BR112013032742B1

BR112013032742B1 - Método, aparelho e sistema para controlar a energia suprida para uma rede elétrica e meio de armazenamento legível por computador não transitório

Info

Publication number: BR112013032742B1
Application number: BR112013032742-1A
Authority: BR
Inventors: John Christopher Shelton; Jay Craig Geinzer; Brett Lance Galura; Steven Meersman
Original assignee: The Aes Corporation
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2021-10-13
Also published as: RU2014101451A; DK2721710T3; EP2721710A2; BR112013032742A2; CN103748757A; US20170110882A1; HUE035925T2; NO2839105T3; US20120323396A1; US9847648B2; CL2013003690A1; RU2642422C2; WO2012177633A3; ES2656140T3; PL2721710T3; EP2721710A4; WO2012177633A2; EP2721710B1; US9559520B2; CN103748757B

Abstract

usina de energia de geração elétrica híbrida que utiliza uma combinação de instalações de geração em tempo real e sistema de armazenamento de energia. a invenção refere-se a propostas para controlar a energia suprida para uma rede elétrica. em modalidades, métodos e sistemas controlam a energia suprida para uma rede elétrica utilizando um dispositivo de armazenamento de energia. em uma modalidade, um método recebe uma indicação de energia a ser suprida para a rede elétrica, gera energia de um gerador de energia e ajusta, utilizando a energia gerada, um nível de energia do dispositivo de armazenamento de energia para controlar a energia suprida para a rede de acordo com a indicação recebida. em outra modalidade, um sistema compreende um receptor de indicação de rede para receber uma indicação de energia a ser suprida para a rede elétrica; um gerador de energia conectado na rede; um dispositivo de armazenamento de energia acoplado no gerador de energia; e um controlador para ajustar, utilizando a energia gerada do gerador, um nível de energia de dispositivo de armazenamento de energia para controlar a energia suprida para a rede de acordo com a indicação recebida.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido Provisó rio U.S. Número 61/499.065 intitulado "Usina de Energia de Geração Elétrica Híbrida que Utiliza uma Combinação de Instalações de Geração em Tempo Real e Sistema de Armazenamento de Energia", depositado em 20 de Junho de 2011 o qual está aqui incorporado por referência na sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

[0002] A presente invenção está direcionada a sistemas e méto dos para prover serviços de geração em uma rede elétrica, e mais es-pecificamente, uma usina de energia de geração elétrica híbrida que utiliza um sistema de armazenamento de energia.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0003] Tipicamente, uma empresa de serviço público obtém ener gia elétrica de uma ou mais fontes de geração de energia primárias, tal como usinas de energia alimentadas a gás, alimentadas a carvão, nucleares e/ou hidroelétricas, para fornecimento a clientes através de uma rede de distribuição. A energia suprida por estas fontes pode variar de momento a momento. Geralmente, as fontes podem ser reguladas para atender às demandas de clientes enquanto ao mesmo tempo conformando aos padrões para tal energia, tal como níveis de voltagem e frequência nominais.

[0004] Para suplementar a energia suprida por estas fontes primá rias, está tornando-se mais comum conectar fontes de energia secundárias, tal como painéis solares e moinhos de vento, na rede de distribuição elétrica. Entre outras vantagens, estas formas de energia se- cundárias são renováveis, em contraste com as fontes primárias.

BREVE SUMÁRIO

[0005] A presente descrição está direcionada a aparelhos, siste mas, meios legíveis por computador e métodos para controlar a energia suprida para uma rede elétrica utilizando dispositivos de armazenamento de energia para armazenar energia. Um método exemplar inclui receber uma indicação de energia a ser suprida para a rede elétrica, gerar energia de pelo menos um gerador de energia, e ajustar, utilizando a energia gerada do gerador de energia, um nível de energia do dispositivo de armazenamento de energia para controlar a energia suprida para a rede elétrica de acordo com a indicação recebida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS/FIGURAS

[0006] As modalidades exemplares serão melhor compreendidas da descrição detalhada seguinte quando lida em conjunto com os desenhos acompanhantes. É enfatizado que, de acordo com a prática comum, as várias características dos desenhos não estão em escala. Ao contrário, as dimensões das várias características podem ser arbitrariamente expandidas ou reduzidas para clareza. Incluídas nos desenhos estão as seguintes figuras:

[0007] Figura 1A é um diagrama esquemático que ilustra uma usi na de energia exemplar conectada a uma rede elétrica, de acordo com as modalidades da invenção;

[0008] Figura 1B é um diagrama esquemático que ilustra outra usina de energia exemplar conectada a uma rede elétrica, de acordo com as modalidades da invenção;

[0009] Figura 2 é um diagrama esquemático mais detalhado que ilustra uma usina de energia conectada a uma rede elétrica, de acordo com as modalidades da invenção;

[00010] Figura 3 é um fluxograma que ilustra um método para controlar a energia suprida para uma rede elétrica, de acordo com as mo- dalidades da invenção;

[00011] Figura 4 é um fluxograma que ilustra um ajuste ou otimização de distribuição de energia por geração e/ou armazenamento, de acordo com as modalidades da invenção;

[00012] Figura 5 é um gráfico que ilustra uma curva de demanda sendo casada pela curva de resposta combinada de uma usina de geração elétrica térmica e um sistema de armazenamento elétrico de estabilidade de rede, de acordo com as modalidades da invenção; e

[00013] Figura 6 é um diagrama de um sistema de computador exemplar no qual as modalidades podem ser implementadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00014] Ao contrário da saída relativamente estável de fontes primárias, a quantidade de energia produzida pelas fontes secundárias pode variar sobre uma ampla faixa dentro de intervalos relativamente curtos, por exemplo, medidos em segundos ou minutos. Por exemplo, a saída de um painel solar pode variar não somente de acordo com a hora do dia, mas também como um resultado de eventos meteorológicos tal como a súbita aparição e passagem de nuvens que bloqueiam a luz solar direta. Do mesmo modo, a saída de um parque de moinhos de vento pode estar sujeita a rajadas e/ou calmarias instantâneas na velocidade do vento.

[00015] Um pico ascendente súbito (por exemplo, aumento) na saída de uma fonte secundária pode ser absorvido pela rede elétrica, e pode ser acomodado: (1) diminuindo a saída, por exemplo, de uma ou mais das fontes primárias e/ou das outras fontes secundárias; (2) armazenando energia pelos dispositivos de armazenamento de energia; e/ou (3) aumentando a carga na rede elétrica de serviço público.

[00016] Uma súbita diminuição da saída da fonte secundária pode ser absorvida pela rede elétrica, e pode ser acomodada: (1) aumentando a saída, por exemplo, de uma ou mais das fontes primárias e/ou das outras fontes secundárias; (2) descarregando energia armazenada pelos dispositivos de armazenamento de energia; e/ou (3) diminuindo a carga na rede elétrica. Em certas modalidades exemplares, um súbito pico ou uma súbita diminuição pode exceder uma capacidade de transmissão do equipamento no local e pode resultar, por exemplo, em uma perda de energia gerada ou possivelmente uma condição de blackout. Estas súbitas mudanças podem desarmar as fontes de energia primárias causando tais blackouts ou podem induzir custos adicionais nas fontes de energia primárias, tal como uma capacidade de operação reduzida, uma manutenção aumentada e/ou custos de combustível adicionais associados com a operação em um ponto de ajuste de operação não ótimo.

[00017] Grandes oscilações em frequência podem também exceder as capacidades de resposta do sistema de distribuição para operações normais. Por exemplo, se um gerador subitamente ficasse offline ou se uma linha de transmissão falhasse, uma queda no nível de frequência e/ou voltagem pode ocorrer o que pode criar um efeito de cascata já que mais geradores ficam offline devido ao desvio de frequência e/ou voltagem dos pontos de ajuste de operação normais (por exemplo, um blackout pode ocorrer). Um equipamento de geração de energia tradicional pode nem sempre responder rapidamente o bastante a tais mudanças. A frequência de rede pode flutuar com as oscilações de carga porque os geradores de energia podem desacelerar devido à carga aumentada ou podem acelerar devido à carga reduzida, por meio disto mudando a frequência da corrente alternada (CA) gerada.

[00018] Quando gerenciando variações em condições na rede de energia, o Operador de Sistema Elétrico (ESO) pode variar a saída das estações de geração de energia selecionadas de modo a acomodar as variações (por exemplo, estabilizar a rede elétrica de serviço público operando a rede elétrica de modo que a perda de qualquer componente da rede elétrica de serviço público não possa causar o efeito de cascata (por exemplo, para impedir tais blackouts)). As unidades de geração de energia elétrica existentes podem ter restrições referentes à rapidez de progressão de um nível de saída para outro nível de saída (também aqui referida como "taxa de rampa"). A taxa de rampa pode variar dependendo do tipo de unidade de geração de energia elétrica (por exemplo, carvão, ou gás natural, entre outros) e o nível de operação (por exemplo, ponto de ajuste) da unidade de geração elétrica. Apesar de limites poderem ser colocados sobre a capacidade de sistema total para satisfazer a rampa, a taxa de rampa exis-tente para os sistemas de energia elétrica são geralmente suficientes para atender a rampa associada com as fontes de energia primárias. Os pequenos sistemas de energia, no entanto, podem ter dificuldades em manter um equilíbrio de suprimento/demanda e capacidades de rampa suficientes. Com o advento das fontes de energia secundárias, existe uma necessidade para capacidades de rampa aperfeiçoadas.

[00019] Além disso, uma usina de energia híbrida que inclui um dispositivo de armazenamento de energia, tal como baterias, pode permitir uma utilização mais eficiente de geradores de energia existentes. Tipicamente, as usinas de energia retêm uma porção da saída para servir como uma reserva circulante para um aumento de rampa rápido e/ou para serviços de regulação. A reserva circulante tipicamente refere-se a geradores que já estão online, sincronizados, e gerando uma porção (isto é, um subconjunto) de sua capacidade de saída total. A utilização de tal geração de reserva circulante pode ser dispendiosa porque: (1) uma porção da saída dos geradores de energia não pode ser utilizada para a capacidade de carga de base, (2) um desgaste e ruptura adicionais podem ocorrer no geradores de energia circulante; e/ou (3) a energia adicional pode ser perdida e custos de combustível adicionais podem ser incorridos e emissões adicionais podem ser emi- tidas devido à operação dos geradores de energia circulante.

