用于控制电池动力装置的荷电状态的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于控制电池动力装置的荷电状态的方法，以及根据权利要求19的用于实施这种方法的装置。
【背景技术】
[0002]为了控制配电网的电网电压和电网频率，采用集中和分散控制作业的有效控制概念不只包括已使用的传统的带有旋转发电机的动力装置，还包括兆瓦范围内的蓄电池单元。随后被称为“电池动力装置”的蓄电池单元和目前用于主控制的储能单元不同，特别是在主控制功率供给方面他们表现出的速度和良好的可控性，并且因此蓄电池单元还连接至现有的配电网，并且用于主控制。但是为此，电池动力装置需要基本处于最佳荷电状态，这为主控制确保了从配电网输入电功率和向配电网输出电功率。这个需求使得电池动力装置的荷电状态的控制或调节成为必要，这确保了最佳荷电状态，而不会影响由电力动力装置提供的主控制的电网系统服务。
[0003]从US 7, 839，027B2可了解到一种用于保持和配电网能量连接的电池动力装置的荷电状态(SOC)的方法和设备，作为电网系统服务，采用这种方法和设备控制了配电网的电网频率。为此，确定电网频率的实际值是否位于预定的设定范围内。当电网频率的实际值位于设定范围外，通过电池动力装置和配电网之间的相应的能量传输来控制电网频率。当电网频率的实际值位于设定范围内，确定电池动力装置的荷电状态是否位于指定的极限值内。当电池动力装置的荷电状态在指定的极限值外，并且当电网频率的实际值在指定的设定范围内，为了将电池动力装置的荷电状态带入指定的极限值范围内，在电池动力装置和配电网之间进行能量传输。
[0004]在这个方法中，只有当电网频率的实际值在指定的设定范围内时，才进行连接至配电网的电池动力装置的充电或放电是不利的。这导致了这样的风险:由于电池动力装置的充电或放电操作，电网频率的实际值超过指定的设定极限或降至指定的设定极限以下，因此，必须停止充电或放电操作，并且必须对电网频率进行主控制。因此，设定电池动力装置的最佳荷电状态可能耗费延长的时间，并且在极端的情况下，由于超过荷电状态极限，可能致使电池动力装置不再履行它的电网服务。
[0005]在之后公布的文件DE102011055232A1提出了一种用于向电网提供控制功率的方法，其中，连接至电网的蓄能器取决于从电网的设定频率的频率偏差向电网供电和/或从电网接收电能，其中，在设定频率周围指定死区。采用高于死区的宽度的精度测量电网频率的频率偏差，并且取决于蓄能器的荷电状态选择死区中的带宽。为了控制蓄能器的荷电状态，利用死区中的带宽，而在带宽外提供控制功率。
[0006]对于蓄能器的荷电状态来说，这个方法利用了由于频率测量中的增加的精度引起的可变死区代替了由电网运营商指定的死区，但是未能穷尽因电池动力装置的速度和良好的可控性而在主控制功率的供给方面的可用的可能性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提出一种如上所述的用于控制电池动力装置的荷电状态的方法，该方法利用电池动力装置在主控制功率方面的速度和良好的可控性，来保持电池动力装置的最佳(中性)荷电状态，而不依赖于电池动力装置提供的主控制功率。
[0008]根据本发明，这个目的由权利要求1的特征解决。
[0009]根据本发明的方案用于保持电池动力装置的最佳或中性荷电状态，而不依赖于将由电池动力装置向配电网提供的主控制功率，主控制功率可以由输出到配电网的功率或从配电网输入的功率组成。这确保了当在电池动力装置的容量内提供电网系统服务时电池动力装置的安全动作。
[0010]术语“配电网”涉及高压输电网或中压配电网，其中，连接至中压水平的配电网的电池动力装置也可以直接通过这个配电网水平在高压输电网中提供系统服务，例如主功率控制。
[0011]根据本发明的方案出于这样的考虑而提出:由于电池动力装置在主控制功率供给方面的速度和良好的可控性，电池动力装置提供的主控制功率的范围可以用于保持电池动力装置的最佳荷电状态。
[0012]由于在那些电池动力装置提供主控制功率的区域中发生配电网和电池动力装置之间的功率传输，因此避免了电池动力装置在主控制时的起相反作用的行为，并且同时确保了保持电池动力装置的最佳荷电状态以提供主控制功率。
