電力管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種電力管理系統(tǒng)。該電力管理系統(tǒng)包括：電池儲能系統(tǒng)(BESS)，該電池儲能系統(tǒng)被配置為獲取荷電狀態(tài)(SOC)信息，荷電狀態(tài)(SOC)信息包括電池的狀態(tài)；和充電控制單元，該充電控制單元被配置為控制BESS的充電或放電。充電控制單元被配置為基于獲取的SOC信息比較期望的SOC和測量的SOC，并當(dāng)比較結(jié)果是期望的SOC和測量的SOC彼此不同時，調(diào)節(jié)電池的充電電力值和電池的放電電力值以匹配所述期望的SOC。
【專利說明】
電力管理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開涉及一種電力管理系統(tǒng)，更具體而言，涉及一種可根據(jù)電池的荷電狀態(tài)(SOC)調(diào)節(jié)電池的輸出的電力管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著一些問題的出現(xiàn)，比如環(huán)境的破壞、資源的耗竭、或類似的問題，對一種可存儲電力并有效地利用所存儲電力的系統(tǒng)的興趣正在增加。
[0003]此外，對新可再生能量比如光伏發(fā)電的利用的興趣在增加;且因為此類系統(tǒng)利用無限供應(yīng)的自然資源比如陽光，風(fēng)和潮汐，在發(fā)電過程中沒有污染且因此對其利用計劃的研究正在積極地進(jìn)行中。
[0004]但是，由于新可再生能量的能源，比如風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電本質(zhì)上依賴于自然環(huán)境，其特征為發(fā)電是間歇性的。這種間歇性導(dǎo)致能量輸出的劇烈波動，且作為結(jié)果，可能造成電力質(zhì)量的降低。
[0005]此外，存在發(fā)電系統(tǒng)的非均勻發(fā)電導(dǎo)致商用電力的不穩(wěn)定這一局限性。
[0006]為了克服這些局限性對使用電池的控制正被執(zhí)行，但由于電池的特征，電池的SOC降低，而SOC的降低可使得難以執(zhí)行使用電池的能量轉(zhuǎn)移操作(利用新可再生能源的能量交易(trade))。
[0007]并且，電池根據(jù)之前做出的安排來操作，且存在這樣的情況，其中由于各種原因，根據(jù)前述安排的電池的SOC與實際狀態(tài)不同，這影響電池的正確操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]實施例提供一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可基于電池的荷電狀態(tài)(SOC)來調(diào)節(jié)電池的輸出，以最終實現(xiàn)根據(jù)電池的充電/放電安排的操作。
[0009]實施例也提供一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可基于過去的數(shù)據(jù)通知是否根據(jù)電池的當(dāng)前S O C來調(diào)節(jié)電池的輸出，且在調(diào)節(jié)電池輸出的情況下，將調(diào)節(jié)的輸出引導(dǎo)為較小的電力負(fù)荷。
[0010]在一個實施例中，一種電力管理系統(tǒng)包括:電池儲能系統(tǒng)(BESS)，所述電池儲能系統(tǒng)被配置為獲取荷電狀態(tài)(SOC)信息，此荷電狀態(tài)(SOC)信息包括電池的荷電狀態(tài)；以及充電控制單元，所述充電控制單元被配置為控制BESS的充電或放電。所述充電控制單元被配置為基于獲取的SOC信息比較期望的SOC和測量的S0C，并當(dāng)比較結(jié)果是期望的SOC和測量的SOC彼此不同時，調(diào)節(jié)電池的充電電力值和電池的放電電力值以與期望的SOC匹配。充電控制單元被配置為:在電池的充電期間當(dāng)測量的SOC小于期望的SOC時，提高電池的充電電力值;且在電池的放電期間當(dāng)測量的SOC小于期望的SOC時，降低電池的放電電力值。
[0011 ]通過提出實施例的電池管理，在根據(jù)安排執(zhí)行電池的充電或放電，且電池的測量的SOC值與設(shè)置的不同的情況下，優(yōu)勢在于，可能通過控制對電池充電的充電電力值的大小和對電池放電的放電電力值的大小，來操作電池，以與前述安排的時間相對應(yīng)。
