能量存儲(chǔ)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種通過(guò)響應(yīng)于指示隨時(shí)間變化的電能的未來(lái)價(jià)格的價(jià)格數(shù)據(jù)和通過(guò)對(duì)能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電引起的能量損耗而對(duì)能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電來(lái)控制電能的存儲(chǔ)的方法，該方法包括：通過(guò)將定價(jià)數(shù)據(jù)中的局部最低價(jià)格的下一次出現(xiàn)選擇作為候選充電時(shí)機(jī)或?qū)⒍▋r(jià)數(shù)據(jù)中的局部最高價(jià)格的下一次出現(xiàn)選擇作為候選放電時(shí)機(jī)來(lái)檢測(cè)關(guān)于定價(jià)數(shù)據(jù)的交替的候選充電和放電時(shí)機(jī)；如果那個(gè)候選充電或放電時(shí)機(jī)與定價(jià)數(shù)據(jù)中的另一個(gè)隨后價(jià)格之間的價(jià)格差異至少足以補(bǔ)償由對(duì)所述能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電引起的能量損耗，則批準(zhǔn)候選充電或放電時(shí)機(jī)；以及分別在批準(zhǔn)的充電和放電時(shí)機(jī)時(shí)對(duì)能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電。
【專(zhuān)利說(shuō)明】能量存儲(chǔ)
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2012年3月30日向歐洲專(zhuān)利局提交的EP12162695. 6的在先提交 日的權(quán)益，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本公開(kāi)涉及能量存儲(chǔ)。

【背景技術(shù)】
[0004] 本文中所提供的"【背景技術(shù)】"描述以對(duì)本公開(kāi)的背景作一般性說(shuō)明為目的。就其 描述程度而言，描述在【背景技術(shù)】部分的、目前署名的發(fā)明人的工作以及申請(qǐng)時(shí)未另限定為 現(xiàn)有技術(shù)資格的說(shuō)明方面，既沒(méi)有明確地也沒(méi)有隱含地承認(rèn)作為與本發(fā)明的相對(duì)的現(xiàn)有技 術(shù)。
[0005] 隨著電池組價(jià)格的降低、電池組容量的增加以及將不可預(yù)知性引進(jìn)到能量產(chǎn)生的 可再生能源的增長(zhǎng)，用于電網(wǎng)的電池組存儲(chǔ)變?yōu)橛糜陔娋W(wǎng)平衡的一個(gè)越來(lái)越值得注意的可 替換方式。在此使用的術(shù)語(yǔ)"電網(wǎng)平衡（gridbalancing)"指的是盡力將電網(wǎng)的消耗需求 與生產(chǎn)能力或與電網(wǎng)相關(guān)的供給能力相關(guān)聯(lián)的持續(xù)需求，并且"電網(wǎng)（grid) "被用作用于供 電網(wǎng)絡(luò)的通用術(shù)語(yǔ)。
[0006] 通常，針對(duì)電網(wǎng)的使用量圖案（usagepattern)在24小時(shí)時(shí)段的期間會(huì)顯著改 變。夜間的使用量通常低于正常工作日期間。在日間的時(shí)間段內(nèi)，在與工業(yè)活動(dòng)時(shí)間和工 人休息時(shí)間以及與諸如烹飪晚餐的非工作活動(dòng)的典型時(shí)間有關(guān)的消耗圖案中會(huì)存在明顯 的峰（peak)和谷（trough)。
[0007] 在消耗圖案中的這個(gè)變化的一個(gè)影響在于與任何特定時(shí)間時(shí)的電力供給相關(guān)聯(lián) 的價(jià)格。價(jià)格變化與預(yù)期需求總體上成反比關(guān)系，使得電力在高需求的時(shí)間（或更確切地 是在高需求的預(yù)期時(shí)間）較貴并且在較低需求的預(yù)期時(shí)間較便宜。
[0008] 價(jià)格變化具有對(duì)電網(wǎng)的操作的不同影響。首先，為大宗用戶(hù)在較低需求的時(shí)間汲 取電力提供獎(jiǎng)勵(lì)。所以如果工廠能夠在夜間操作，其電費(fèi)會(huì)顯著低于在日間等效操作所使 用的電費(fèi)。其次，為發(fā)電公司在較高需求的時(shí)間提供額外發(fā)電能力提供獎(jiǎng)勵(lì)。
[0009] 價(jià)格體系（pricingstructure)總體上是通過(guò)電力供應(yīng)商與諸如經(jīng)銷(xiāo)商的大宗用 戶(hù)之間的相互作用而預(yù)先設(shè)定的。例如，存在諸如拍賣(mài)的日常交互，其設(shè)定在下一個(gè)日歷上 的一天或24小時(shí)時(shí)段或下星期期間的不同時(shí)間時(shí)針對(duì)電力供應(yīng)所征收的價(jià)格。然后這些 價(jià)格可向市場(chǎng)公布使得消費(fèi)者和供應(yīng)商可基于所公開(kāi)的與時(shí)間相關(guān)的價(jià)格體系采取它們 認(rèn)為適宜的任何行動(dòng)。
[0010] 更復(fù)雜的電網(wǎng)平衡設(shè)置適用于可再生能源。通常，在許多國(guó)家存在強(qiáng)有力的政府 獎(jiǎng)勵(lì)以增加或保持諸如太陽(yáng)能、風(fēng)能或波浪發(fā)電的所謂可再生能源的發(fā)電能力。盡管這些 可再生能源在降低非可再生碳資源的使用方面具有許多優(yōu)點(diǎn)，但它們存在任何時(shí)間提供電 力的量均取決于處于電力公司控制之外的自然環(huán)境方面上的缺點(diǎn)。例如，太陽(yáng)會(huì)走到云的 后面或者風(fēng)會(huì)變?nèi)酰@些都會(huì)導(dǎo)致來(lái)自太陽(yáng)能或風(fēng)能產(chǎn)生的電力的量相對(duì)突然減少。所以 對(duì)于日間的時(shí)間來(lái)說(shuō)，當(dāng)依賴(lài)可再生能源時(shí)，電力發(fā)電機(jī)需要將以下事實(shí)構(gòu)建至定價(jià)模型 中，即在突發(fā)的臨時(shí)通知下需要可替換的供電電源。
[0011] 為解決這兩方面的需要，已提出從電網(wǎng)中存儲(chǔ)電力并且隨后在特定需要的時(shí)間釋 放到電網(wǎng)。多種技術(shù)可用于以這種方式存儲(chǔ)電力。在一個(gè)實(shí)例中，可使用一個(gè)或多個(gè)可充 電電池組。在其他實(shí)例中，可采用機(jī)械能存儲(chǔ)，例如通過(guò)將巨大的飛輪連接至發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電 機(jī)結(jié)構(gòu)，或者通過(guò)將水從較低點(diǎn)抽到較高點(diǎn)使得當(dāng)從較高點(diǎn)釋放水時(shí)其可驅(qū)動(dòng)渦輪進(jìn)行發(fā) 電。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本公開(kāi)提供了一種通過(guò)響應(yīng)指示隨時(shí)間過(guò)去的電能的未來(lái)價(jià)格（futureprice) 的定價(jià)數(shù)據(jù)和由充電與放電能量存儲(chǔ)裝置所引起的能量損耗而對(duì)能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電 和放電來(lái)控制電能存儲(chǔ)的方法，該方法包括 ：
