[发明专利]用于控制能量存储设备的方法和装置

说明书

描述了一种控制能量存储设备(101)的方法，该能量存储设备被布置成为AC电力系统(103)提供频率支持，所述方法包括：根据AC电力系统(103)中AC电力的电力系统频率(f)来设置存储在能量存储设备(101)中的能量的量(445)。

技术领域

本发明涉及一种控制能量存储设备的方法和装置，该能量存储设备被布置成可以为AC电力系统提供频率支持。此外，本发明涉及一种包括该装置的能量存储系统，并且还涉及一种包括该能量存储系统的风力涡轮机。

技术背景

AC电力系统(也称为公用电网)向多个消费者提供电能，并且可以从诸如风力涡轮机的多个能量生产设施接收电能。在正常操作条件下，AC电力系统具有标称值的电量，诸如标称频率和/或标称电压。在AC电力系统中存在干扰的情况下，AC电力系统频率可能会偏离标称频率和/或电压可能会偏离标称电压。在这种情况下，需要能量生产设施以向AC电力系统提供惯性能量或惯性响应(例如，瞬时或非常快的响应)，以便将频率和/或电压重新恢复到标称值。

在诸如所消耗和供应的能量不平衡的情况下，可以观察到较慢的频率变化，并且可以应用初级和次级响应。为了提供这种AC电力系统的支持或公用电网的支持，能量生产设施需要具有针对瞬态、附加有功和/或无功能量的资源。在频率降到AC电力系统的标称频率以下的情况下，能量生产设施必须提供附加的有功功率，因此，需要具有用于附加的有功功率的资源。在频率增加到超过AC电力系统的标称频率的情况下，需要能量生产设施来吸收或接收来自AC电力系统的一些有功能量，因此，需要具有一些能量存储宿（sink）能力。

特别地，对于虚拟同步机器网络转换器控制系统，需要足够的能量存储宿/源能力以响应于AC电力系统频率的动态变化而向该AC电力系统提供惯性能量。传统上，已经使用了诸如电容器的能量存储设备或诸如柴油发动机的附加能量生产设施。

然而，已经观察到，常规系统和方法具有缺点，诸如关于所利用的能量存储设备的寿命。因此，可能需要一种控制能量存储设备的方法和装置，该能量存储设备布置成提供对AC电力系统的频率支持，其中，减少了观察到的常规系统和方法的缺点。

发明内容

这种需要可以通过根据独立权利要求的主题来满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。

根据本发明的一个实施例，提供了一种控制能量存储设备的方法，该能量存储设备被布置成可以为AC电力系统提供频率支持，所述方法包括：根据AC电力系统中AC电力的电力系统频率来设置存储在能量存储设备中的能量的量。

所述方法可以例如由诸如风力涡轮机的能量生产设施的控制器来执行。能量存储设备能够直接存储电能，或将电能转化为机械能并存储。能量存储设备的控制可涉及控制能量存储设备的充电或放电。

能量存储设备被布置成为AC电力系统提供频率支持。例如，在AC电力系统的频率下降到低于标称频率的情况下，能量存储设备可以向AC电力系统提供附加的有功能量，以便将频率恢复到标称值。在频率增加到超过AC电力系统的标称频率的情况下，能量存储设备可从AC电力系统接收一些有功能量以将频率恢复到标称值。

能量存储设备可以附加地被配置成提供电压支持，因为它可能能够替代地或另外地提供附加的无功功率或从AC电力系统吸收无功功率。

设置存储在能量存储设备中的能量的量可以涉及对能量存储设备进行充电或放电。在电力系统频率和要存储在能量存储设备中的能量的量之间可以存在预先给定的关系。能量存储设备中存储的能量的量可以使得电力系统频率越高，能量存储设备中存储的能量的量就越高。

能量存储设备可以以不同形式来实现，诸如通过直接存储电能的能量存储设备或通过例如存储机械能、特别是转动能的能量存储设备。当能量存储设备是直接存储电能的设备时，例如包括能量存储电容器，能量存储介质(超级电容器、电解电容器、电池)的电压可以与系统AC频率成比例地调节或设置。