[00020] Incluindo um dispositivo de armazenamento de energia de taxa de rampa rápida com os geradores de energia, os geradores de energia podem ser utilizados para a capacidade de carga de base e os dispositivos de armazenamento de energia podem prover regulação e um rápido controle de taxa de rampa dando aos geradores de energia um tempo adicional para ajustar as suas saídas, ou abdicarem a mudanças na saída em geral.

[00021] Um sistema de geração de energia que provê um ajuste rápido e pronto (por exemplo, diminuição ou aumento) em saída de energia enquanto mantendo uma alta taxa de operação (por exemplo, eficiência) de uma estação de geração de energia elétrica pode melhor servir aos presentes requisitos da rede elétrica.

[00022] Em certas modalidades exemplares, sistemas, aparelhos e métodos podem manter níveis de frequência e/ou voltagem de rede elétrica estáveis combinando respostas a flutuações de frequência e/ou voltagem de rede por um ou mais geradores de energia e um ou mais dispositivos de armazenamento de energia. A resposta combinada por ser governada (por exemplo, controlada) por um Equipamento de Controle de Contribuição de Energia (PCCE). Pode ser notado que o presente sistema pode ser utilizado em conjunto com o sistema descrito na Publicação de Pedido de Patente U.S. Número 2010/0090532 intitulado "Controle de Sustentação de Carga Responsivo à Frequência de Sistemas de Armazenamento de eletricidade Para Serviços Auxiliares em uma Rede de Energia Elétrica".

[00023] Em certas modalidades exemplares, um controlador, baseado em informações (por exemplo, uma indicação, recebidas, pode ajustar a energia armazenada por um dispositivo de armazenamento de energia (por exemplo, uma bateria, capacitor, unidade de armazenamentoquímico, e/ou unidade de armazenamento mecânico, entre outros) utilizando a energia gerada do gerador de energia, e pode controlar a energia suprida para a rede elétrica de acordo com as informações recebidas.

[00024] Métodos e aparelhos para responder a mudanças em frequência de rede ou nível de voltagem de rede estão aqui descritos para permitir que uma usina de energia opere em uma taxa de operação fixa. O aparelho pode incluir: (1) pelo menos um gerador de energia configurado para gerar corrente alternada para distribuição através da rede elétrica (por exemplo, rede de energia); e (2) pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia conectado na rede de energia ou através da mesma conexão que o gerador de energia ou separadamente. O gerador de energia e o dispositivo de armazenamento de energia podem ser co-localizados em uma única usina ou local de geração ou podem estar distribuídos em diferentes localizações e acoplados na rede de energia. O aparelho pode incluir um detector de fre-quência de rede e o PCCE. O detector de frequência de rede pode estar configurado para detectar a frequência de rede para mudanças de frequência em corrente alternada distribuída sobre a grade de energia. O PCCE pode estar configurado para controlar a distribuição de energia para a grade de energia controlando (1) a descarga em armazenamento de energia com relação a pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia e (2) aumentar ou diminuir a geração de energia de pelo menos um gerador de energia. O PCCE pode estar configurado para prover uma resposta à entrada recebida tal como as flutuações em frequências detectadas na rede de energia ou flutuações de voltagem na rede de energia. O PCCE pode, por exemplo, prover estabilidade descarregando a energia armazenada durante as mudanças em geração de energia (por exemplo, durante o aumento) por pelo menos um gerador de energia e/ou armazenando energia para impedir a transmissão da energia na rede durante as mudanças em geração de energia (por exemplo, durante a diminuição) por pelo menos um gerador de energia. A resposta combinada de descarregar energia armazenada e armazenar energia pode seguir a informações de demanda instantânea (por exemplo, tempo real ou quase tempo real) supridas para o PCCE.

[00025] Certas modalidades exemplares podem vantajosamente reduzir o desgaste e ruptura, reduzir custos de combustível, aumentar a eficiência de operação e/ou reduzir o impacto ambiental de fontes de energia primárias, e podem prover contingências de resposta mais rápida para grandes oscilações de carga, faltas, e falhas de equipamento, entre outros, que podem de outro modo levar a flutuações em voltagem e/ou frequência de rede. Geralmente, as usinas de energia são superconstruídas e incluem uma capacidade em excesso. Por exemplo, uma usina hidroelétrica pode ter um gerador circulante mas desa- coplado (por exemplo, um gerador de reserva) para regulação de rede de modo que o gerador de reserva possa estar disponível (por exemplo, pode ficar online) quando uma variação (por exemplo, uma variação rápida) em frequência de rede ou nível de voltagem ocorre, o que pode aumentar o desgaste e ruptura do gerador de reserva e pode requerer uma superconstrução da usina de energia e uma subutilização da mesma.

[00026] A Figura 1A é um diagrama esquemático que ilustra uma usina de energia 100 exemplar conectada a uma rede elétrica 150 de acordo com modalidades exemplares.

[00027] Referindo à Figura 1, uma usina de energia 100 pode estar conectada a uma rede de energia 150 (por exemplo, rede elétrica de serviço público). A ilustração foi simplificada para clareza para mostrar um sistema de energia elétrica trifásica típica, mas alguém versado na técnica compreende que outras configurações são possíveis. A usina de energia 100 pode incluir geradores de energia 110, dispositivos de armazenamento de potência (ou energia) 120, um receptor de indicação de rede 130, um barramento de energia 101, e um Equipamento de Controle de Contribuição de Energia (PCCE) 140.

[00028] Os geradores de energia 110 podem estar conectados ou acoplados no PCCE 140 e no barramento de energia 101 e podem estar configurados para gerar (isto é, converter) uma forma de energia para energia elétrica. Os geradores de energia 110 podem estar formados como um gerador de energia discreto, ou como um banco de geradores de energia individuais que podem estar conectados ou seletivamente interconectados para gerar energia. Os geradores de energia 110 podem ser geradores hidroelétricos, geradores de combustível fóssil (por exemplo, geradores a carvão, geradores a gás, geradores a óleo, geradores diesel ou qualquer outra forma de geradores de combustível fóssil), geradores de energia nuclear, e/ou fontes de energia renovável tal como geradores de energia de parque de vento, geradores de energia de marés, geradores de energia geotérmica, e/ou geradores de energia solar e outra forma de geração de energia que pode ser controlada pelo PCCE 140.

[00029] Os dispositivos de armazenamento de energia 120 podem estar conectados ou acoplados no PCCE 140 e no barramento de energia 101 e podem estar configurados para seletivamente prover energia para a rede de energia 150 ou para seletivamente receber energia da rede elétrica 150.

[00030] Os dispositivos de armazenamento de energia 120 podem ser, por exemplo, baterias ou capacitores em combinação com baterias para prover surtos de energia (por exemplo, surtos de energia de curta duração menores do que uma duração limite). Os dispositivos de armazenamento de energia 120, além disso, ou em adição, podem ser, por exemplo, sistemas de energia inercial tal como volantes, sistemaspneumáticos que comprimem um gás a ser liberado no sistema mecânico para girar um gerador elétrico, ou sistema de massa suspensa tal como os sistemas de bomba de água que fornecem água para um nível mais alto próximo de uma usina hidroelétrica para utilização posterior na geração de eletricidade. Em nenhum modo, no entanto,estão os dispositivos de armazenamento de energia 120 limitados a estes exemplos.

[00031] Apesar dos dispositivos de armazenamento de energia 120, como mostrados na Figura 1 e acima descritos, serem co-localizados na usina de energia 100 com os geradores de energia 110, é contemplado que outras configurações são possíveis. Por exemplo, em algumas modalidades exemplares, os dispositivos de armazenamento de energia podem estar distribuídos ao longo da rede elétrica 150. Em outras modalidades exemplares, os dispositivos de armazenamento de energia podem estar co-localizados na usina de energia com os geradores de energia assim como sendo distribuídos ao longo da rede elétrica 150. Estas configurações podem ser vantajosas no grau em que os dispositivos de armazenamento de energia tendem a ser discretos e compactos e podem ser colocados em localizações distribuídas sem custos significativos. Os geradores de energia 110 podem ser dependentes da localização de hidroenergia, suprimentos de água e/ou su-primentos de combustível, entre outros. Deste modo, os dispositivos de armazenamento de energia 120 podem estar localizados mais próximos das cargas ou distribuídos para equilíbrio de carga dentro da rede elétrica 150. Outras sinergias para co-localizar os dispositivos de armazenamento de energia 120 com os geradores de energia 110 incluem, mas não estão limitadas a, compartilhamento de: sistemas de controle e monitoramento, pessoal de operação e manutenção, subestações, painéis elétricos, e transformadores entre os dispositivos de armazenamento de energia 120 e os geradores de energia 110. Além disso, a provisão de suporte de Volt-Amperes Reativos (VAR) requeri- do por geradores de energia 110 é possível quando estes estão co- localizados com os dispositivos de armazenamento de energia 120.

[00032] A saída dos geradores de energia 110 e a saída dos dispositivos de armazenamento de energia 120 podem estar acopladas no barramento de energia 101 o qual pode estar acoplado através de um transformador de estação (não mostrado) na rede elétrica 150. O bar- ramento de energia 101 pode estar conectado nos geradores de energia 110, nos dispositivos de armazenamento de energia 120, e na rede elétrica 150 e pode estar configurado para transferir eletricidade da usina de energia 100 para a rede elétrica 150 para distribuição.

[00033] Apesar do barramento de energia 101 e os dispositivos de armazenamento de energia 120 serem mostrados na Figura 1 e sendo acima descritos como sendo eletricamente conectados, em algumas modalidades exemplares, os dispositivos de armazenamento de energia 120 podem estar acoplados diretamente na rede elétrica 150. Em certas modalidades exemplares, a energia armazenada nos dispositivos de armazenamento de energia 120 ode ser energia CC e um conversor bidirecional CA/CC pode estar incluído entre os dispositivos de armazenamento de energia 120 e o barramento de energia 101 para converter energia CA no barramento de energia 101 e a energia CC nos dispositivos de armazenamento de energia 120.

