BRPI0413598B1

BRPI0413598B1 - método para controlar a frequência de corrente alternada da energia elétrica sendo distribuída para uma rede de distribuição de energia elétrica, e, sistema de regulação de frequência de corrente alternada para regular a frequência de corrente alternada da energia elétrica sendo distribuída para uma rede de distribuição de energia elétrica

Info

Publication number: BRPI0413598B1
Application number: BRPI0413598-9A
Authority: BR
Inventors: William F. Capp; Matthew L. Lazarewicz; James A. Arseneaux; Paul Dresens; Hernan Alex Rojas
Original assignee: Beacon Power, Llc
Priority date: 2003-08-15
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2021-01-26
Also published as: EP1656722A4; CA2535458C; WO2005029667A2; CA2535458A1; JP2007503191A; EP1656722A2; EP1656722B2; US20110278853A1; AU2004305778A1; EP2887485A1; US20180069399A1; AU2011200041A1; US8008804B2; EP1656722B1; US9065295B2; WO2005029667A3; US20050077881A1; US9847641B2; AU2011200041B2; DK1656722T3

Abstract

"MÉTODO PARA CONTROLAR FREQÜÊNCIA DE CA DE ENERGIA ELÉTRICA SENDO DISTRIBUÍDA PARA UMA REDE DE DISTRIBUIÇÃO ELÉTRICA, E, SISTEMA DE REGULAÇÃO DE FREQÜÊNCIA DE CA PARA REGULAR FREQÜÊNCIA DE CA DE ENERGIA ELÉTRICA SENDO DISTRIBUÍDA PARA UMA REDE DE DISTRIBUIÇÃO ELÉTRICA". Caracterizados são métodos para regular a freqüência de CA da energia elétrica sendo provida em um sistema de distribuição elétrica ou grade. Tal método inclui acoplar eletricamente um sub-sistema de armazenamento de energia à rede de distribuição elétrica, onde o sub-sistema de armazenamento de energia inclui um ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante. Também caracterizados como dispositivos, sistemas e aparelhos concretizando tais metodologias ou para uso ao implementar tais metodologias da presente invenção.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção relaciona-se a métodos, sistemas e aparelhos para regular a frequência da energia gerada quando a carga e/ou energia gerada está sujeita à variação em função do tempo, em particular, métodos, sistemas e aparelhos para regular frequência de energia elétrica gerada quando a carga e/ou energia sendo gerada varia em função do tempo, e mais particularmente, métodos, sistemas e aparelhos para regular frequência de energia elétrica gerada quando a carga e/ou energia sendo gerada varia em função do tempo usando um ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

[0002] Nos Estados Unidos, energia elétrica é gerada assim para prover uma tensão de corrente alternada em uma faixa de tensão desejada e a uma frequência desejada, 60 Hz. Tal energia é gerada por qualquer uma de várias plantas de geração de energia ou métodos de geração de energia incluindo por exemplo grandes instalações de geração de energia elétrica fixa usando combustível fóssil (por exemplo, gás natural, carvão, ou óleo combustível) ou energia nuclear para gerar eletricidade, instalações de geração de energia hidroelétrica, e instalações de geração de energia hidroelétrica bombeada. A mistura particular de instalações de geração de energia elétrica que são para serem operadas em qualquer determinado momento é selecionada baseada em custo e outro fatores incluindo regular a tensão de grade assim para estar dentro de uma faixa desejada e regular a frequência da tensão de corrente alternada assim para estar na ou acima da frequência desejada.

[0003] É mostrada na Figura 1A uma curva de carga diária exemplar que ilustra a variação em função do tempo da carga elétrica que é criada por usuários e imposta na grade elétrica ou sistema de geração e distribuição de energia elétrica que interconecta as instalações de geração de energia e as várias fontes de carga elétrica. Tais fontes de carga elétrica incluem residências, negócios, instalações de fabricação, instalações de computador, e serviços de transporte (por exemplo, sistemas de trânsito de massa energizados por eletricidade). Embora a curva ilustrada na Figura 1A sugira que as mudanças de carga ocorrem através de um grande período de tempo, na realidade mudanças de carga são extremamente rápidas (por exemplo, abaixo de segundo) como os vários usuários ou consumidores de energia elétrica ajustam seus requisitos de energia elétrica individuais. É mostrada na Figura 1B uma curva de carga exemplar que ilustra a variação de curto prazo na carga diária ilustrada na Figura 1A entre as horas de meia-noite e 3 horas da manhã.

[0004] Por causa de tais variações de curto prazo que ocorrem na carga elétrica imposta no sistema de geração e distribuição de energia elétrica e porque a habilidade de um gerador para seguir tais variações de carga é tipicamente muito mais lenta do que o período de tempo da variação de carga, o sistema de geração e distribuição de energia elétrica é constantemente desafiado com um descasamento entre a carga e a energia sendo gerada. Como é conhecido na técnica, quando a carga elétrica excede a energia total sendo gerada, a frequência do sistema de corrente alternada cai. Alternativamente, quando a energia total sendo gerada excede o requisito de carga elétrica, a frequência se eleva.

[0005] É mostrada na Figura 2 uma curva exemplar que ilustra a variação em frequência de corrente alternada em função do tempo através de um período de tempo de 24 horas. Como ilustrado, a frequência de corrente alternada média é 60,002 Hz, a frequência de corrente alternada máxima é 60,063 Hz, e a frequência de corrente alternada mínima é 59,944 Hz. Em várias aplicações, tais mudanças em frequência de corrente alternada não podem ser toleradas e assim o produtor ou consumidor de energia deve instalar um sistema que esteja interconectado à entrada do sistema de geração e distribuição de saída elétrica e que regula localmente a frequência de corrente alternada assim para estar dentro de uma faixa desejada ou a um valor desejado.

[0006] Consequentemente, a saída de energia do equipamento de geração elétrica está sendo ajustada constantemente assim para casar coma a energia total sendo consumida ou perdida para transmissão e distribuição e consumida pelas cargas de cliente. A fim de manter a tensão e frequência de corrente alternada dentro de limites e/ou faixas desejadas, a diferença entre a carga e a energia sendo gerada é determinada periodicamente e esta diferença é usada para aumentar ou diminuir a saída dos geradores/instalações de geração de energia. Nesta consideração, e como conhecido àqueles qualificados na técnica, geração/absorção de energia real está associada com regulação de frequência e geração/absorção de energia reativa está associada com regulação de tensão.

[0007] Mais particularmente, um local ou centro de despacho regional é atarefado com monitorar carga e geração de energia como também outros fatores (por exemplo, correção para deslocamento de frequência ou erro de tempo) e emite um sinal de controle/despacho (por exemplo, às vezes referido como um sinal de sistema de administração de energia (EMS)) para um ou mais geradores/instalações de geração de energia para aumentar ou diminuir a energia saída de tais geradores/instalações de geração de energia. De acordo com uma técnica, um grande número de pontos ou nós de monitorar é definido para uma dada área e o local ou centro de despacho monitora cada um dos pontos de monitoração sobre os fatores precedentes. Além disso e como descrito adicionalmente aqui, uma tal determinação também pode resultar em capacidade de geração adicional sendo trazida on-line assim para aumentar a capacidade geradora total do sistema de geração e distribuição de energia ou tirar capacidade geradora on-line fora de linha, ou coloca-la em uma condição on-line de reserva, assim para diminuir a capacidade geradora total do sistema de geração e distribuição de energia.

[0008] Por exemplo, uma determinação é feita da diferença entre a carga e geração de energia, e um sinal de controle/correção é saído periodicamente (por exemplo, todo 2-4 segundos) ao gerador de energia/instalações de geração de energia. Por causa do atraso de tempo associado com aumentar ou diminuir energia por um dado gerador de energia, porém, o efeito sobre geração de energia pelo sinal sendo introduzido é atrasado em tempo. É mostrado nas Figuras 3A,B, curvas de geração e carga que ilustram a capacidade de resposta de um gerador de energia de combustível fóssil (Figura 3A) e um gerador de energia hidroelétrica bombeada (Figura 3B) para uma carga variada.

[0009] Como implementada na maioria de grades de energia elétrica, regulação é uma função ou parâmetro que envolve o uso de geração on-line que é equipada com controle de geração automático (AGC) e que pode mudar saída rapidamente (MW/minuto) para rastrear as flutuações de momento para momento em cargas de cliente e para corrigir as flutuações não intencionais em geração. Fazendo assim, regulação ajuda a manter frequência de interconexão, administrar diferenças entre fluxos de energia atuais e programados entre áreas de controle, e casar geração à carga dentro da área de controle. Regulação requer resposta mais rápida do que pode ser obtida de unidades respondendo a sinais de mercado sozinhos. Geradores oferecem capacidade que pode ser controlada pelo sistema de AGC da operadora de sistema para equilibrar o sistema de energia.

[00010] Áreas de controle não são capazes e não requeridas para casar perfeitamente geração e carga. O Conselho de Confiabilidade de Eletricidade Nacional (NERC) estabeleceu o Padrão de Desempenho de Controle (CPS) para determinar a quantidade de desequilíbrio que é permissível para propósitos de confiabilidade. CPS1 mede a relação entre o erro de controle de área da área de controle (ACE) e a frequência de interconexão em uma base média de 1 minuto. NERC requer áreas de controle para restaurar o equilíbrio de geração/carga dentro de 15 minutos. Definições de serviço de reserva requerem resposta de reserva total dentro de 10 minutos. Os 5 minutos adicionais são providos para a operadora de sistema avaliar a situação e responder.

[00011] Valores de CPS1 podem ser qualquer "bom" ou "ruim". Quando a frequência está acima de seu valor de referência, sub-geração beneficia a interconexão abaixando a frequência e conduz a um valor de CPS1 bom. Sobre- geração em tais momentos porém, adicionalmente aumentaria a frequência e conduziria a um valor de CPS1 ruim. CPS1, embora registrado a todo minuto, é avaliado e relatado em uma base anual. NERC fixa requisitos de CPS1 mínimos que cada área de controle deve exceder cada ano.

[00012] CPS2, um padrão de desempenho mensal, fixa limites específicos de área de controle no ACE médio máximo para todo período de 10 minutos. Áreas de controle são permitidas excederem o limite de CPS2 não mais que 10% do tempo. Este requisito de 90% significa que uma área de controle não pode ter mais que 14,4 violações de CPS2 por dia, em média, durante qualquer mês.

[00013] Tipicamente, aproximadamente um por cento (1%) da energia sendo transmitida e/ou capaz de ser gerada e entregue à grade de utilidade ou sistema de distribuição de energia elétrica é reservada para sintonizar ou regular finamente a frequência de corrente alternada da energia elétrica sendo distribuída. Tal fonte de energia elétrica é tipicamente mantida em um estado on-line com respeito ao sistema de geração e distribuição, assim para ser capaz de prover energia elétrica em capacidade total tipicamente dentro de pelo menos um período de tempo predeterminado de um pedido para tal produção de energia. Em aplicações atuais, o período de tempo predeterminado é tipicamente cerca de cinco minutos. Também, padrões reguladores presentes para a geração de energia elétrica (por exemplo, padrões fixados por FERC ou NERC) requerem que o sistema de distribuição seja equilibrado pelo menos uma vez a cada 10 minutos e que através do tempo a sobre e sub-geração resulte em zero (0). Como resultado, a correção tipicamente pode comandar um gerador para carregar alternativamente e então descarregar centenas de vezes por dia. Embora tal modo de operação seja alcançável com alguns tipos de instalações geradoras de energia, tal modo de operação tem um impacto negativo na vida e deficiência global de um gerador elétrico de combustível fóssil típico (por exemplo, gerador elétrico acionado por turbina a gás).

[00014] Em alguns casos, grupos de baterias foram estabelecidos e configurados assim para ter capacidades elétricas na ordem de 500 kW a cerca de 40 MW. Enquanto baterias são usadas para formar uma fonte de energia sem interrupção, operação cíclica de uma bateria tal como essa sofria ao executar regulação de sintonia fina de frequência de corrente alternada pode provar ser danosa à bateria, incluindo afetar a vida operacional como também a capacidade de armazenamento de bateria.