[0012]將在附圖和下文描述中陳述一個或多個實施例的細(xì)節(jié)。其他特征從描述和附圖，以及從權(quán)利要求書中，將是顯著的。
【附圖說明】
[0013]圖1為示出實施例的電力管理系統(tǒng)的配置的圖示。
[0014]圖2為根據(jù)實施例大致解釋電力市場結(jié)構(gòu)的圖示。
[0015]圖3為示出根據(jù)時間的荷電狀態(tài)(SOC)管理安排和實際SOC存在差異的示例的圖表。
[0016]圖4為用于解釋根據(jù)圖3中的SOC管理安排的電池放電和充電控制的圖表。
【具體實施方式】
[0017]下文中，將參考附圖對實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0018]圖1為示出實施例的電力管理系統(tǒng)的配置的圖示。
[0019]根據(jù)實施例的電力供應(yīng)系統(tǒng)100包括發(fā)電機101，直流/交流(DC/AC)轉(zhuǎn)換器103，AC濾波器105，AC/AC轉(zhuǎn)換器107，系統(tǒng)109，充電控制單元111，電池儲能系統(tǒng)113，系統(tǒng)控制單元115，負(fù)荷117，和DC/DC轉(zhuǎn)換器121。
[0020]發(fā)電機101產(chǎn)生電能。在發(fā)電機101為陽光發(fā)電裝置的情況下，發(fā)電機101可為太陽能電池陣列。太陽能電池陣列可以配置為物理聯(lián)接且電力連接多個太陽能電池模塊。太陽能電池模塊是這樣的裝置，其中多個太陽能電池串聯(lián)或并聯(lián)連接，以將太陽能轉(zhuǎn)換成電能從而生成一定的電壓和/或電流。因此，太陽能電池陣列吸收太陽能以將其轉(zhuǎn)換成電能。此夕卜，在發(fā)電機101為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的情況下，發(fā)電機101可包括至少一個可將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的風(fēng)機。但是，電力管理系統(tǒng)100可僅通過電池儲能系統(tǒng)113而無需發(fā)電機101供應(yīng)電能，如早先所述。在這種情況下，電力管理系統(tǒng)100可以不包括發(fā)電機101。
[0021]DC/AC轉(zhuǎn)換器103將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力。其接收由發(fā)電機101供應(yīng)的DC電力或由電池儲能系統(tǒng)113放電的DC電力，以將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力。
[0022]AC濾波器105濾除轉(zhuǎn)換成AC電力的電力中的噪聲。在具體實施例中，AC濾波器105
可省略。
[0023]為了能向系統(tǒng)109或至少一個負(fù)荷117供應(yīng)AC電力，AC/AC轉(zhuǎn)換器107轉(zhuǎn)換噪聲濾除的AC電力的電壓的大小，以將轉(zhuǎn)換后的AC電力供應(yīng)給系統(tǒng)109或獨立負(fù)荷117。在具體實施例中，AC/AC轉(zhuǎn)換器107可省略。
[0024]系統(tǒng)109為一種可結(jié)合許多發(fā)電站、變電站、電力傳輸和分配線路、和負(fù)荷以產(chǎn)生和使用電力的系統(tǒng)。
[0025]負(fù)荷117接收來自發(fā)電機101的電能以消耗由電能產(chǎn)生的電力。
[0026]電池儲能系統(tǒng)113接收并充入來自發(fā)電機101的電能并根據(jù)系統(tǒng)109或負(fù)荷117的電力供應(yīng)和需求情況而釋放所充入的電能。
[0027]尤其是，在系統(tǒng)109或負(fù)荷117具有輕負(fù)荷的情況下，電池存儲系統(tǒng)113接收并充入來自發(fā)電機101的閑置電力。當(dāng)系統(tǒng)109或負(fù)荷117具有重負(fù)荷時，電池儲能系統(tǒng)113放出充入的電力以供應(yīng)電力給系統(tǒng)109或負(fù)荷117。系統(tǒng)109或負(fù)荷117的電力供應(yīng)和需求情況根據(jù)時間區(qū)域會具有大差異。
[0028]因此，讓電力管理系統(tǒng)100不考慮系統(tǒng)109或負(fù)荷117的電力供應(yīng)和需求情況而均勻地供應(yīng)由發(fā)電機101供應(yīng)的電力是低效的。因此，電力管理系統(tǒng)100利用電池儲能系統(tǒng)113以根據(jù)系統(tǒng)109或負(fù)荷117的電力供應(yīng)和需求情況來調(diào)節(jié)電力管理的量。因此，電力管理系統(tǒng)100可高效地供應(yīng)電力給系統(tǒng)109或負(fù)荷117。