[00034] O receptor de indicação de rede 130 pode estar operativamente conectado no (por exemplo, conectado com fio ou sem fio no) PCCE 140 para receber uma indicação de energia a ser suprida para a rede elétrica 150. O receptor de indicação de energia 130 pode receber: (1) um sinal que indica um nível de suprimento de energia corrente (por exemplo, presente) a ser suprido para a rede elétrica; (2) um sinal que indica uma frequência de rede para determinar um ajuste de corrente na energia a ser suprida para a rede elétrica 150; e/ou (3) um ou mais parâmetros de operação que indicam um ou mais pontos de ajuste de operação para uma combinação de geradores de energia 110 e dispositivos de armazenamento de potência (energia) 120.

[00035] Responsivo a receber os um ou mais parâmetros que indicam um ou mais pontos de ajuste, o PCCE 140 (por exemplo, controlador) pode determinar um ou mais outros pontos de ajuste de operação para cada um dos dispositivos de armazenamento de energia 120 e dos geradores de energia 110 de modo que a combinação dos pontos de ajuste do pelo menos um gerador de energia 110 e do dispositivo de armazenamento de energia 120 satisfaça os pontos de ajuste associados com os um ou mais parâmetros de operação recebidos.

[00036] O PCCE 140 pode controlar (por exemplo, ajustar) a energia gerada dos geradores de energia 110 simultaneamente com o ajuste da energia (ou potência) armazenada pelos (ou nos) dispositivos de armazenamento de energia 120 para atender ou satisfazer a energia a ser suprida para a rede elétrica 150. Por exemplo, o PCCE 140 pode controlar o ajuste da energia gerada do gerador de energia 110 simultaneamente: (1) descarregando os dispositivos de armazenamento de energia 120 e aumentando a energia suprida dos geradores de energia 110; (2) descarregando os dispositivos de armazenamento de energia 120 e diminuindo a energia suprida dos geradores de energia 110; (3) carregando os dispositivos de armazenamento de energia 120 e diminuindo a energia suprida dos geradores de energia 110; e/ou (4) carregando os dispositivos de armazenamento de energia 120 e aumentando a energia suprida dos geradores de energia 110.

[00037] Como seria compreendido por aqueles versados na técnica relevante, o controle de carregamento e/ou descarregamento de um dispositivo de armazenamento de energia pode ser executado, por exemplo, um inversor bidirecional para conversão de energia CA para CC ou um conversor CC para CC bidirecional para conversão CC para CC e que o modo de carregamento e o modo de descarregamento de tal dispositivo bidirecional podem ser controlados com base em sinais externos tais como vários pontos de ajuste e/ou indicadores de volta- gem/frequência. Alguém versado na técnica relevante também compreenderia que o controle dos geradores de energia pode ser independente do controle do dispositivo de armazenamento de energia. A saída líquida dos geradores de energia e do dispositivo de armazenamento de energia pode ser controlada, por exemplo: (1) para otimizar a taxa de rampa para a combinação dos geradores de energia e o dispositivo de armazenamento de energia; (2) para reduzir a manutenção do dispositivo de armazenamento de energia e/ou dos geradores de energia; e/ou (3) para reduzir os serviços de reserva circulante dos ge-radores de energia, entre outros.

[00038] O PCCE 140 pode determinar a contribuição de energia dos geradores de energia 110 (por exemplo, cada gerador) e a contribuição de energia do dispositivo de armazenamento de energia 120 para satisfazer o nível de suprimento de energia indicado para a rede elétrica 150, em resposta a receber um sinal que indica o nível de suprimento de energia combinado corrente a ser suprido para a rede elétrica da usina de energia 100.

[00039] Por exemplo, o PCCE 140 pode controlar o descarregamento de energia armazenada (ou potência) pelos dispositivos de armazenamento de energia durante o aumento inicial em geração de energia pelos geradores de energia 110 e/ou pode controlar o armazenamento de energia pelos dispositivos de armazenamento de energia 120 para transmissão posterior sobre a rede elétrica 150 durante a diminuição em geração de energia pelos geradores de energia 110.

[00040] O ponto de ajuste para armazenamento de energia nos dispositivos de armazenamento de energia 120 pode ser variado com base em demandas de energia esperadas sobre a rede elétrica 150. Por exemplo, a energia pode estar armazenada nos dispositivos de arma-zenamento de energia 120 em um nível mais baixo, abaixo da capacidade, durante os períodos nos quais as demandas de energia sobre a rede elétrica 150 podem ser esperadas diminuir, e em um nível mais alto durante os períodos nos quais as demandas de energia sobre a rede elétrica 150 podem ser esperadas aumentar.

[00041] O PCCE 140 pode controlar ou ajustar o armazenamento de energia pelos dispositivos de armazenamento de energia 120 de acordo com um perfil ótimo ou predeterminado (por exemplo, um perfil de descarga e armazenamento de energia) dos dispositivos de armazenamento de energia 120 e pode controlar ou ajustar, com base no perfil ótimo ou predeterminado dos dispositivos de armazenamento de energia 120, a geração de energia pelos geradores de energia 110 para satisfazer a indicação recebida pelo receptor de indicação de grade 130.

[00042] O PCCE 140 pode controlar ou ajustar a geração de energia dos geradores de energia 110 de acordo com um perfil de rampa ótimo ou predeterminado dos geradores de energia 110 e pode controlar ou ajustar, com base no perfil de rampa ótimo ou predeterminado, o nível de energia dos dispositivos de armazenamento de energia 120 para satisfazer a indicação recebida pelo receptor de indicação de grade 130.

[00043] Apesar dos geradores de energia 110 serem descritos em termos de geradores plurais, é contemplado que em certas modalidades exemplares um único gerador de energia 110 pode ser utilizado. Apesar dos dispositivos de armazenamento de energia 120 serem descritos em termos de dispositivos de armazenamento plurais, é também contemplado que um único dispositivo de armazenamento de energia 120 pode ser utilizado.

[00044] Em certas modalidades exemplares, a indicação recebida pode ser uma sequência de indicações que indicam a energia a ser suprida para a rede elétrica ao longo de um período de tempo. Por exemplo, a indicação recebida pode ser uma sequência de mensagens de comunicação que incluem indicações em tempo real da energia a ser suprida para a rede elétrica 150.

[00045] Em várias modalidades exemplares, os dispositivos de ar-mazenamento de energia 120 podem ter uma taxa de rampa ou uma resposta de transiente de energia que é mais rápida do que a taxa de rampa ou resposta de transiente de energia dos geradores de energia 110 de modo que uma regulação (por exemplo, serviços de regulação) pode ser suprida pelos dispositivos de armazenamento de energia 120.

[00046] Em várias modalidades exemplares, o PCCE 140 pode determinar um componente de baixa frequência da sequência de indicações recebida associada com as flutuações de suprimento de energia abaixo de uma frequência limite e um componente de alta frequência da sequência de indicações recebida associada com as flutuações de energia abaixo na ou acima da frequência. O PCCE 140 pode controlar ou ajustar o nível de energia dos dispositivos de armazenamento de energia 120 de acordo com o componente de alta frequência determinado e pode ajustar a geração de energia pelos geradores de energia 110 de acordo com o componente de baixa frequência determinado.

[00047] Como será apreciado por pessoas versadas na técnica relevante, o PCCE 140 pode incluir vários comutadores e relés, um banco de dados e um equipamento de computador que inclui um meio de armazenamento legível por computador não transitório que tem armazenado no mesmo um software de computador tal como um código de programa para controlar pelo menos os dispositivos de armazenamento de energia 120.

[00048] Neste documento, os termos "meio de programa de compu-tador","meio legível por computador não transitório", e "meio utilizável por computador"são utilizados para geralmente referir a meios de armazenamento tal como um disco rígido, memórias, as quais podem ser semicondutores de memória (por exemplo, DRAMs, etc.).

[00049] A Figura 1B é um diagrama esquemático que ilustra outra usina de energia 170 exemplar conectada (ou acoplada) na rede elétrica 150 de acordo com modalidades exemplares.

[00050] Referindo à Figura 1B, uma usina de energia 170 é similar à usina de energia 100 exceto que a usina de energia 170 não inclui o receptor de indicação de rede 130 e pode incluir um detector de frequência de rede 160.

[00051] O detector de frequência de rede 160 pode estar acoplado (por exemplo, conectado) no PCCE 140 e no barramento de energia 101 (ou diretamente na rede elétrica 150) e pode estar configurado para detectar e reportar mudanças em frequência de rede. Com base em relatórios, sinais ou mensagens dos detectores de frequência de rede 160, o PCCE 140 pode controlar os dispositivos de armazenamento de energia 120 para armazenar energia gerada pelos geradores de energia 110, assim, efetivamente impedindo que a energia alcance a rede elétrica 150. Ao contrário, o PCCE 140 pode controlar os dispositivos de armazenamento de energia 120 para ativamente remover energia da rede elétrica 150.

[00052] O PCCE 140 pode determinar o ajuste corrente para a energia a ser suprida para a rede elétrica 150, responsivo a receber um sinal que indica a frequência de rede e/ou uma direção da mudança na frequência de rede (por exemplo, em resposta à frequência de rede mover para mais baixa, a energia a ser suprida para a rede elétrica 150 pode ser aumentada e responsivo à frequência de rede mover para mais alta, a energia a ser suprida para a rede elétrica 150 pode ser diminuída). O equipamento de controle de distribuição de energia pode determinar a contribuição de energia pelos geradores de energia 110 (por exemplo, cada gerador) e a contribuição de energia pelos dispositivos de armazenamento de energia 120 (por exemplo, cada dispositivo) para satisfazer (atender) o ajuste de energia determinado. As respectivas contribuições de energia podem estar baseadas, por exemplo, no desvio na frequência de rede de uma frequência nominal e a taxa de mudança do desvio na frequência de rede. Por exemplo, o dispositivo de armazenamento de energia 120 pode ser designado para carregar ou descarregar e o gerador de energia 110 pode prover a capacidade restante.

[00053] A Figura 2 é um diagrama esquemático mais detalhado que ilustra uma unidade de regulação 200 exemplar de acordo com modalidades exemplares.

[00054] Referindo à Figura 2, a unidade de regulação 200 (por exemplo, regulação de frequência ou energia, entre outros) pode prover energia (potência) para a e pode receber energia da rede elétrica 150. Por exemplo,a energia pode ser provida através de uma subestação local ou linhas de transmissão. Deste modo, a rede de eletricidade 150 pode prover uma quantidade de energia apropriada para a carga corrente, em uma frequência nominal especificada (por exemplo, geralmente 60 Hz nos Estados Unidos e/ou 50 Hz em algumas outras partes do mundo).