[0013] 通過(guò)將定價(jià)數(shù)據(jù)中的局部最低價(jià)（locallyminimumprice)的下一次出現(xiàn)選擇作 為候選（candidate)充電時(shí)機(jī)或?qū)r(jià)格數(shù)據(jù)中的局部最高價(jià)（locallymaximumprice)的 下一次出現(xiàn)選擇作為候選放電時(shí)機(jī)來(lái)檢測(cè)關(guān)于定價(jià)數(shù)據(jù)的交替的候選充電與放電時(shí)機(jī)； [0014] 如果候選充電或放電時(shí)機(jī)與定價(jià)數(shù)據(jù)中的另一個(gè)隨后價(jià)格之間的價(jià)格差異至少 足以補(bǔ)償由對(duì)能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電所引起的能量損耗，則批準(zhǔn)（validate)候選 充電或放電時(shí)機(jī)；以及
[0015] 分別在批準(zhǔn)的充電和放電時(shí)機(jī)時(shí)對(duì)能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電。
[0016] 本公開(kāi)認(rèn)識(shí)到電池組存儲(chǔ)操作可由價(jià)格機(jī)制觸發(fā)，其中當(dāng)電力便宜（或"干凈的 (clean)"，術(shù)語(yǔ)"干凈的"和"污濁的（dirty)"與產(chǎn)生電力的環(huán)境和/或碳消耗有關(guān)）時(shí)進(jìn) 行充電并且當(dāng)電力較貴（或"污濁的"）時(shí)進(jìn)行放電。
[0017] 然而創(chuàng)建從預(yù)測(cè)的（或之前拍賣(mài)的）價(jià)格表規(guī)劃正確的充電與放電時(shí)間的算法不 是簡(jiǎn)單的任務(wù)。實(shí)施方式至少可緩解這個(gè)問(wèn)題。作為輸入，方法的實(shí)施方式采用未來(lái)電力 價(jià)格（隨時(shí)間變化）的價(jià)格表和電池組系統(tǒng)的往返效率。作為輸出，方法的實(shí)施方式可提 供何時(shí)對(duì)電池組進(jìn)行充電和何時(shí)對(duì)電池組進(jìn)行放電的時(shí)間列表。
[0018] 這個(gè)技術(shù)的有效性不限于電池組；其還可以用于各種存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括（例如）利用 旋轉(zhuǎn)主體（mass)的轉(zhuǎn)動(dòng)能量進(jìn)行存儲(chǔ)。其還可用于其他基于價(jià)格的采購(gòu)系統(tǒng)。
[0019] 已經(jīng)通過(guò)總體介紹的方式提供了前述段落，但不旨在限制以上權(quán)利要求的范圍。 通過(guò)參照以下結(jié)合附圖所做的詳細(xì)描述，可更好地理解所描述的實(shí)施方式和另外的優(yōu)點(diǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照以下示例性實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明更全面的 理解及容易獲得的本發(fā)明伴隨的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更容易獲得，在附圖中：
[0021] 圖1示意性示出了包括能量存儲(chǔ)裝置的電網(wǎng)的一部分；
[0022] 圖2示意性示出了具有能量存儲(chǔ)裝置的電力發(fā)電機(jī)；
[0023] 圖3示意性示出了具有能量存儲(chǔ)裝置的電力消費(fèi)者；
[0024] 圖4示意性示出了能量存儲(chǔ)裝置；
[0025] 圖5a和圖5b示意性示出了圖4的裝置的一方面的更詳細(xì)的細(xì)節(jié)；
[0026] 圖6示意性示出了充電/放電控制器；
[0027] 圖7示意性示出了機(jī)械能存儲(chǔ)；
[0028] 圖8至圖10示意性示出了根據(jù)使用中的充電、存儲(chǔ)和放電系統(tǒng)的"往返 (round-trip) "效率的公開(kāi)的價(jià)格體系內(nèi)的實(shí)例充電和放電次數(shù)；
[0029] 圖11是示出了充電/放電控制器的操作的示意性流程圖；以及
[0030] 圖12至圖16示意性示出了使用圖11的流程圖制定的充電與放電判定。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 通過(guò)介紹的方式，將首先描述用于存儲(chǔ)和釋放電網(wǎng)電力的基于電池組的系統(tǒng)。這 樣的布置通常包括：
[0032]a)電池組充電器，其將市電電壓（諸如230伏特（V)的交流電（AC))轉(zhuǎn)換成較低 的（例如，48V)直流（DC)電壓
[0033] b)電池組（battery)
[0034]c)諸如所謂的并網(wǎng)逆變器（grid-tiedinverter)的逆變器，其將來(lái)自電池組的 DC電壓轉(zhuǎn)換回市電電壓（例如，230V的AC電壓），或更籠統(tǒng)地說(shuō)，轉(zhuǎn)換成高于電池組電壓的 電壓。
[0035] 所有的這三個(gè)特征會(huì)導(dǎo)致能量損耗并且因此可被認(rèn)為是呈現(xiàn)特定效率。系統(tǒng)的總 效率被稱(chēng)作為"往返"效率，用于指示其表示將輸入到充電/放電系統(tǒng)中的能量的量與從系 統(tǒng)中恢復(fù)的能量的量聯(lián)系在一起的單個(gè)的效率圖。往返效率在經(jīng)濟(jì)上影響其是否適合于執(zhí) 行充電/放電周期。
[0036] 可從該系統(tǒng)的初步評(píng)估中得知針對(duì)特定系統(tǒng)的往返效率，例如在制造或裝配后進(jìn) 行測(cè)試時(shí)?？商鎿Q地，往返效率可通過(guò)系統(tǒng)本身進(jìn)行測(cè)量，例如，諸如一天一次、或者每個(gè)充 電/放電周期一次的周而復(fù)始。在這種情況下，系統(tǒng)可應(yīng)用已知的技術(shù)測(cè)量在充電過(guò)程中 提供至系統(tǒng)的能量的量和放電過(guò)程中從系統(tǒng)中釋放的能量的量。
[0037] 如所提及的，往返效率Eff是諸如在市電電壓下測(cè)量的充電/存儲(chǔ)/放電系統(tǒng)的 總效率。例如，如果用于對(duì)電池組進(jìn)行充電的電力的系統(tǒng)消耗lkWh(千瓦時(shí)），那么可傳遞 回到電網(wǎng)的的能量的真實(shí)量不是lkWh，而是lkWhXEff。
[0038] 例如，在具有85%的往返效率的系統(tǒng)中，這意味著對(duì)于lkWh的能量輸入，輸送回 電網(wǎng)的能量應(yīng)該是：
[0039]lkffhXO. 85 = 0. 85kffh
[0040] 以另一種方式看，對(duì)于輸送回電網(wǎng)的每一個(gè)lkWh的能量，系統(tǒng)必須消耗lkW/Eff 以提供電池組中的必要的充電量以便將lkWh輸送回電網(wǎng)。
[0041] 因此，在輸送lkWh至電網(wǎng)的充電/放電周期中能量損耗的量是（lkWh/Eff)-lkWh
[0042] 令：
[0043] Pc=在對(duì)電池組進(jìn)行充電時(shí)支付lkWh的電價(jià)