[00015] Além disso, o despachante de energia também pode usar a diferença de energia determinada para determinar se capacidades de reserva complementares ou de substituição deveriam ser trazidas on-line para aumentar a capacidade de geração de energia do sistema de geração e distribuição de energia. Para desvios maiores da frequência de corrente alternada desejada ou nominal (por exemplo 60 Hz), o despachante sairia com o sinal e/ou um pedido para trazer reservas de giro que estão tipicamente on-line até energia e/ou um sinal/pedido para trazer capacidade de reserva complementar e/ou de substituição on-line. Tais reservas são tipicamente capazes de prover blocos maiores de energia como um complemento às fontes de energia utilizadas para sintonia fina da frequência de corrente alternada , porém, tais reservas tipicamente levam um tempo mais longo para alcançar capacidade total (por exemplo, na ordem de 10-15 ou 30-60 minutos) e assim não são praticamente utilizáveis para regulação de sintonia fina de frequência de corrente alternada .

[00016] Seria assim desejável prover novos métodos, sistemas e aparelhos para regular frequência de corrente alternada da energia elétrica sendo gerada. Seria particularmente desejável prover tais métodos, sistemas e aparelhos que podem regular frequência de corrente alternada com uma resposta mais rápida quando comparada a métodos, sistemas e aparelhos convencionais/da técnica anterior, e em um ambiente onde mudanças de carga são altamente variáveis ou cíclicas. Também seria particularmente desejável prover tais métodos, sistemas e aparelhos que concretizam um ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante como o mecanismo para regular frequência de corrente alternada. Também seria particularmente desejável prover tais métodos, sistemas e aparelhos que concretizam um ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante em combinação com uma carga comutável como um mecanismo para regular frequência de corrente alternada. Também seria particularmente desejável para tais métodos, sistemas e aparelhos serem adaptados para uso com metodologias, sistemas e aparelhos existentes para determinar e/ou corrigir a diferença entre geração de energia e carga. Também seria particularmente desejável para tais sistemas e aparelhos serem integrados ou adaptados facilmente para uso com sistemas de distribuição de energia elétrica existentes.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00017] A presente invenção caracteriza métodos para regular, mais particularmente a regulação de sintonia fina, da frequência de corrente alternada da energia elétrica sendo provida em um sistema ou grade de distribuição de energia elétrica. Também caracterizados são dispositivos, sistemas e aparelhos concretizando tais metodologias ou para uso ao implementar tais metodologias da presente invenção.

[00018] De acordo com um aspecto da presente invenção, é caracterizado um método para controlar frequência de corrente alternada da energia elétrica sendo distribuída para uma rede de distribuição de energia elétrica, qual rede está conectada a uma ou mais cargas e a uma ou mais fontes de energia. Tal método inclui acoplar eletricamente um subsistema de armazenamento de energia à rede de distribuição de energia elétrica, onde o subsistema de armazenamento de energia inclui um ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante e controlar a operação de cada um dos sistemas de armazenamento de energia por volante, responsivo à energia total sendo emitida por uma ou mais fontes de energia e uma carga total imposta por uma ou mais cargas e perdas de linha associadas com a rede de transmissão e distribuição, assim o subsistema de armazenamento elétrico produz uma quantidade de energia elétrica à rede de distribuição de energia elétrica assim para regular a frequência de corrente alternada da energia elétrica sendo distribuída à rede de distribuição de energia elétrica assim para estar na ou próxima a uma frequência de corrente alternada desejada. Os subsistemas de armazenamento de energia podem estar localizados em um ou mais locais ao longo da rede de transmissão e distribuição, em locais de carga e em instalações geradoras assim para regular a frequência de corrente alternada.

[00019] Em concretizações mais particulares, o subsistema de armazenamento de energia inclui uma pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante, uma multiplicidade ou mais de sistemas de armazenamento de energia por volante, quatro ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante, 4 a 10 sistemas de armazenamento de energia por volante, 10 sistemas de armazenamento de energia por volante, 10 ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante, que são acoplados eletricamente à rede de distribuição de energia elétrica. O número de sistemas de armazenamento de energia por volante compondo o subsistema de armazenamento de energia e assim sendo acoplado eletricamente à rede de distribuição de energia elétrica, é suficiente então o subsistema de armazenamento de energia assim configurado ou o arranjo de sistemas de armazenamento de energia por volante deveriam prover a energia desejada produzida para a quantidade desejada de tempo e na tensão de saída desejada. Em concretizações mais específicas, o método inclui arranjar os sistemas de armazenamento de energia por volante em um dado local assim para formar um arranjo de tais sistemas de armazenamento de energia por volante, e em que o arranjo é acoplado eletricamente à rede de distribuição de energia elétrica.

[00020] Em concretizações mais particulares, tal método de controle de frequência inclui controlar a operação de cada um dos sistemas de armazenamento de energia por volante assim para reduzir a quantidade de energia sendo emitida à rede de distribuição de energia elétrica pelo subsistema de armazenamento de energia a uma quantidade determinada, quando a energia total sendo emitida por uma ou mais fontes de energia excede a carga total imposta por uma ou mais cargas e as perdas de linha associadas com a rede de transmissão e distribuição. Além disso, os sistemas de armazenamento de energia por volante podem ser operados então para tirar energia da rede de distribuição quando há um excesso de energia elétrica que está sendo gerada. Deste modo, o subsistema de armazenamento de energia pode absorver pelo menos uma porção da energia elétrica de excesso sendo gerada.

[00021] Tal método de controle de frequência também inclui aumentar a quantidade de energia sendo emitida à rede de distribuição de energia elétrica pelo subsistema de armazenamento de energia por outra quantidade determinada, quando a energia total sendo emitida é menos do que a carga total. Declarado de outro modo, os sistemas de armazenamento de energia por volante podem ser operados então para prover energia elétrica à rede de distribuição quando a energia elétrica sendo gerada é menos do que aquela requerida para energizar todas as cargas que estão conectadas à rede e considerar perdas de linha. Em tal caso, a outra quantidade determinada é determinada avaliando uma diferença entre a energia total e a carga total. Por causa da capacidade de controle dos sistemas de armazenamento de energia por volante, o subsistema de armazenamento de energia pode ser controlado então para controlar a quantidade de energia sendo distribuída ou sendo tirada da rede.

[00022] No antecedente, a quantidade determinada e a outra quantidade determinada são determinadas avaliando uma diferença entre a energia total e a energia total consumida (isto é, carga mais perdas de linha). Em concretizações mais particulares, a diferença entre a energia total e a carga total é determinada periodicamente e dito controle inclui controlar a operação de cada do um ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante responsivo à diferença determinada periodicamente.

[00023] Em ainda outra concretização, a metodologia de controle de frequência inclui determinar uma diferença entre a energia total sendo emitida por uma ou mais fontes de energia e a carga total imposta por uma ou mais cargas. Tal metodologia também inclui controlar a operação de cada um dos sistemas de armazenamento de energia por volante do subsistema de armazenamento de energia então para manter a frequência de corrente alternada na ou próxima a um valor desejado por um de: aumentar energia sendo emitida por um ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante quando a diferença determinada é um valor negativo, ou diminuir a energia sendo emitida por um ou mais subsistemas de armazenamento de energia de FESS quando a diferença determinada é um valor positivo.

[00024] Em concretizações adicionais, uma metodologia de controle de frequência de acordo com a presente invenção inclui acoplar eletricamente uma pluralidade de subsistemas de armazenamento de energia à rede de distribuição de energia elétrica e controlar separadamente cada um dos subsistemas de armazenamento de energia assim para um de entregar energia elétrica à rede de distribuição de energia elétrica ou absorver energia elétrica da rede de distribuição de energia elétrica. Em concretizações adicionais, tal metodologia inclui operar de forma controlável os sistemas de armazenamento de energia por volante de cada um da pluralidade de subsistemas de armazenamento de energia assim para entregar alternativamente energia elétrica à rede de distribuição de energia elétrica e absorver energia elétrica da rede de distribuição de energia elétrica. Deste modo, alguém pode usar os sistemas de armazenamento de energia por volante que desistiram de energia à rede de distribuição de energia elétrica como um dissipador de energia para absorver a energia elétrica de excesso sendo gerada.

[00025] Em concretizações ainda adicionais, o mencionado subsistema de armazenamento de energia inclui uma pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante e a metodologia da presente invenção inclui operar separadamente cada um da pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante assim para operar os seletivos da pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante para entregar energia elétrica ou absorver energia elétrica da rede de distribuição de energia elétrica. Por exemplo, um ou mais da pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante podem ser operados para entregar ou absorver energia elétrica e o outro da pluralidade ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante pode ser operado em um giro livre ou um modo operacional de reserva, onde a energia não está sendo entregue ou absorvida pelos outros sistemas de armazenamento de energia por volante.

[00026] Em outro aspecto da presente invenção, o subsistema de armazenamento de energia inclui uma carga ajustável e os sistemas de armazenamento de energia por volante. Em concretizações mais particulares, a metodologia de regulação de frequência da presente invenção inclui configurar a pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante e a carga ajustável de forma que um ou ambos deles absorvam energia elétrica da rede de distribuição de energia elétrica. Deste modo, energia elétrica de excesso sendo gerada é absorvida temporariamente por um ou mais, ou a pluralidade ou mais, de sistemas de armazenamento de energia por volante de um dado subsistema de armazenamento de energia e/ou provida à carga ajustável.

[00027] A carga ajustável pode incluir um dissipador ou uma carga suave que pode ser descarregada e re-carregada relativamente facilmente do subsistema de armazenamento de energia. Por exemplo, o dissipador ou carga suave poderia ser um elemento de aquecimento resistivo que é acoplado separadamente à grade de distribuição. Assim, a energia elétrica absorvida é entregue separadamente e de forma controlada ao elemento de aquecimento resistivo assim para prover energia de calor utilizável ou energia de calor que é dissipada a um dissipador de calor (por exemplo, atmosfera). Em outro exemplo, a carga suave é outro dispositivo, aparelho ou sistema tal como uma bomba ou unidade de esfriamento, onde o outro dispositivo, aparelho ou sistema pode usar a energia de excesso como energia utilizável eletricamente (por exemplo, fazer gelo, bombear um fluido). A carga ajustável pode ser estabelecida assim para ser capaz de absorver energia elétrica igual àquela capaz de ser absorvida pelos sistemas de armazenamento de energia por volante ou pela capacidade de absorção máxima pré-estabelecida para o subsistema de armazenamento de energia. Em concretizações mais particulares, a carga ajustável é fixada assim para absorver uma quantidade de energia igual a cerca de 100% ou menos da capacidade de absorção máxima pré-estabelecida para o subsistema de armazenamento de energia, mais especificamente cerca de 50% 40%, 30%, 20% ou 10% da capacidade de absorção máxima pré- estabelecida.

[00028] Em aspectos adicionais da presente invenção, a metodologia da presente invenção inclui estabelecer um ponto de ajuste correspondendo a uma quantidade predeterminada de energia elétrica, o ponto de ajuste correspondendo a uma porcentagem predeterminada da capacidade máxima do subsistema de armazenamento de energia para absorver ou prover energia elétrica. A porcentagem predeterminada é cerca de 20%, cerca de 30% e sendo cerca de 50% ou menos.

[00029] Em concretizações adicionais, a metodologia da presente invenção inclui configurar o subsistema de armazenamento de energia de forma que entrega e absorção de energia sejam determinadas baseado no ponto de ajuste. Em concretizações mais particulares, a metodologia compreende ainda absorver a energia da rede de distribuição igual ao ponto de ajuste usando a carga ajustável.

[00030] Em concretizações adicionais, ao entregar energia à rede de distribuição, a metodologia inclui desviar energia da carga ajustável e entregar energia igual ao ponto de ajuste à rede de distribuição e usar energia dos sistemas de armazenamento de energia por volante para satisfazer requisitos de energia adicionais. Em concretizações adicionais, ao absorver energia da rede de distribuição, a metodologia inclui configurar o subsistema de armazenamento de energia assim para absorver energia de um ou ambos da carga ajustável e dos sistemas de armazenamento de energia por volante. Em uma concretização mais particular, a metodologia inclui avaliar a capacidade dos sistemas de armazenamento de energia por volante para absorver energia e controlar a carga ajustável para complementar a capacidade dos sistemas de armazenamento de energia por volante.