[00055] A unidade de regulação 200 pode incluir pelo menos um gerador de energia 205, um banco de dados ou dispositivo de armazenamento 207, tal como uma unidade de armazenamento ótico ou uma unidade de armazenamento magnético, e um conjunto de células de armazenamento de energia 210. O gerador de energia 205 pode estar configurado para gerar uma corrente alternada para distribuição através de uma rede de energia e pode estar acoplado no banco de dados 207 de modo que o gerador de energia 205 possa ter o seu próprio perfil único (perfil individual). Perfil geralmente refere-se a parâmetros operacionais para uma operação apropriada do gerador de energia 205 e pode incluir: (1) limites operacionais para o gerador de energia 205; (2) pontos de ajuste de operação máximo, mínimo e/ou ótimo para o gerador de energia 205 e/ou (3) taxas de rampa ou taxas de respostas de transiente de energia para o gerador de energia 205.

[00056] Os dispositivos de armazenamento de energia ou células (por exemplo, baterias) 210 podem estar eletricamente e/ou energeti- camente acoplados na rede elétrica 150 e podem ser qualquer dispositivo adequado para armazenar energia. Por exemplo, em algumas modalidades exemplares, baterias de íons de lítio avançadas podem ser utilizadas. Como aqui utilizado, o termo "energeticamente acoplado" geralmente refere-se à energia que pode fluir de um objeto para outro. Por exemplo, a eletricidade na forma de uma corrente CA ou CC pode fluir de um objeto para outro em um modo bidirecional. As baterias 210 podem prover energia para a rede elétrica 150 ou o gerador de energia 205, ou receber energia da rede elétrica 150 ou o gerador de energia 205, para regulação, por exemplo, serviços para regular e/ou estabilizar a rede elétrica com relação à frequência, nível de voltagem e/ou fator de potência, entre outros. Tais serviços podem incluir serviços de regulação, serviços de reserva circulante, serviços de reserva suplementares, serviços de reserva de substituição e/ou serviços de controle de voltagem, entre outros.

[00057] Quando provendo energia para a rede elétrica 150, uma corrente CC pode se deslocar das baterias 210 para os conversores CA/CC bidirecionais 215, os quais convertem a corrente CC para uma corrente CA. Em algumas modalidades exemplares, inversores são utilizados para a conversão de CC para CA. Quando armazenando em energia na rede elétrica 150, retificadores podem ser utilizados para a conversão de CA para CC. Diferentes tipos de inversores e retificado- res podem ser utilizados, como seria aparente para alguém versado na técnica relevante. A corrente CA flui entre os conversores CA/CC bidirecionais 215 e a rede elétrica 150 através de um transformador 220.

[00058] Um sistema de conversão de energia (PCS) 225 pode incluir um sistema de controle lógico para os conversores bidirecionais CA/CC 215. Um controlador lógico programável (PLC) 230 pode instruir o PCS 225 para conectar ou desconectar os conversores CA/CC 215 das baterias 210 e/ou da rede elétrica 150.

[00059] Em certas modalidades exemplares, a conexão entre o transformador 220 e a rede 150 pode incluir ou ser por um comutador manual, o qual pode ser normalmente fechado durante a operação da unidade de regulação 200.

[00060] Em certas modalidades exemplares, um dispositivo de ar-mazenamento de energia CA tal como um sistema de armazenamento de capacitor ou um sistema de armazenamento indutivo pode ser carregado ou descarregado para suporte de Volt-Amperes Reativo (VAR), por exemplo, para ajustar o fator de potência sobre a rede elétrica.

[00061] Em várias modalidades exemplares, os dispositivos de ar-mazenamento de energia CC tal como as unidades de armazenamento de bateria podem ser carregados ou descarregados através de um inversor bidirecional. O inversor pode ser controlado para prover suporte de VAR, por exemplo, para ajustar o fator de potência sobre a rede elétrica 150 convertendo a energia CC para energia CA com um alto fator de potência (por exemplo, acima de um nível limite) para suprir para a rede elétrica 150. O controle de suporte de VAR pode incluir determinar o fator de potência (por exemplo, a diferença de fase entre a corrente e a voltagem sobre a rede elétrica 150) ou receber um sinal externo (por exemplo, do operador de rede elétrica) indicando o fator de potência da rede elétrica 150 e suprindo energia a um fator de po- tência acima de um nível limite em resposta ao fator de potência determinado ou indicado estar abaixo de um limite especificado.

[00062] Em certas modalidades exemplares, o PLC 230 pode utilizar uma lógica de escada de programa para produzir o controle em tempo real. O PLC 230 pode enviar sinais de dados para o PCS 225 através de uma interface de dados e/ou pode receber sinais de dados do PCS 225 através da interface de dados. Entradas exemplares para o PLC 230 do PCS 225 podem incluir um sinal de estado de prontidão e as saídas exemplares do PLC 230 podem incluir um sinal que indica a quantidade de energia para carregar ou descarregar, e/ou instruções para conectar os conversores CA/CC 215 na rede elétrica 150 e/ou baterias 210 ou desconectar os conversores CA/CC 215 da rede elétrica 150 e/ou baterias 210. Um computador que executa um código de programa específico pode também ser utilizado para esta função. Tal computador pode ser qualquer tipo de dispositivo de computação que tem um ou mais processadores, uma entrada de usuário (por exemplo, um mouse, um teclado QWERTY, uma tela de toque, um microfone, ou um teclado T9), e uma infraestrutura de comunicações capaz de receber e transmitir dados sobre uma rede. Por exemplo, o computador pode incluir, mas não está limitado a, um computador desktop, um grupamento de computadores desktop, um servidor, um grupamento de servidores, um decodificador, ou outro tipo de dispositivo similar capaz de processar instruções e receber retransmitir dados para a e da rede elétrica e outros dispositivos de computação.

[00063] Para manter as baterias 210 em um estado que permita que as baterias 210 respondam a solicitações para adicionar energia ou absorver energia da rede elétrica 150, a unidade de regulação 200 pode incluir um sistema de gerenciamento de bateria (BMS) 235. O BMS 235 equilibra as células de bateria 210 e mantém um conhecimento de um estado de carga (SOC) das células de bateria 210. O SOC das baterias 210 pode ser uma medição da capacidade corrente das baterias enviarem e receberem energia (por exemplo, descarregar ou carregar a energia). Entradas exemplares para o PLC 230 do BMS 235 podem ser as capacidades de energia das baterias 210 (por exemplo, em MWs), falhas, a temperatura das baterias 210, o consumo de corrente nas baterias 210 ou a corrente consumida pelas baterias 210 e o SOC, entre outros.

[00064] Em certas modalidades exemplares, o SOC é uma percentagem que corre de 0% a 100%, onde 100% indica que não mais energia pode ser armazenada nas baterias 210. O SOC pode ser calculado dos níveis de voltagem de circuito aberto e/ou circuito fechado. O SOC, no entanto, pode ser calculado em qualquer número de modos, como seria aparente para alguém versado na técnica relevante.

[00065] Uma unidade de terminal remoto (RTU) (não mostrada) pode ser utilizada para conectar a um sistema de Controle Supervisório e Aquisição de Dados (SCADA) 255. Em certas modalidades exemplares, o sistema de SCADA 255 pode estar associado com um operador (por exemplo, o SOC) que opera a rede elétrica 150. Entradas exemplares do sistema de SCADA 255 para o PLC 230 podem incluir uma solicitação para regular a frequência de rede, o nível de voltagem ou outros serviços de regulação. A solicitação pode incluir uma quantidade de energia (por exemplo, em MW) para carregar ou descarregar, e pode incluir, por exemplo, a frequência de rede ou outros parâmetros de operação para a rede elétrica 150.

[00066] Saídas exemplares do PLC 230 podem incluir em status e disponibilidade da unidade de regulação 200. Em certas modalidades exemplares, o PLC 230 pode enviar informações para o sistema de SCADA 255 sobre o SOC ou as suas capacidades de modo que o sistema de SCADA 255 compreende se a unidade de regulação 200 pode ser capaz de prover os serviços a serem programados pelo ESO (por exemplo, conhecer antecipadamente se a unidade de regulação 200 pode ou não prover tais serviços).

[00067] O PLC 230 pode receber sinais de dados de um transdutor 260, o qual pode estar acoplado na rede elétrica 150. O transdutor 260 pode estar configurado para detectar o sinal de CA sobre a rede elétrica 150 para determinar a frequência, o nível de voltagem e/ou o fator de potência, entre outros da eletricidade que está sendo fornecida pela rede elétrica 150. Apesar de um transdutor 260 ser mostrado, é contemplado que qualquer número de tais transdutores pode ser utilizado para confiavelmente detectar os parâmetros de rede apropriados em localizações diferentes.

[00068] Um suprimento de energia ininterrompível (não mostrado) pode suprir energia para o PLC 230. O PLC 230 pode enviar para a unidade de HVAC e pode receber sinais de uma unidade HVAC (não ilustrada) para manter as condições ambientais apropriadas para as baterias 210 e outros componentes. Entradas exemplares para o PLC 230 da unidade HVAC podem incluir temperatura, umidade e outros parâmetros de operação para a unidade HVAC, e saídas exemplares da unidade HVAC podem incluir um ou mais ajustes de termostato e outros pontos de ajuste de controle. Em certas modalidades exemplares, o computador 245 pode estar acoplado (por exemplo, conectado) no PLC 230 para controlar, programar, ou ajustar parâmetros do PLC 230. O computador 245 pode ser utilizado para monitorar a unidade de regulação 200. Entradas exemplares do computador 245 para o PLC 230 podem incluir sinais de desligamento e partida. Saídas exemplares para o computador 245 podem incluir eventos de registro, dados de registro, e relatórios de alertas, entre outros.

[00069] Quando uma regulação de frequência ou voltagem é executada, uma solicitação pode ser recebida no PLC 230 do operador (ou ESO) da rede elétrica 150 através do sistema de SCADA 255 e da RTU (ou utilizando qualquer outra rede de comunicação). A solicitação pode incluir instruções para absorver energia da ou adicionar energia à rede elétrica 150. Em certas modalidades exemplares, a solicitação pode especificar quanta energia transferir ou uma taxa para a transferência. Em resposta, a energia pode ser transferida: (1) do dispositivo de armazenamento de energia para a rede elétrica 150 para aumentar a frequência de rede corrente ou aumentar o nível de voltagem de rede; ou (2) da rede elétrica 150 para o dispositivo de armazenamento de energia para diminuir a frequência de rede corrente ou para diminuir o nível de voltagem de rede.

