CN102144329A - 钠硫电池的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钠硫电池的控制方法，具体地，将为补偿发电装置的输出功率变化而提供给全部钠硫电池的输入输出功率分配给各组，并定期轮换分成各组的多个钠硫电池。这样，能够实现钠硫电池利用率的均匀化。

Description

钠硫电池的控制方法
技术领域
本发明涉及一种向电力系统供给电力的互联系统中的钠硫电池的控制方法，所述互联系统组合了风力发电装置等其输出变化的发电装置和具有多个钠硫电池的电力储藏补偿装置。
背景技术
近年来，用风力、太阳光、地热等发电的自然能源发电装置引人注目，并投入实际应用。自然能源发电装置是一种不使用石油等有限资源而使用自然存在的无穷无尽的能源、无污染的发电装置，该发电装置能抑制二氧化碳的排放，因此，从防止地球变暖的观点出发，引入该装置的企业、自治体等正在增加。
但是，由于从自然界获得的能源是时刻变化的，因此，要将自然能源发电装置普及化，则存在无法避免输出功率变化的问题。因此，为消除这个问题，在采用自然能源发电装置时，优选构筑互联(发电)系统，该系统组合了该自然能源发电装置、和以多个钠硫电池(二次电池)为主要构成元件的电力储藏补偿装置。
钠硫电池，其能量密度高、能在短时间内进行高输出且快速响应性突出，因此，通过同时设置用于控制充电及放电的双向转换器，具有如下优点：能补偿在几百m秒—几秒下可能发生的自然能源发电装置的输出变化。因此，可以认为，对自然能源发电装置组合了电力储藏补偿装置的互联系统是优选的发电系统，其中，所述电力储藏补偿装置以多个钠硫电池为构成元件。
发明内容
以多个钠硫电池为构成元件的电力储藏补偿装置在负荷平均化用途中如下运转：全部钠硫电池连续进行放电达到放电末期，之后连续进行充电变成充电末期(充满电)。因此，钠硫电池相互之间难以产生利用率偏差。
对此，对自然能源发电装置组合了以多个钠硫电池为构成元件的电力储藏补偿装置的互联系统，补偿自然能源发电装置的变化，并起到根据由人为或计算机指定的运转计划(发电计划)实现顺畅或完全平稳(作为互联系统的)输出的功能，因此钠硫电池频繁重复进行充电及放电的运转，控制电池使其既不处于充电末期也不处于放电末期。
用多个电力储藏补偿装置维持发电计划时，可以想到通过如下方法来力求实现整体平衡：在计划值和自然能源发电装置的偏差大的情况下(计划值和由自然能源产生的发电功率之间有差距的状态)，运转全部所述多个电力储藏补偿装置；当偏差小的情况(计划值和由自然能源产生的发电功率相接近的状态)，在多个电力储藏补偿装置中，停止多余的单元(包含钠硫电池的电力储藏补偿装置)的运转，仅运转几台电力储藏补偿装置，或在多个电力储藏补偿装置中，增加某些单元的控制量，减少某些单元的控制量。其结果，可能会出现每个钠硫电池的利用率相互不同而产生偏差的情况。
当钠硫电池的利用率产生偏差时，只对利用率高的钠硫电池促进了其劣化，实际上难以用运转年数来对钠硫电池进行质量管理(劣化预测)。随着劣化，有时钠硫电池的剩余容量(电池深度)会降低到意料之外，这些对互联系统的长期运用不利。
本发明鉴于以上情况而做出的，其课题是提供一种实现互联系统中钠硫电池的利用率均匀化的方法，所述互联系统组合了其输出变化的自然能源发电装置和以多个钠硫电池为构成元件的电力储藏补偿装置。重复研究的结果发现：事先对多个钠硫电池进行分组，在一定期间对其进行自动轮换，由此就能够解决上述课题。具体地，本发明提供以下方法。
