(tǒng)40，并當實際值和計劃值之間的差大時，使所選電池系統(tǒng)40執(zhí)行放電或充電。一般而言，能夠從每個電池系統(tǒng)40提供的電能或存儲在每個電池系統(tǒng)40中的電能隨著時間而變化，因為電池單元具有存儲其中的電能由于自然放電而下降的特征。另一原因是，電池系統(tǒng)40可能被管理地區(qū)基礎設施的公司和除電力公司之外使用這些基礎設施的需求實體使用。因此，EMS 20通過通信網(wǎng)絡90實時地監(jiān)測和識別電池系統(tǒng)40的電池(BMU) 41的狀態(tài)，并考慮改變從發(fā)電廠10提供的電力所要花費的時間和短缺電力或超額電力，來選擇 合格的電池系統(tǒng)40。在確定要執(zhí)行放電或充電的電池系統(tǒng)40后，EMS 20向確定的電池系統(tǒng)40發(fā)送充電/放電開始指令的通信消息。當接收到通信消息時，電池系統(tǒng)40的控制單元(PCS :電力調節(jié)系統(tǒng))42立即執(zhí)行通過開始放電或充電來幫助穩(wěn)定電力供應的控制。圖6-9示出了從EMS20向電池系統(tǒng)40發(fā)送的示例通信消息的結構。圖10是作為EMS 20操作的示例充電/放電確定裝置200的框圖。充電/放電確定裝置200配備有供電計劃部分201、系統(tǒng)信息獲取部分204、電池信息獲取部分202、系統(tǒng)信息傳遞部分206、電池信息傳遞部分205、通信部分207、以及確定部分203。供電計劃部分201管理要從發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30提供的電力的計劃值。供應電力的計劃值是預測要在將來發(fā)生的供應電力值。例如，通過基于在過去的相同時間點發(fā)生的供應電力值的預測，來計算供應電力的計劃值?？梢愿鶕?jù)氣象預報來計算天然能源發(fā)電設施30的計劃供應電力值。供電計劃部分201還管理計算延遲時間所需的信息，延遲時間是發(fā)電廠10改變它的供應電力所需要花費的時間。計算延遲時間所需的信息可以是延遲時間本身。例如，延遲時間是發(fā)電廠10改變渦輪機轉速以改變它的供應電力所需要花費的時間，并且是例如，從發(fā)出旋轉改變指令到完成指令的反映的時間。系統(tǒng)信息獲取部分204實時地獲取從發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30提供到房屋110的電力的實際值。例如，系統(tǒng)信息獲取部分204通過利用通信網(wǎng)絡90從發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30接收通信消息來獲取供應電力的實際值?？闪磉x地，系統(tǒng)信息獲取部分204可以通過基于通過借助于電力網(wǎng)100進行監(jiān)測而獲取的頻率變化和電壓變化來計算電能值，來獲取供應電力的實際值。系統(tǒng)信息傳遞部分206執(zhí)行從發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30接收通信消息的過程。通信消息可以是諸如符合諸如IEC 61850的電力信息通信協(xié)議。當例如通過其中考慮了房屋110的電力消耗的計算來確定計劃值或獲取實際值時，系統(tǒng)信息傳遞部分206可以與MDMS或智能計量器50進行通信。在此情況下，系統(tǒng)信息傳遞部分使用諸如ANSIC12. 19/22的遠程計量器讀取通信協(xié)議與MDMS或智能計量器50進行通信。電池信息獲取部分202從每個電池系統(tǒng)40獲取包含與電池系統(tǒng)40的電池(BMU)41有關的信息(下文簡稱為“電池信息”)的通信消息。例如，電池信息包括額定容量(單位安培小時(A*h)、額定電壓(單位伏特(V))、最大充電/放電電流(單位安培(A))、以及充電因數(shù)SOC(單位％)。電池信息至少包括計算可存儲/可用電能值所需的信息段，更具體而言，額定電壓、最大充電/放電電流以及充電因數(shù)S0C。充電因數(shù)SOC可被根據(jù)充電因數(shù)SOC計算的可充電/可放電時間替換。圖11和12示出了由每個電池系統(tǒng)40 (的充電/放電控制器420)生成的包含電池信息并被發(fā)送到充電/放電確定裝置200的示例通信消息。圖11所示出的包含電池信息的通信消息包含TCP/IP (傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)協(xié)議)信頭、標識符、額定容量、最大充電電流、最大放電電流、以及充電因數(shù)SOC。TCP/IP信頭是TCP/IP協(xié)議的通信控制信息，TCP/IP協(xié)議是因特網(wǎng)和內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的標 準協(xié)議。標識符是諸如用于唯一標識電池系統(tǒng)40的制造編號的信息。額定容量(單位安培小時(A*h))是在規(guī)定條件(溫度、充電電流、以及最終電壓)下能夠從完全充滿電狀態(tài)輸出的標準電量。額定電壓(單位伏特(V))是用于指示電池電壓的電壓信息，并在JISD 0114(電動車輛項(電池))中被叫做標稱電壓。在一般的恒流充電方法中，流向電池組中的電池單元的電流按照恒定斜率線性變化，直到充電因數(shù)SOC((充電狀態(tài))(描述)達到規(guī)定的閾值。在充電時這樣的電流的最大值被定義為最大充電電流(單位安培(A))，在放電時這樣的電流的最大值被定義為最大放電電流(單位安培(A))。包含電池信息的通信消息可以進一步包含與充電因數(shù)SOC相關的可充電/可放電時間(稍后詳細描述)。電池信息獲取部分202基于通信消息中所包含的信息，來計算電池系統(tǒng)40能夠存儲或供應的功率值(單位瓦特(W))或電能值(單位瓦特小時(W · h))。