[00070] A regulação pode ser parada em resposta a outra solicitação de despacho do ESO ou operador (por exemplo, o operador pode incluir um sistema supervisório de computador automatizado e pode ocorrer sem intervenção humana). Por exemplo, o operador ou sistemasupervisório de computador pode determinar que a frequência de rede e/ou o nível de voltagem podem estar próximos da frequência nominal e/ou nível de voltagem desejados. Em outro exemplo, a regulação pode ser parada com base em uma medição pela unidade de regulação 200 que a medição de frequência de rede o nível de voltagem de rede podem estar no ou próximo do valor desejado. A regulação pode ser parada por outras razões, tal como a detecção de uma falha.

[00071] Durante a regulação, o SOC das baterias 210 pode subir ou cair dramaticamente. Por exemplo, as baterias 210 podem ter transmitido uma quantidade de energia significativa para a rede elétrica 150, assim deixando as baterias 210, por exemplo, com muito pouca carga (por exemplo, um SOC na faixa de aproximadamente 10% a 30% e talvez ao redor de 20%). Em outro exemplo, as baterias 210 podem ter recebido muita energia da rede elétrica 150, assim deixando as baterias 210 como uma grande quantidade de carga (por exemplo, um SOC na faixa de aproximadamente 75% a 95% e talvez 85%). A faixa de carregamento, por exemplo, a faixa de 10% a 85% do SOC pode ser dependente de muitos fatores incluindo a química de bateria utilizada (por exemplo, chumbo ácido, ou lítio, entre outras). Em ambos os exemplos, as baterias 210 podem estar em uma má condição para continuar a regular a frequência de rede ou o nível de voltagem de rede se mais energia precisar ser respectivamente adicionada ou absorvida. Para prover um serviço mais confiável, a carga nas baterias pode ser modificada de acordo com os princípios do sistema presentemente descrito e/ou de acordo com a Publicação de Pedido de Patente U.S. Número 2010/0090532 A1, para manter as baterias dentro da faixa desejável pela maior quantidade de tempo possível. A modificação pode ser seletivamente aumentar ou diminuir o nível de energia (carga), conforme apropriado. A modificação pode ocorrer (por exemplo, pode somente ocorrer) quando é benéfico fazê-la, para equilibrar a necessidade para um SOC apropriado com as necessidades totais do sistema de distribuição de energia.

[00072] De acordo com uma modalidade exemplar, a modificação pode ser executada enquanto a frequência de rede ou o nível de voltagem de rede está em uma banda morta que não utiliza regulação. Durante este tempo, a energia (ou carga) pode ser adicionada ou removidaaté que o valor de SOC, o qual pode ser monitorado no PLC 230 com base em informações do BMS 235, esteja dentro de uma faixa especificada. Por exemplo, a faixa pode ser centrada ao redor de 50% de SOC de modo que a unidade de regulação 200 possa igualmente prover ou receber energia. Em outras modalidades, o estado alvo pode ser mais alto ou mais baixo do que aproximadamente 50%, por exemplo, quando é sabido que uma grande transferência de energia em uma direção específica é provável.

[00073] A Figura 3 é um fluxograma que ilustra um método para controlar a energia suprida para a rede elétrica 150 de acordo com modalidades exemplares.

[00074] Referindo à Figura 3, no bloco 310, o receptor de indicação de rede 130 pode receber uma indicação de energia a ser suprida para a rede elétrica 150. No bloco 320, pelo menos um gerador de energia 110 pode gerar energia. No bloco 330, o PCCE 140 pode ajustar, utilizando a energia gerada do gerador de energia 110, o nível de energia do dispositivo de armazenamento de energia 120 para controlar a energia suprida para a rede elétrica 150 de acordo com a indicação recebida.

[00075] É contemplado que a energia pode ser armazenada como energia CC e pode ser convertida entre energia CA e energia CC quando armazenando a energia no dispositivo de armazenamento de energia 120 e pode ser convertida de energia CC para energia CA quando distribuído energia para a rede elétrica 150 do dispositivo de armazenamento de energia 120.

[00076] Em certas modalidades exemplares, a recepção da indicação no bloco 310 pode incluir (1) detectar, por um detector, mudanças de frequência e rede e o ajuste da energia do dispositivo de armazenamento de energia 120 pode incluir controlar a distribuição de energia gerando energia adicional dos geradores de energia 110 e/ou distribuindo energia armazenada dos dispositivos de armazenamento de energia 120. O controle de contribuição de energia para a rede elétrica pode ser executado controlando ou a descarga ou o armazenamento de energia do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia 120 e aumentando ou diminuindo a geração de energia do pelo menos um gerador de energia 110. O controle de contribuição de energia pode ser executado controlando a descarga e o armazenamento de energia de pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia utilizando um sistema tal como o sistema SCADA 225 para controlar a geração de energia.

[00077] Presente método e aparelho pode por meio disto ser uma extensão para controlar o armazenamento e distribuição de energia de um dispositivo de armazenamento de energia para um sistema preexistente. Alternativamente, o sistema pode ser otimizado para permitir o controle tanto do(s) dispositivo(s) de armazenamento de energia quanto do(s) gerador(es) de energia pelo PCCE 140. O PCCE 140 pode prover uma resposta para as flutuações de voltagem e/ou frequências detectadas sobre a rede elétrica 150 para assegurar a estabilidade da rede elétrica 150. Por exemplo, um dispositivo de armazena-mento de energia 120 pode prover energia adicional para a rede elétrica 150 quando os geradores de energia 110 podem estar aumentando e pode absorver energia da rede elétrica 150 quando os geradores de energia podem estar diminuindo. A resposta combinada dos geradores de energia 110 e do dispositivo de armazenamento de energia 120 pode conseguir uma resposta de transiente mais rápida do que os geradores de energia 110 sozinhos e pode também conseguir uma eficiência de operação aperfeiçoada e custos de manutenção mais baixos devido à utilização de uma menor capacidade de gerador de energia que pode ser projetado para ter uma taxa de rampa mais lenta (ou resposta de transiente) em relação a um gerador independente.

[00078] Mudanças em parâmetros de grade (por exemplo, frequência) podem ser detectadas utilizando, por exemplo, o transdutor 260 (mostrado, por exemplo, na Figura 2) que pode medir as mudanças de frequência de rede instantâneas, as mudanças de voltagem de rede ou outras mudanças de parâmetro de operação de rede. A seleção do nível de operação (por exemplo, o SOC) das baterias 120 pode ser baseada nas mudanças detectadas em frequência de rede e/ou voltagem de rede. O SOC para as baterias pode também ser ajustado com base em tendências históricas relativamente curtas (por exemplo, ten- dências na faixa de aproximadamente 15 segundos a aproximadamente 10 minutos) nos parâmetros detectados. Se o PCCE 140 determinar que uma redução em energia pode ser esperada com base na tendênciahistórica, as baterias 120 podem ser operadas em um SOC reduzido de modo a absorver uma energia adicional na tendência descendente da distribuição de energia total. Se o PCCE 140 determinar que um aumento em energia pode ser esperada com base na tendência histórica, as baterias 120 podem ser operadas em um SOC aumentado de modo a prover energia adicional na tendência ascendente da distribuição de energia total. Ainda, o SOC das baterias pode ser controlado como descrito na Publicação de Pedido de Patente Copenden- te Número 2010/0090532.

[00079] A Figura 4 é um fluxograma que ilustra um ajuste de contribuição de energia por geração e/ou armazenamento de acordo com as modalidades.

[00080] Referindo à Figura 4, no bloco 410 o PCCE 140 pode determinar o perfil de contribuição de energia preferido ou ótimo do(s) gerador(es) de energia ou pode utilizar o perfil de gerador predeterminado. Os perfis podem estar armazenados, por exemplo, no banco de dados de perfis de geração 207. O banco de dados de perfis de geração 207 pode ser formado como parte do banco de dados conectado no PLC 230, ou pode estar conectado diretamente nos geradores de energia 205 (mostrados, por exemplo, na Figura 2) de modo que cada gerador de energia 205 possa ter o seu próprio perfil único (por exemplo, individual).

[00081] No bloco 420, o PCCE 140 pode determinar o perfil de contribuição de energia preferido ou ótimo do(s) dispositivo(s) de armazenamento de energia ou pode utilizar o perfil de armazenamento de energia predeterminado. Os perfis podem estar armazenados no banco de dados de perfis de armazenamento 212 de modo que cada dis- positivo de armazenamento de energia possa ter o seu próprio perfil único (por exemplo, individual). Apesar de um banco de dados de perfis de geração 207 e um banco de dados de perfis de armazenamento 212 serem mostrados, é contemplado que um banco de dados comum pode incluir ambos os conjuntos de perfis.

[00082] No bloco 430, o PLC 230, ou um computador conectado a este pode otimizar as contribuições de energia do(s) gerador(es) 110 e/ou dispositivo(s) de armazenamento 120 com base nos respectivos perfis de modo que vários fatores podem ser otimizados. Estes fatores incluem desgaste e ruptura, taxa máxima de mudança do(s) gera- dor(es) energia 110, taxa ótima de mudança do(s) gerador(es) energia 110, perfis de taxa de consumo de combustível do(s) gerador(es) energia 110, estado de carga (SOC) de pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia 120, durabilidade do respectivo equipamento 110 e 120, custo de aquisição inicial e depreciação e perdas de transmissão sobre a rede de energia 150, entre muitos outros. Por exemplo, o PCCE 140 pode determinar os pontos de ajuste de operação preferidos para o(s) dispositivo(s) de armazenamento de energia 120 e/ou o(s) gerador(es) energia 110 com base nos perfis determinados ou predeterminados e pode ajustar os pontos de ajuste de operação correntes (presentes) para os pontos de ajuste de operação preferidos.

[00083] A Figura 5 é um gráfico 500 que ilustra uma curva de demanda 510 sendo casada pela curva de resposta combinada 520 de uma resposta de usina de geração elétrica térmica 530 e uma resposta de sistema de armazenamento elétrico de estabilidade de rede 540 de acordo com as modalidades exemplares. As linhas não estão desenhadas em escala, e podem ser mais exatas, de acordo com uma implementação específica.