即、根据本发明，提供一种钠硫电池的控制方法，是一种多个钠硫电池的控制方法，多个钠硫电池在组合了其输出功率变化的发电装置和电力储藏补偿装置并向电力系统供给电力的互联系统中，构成电力储藏补偿装置并补偿发电装置的输出功率变化，将多个钠硫电池分成多个组，将为补偿发电装置的输出功率变化的全部钠硫电池应提供的输入输出功率分配给各组，并定期轮换分成各组的多个钠硫电池。
轮换是指将构成多个钠硫电池的每个钠硫电池轮流分到各组。具体地是指，在一定长时间内(例如以1年为单位的期间)，通过变更分组或更换钠硫电池，使构成多个钠硫电池的每个钠硫电池被分在特定组的时间相同。
所述定期轮换优选在1个月以内进行。例如，可以每周、每10日、每两周、每个月等进行一次。本发明钠硫电池的控制方法中，所述轮换优选地每10日进行一次。
本发明钠硫电池的控制方法中优选变更属于各组的钠硫电池的个数。
本发明钠硫电池的控制方法特别适合用于，其输出变化的发电装置为使用风力、太阳光、地热中的一种或两种以上自然能源的自然能源发电装置的情况。
本发明钠硫电池的控制方法是一种多个钠硫电池的控制方法，所述多个钠硫电池在组合了其输出变化的发电装置和电力储藏补偿装置并向电力系统供给电力的互联系统中，构成所述电力储藏补偿装置。本说明书中，构成多个钠硫电池的每个(1个)钠硫电池是指在控制单位上与其他相区别的钠硫电池。不是由单电池个数、模块电池个数、输出大小等来决定。具体地，当钠硫电池构成电力储藏补偿装置时，将由一个双向转换器控制下的钠硫电池作为一个钠硫电池来使用(后述的图1中，按照No.1-No.n分别画有多个钠硫电池3，(例如)称为No.1钠硫电池3时，将No.1中的多个钠硫电池3仅用No.1钠硫电池3来表示)。虽然最好钠硫电池全部为相同额定容量的钠硫电池，但不必一定相同。
本发明钠硫电池的控制方法，将多个钠硫电池分成多个组，将为补偿所述发电装置的输出功率变化的全部钠硫电池应提供的输入输出功率分配给各组，并定期轮换分成各组的所述多个钠硫电池，因此抑制了只有特定钠硫电池的利用率的上升，从而实现利用率的均匀化。
本说明书所说的钠硫电池的利用率是指多个钠硫电池中，该钠硫电池被利用的程度。具体地，用周期数的比较来相互判断钠硫电池的利用率。所谓周期数是，例如以放电为基准，运转开始以来该钠硫电池所放电的总电量(累计量)除以额定电量(容量)得到的数。
根据本发明钠硫电池的控制方法，全部所述多个钠硫电池的利用率变均匀。因此，特定钠硫电池的剩余容量(即便充电也无法充电的区域(容量))不会增加到意料之外，并且难以引起使补偿自然能源发电装置输出变化的钠硫电池(电力储藏补偿装置)的运转范围变小的问题。即，通过电力储藏补偿装置，能够继续长期地补偿自然能源发电装置的输出变化，其中，所述电力储藏补偿装置使用了用本发明钠硫电池的控制方法控制的钠硫电池。从而，显著提高互联系统的长期运转的可靠性。
本发明的钠硫电池的控制方法，能够作为对在组合了发电装置和电力储藏补偿装置并向电力系统供给电力的互联系统中，构成电力储藏补偿装置的多个钠硫电池的控制方法来使用，其中，所述发电装置使用了风力、太阳光、地热等自然能源且其输出变化。
附图说明
图1是表示具备其输出变化的发电装置及电力储藏补偿装置的互联系统的一例的系统构成图。
图2是表示将互联系统的全部钠硫电池应提供的总控制量分配给各钠硫电池的逻辑方框图。
图3是表示对分组的多个钠硫电池进行定期轮换(rotation)的状态的说明图。
1电力系统
3钠硫电池