[00031] Outros aspectos e concretizações da invenção são discutidos abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00032] Para uma compreensão mais completa da natureza e objetivos desejados da presente invenção, referência é feita à descrição detalhada seguinte tomada junto com as figuras de desenho acompanhantes, em que mesmos caracteres de referência denotam partes correspondentes ao longo das várias vistas, e em que:

[00033] Figura 1A é uma curva de carga diária exemplar ilustrando variação em função do tempo da carga elétrica;

[00034] Figura 1B é uma curva de carga exemplar ilustrando variação de curto prazo na carga diária ilustrada na Figura 1A entre as horas de meia-noite e 3 horas da manhã;

[00035] Figura 2 é uma curva exemplar ilustrando variação em frequência de corrente alternada em função do tempo através de um período de tempo de 24 horas;

[00036] Figura 3A é um gráfico incluindo curvas de geração e carga para um gerador de energia de combustível fóssil com uma carga variada;

[00037] Figura 3B é um gráfico incluindo curvas de geração e carga para um gerador de energia hidroelétrica bombeada com uma carga variada;

[00038] Figura 4 é um diagrama de bloco de um sistema de geração e distribuição de energia exemplar ilustrando várias colocações de um arranjo de FESS da presente invenção;

[00039] Figura 5 é uma vista de perspectiva de um arranjo de FESS exemplar da presente invenção;

[00040] Figura 6 é um diagrama de bloco de um arranjo de FESS exemplar de acordo com um aspecto da presente invenção com quatro unidades de FESS;

[00041] Figura 7A é um fluxograma de alto nível ilustrando uma metodologia de acordo com um aspecto da presente invenção; e

[00042] Figura 7B é um fluxograma ilustrando uma metodologia de acordo com a presente invenção para controlar o arranjo de FESS;

[00043] Figura 8A é uma vista esquemática de outra concretização de um arranjo de FESS de acordo com um aspecto da presente invenção;

[00044] Figura 8B é uma vista esquemática que ilustra mais particularmente a conexão do arranjo de FESS da Figura 8A à grade de distribuição de energia elétrica;

[00045] Figuras 9A-B são um fluxograma de alto nível ilustrando outra metodologia de acordo com a presente invenção para controlar o arranjo de FESS das Figuras 8A,B;

[00046] Figura 10 é uma vista gráfica ilustrando um sinal de regulação e ponto de ajuste;

[00047] Figura 11 é uma vista esquemática de um arranjo de FESS de acordo com outros aspectos da presente invenção;

[00048] Figuras 12A-C são um fluxograma de alto nível ilustrando outra metodologia da presente invenção para controlar o arranjo de FESS da Figura 10;

[00049] Figura 13A é um diagrama esquemático de um arranjo de um múltiplo de sistemas de armazenamento de energia por volante ilustrando um arranjo de mestre-escravo;

[00050] Figura 13B é um fluxograma ilustrando uma metodologia de acordo com a presente invenção por meio da qual o controlador de arranjo de FESS controla tensão de saída;

[00051] Figura 13C é um circuito de regulação de energia sob o controle de um processador de sinal digital concretizado no módulo de eletrônica de FESS 122; e

[00052] Figura 13D é um fluxograma do programa de aplicativos sendo executado no processador de sinal digital da Figura 9C.

DESCRIÇÃO DA CONCRETIZAÇÃO PREFERIDA

[00053] Se referindo agora às várias figuras do desenho, em que mesmos caracteres de referência se referem às mesmas partes, é mostrado na Figura 4 um diagrama de bloco de um sistema de geração e distribuição de energia 10 exemplar acoplado a qualquer uma de várias cargas de sistema 18, 18' (por exemplo, cargas impostas por clientes ou usuários) e que ilustra várias colocações de um arranjo de FESS 100 da presente invenção dentro de um tal sistema. O sistema de geração e distribuição de energia 10 exemplar inclui uma ou mais instalações de geração de energia 12, 12' que são acopladas seletivamente e eletricamente à grade de distribuição de energia 14 usando quaisquer de várias técnicas conhecidas àqueles qualificados na técnica. Tais instalações de geração de energia 12, 12' incluem locais fixos, tais como instalações de geração de energia de combustível fóssil ou nuclear fixas, instalações de geração de energia hidroelétricas; grupos de baterias; instalações de geração de energia hidroelétrica bombeadas; geradores a diesel, ou instalações de geração de energia ecológicas (por exemplo, energizada por vento ou energizada por luz solar). A instalação de geração de energia 12, 12' também pode ser configurada assim para ser geralmente móvel então para ser re-localizável e acoplada eletricamente a qualquer um de um nó ou ponto em um sistema de distribuição.

[00054] Um arranjo de FESS 100 de acordo com a presente invenção pode estar localizado em quaisquer de vários locais dentro do sistema de geração e distribuição de energia 10. Em uma concretização ilustrativa, um arranjo de FESS 100 está localizado na ou próximo a uma instalação de geração de energia 12' e acoplado à grade de distribuição 14 naquele local. Em outra concretização ilustrativa, um subsistema de arranjo de FESS 200, que inclui uma pluralidade de arranjos de FESS 100, está localizado na grade de distribuição de energia 14 e está acoplado eletricamente a ela. Em outra concretização ilustrativa, um arranjo de FESS 100 está localizado no ou próximo a um nó 16 ou outro ponto conetivo de um sistema de distribuição de energia que alimenta uma ou mais cargas 18. Em outra concretização ilustrativa, um arranjo de FESS 100 está localizado no ou próximo ao local de uma carga 18' (por exemplo, uma grande instalação de fabricação).

[00055] O antecedente é ilustrativo de alguns locais gerais dentro do sistema de geração e distribuição de energia 10, onde um arranjo de FESS 100 ou um subsistema de arranjo de FESS 200 pode estar localizado. Porém, isto não deverá ser interpretado como limitando o arranjo de FESS 100 ou o subsistema de arranjo de FESS 200 aos locais ilustrados como é contemplado e dentro da extensão da presente invenção para o arranjo de FESS ou subsistema de arranjo de FESS estar localizado em qualquer lugar dentro de um sistema de geração e distribuição de energia pelo qual regulação de frequência pode ser realizada como ensinado aqui. Em uso, o sistema de geração e distribuição de energia 10 é configurado e arranjado com um ou mais arranjos de FESS 100 ou um ou mais subsistemas de arranjo de FESS 200 tendo capacidade de energia suficiente assim para efetuar a regulação da frequência de corrente alternada da energia sendo transmitida no sistema sozinho ou em combinação com outras instalações de geração de energia.

[00056] Se referindo agora à Figura 5, é mostrada uma vista de perspectiva de um corte parcial de um arranjo de FESS 100 exemplar de acordo com a presente invenção. Na concretização ilustrada, o arranjo de FESS 100 inclui uma ou mais unidades de sistema de armazenamento de energia por volante (FESS) 120 como é conhecido na técnica, mais particularmente uma pluralidade ou mais unidades de FESS, e mais especificamente, uma multiplicidade de unidades de FESS. Na concretização ilustrada, o arranjo de FESS 100 é configurado de forma que o arranjo de unidades de FESS 120 possa ser encerrado em um alojamento 150 ou estrutura. Tal alojamento 150 ou estrutura provê um mecanismo pelo qual o arranjo de FESS 100 pode ser construído em um local remoto e então movido ao local desejado para uso em vez de ser construído no local. Também encerrado dentro do alojamento 150 estão os gabinetes ou módulos 125 da eletrônica associada com a operação do arranjo, condicionamento de energia e outros sistemas (por exemplo, HVAC) relacionados à operação do arranjo e/ou da estrutura. Isto não deverá ser interpretado como limitando a presente invenção, como um arranjo de FESS 100 de acordo com a presente invenção pode ser arranjado no local em uma configuração fixa. Além disso, também é contemplado que um arranjo de FESS 100 da presente invenção para ser disposto dentro de um alojamento móvel, por exemplo uma unidade de reboque de semi-trator (por exemplo, caixa), por meio de que o alojamento móvel pode ser movido de local para local por um veiculo motorizado tal como um caminhão e/ou um trem.

[00057] Deveria ser reconhecido que o número de unidades de FESS 100 que compõe um dado arranjo de FESS é dependente de vários fatores incluindo, mas não limitado, à energia total a ser desenvolvida ou entregue pelo arranjo de FESS, à quantidade de energia que pode ser entregue por tempo unitário pelo arranjo de FESS, ao período de tempo tal que energia seja para ser entregue pelo arranjo de FESS, à quantidade total de energia que pode ser entregue por cada unidade de FESS, à quantidade de energia que pode ser entregue por tempo unitário por cada unidade de FESS, se o arranjo for configurado assim para ser móvel (por exemplo, transportável) ou um projeto não móvel, e a sala ou espaço disponível no local ao qual o arranjo de FESS é para estar localizado.

[00058] Em concretizações ilustrativas, unidades de FESS 120 contempladas para uso em um arranjo de FESS da presente invenção, cada uma tem capacidades elétricas variando de cerca de 1 kW a cerca de 250 kW. Não deveria ser interpretado que as capacidades elétricas de cada unidade de FESS 120 está limitada aos valores ilustrativos, como a capacidade elétrica pode ser de qualquer valor incluindo, mas não limitado, a 500 kW ou menos ou 500 kW ou mais. Em um concretização ilustrativa exemplar particular, o arranjo de FESS 100 é configurado e arranjado assim para incluir 10 unidades de FESS 120, onde cada unidade de FESS é capaz de prover cerca de 25 kWh de energia elétrica. O arranjo de FESS 100 assim configurado pode prover cerca de 1 MW de potência elétrica por 15 minutos ou cerca de 2,5 MW de potência elétrica por cerca de 5 minutos. Também é contemplado e dentro da extensão da presente invenção para um arranjo de FESS 100 ser composto de unidades de FESS 120 tendo capacidades de produção de energia diferentes.

[00059] Além de controlar o número de unidades de FESS 120 compondo um arranjo de FESS 100, a presente invenção também contempla localizar um subsistema de arranjo de FESS 200, composto de uma pluralidade de mais arranjos de FESS, em um dado local como é ilustrado na Figura 4. Isto não deverá ser interpretado como limitando um subsistema de arranjo de FESS 200 a qualquer número específico de arranjos de FESS 100, como um subsistema de arranjo de FESS da presente invenção é graduável assim para incluir qualquer de vários arranjos de FESS e assim graduável para prover qualquer quantidade desejada de energia incluindo um subsistema de arranjo de FESS incluído de 40 arranjos de FESS em um dado local. Usando a concretização ilustrativa exemplar acima, um subsistema de arranjo de FESS 200 composto de 2 arranjos de FESS 100 pode prover cerca de 2 MW de potência elétrica por 15 minutos ou cerca de 5 MW de potência elétrica por cerca de 5 minutos. Também é contemplado e dentro da extensão da presente invenção para um subsistema de arranjo de FESS 200 ser composto de arranjos de FESS 100 tendo configurações diferentes, tal número diferente e tipos de nível de energia de unidades de FESS 120, como também arranjos de FESS 100 tendo capacidades de produção de energia diferentes. Como indicado aqui, também está dentro da extensão da presente invenção que as unidades de FESS individuais compondo um arranjo de FESS 100 sejam controladas assim para prover ou absorver energia em conjunto ou em uma base individual. Como indicado aqui, também está dentro da extensão da presente invenção que os arranjo de FESS 100 individuais de um subsistema de arranjo de FESS 200 sejam controlados assim para prover ou absorver energia em conjunto ou separadamente.

[00060] Se referindo agora à Figura 6, é mostrado um diagrama de bloco de um arranjo de FESS 100a exemplar com quatro unidades de FESS 120 e um controlador de arranjo 130. Como indicado acima, um arranjo de FESS de acordo com a presente invenção pode incluir uma ou mais unidades de FESS, uma pluralidade de unidades de FESS, uma multiplicidade ou mais de unidades de FESS, quatro ou mais unidades de FESS, 4 a 10 unidades de FESS, 10 unidades de FESS, ou 10 ou mais unidades de FESS, onde o número de unidades de FESS compondo o arranjo de FESS é suficiente assim que o arranjo assim configurado deveria prover a saída de energia para a quantidade desejada de tempo e na tensão de saída desejada. Como indicado aqui, vários tais arranjos 100a podem ser acoplados ou arranjados em uma subestação conectada a um barramento de corrente alternada comum, assim o arranjo combinado pode produzir e/ou absorver mais energia elétrica do que se um único arranjo fosse provido. Além disso, tais arranjos múltiplos também podem ser arranjados como adicionalmente descrito aqui assim para manter a capacidade para absorver energia elétrica e prover ou injetar energia elétrica na grade de distribuição de energia elétrica.