[0029]DC/DC轉(zhuǎn)換器121轉(zhuǎn)換電池儲能系統(tǒng)113供應(yīng)或接收的DC電力的大小。在具體實施例中，DC/DC轉(zhuǎn)換器121可省略。
[0030]系統(tǒng)控制單元115控制0(:/0(:轉(zhuǎn)換器121、0(:/^轉(zhuǎn)換器103和八(:/^轉(zhuǎn)換器107的操作。并且，系統(tǒng)控制單元115可包括充電控制單元111，其控制電池儲能系統(tǒng)113的充電和放電。
[0031]充電控制單元111控制電池儲能系統(tǒng)113的充電和放電。此外，電池儲能系統(tǒng)113可以核查電池的SOC且核查到的SOC信息可以傳輸給充電控制單元111。此外，當(dāng)系統(tǒng)109或負(fù)荷117具有重負(fù)荷時，充電控制單元111控制電池儲能系統(tǒng)113、DC/DC轉(zhuǎn)換器121、DC/AC轉(zhuǎn)換器103、和AC/AC轉(zhuǎn)換器107中的至少一種，從而電池儲能單元113向系統(tǒng)109或負(fù)荷117供應(yīng)電力。當(dāng)系統(tǒng)109或負(fù)荷117具有輕負(fù)荷時，充電控制單元111使得電池儲能系統(tǒng)113和DC/DC轉(zhuǎn)換器121能夠向電池儲能系統(tǒng)113供應(yīng)從外部電力管理源或發(fā)電機101產(chǎn)生的電力。
[0032]在具有上述配置的電力管理系統(tǒng)100中，可以更精確地制定需要在電力市場中提交的電力管理安排。例如，可以根據(jù)關(guān)于當(dāng)電池基于當(dāng)前的SOC水平在電池的當(dāng)前溫度供應(yīng)(輸出)一定的電力時SOC如何變化的數(shù)據(jù)，來制定安排。
[0033]參考圖2大致地討論電力市場結(jié)構(gòu)。
[0034]圖2為根據(jù)實施例大致解釋一種電力市場結(jié)構(gòu)的圖示。
[0035]參見圖2，電力市場結(jié)構(gòu)大致劃分為發(fā)電公司，獨立發(fā)電公司，電力購買協(xié)議(PPA)經(jīng)營者，區(qū)域電力經(jīng)營者，韓國電力交換所，韓國電力公司(KEPCO)，客戶，大型客戶，以及特定區(qū)域客戶。
[0036]發(fā)電公司，獨立發(fā)電公司，PPA經(jīng)營者，和區(qū)域電力經(jīng)營者可以表示發(fā)電公司，可通過韓國電力交換所根據(jù)由各方擁有的發(fā)電裝置可產(chǎn)生的電力量針對可供應(yīng)容量進(jìn)行投標(biāo)，并且根據(jù)投標(biāo)來盈利。
[0037 ]國內(nèi)發(fā)電公司包括由KEPCO分離出的六個發(fā)電公司(corporat i on)所擁有的發(fā)電公司，以及288個獨立發(fā)電公司。
[0038]該發(fā)電公司和獨立發(fā)電公司每天通過韓國電力交換所根據(jù)它們擁有的發(fā)電機針對可供應(yīng)發(fā)電量進(jìn)行投標(biāo)。韓國電力交換所以中立位置來對電力市場和系統(tǒng)的運營負(fù)責(zé)。
[0039 ] KEPCO以電力市場決定的價格購買電力且將購買的電力供應(yīng)給客戶。即，KEPCO負(fù)責(zé)電力的傳輸、分配和銷售。
[0040]PPA經(jīng)營者表示電力購買協(xié)議經(jīng)營者，且其通過電力市場對可供應(yīng)容量進(jìn)行投標(biāo)但要進(jìn)行計算，從而根據(jù)與KEPCO的供應(yīng)和需求合同而不是由電力市場決定的量，來施用電力交易成本。
[0041]區(qū)域電力經(jīng)營者為具有一定規(guī)模的發(fā)電設(shè)施的經(jīng)營者，利用發(fā)電設(shè)施生產(chǎn)電力并將這些電力在允許的特殊區(qū)域內(nèi)直接銷售。并且，區(qū)域電力經(jīng)營者從KEPCO或電力市場直接購買短缺電力，或?qū)⒏挥嚯娏︿N售給KEPCO或電力市場。
[0042]在這個示例中，需要30，000kw或者更多的合同要求的大型客戶可在電力市場中而不是通過KEPCO，直接購買相應(yīng)的電力。