[0044]PD =在電池組放電時(shí)接收l(shuí)kWh的電價(jià)
[0045] 那么，當(dāng)將lkWh輸送回電網(wǎng)時(shí)損耗的電力的成本是：
[0046]成本=((1/Eff)-1) ?Pc
[0047] 由此，遵循其進(jìn)行充電和放電僅在經(jīng)濟(jì)上是有意義的，如果：
[0048]PD-Pc>((l/Eff)-1) *PC
[0049] 或者簡(jiǎn)單地：
[0050]PD>PC/Eff
[0051] 將在下文中論述根據(jù)充電/存儲(chǔ)/放電效率來(lái)選擇充電與放電次數(shù)的技術(shù)。
[0052] 圖1示意性地示出了包括能量存儲(chǔ)裝置的電力網(wǎng)的一部分。
[0053] 顯然地，真實(shí)的電力網(wǎng)是復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。所以為使示圖簡(jiǎn)單起見(jiàn)，圖1僅示出了單個(gè) 的電力發(fā)電機(jī)10,單個(gè)的電力消費(fèi)者20、鏈接發(fā)電機(jī)10與消費(fèi)者20的輸電線30以及連接 至輸電線30的能量存儲(chǔ)40。如所提及的，可以理解的是真實(shí)的電網(wǎng)可包括許多不同的發(fā)電 機(jī)、大量的消費(fèi)者和鏈接發(fā)電機(jī)和消費(fèi)者的潛在復(fù)雜的輸電線的集合，有時(shí)在發(fā)電機(jī)與消 費(fèi)者之間插入所謂的配電器。然而，與實(shí)施方式有關(guān)的一般原理可參考在圖1中示出的簡(jiǎn) 化的電網(wǎng)布置來(lái)描述。
[0054] 在操作中，發(fā)電機(jī)10以基本能級(jí)將電力經(jīng)由傳輸線路30提供給消費(fèi)者20。然而， 在可替換的模式中，能量存儲(chǔ)40可將由發(fā)電機(jī)10生成的一些電能存儲(chǔ)在諸如一個(gè)或多個(gè) 電池組的電力存儲(chǔ)布置中。例如，能量存儲(chǔ)40可在消費(fèi)者20的低需求時(shí)存儲(chǔ)由發(fā)電機(jī)10 生成的電力，其可以依次由發(fā)電機(jī)10所設(shè)定的低定價(jià)反映出來(lái)。在消費(fèi)者20的高需求時(shí) 間，并且因此是高電價(jià)的時(shí)間，能量存儲(chǔ)40例如可通過(guò)對(duì)電池組進(jìn)行放電或部分地放電并 且將由放電操作所釋放的能量提供到傳輸線路30來(lái)將能量釋放至電網(wǎng)。釋放的能量至少 可在提供消費(fèi)者20的瞬時(shí)需要中用于補(bǔ)充從發(fā)電機(jī)10輸出的電力。
[0055] 在圖1中，能量存儲(chǔ)40被示出為連接至依次表示至電網(wǎng)的連接的傳輸線路30的 獨(dú)立系統(tǒng)。在圖2和圖3中示出了不同的布置。具體地，圖2示意性地示出了具有能量存 儲(chǔ)裝置的電力發(fā)電機(jī)，并且圖3示意性地示出了具有能量存儲(chǔ)裝置的電力消費(fèi)者。
[0056] 首先參照?qǐng)D2,發(fā)電機(jī)10'具有相關(guān)聯(lián)的能量存儲(chǔ)40'。這意味著發(fā)電機(jī)10'可 控制能量存儲(chǔ)40'并使用其作為發(fā)電處理的一部分。在任何時(shí)刻，由發(fā)電機(jī)10'供應(yīng)至傳 輸線路30的電力可來(lái)源于諸如渦輪機(jī)或太陽(yáng)能電池板的發(fā)電裝置或者可從能量存儲(chǔ)裝置 40'先前存儲(chǔ)的能量得到。
[0057] 在圖3中，消費(fèi)者20'具有相關(guān)聯(lián)的能量存儲(chǔ)40"。使用這個(gè)布置，在任何時(shí)刻，消 費(fèi)者可將能量提供給用于存儲(chǔ)的能量存儲(chǔ)40"，或者從由能量存儲(chǔ)40"保留的存儲(chǔ)能量提 取能量。
[0058] 事實(shí)上，圖1至圖3的布置之間的差異更多的在于語(yǔ)義上而非真正意義上。在許多 方面，能量存儲(chǔ)的物理上的定位無(wú)關(guān)緊要，或者至少物理位置可以是與其班組控制（party controls)、能量存儲(chǔ)的使用費(fèi)用和益處不相關(guān)的。例如，圖1中的能量存儲(chǔ)40可處于發(fā)電 機(jī)10的組織運(yùn)轉(zhuǎn)、消費(fèi)者或第三方的控制下。參照?qǐng)D2,盡管能量存儲(chǔ)40'被示出為直接連 接至發(fā)電機(jī)10'，但其不必與發(fā)電機(jī)10'位于一處，而是可以是在發(fā)電機(jī)10'的控制下的遠(yuǎn) 程設(shè)備。在圖3中，即使能量存儲(chǔ)40"位于消費(fèi)者的處所，但仍不意味著其處于消費(fèi)者的控 制下。例如，能量存儲(chǔ)40"可被實(shí)施為家庭消費(fèi)者的電表布置的一部分，以便在電力發(fā)電機(jī) 或配電公司的控制下運(yùn)行作用，以設(shè)置用于平衡其中消費(fèi)者單獨(dú)的電力消耗的輸出的峰和 谷和/或通過(guò)在一天的便宜時(shí)間存儲(chǔ)電力并且在一天的較昂貴的時(shí)間將其送回到電網(wǎng)（或 者到消費(fèi)者）來(lái)產(chǎn)生收益（和/或允許更低的用戶(hù)價(jià)目表）。實(shí)際上，能量存儲(chǔ)40"可位于 消費(fèi)者的處所，但事實(shí)上具有至電網(wǎng)的直接連接，被示意性示出為虛線50。
[0059] 在一些情形下，在大量的"損耗"能量被釋放為熱量的意義上，實(shí)際上可以至少被 部分減輕由于能量存儲(chǔ)的充電-存儲(chǔ)-放電操作中的低效率所導(dǎo)致的能量損耗，并且這個(gè) 熱量可被用于幫助在其上適合能量存儲(chǔ)的位置處進(jìn)行空間加熱或水加熱。如果情況是這樣 的，那么該位置原則上可以針對(duì)從能量存儲(chǔ)中的損耗貢獻(xiàn)的熱量開(kāi)賬單或者付費(fèi)。這樣的 費(fèi)用可用于抵消與能量存儲(chǔ)中的系統(tǒng)損耗有關(guān)的低效率。
[0060] 因此，可以看出在能量存儲(chǔ)的定位和控制方面可以有許多不同的選擇。還將理解 的是不同規(guī)模的裝置適合于不同的用途。例如，對(duì)于諸如圖3的存儲(chǔ)器40"的能量存儲(chǔ)，其 位于消費(fèi)者的處所，期望裝置本身在物理上被合理地緊湊化，例如不大于小的手提箱。使用 當(dāng)前的電池組技術(shù)，這將會(huì)將存儲(chǔ)能量的能力限制在幾kWh的量。另一方面，諸如與發(fā)電機(jī) 相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器40'的能量存儲(chǔ)在物理尺寸和存儲(chǔ)能力兩者上會(huì)是相當(dāng)大的。然而，不論 是哪種情況，用于選擇何時(shí)對(duì)能量存儲(chǔ)進(jìn)行充電和何時(shí)對(duì)能量存儲(chǔ)進(jìn)行放電的算法或做判 定的過(guò)程從屬于相同的總體原則。
[0061] 圖4示意性示出了能量存儲(chǔ)裝置，并且圖5示意性示出了裝置的一部分的更詳細(xì) 的細(xì)節(jié)。