4双向转换器
5电力储藏补偿装置
7风力发电装置
8互联系统
9变压器
41、42、43、44功率表
具体实施方式
以下，在适当参照附图的同时对本发明的实施方案进行说明，但本发明不应解释为被这些实施方案所限定。在不超出本发明的宗旨的范围内，基于本领域技术人员的普通技术知识，可以对其进行种种变更、修改、改良、替换。例如，虽然附图表示本发明优选实施方案，但是本发明并不被附图表示的方案或附图表示的信息所制限。从实施和验证本发明的角度来讲，虽然可以适用与本说明书中记载的方法相同的方法或等同的方法，但是优选方法为以下所述的方法。
首先，对互联系统进行说明。图1所示的系统构成图表示具备其输出变化的发电装置及电力储藏补偿装置的互联系统的一例。图1所示的互联系统8具备：将风力转为风车转动而使发电机转动的风力发电装置7(自然能源发电装置)和电力储藏补偿装置5。另外，电力储藏补偿装置5具有：作为二次电池的钠硫电池3(有时记载成NAS电池)，其能储藏电力并将其输出；具有直流/交流转换功能的双向转换器4；变压器9。双向转换器4例如可以由斩波器(chopper)和变换器(inverter)构成，或者由变换器构成。互联系统8具备No.1-No.m(m为大于1的整数)的m系列的风力发电装置7及No.1-No.n(n为大于1的整数)的系列钠硫电池3(电力储藏补偿装置5)。
此外，如上所述，将包含于1个电力储藏补偿装置5中的钠硫电池3整体作为一个钠硫电池3来使用。另外，一般在互联系统中附加私人发电装置作为发电装置，还有作为负荷的钠硫电池的加热器或其他辅助装置，但在互联系统8中将其省略。在本发明的钠硫电池的控制方法中，这些辅助装置等的电力，可以视为包含于其输出变化的发电装置(风力发电装置7)所发出的电力中(增加或减少的功率)。
在互联系统8中，在电力储藏补偿装置5中进行钠硫电池3的放电，用功率表42测定的功率PN补偿由风力发电装置7所发出的功率(用功率表43测定的功率Pw)的输出变化。具体地，通过控制钠硫电池3的放电(即功率PN)使互联系统8整体输出的功率(用功率表41测定的功率PT)满足PT＝Pw+PN＝恒定(PN＝PT-Pw)，从而将互联系统8整体输出的功率PT变成稳定而质量良好的功率，供给于例如在配电变电站和电力需要者之间的电力系统1。
另外，在互联系统8中，根据由风力发电装置7所发的功率Pw的输出变化，在电力储藏补偿装置5中进行钠硫电池3的充电。具体地，通过控制钠硫电池3的充电(即功率-PN)，使由功率表42测定的功率PN为PN＝-Pw，从而消耗变化的功率Pw，能使互联系统8整体输出的功率PT变成0。
在钠硫电池3进行放电及充电的任意一种情况下，基于来自风力发电装置7的输出(功率Pw)，在电力储藏补偿装置5中通过改变双向转换器4的控制目标值使钠硫电池3进行充电或放电，以输入或输出用来补偿风力发电装置7的输出，从而吸收风力发电装置7的输出变化。由于该互联系统8能够使用几乎不排出二氧化碳的自然能源发电装置(风力发电装置7)及钠硫电池3(电力储藏补偿装置5)来供给稳定而质量良好的功率，因此可以说是理想的发电装置。
下面，参照图2及图3说明，将图1示出的互联系统8中的多个钠硫电池3分成1-x组并分配输入输出功率的方法、及定期轮换分组的多个钠硫电池的方法。
互联系统8中的No.1-No.n的多个钠硫电池3被分成1-x组。而且，如图2所示，互联系统8全部钠硫电池3应提供的总控制量通过各分配逻辑，以No.1-No.n的钠硫电池3的控制量(No.1-No.nNAS电池(单元)控制量)分配。