[00084] Referindo à Figura 5, combinando o sistema de armazena- mento de energia baseado em bateria 120 com uma usina de energia 100 ou 170 (isto é, a usina de energia 100 ou 170 pode operar em conjunto com o sistema de armazenamento de energia baseado em bateria), as capacidades de rampa desta usina de energia 100 ou 170 podem ser aumentadas em relação a um gerador de energia independente, a usina de energia pode aumentar ou diminuir de um ponto de ajuste enquanto o sistema de armazenamento de energia baseado em bateria 120 pode regular a usina de energia para satisfazer a curva de demanda.

[00085] Alguém versado na técnica relevante compreenderá que a curva de demanda 510 é um gráfico da demanda de carga o qual pode ser provido sequencialmente em tempo real do ESO ou operador através do receptor de indicação de rede 130, como uma sequência de níveis de carga de demanda.

[00086] Como a rede elétrica 150 é controlada em tempo real, as tendências históricas relativamente curtas na curva de demanda podem ser utilizadas pelo PCCE 140 para o estabelecimento dos pontos de ajuste reais para o(s) gerador(es) energia 110 e o(s) dispositivo(s) de armazenamento de energia 120.

[00087] Em certas modalidades exemplares, os dispositivos de ar-mazenamento de energia 120 podem atuar como um armazenamento temporário para a rede de eletricidade 150 e podem suprir uma rampa mais rápida do que possível com a usina de energia sozinha.

[00088] Os exemplos acima foram descritos no contexto de regulação de frequência, na qual energia é adicionada ou absorvida da rede elétrica 150 para propósitos de acompanhamento de carga. Nesta situação, a decisão para adicionar ou absorver energia está baseada no valor instantâneo da frequência de operação ou voltagem de operação instantânea em relação a limites de rampa e desempenhos ótimos. Os princípios aqui descritos são igualmente aplicáveis a outros serviços auxiliares da rede elétrica. Por exemplo, para responder a uma rápida queda na frequência de operação, um parâmetro tal qual a taxa de mudança ou a frequência poderia ser empregado além de, ou no lugar de, o valor instantâneo da frequência de operação, como um gatilho para uma instrução para adicionar energia à rede elétrica. Dentro de diferentes aplicações para serviços auxiliares, os pontos de ajuste do dispositivo podem ser modificados para aquele serviço utilizando o mesmo controle e estrutura lógica descritos para a regulação de frequência ou voltagem.

[00089] Apesar de uma usina de energia híbrida ser descrita como incluindo um ou mais dispositivos de armazenamento de energia, é contemplado que qualquer gerador ou qualquer depósito de geração que tenha uma taxa de rampa suficiente para estabilizar a rede elétrica pode ser utilizado em adição aos ou no lugar dos dispositivos de armazenamento de energia. Tais geradores de depósito de geração podem aumentar a eficiência de geradores de energia existentes reduzindo ou eliminando a capacidade de reserva circulante.

[00090] Deve ser compreendido que as modalidades exemplares como acima descritas podem ser implementadas na forma de lógica de controle utilizando hardware e/ou utilizando software de computador em um modo modular ou integrado. Com base na descrição e ensinamento aqui providos, uma pessoa versada na técnica relativa saberia e apreciaria outros modos e/ou métodos para implementar as modalidades exemplares utilizando um hardware tal como o computador 600 ilustrado na Figura 6 e/ou uma combinação de hardware e software.

[00091] Qualquer um dos componentes ou funções de software descritos neste pedido, pode ser implementado como um código de software a ser executado por um dispositivo de computação e/ou processador utilizando qualquer linguagem de computador adequada tal como, por exemplo, Java, C++ ou Perl utilizando, por exemplo, técnicas convencionais ou orientadas em objeto. O código de software pode ser armazenado como uma série de instruções, ou comandos em um meio legível por computador para armazenamento e/ou transmissão, a mídia adequada inclui uma memória de acesso randômico (RAM), uma memória somente de leitura (ROM) um meio magnético tal como um disco rígido ou um disco flexível, ou um meio ótico tal como um disco compacto (CD) ou DVD (disco versátil digital), memória instantânea e similar. O meio legível por computador não transitório pode incluir dispositivos de armazenamento, tal como, mas não limitado a, discos ou fitas magnéticas ou óticas, dispositivos de memória de estado sólido, cartuchos de programa e interfaces de cartucho (tal como aquelas encontradas em dispositivos de videogame), um chip de memória removível (tal como uma EPROM, ou PROM) e soquete associado, e outros meios legíveis por computador e interfaces os quais permitem que um software e dados sejam transferidos do armazenamento para um dispositivo de computação.

[00092] Os aspectos da presente invenção mostrados nas Figuras 1-5, ou qualquer sua parte ou função, podem ser implementados utilizando hardware, módulos de software, firmware, meio legível por computador tangível que tem instruções armazenadas no mesmo, ou uma sua combinação e podem ser implementados em um ou mais sistemas de computador ou outros sistemas de processamento.

[00093] A Figura 6 ilustra um sistema de computador 600 no qual as modalidades da presente invenção, ou suas porções, podem ser implementadas como um código legível por computador. Por exemplo, a usina de energia 100, a unidade de regulação 200, e os métodos 300 e 400 das Figuras 1-4, podem ser implementados no sistema de computador 600 utilizando hardware, software, firmware, meio legível por computador não transitório que tem instruções armazenadas no mesmo ou uma sua combinação e podem ser implementados em um ou mais sistemas de computador ou outros sistemas de processamento. Hardware, software, ou qualquer combinação de tais pode incorporar qualquer um dos módulos e componentes utilizados para implementar os componentes das Figuras 1-5. Por exemplo, o display 630 e a interface de display 602 podem estar configurados para renderizar o gráfico 500 de uma curva de demanda casada por uma curva de resposta combinada de uma resposta de usina de geração elétrica térmica e uma resposta de sistema de armazenamento elétrico de estabilidade de rede ilustrados na Figura 5.

[00094] Se uma lógica programável for utilizada, tal lógica pode executar em uma plataforma de processamento comercialmente disponível ou um dispositivo de uso especial. Alguém versado na técnica pode apreciar que modalidades do assunto discutido podem ser praticadas com várias configurações de sistema de computador, incluindo sistemas de multiprocessador de múltiplos núcleos, minicomputadores, computadores mainframe, computadores ligados ou agrupados com funções distribuídas, assim como computadores generalizados ou miniatura que podem ser embutidos em virtualmente qualquer dispositivo.

[00095] Por exemplo, pelo menos um dispositivo de processador e uma memória podem ser utilizados para implementar as modalidades acima descritas. Um dispositivo de processador pode ser um único processador, uma pluralidade de processadores, ou suas combinações. Os dispositivos de processador podem ter um ou mais "núcleos"de processador.

[00096] Várias modalidades da invenção estão descritos em termos deste sistema de computador exemplar 600. Após ler esta descrição, será aparente para uma pessoa versada na técnica relativa como implementar a invenção utilizando outros sistemas de computador e/ou arquiteturas de computador. Apesar das operações poderem serem descritas como um processo sequencial, algumas das operações podem de fato ser executadas em paralelo, concorrentemente, e/ou em um ambiente distribuído, e com um código de programa armazenado localmente ou remotamente para acesso por máquinas de único ou múltiplos processadores. Além disso, em algumas modalidades a ordem de operações pode ser redisposta sem afastar do espírito do assunto descrito.

[00097] O dispositivo de processador 604 pode ser um dispositivo de processador de uso especial ou de uso geral. Como será apreciado por pessoas versadas a técnica relevante, o dispositivo de processador 604 pode também ser um único dispositivo em um sistema de múl-tiplosnúcleos/multiprocessador, tal sistema operando sozinho, ou em um grupamento de dispositivos de computação operando em um grupamento ou parque de servidores. O dispositivo de processador 604 está conectado a uma infraestrutura de comunicação 606, por exemplo, um barramento, uma fila de mensagens, uma rede, ou um esquema de passagem de mensagens de múltiplos núcleos.

[00098] O sistema de computador 600 também inclui uma memória principal 608, por exemplo, uma memória de acesso randômico (RAM), e pode também incluir uma memória secundária 610. A memóriasecundária 610 pode incluir, por exemplo, uma unidade de disco rígido 612, uma unidade de armazenamento removível 614. A unidade de armazenamento removível 614 pode compreender uma unidade de disco flexível, uma unidade de fita magnética, uma unidade de disco ótico, uma memória instantânea, ou similar.

[00099] A unidade de armazenamento removível 614 lê de e/ou escreve em uma unidade de armazenamento removível 618 em um modo bem conhecido. A unidade de armazenamento removível 618 pode compreender um disco flexível, uma fita magnética, um disco ótico, etc. o qual é lido e escrito pela unidade de armazenamento removível 614. Como será apreciado por pessoas versadas na técnica relevante, a unidade de armazenamento removível 618 inclui um meio de armazenamentoutilizável por computador não transitório que tem armazenado no mesmo software e/ou dados de computador.

[000100] Em implementações alternativas, a memória secundária 610 pode incluir outro meio similar para permitir que programas de computador ou outras instruções sejam carregadas no sistema de computador 600. Tal meio pode incluir, por exemplo, uma unidade armazenamentoremovível 622 e uma interface 620. Exemplos de tal meio podem incluir um cartucho de programa e uma interface de cartucho (tal como aquela encontrada em dispositivos de videogame), um chip de memória removível (tal como uma EPROM, ou PROM) e so- quete associado, e outras unidades de armazenamento removíveis 622 e interfaces 620 as quais permitem que software e dados sejam transferidos da unidade de armazenamento removível 622 para o sis-tema de computador 600.

[000101] O sistema de computador 600 pode também inclui uma interface de comunicações 624. A interface de comunicações 624 permite que software de dados sejam transferidos o sistema de computador 600 e os dispositivos externos. A interface de comunicações 624 pode incluir um modem, uma interface de rede (tal como uma placa Ethernet), uma porta de comunicações, uma fenda de cartão de PCMCIA, ou similar. O software de dados transferidos através da interface de comunicações 624 podem ser na forma de sinais, os quais podem ser eletrônicos, eletromagnéticos, óticos, ou outros sinais capazes de serem recebidos pela interface de comunicações 624. Estes sinais podem ser providos para a interface de comunicações 624 através de um percurso de comunicações 626. O percurso de comunicações 626 carrega os sinais e pode ser implementado utilizando fio ou cabo, fibras óticas, uma linha telefônica, uma conexão de telefone celular, uma conexão de RF ou outros canais de comunicações.