如圖12所示，包含電池信息的通信消息可以包含可存儲/可用功率值或可存儲/可用電能值。這對應于每個電池系統(tǒng)40的充電/放電控制器420計算可存儲/可用功率值或可存儲/可用電能值的情況。電池信息傳遞部分205執(zhí)行接收從每個電池系統(tǒng)40的充電/放電控制器420發(fā)送的包含電池信息的通信消息的過程。例如，通信部分207被實現(xiàn)為諸如光纖、電話線路或以太網(wǎng)(注冊商標)之類的有線通信介質。通信部分207不限于有線通信介質。如果供應電力的實際值和計劃值之間的差的絕對值大于閾值，則確定部分203向發(fā)電廠10發(fā)送用于改變供應電力的指令消息，并比較根據(jù)實際值和計劃值之間的差以及延遲時間計算的短缺電能或超額電能與相應的電池系統(tǒng)40的可存儲/可用電能值。確定部分203確定多個電池系統(tǒng)40當中的其可存儲/可用電能大于所述短缺電能或超額電能的電池系統(tǒng)40作為執(zhí)行放電或充電的電池系統(tǒng)40。確定部分203使被確定的電池系統(tǒng)40執(zhí)行放電或充電。確定部分203可以基于短缺電能或超額電能和相應電池系統(tǒng)40的可存儲/可用電力值之間的大小關系和延遲時間和可充電/可放電時間之間的大小關系，來確定執(zhí)行放電或充電的電池系統(tǒng)40。圖4和5示出了從充電/放電確定裝置200 (EMS 20)發(fā)送到發(fā)電廠10(電力供應指揮中心)的用于改變供應電力的示例指令消息。圖4示出了包含TCP/IP信頭和短缺電能(單位瓦特小時(W*h))的提高-命令的通信消息。圖5示出了包含TCP/IP信頭和超額電能(單位瓦特小時(W · h))的降低-命令的通信消息。如上文所描述的，當從充電/放電確定裝置200(EMS 20)接收提高-命令或降低-命令的通信消息時，發(fā)電廠10開始根據(jù)短缺電能增大渦輪機的轉速或根據(jù)超額電能降低渦輪機的轉速的控制。圖6-9示出了作為充電/放電確定裝置200 (EMS 20)向電池系統(tǒng)40發(fā)送以使它執(zhí)行充電或放電的充電/放電開始指令的示例通信消息。圖6示出了包含TCP/IP信頭、標識符、請求放電電壓、請求放電電流，以及請求放電時間的放電指令的通信消息。TCP/IP信頭和標識符與圖11和12所示出的通信消息的那些TCP/IP信頭和標識符相同。請求放電電壓(單位伏特(V))和請求放電電流(單位安培(A))分別被設置小于額定電壓和最大放電電流。請求放電電能(單位瓦特小時(W · h))可被作為請求放電電壓、請求放電電流、以及請求放電時間(單位小時(h))的乘積來計算。 圖8示出了包含由充電/放電確定裝置200 (EMS 20)計算的請求放電電能的通信消息。當實施本發(fā)明時，可以使用圖6和8的通信消息中的任何一個。圖7示出了包含TCP/IP信頭、標識符、請求充電電壓、請求充電電流、以及請求充電時間的充電指令的通信消息。請求充電電壓(單位伏特(V))和請求充電電流(單位安培(A))分別被設置小于額定電壓和最大充電電流。請求充電電能(單位瓦特小時(W*h))可以被作為請求充電電壓、請求充電電流、以及請求充電時間(單位小時(h))的乘積來計笪
ο圖9示出了包含由充電/放電確定裝置200 (EMS 20)計算的請求充電電能的通信消息。當實施本發(fā)明時，可以使用圖7和9的通信消息中的任何一個。在包含如圖6和7所示的詳細信息的通信消息中，可以為每個單位時間(秒、分鐘或小時)描述包括請求充電/放電電壓和請求充電/放電電流的多個信息段。例如，在充電指令的情況下，可以以時間系列指定詳細信息段，如信息-I (70V，40A，I分鐘)、信息-2(50V，30A，1分鐘)等等。可以使用任一方法，因為最終計算出請求充電電能。這些通信消息由作為電池系統(tǒng)40的充電/放電控制器420的一部分操作的電池信息傳遞部分423以及作為充電/放電確定裝置200操作的EMS 20的電池信息傳遞部分205來處理。圖2是每個電池系統(tǒng)40的框圖。每個電池系統(tǒng)40都配備有電池(BMU) 41和控制單元(PCS) 42。電池(BMU)41配備有具有多個電池的電池組和管理電池組的狀態(tài)的內(nèi)部處理器。電池41根據(jù)來自控制單元(PCS) 42的充電/放電指令存儲或供應電力。電池41將其電池信息(額定電壓、最大充電/放電電流、SOC(充電狀態(tài)、充電因數(shù)、SOH(健康狀態(tài)、壽命因數(shù))等等)通知給控制單元42?？刂茊卧?2具有充電/放電控制器420的功能(稍后描述)?？刂茊卧?2對電池41執(zhí)行充電/放電控制，并與它交換信息。例如，CAN(控制器區(qū)域網(wǎng)絡)43用于電池41和控制單元42之間的信息通信。可另選地，諸如以太網(wǎng)(注冊商標)之類的其它通信介質中的任何一種都可被用于這樣的信息通信?？刂茊卧?2與EMS 20進行通信?？刂茊卧?2通過通信網(wǎng)絡90向EMS 42發(fā)送電池41的電池信息，從而實時地將隨著時間的推移而變化的電池41狀態(tài)通知給EMS 20。