[0043]圖3為示出其中在根據(jù)時間的荷電狀態(tài)(SOC)管理安排與實際SOC之間存在差異的示例的圖表，且圖4為用于解釋根據(jù)圖3中的SOC管理安排的電池放電和充電控制的圖表。
[0044]參見圖1和3，電力管理系統(tǒng)100安排電池的SOC以便將電池電力供應(yīng)給負(fù)荷117，相應(yīng)地將電池放電，且在電費低廉的時間區(qū)域內(nèi)對電池充電。
[0045]如此，安排的SOC信息可通過電池儲能系統(tǒng)113獲取。SOC信息可包括充電安排信息和放電安排信息。充電安排信息或放電安排信息可根據(jù)電池的溫度而變化，但并不局限于此。
[0046]例如，如在圖3中對應(yīng)于參考標(biāo)號301到303的情況下，電池的充電、放電或待機狀態(tài)被預(yù)先安排。
[0047]但是，盡管電池的充電或放電管理被安排好且照此執(zhí)行操作，但是仍然存在電池的實際SOC與預(yù)期不同的情況。
[0048]首先，提供如下示例，其中，安排的電池管理被劃分為電池充電部分、電池保持部分和電池放電部分，且這些部分依序執(zhí)行。
[0049]例如，在部分A中，電池被充電且電池的SOC以第一斜坡301線性增長，在部分B中，電池的SOC被保持，并且在部分C中，電池被放電且電池的SOC以第二斜坡303線性減少。
[0050]根據(jù)此安排，執(zhí)行向負(fù)荷117供應(yīng)電池的電力的過程或接收來自可再生能源的電力以對電池充電的過程。
[0051]為了根據(jù)此安排執(zhí)行電池管理，充電控制單元115控制電池儲能系統(tǒng)113，以調(diào)節(jié)用于電池的充電的充電電力值或調(diào)節(jié)用于電池的放電的放電電力值。
[0052]在部分A中，充電控制單元115控制將被充電的電池從而增加SOC值，并且控制DC/DC轉(zhuǎn)換器121以將電池充電到圖4所示電力值E。
[0053]此外，在部分B中，充電控制單元115禁止電池變成被充電或被放電，從而保持電池的SOC值。即，在部分B中，傳輸給電池的充電電力值或放電電力值變?yōu)榱恪?br>[0054]此外，在部分C中，充電控制單元115控制DC/DC轉(zhuǎn)換器121以對電池放電，從而通過電池放電降低SOC值。此外，在執(zhí)行安排從而電池的SOC線性降低的情況下，電池的輸出電力值E被保持，如圖4所示。
[0055]但是，盡管執(zhí)行這種電池管理，仍然存在電池沒有達(dá)到期望的SOC值或者SOC的增加或減少沒有按照期望斜率執(zhí)行的情況。沒有精確控制電池的SOC以具有期望值的事實根本上意味著電池的管理和操作沒有根據(jù)安排執(zhí)行，且為了應(yīng)對這類情況，充電控制單元115將安排的SOC值與測量的SOC值作比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制電池的充電電力值和放電電力值。測量的SOC值是測量值。
[0056]具體地，在圖3中SOC值通過電池的充電而線性增長的部分A中，作為充電控制單元115核查BMS(電池管理系統(tǒng))的結(jié)果，SOC沒有沿著指示期望的SOC值的直線301增長，而是沿著小于其的直線401增長。
[0057]在這種情況下，充電控制單元115對電池充電以增加電池的充電電力值從而符合指示期望的SOC的直線301。在核查到的SOC高于期望的SOC的情況下，可以減少用于電池充電的電力值。
[0058]為了將電池的SOC值增加到期望的SOC值，如圖4中所示，在部分A中，充電控制單元115隨著時間逐漸增加充電電力值。在這種情況下，當(dāng)電池的充電安排結(jié)束的時候，期望的SOC和測量的SOC可相同。在部分A中電池的充電電力值增加以達(dá)到期望的SOC的情況下，充電控制單元115可對電池充電使得電池具有高于所安排的充電電力值E kW的電力。
[0059]此外，充電控制單元115在確定調(diào)整的充電電力值和調(diào)整的斜率時參考過去的數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^考慮到對電池充電以具有較高的電力值時消費的電費并參考過去的數(shù)據(jù)(例如，去年同一日期和時間區(qū)域的SOC值)，來確定將電池的充電電力值增加或減少的值。
[0060]并且，盡管圖3和4示出，同等修改后的電池管理也應(yīng)用于是否對電池充電；是否對電池放電；以及電池的充電和放電沒有進(jìn)行的所有部分，但是在電池的SOC值在部分A和B之間的交界處沒有達(dá)到期望值的情況下，可以在部分B的早期階段進(jìn)一步保持電池的充電。