[0062] 參照?qǐng)D4,能量存儲(chǔ)裝置包括可訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)120的充電/放電控制器100,該數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)120例如通過(guò)因特網(wǎng)數(shù)據(jù)連接130存儲(chǔ)從諸如配電公司的定價(jià)數(shù)據(jù)的來(lái)源中檢索的 定價(jià)數(shù)據(jù)的時(shí)間順序。充電/放電控制器100根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)120中存儲(chǔ)的定價(jià)數(shù)據(jù)來(lái)控制 能量存儲(chǔ)140的充電或放電。能量存儲(chǔ)140可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)電連接110連接到電網(wǎng)（或 可根據(jù)在圖1至圖3的示意性表示的連接到傳輸線路30)。注意，圖4中的所有的項(xiàng)可從 電網(wǎng)或另一電源接收它們的運(yùn)行電力（operationpower),而與以下事實(shí)無(wú)關(guān)，即能量存儲(chǔ) 140可連接到電網(wǎng)以存儲(chǔ)來(lái)自電網(wǎng)的能量和向電網(wǎng)提供能量。
[0063] 圖5a提供了能量存儲(chǔ)140的更詳細(xì)的示意性實(shí)例。諸如鋰離子電池的次級(jí)電子 電池150的陣列以串聯(lián)/并聯(lián)布置而相互連接，以便在所要求的操作電壓下設(shè)置一個(gè)或多 個(gè)電池。電池組被連接至電池管理系統(tǒng)（BMS) 170、逆變器190和充電器180。
[0064] 例如，如果每個(gè)電池具有比方說(shuō)3V的額定工作電壓，并且系統(tǒng)作為一個(gè)整體具有 所需要的比方說(shuō)48V的工作電壓，然后電池可被布置為并聯(lián)連接的電池組160的組，每個(gè)電 池組包括串聯(lián)連接的16個(gè)電池150的鏈。
[0065] 電池管理系統(tǒng)（BMS) 170計(jì)算每個(gè)電池組中的電量并且保持對(duì)單獨(dú)的電池電壓的 追蹤，使得BMS170可將是否需要臨時(shí)停止充電或放電的消息發(fā)信號(hào)給充電/放電控制器 100以避免電池之間的充電狀態(tài)的失衡。BMS170通常還將電池組端子電壓、估計(jì)的電量、 電池序列號(hào)和/或可能的其他數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞到充電/放電控制器100。
[0066] 充電器180從電網(wǎng)接收電能，例如，在表示提供給在該國(guó)家中家庭消費(fèi)者使用的 額定電壓的所謂的"市電"電壓下接收來(lái)自電網(wǎng)的電能。例如，市電電壓可以是230V或 240V，且可以低到110V。一般來(lái)說(shuō)，市電電力被提供為AC電力，然而電池150以DC方式運(yùn) 行。所以，充電器180具有三個(gè)主要功能：其將市電電壓下調(diào)到電池組160的工作電壓，其 相對(duì)市電電壓的任何改變使下調(diào)的電壓是穩(wěn)定的，并且即使在其輸入是AC信號(hào)的情況下， 其提供平穩(wěn)的輸出電壓。
[0067]逆變器190提供與充電器180的功能大體相反的功能。逆變器190從電池組160 接收DC電壓并且將其轉(zhuǎn)換成（通常較高的）輸出AC電壓。例如，逆變器190可從電池組 160接收48V的DC供電并且使用已知的逆變器技術(shù)將其轉(zhuǎn)換成輸出AC市電電壓。逆變器 190的輸出被送回至電網(wǎng)和/或至消費(fèi)者用于本地使用。
[0068] 充電器180和逆變器190在充電/放電控制器100的控制下操作，以便在由充電 /放電控制器1〇〇設(shè)定的充電時(shí)間或放電時(shí)間是開(kāi)始運(yùn)行。
[0069] 圖5b示意性示出了不同的實(shí)例布置，其中開(kāi)關(guān)172控制由電池組160構(gòu)成的電力 存儲(chǔ)是否被連接至充電器180、逆變器190或者是否既不被連接至充電器180也不被連接至 逆變器190。開(kāi)關(guān)在充電/放電控制器100的控制下進(jìn)行操作。如上所述，開(kāi)關(guān)170的功能 可包括發(fā)送數(shù)據(jù)到充電/放電控制器100,以便指示電池組160的充電的當(dāng)前狀態(tài)。這個(gè)特 征是可選擇的；在一些實(shí)施方式中，充電/放電控制器100可基于由表示最近充電和放電周 期的充電/放電控制器100所保留的信息來(lái)分析得出電池組160的充電狀態(tài)。然而，在可 替換的方式中，開(kāi)關(guān)170可包括檢測(cè)器，該檢測(cè)器例如通過(guò)在空負(fù)荷或者測(cè)試負(fù)荷情況下 監(jiān)測(cè)它們的輸出電壓來(lái)檢測(cè)電池組160的當(dāng)前充電狀態(tài)。
[0070] 圖6示意性示出了充電/放電控制器100的更詳細(xì)的細(xì)節(jié)。圖6的環(huán)境是圖5a 的布置，雖然技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到相似的布置可應(yīng)用于圖5b的系統(tǒng)。
[0071] 如上所述，充電/放電控制器100例如經(jīng)由控制接口 240控制BMS170、充電器180 和逆變器190的操作。充電/放電控制器100包括：微處理器（CPU) 200 ;存儲(chǔ)器210,諸如 機(jī)器可讀非臨時(shí)性存儲(chǔ)介質(zhì)（例如，只讀存儲(chǔ)器、永久隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、磁盤(pán)介質(zhì)或光盤(pán)介 質(zhì)），用于存儲(chǔ)程序代碼以控制充電/放電控制器100的操作，并且其還可以包括用于臨時(shí) 存儲(chǔ)在由CPU200所執(zhí)行的計(jì)算中所使用的數(shù)據(jù)的工作存儲(chǔ)器；輸入/輸出接口 220 ;用于 與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)120接口連接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口 230 ;以及控制接口 240,在CPU200的控制下操 作并且其傳遞控制信號(hào)以控制BMS170、充電器180和逆變器190的操作。充電/放電控制 器100的各種組件通過(guò)總線布置250連接在一起。
[0072] 在操作中，CPU200執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器210中的程序代碼以經(jīng)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口 230 訪問(wèn)定價(jià)信息。在至少一些實(shí)施方式中，CPU200還訪問(wèn)指示出電池組160的當(dāng)前充電狀 態(tài)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)（如上所述）例如可經(jīng)由控制接口 240從BMS170訪問(wèn)?？商鎿Q地，CPU 200可基于先前執(zhí)行的充電和放電周期得出電池組160的當(dāng)前充電狀態(tài)的分析的指示?；?于這些數(shù)據(jù)，CPU200設(shè)定下一次充電或放電周期的時(shí)間，可能在情況可以是，在那時(shí)控制 控制接口 240以視情況操作充電器180或逆變器190來(lái)設(shè)置充電周期或放電周期。一般地 說(shuō)，如果電池組的電量多于50%，那么下一個(gè)周期正常將是放電周期。如果電池組當(dāng)前電量 少于50%，那么由CPU200設(shè)定的下一個(gè)周期正常將是充電周期。