能夠通過通信網(wǎng)絡90獲取表示每個電池41的狀態(tài)的信息，EMS20可以正常地識別每個電池41的狀態(tài)。如此，EMS 20可以正確地確定執(zhí)行充電或放電的電池系統(tǒng)。此外，控制單元42對由電池41存儲或供應的電力執(zhí)行DC-AC轉換和電壓變化抑制?？闪磉x地，DC-AC轉換和電壓變化抑制可由連接到控制單元42的外部處理器來執(zhí)行。圖13是根據(jù)第一實施例的充電/放電控制器420的框圖。充電/放電控制器420是控制單元42的功能。充電/放電控制器420向充電/放電確定裝置200發(fā)送電池41的電池信息，并根據(jù)來自充電/放電確定裝置200的指令，對電池41執(zhí)行充電/放電控制。 充電/放電控制器420配備有電力供應部分421、充電/放電控制部分422、電池信息獲取部分424、電池信息傳遞部分423、第一通信部分426、以及第二通信部分425。第二通信部分425是符合CAN(這是電池的標準接口標準)的用于與電池41進行通信的接口，CAN是用于電池的標準接口標準?？闪磉x地，接口可以是諸如以太網(wǎng)(注冊商標)之類的通信介質。電池信息獲取部分424通過第二通信部分425獲取電池41的電池信息。電池信息獲取部分424至少獲取計算可存儲/可用電能值所需的信息段(最大充電/放電電流、額定電壓、以及S0C)。示例電池信息段是作為電池41所特有的固定信息段的特征信息段(額定電壓、額定容量、充電/放電最終電壓、上限溫度、下限溫度、最大充電/放電電流等等)。其它示例電池信息段是當電池41處于操作狀態(tài)時可變的信息段和隨著時間的推移而變化的狀態(tài)信息段(S0H、S0C、充電/放電電壓、以及充電/放電電流)。特征信息段不隨著時間而變化，而狀態(tài)信息段隨著時間而變化。電池信息獲取部分424至少定期地獲取可變信息段。電池信息獲取部分424，例如，使用圖14所示的圖，基于獲取的SOC來計算可充電/可放電時間(單位小時(h))。在作為一般性充電方法的恒流充電方法中，電池41的輸入/輸出電流是恒定的，直到SOC達到規(guī)定的閾值。此恒定電流是最大充電/放電電流,這是電池41的一個特征信息段。在恒流充電方法中，在SOC超出閾值之后，充電電流變得非常小。例如，如在圖14的示例中，假設其中電池41的輸入/輸出電流Ich被保持在最大充電/放電電流的SOC范圍從O %到90 %，并且SOC當前處于50 % (在圖14中通過符號“ Δ ”來表示)?？梢匀缬蓤D14所示出的雙實線箭頭所指示的，估計執(zhí)行SOC的其余40%的充電所需的時間(可充電時間)。在相同的假設中，也可以估計執(zhí)行50%的放電所需的時間(可放電時間)。其中，電池41的輸入/輸出電流Ich被保持在最大充電/放電電流的SOC范圍取決于電池類型，并且不一定被限制在O %或90%。充電/放電控制器420能夠通過獲取SOC值來計算可充電/可放電時間(在圖的水平軸上)以及充電和放電所需的最大充電/放電電流(在圖的垂直軸上)，因為這些參數(shù)與SOC相關。電池信息獲取部分424可以計算可存儲/可用電能值(單位瓦特小時(W · h)，它們分別是計算的可充電/可放電時間、額定電壓、以及最大充電/放電電流的乘積。電池信息獲取部分424也可以計算可存儲/可用功率值。電池信息傳遞部分423產(chǎn)生包含電池41的電池信息的通信消息，并通過第一通信部分426將其發(fā)送到充電/放電確定裝置200。例如，如圖11所示，該通信消息包含額定電壓、最大充電/放電電流、以及SOC (充電因數(shù))。充電/放電確定裝置200基于SOC來計算可充電/可放電時間。充電/放電確定裝置200分別基于額定電壓、最大充電/放電電流、以及可充電/可放電時間，來計算可存儲/可用電能值。作為另一個示例，如圖12所示，通信消息可以包含可存儲/可用電能值或可存儲/可用功率值。在這些情況下，充電/放電控制器420計算可存儲/可用電能值或可存儲/可用功率值。電池信息傳遞部分423周期性地將這樣的通信消息發(fā)送到充電/放電確定裝置200，而并非只有一次或響應于來自充電/放電確定裝置200的請求。這是因為，電池單元具有自然放電的特征，因此，SOC和基于SOC計算的可存儲/可用電能值隨著時間的推移而變化。
第一通信部分426通過通信網(wǎng)絡90連接到充電/放電確定裝置200。例如，第一通信部分426是諸如光纖、電話線路或以太網(wǎng)(注冊商標)之類的有線通信介質。可另選地，第一通信部分426可以是無線通信介質。如果從充電/放電確定裝置200接收到通信消息(執(zhí)行充電或放電控制的指令)，充電/放電控制部分422指示電力供應部分421對電池41執(zhí)行充電或放電控制。電力供應部分421根據(jù)來自充電/放電控制部分422的指令，對電池41執(zhí)行充電或放電控制。電力供應部分421執(zhí)行DC-AC轉換、對供應電力的頻率的檢測、對電壓變化的檢測和抑制等等。圖15是示出了圖3的系統(tǒng)如何操作的順序圖。雖然圖3的系統(tǒng)配備有三個電池系統(tǒng)40，但是，將描述一個代表性的電池系統(tǒng)40的操作。圖15中未示出天然能源發(fā)電設施30。假設充電/放電確定裝置200 (EMS 20)已經(jīng)預先獲取了發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30的供應電力的計劃值。首先，在步驟SlOl中，每個電池系統(tǒng)40的控制單元(PCS)42通過CAN 43獲取電池41的電池信息。在步驟S102中，控制單元(PCS)42生成與電池信息有關的通信消息，并通過通信網(wǎng)絡90將其發(fā)送到充電/放電確定裝置200 (EMS20)。在步驟S103中，充電/放電確定裝置200 (EMS 20)基于包含電池信息的通信消息，來計算能夠存儲在每個電池系統(tǒng)40中的電能或能夠從每個電池系統(tǒng)40供應的電能。在步驟S104中，充電/放電確定裝置200 (EMS 20)獲取發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30的供應電力的實際值。如果實際值和計劃值之間的差的絕對值大于規(guī)定的閾值，則充電/放電確定裝置200 (EMS 20)將它視為電力變化，并作出短缺/超額確定。通過確定計劃值減去實際值是正的還是負的，來作出短缺/超額確定。即，正值表示電力短缺，而負值表示電力超額。在步驟S105中，如果檢測到電力短缺或超額，則充電/放電確定裝置200(EMS 20)通過比較相應電池系統(tǒng)40的可存儲/可用電能值與根據(jù)已經(jīng)獲取的發(fā)電廠10改變供應電力的延遲時間以及短缺電力或超額電力計算的電能，來確定應當被請求執(zhí)行充電或放電的電池系統(tǒng)40。