[00061] As unidades de FESS 120 são quaisquer de vários sistemas de armazenamento de energia por volante conhecidos àqueles qualificados na técnica, que são caracterizados geralmente pela habilidade de cada sistema de armazenamento de energia por volante armazenar energia elétrica na forma de energia cinética tipicamente por uso de um membro rotativo e para converter a energia cinética armazenada em energia elétrica em demanda. Um sistema de armazenamento de energia por volante convencional, tal como aquele descrito em USP 6.262.505, os ensinamentos do qual estão incorporados aqui por referência, inclui um módulo de eletrônica ou controlador de volante 122, e um módulo de volante 124. O módulo de volante inclui uma montagem de volante/rotor 126 e um motor/gerador 128, que é acoplado mecanicamente à montagem de volante/rotor. O módulo de volante 120 constitui o sistema de motor/gerador mecânico atual que é baseado tipicamente em um projeto de ímã permanente - sem escovas e este sistema eletromecânico é tipicamente controlado e monitorado pelo controlador de volante 122. É contemplado e assim dentro da extensão da presente invenção o sistema de motor/gerador mecânico incluir qualquer de vários outros projetos de tipo de motor incluindo, mas não limitado, a motores de relutância e motores de indutância. Tal sistema de armazenamento de energia por volante também é encerrado dentro de um alojamento que é mantido sob condições de vácuo assim para minimizar forças retardadoras na montagem de rotor de volante.

[00062] Tal sistema de armazenamento de energia por volante é operado geralmente em um de três modos operacionais principais, um modo de carregamento, um modo de reserva e um modo de geração ou produção de energia, porém, outros modos operacionais ou estados para regulação de frequência são contemplados e assim dentro da extensão da presente invenção como mais descrito particularmente em seguida. No modo de carregamento, o controlador de volante 122 configura o motor/gerador 128 assim para funcionar como um motor e conecta o motor/gerador a uma fonte de energia elétrica. A energia elétrica é usada pelo motor/gerador 128 assim para girar a montagem de volante/rotor tal que o rotor ou volante alcance uma velocidade rotacional mínima predeterminada ou uma velocidade rotacional que esteja em uma faixa desejada de velocidades rotacionais. Deste modo, a energia elétrica sendo entregue ao sistema de armazenamento de energia por volante é convertida à energia cinética. Ao alcançar ou atingir a velocidade rotacional inicial predeterminada ou uma velocidade rotacional na faixa desejada, o controlador de volante 122 desconecta o motor/gerador da fonte de energia elétrica.

[00063] Depois de conclusão de carregamento, o volante é operado em um modo de reserva, onde a montagem de volante/rotor 126 é mantida em um estado rotacional geralmente contínuo. A montagem de volante/rotor 126 é tipicamente encerrada dentro de um alojamento (não mostrado) que é mantido sob condições de vácuo e o rotor/volante utilizam mancais que são geralmente caracterizados como sendo sem atrito ou tendo minimamente efeito de fricção. Deste modo, forças retardadoras que poderiam atuar no volante/rotor da montagem de volante/rotor quando no modo de reserva são por esse meio minimizadas.

[00064] Depois que uma unidade de FESS 120 é posta em seu estado operacional inicial (isto é, girando), o controlador de volante 122 monitora a condição operacional da unidade de FESS, incluindo a velocidade rotacional do rotor/volante. Quando a velocidade rotacional do rotor/volante cai abaixo de um valor predeterminado, o controlador de volante 122 re-conecta ou re-acopla o motor/gerador 128 à fonte de energia elétrica, enquanto o motor/gerador 128 está configurado para funcionar como um motor. Deste modo, a velocidade rotacional do rotor/volante da montagem de volante/rotor 126 pode ser aumentada e depois de alcançar novamente a velocidade rotacional desejada predeterminada ou estar com a faixa desejada de velocidades rotacionais, o módulo de eletrônica 122 desconecta o motor/gerador da fonte de energia elétrica. Deste modo, o controlador de volante 122 mantém automaticamente a capacidade produtora de energia da unidade de FESS assim para estar em uma faixa desejada quando no modo de reserva.

[00065] Deveria ser notado que o antecedente é uma das cargas auxiliares que estaria associada com operação normal do arranjo 100a de unidades de FESS 120. Tais outras cargas, incluindo energia para o controlador de volante 122, sistemas de lubrificação e esfriamento para as unidades de FESS, e sistemas de aquecimento e esfriamento (sistemas de HVAC para o alojamento 150 ou estrutura contendo as unidades de FESS 120 como também qualquer outra eletrônica de controle e conversão de potência associada obtêm energia da grade de distribuição de energia elétrica em quaisquer de vários modos conhecidos àqueles qualificados na técnica e como tal não são detalhadas especificamente adicionalmente aqui com respeito à Figura 6.

[00066] Quando a unidade de FESS é para produzir energia, o controlador de volante 122 configura o motor/gerador 128 assim para funcionar como um gerador. Porque o motor/gerador 128 está acoplado mecanicamente ao volante ou rotor da montagem de volante/rotor 126, o motor/gerador usa a energia cinética rotacional provida pelo rotor/volante girante para gerar energia elétrica. Tipicamente, o controlador de volante 122 também acoplaria eletricamente o motor/gerador 126 à carga elétrica.

[00067] Como descrito em USP 6.262.505, o controlador de volante 122 também é configurável para monitorar vários parâmetros operacionais e prover controle localizado através da operação da unidade de FESS. Em concretizações particulares, o controlador de volante 122 monitora parâmetros operacionais para determinar se a rotação do volante/rotor da montagem de volante/rotor deveria ser terminada ou reduzida, tal como no caso de uma condição de sobre-velocidade detectada ou onde haja indicações sugerindo possível instabilidade rotacional ou falha potencial da montagem de volante/rotor. Se o controlador de volante 122 determinar que ação deveria ser tomada, o controlador de volante faz a unidade de FESS paralisar (por exemplo, parar o rotor/volante de girar) e tipicamente emite um sinal indicando tal paralisação.

[00068] Além disso, e como descrito em USP 6.262.505, o controlador de volante 122 também é configurado e inclui mecanismos pelos quais tais parâmetros operacionais e/ou estados operacionais também podem ser saídos para um local de monitoração remota, tal como uma sala de controle remota da unidade de FESS 120, assim para permitir condição operacional ou desempenho da unidade de FESS ser monitorada remotamente e assim provendo informação relativa à disponibilidade e capacidade de unidade de FESS. Na presente invenção, tais sinais de monitoração/informação são enviados de cada unidade de FESS 120 do arranjo de FESS 100 ao controlador de arranjo 130. o controlador de arranjo 130 acumula estes sinais e comunica tais sinais ao monitor localizado remotamente 140. Alternativamente, é contemplado que tal monitoração e informação sejam realizadas enviando os sinais de monitoração/informação de cada unidade de FESS 120 de um arranjo de FESS ao monitor localizado remotamente 140.

[00069] O controlador de arranjo 130 inclui uma CPU 132, tendo uma memória e armazenamento 134. Como descrito aqui, a presente invenção também inclui um ou mais programas aplicativos para a execução na CPU 132. O controlador de arranjo 130, mais particularmente, os programas aplicativos sendo executados, é configurado e arranjado assim para controlar comunicações entre um local de despacho 150, e/ou entre o monitor localizado remotamente 140 e o controlador de arranjo 130 como também entre e dentre as unidades de FESS 120 incluindo o arranjo de FESS 100. O controlador de arranjo 130, mais particularmente, os programas aplicativos sendo executados nele, também é configurado e arranjado assim para controlar a operação da uma ou mais unidades de FESS 120 do arranjo então para entregar energia elétrica ao sistema de distribuição de energia ou para absorver energia elétrica dos sistemas de distribuição de energia elétrica responsivo a sinais do local de despacho 150 tais como os sinais de regulação ilustrados na Figura 10.

[00070] O armazenamento 134 para o controlador de arranjo 130 é qualquer de vários mecanismos de armazenamento voláteis ou não voláteis ou memórias conhecidas àqueles qualificados na técnica que são apropriadas para o uso pretendido. Tais meios de armazenamento não voláteis incluem tipos de memória de flash ou fuso incluindo por exemplo NVRAM como também discos rígidos. Além disso, tal armazenamento 134 pode incluir formas diferentes de meios de armazenamento tais como tipos de memória flash e fuso. O armazenamento 134 pode ser usado para armazenar informação e/ou o um ou mais programas aplicativos. Em concretizações mais particulares, o armazenamento 134 armazena temporariamente condições/parâmetros operacionais para cada uma das unidades de FESS 120 do arranjo de FESS. Deste modo, a CPU 132 pode executar uma transmissão de lote periódico de rotina de tais condições/parâmetros operacionais ao monitor remoto 140 como também transmitindo tal informação em outros momentos quando apropriado. A CPU 132 e a memória associada, incluem qualquer de vários dispositivos conhecidos àqueles qualificados nessa técnica que são apropriados para o uso e aplicação pretendidos.

[00071] O arranjo de FESS 100 também inclui um mecanismo de comutação 160 que acopla e desacopla o arranjo de FESS do sistema de distribuição de energia elétrica. O mecanismo de comutação 160 é qualquer de varias chaves ou circuitos de comutação conhecidos àqueles qualificados na técnica apropriada para o uso pretendido. Alternativamente, o arranjo de FESS 100 é configurado e arranjado com uma pluralidade de mecanismos de comutação 160, onde um mecanismo de comutação está localizado na linha de cada unidade de FESS 120 acoplando a unidade de FESS à rede de distribuição de energia elétrica. Em concretizações adicionais, um mecanismo de comutação 160 também está localizado na linha comum à rede de distribuição de energia elétrica como ilustrado na Figura 6.

[00072] Embora uma única linha entre cada uma das unidades de FESS 120 e a rede de distribuição de energia elétrica seja ilustrada, isto não deverá ser limitante como uma pluralidade ou mais linhas podem ser providas entre a rede de distribuição e unidade de FESS. Por exemplo, uma linha de entrada de energia é provida para cada unidade de FESS 120 para entregar energia elétrica à unidade de FESS e uma linha de saída é provida para cada unidade de FESS para entregar energia elétrica da unidade de FESS ao sistema de distribuição de energia elétrica.

[00073] A operação de um arranjo de FESS 100 ou um subsistema de arranjo de FESS 200 e a metodologia concretizada no um ou mais programas aplicativos para execução dentro do controlador de arranjo 130 podem ser entendidas melhor da discussão seguinte com referência ao fluxograma ilustrado nas Figuras 7A,B. Além disso, referência também deverá ser feita às Figuras 4-6 e à discussão relacionada para detalhes relativos aos componentes funcionais do arranjo de FESS 100 ou do subsistema de arranjo de FESS 200 caso contrário não provido na discussão seguinte.

[00074] Se referindo agora à Figura 7A, é mostrado um fluxograma de alto nível ilustrando uma metodologia de acordo com um aspecto da presente invenção para regular frequência usando um ou mais arranjos de FESS 100. Inicialmente, o usuário ou o provedor de geração de energia configura cada do um ou mais arranjos de FESS 100 para prover a capacidade geradora de energia desejada, Etapa 500.

[00075] Como indicado aqui, o arranjo de FESS 100 de acordo com a presente invenção é composto de uma ou mais unidades de FESS 120, onde cada unidade de FESS é configurada e arranjada assim para ter uma capacidade geradora de energia que pode ser predeterminada quando o volante/rotor da montagem de volante/rotor 126 está sendo girado na faixa predeterminada de velocidades rotacionais. Como tal, um arranjo de FESS 100 da presente invenção é assim graduável para prover capacidades geradoras de energia diferentes configurando apropriadamente um dado arranjo de FESS com o número de unidades de FESS requerido para atingir a capacidade geradora de energia desejada. Por exemplo, para produzir um arranjo de FESS 100 com uma capacidade geradora de energia desejada de 1-2,5 MW por 15-5 minutos, então alguém poderia configurar o arranjo assim para ser composto de 10 unidades de FESS 120 capazes de produzir 25 kWh (5 kW). Se capacidade adicional for requerida por exemplo, deixe digamos provendo capacidade geradora de energia de 3-7,5 MW por 15-5 minutos, então alguém aumentaria o arranjo de FESS 100 para incluir mais unidades de FESS 120.