[0061]在電池放電且放出的電力傳輸給負(fù)荷的部分C中，電池沒有沿著期望的SOC斜坡303減少的情況下，例如，在SOC沿著表示安排的放電速度的第二斜坡303減少的情況下，充電控制單元115在其確定電池的SOC低于預(yù)設(shè)的期望值的情況下，有意通過電池的放電來減少放電電力值，從而在電池的放電安排結(jié)束時期望的SOC和測量的SOC相同。
[0062]S卩，為了沿著圖3中的修改后的放電速度403執(zhí)行電池的放電，執(zhí)行電池的放電從而放出低于設(shè)定的放電電力值E kW的電力，且在部分C完成的時刻獲得期望的SOC值。
[0063]如先前所述，修改后的電池放電速度413可參考過去的數(shù)據(jù)，沿著當(dāng)前SOC水平而線性減少或非線性減少。
[0064]通過上述實施例的電池管理，在根據(jù)安排執(zhí)行電池的充電或放電，且電池的測量的SOC值與設(shè)置的SOC值不同的情況下，優(yōu)點在于，可通過控制用于對電池充電的充電電力值的大小和用于對電池放電的放電電力值的大小來操作電池，以與安排的時間相應(yīng)。
[0065]盡管實施例已參考數(shù)個說明性的實施例進(jìn)行了闡述，應(yīng)該理解那些本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可設(shè)計出會落在本公開原理的構(gòu)思和保護(hù)范圍之內(nèi)的許多其他的修改和實施例。更具體，可能有的主題組合安排的零部件和/或布置落在本公開的保護(hù)范圍、附圖和所附權(quán)利要求以內(nèi)的各種變化和修改是可行的。在這些零部件和/或布置的變化和修改以外，替代性的使用對本領(lǐng)域內(nèi)那些技術(shù)人員也將顯而易見。
【主權(quán)項】
1.一種電力管理系統(tǒng)，所述電力管理系統(tǒng)連接到發(fā)電機或電池，并供應(yīng)電力給負(fù)荷，所述電力管理系統(tǒng)包括: 電池儲能系統(tǒng)(BESS)，所述電池儲能系統(tǒng)被配置為獲取荷電狀態(tài)(SOC)信息，所述荷電狀態(tài)(SOC)信息包括電池的荷電狀態(tài)；以及 充電控制單元，所述充電控制單元被配置為控制所述BESS的充電或放電， 其中，所述充電控制單元被配置為: 基于獲取的SOC信息比較期望的SOC和測量的SOCdP 當(dāng)比較的結(jié)果是所述期望的SOC和所述測量的SOC彼此不同時，調(diào)節(jié)所述電池的充電電力值和所述電池的放電電力值以與所述期望的SOC相匹配，并且 其中，所述充電控制單元被配置為: 在電池的充電期間所述測量的SOC小于所述期望的SOC時，增加所述電池的所述充電電力值，以及 在電池的放電期間所述測量的SOC小于所述期望的SOC時，減少所述電池的所述放電電力值。2.權(quán)利要求1所述的電力管理系統(tǒng)，其中，所述充電控制單元線性地增加所述電池的所述充電電力值。3.權(quán)利要求1所述的電力管理系統(tǒng)，其中，所述充電控制單元線性地減少所述電池的所述充電電力值。4.權(quán)利要求1所述的電力管理系統(tǒng)，其中，所述SOC信息包括關(guān)于所述電池的充電安排信息以及關(guān)于所述電池的放電安排信息。5.權(quán)利要求4所述的電力管理系統(tǒng)，其中，所述充電安排信息和所述放電安排信息根據(jù)溫度而各自改變。6.權(quán)利要求1所述的電力管理系統(tǒng)，其中，所述充電控制單元被配置為使得在所述電池的充電安排結(jié)束時所述期望的SOC能夠與所述測量的SOC相同。7.權(quán)利要求1所述的電力管理系統(tǒng)，其中，所述充電控制單元被配置為在所述電池的充電安排結(jié)束時所述測量的SOC沒有達(dá)到所述期望的SOC的情況下，進(jìn)一步保持所述電池的充電。8.權(quán)利要求1所述的電力管理系統(tǒng)，其中，所述充電控制單元被配置為使得在所述電池的放電安排結(jié)束時所述期望的SOC能夠與所述測量的SOC相同。9.權(quán)利要求1所述的電力管理系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電機為陽光發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、發(fā)電站、和可再生能源中的至少一種。
【文檔編號】H02J3/38GK105978019SQ201610133367
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月9日
【發(fā)明人】沈在成
【申請人】Ls產(chǎn)電株式會社