在步驟S106中，充電/放電確定裝置200 (EMS)將提高-命令或降低-命令的通信消息發(fā)送到發(fā)電廠10。圖15示出了發(fā)送提高-命令的通信消息的情況。在步驟S107中，鍋爐增大渦輪機轉速以增加供應電力。在步驟S108中，充電/放電確定裝置200 (EMS 20)將充電/放電控制指令的通信消息發(fā)送到在步驟S105中確定的電池系統(tǒng)40。圖15示出了發(fā)送放電控制指令的通信消息的情況。在步驟S109中，電池系統(tǒng)40的控制單元42分析從充電/放電確定裝置200 (EMS20)發(fā)送的通信消息，并開始對電池41的充電或放電控制。圖15示出了開始放電控制的情況。在電池41經(jīng)受放電控制的情況下，在延遲時間內(nèi)，超額電力被補償。在延遲時間過去之后，對電池的放電控制完成，發(fā)電廠10開始供應由于短缺電力而增加的電力。 接下來，將參考圖16和17來描述充電/放電確定裝置200的詳細操作。圖17是由充電/放電確定裝置200執(zhí)行的過程的流程圖。圖16示出了圖3的系統(tǒng)中的短缺電能和可用電能值之間的關系。圖16的部分(a)示出了改變渦輪機轉速以改變發(fā)電廠10的供應電力所花的延遲時間T (單位小時(h)) ο圖16的部分(b)示出了發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30的短缺電力(單位 瓦特小時(W *h))。短缺電力是計劃值(實線)和實際值(虛線)之間的差(短缺功率L(單位瓦特(W))與圖16的部分(a)所示出的延遲時間T的乘積。圖16的部分(C)和(d)分別示出了電池系統(tǒng)40A和40B的可存儲/可用電能值(單位瓦特小時(W*h))?？纱鎯?可用電能是輸出功率(單位瓦特(W))和可充電/可放電時間(單位小時)的乘積。如圖16的部分(C)所示，電池系統(tǒng)40A具有可放電時間tl和輸出功率11 (在放電控制過程中)，因此，其可放電電能是tl X 11。如圖16的部分(d)所示，電池系統(tǒng)40B具有可放電時間t2和輸出功率12 (在放電控制過程中)，因此，其可放電電能是t2 X 12。將參考圖17來描述充電/放電確定裝置200 (EMS 20)在圖3的系統(tǒng)處于圖16的狀態(tài)的情況下如何操作。首先，在步驟S201中，充電/放電確定裝置200 (EMS)從電池系統(tǒng)40獲取電池信息，還獲取發(fā)電廠10和天然能源發(fā)電設施30的系統(tǒng)信息(包含供應功率的計劃值和實際值以及延遲時間)。在電池信息和系統(tǒng)信息中，周期性地獲取隨著時間的推移而變化的信息段。另一方面，不隨著時間而變化的固定信息段只獲取一次就足夠。如果供應功率的計劃值和實際值之間的差的絕對值大于特定閾值，則在步驟S202中，充電/放電確定裝置200將它視為電力變化，并移動到短缺/超額確定步驟S203。在步驟S203中，如果計劃值和實際值分別是IOOkW和80kW，并且閾值是10kW，則充電/放電確定裝置200確定供應功率短缺。如果計劃值和實際值分別是IOOkW和120kW，并且閾值是10kW，則充電/放電確定裝置200確定供應功率超額。如上文所描述的，在圖16的示例中，供應功率短缺。如果供應功率短缺，則過程移動到步驟S204。在步驟S204中，充電/放電確定裝置200向發(fā)電廠10發(fā)送用于指示發(fā)電廠10增大供應功率的提高-命令消息。在步驟S205中，充電/放電確定裝置200確定放電的電池系統(tǒng)40。如圖16所示，發(fā)電廠10具有延遲時間T(即，改變轉速以改變供應電力所花的時間)和短缺功率L(即，供應功率的計劃值和實際值之間的差)。即，充電/放電確定裝置200將能夠在延遲時間L內(nèi)供應短缺功率L的電池系統(tǒng)40確定為放電的電池系統(tǒng)40。在圖16的示例中，電池系統(tǒng)40A滿足條件(可放電時間tl) > (延遲時間T)以及(輸出功率11) > (短缺功率L)，而在電池系統(tǒng)40B中，可放電時間t2比延遲時間T短。因此，充電/放電確定裝置200判定應當使電池系統(tǒng)40A放電。在步驟S206中，充電/放電確定裝置200向電池系統(tǒng)40A發(fā)送放電指令的通信消息。在接收到該通信消息之后，電池系統(tǒng)40A開始放電過程，并向電力網(wǎng)90供應電力。例如，電池系統(tǒng)40A通過電力網(wǎng)90向房屋110供應電力。
·
雖然上面的描述涉及由于供應功率短缺時執(zhí)行的放電控制(步驟S204-S206)，但是，當供應功率超額時可以按類似方式來執(zhí)行充電控制(步驟S207-209)。接下來，將參考圖18來描述充電/放電控制器420的詳細操作。圖18是根據(jù)第一實施例的由充電/放電控制器420執(zhí)行的過程的流程圖。首先，在步驟S301中，所述控制器420從電池(BMU)41獲取電池信息(額定電壓(單位伏特(V))、最大充電/放電電流(單位安培(A))、以及SOC(單位％ ))及其它信息。然后，充電/放電控制器420使用SOC來計算與SOC相關的可充電/可放電時間(單位小時(h))。在步驟S302中，充電/放電控制器420生成包含電池信息的通信消息(至少包括最大充電/放電電流和可充電/可放電時間)，并將它發(fā)送到充電/放電確定裝置200。在步驟S303中，充電/放電控制器420從充電/放電確定裝置200接收指示是否要充電或放電的確定結果。在步驟S304中，如果被指示充電或放電，則充電/放電控制器420對電池(BMU) 41執(zhí)行充電或放電控制。具體地，充電或放電控制是對電池單元的電力輸入或輸出控制。