[00076] Alternativamente, um usuário ou provedor de geração de energia proveria uma pluralidade de arranjos de FESS 100 que são combinados para formar um subsistema de arranjo de FESS 200. Em tal caso, cada um dos arranjos de FESS 100 seria configurado com uma capacidade geradora de energia que quando combinada no agregado produziria um subsistema de arranjo de FESS 200 tendo a capacidade geradora de energia desejada. Para facilidade de uso, um provedor de geração de energia pode pré-configurar um arranjo de FESS 100 assim para ter uma capacidade geradora de energia fixa por um dado período de tempo e aumentar a capacidade requerida provendo uma pluralidade de mais de tais arranjos de FESS 100. Tal configuração para um subsistema de arranjo de FESS 200 também produz uma configuração, por meio de que a adição, dissipação ou absorção de energia elétrica pode ser adicionalmente controlada controlando quantos dos arranjos de FESS 100 de um dado subsistema estão acoplados eletricamente à rede de distribuição de energia elétrica.

[00077] Deveria ser reconhecido que tal configuração também leva em conta se o um ou mais arranjos de FESS 100 são para serem locais fixos ou locais compostos de arranjos de FESS que são transportáveis ou móveis. No caso de arranjos transportáveis ou móveis, a capacidade de graduação de um arranjo de FESS está sujeita às limitações impostas pelos meios ou mecanismos pelos quais o arranjo de FESS está sendo transportado. Por exemplo, um arranjo de FESS distribuído por caminhão estaria sujeito as restrições de largura e comprimento impostas em veículos usando as rodovias. Tal configuração também consideraria quantos do um ou mais arranjos de FESS 100 são para serem distribuídos dentro de uma rede de distribuição de energia elétrica e os requisitos ou limitações impostas no local físico onde o cada um do um ou mais arranjos de FESS é para ser localizado.

[00078] Cada um do um ou mais arranjos de FESS também é configurado com os circuitos de controle necessários para controlar a operação do um ou mais arranjos, assim o um ou mais arranjos são acoplados seletivamente ou desacoplados da rede de distribuição de energia e quando acoplados para prover energia (por exemplo, injetar energia), ou absorver energia, da rede de distribuição de energia. O antecedente é ilustrativo de várias das considerações que um provedor de geração de energia avaliaria ou consideraria ao configurar um arranjo de FESS, porém, o antecedente não deverá ser considerado como limitando a presente invenção só a estas considerações e/ou situações.

[00079] Depois de configurar o um ou mais Arranjos de FESS 100 para uso em uma rede de distribuição de energia elétrica, o provedor de geração de energia acopla operativamente o um ou mais arranjos de FESS 100 e/ou o um ou mais subsistemas de arranjo de FESS 200 à rede de distribuição de energia elétrica, Etapa 502, tal que os arranjos de FESS/subsistemas de FESS sejam acoplados eletricamente à rede de distribuição de energia. Como ilustrado na Figura 6, está dentro da extensão da presente invenção posicionar um ou mais mecanismos de comutação 160, assim o arranjo de FESS 100 e/ou as unidades de FESS 120 do arranjo podem ser acopladas eletricamente à rede de distribuição.

[00080] Depois de acoplar operativamente o um ou mais arranjos de FESS 100 e/ou o um ou mais subsistemas de arranjo de FESS 200 à rede de distribuição, o provedor de geração de energia inicia eletricamente cada arranjo de FESS ou cada subsistema de arranjo de FESS assim para ser capaz de prover energia elétrica à rede de distribuição de energia, Etapa 504. Tal iniciação é realizada acoplando eletricamente cada arranjo de FESS 100 e/ou cada uma das unidades de FESS 120 do arranjo de FESS à rede de distribuição de energia e pondo cada uma das unidades de FESS em seu modo de carregamento assim para tirar energia da rede de distribuição de energia, como aqui descrito. Deste modo, a energia tirada da rede de distribuição de energia é convertida em energia cinética e esta energia cinética é armazenada dentro da unidade de FESS 120 como aqui descrito e como é conhecido àqueles qualificados na técnica. É contemplado, e dentro da extensão da presente invenção, os arranjos de FESS serem controlados tal que a iniciação ocorra em momentos quando é determinado que há capacidade geradora em excesso na rede de distribuição e que esta energia de excesso pode ser absorvida por um dado arranjo de FESS 100. Deste modo, energia de excesso pode ser armazenada e re-distribuída de volta à rede de distribuição em um momento posterior.

[00081] Depois de iniciar o um ou mais arranjos de FESS 100 e/ou sub-sistemas de arranjo de FESS 200, a operação dos arranjos de FESS/subsistemas de arranjo de FESS é controlada pelas necessidades operacionais e circunstâncias da rede de distribuição de energia elétrica. Isto é realizado primeiro fazendo uma determinação periódica a cada vez depois que um período de tempo predeterminado decorreu, Etapas 506, 508. De acordo com uma técnica conhecida, o dono ou agente de uma rede de distribuição de energia, ou o agente dos donos de uma pluralidade de redes de distribuição de energia, faz basicamente uma comparação periódica (por exemplo, uma vez a cada dois (2) ou quatro (4) segundos) da energia total sendo gerada e a carga elétrica na rede e determina qual é a diferença entre a energia gerada e consumo elétrico (isto é, perdas de linhas para a rede de transmissão e distribuição e cargas de cliente) naquele momento e também qual será a diferença por algum tempo no futuro próximo.

[00082] Tipicamente o "algum tempo" no futuro é estabelecido baseado no tempo requerido para uma dada instalação geradora de energia de regulação de energia/frequência reagir (por exemplo, adicionar ou reduzir capacidade geradora de energia). Com instalações geradoras de energia existentes ou convencionais, tais períodos de tempo de reação variam baseado no tipo de instalação geradora de energia, porém, a presente regra para essas instalações geradoras de energia que são usadas para regulação de sintonia fina (isto é, regulação de sintonia fina de frequência) é um tempo de reação de cerca de cinco (5) minutos. Deveria ser reconhecido, que as unidades de FESS 120 são vantajosamente capazes de serem carregadas e descarregadas da rede de distribuição de energia com maior velocidade que tais instalações geradoras de energia convencionais sem criar um detrimento operacional às unidades de FESS quando comparadas por exemplo, ao dano que tal carregamento/descarregamento cíclico pode criar para as baterias de um grupo de baterias. Como é conhecido àqueles qualificados na técnica, a determinação sobre a diferença futura entre a geração de energia e consumo de energia elétrica também pode levar em conta várias outras considerações para produzir um sinal de erro de correção.

[00083] Uma determinação adicional é feita baseada no sinal de correção sendo saído sobre qual ação deveria ser tomada para ajustar a energia sendo gerada e sendo entregue à rede de distribuição de energia, Etapa 510. Se for determinado que a energia sendo gerada casa com a carga (SIM, Etapa 510), então o processo retorna a iniciar ou executar o processo de determinação anterior depois que o próximo período de tempo decorreu. Porém, é mais provável, dada a maneira na qual o consumo de energia (carga de cliente mais perdas de rede/linha) pode variar em função do tempo, que tal determinação determina que há e haverá um descasamento (NÃO, Etapa 510) porque energia de menos ou demais está sendo gerada quando comparada a consumo de energia. Assim, o agente ou o despachante emite sinais de correção para cada uma das instalações geradoras de energia usadas para regulação de energia e frequência, Etapa 512. É mostrada na Figura 10 uma vista gráfica que ilustra uma saída de sinal de regulação típica em função do tempo, que geralmente inclui o sinal de correção saído pelo despachante/agente.

[00084] Para uma rede de distribuição de energia elétrica que inclui um ou mais arranjos de FESS 100 e/ou um ou mais subsistemas de arranjo de FESS 200, os arranjos de FESS/subsistemas de arranjo de FESS avaliam tais sinais de correção para determinar se um sinal para modificar a operação de um dado arranjo de FESS/subsistema de arranjo de FESS, Etapa 514. Em casos onde o sinal de correção não está sendo saído para um dado arranjo de FESS/subsistema de arranjo de FESS (NÃO, Etapa 514), então o processo continua como com técnicas convencionais para regulação, por meio de que capacidade geradora de energia é adicionada ou suprimida e/ou o sinal de controle é usado para ajustar (isto é, aumentar ou diminuir) a capacidade geradora de energia de uma dada instalação geradora de energia.

[00085] Se for determinado que o sinal de correção de geração de energia é para um dado arranjo de FESS 100 ou subsistema de arranjo de FESS 200 (SIM, Etapa 514), então o arranjo de FESS é controlado assim para alterar o estado operacional presente e condição do arranjo de FESS ou subsistema de arranjo de FESS, Etapa 516. Mais particularmente, o arranjo/ subsistema de arranjo 100/200 é controlado assim para ajustar a energia sendo entregue, para aumentar ou diminuir a quantidade sendo entregue presentemente; alterando o modo operacional de unidade de FESS de entrega de energia ou produção de energia para o modo carregamento assim para absorver energia de excesso sendo gerada; ou pondo as unidades de FESS em um modo de reserva assim em efeito para remover ou suprimir esta capacidade geradora de energia da rede de geração de energia.

[00086] Deveria ser reconhecido que além da capacidade de resposta oportuna de um arranjo de FESS, em contraste a técnicas conhecidas e existentes e instalações geradoras de energia, um arranjo de FESS/subsistema de arranjo de FESS 100/200 também pode ser configurado vantajosamente para absorver energia elétrica. Assim, e em contraste com técnicas convencionais, a energia sendo gerada por outras instalações geradoras de energia não precisa ser ajustada automaticamente (por exemplo, diminuída) ou caída para sintonia fina e casar a carga total do sistema através do período de tempo curto do descasamento como tal sintonia fina é realizada pelo arranjo de FESS/subsistema de arranjo de FESS. Além disso, é contemplado que a metodologia, dispositivos e sistemas da presente invenção são adaptáveis, assim tal absorção de energia é coordenada de forma que um arranjo de FESS 100 que entregou energia à rede seja o arranjo que é selecionado mais tarde para absorver energia da rede. Deste modo, a energia de excesso é em efeito armazenada no arranjo de FESS para entrega posterior à rede de distribuição.

[00087] Se referindo agora também à Figura 7B, é mostrado um fluxograma ilustrando uma metodologia de acordo com a presente invenção para controlar um arranjo de FESS 100, e mais particularmente a metodologia concretizada no um ou mais programas aplicativos para execução dentro do controlador de arranjo 130. Depois que o arranjo de FESS 100 foi configurado, acoplado operativamente à rede de distribuição de energia, e iniciado (Figura 7A, Etapas 502-506), o processo para controlar a operação do arranjo de FESS 100 e cada uma das unidades de FESS 120 compondo o arranjo de FESS é começada, Etapa 600. Deveria ser reconhecido que é contemplado na presente invenção que o controlador de volante 122 de uma dada unidade de FESS 120 provê controle local sobre a operação da unidade de FESS correspondente como também monitorar parâmetros operacionais e similares da unidade de FESS correspondente. Também está dentro da extensão da presente invenção, para o controlador de arranjo de FESS 130 também ser configurado e arranjado assim para ser capaz de reproduzir e/ou executar uma ou mais das funções de controle e/ou monitoração do controlador de volante 122.

[00088] Depois de começar, o controlador de arranjo de FESS 130 monitora a ligação de comunicação ou rede à qual o arranjo de FESS está acoplado operativamente, para sinais de correção de energia do despacho remoto 150 ou local de controle, Etapa 602. Quando tais sinais de controle são recebidos, o controlador de arranjo de FESS 130 então determina a configuração operacional do arranjo de FESS 100 e para cada uma das unidades de FESS 120 dele, Etapa 604. O controlador de arranjo 130, responsivo a uma tal determinação, emite os sinais de controle apropriados para as unidades de FESS 120 do arranjo, assim o arranjo está na configuração operacional determinada, Etapas 606, 608.

[00089] Assim, se energia estiver sendo entregue à rede de distribuição de energia para propósitos de regular a frequência de corrente alternada da rede de distribuição de energia, o controlador de arranjo de FESS 130 emite sinais para cada uma das unidades de FESS 120 do arranjo fazendo o controlador de volante 122 de cada unidade de FESS configurar o motor/gerador 126 como um gerador. Alternativamente, se energia for para ser absorvida, então o controlador de arranjo de FESS 130 emite sinais para cada uma das unidades de FESS 120 do arranjo fazendo o controlador de volante 122 de cada unidade de FESS configurar o motor/gerador 126 como um motor. Também, se a presente absorção ou entrega de energia for para ser terminada, o controlador de arranjo de FESS emite sinais para terminar tais ações, por exemplo, tendo o controlador de volante 122 posto a unidade de FESS 120 no modo de reserva, ou alternativamente desacoplando localmente a unidade de FESS da rede de distribuição de energia. Embora seja esperado que as unidades de FESS 120 do arranjo de FESS 100 serão operadas de um modo unitário, a presente invenção também contempla ter o controlador de arranjo de FESS 130 configurado e arranjado para que controle as unidades de FESS individualmente tal que uma ou mais unidades de FESS de um dado arranjo de FESS possam ser operadas diferentemente de outras unidades de FESS do arranjo.