[0013]相应地，根据本发明的用于控制电池动力装置的荷电状态(SOC)的方法包括以下特征(其中电池动力装置连接至配电网以控制至少一个物理量):
[0014]-确定电池动力装置的荷电状态(SOC)，
[0015]-采用高于针对最小检测速度和检测精度的指定的极限值的检测速度或测量频率和检测精度，检测配电网的物理量，以及
[0016]-考虑检测的物理量的实际和指定的检测速度和检测精度之间的差值，来控制电池动力装置和配电网之间的电功率传输。
[0017]作为保持电池动力装置的最佳荷电状态的进一步手段，可以利用电池动力装置和配电网之间的功率传输的变化量和变化速率，由于电池动力装置在主控制功率供给方面的敏捷度和精度，因此电池动力装置和配电网之间的功率传输的变化量和变化速率大于功率传输的变化量和变化速率的指定的最小极限值，从而根据电池动力装置和配电网之间的功率传输的实际和指定的变化量和变化速率之间的差值，可产生功率传输。
[0018]优选地，从非常低到非常高采用可指定的充电状来态评估电池动力装置的确定的荷电状态，并且根据基于评估的传输策略，确定电池动力装置和配电网之间的功率传输，传输策略单独地或相结合地包括:
[0019]a.在指定的时间检测间隔内，基于电池动力装置的荷电状态，选择物理量的最有利值，
[0020]b.在指定测量精度范围内，从物理量的检测的实际值中减去偏移值或向物理量的检测的实际值中增加偏移值，
[0021]c.功率传输的超额实现，
[0022]d.在待提供的功率的指定精度内，减去或增加偏移值，
[0023]e.增加的传输功率梯度。
[0024]在指定的检测间隔内基于电池动力装置的荷电状态(S0C)选择电网频率的最有利值的传输策略中，检测间隔的最高频率被用于电池动力装置的充电，并且检测间隔的最低频率被用于电池动力装置的放电。
[0025]由于关于是否最高频率被用于电池动力装置的充电或最低频率被用于电池动力装置的放电的判定取决于电池动力装置的荷电状态，因此，例如，假如最低频率足够高，它也可仍然用于电池动力装置的放电。相应地，在从确定的最低频率到最高频率的范围内，在基于在指定的检测间隔内的电池动力装置的荷电状态的电网频率处，最合适的频率被用来确定电池动力装置将提供的功率。
[0026]由于传统动力装置在它们对频率变化的反应方面的迟滞性，频率的增加的检测速率或更高测量频率通常与频率变化不相关。然而，对于对频率变化的反应明显更快的电池动力装置来说，频率变化的更高的检测速率或检测是有利的。频率变化的更高的检测速率或检测既可用于将被控制的电网频率的幅值的更快稳定性，并且因此减少将提供的控制能量的总量，又可用来控制电池动力装置的荷电状态，其中，和管理规范相应地，选择的迟滞性不超过要求的最小反应时间或最大迟滞。相应地，和由规章架构条件限定的传统动力装置的反应速度相比，更快的频率检测或测量频率利用了由允许的检测间隔得到的范围。
[0027]因此，和由规章架构条件限定的传统动力装置的反应速度相比，更快的频率检测或测量频率利用了由允许的检测间隔得到的范围。尽管进行主控制功率的供给，仍然可以通过在指定的间隔内选择电网频率的最有利值来利用电池动力装置的充电和放电。
[0028]在电网频率的要求的测量精度内的增加的测量精度的传输策略中，可以将基于电网频率的测量精度的偏移值加入测量的电网频率或从测量的电网频率中减去，以确定由电池动力装置提供的功率。
[0029]在电网频率的要求的测量精度为A f，并且测量精度至少为A』#，其中A f>An，可将最大Af-Aj^偏移值加入检测的电网频率以对电池动力装置进行充电，并且可将最大A f_ A ?的偏移值从检测的电网频率中减去以使电池动力装置放电。
[0030]和已知的利用增加的测量精度的方法相反，根据本发明的改进的方法，使用偏移值代替滑动变化的死区来提供主控制功率。例如，当以最大ImHz (检测精度为±lmHz)的测量误差检测电网频率时，如果电网频率的要求的测量精度为lOmHz，则可以将多达9mHz的偏移值加入测量的电网频率或从测量的电网频率中减去，以确定由电池动力装置提供的功率。
[0031]由于传统动力装置当提供控制