如上文所描述的，根據(jù)第一實施例的充電/放電確定裝置200能夠在即使天然能源發(fā)電設施30作為電力供應源被包含在電力網(wǎng)中的情況下，防止電力故障并穩(wěn)定電力網(wǎng)。在第一實施例中，EV系統(tǒng)50可被用作電池系統(tǒng)40。EV系統(tǒng)50是主要用于車輛使用的電池系統(tǒng)。圖19示出了 EV系統(tǒng)50的配置。與電池系統(tǒng)40—樣，EV系統(tǒng)50配備有電池(BMU) 41和控制單元51。EV系統(tǒng)50與電池系統(tǒng)40的不同之處在于充電器(PCS) 52連接到EV系統(tǒng)50。EV系統(tǒng)50的控制單元51與電池系統(tǒng)40的控制單元42具有不同功能。更具體而言，與控制單元42不同，EV系統(tǒng)50的控制單元51具有在電池(BMU) 41和充電器(PCS) 52之間中繼充電/放電控制和信息傳輸?shù)墓δ埽⑶也痪哂信cEMS 20進行通信的通信功能。電池系統(tǒng)40的控制單元42的主要功能被轉移到充電器52。更具體而言，控制單元42的充電/放電控制器420的功能被轉移到充電器52。充電器52的充電/放電控制器420的功能與控制單元42的充電/放電控制器420的功能相同?？闪磉x地，可向EV系統(tǒng)50的控制單元51提供與電池系統(tǒng)40的控制單元42相同的功能。即，可以向EV系統(tǒng)50的控制單元51提供控制單元42的充電/放電控制器420的功能。涉及電池(BMU)41的充電/放電的算法過程可以以各種形式實現(xiàn)；例如，它可以集中在房屋110中的控制單元51、充電器52、以及電力網(wǎng)100的EMS 20中的任何一個中。即使算法過程以那些形式中的任何一種來實現(xiàn)，本發(fā)明也可以在相同框架內(nèi)實施。 在第一實施例中，充電/放電確定裝置200基于天然能源發(fā)電設施30和發(fā)電廠10的供應電力的計劃值和實際值之間的差來計算電能短缺或超額?？闪磉x地，充電/放電確定裝置200可以基于天然能源發(fā)電設施30的供應電力的計劃值和實際值之間的差來計算電能短缺或超額，因為在天然能源發(fā)電設施30中預期供應電力的計劃值和實際值之間的差比較大。在第一實施例中，充電/放電確定裝置200基于天然能源發(fā)電設施30和發(fā)電廠10的供應功率的計劃值和實際值之間的差，指示發(fā)電廠10改變供應功率，并指示電池系統(tǒng)40 (或電池系統(tǒng)40中的選定一個)執(zhí)行充電或放電?？闪磉x地，充電/放電確定裝置200可以基于在規(guī)定時間內(nèi)供應的電能(而非供應功率)的計劃值和實際值之間的差來這樣做。在第一實施例中，選擇其可用或可存儲功率高于短缺或超額功率并且其可放電或可充電時間長于發(fā)電廠10改變其供應電力所需要花費的時間的延遲時間的執(zhí)行放電或充電的電池系統(tǒng)40?？闪磉x地，可以以下面的方式來選擇電池系統(tǒng)40。例如，可以選擇其可用或可存儲電能(可用或可存儲功率和可放電或可充電時間的乘積)高于短缺或超額電能(短缺或超額功率和延遲時間的乘積)的電池系統(tǒng)40。作為另一個示例，可以選擇其可放電或可充電時間長于延遲時間的電池系統(tǒng)40。此示例對應于已知該電池系統(tǒng)40的可用或可存儲電能高于短缺或超額電能的情況。作為又一個示例，可以選擇其總的可用或可存儲 電能高于短缺或超額電能的多個電池系統(tǒng)40。在此情況下，多個電池系統(tǒng)40的可放電或可充電時間的總和長于延遲時間就足夠了。雖然第一實施例涉及電力用戶是房屋110的情況，但是，建筑物或工廠也可以是電力用戶。在建筑物是電力用戶的情況下，BEMS(建筑物能源管理系統(tǒng))被安裝在建筑物中，代替房屋110的HEMS 60中，并控制建筑物中的電能消耗。在工廠是電力用戶的情況下，F(xiàn)EMS(工廠能源管理系統(tǒng))被安裝在工廠中，并控制工廠中的電力消耗。可以給房屋110的HEMS 60提供充電/放電確定裝置200的功能。同樣，可以向BEMS, FEMS或智能計量器50提供充電/放電確定裝置200的功能。雖然第一實施例涉及提供了單個天然能源發(fā)電設施30、發(fā)電廠10、以及房屋110的情況，但是，它們中的每一個都可以有多個。雖然第一實施例涉及供應電力的天然能源發(fā)電設施30和執(zhí)行充電和放電的電池系統(tǒng)40位于房屋110外面的情況，但是，位于房屋110內(nèi)的天然能源發(fā)電機70和電池系統(tǒng)80可以起相同作用。雖然第一實施例涉及單個電池系統(tǒng)40被選為要由充電/放電確定裝置200 (EMS20)指示執(zhí)行充電或放電的電池系統(tǒng)40的情況，但是，多個電池系統(tǒng)40可以同時被選擇為被指示執(zhí)行充電或放電的電池系統(tǒng)40。雖然第一實施例涉及使用額定電壓和最大充電/放電電流來計算電池系統(tǒng)40的可存儲/可用電能值的情況，但是，本發(fā)明不限于使用額定電壓的情況。充電/放電確定裝置200可以通過使用，例如，通用計算機作為基本硬件來實現(xiàn)。即，供電計劃部分201、系統(tǒng)信息獲取部分204、電池信息獲取部分202、系統(tǒng)信息傳遞部分206、電池信息傳遞部分 205、通信部分207、以及確定部分203可以通過使在計算機中提供的處理器運行程序來實現(xiàn)。在此情況下，充電/放電確定裝置200可以通過在計算機中預先安裝程序或在必要時在計算機中安裝存儲在諸如CD-ROM之類的存儲介質中或者通過網(wǎng)絡提供的程序來實現(xiàn)。(實施例2)根據(jù)第二實施例的系統(tǒng)類似于圖I或3所示出的根據(jù)第一實施例的系統(tǒng)。充電/放電確定裝置200A和充電/放電控制器420A的配置類似于根據(jù)第一實施例的充電/放電確定裝置200 (參見圖10)和充電/放電控制器420 (參見圖13)的配置。