[00090] No caso onde as unidades de FESS 120 do arranjo de FESS 100 estão sendo postas no modo ou estado de reserva (SIM, Etapa 610), então o processo retorna a monitorar a ligação de comunicação para sinais de correção/regulação de energia. Se o arranjo de FESS 100 for configurado assim para entregar ou absorver energia, então o controlador de arranjo de FESS 130 monitora o desempenho do arranjo para determinar se a configuração de arranjo está operando como pretendido, Etapas 612, 614. Se for determinado que a configuração de arranjo de FESS não está executando como pretendido (NÃO, Etapa 614), então o processo retorna para determinar a configuração do arranjo 100 e repete o antecedente. Essencialmente, o controlador de arranjo de FESS 130 reavalia a configuração do arranjo 100 para determinar outra configuração para o arranjo. Se for determinado que a configuração de arranjo de FESS está executando como pretendido (SIM, Etapa 614), então o processo retorna a monitorar a ligação de comunicação para sinais de correção/regulação de energia (Etapa 602).

[00091] Como indicado aqui, o controlador de volante 122 de cada unidade de FESS 120 tipicamente monitora parâmetros e/ou características operacionais e provê sinais de saída representativos de parâmetros/características monitoradas. Em uma concretização adicional, o controlador de arranjo de FESS 130 está configurado e arranjado assim para monitorar ligações de comunicação com cada uma das unidades de FESS 120 do arranjo de FESS 100 para tais sinais de monitoração/informação de uma unidade de FESS, Etapa 630. Depois de receber tais sinais, o controlador de arranjo de FESS 130 comunica os sinais recebidos a um local de monitoração localizado remotamente 140, Etapa 632. Também é contemplado que tais sinais a serem saídos para um aparelho ou dispositivo (por exemplo, computador laptop) que está acoplado eletricamente ao controlador de arranjo 130, por exemplo, por uma porta RS-232 ou outra interface de comunicação como é conhecido àqueles qualificados na técnica.

[00092] Em concretizações particulares, o controlador de arranjo 130 é configurado e arranjado assim para receber e armazenar tais sinais de todas as unidades de FESS 120 do arranjo de FESS 100 no armazenamento de controlador de arranjo 134. O controlador de arranjo de FESS 130 também é configurado e arranjado para comunicar tal informação armazenada ao local de monitoração localizado remotamente 140 em um ou mais momentos predeterminados, tipicamente periodicamente. Por exemplo, comunicar tal informação em momentos particulares quando a carga de comunicação nas ligações/redes de comunicação é esperada ser ou tipicamente é reduzida. Em concretizações mais específicas, o controlador de arranjo de FESS é configurado e arranjado assim para executar uma avaliação de certos parâmetros ou características, e em casos onde os parâmetros ou características de uma unidade de FESS 120 particular estão fora de um valor estabelecido ou exibem uma tendência particular, o controlador de arranjo de FESS comunica os parâmetros/características monitoradas ao local de monitoração localizado remotamente 140, com ou sem um indicador ou outro indicador representativo de uma condição fora de norma potencial.

[00093] Se referindo agora à Figura 8A, é mostrada uma vista esquemática de outra concretização de um arranjo de FESS 100b de acordo com a presente invenção. Referência deverá ser feita à discussão precedente para o arranjo de FESS 100a da Figura 6 para os detalhes e arranjos para quaisquer características ou elementos tendo numerais de referência comuns. O arranjo de FESS 100b de acordo com esta concretização difere daquele mostrado na Figura 6 visto que o motor/gerador 128b desta concretização está configurado e arranjado para que a unidade de FESS 120b proveja uma saída de CC (por exemplo, uma saída de 700 VCC). No arranjo de FESS 100a da Figura 6, cada uma de unidades de FESS 120 individuais provê uma saída de CA.

[00094] Como tal, cada unidade de FESS 120 compreende ainda um inversor bidirecional 129, como é conhecido àqueles qualificados na técnica. O inversor bidirecional 129 de cada unidade de FESS é acoplado operativamente e eletricamente a um barramento de CC 170. O inversor bidirecional 129 é configurado e arranjado assim para converter saídas de corrente alternada do motor/gerador de volante 126, quando está sendo operado como um gerador, para uma saída de CC. Quando o motor/gerador de volante 126 está sendo operado como um motor para carregar a unidade de FESS, o inversor bidirecional 129 converte a tensão e corrente de CC no barramento de CC 170 para uma saída de CA.

[00095] As saídas de CC de cada uma das unidades de FESS 120 são introduzidas ao barramento de CC 170 (por exemplo, um barramento de CC comum) que inclui dispositivo de comutação de CC. O barramento de CC 170 é qualquer de vários circuitos elétricos e materiais como é conhecido àqueles qualificados na técnica para conduzir as saídas de corrente e tensão de CC ao módulo de condicionamento de energia 172. O módulo de condicionamento de energia é qualquer de vários inversores bidirecionais conhecidos àqueles na técnica para converter uma saída de CC do arranjo de sistemas de armazenamento de energia por volante para uma saída de corrente alternada desejada e para converter correspondentemente uma entrada de corrente alternada para uma saída de CC, ao carregar as unidades de FESS 120. Em uma concretização ilustrativa, o módulo conversor de energia 172 converte uma entrada de CC 700V para uma saída de corrente alternada de 480V, mais especificamente uma saída de corrente alternada trifásica de 480. Em uma concretização exemplar ilustrativa, o módulo de conversão de energia 172 inclui eletrônica de potência de IGBT e é controlado por um controlador digital de alta velocidade baseado em DSP/FPGA.

[00096] Como indicado aqui, há vários componentes auxiliares associados com cada unidade de volante 120, o módulo de condicionamento de energia 172, o controlador de arranjo 130 e outros componentes associados com o alojamento 150 que recebem energia elétrica da grade de distribuição de energia elétrica. Estas cargas auxiliares estão ilustradas esquematicamente como a característica intitulada de cargas auxiliares de sistema 182.

[00097] Se referindo agora também à Figura 8B, é mostrada outra vista esquemática que ilustra mais particularmente a conexão elétrica entre o arranjo de FESS 100b e a interface de grade 15 ou interconexão de grade com a grade de distribuição de energia elétrica. Como o nível de tensão da interface de grade elétrica 15 está tipicamente conectada a uma linha de distribuição de energia elétrica que está operando um nível de tensão mais alto (por exemplo, 35, 69, 115 kV) do que a saída de tensão de corrente alternada do módulo de conversão de energia 172, o arranjo de FESS 100b compreende ainda um transformador elevador passo a passo 174 que está operativamente acoplado eletricamente à interface de grade 15 e ao módulo de condicionamento de energia 172. O transformador elevador passo a passo 174 é qualquer de vários transformadores conhecidos àqueles qualificados na técnica e que são apropriados para o uso pretendido e condições operacionais. Embora este esteja sendo ilustrado com referência ao arranjo de FESS da Figura 8A, é contemplado e dentro da extensão da presente invenção para tal transformador elevador passo a passo ser usado com o arranjo de FESS 100a mostrado na Figura 6.

[00098] A operação do arranjo de FESS 100b é compreendida quando referência é tomada à discussão precedente da Figura 7A como também da Figura 8A, Figuras 9A,B e a discussão seguinte. Nesta consideração, referência deverá ser feita à discussão precedente para as Figuras 8A,B e Figura 6 para detalhes e características do arranjo caso contrário não incluído no seguinte. Referência deverá ser feita à discussão precedente da Figura 7A, que descreve geralmente o processo de localizar um arranjo de FESS, configurando o arranjo para uso e o processo geral associado com absorver energia, prover energia, e o modo de reserva. A discussão que segue relativa às Figuras 9A,B relaciona-se ao processo específico ou metodologia sendo implementada no controlador de arranjo 130 para controlar a operação do arranjo de FESS em geral e as unidades de FESS em particular. Referência deverá ser feita à discussão para a Figura 7B para aquelas etapas de método mostradas nas Figuras 9A,B tendo os mesmos numerais de referência, a menos que caso contrário discutido abaixo.

[00099] O controlador de arranjo 130 monitora continuamente sinais de correção, Etapa 602 tais como os sinais de regulação mostrados na Figura 10. Em geral, o sinal de regulação é representativo da quantidade de regulação que é pedida para ser provida através da próxima etapa de tempo. O valor sendo provido está entre (-) 100% e (+) 100% da quantidade máxima de energia que pode ser provida/injetada pelo arranjo de FESS 100b ou a quantidade máxima de energia que pode ser absorvida pelo arranjo de FESS. O sinal de menos representa sinais onde a energia é para ser absorvida da grade e sinais positivos representam sinais onde a energia é para ser entregue à grade. Deveria ser entendido que a respeito da presente invenção, a quantidade máxima é semelhante a uma capacidade nominal do FESS para entregar ou absorver energia e não é necessariamente uma indicação do que o arranjo de FESS 100b é realmente capaz de fazer quando recebe o sinal de regulação.

[000100] Em concretizações mais particulares, a quantidade de energia sendo injetada ou absorvida é tipicamente medida a jusante do módulo de condicionamento de energia 172 e a montante do transformador elevador passo a passo 174. Como indicado aqui, o sinal de regulação é atualizado periodicamente pelo operador de sistema ou agente, e em concretizações mais ilustrativas, o sinal de regulação é atualizado aproximadamente a cada 2-4 segundos. Como também mostrado na Figura 10, quando o arranjo de FESS é operado assim para ter um ponto base não zero ou ponto de ajuste, o sinal de regulação se refere à quantidade de energia sendo entregue/injetada ou absorvida com respeito ao ponto base ou fixo.

[000101] No caso de um ponto de ajuste, o ponto de ajuste como mostrado na Figura 10 corresponde ao nível de energia nominal de energia sendo removida da grade pelo arranjo de FESS. O ponto de ajuste tipicamente é uma porcentagem do sinal ou valor de regulação total. O ponto de ajuste é geralmente estabelecido com o provedor/produtor de energia para ser um valor constante através de um período de tempo acordado, tal como por exemplo uma a 24 horas.

[000102] Uma vez que um sinal de correção ou regulação seja recebido, uma determinação é feita para ver se o valor do sinal de RS (em seguida RS) é maior do que zero, Etapa 620. Alternativamente, o processo poderia ser fixado de forma que uma determinação seja feita para ver se RS é menos do que zero. Junto com avaliar o valor relativo do sinal de regulação, o controlador de arranjo também adquire informação de sistema, Etapa 622, que provê uma indicação do estado e capacidades do arranjo de FESS. Por exemplo, informação é obtida que provê uma indicação sobre se o arranjo de FESS pode absorver ou prover energia e a quantidade de energia que pode ser absorvida ou entregue.

[000103] Se for determinado que RS é maior do que zero (SIM, Etapa 620), então o sinal de regulação está pedindo que o arranjo de FESS 100b proveja ou injete energia de uma quantidade especificada à grade. Como tal, o controlador de arranjo 130 determina dos dados de sistemas adquiridos se o arranjo de FESS 100b tem capacidade suficiente para entregar energia à grade, Etapa 624. Se for determinado que o arranjo de FESS tem capacidade suficiente (SIM, Etapa 624), então o controlador de arranjo 130 faz as unidades de FESS 120 e arranjo de FESS serem configurados para sair energia à grade. Em concretizações adicionais, o controlador de arranjo 130 é configurado para incluir um nível mínimo que é usado para determinar se a capacidade atual do arranjo de FESS é suficiente. Depois de configurar o arranjo de forma que a energia possa ser emitida, o processo retorna a monitorar por sinais/mensagens para o arranjo de FESS.