[0073] 輸入/輸出接口 220使用一個(gè)外部裝置或多個(gè)外部裝置提供數(shù)據(jù)連接。例如，充 電/放電控制器1〇〇可與發(fā)電機(jī)或配電公司進(jìn)行交互，使得發(fā)電機(jī)或配電公司可（例如）支 配某個(gè)充電或放電操作，否則這些操作將由CPU200來(lái)規(guī)劃。在另一個(gè)布置中，輸入/輸出 接口 220可將數(shù)據(jù)輸出至本地用戶(hù)，例如以表示諸如下一次計(jì)劃的充電和放電周期和/或 電池組160的當(dāng)前充電狀態(tài)的數(shù)據(jù)顯示的形式提供給本地消費(fèi)者。
[0074] 在更多的可能中，目前被描述為由CPU200執(zhí)行的一些功能實(shí)際上可遠(yuǎn)程執(zhí)行， 使得充電或放電周期的定時(shí)是使用如下描述的算法進(jìn)行設(shè)定，而算法是在遠(yuǎn)程位置處執(zhí)行 而非本地充電/放電控制器。然后利用輸入/輸出接口 220將定時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至本地充電/ 放電控制器100,以由CPU200和控制接口 240來(lái)實(shí)施。
[0075] 圖7示意性示出了機(jī)械能存儲(chǔ)的一個(gè)實(shí)例，包括通過(guò)配電軸310連接至電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)布置320的飛輪300。這里，應(yīng)注意在有些情況下，電動(dòng)機(jī)可"反向地"操作，以便當(dāng) 通過(guò)機(jī)械旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)時(shí)起到電力發(fā)電機(jī)的作用。所以在當(dāng)前實(shí)例中，當(dāng)期望對(duì)設(shè)備 進(jìn)行"充電"時(shí)，就是說(shuō)使用圖7的系統(tǒng)存儲(chǔ)能量，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)320起到電動(dòng)機(jī)的作用 以轉(zhuǎn)動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)飛輪300。當(dāng)電力從電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)320斷開(kāi)時(shí)，飛輪300繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。當(dāng) 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)320既不起到電動(dòng)機(jī)也不起到發(fā)電機(jī)的作用時(shí)可設(shè)置離合器裝置330以將 軸310從電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)320斷開(kāi)。通過(guò)這么做，離合器裝置330可減少隨著時(shí)間推移在 系統(tǒng)中的機(jī)械損耗。
[0076] -般來(lái)說(shuō)，由電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)320提供的機(jī)械驅(qū)動(dòng)力被移除之后，巨大的飛輪300 可繼續(xù)旋轉(zhuǎn)很長(zhǎng)時(shí)間。這通過(guò)以旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能的形式存儲(chǔ)能量來(lái)提供能量存儲(chǔ)。系統(tǒng)可通過(guò) 使用離合器裝置330連接至旋轉(zhuǎn)的300來(lái)"放電"（或者換言之將存儲(chǔ)的能量取回作為電 能）至電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)320,然后其作為發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生輸出電力。
[0077] 盡管可采取減少圖7的系統(tǒng)中的機(jī)械損耗的步驟，但將顯而易見(jiàn)的是大多數(shù)情況 下飛輪300將逐漸減慢。同樣，如果圖5的電池組160被放置足夠長(zhǎng)的時(shí)間，那么它們會(huì)逐 漸地自放電。這個(gè)特性不是對(duì)于所有的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)都是成立的，例如，包括將水從較低水 平抽到較高水平的系統(tǒng)不會(huì)受到任何與時(shí)間相關(guān)的能量損耗。但是對(duì)于確實(shí)具有存儲(chǔ)的能 量的衰變量的實(shí)例系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，將在下面論述具體的因素。
[0078] 在詳細(xì)論述用于選擇針對(duì)對(duì)能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電的次數(shù)的算法之前，將 論述定價(jià)數(shù)據(jù)和設(shè)備效率的一般方面。
[0079] 圖8至圖10示意性示出了根據(jù)使用中的充電、存儲(chǔ)和放電系統(tǒng)的效率在公開(kāi)的價(jià) 格體系內(nèi)的進(jìn)行充電和放電次數(shù)的實(shí)例。
[0080] 在這些實(shí)例中使用的定價(jià)數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)的時(shí)間順序并且涉及一個(gè)實(shí)例市場(chǎng)中的 九天的時(shí)段，并且包括取決于一天時(shí)間的傳輸與分配成本。每個(gè)圖表的水平軸從1月1日 開(kāi)始直到1月9日結(jié)束，并且每個(gè)圖表的垂直軸涉及任意的成本比例。三個(gè)單獨(dú)的圖表涉 及不同的系統(tǒng)效率（如上所述的Eff)。由符號(hào)" + "表示在其上選擇充電周期的時(shí)間位置并 且由符號(hào)"X"表示在其上選擇的放電周期的時(shí)間位置。
[0081] 在圖8中，系統(tǒng)效率是95%。這里，即使當(dāng)價(jià)格變化受限時(shí)（例如，在實(shí)例數(shù)據(jù)中 的1月1日），使得根據(jù)經(jīng)濟(jì)概念而頻繁地充電和放電，有時(shí)為每天兩次。
[0082] 在圖9中，系統(tǒng)效率被認(rèn)為是75%。這里，當(dāng)價(jià)格變化在某種程度上平穩(wěn)時(shí)，在工 作日期間每天充電和放電一次是有意義的而非在周末期間（例如，1月7/8日）?？梢钥闯?工作日（在這個(gè)實(shí)例中）每天存在兩個(gè)截然不同的價(jià)格峰，但是在75%的效率下局部最小 值（那些峰之間的下沉）不足以深到允許額外的充電和放電周期。這是因?yàn)橛捎诔潆?、?儲(chǔ)和放電導(dǎo)致的損耗使得由當(dāng)電力較便宜時(shí)進(jìn)行充電并且當(dāng)電力較貴時(shí)進(jìn)行放電所取得 的利潤(rùn)不足以超過(guò)與損耗相關(guān)聯(lián)的成本。
[0083] 這個(gè)情況在65 %的效率下更為顯著（圖10)，此時(shí)使得在經(jīng)濟(jì)意義上充電和放電 能量存儲(chǔ)是相對(duì)較少發(fā)生。