根據(jù)第二實施例的充電/放電確定裝置200A和充電/放電控制器420A在某些功能方面與根據(jù)第一實施例的充電/放電確定裝置200和充電/放電控制器420不同。下面將主要描述不同的功能。根據(jù)第二實施例的充電/放電確定裝置200A(EMS 20A)，除了在充電/放電確定裝置200中使用的確定標準之外,還考慮相應電池系統(tǒng)40的電池壽命來選擇執(zhí)行放電或充電的電池系統(tǒng)40 (涉及相應電池系統(tǒng)40的可用或可存儲電能值(與短缺或超額電能相比))。下面將描述考慮電池系統(tǒng)40的壽命延長來選擇電池系統(tǒng)40的方法?！愣?，電池系統(tǒng)40的壽命可以通過在其最佳充電因數(shù)(SOC)范圍(在下限α %和上限β %之間)內(nèi)對它執(zhí)行充電/放電控制來延長，而不是完全地對電池(BMU)41的電池單元進行充電(S0C是100% )或完全地對它們進行放電(S0C是0% )。鑒于上述情況，在第二實施例中，在其充電或放電之后其充電因數(shù)保持在最佳范圍內(nèi)的電池系統(tǒng)40被選為執(zhí)行充電或放電的電池系統(tǒng)40。例如，當接收到包含電池信息的通信消息時(參見圖11)，除了短缺或超額電能之夕卜，充電/放電確定裝置200A還基于每個電池系統(tǒng)40的額定容量、額定電壓、最大充電/放電電流、以及當前充電因數(shù)來計算充電或放電之后的預測充電因數(shù)。充電/放電確定裝置200A獲取每個電池系統(tǒng)40的最佳充電因數(shù)范圍，并選擇其預測充電因數(shù)在該最佳充電因數(shù)范圍內(nèi)的電池系統(tǒng)40作為執(zhí)行充電或放電的電池系統(tǒng)40。值得注意的是，每個電池系統(tǒng)40都具有唯一的最佳充電因數(shù)范圍。圖20示出了從每個電池系統(tǒng)40發(fā)送到充電/放電確定裝置200A并指示最佳充電因數(shù)范圍的示例通信消息。圖20示出的通信消息包括TCP/IP信頭、標識符、上限最佳充電因數(shù)(單位％)、以及下限最佳充電因數(shù)(單位％)。圖21 (稍后描述)分別示出了對應于β %和α %的上限最佳充電因數(shù)和下限最佳充電因數(shù)。圖20所示出的通信消息可以與圖11所示出的通信消息分開，或者與后者組合為單個消息。下面將參考圖21來描述最佳充電因數(shù)范圍。圖21示出了電池系統(tǒng)40的充電或放電之前和之后的充電因數(shù)以及其作為執(zhí)行充電或放電的電池系統(tǒng)40的資格之間的關系。在圖21的示例中，最佳充電因數(shù)范圍的上限和下限分別是β %和α %。如圖21所示，如果充電或放電之后其預測充電因數(shù)(SOC)在最佳充電因數(shù)范圍內(nèi)，則電池系統(tǒng)40作為執(zhí)行充電或放電的電池系統(tǒng)40是合格的，而不管其充電或放電之前的充電因數(shù)如何。圖22是根據(jù)第二實施例的由充電/放電確定裝置200A(EMS20A)執(zhí)行的過程的流程圖。在圖22中，如圖17所示的相同的步驟被給予與后者相同的參考標號。在步驟S401中，如在根據(jù)第一實施例的過程的步驟S201中，充電/放電確定裝置200A獲取電池信息和系統(tǒng)信息。在步驟S401中，充電/放電確定裝置200A獲取每個電池系統(tǒng)40的最佳充電因數(shù)范圍作為電池信息的一部分。在步驟S402中，如在根據(jù)第一實施例的過程的步驟S205中，充電/放電確定裝置200A確定要放電的電池系統(tǒng)40。步驟S402與步驟S205相同之處在于充電/放電確定裝置200A確定其可放電時間長于延遲時間并且其輸出功率高于短缺功率的電池系統(tǒng)40作為要放電的電池系統(tǒng)40。在第二實施例的步驟S402中，充電/放電確定裝置200還確定每個電池系統(tǒng)40的預測充電因數(shù)是否在最佳充電因數(shù)范圍內(nèi)。充電/放電確定裝置200A確定滿足以上全部條件的電池系統(tǒng)40作為要放電的電池系統(tǒng)40。 圖23示出了圖3所示出的系統(tǒng)的電池系統(tǒng)40A、40B、以及40C中的每一個的放電之前和之后的充電因數(shù)是否在其最佳充電因數(shù)范圍內(nèi)。在圖23的示例中，電池系統(tǒng)40A的放電后的充電因數(shù)(預測充電因數(shù))在最佳充電因數(shù)范圍內(nèi)，并且電池系統(tǒng)40A被選為要放電的電池系統(tǒng)40。步驟S403類似于步驟S402，因為不僅通過檢查每個電池系統(tǒng)40的可充電時間和可存儲功率，而且還確定每個電池系統(tǒng)40的預測充電因數(shù)是否在其最佳充電因數(shù)范圍內(nèi)，來確定要執(zhí)行充電的電池系統(tǒng)40。其它步驟與圖17的過程中的步驟相同，將不再進行詳細描述。一般而言，固定電池系統(tǒng)的原始成本較高。因此，優(yōu)選情況下要避免由于耗盡而頻繁地替換固定電池系統(tǒng)。根據(jù)第二實施例的充電/放電確定裝置200A，每個電池系統(tǒng)40的電池(BMU)41的壽命能夠被延長，因此，其替換時間能夠被延遲。結果，能夠降低從電力網(wǎng)90到房屋110的電力基礎設施的運行成本。(修改方案)在本發(fā)明的第二實施例的修改方案中，電池系統(tǒng)40'基于最佳充電因數(shù)范圍，以充電因數(shù)被保持在最佳范圍內(nèi)的方式來計算可存儲/可用功率值和可充電/可放電時間。例如，在電池系統(tǒng)40，的當前充電因數(shù)是50%并且其最佳充電因數(shù)范圍的上限和下限分別是80%和20%的情況下，電池系統(tǒng)40'按下列方式來校正要發(fā)送到充電/放電確定裝置200 (EMS 20)的電池信息。