[000104] Se for determinado que o arranjo de FESS não tem capacidade suficiente (NÃO, Etapa 624), então o controlador de arranjo 130 não toma nenhuma ação adicional e o processo retorna a monitorar por sinais/mensagens para o arranjo de FESS. O nível mínimo é geralmente estabelecido de forma que a energia cinética sendo armazenada no volante não esteja abaixo de um valor predeterminado antes de sair energia ou que a energia cinética não caia abaixo do valor predeterminado seguindo entrega de energia.

[000105] Se for determinado que RS é menos do que zero (NÃO, Etapa 620), então o sinal de regulação está pedindo que o arranjo de FESS 100b absorva energia gerada de uma quantidade especificada da grade. Como tal, o controlador de arranjo 130 determina dos dados de sistema adquirido se o arranjo de FESS está carregado completamente, Etapa 660, ou alternativamente uma determinação é feita para determinar se o arranjo de FESS tem capacidade suficiente para absorver energia da grade. Se for determinado que o arranjo de FESS está carregado completamente (SIM, Etapa 660), indicando que o arranjo não pode absorver energia, então o processo retorna a monitorar por sinais/mensagens para o arranjo de FESS (Etapa 600, Figura 9A). Se for determinado que o arranjo de FESS não está carregado completamente (NÃO, Etapa 660), então o controlador de arranjo 130 faz as unidades de FESS 120 e arranjo de FESS serem configurados para absorver energia da grade. Na concretização presente, as unidades de FESS 120 são arranjadas para receber energia elétrica da grade e assim para aumentar a energia cinética sendo armazenada em cada unidade de FESS. Depois de configurar o arranjo de forma que a energia possa ser absorvida, o processo retorna a monitorar por sinais/mensagens para o arranjo de FESS, Etapa 600, Figura 9A.

[000106] Se referindo agora à Figura 11, é mostrado uma vista esquemática de um arranjo de FESS 100c de acordo com outros aspectos da presente invenção. Referência deverá ser feita à discussão precedente para os arranjos de FESS 100a,b das Figuras 6 e 8A,B para os detalhes e arranjos para quaisquer características ou elementos tendo numerais de referência comuns. O arranjo de FESS 100c de acordo com esta concretização difere do arranjo mostrado na Figura 8A, visto que o arranjo de FESS 100c está configurado e arranjado assim para incluir uma carga ajustável 180.

[000107] A carga ajustável 180 inclui um dissipador tal como um banco de carga ou uma carga suave que pode ser descarregada e re-carregada relativamente facilmente do arranjo de FESS 100c. Por exemplo, o dissipador ou carga suave poderia ser um elemento de aquecimento resistivo que é acoplado separadamente à interface de grade 15. Assim, a energia elétrica absorvida é entregue separadamente e de forma controlada ao elemento de aquecimento resistivo assim para prover energia de calor utilizável ou energia de calor que é dissipada em um dissipador de calor (por exemplo, atmosfera). Em outro exemplo, a carga suave é outro dispositivo, aparelho ou sistema tal como uma bomba ou unidade de esfriamento ou dispositivo de desalinização, onde o outro dispositivo, aparelho ou sistema pode usar a energia de excesso como energia eletricamente utilizável (por exemplo, fazer gelo ou sal, purificar água, bombear um fluido, etc.). A carga ajustável pode ser estabelecida para ser capaz de absorver energia elétrica igual àquela capaz de ser absorvida pelos sistemas de armazenamento de energia por volante ou a capacidade de absorção máxima pré-estabelecida para o subsistema de armazenamento de energia (isto é, 100% de valor de sinal de regulação). Em concretizações mais particulares, a carga ajustável é fixada para absorver uma quantidade de energia igual a cerca de 50% da capacidade de absorção máxima pré-estabelecida pelo subsistema de armazenamento de energia, mais especificamente cerca de 40%, 30%, 20% ou 10%.

[000108] A operação do arranjo de FESS 100c da Figura 11 é compreendida quando referência é tomada da discussão precedente das Figuras 7A, 8A, 9A,B e Figura 11, como também as Figuras 12A-C e a discussão seguinte. Nesta consideração, referência deverá ser feita à discussão precedente para os circuitos das Figuras 6, 8A,B e Figura 11 para detalhes e características do arranjo caso contrário incluídas abaixo. Referência também deverá ser feita à discussão precedente da Figura 7A, que descreve geralmente o processo de localizar um arranjo de FESS, configurando o arranjo para uso e o processo geral associado com absorver energia, prover energia, e o modo de reserva como também a discussão da metodologia de controle das Figuras 9A,B. A discussão que segue relativa às Figuras 12A-C relaciona-se ao processo específico ou metodologia sendo implementada no controlador de arranjo 130 para controlar a operação do arranjo de FESS em geral e as unidades de FESS em particular. Referência deverá ser feita à discussão para as Figuras 7B e 9A,B para aquelas etapas de método mostradas nas Figuras 12A-C tendo os mesmos numerais de referência a menos que caso contrário discutido abaixo.

[000109] O controlador de arranjo 130 monitora continuamente por sinais de correção, Etapa 602, tal como os sinais de regulação mostrados na Figura 10. Em geral, o sinal de regulação é representativo da quantidade de regulação que está sendo pedida para ser provida pelo arranjo de FESS 100c através da próxima etapa de tempo. O valor sendo provido está entre (-) 100% e (+) 100% da quantidade máxima de energia que pode ser provida/injetada pelo arranjo de FESS 100b ou a quantidade máxima de energia que pode ser absorvida pelo arranjo de FESS, onde o sinal de menos representa absorção de energia e sinais positivos representam energia a ser entregue à grade.

[000110] Como também indicado aqui e com referência à Figura 10, quando o arranjo de FESS é operado assim para ter um ponto base não zero ou ponto de ajuste, o sinal de regulação se refere à quantidade de energia sendo entregue/injetada ou absorvida com respeito ao ponto base ou fixo. Em concretizações mais particulares, o ponto de ajuste é um ou mais parâmetros que são armazenados dentro do arranjo de FESS (por exemplo, no armazenamento de controlador de arranjo 134). Os parâmetros podem ser armazenados quando o arranjos de FESS 100c é configurado inicialmente ou podem ser atualizados em um momento posterior tanto localmente ou de um local remoto. Alternativamente, o ponto de ajuste pode ser um parâmetro que é enviado pelo operador ou agente de sistema que também envia os sinais de regulação.

[000111] Uma vez que um sinal de correção ou regulação seja recebido, uma determinação é feita para ver se o valor do sinal de RS (em seguida RS) é maior do que zero, Etapa 620. Alternativamente, o processo poderia ser fixado de forma que uma determinação seja feita para ver se RS é menos do que zero. Junto com avaliar o valor relativo do sinal de regulação, o controlador de arranjo 130 também adquire informação de sistema, Etapa 622, que provê uma indicação do estado e capacidades do arranjo de FESS.

[000112] Se for determinado que RS é maior do que zero (SIM, Etapa 620), então uma avaliação é feita para determinar se RS é maior do que o nível de energia auxiliar (AP), Etapa 700 (Figura 12B). Se RS for maior do que AP, então o controlador de arranjo 130 determina dos dados de sistema adquiridos se o arranjo de FESS 100b tem capacidade suficiente em RS-AP para entregar energia à grade, Etapa 710. Se for determinado que o arranjo de FESS tem capacidade suficiente (SIM, Etapa 710), então o controlador de arranjo 130 faz as unidades de FESS 120 e arranjo de FESS 100c serem configurados para sair energia à grade. Em concretizações mais particulares, o arranjo de FESS 100c é configurado de forma que as unidades de FESS saiam com uma energia igual a cerca de RS-AP. Se a energia igual ao ponto de ajuste (SP) sendo recebida pelo arranjo de FESS for distribuída à carga ajustável 180, então toda ou parte da energia para a carga ajustável também é desviada da carga ajustável de volta à grade de distribuição.

[000113] Se as unidades de FESS não tiverem energia suficiente (NÃO, Etapa 710), e a energia igual a SP sendo recebida pelo arranjo de FESS for distribuída à carga ajustável 180, então o controlador de arranjo 130 configura o arranjo de FESS 100c de forma que a energia à carga ajustável seja desviada da carga ajustável de volta à grade de distribuição, Etapa 711. O controlador de arranjo 130 não muda o estado operacional das unidades de FESS 120. Depois de tal configuração dos arranjos, etapas 711, 712, de forma que energia possa ser entregue, o processo retorna a monitorar por sinais/mensagens para o arranjo de FESS, Etapa 600, Figura 12A.

[000114] Se por outro lado RS for determinado ser menos do que SP, então o controlador de arranjo 130 determina dos dados de sistema adquiridos se o arranjo de FESS 100b está carregado completamente, Etapa 720. Se for determinado que o arranjo de FESS está carregado completamente com energia cinética (SIM, Etapa 720), então o controlador de arranjo 130 faz o arranjo de FESS 100c ser configurado para sair com energia à grade, Etapa 722. Em concretizações mais particulares, o arranjo de FESS 100c é configurado de forma que as unidades de FESS não provejam uma saída de energia e assim a carga ajustável é configurada tal que energia igual a aproximadamente a energia atual AP-RS seja desviada da carga ajustável de volta à grade de distribuição.

[000115] Se for determinado que o arranjo de FESS está carregado completamente com energia cinética (NÃO, Etapa 720), então o controlador de arranjo 130 calcula NP, que é a quantidade de energia precisada para carregar o volante completamente na etapa de tempo alocada, Etapa 724. Depois disso, o controlador de arranjo 130 determina se NP é maior do que AP-RS, Etapa 730.

[000116] Se for determinado que a NP é maior do que AP-RS (SIM, Etapa 730), então o controlador de arranjo 130 faz o arranjo de FESS 100c ser configurado para sair com energia à grade, Etapa 732. Em concretizações mais particulares, o arranjo de FESS 100c é configurado de forma que as unidades de FESS absorvam energia da grade a um nível de energia igual a aproximadamente AP-RS e assim a carga ajustável 180 é configurada de forma que a energia seja desviada da carga ajustável para carregar as unidades de FESS 120. Como a quantidade de energia sendo tirada da grade é agora o nível de energia auxiliar menos o sinal de regulação, esta energia está disponível para carregamento das unidades de FESS 120.

[000117] Se for determinado que a NP não é maior do que AP-RS (NÃO, Etapa 730), então o controlador de arranjo 130 faz o arranjo de FESS 100c ser configurado assim para sair com energia à grade, Etapa 734. Em concretizações mais particulares, o arranjo de FESS 100c é configurado de forma que as unidades de FESS absorvam energia da grade a um nível de energia igual a aproximadamente NP e assim a carga ajustável 180 é configurada de forma que parte da energia seja desviada da carga ajustável para carregar as unidades de FESS 120 e assim uma saída de aproximadamente AP-RS-SP é saída à grade. Depois de configurar assim o arranjo (etapas 732, 734), o processo retorna a monitorar por sinais/mensagens para o arranjo de FESS, Etapa 600, Figura 12A.

[000118] Se for determinado que RS não é maior do que zero (NÃO, Etapa 620), então uma avaliação é feita pelo controlador de arranjo 130 que determina dos dados de sistema adquiridos se o arranjo de FESS 100c tem capacidade suficiente para absorver a energia de excesso = abs(RS), Etapa 800. Se for determinado que o arranjo de FESS tem capacidade suficiente para absorver a energia (SIM, Etapa 800), então o controlador de arranjo 130 faz as unidades de FESS 120 e arranjo de FESS 100c serem configurados assim para as unidades de FESS 120 absorverem energia e a carga ajustável é fixada para absorver uma carga igual a AP, Etapa 804. Se for determinado que o arranjo de FESS não tem capacidade suficiente para absorver a energia (NÃO, Etapa 800), então o controlador de arranjo 130 faz o arranjo de FESS 100c ser configurado de forma que as unidades de FESS não absorvam energia e assim a carga ajustável 180 é fixada para absorver uma carga igual a AP + abs(RS), Etapa 802. Depois de configurar assim o arranjo (Etapas 802, 804), o processo retorna a monitorar por sinais/mensagens para o arranjo de FESS, Etapa 600, Figura 12A.

[000119] De acordo com outro aspecto da presente invenção, cada um dos arranjos de FESS 100 é configurado e arranjado em qualquer um de vários modos para controlar a tensão de saída de cada uma das unidades de FESS 120 compondo o arranjo assim para assegurar produção de energia de todas as unidades de FESS produtoras de energia do arranjo. São mostradas nas Figuras 13A-D várias técnicas e/ou circuitos para controlar a tensão de saída de cada unidade de FESS.