[0084] 下面將參照?qǐng)D11論述用于充電/放電控制器100的操作的算法的實(shí)例。將參考 對(duì)一個(gè)或多個(gè)電池組（諸如電池組160)進(jìn)行充電來(lái)描述該算法，但是當(dāng)然可以應(yīng)用于諸如 圖7的機(jī)械系統(tǒng)的其他能量存儲(chǔ)布置。該算法提供通過(guò)響應(yīng)于指示隨時(shí)間變化的電能的 未來(lái)價(jià)格的定價(jià)數(shù)據(jù)和由充電和放電能量存儲(chǔ)設(shè)備所引起的能量損耗（例如，由效率測(cè)量 Eff指示）而對(duì)能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電來(lái)控制電能存儲(chǔ)的方法。這樣的能量存儲(chǔ)裝 置可以如上所述而形成。
[0085] 所論述的算法將檢查n個(gè)價(jià)格樣本的數(shù)據(jù)組并且給出特定的往返效率Eff，其將 返回理想的充電和放電次數(shù)的列表。操作具有復(fù)雜度為〇(n)的算法意味著數(shù)據(jù)組的規(guī)模 加倍，則處理時(shí)間加倍。
[0086] 充電和放電次數(shù)被檢測(cè)為交替的時(shí)機(jī)，使得充電時(shí)機(jī)緊隨放電時(shí)機(jī)之后，并且放 電時(shí)機(jī)緊隨充電時(shí)機(jī)之后。最初，該時(shí)機(jī)被檢測(cè)作為候選，然后將這些候選時(shí)機(jī)使用如下所 述的方法進(jìn)行"批準(zhǔn)"。候選時(shí)機(jī)的批準(zhǔn)意味著通過(guò)算法的當(dāng)前執(zhí)行將那個(gè)時(shí)機(jī)確定或設(shè)定 為不會(huì)進(jìn)一步改變的時(shí)機(jī)并且其是視情況而使能量存儲(chǔ)裝置于其上進(jìn)行充電或放電的時(shí) 機(jī)。
[0087] 首先，在步驟400中，CPU200確定算法是否需要首先尋找價(jià)格最小值（即，用于 對(duì)電池組進(jìn)行充電）或?qū)ふ覂r(jià)格最大值（即，用于對(duì)電池組進(jìn)行放電）作為第一時(shí)機(jī)。在 一些實(shí)施方式中，這可能取決于當(dāng)前電池組電量是否大于或小于50%。所以，如果當(dāng)前電量 水平小于50%，那么下一個(gè)周期應(yīng)當(dāng)對(duì)電池組進(jìn)行充電，然而如果當(dāng)前電量大于50%，那 么下一個(gè)周期應(yīng)當(dāng)對(duì)電池組進(jìn)行放電。然而，當(dāng)然可以使用除50%以外的閾值，諸如40% 或60%。同樣，在一些實(shí)施方式中，可使用更復(fù)雜的方法來(lái)設(shè)定閾值而不是簡(jiǎn)單的預(yù)先設(shè)定 閾值，下面將描述這種可選的方法。
[0088] 如果電池通過(guò)步驟400被認(rèn)為是在被"放電"，那么在步驟410中第一周期被設(shè)定 為充電周期。如果步驟400認(rèn)為電池通過(guò)施加閾值而被"放電"，那么控制改為進(jìn)行到步驟 420,在其中第一周期被設(shè)定為放電周期。這兩個(gè)結(jié)果之間的差異是步驟410將下一個(gè)動(dòng)作 限定為識(shí)別針對(duì)充電的最低價(jià)格，然而步驟420將下一個(gè)動(dòng)作限定為識(shí)別針對(duì)放電的最高 價(jià)格。
[0089] 在步驟430中，CPU200訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)120中的定價(jià)數(shù)據(jù)并且將第一可用成本要 素（價(jià)格）初始地設(shè)定為充電或放電的候選。
[0090] 在步驟440中，CPU200檢測(cè)在價(jià)格數(shù)據(jù)中是否存在更多的成本數(shù)據(jù)要素（價(jià)格） 是可用的。如果不是，那么在步驟450中處理結(jié)束并且返回全部選擇的或批準(zhǔn)的充電和放 電次數(shù)，使得根據(jù)返回的次數(shù)設(shè)定能量存儲(chǔ)裝置的充電和放電操作。
[0091] 然而，假設(shè)更多的價(jià)格是可用的，控制進(jìn)行到步驟460,在其中考慮下一個(gè)成本數(shù) 據(jù)要素（價(jià)格）。在步驟470中，執(zhí)行測(cè)試以檢測(cè)是否重新考慮的要素比充電或放電的當(dāng)候 選更好。這里，術(shù)語(yǔ)"更好（better)"意味著重新考慮的成本數(shù)據(jù)要素的價(jià)格低于當(dāng)前候選 (用于充電）或高于當(dāng)前候選（用于放電）。如果重新考慮的成本數(shù)據(jù)要素實(shí)際上比當(dāng)候選 更好，那么在步驟480中，由重新考慮的成本數(shù)據(jù)要素代替候選并且控制返回到步驟440。 [0092] 以這種方式，在定價(jià)數(shù)據(jù)的時(shí)間序列中，局部最低價(jià)格的下一次出現(xiàn)被選擇作為 候選充電時(shí)機(jī)或者局部最高價(jià)格的下一次出現(xiàn)被選擇作為候選放電時(shí)機(jī)。應(yīng)注意，繼續(xù)應(yīng) 用這個(gè)測(cè)試直至批準(zhǔn)了候選時(shí)機(jī)，使得批準(zhǔn)候選充電或放電時(shí)機(jī)包括：在批準(zhǔn)那個(gè)候選時(shí) 機(jī)的后面的價(jià)格之前，檢測(cè)由與那個(gè)候選時(shí)機(jī)有關(guān)的定價(jià)數(shù)據(jù)所指示的那個(gè)時(shí)機(jī)時(shí)的價(jià)格 是否表示相應(yīng)的最低價(jià)格或最高價(jià)格。如果不是，則在批準(zhǔn)候選時(shí)機(jī)的后面的價(jià)格之前，由 相應(yīng)的最低價(jià)格或最高價(jià)格來(lái)代替該候選時(shí)機(jī)。
[0093] 在步驟470中，如果新的要素不比當(dāng)前的候選更好，那么控制進(jìn)行到步驟480,在 該步驟中進(jìn)行比較，以檢測(cè)與新的要素相關(guān)聯(lián)的成本（價(jià)格）是否取得候選的收益，或者是 否至少足以補(bǔ)償由充電和放電能量存儲(chǔ)裝置所引起的能量損耗。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)作"批準(zhǔn)"或 確認(rèn)候選時(shí)機(jī)。
[0094] 具體地，將測(cè)試應(yīng)用到基于新的要素的下一次放電時(shí)間或充電時(shí)間給出的當(dāng)前系 統(tǒng)效率在充電候選時(shí)進(jìn)行充電或者在放電候選時(shí)進(jìn)行放電是否是有利可圖的。應(yīng)用測(cè)試是 否是PD>PC/Eff。如果是這樣，那么在步驟490中批準(zhǔn)充電候選或放電候選并且現(xiàn)在處理為 "充電判定（chargedecision)"。
[0095] 如果步驟480中的測(cè)試結(jié)果是錯(cuò)誤的，那么控制回到步驟460使得可以考慮新的 成本數(shù)據(jù)要素。然而，如果步驟480中的測(cè)試結(jié)果是正確的，那么在步驟490中當(dāng)候選被選 擇或被批準(zhǔn)作為充電或放電時(shí)間，并且考慮中的當(dāng)前成本數(shù)據(jù)要素被設(shè)定作為下一個(gè)候選 時(shí)間和價(jià)格。在步驟500中，搜索被轉(zhuǎn)換使得如果先前搜索的是充電候選，那么新搜索的是 放電候選，或者如果先前搜索的是放電候選，那么新搜索的是充電候選。再次，控制返回到 步驟440。