在第一實施例中，電池系統(tǒng)40將對應于50%的完成充電/放電的可存儲/可用功率值和可充電/可放電時間通知給充電/放電確定裝置200 (EMS20)。與此相對照，在第二實施例的修改方案中，電池系統(tǒng)40'將對應于30%的充電(當前充電因數(shù)和最佳充電因數(shù)范圍的上限80%之間的差)的可存儲功率和可充電時間以及對應于30%的放電(當前充電因數(shù)和最佳充電因數(shù)范圍的下限20%之間的差)的可存儲功率和可放電時間通知給充電/放電確定裝置200 (EMS 20)。圖24示出了修改方案中所使用的從每個電池系統(tǒng)40'發(fā)送的包含電池信息的示例通信消息。充電/放電確定裝置200可以通過以與第一實施例相同的方式進行操作，來確定執(zhí)行充電或放電的電池系統(tǒng)4(V，除了它從每個充電/放電控制器420獲取考慮最佳充電因數(shù)范圍而被校正的可存儲/可用功率值和可充電/可放電時間。
在修改方案中，考慮最佳充電因數(shù)范圍而被校正的可存儲/可用功率值和可充電/可放電時間被作為電池信息發(fā)送，但是，考慮最佳充電因數(shù)范圍而被校正的可存儲/可用電能值可以作為電池信息發(fā)送。也是在此情況下，充電/放電確定裝置200可以通過以與第一實施例相同的方式進行操作，來確定執(zhí)行充電或放電的電池系統(tǒng)40'，除了它從每個充電/放電控制器420獲取考慮最佳充電因數(shù)范圍而被校正的可存儲/可用電能值。
(實施例3)根據(jù)第三實施例的系統(tǒng)類似于圖I或3所示出的根據(jù)第一實施例的系統(tǒng)。充電/放電確定裝置200B和充電/放電控制器420B的配置類似于根據(jù)第一實施例的充電/放電確定裝置200 (參見圖10)和充電/放電控制器420 (參見圖13)的配置。根據(jù)第三實施例的充電/放電確定裝置200B和充電/放電控制器420B在某些功能方面與根據(jù)第一實施例的充電/放電確定裝置200和充電/放電控制器420不同。下面將主要描述不同的功能。根據(jù)第三實施例的充電/放電確定裝置200B (EMS 20B)，除了在充電/放電確定裝置200中使用的確定標準之外,還考慮相應電池系統(tǒng)40的電池壽命來選擇執(zhí)行放電或充電的電池系統(tǒng)40 (涉及相應電池系統(tǒng)40的可用或可存儲電能值(與短缺或超額電能相比))。下面將來描述考慮電池系統(tǒng)40的壽命延長而選擇電池系統(tǒng)40的方法。在第三實施例中，為了延長電池系統(tǒng)40的壽命，充電/放電確定裝置200B基于相應電池系統(tǒng)40的實際執(zhí)行的充電和放電的次數(shù)，以及為了延長壽命，相應電池系統(tǒng)40的充電和放電次數(shù)的最佳范圍的上限，來確定要執(zhí)行充電或放電的電池系統(tǒng)40。取決于其類型，為每個電池系統(tǒng)40的電池41規(guī)定了充電和放電的壽命次數(shù)，這是充電和放電的上限(可能)次數(shù)。因此，從壽命延長的視點來看，需要選擇其迄今為止執(zhí)行的充電和放電的次數(shù)以及充電和放電的壽命次數(shù)之間的差盡可能大的電池系統(tǒng)40。在第三實施例中，根據(jù)充電和放電的壽命次數(shù)，充電和放電的次數(shù)的最佳范圍的上限被設置為小于每個電池系統(tǒng)40的充電和放電的壽命次數(shù)。例如,如果某個電池系統(tǒng)40的充電和放電的壽命次數(shù)是8，000，則為了壽命延長，充電和放電的次數(shù)的最佳范圍的上限被設置為5，000。如果迄今為止執(zhí)行的充電和放電的次數(shù)在充電和放電的次數(shù)的最佳范圍的上限內(nèi)，則電池系統(tǒng)40作為執(zhí)行充電或放電的電池系統(tǒng)40是合格的。例如，在充電和放電的次數(shù)的最佳范圍的上限是5，000的情況下，如果迄今為止執(zhí)行的充電和放電的次數(shù)是6，000,則電池系統(tǒng)40被禁止執(zhí)行充電或放電，如果迄今為止執(zhí)行的充電和放電的次數(shù)是4，000，則允許執(zhí)行充電或放電。根據(jù)第三實施例的充電/放電確定裝置200B，每個電池系統(tǒng)40的電池(BMU) 41的壽命能夠被延長，因此，其替換時間能夠被延遲。結果，可以降低從電力網(wǎng)90到房屋110的電力基礎設施的運行成本。雖然上文描述了本發(fā)明的多個實施例，但是，它們只是示例，不應當被理解為限制本發(fā)明的范圍。這些新穎的實施例中的每一個都可以以其它各種形式來實施，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以省略它的一部分、替換為其它元素，或以各種方式更改。這些修改方案也包括在如權利要求書以及其等效內(nèi)容所定義的本發(fā)明中。
如上文所描述的，本發(fā)明使得提供在天然能源作為電力供應源被包含在電力網(wǎng)的情況下能夠穩(wěn)定電力網(wǎng)的充電/放電確定裝置成為可能。更具體而言，能夠正確地確定要執(zhí)行充電或放電的電池，并能夠防止電力網(wǎng)中的電力故障的發(fā)生。
本申請要求2011年3月28日提出的編號為No. 2011-069145的日本專利申請的優(yōu)先權，此處通過引用而并入此申請的全部內(nèi)容。
權利要求