[000102] Neste documento, os termos "meio de programa de compu-tador","meio legível por computador não transitório", e "meio utilizável por computador"são utilizados para geralmente referir a meios tais como a unidade de armazenamento removível 618, a unidade de ar-mazenamentoremovível 622, e um disco rígido instalado na unidade de disco rígido 612. Os sinais carregados sobre o percurso de comunicações 626 podem também incorporar a lógica aqui descrita. O meio de programa de computador e o meio utilizável por computador podem também referir a memórias tal como a memória principal 608 e a memória secundária 610, as quais podem ser semicondutores de memória (por exemplo, DRAMs, etc.). Estes produtos de programa de computadorsão meios para prover um software para o sistema de computador 600.

[000103] Os programas de computador (também denominados lógica de controle de computador) estão armazenados na memória principal 608 e/ou memória secundária 610. Os programas de computador podemtambém ser recebidos das interface de comunicações 624. Tais programas de computador, quando executados, permitem que o sistema de computador 600 implemente a presente invenção como aqui discutido. Especificamente, os programas de computador, quando executados, permitem que o dispositivo de processador 604 implemente os processos da presente invenção, tais como as etapas nos métodos ilustrados pelos fluxogramas 300 e 400 das Figuras 3 e 4, acima discutidos. Consequentemente, tais programas de computador representam os controladores do sistema de computador 600. Onde a invenção está implementada utilizando software, o software pode estar armazenado em um produto de programa de computador e carregado no sistema de computador 600 utilizando a unidade de armazenamen- to removível 614, a interface 620, e a unidade de disco rígido 612, ou a interface de comunicações 624.

[000104] As modalidades da invenção também podem estar direcionadas a produtos de programa de computador que compreendem um software armazenado em qualquer meio utilizável por computador. Tal software, quando executado em um ou mais dispositivos de processamento de dados, faz com que o(s) dispositivo(s) de processamento de dados opere(m) como aqui descrito. As modalidades da invenção empregam qualquer meio utilizável ou legível por computador. Exemplos de meios utilizáveis por computador incluem, mas não estão limitados a, dispositivos de armazenamento primários (por exemplo, qualquer tipo de memória de acesso randômico), dispositivos de armazenamentosecundários (por exemplo, discos rígidos, discos flexíveis, CD-ROMs, discos ZIP, fitas, dispositivos de armazenamento magnético, e dispositivos de armazenamento ótico, MEMS, dispositivo de ar-mazenamentonanotecnológico, etc.), e meios de comunicação (por exemplo, redes de comunicações com fio ou sem fio, redes de área local, redes de área ampla, intranets, etc.).

[000105] Deve ser apreciado que a seção de Descrição Detalhada, e não nas seções de Sumário e Resumo, pretende ser utilizada para interpretar as reivindicações. As seções de Sumário e Resumo podem ser apresentadas para uma mas não todas as modalidades exemplares da presente invenção como contemplada pelo(s) inventor(es), e assim não pretendem limitar a presente invenção e as reivindicações anexas em nenhum modo.

[000106] As modalidades da presente invenção foram acima descritas com o auxílio de blocos de construção funcionais que ilustram a implementação de funções especificadas e suas relações. Os limites destes blocos de construção funcional foram aqui arbitrariamente definidos para a conveniência da descrição. Limites alternativos podem ser definidos desde que as funções especificadas e suas relações sejam apropriadamente executadas. A descrição acima das modalidades específicas assim revelará totalmente natureza geral da invenção que outros podem, aplicando o conhecimento dentro da habilidade da técnica, prontamente modificar e/ou adaptar para várias aplicações tal como modalidades específicas, sem experimentação desnecessária, sem afastar do conceito geral da presente invenção. Portanto, tais adaptações e modificações pretendem estar dentro do significado e alcance e equivalentes das modalidades descritas, com base no ensinamento e orientações aqui apresentados. Deve ser compreendido que a fraseologia ou terminologia aqui é para o propósito de descrição e não limitação, de modo que a terminologia ou fraseologia da presente especificação deve ser interpretada por aquele versado na técnica à luz dos ensinamentos e orientações.

[000107] A amplitude e o escopo da presente invenção não devem ser limitados por nenhuma das modalidades exemplares acima descritas, mas devem ser definidos somente de acordo com as reivindicações seguintes e seus equivalentes.

Claims

1. Método para controlar a energia suprida para uma rede elétrica utilizando pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) para armazenar energia, que compreende as etapas de: receber, em um receptor de indicação de rede uma indicação de energia a ser suprida para a rede elétrica (150); gerar energia de pelo menos um gerador de energia (110, 205); receber, por um controlador, a indicação recebida de energia a ser suprida à rede a partir do dispositivo de recepção de indicação de rede; determinar, pelo controlador, um perfil de armazenamento e descarga ótimo do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) ou um perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120); ajustar, pelo controlador, o armazenamento de energia por o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) de acordo com o perfil de armazenamento e descarga ótimo ou o perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120); e ajustar, com base no perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado ou ótimo do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120), geração de energia do pelo menos um gerador de energia (110, 205) para satisfazer a indicação de energia a ser suprida para a rede elétrica (150) recebida do receptor de indicação de rede (130), em que a indicação inclui pelo menos um de: (1) um sinal que indica um nível de suprimento de energia atual a ser suprido à rede elétrica (150), (2) um sinal que indica uma frequência de rede para determinar um ajuste presente à energia a ser suprida à rede elétrica (150), ou (3) um ou mais parâmetros operacionais que indicam um ou mais pontos de ajuste operacionais para operação de uma combinação do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e o dispositivo de armazenamento de energia (120), e caracterizado pelo fato de que o perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado ou ótimo do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e um perfil de rampa ótimo ou predeterminado do pelo menos um gerador de energia (110, 205) se baseiam em pelo menos dois fatores selecionados a partir do grupo que consiste em: (1) desgaste no respectivo equipamento; (2) uma taxa ideal de mudança do pelo menos um gerador de energia (110, 205) (3) um perfil de taxa de consumo de combustível do pelo menos um gerador de energia (110, 205); (4) um estado de mudança (SOC) do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120); (5) uma durabilidade do respectivo equipamento, (6) custos de aquisição inicial e depreciação do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120); e (7) perdas de transmissão da energia distribuída pela rede elétrica (150).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: colocar o pelo menos um gerador de energia (110, 205) e o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) juntos em um local de geração de energia; e acoplar, através de um transformador (220) de estação no local de geração de energia, uma saída do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e uma saída do pelo menos um dispositivo de ar-mazenamento de energia (120) na rede elétrica (150).

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que responsivo a receber um ou mais parâmetros que in-dicam um ou mais pontos de ajuste de operação para uma combinação do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120), determinar, pelo controlador, os um ou mais outros pontos de ajuste de operação para cada um dos pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e do pelo menos um gerador de energia (110, 205) de modo que a combinação do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) satisfaça os um ou mais pontos de ajuste de operação indicados pelos um ou mais parâmetros recebidos.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: ajustar a energia gerada do pelo menos um gerador de energia (110, 205) simultaneamente com o ajuste de um nível de energia do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) para encontrar a energia a ser suprida para a rede elétrica (150).

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o ajuste da energia gerada do pelo menos um gerador de energia (110, 205) simultaneamente com o ajuste da energia do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) inclui um de: (1) descarregar o pelo menos um dispositivo de armazena-mento de energia (120) e aumentar a energia suprida do pelo menos um gerador de energia (110, 205); (2) descarregar o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e diminuir a energia suprida do pelo menos um gerador de energia (110, 205); (3) carregar o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e diminuir a energia suprida do pelo menos um gerador de energia (110, 205); ou (4) carregar o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e aumentar a energia suprida do pelo menos um gerador de energia (110, 205).

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que: o descarregamento do pelo menos um dispositivo de arma-zenamento de energia (120) e o aumento da energia suprida do pelo menos um gerador de energia (110, 205) incluem descarregar a energia armazenada durante o aumento inicial em geração de energia através do pelo menos um gerador de energia (110, 205); e o carregamento do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e a diminuição da energia suprida do pelo menos um gerador de energia (110, 205) incluem armazenar a energia para transmissão posterior na rede elétrica (150) durante a diminuição na geração de energia através do pelo menos um gerador de energia (110, 205).

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) inclui um conversor para converter corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA) e de CA para CC.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: responsivo a receber o sinal que indica a frequência de re de, determinar um ajuste presente para a energia a ser suprida para a rede elétrica (150); e determinar a contribuição de energia do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e a contribuição do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) para satisfazer o ajuste presente determinado.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende responsivo a receber o sinal que indica o nível de suprimento de energia presente a ser suprida para a rede elétrica (150), determinar a contribuição de energia do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e a contribuição do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) para satisfazer o nível de suprimento de energia presente indicado.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a recepção do sinal que indica a frequência de rede inclui detectar a frequência de rede instantânea.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a indicação recebida é uma sequência de indicações que indicam a energia a ser suprida para a rede elétrica (150) durante um período de tempo; e o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e o pelo menos um gerador de energia (110, 205) têm diferentes respostas de transiente de energia.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: regular a energia suprida para a rede elétrica (150) utilizando ou o dispositivo de armazenamento de energia (120) ou o pelo menos um gerador de energia (110, 205) que tem uma resposta de transiente de energia mais rápida.

13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: determinar um primeiro componente associado com as flutuações de suprimento de energia abaixo de uma frequência limite e um segundo componente associado com as flutuações de energia na ou acima da frequência limite; ajustar o nível de energia do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) de acordo com o primeiro componente; e ajustar a geração de energia do pelo menos um gerador de energia (110, 205) de acordo com o segundo componente.

14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: armazenar energia no pelo menos um dispositivo de arma-zenamento de energia (120): (1) em um primeiro nível que está abaixo da capacidade durante os períodos nos quais as demandas de energia sobre a rede elétrica (150) são esperadas diminuírem; e (2) em um segundo nível, mais alto do que o primeiro nível, durante os períodos nos quais as demandas de energia sobre a rede elétrica (150) são esperadas aumentarem.

15. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: ajustar a geração de energia do pelo menos um gerador de energia (110, 205) de acordo com um perfil de rampa ótimo ou um perfil de rampa predeterminado do pelo menos um gerador de energia (110, 205); e ajustar, com base no perfil de rampa ótimo ou no predeterminado, o nível de energia do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) para satisfazer a indicação recebida.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado ou ótimo do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e um perfil de rampa ótimo ou predeterminado do pelo menos um gerador de energia (110, 205) se baseiam no desgaste do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120).

17. Aparelho para controlar a energia suprida para uma rede elétrica (150) utilizando pelo menos um gerador de energia (110, 205) e pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) acoplado na rede elétrica (150), o aparelho compreende: um receptor de indicação de rede (130) configurado para receber uma indicação de energia a ser suprida para a rede elétrica (150); um controlador configurado para receber a indicação de energia a ser suprida à rede a partir do receptor de indicação de rede (130), determinar um perfil de armazenamento e descarga ótimo do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) ou um perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120), ajustar o armazenamento de energia por o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) de acordo com o perfil de armazenamento e descarga ótimo ou o perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado do pelo menos um dispositivo de armaze-namento de energia (120), e ajustar, com base no perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado ou ótimo do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120), a geração de energia do pelo menos um gerador de energia (110, 205) para satisfazer a indicação de energia a ser suprida para a rede elétrica (150) recebida do receptor de indicação de rede (130), em que a indicação in- clui pelo menos um dentre: (1) um sinal que indica um nível de suprimento de energia atual a ser suprido à rede elétrica (150); (2) um sinal que indica uma frequência de rede para determinar um ajuste presente à energia a ser suprida à rede elétrica (150), ou (3) um ou mais parâmetros operacionais que indicam um ou mais pontos de ajuste operacionais para operação de uma combinação do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e o dispositivo de armazenamento de energia, e caracterizado pelo fato de que o perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado ou ótimo do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e um perfil de rampa ótimo ou predeterminado do pelo menos um gerador de energia (110, 205) se baseiam em pelo menos dois fatores selecionados a partir do grupo que consiste em: (4) desgaste no respectivo equipamento; (5) uma taxa ótima de mudança do pelo menos um gerador de energia (110, 205) (6) um perfil de taxa de consumo de combustível do pelo menos um gerador de energia (110, 205); (7) um estado de mudança (SOC) do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120); (8) uma durabilidade do respectivo equipamento, (9) custos de aquisição inicial e depreciação do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120); e (10) perdas de transmissão da energia distribuída pela rede elétrica (150).

18. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracteri- zado pelo fato de que em resposta a receber os um ou mais parâmetros que indicam um ou mais pontos de ajuste de operação para a combinação do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120), o controladorestá configurado para determinar os um ou mais outros pontos de ajuste de operação para cada um do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e do pelo menos um gerador de energia (110, 205) de modo que a combinação do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) satisfaça os um ou mais pontos de ajuste de operação indicados pelos um ou mais parâmetros recebidos.

19. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o controlador ajusta a energia gerada do pelo menos um gerador de energia (110, 205) simultaneamente com o ajuste do nível de energia do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) para encontrar a energia a ser suprida para a rede elétrica (150).

20. Aparelho de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o controlador está ainda configurado para controlar um de: (1) descarregar o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e aumentar a energia suprida do pelo menos um gerador de energia (110, 205); (2) descarregar o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e diminuir a energia suprida do pelo menos um gerador de energia (110, 205); (3) carregar o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e diminuir a energia suprida do pelo menos um gerador de energia (110, 205); ou (4) carregar o pelo menos um dispositivo de armazenamen- to de energia (120) e aumentar a energia suprida do pelo menos um gerador de energia (110, 205) com base na indicação recebida do receptor de indicação de rede (130).

21. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que: o receptor de indicação de rede (130) está ainda configurado para receber uma sequência de indicações que indica a energia a ser suprida para a rede elétrica (150) durante um período de tempo; o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e o pelo menos um gerador de energia (110, 205) têm diferentes respostas de transiente de energia de modo que um do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) ou do pelo menos um gerador de energia (110, 205) que tem uma resposta de transiente de energia mais rápida regula a energia suprida para a rede elétrica (150).

22. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: uma unidade de filtragem configurada para determinar um primeiro componente associado com as flutuações de suprimento de energia abaixo de uma frequência limite e um segundo componente associado com as flutuações de energia na ou acima da frequência limite, em que, o controlador está ainda configurado para ajustar o nível de energia do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) de acordo com o primeiro componente e ajustar a geração de energia do pelo menos um gerador de energia (110, 205) de acordo com o segundo componente.

23. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que: o pelo menos um gerador de energia (110, 205) inclui pelo menos um de: (1) um gerador de energia hidroelétrica; (2) um gerador de energia de combustível fóssil; (3) um gerador de energia nuclear; (4) um gerador de energia de aproveitamento de vento; (5) um gerador de energia de marés; (6) um gerador de energia geotérmica; ou (7) um gerador de energia solar; e o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) inclui pelo menos um de: (1) uma bateria; (2) um capacitor; (3) um sistema de armazenamento de energia inercial; (4) um sistema pneumático; ou (5) um sistema de massa suspensa.

24. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracteri-zado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) inclui um conversor para converter corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA) e de CA para CC.

25. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracteri-zado pelo fato de que o controlador está ainda configurado para controlar o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) para armazenar energia: (1) em um primeiro nível que está abaixo da capacidade du-rante os períodos nos quais as demandas de energia sobre a rede elé-trica (150) são esperadas diminuírem; e (2) em um segundo nível, que é mais alto do que o primeiro nível, durante os períodos nos quais as demandas de energia sobre a rede elétrica (150) são esperadas aumentarem.

26. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracteri- zado pelo fato de que o controlador está ainda configurado para ajustar a geração de energia do pelo menos um gerador de energia (110, 205) de acordo com um perfil de rampa ótimo ou um perfil de rampa predeterminado do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e ajusta, com base no perfil de rampa ótimo ou no perfil de rampa predeterminado, o armazenamento de energia do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) para satisfazer a indicação recebida.

27. Sistema para controlar a energia suprida para uma rede elétrica (150), o sistema compreende: um receptor de indicação de rede (130) configurado para receber uma indicação de energia a ser suprida para a rede elétrica (150); pelo menos um gerador de energia (110, 205) configurado para gerar energia, o pelo menos um gerador de energia (110, 205) sendo conectado na rede elétrica (150); pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) configurado para armazenar energia o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) sendo acoplado no pelo menos um gerador de energia (110, 205) e na rede elétrica (150); um controlador configurado para receber a indicação de energia a ser suprida à rede do receptor de indicação de rede (130), determinar um perfil de armazenamento e descarga ótimo do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) ou um perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120), ajustar o armazenamento de energia por o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) de acordo com o perfil de armazenamento e descarga ótimo ou o perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado do pelo menos um dispositivo de armazena- mento de energia (120), e ajustar, com base no perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado ou ótimo do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120), a geração de energia do pelo menos um gerador de energia (110, 205) para satisfazer a indicação de energia a ser suprida à rede elétrica (150) recebida do receptor de indicação de rede (130), em que a indicação inclui pelo menos um dentre: (1) um sinal que indica um nível de suprimento de energia atual a ser suprido à rede elétrica (150), (2) um sinal que indica uma frequência de rede para determinar um ajuste presente à energia a ser suprida à rede elétrica (150), ou (3) um ou mais parâmetros operacionais que indicam um ou mais pontos de ajuste operacionais para operação de uma combinação do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e o dispositivo de armazenamento de energia (120), e caracterizado pelo fato de que o perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado ou ótimo do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e um perfil de rampa ótimo ou predeterminado do pelo menos um gerador de energia (110, 205) se baseiam em pelo menos dois fatores selecionados a partir do grupo que consiste em: (1) desgaste no respectivo equipamento; (2) uma taxa ótima de mudança do pelo menos um gerador de energia (110, 205) (3) um perfil de taxa de consumo de combustível do pelo menos um gerador de energia (110, 205); (4) um estado de mudança (SOC) do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120); (5) uma durabilidade do respectivo equipamento, (6) custos de aquisição inicial e depreciação do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120); e (7) perdas de transmissão da energia distribuída pela rede elétrica (150).

28. Meio de armazenamento legível por computador não transitório que possui instruções armazenadas no mesmo que, em resposta à execução por um dispositivo de computação, fazem com que o dispositivo de computação execute operações para controlar a energia suprida para uma rede elétrica (150) utilizando pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) para armazenar energia, as operações compreendendo: receber uma indicação de energia a ser suprida para a rede elétrica (150) a partir de um dispositivo de recepção de indicação de rede; gerar energia do pelo menos um gerador de energia (110, 205); determinar uma descarga ótima e perfil de armazenamento do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) ou um perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia(120) ; ajustar o armazenamento de energia por o pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) de acordo com o perfil de armazenamento e descarga ótimo ou o perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120); e ajustar, com base no perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado ou ótimo do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120), a geração de energia do pelo menos um gerador de energia (110, 205) para satisfazer a indicação de energia a ser suprida à rede elétrica (150) recebida do receptor de indicação de rede (130), em que a indicação inclui pelo menos um dentre: (1) um sinal que indica um nível de suprimento de energia atual a ser suprido à rede elétrica (150), (2) um sinal que indica uma frequência de rede para determinar um ajuste presente à energia a ser suprida à rede elétrica (150), ou (3) um ou mais parâmetros operacionais que indicam um ou mais pontos de ajuste operacionais para operação de uma combinação do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e o dispositivo de armazenamento de energia (120), e caracterizado pelo fato de que o perfil de armazenamento e descarga de energia predeterminado ou ótimo do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120) e um perfil de rampa ótimo ou predeterminado do pelo menos um gerador de energia (110, 205) se baseiam em pelo menos dois fatores selecionados a partir do grupo que consiste em: (1) desgaste no respectivo equipamento; (2) uma taxa ótima de mudança do pelo menos um gerador de energia (110, 205) (3) um perfil de taxa de consumo de combustível do pelo menos um gerador de energia (110, 205); (4) um estado de mudança (SOC) do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120); (5) uma durabilidade do respectivo equipamento, (6) custos de aquisição inicial e depreciação do pelo menos um gerador de energia (110, 205) e do pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia (120); e (7) perdas de transmissão da energia distribuída pela rede elétrica (150).