[0096] 應(yīng)注意在實(shí)施方式中，對(duì)局部最小值的搜索和那個(gè)最小值的批準(zhǔn)沒(méi)有被處理為兩 個(gè)單獨(dú)的操作的序列。而是算法連續(xù)地搜索最小值并且如果發(fā)現(xiàn)更好的最小值則更新當(dāng)候 選，同時(shí)搜索足夠高的隨后價(jià)格以批準(zhǔn)候選最小值。因此，一流的供電（elegantpower)的 一個(gè)方面和現(xiàn)有算法的簡(jiǎn)單性在于以下事實(shí)：同時(shí)發(fā)生對(duì)那個(gè)最小值（并且由此成為候選 最大值）的最小值搜索和最大值搜索兩者的批準(zhǔn)。
[0097] 然后，一旦已設(shè)定所有批準(zhǔn)的充電和放電時(shí)機(jī)，能量存儲(chǔ)裝置分別在那些時(shí)機(jī)進(jìn) 行充電和放電。如上所述，這發(fā)生在充電/放電控制器100的控制下。
[0098] 如上所述的步驟可通過(guò)充電/放電控制器來(lái)執(zhí)行，并且具體地，通過(guò)充電/放電控 制器的CPU200執(zhí)行，因此其起到檢測(cè)交替的候選充電和放電時(shí)機(jī)的檢測(cè)器的作用、批準(zhǔn) 候選充電或放電時(shí)機(jī)的批準(zhǔn)器的作用以及控制能量存儲(chǔ)裝置的充電或放電的充電控制器 的作用。
[0099] 圖12至圖16示意性地示出了這個(gè)過(guò)程中的步驟。圖12示意性地示出了識(shí)別為 第一局部最小值的充電候選時(shí)間600,在從當(dāng)前時(shí)間（橫軸的左手端）的上升時(shí)間順序中評(píng) 定。通過(guò)重復(fù)應(yīng)用步驟460、470、480、440直至在步驟470中的測(cè)試結(jié)果是負(fù)值來(lái)識(shí)別局部 最小值。
[0100] 然后應(yīng)用步驟480。直至發(fā)現(xiàn)批準(zhǔn)局部最小值600的最大值，（在步驟470中）檢 查每個(gè)新的成本數(shù)據(jù)要素以檢測(cè)是否其比當(dāng)前候選更好（更低，在這種情況下）。在這個(gè)搜 索過(guò)程中，在定價(jià)數(shù)據(jù)中識(shí)別新的較低定價(jià)的最小值，因此現(xiàn)在這個(gè)時(shí)間（610,圖13)被作 為充電候選進(jìn)行對(duì)待。
[0101] 繼續(xù)應(yīng)用步驟480以找到最大值，該最大值將允許相對(duì)于候選充電時(shí)間610有利 的操作。最終，檢測(cè)成本數(shù)據(jù)要素620(圖14)，對(duì)于成本數(shù)據(jù)要素，給出的當(dāng)前系統(tǒng)效率在 充電候選時(shí)間進(jìn)行充電和在當(dāng)前數(shù)據(jù)要素時(shí)間進(jìn)行放電都是有利可圖的。應(yīng)用測(cè)試是否是 PD>PC/Eff。如果是這樣，那么批準(zhǔn)充電候選610并且現(xiàn)在步驟490中將其作為"充電判定" 進(jìn)行對(duì)待。還是在步驟490中，提供成功的批準(zhǔn)的成本數(shù)據(jù)要素（要素620)變?yōu)樾碌姆烹?候選。
[0102] 在每個(gè)迭代檢查下一個(gè)成本數(shù)據(jù)要素是否是更好的（更高的定價(jià)）放電候選時(shí)搜 索繼續(xù)，并且如果不是，則成本數(shù)據(jù)要素是否批準(zhǔn)當(dāng)前放電候選（在步驟480中的測(cè)試）。 在通過(guò)進(jìn)行到步驟480的測(cè)試之前的步驟470識(shí)別新的、較高定價(jià)的放電候選630 (圖15)。
[0103] 圖16示出了可進(jìn)行通過(guò)識(shí)別有利的操作的下一個(gè)時(shí)機(jī)（成本數(shù)據(jù)要素640)來(lái)批 準(zhǔn)這個(gè)放電候選630。批準(zhǔn)程包括通過(guò)再次測(cè)試是否PD>PC/Eff檢查放電候選和充電候選 之間的可達(dá)到的價(jià)格差異為正（就是說(shuō)，放電充電周期將要成為有利可圖的），其中PD表示 在放電時(shí)機(jī)時(shí)的價(jià)格，P。表示在充電時(shí)機(jī)時(shí)的價(jià)格，并且Eff表示能量存儲(chǔ)裝置的充電和放 電的效率，使得Eff等于放電時(shí)重新取得的能量與充電時(shí)輸入的能量的比率。如果是這樣， 放電候選630被批準(zhǔn)為放電判定并且（在步驟490和500中）要素640變?yōu)橄乱粋€(gè)充電候 選等等。
[0104] 現(xiàn)在將描述算法的進(jìn)一步推導(dǎo)。
[0105] 如上所述的算法的版本將僅輸出理想的充電和放電時(shí)間或者瞬間，而沒(méi)有將充電 和放電采用某個(gè)非零時(shí)間量納入考慮，在該時(shí)間量期間價(jià)格可改變。
[0106] 因此可使用算法的延伸，其將使用諸如在預(yù)定時(shí)長(zhǎng)（窗口）上價(jià)格的滑動(dòng)窗口平 均值的時(shí)間平均值，窗口大小（時(shí)間）是預(yù)測(cè)的充電和放電持續(xù)時(shí)間，其可以被設(shè)定為預(yù)定 時(shí)長(zhǎng)。
[0107] 同樣，應(yīng)注意鋰離子電池組（作為電池組160的實(shí)例）通常是使用恒定電流相位 充電的，后面是恒定電壓相位。這意味著由充電過(guò)程取得的電力將在接近充電結(jié)束時(shí)減少。
[0108] 因此，可修改算法以使用具有電力價(jià)格而不是滑動(dòng)窗口平均值的充電功率的卷積 (convolutionproduct)。換言之，批準(zhǔn)處理可被操作為將電力消耗的成本對(duì)充電周期的時(shí) 間進(jìn)行積分，以檢測(cè)與充電時(shí)機(jī)相關(guān)聯(lián)的價(jià)格?？蓪?duì)放電時(shí)機(jī)釋放的能量應(yīng)用相似的處理。 這將會(huì)導(dǎo)致考慮以下情況的充電/放電判定，該情況為接近充電時(shí)間結(jié)束使用的電力少于 充電時(shí)間開(kāi)始時(shí)的電力。
[0109] 如果：
[0110] p(t)是時(shí)間t時(shí)的充電或放電（負(fù)數(shù)）電力。
[0111] pc(t)是時(shí)間t時(shí)的電力消耗價(jià)格。
[0112] PD(t)是時(shí)間t時(shí)的電力產(chǎn)生價(jià)格。
[0113] 那么：
[0114]

【權(quán)利要求】