[000120] Se referindo agora à Figura 13A, é mostrado um diagrama esquemático de um arranjo de um sistema de armazenamento de energia por volantes múltiplos ilustrando um arranjo de mestre-escravo convencional. Em um arranjo de mestre-escravo convencional, uma das unidades de FESS é designada para mestre e determinam a tensão de saída para todas as unidades de FESS. As outras unidades de FESS são escravas (isto é, controladas) a mestre, assim sua tensão de saída é controlada à tensão determinada pelo mestre. Referência deverá ser feita à discussão relativa às Figuras 1-2 de USSN 09/998.122 (agora permitida), os ensinamentos de qual estão incorporados aqui por referência sobre detalhes adicionais relativos às funções e projeto geral do arranjo de mestre- escravo.

[000121] Se referindo agora à Figura 13B, é mostrado um fluxograma ilustrando uma metodologia de acordo com a presente invenção, por meio de que o controlador de arranjo de FESS 130 controla a tensão de saída. Quando o arranjo de FESS 100, mais particularmente as unidades de FESS 120 do arranjo, são configuradas para produzir energia e entregar a mesma à rede de distribuição de energia elétrica (SIM, Etapa 900), o controlador de arranjo de FESS 130 monitora a tensão de saída de cada uma das unidades de FESS, Etapa 904. Isto pode ser realizado por exemplo, usando o parâmetro operacional de tensão de saída sendo saído pelo controlador de volante 122.

[000122] A tensão de saída de cada unidade de FESS 120 é avaliada para determinar se as tensões de saída das unidades de FESS estão sincronizadas ou essencialmente as mesmas. Se as tensões não estiverem sincronizadas, então o controlador de arranjo 130 determina a tensão corrigida apropriada que deveria ser emitida, muito semelhante àquela que é feita pelo mestre no tipo de arranjo de mestre-escravo, e o controlador de arranjo de FESS 130 então emite um sinal para cada uma das unidades de FESS requerendo correção, Etapa 908. O módulo de eletrônica 122 de cada uma das unidades de FESS 120 afetadas ajusta a operação do motor/gerador 126 responsivo ao sinal do controlador 130 de tal forma que a unidade de FESS esteja provendo uma tensão de saída no valor desejado. Em uma concretização exemplar, o controlador de arranjo de FESS 130 determina um tal ajuste de tensão usando um de um valor predeterminado ou controlando a tensão para corresponder à tensão de saída mais baixa para uma unidade de FESS. Se o arranjo de FESS 100 não estiver entregando energia ou as tensões das unidades de FESS forem determinadas estarem sincronizadas, então o processo é terminado 902.

[000123] Se referindo agora às Figuras 13C,D, é mostrado um circuito de regulação de energia sob o controle de um processador de sinal digital concretizado no controlador de volante de FESS 122 (Figura 13C) e um fluxograma do programa de aplicativo sendo executado no processador de sinal digital (Figura 9D). Referência deverá ser feita à discussão relativa às Figuras 3-7 de USSN 09/998.122 (agora permitida) e designada ao cessionário da presente invenção, o ensinamento de qual está incorporado aqui por referência em sua totalidade, sobre detalhes adicionais relativos às funções e projeto do circuito de regulação de energia, concretizações alternativas dela e o fluxograma.

[000124] Em aspectos adicionais da presente invenção, o arranjo de FESS 100, incluindo as unidades de FESS 120 e o controlador de arranjo 130, é configurado e arranjado assim para assegurar sincronização da tensão e características relacionadas tal como fase sendo emitida do arranjo de FESS com a tensão e características relacionadas da energia elétrica na rede de distribuição de energia.

[000125] Embora uma concretização preferida da invenção tenha sido descrita usando termos específicos, tal descrição é só para propósitos ilustrativos, e é para ser entendido que mudanças e variações podem ser feitas sem partir do espírito ou extensão das reivindicações seguintes.

Claims

1. Método para controlar a frequência de corrente alternada da energia elétrica sendo distribuída para uma rede de distribuição de energia elétrica, cuja rede de distribuição de energia elétrica inclui uma pluralidade de cargas elétricas (18, 18’) interconectadas com uma pluralidade de unidades de geração de energia elétrica (12, 12’), cujo método compreende as etapas de: acoplar eletricamente um subsistema de armazenamento de energia (100, 200) àquela rede de distribuição de energia elétrica, com o mencionado subsistema de armazenamento de energia incluindo uma pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante (120); e, controlar cada um dos sistemas de armazenamento de energia por volante responsivo à energia total sendo emitida pela pluralidade de unidades de geração de energia elétrica e uma carga total imposta pela pluralidade de cargas, caracterizado pelo fato de a etapa de controlar com o controlador (130) incluir o controle de cada um dos sistemas de armazenamento de energia por volante: absorvendo a energia proveniente da rede de distribuição de energia elétrica por aquele subsistema de armazenamento de energia em uma quantidade determinada, quando a energia total sendo emitida pela pluralidade de unidades de geração de energia elétrica (12, 12’) exceder a carga total imposta pela pluralidade de cargas elétricas (18, 18’); e, injetando energia elétrica na rede de distribuição de energia elétrica pelo subsistema de armazenamento de energia por uma outra quantidade determinada, quando a energia total sendo emitida pela pluralidade de unidades de geração de energia elétrica for menor do que a carga total, em que as quantidades são determinadas avaliando-se uma diferença entre a energia total e a carga total, para regular a frequência de corrente alternada da energia elétrica que é distribuída à rede de distribuição de energia elétrica para estar na ou cerca de uma frequência de corrente alternada desejada.

2. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a diferença avaliada entre a energia total e a carga total é periodicamente determinada e a etapa de controlar inclui o controle de cada um dentre o um ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante responsivo à diferença determinada periodicamente.

3. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de: controlar cada um dos sistemas de armazenamento de energia por volante do subsistema de armazenamento de energia para manter a frequência de corrente alternada na ou cerca de aquela frequência de corrente alternada desejada, através de uma operação dentre: aumentar a energia sendo emitida por um ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante quando a diferença avaliada tiver um valor negativo, ou diminuir energia sendo emitida por um ou mais subsistemas de armazenamento de energia por volante quando a diferença avaliada tiver um valor positivo.

4. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a etapa de acoplar eletricamente incluir acoplar eletricamente uma pluralidade de subsistemas de armazenamento de energia à rede de distribuição de energia elétrica, com cada subsistema da pluralidade de subsistemas de armazenamento de energia incluindo uma pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante.

5. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o subsistema de armazenamento de energia inclui um dentre 10 ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante ou 10 ou menos sistemas de armazenamento de energia por volante.

6. Método de acordo com reivindicação 4, caracterizado pelo fato de cada subsistema da pluralidade de subsistemas de armazenamento de energia incluir um dentre 10 ou mais sistemas de armazenamento de energia por volante ou 10 ou menos sistemas de armazenamento de energia por volante.

7. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o subsistema de armazenamento de energia compreende ainda uma carga ajustável, e a etapa de controlar inclui o controle de cada um dentre os sistemas de armazenamento de energia por volante e a carga ajustável responsiva à energia total sendo emitida e a carga total, de forma que o subsistema de armazenamento elétrico emita a quantidade de energia elétrica para regular a frequência de corrente alternada.

8. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de controlar inclui o controle de cada um dentre os sistemas de armazenamento de energia por volante e a carga ajustável, de forma que uma quantidade determinada de energia seja desviada da carga ajustável para ser emitida pelo sistema para a rede de distribuição de energia elétrica.

9. Método de acordo com reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de controlar inclui o controle de cada um dentre os sistemas de armazenamento de energia por volante e a carga ajustável, de forma que uma quantidade determinada de energia também seja emitida a partir da pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante e emitida pelo sistema para a rede de distribuição de energia elétrica.

10. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de controlar inclui o controle de cada um dentre os sistemas de armazenamento de energia por volante e a carga ajustável, de forma que uma quantidade determinada de energia seja absorvida pela carga ajustável da rede de distribuição de energia elétrica.

11. Método de acordo com reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a etapa de controlar inclui o controle de cada um dentre os sistemas de armazenamento de energia por volante e a carga ajustável, de forma que uma quantidade determinada de energia também seja absorvida pela dita pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante da rede de distribuição de energia elétrica.

12. Sistema de regulação de frequência de corrente alternada para regular a frequência de corrente alternada da energia elétrica sendo distribuída para uma rede de distribuição de energia elétrica, cuja rede de distribuição de energia elétrica inclui uma pluralidade de cargas elétricas (18, 18’) interconectadas com uma pluralidade de unidades de geração de energia elétrica (12, 12’), cujo sistema compreende: uma pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante (120), a pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante sendo acoplada eletricamente à rede de distribuição de energia elétrica; e, um controlador (130) operavelmente acoplado a cada um dentre os sistemas de armazenamento de energia por volante e sendo responsivo a sinais de regulação de frequência gerados externos ao sistema, caracterizado pelo fato de que o controlador (130) é configurado e arranjado para controlar a pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante (120) responsivo aos sinais de regulação de frequência: absorvendo a energia proveniente da rede de distribuição de energia elétrica pelo subsistema de armazenamento de energia numa quantidade determinada, quando a energia total sendo emitida pela pluralidade de unidades de geração de energia elétrica (12, 12’) exceder a carga total imposta pela pluralidade de cargas elétricas (18, 18’); e, injetando energia elétrica na rede de distribuição de energia elétrica pelo subsistema de armazenamento de energia por outra quantidade determinada, quando a energia total sendo emitida pela pluralidade de unidades de geração de energia elétrica for menor do que a carga total, em que as quantidades são determinadas avaliando-se uma diferença entre a energia total e a carga total, para regular a frequência de corrente alternada da energia elétrica sendo distribuída à rede de distribuição de energia elétrica para estar na ou cerca de uma frequência de corrente alternada desejada.

13. Sistema de acordo com reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma carga ajustável que é acoplada operavelmente ao controlador, sendo que o controlador é configurado e arranjado para controlar um dentre a carga ajustável e aquela pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante, de tal forma que o sistema seletivamente emita energia ou absorva energia em resposta aos sinais de regulação de frequência.

14. Sistema de acordo com reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma carga ajustável que é acoplada operativamente ao controlador, sendo que o controlador é configurado e arranjado para controlar um dentre a carga ajustável e o arranjo de sistemas de armazenamento de energia por volante, de forma que o sistema seletivamente emite energia ou absorve energia em resposta aos sinais de regulação de frequência.

15. Sistema de acordo com reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o controlador controla a carga ajustável e a pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante de forma que uma quantidade determinada de energia seja desviada da carga ajustável de forma a ser emitida pelo sistema para rede de distribuição de energia elétrica.

16. Sistema de acordo com reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o controlador controla a carga ajustável e o arranjo de sistemas de armazenamento de energia por volante de forma que uma quantidade determinada de energia seja desviada da carga ajustável para ser emitida pelo sistema para a rede de distribuição de energia elétrica.

17. Sistema de acordo com reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o controlador controla a carga ajustável e a pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante de forma que uma quantidade determinada de energia também seja emitida da pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante e emitida pelo sistema para a rede de distribuição de energia elétrica.

18. Sistema de acordo com reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o controlador controla a carga ajustável e o arranjo de sistemas de armazenamento de energia por volante de forma que uma quantidade determinada de energia também seja emitida de arranjo de sistemas de armazenamento de energia por volante e emitida pelo sistema para a rede de distribuição de energia elétrica.

19. Sistema de acordo com reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o controlador controla a carga ajustável e a pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante de forma que uma quantidade determinada de energia seja absorvida pela carga ajustável da rede de distribuição de energia elétrica.

20. Sistema de acordo com reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o controlador controla a carga ajustável e o arranjo de sistemas de armazenamento de energia por volante de forma que uma quantidade determinada de energia seja absorvida pela carga ajustável da rede de distribuição de energia elétrica.

21. Sistema de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o controlador controla a carga ajustável e a pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante de forma que uma quantidade determinada de energia também seja absorvida pela pluralidade de sistemas de armazenamento de energia por volante da rede de distribuição de energia elétrica.

22. Sistema de acordo com reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o controlador controla a carga ajustável e o arranjo de sistemas de armazenamento de energia por volante de forma que uma quantidade determinada de energia também seja absorvida pelo arranjo de sistemas de armazenamento de energia por volante da rede de distribuição de energia elétrica.