作为分配逻辑可以例举出根据应输入输出的功率的强弱或控制状态来分配钠硫电池3应提供的总控制量的逻辑。根据以下控制方法的不同，能够从总控制量分配分别提供No.1-No.n钠硫电池3的控制量，即：与风力发电装置7的输出变化不相关地以恒定功率控制钠硫电池3；随风力发电装置7的输出变化控制钠硫电池3；或者停止钠硫电池3工作。图2中的控制组1、2、…n是指根据这样的(例如)控制方法的不同而分的组，而不是指将多个钠硫电池3分成组了的组。以上述例子来说，图2中，例如、控制组1与风力发电装置7的输出变化不相关地以恒定功率控制钠硫电池3(例如No.1钠硫电池3)(分配控制量以实现上述那样的控制)；控制组2随风力发电装置7的输出变化控制钠硫电池3(例如No.2钠硫电池3)(同样地，分配控制量以实现上述那样的控制)；控制组3停止钠硫电池3(例如No.3钠硫电池3)的工作(同样地，分配控制量以实现上述那样的控制，如果停止工作，控制量则为零)。
图3是表示每10日定期对分成1-x组的No.1-No.n钠硫电池3进行轮换的状态的说明图。图3示出的状态中，经过10日后，将原来组x的属性变更为原来组1的属性，将原来组1的属性变更为原来组2的属性，以下依次顺延，每10日进行一次这样的变更。即，组的属性在变化，与此相伴，被分配到的控制量也在变化。
例如，与风力发电装置7的输出变化不相关地以恒定功率对No.1钠硫电池3进行控制(分配控制量以实现上述那样的控制)，根据风力发电装置7的输出变化，对No.2钠硫电池3进行控制(分配控制量以实现上述那样的控制)，停止No.3钠硫电池3工作，这样的各控制如果固定而进行，则钠硫电池3的利用率产生偏差，则只对利用率高的钠硫电池3促进了其劣化，但如果对分成组的钠硫电池3定期进行轮换，就不会只让特定的钠硫电池3的利用率上升，可实现利用率的均匀化，其结果，就不会只对特定的钠硫电池3促进其劣化。
此外，虽然在图2及图3的例中，将No.1-No.n的钠硫电池3分别作为1个组来使用，使分配的控制量和钠硫电池3成1对1对应，使钠硫电池3和(分组)组成为1对1对应，但也可使控制单位不同的多个钠硫电池3作为1个组来使用。例如将No.1、No.2、No.3的3个钠硫电池3作为1个组来处理，对此可以分配一个控制量并赋予(例如)组1的属性。
产业上的利用可能性
本发明适合作为向电力系统供给电力的互联系统中的钠硫电池的控制方法来使用，所述互联系统组合了风力发电装置等其输出变化的发电装置和具有多个钠硫电池的电力储藏补偿装置。

Claims (4)

1.一种钠硫电池的控制方法，是多个钠硫电池的控制方法，所述多个钠硫电池在组合了其输出功率变化的发电装置和电力储藏补偿装置并向电力系统供给电力的互联系统中，构成所述电力储藏补偿装置并补偿所述发电装置的输出功率变化，
将多个钠硫电池分成多个组，
将为补偿所述发电装置的输出功率变化的全部钠硫电池应提供的输入输出功率分配给各组，
并定期轮换分成各组的所述多个钠硫电池的顺序。
2.权利要求1所述的钠硫电池的控制方法，所述轮换每10日进行一次。
3.权利要求1或2所述的钠硫电池的控制方法，变更属于各组的钠硫电池的数量。
4.权利要求1-3任一项的钠硫电池的控制方法，所述其输出变化的发电装置为使用风力、太阳光、地热中的一种或两种以上自然能源的自然能源发电装置。
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