1. 一種通過(guò)響應(yīng)于定價(jià)數(shù)據(jù)和由于對(duì)能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電引起的能量損耗 而對(duì)所述能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電來(lái)控制電能存儲(chǔ)的方法，所述定價(jià)數(shù)據(jù)指示隨時(shí)間 變化的電能的未來(lái)價(jià)格，所述方法包括： 通過(guò)將所述定價(jià)數(shù)據(jù)中的局部最低價(jià)格的下一次出現(xiàn)選擇作為候選充電時(shí)機(jī)或者將 所述定價(jià)數(shù)據(jù)中的局部最高價(jià)格的下一次出現(xiàn)選擇作為候選放電時(shí)機(jī)，來(lái)檢測(cè)關(guān)于所述定 價(jià)數(shù)據(jù)的交替的所述候選充電時(shí)機(jī)和所述候選放電時(shí)機(jī)； 如果候選充電時(shí)機(jī)或候選放電時(shí)機(jī)與所述定價(jià)數(shù)據(jù)中的另一個(gè)隨后價(jià)格之間的價(jià)格 差異至少足以補(bǔ)償由于對(duì)所述能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電引起的能量損耗，則批準(zhǔn)該候 選充電時(shí)機(jī)或該候選放電時(shí)機(jī)；以及 分別在批準(zhǔn)的充電時(shí)機(jī)和放電時(shí)機(jī)時(shí)對(duì)所述能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，批準(zhǔn)所述候選充電時(shí)機(jī)或者所述候選放電時(shí)機(jī) 的步驟包括：檢測(cè)與該候選時(shí)機(jī)有關(guān)的所述定價(jià)數(shù)據(jù)是否表示在批準(zhǔn)該候選時(shí)機(jī)的后面的 價(jià)格之前的相應(yīng)的最低價(jià)格或最高價(jià)格，如果不是，則由在批準(zhǔn)該候選時(shí)機(jī)的后面的價(jià)格 之前的相應(yīng)的最低價(jià)格或最高價(jià)格來(lái)代替所述候選充電時(shí)機(jī)或所述候選放電時(shí)機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述批準(zhǔn)步驟檢測(cè)是否： PD>PC/Eff, 其中，Pd表示在放電時(shí)機(jī)時(shí)的價(jià)格，P。表示在充電時(shí)機(jī)時(shí)的價(jià)格，并且Eff表示所述能 量存儲(chǔ)裝置的充電和放電的效率，使得Eff等于在放電時(shí)重新得到的能量與在充電時(shí)輸入 的能量的比率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，由所述檢測(cè)步驟和所述批準(zhǔn)步驟使用的所述定 價(jià)數(shù)據(jù)表示在預(yù)定時(shí)長(zhǎng)上的所述定價(jià)數(shù)據(jù)的時(shí)間平均值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述批準(zhǔn)步驟能夠操作為將電力消耗的成本對(duì) 充電周期的時(shí)間進(jìn)行積分，以檢測(cè)與充電時(shí)機(jī)相關(guān)聯(lián)的價(jià)格。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述批準(zhǔn)步驟能夠被操作為根據(jù)從上次充電時(shí) 機(jī)起過(guò)去的時(shí)間來(lái)應(yīng)用與充電的能量存儲(chǔ)裝置有關(guān)的隨時(shí)間變化的能量損耗。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括以下步驟： 根據(jù)所述能量存儲(chǔ)裝置的當(dāng)前充電狀態(tài)來(lái)確定第一時(shí)機(jī)是否應(yīng)當(dāng)是充電時(shí)機(jī)或放電 時(shí)機(jī)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述確定步驟包括將所述當(dāng)前充電狀態(tài)的測(cè)量 量與閾值量進(jìn)行比較。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，包括以下步驟： 根據(jù)所述定價(jià)數(shù)據(jù)改變閾值。
10. -種計(jì)算機(jī)軟件，當(dāng)通過(guò)計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)軟件時(shí)使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行根據(jù)權(quán) 利要求1所述的方法。
11. 一種存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)根據(jù)權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)軟件。
12. -種通過(guò)對(duì)能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電來(lái)控制電能存儲(chǔ)的能量存儲(chǔ)控制器，所 述控制器響應(yīng)于指示隨時(shí)間變化的電能的未來(lái)價(jià)格的定價(jià)數(shù)據(jù)和由于對(duì)所述能量存儲(chǔ)裝 置進(jìn)行充電和放電引起的能量損耗，所述控制器包括： 檢測(cè)器，被配置為通過(guò)將所述定價(jià)數(shù)據(jù)中的局部最低價(jià)格的下一次出現(xiàn)選擇作為候選 充電時(shí)機(jī)或者將所述定價(jià)數(shù)據(jù)中的局部最高價(jià)格的下一次出現(xiàn)選擇作為候選放電時(shí)機(jī)，來(lái) 檢測(cè)關(guān)于所述定價(jià)數(shù)據(jù)的交替的所述候選充電時(shí)機(jī)和所述候選放電時(shí)機(jī)； 批準(zhǔn)器，被配置為如果候選充電時(shí)機(jī)或者候選放電時(shí)機(jī)與所述定價(jià)數(shù)據(jù)中的另一個(gè)隨 后價(jià)格之間的價(jià)格差異至少足以補(bǔ)償由于對(duì)所述能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電和放電引起的能 量損耗，批準(zhǔn)該候選充電時(shí)機(jī)或該候選放電時(shí)機(jī)；以及 充電控制器，能夠操作為分別在批準(zhǔn)的充電時(shí)機(jī)和放電時(shí)機(jī)時(shí)對(duì)所述能量存儲(chǔ)裝置進(jìn) 行充電和放電。
13. -種能量存儲(chǔ)設(shè)備，包括： 能量存儲(chǔ)裝置；以及 根據(jù)權(quán)利要求12所述的能量存儲(chǔ)控制器，用于控制所述能量存儲(chǔ)裝置的能量存儲(chǔ)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述能量存儲(chǔ)裝置包括一個(gè)或多個(gè)電池組。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，包括逆變器，所述逆變器用于產(chǎn)生高于所述電池組 電壓的輸出電壓。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述能量存儲(chǔ)裝置包括能移動(dòng)主體，所述能移 動(dòng)主體具有用于驅(qū)動(dòng)所述能移動(dòng)主體的電動(dòng)機(jī)和用于從所述能移動(dòng)主體的運(yùn)動(dòng)生成電力 的發(fā)電機(jī)。
17. -種電力消耗計(jì)量器，包括根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備。
【文檔編號(hào)】H02J3/32GK104321943SQ201380028488
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】揚(yáng)·斯波爾仁, 克里斯托弗·拉瑟福德 申請(qǐng)人:索尼公司, 索尼歐洲有限公司