1.一種用于管理電力系統(tǒng)中的天然能源發(fā)電設施、發(fā)電廠和多個電池的充電/放電確定裝置，所述裝置包括 系統(tǒng)信息獲取部分，被配置成獲取從所述天然能源發(fā)電設施提供到所述電力系統(tǒng)的天然能源電力的實際值； 電池信息獲取部分，被配置成從相應電池獲取電池電能信息，其中，所述電池電能信息指示所述相應電池的能夠從所述相應電池放電或在所述相應電池中充電的充電/放電電能；以及 確定部分，被配置成從所述多個電池當中確定至少一個要被充電/放電的電池，其中，當所述天然能源電力的實際值和預測值之間的差的絕對值大于閾值時，所述確定部分被配置成 (a)指示所述發(fā)電廠改變從所述發(fā)電廠向所述電力系統(tǒng)提供的電廠電力； (b)比較根據(jù)改變所述電廠電力所需的延遲時間和所述天然能源電力的實際值和預測值之間的差計算的超額或短缺電能與所述相應電池的充電/放電電能； (C)選擇充電/放電電能大于所述超額或短缺電能的至少一個電池；以及 (d)確定所選電池作為要被充電/放電的電池。
2.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中， 所述電池電能信息包括所述相應電池的電壓信息、電流信息、以及充電/放電時間。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中 所述電壓信息是所述相應電池的額定電壓； 所述電流信息是所述相應電池的最大充電/放電電流；以及 所述充電/放電時間與所述相應電池的充電因數(shù)相關。
4.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中，所述電池電能信息包括所述相應電池的所述充電/放電電能和充電/放電時間。
5.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中，當所述實際值和預測值之間的差的絕對值大于所述閾值，并且所述確定部分根據(jù)所述實際值和預測值之間的差檢測到電力短缺時，所述確定部分被配置成 (b-1)比較所述短缺電力與基于所述相應電池的所述電池電能信息計算的放電電能；以及 (c-1)選擇放電電能大于所述短缺電力的至少一個電池；以及 (d-1)確定所選電池作為要被放電的電池。
6.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中，當所述實際值和所述預測值之間的差的絕對值大于所述閾值，并且所述確定部分根據(jù)所述實際值和所述預測值之間的差檢測到電力超額時，所述確定部分被配置成 (b-2)比較所述超額電力與基于所述相應電池的所述電池電能信息計算的充電電能； (c-2)選擇充電電能大于所述超額電力的至少一個電池；以及 (d-2)確定所選電池作為要被充電的電池。
7.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中，所述確定部分被配置成選擇具有下列兩項的至少一個電池 大于所述超額或短缺電能的充電/放電電能；和長于所述延遲時間的充電/放電時間。
8.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中， 所述電池信息獲取部分被配置成從所述相應電池進一步獲取用于所述相應電池的電池壽命延長的最佳充電因數(shù)范圍，以及其中，所述確定部分被配置成 (c-3)選擇充電/放電電能大于所述超額或短缺電能，并且即使在充電所述超額電能或放電所述短缺電能之后其充電因數(shù)也在所述最佳充電因數(shù)范圍內(nèi)的至少一個電池。
9.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中， 所述電池信息獲取部分被配置成從所述相應電池進一步獲取考慮到電池壽命延長的所述相應電池的上限充電/放電次數(shù)， 其中，所述確定部分被配置成 (c-4)選擇充電/放電電能大于所述超額或短缺電能，并且其充電/放電次數(shù)小于所述上限充電/放電次數(shù)的至少一個電池。
10.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中，所述電池信息獲取部分被配置成從所述多個相應電池獲取使得能夠確定所述相應電池的充電/放電電能值的電池電能信息，為了電池壽命延長，作為充電了所述充電電能值或放電了所述放電電能值之后的充電因數(shù)的預測充電因數(shù)在所述相應電池的最佳充電因數(shù)范圍內(nèi)。
11.一種用于管理電力系統(tǒng)中的天然能源發(fā)電設施、發(fā)電廠和多個電池的充電/放電確定方法，所述方法包括 (a)獲取從所述天然能源發(fā)電設施提供到所述電力系統(tǒng)的天然能源電力的實際值； (b)從相應電池獲取電池電能信息，其中，所述電池電能信息指示所述相應電池的能夠從所述相應電池放電或在所述相應電池中充電的充電/放電電能；以及 (C)從所述多個電池當中確定至少一個要被充電/放電的電池，其中，當所述天然能源電力的實際值和預測值之間的差的絕對值大于閾值時，所述步驟(C)包括 (c-1)指示所述發(fā)電廠改變從所述發(fā)電廠向所述電力系統(tǒng)提供的電廠電力； (c-2)比較根據(jù)改變所述電廠電力所需的延遲時間和所述天然能源電力的實際值和預測值之間的差計算的超額或短缺電能與所述相應電池的所述充電/放電電能； (c-3)選擇充電/放電電能大于所述超額或短缺電能的至少一個電池；以及 (c-4)確定所選電池作為要被充電/放電的電池。
全文摘要
提供了一種用于管理電力系統(tǒng)中的天然能源發(fā)電設施、發(fā)電廠和多個電池的充電/放電確定裝置和方法。該裝置包括被配置成獲取從所述天然能源發(fā)電設施提供到所述電力系統(tǒng)的天然能源電力的實際值的系統(tǒng)信息獲取部分；被配置成從相應電池獲取電池電能信息的電池信息獲取部分，其中，所述電池電能信息指示所述相應電池的能夠從所述相應電池放電或在其中充電的的充電/放電電能；以及被配置成從所述多個電池當中確定至少一個要被充電/放電的電池的確定部分。
文檔編號H01M10/42GK102709961SQ20121008528
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權日2011年3月28日
發(fā)明者伊瀨恒太郎, 和田卓久, 寺本圭一, 西林泰如 申請人:株式會社東芝