CN106487029A - 电池存储方法和系统 - Google Patents

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布雷特·加卢拉
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Abstract

本发明公开了一种电池存储方法，包括：获得第一类型的第一组的储备备用能量电池；将第一组的储备备用能量电池连接到第二类型的第二组的主要备用能量电池，用以增加可用的存储能量的总量；以及将第一组的电池和第二组的电池连接到一或者多个逆变器，所述一或者多个逆变器连接到电网，使得来自第一组的电池和第二组的电池的直流电转换为可由电网获得的交流电。本发明还提出了相应的系统。

Description

电池存储方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2015年8月26日提交的申请号为14/836,340的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于为电网提供备用能量服务的方法和系统，具体来说，备用能量服务用于混合动力的发电站，所述混合动力发电站使用能源存储系统中的电池或者独立的能量存储系统来获得额外的存储能力。
背景技术
通常情况下，电力设施从一个或多个初级发电源来获得电力，所述初级发电源例如燃气、燃煤、核和/或水力发电站，电力经由配电网传送给用户。从发电源供给的电力以及对电力的需求是随时变化的。通常情况下，电源可以调节，以满足用户的需求，同时使电力符合额定电压和频率水平的标准。
为了补充这些初级发电源提供的电力，连接备用能量存储系统以用于提供备用电力变得越来越普遍，所述备用能量存储系统例如工业级电池。除了其他优点，在负荷峰值或高需求期间，或在正常操作期间遇到中断时，例如初级发电源的供电遭到中断或遇到传输限制，或者当发电机进入脱机状态时，备用能量存储系统还可以增加由初级发电源所提供的电力，或增加间歇性或可变电源。
例如，供电网经常在夏季遭遇高需求。此外，白天中可能出现多次负载峰值的时期。
高需求的时期，有可能会超过设施的初级发电源的响应的能力，此外，通过增加初级发电源的发电率来响应需求的增加时，特别是当这样的电力需求的增加仅仅持续相对短的时间时，通常也会带来经济影响。此外，如果不采取其他措施，初级发电源可能会产能过剩，以满足高峰需求，而过剩的产能除了在需求峰值时在其他时间是闲置和无用的。
一种已知的解决方案是，利用存储在能量存储系统中的能量来补充初级发电源所产生的电力，以此来响应能量需求的波动，所述能量存储系统例如备用电池存储系统。能量存储系统可以持续平衡负载和发电。能量存储系统被调节，以符合一组标准，所述标准限定了备用能量容量中的在任何情况下均可用的数额。这样的调整标准可根据法规、监管机构、合同规定、安全规范的因素和/或内部操作程序来进行定义。
能量存储系统中一种常见的情况是，规范标准要求的可用能量容量超过施加在备用能量存储系统上的最高或典型需求。例如，规定可能需要备用电池系统以所定义的提取率提供六小时的持续使用，以应对高能量需求的时期。
然而，对电力设施供应者的实际的高峰需求可能导致永远不需要提供超过备用能量容量的四小时的价值。在这种情况下，一定比例的电池系统的资源就被浪费在多提供了可用备用能量容量的两小时的价值，而这两小时的价值可能永远不会被用到。这一部分的容量在本文中称为储备备用能量容量。备用电池存储系统通常包括昂贵的工业级可再充电式电池(在行业中被称为“次级电池”)，其为统一类型或相似类型，专门设计用于备用能量服务。参见美国专利申请14/721,522，名称为“Modular Energy Storage Method andSystem”，本文将其作为参考文献而引用。
在这种情况下，备用能量存储系统并不能做到资源的最有效利用。因此，当昂贵的备用能量存储系统的资源被浪费于提供规范标准所要求的、但通常对满足供电网的实际需求而言并非必要的可用备用容量时，问题就出现了。因此，急需潜在的更具成本效益的、减少浪费的、或/和更有效的方法和系统来分配和管理备用能量存储系统的资源，使其既能符合规范标准，又能满足现实需求。
发明内容
本发明涉及在备用能量存储系统中高效管理设施的资源并提供可用能量容量的方法和系统，所述备用能量存储系统例如储备备用能量存储系统。
一个示例性的方法包括：获取作为储备备用能量电池的电池，所述电池具有不同于能量存储系统中常用的工业级电池的成本结构(例如购买价格、维修费用、仓储费用等)，所述电池例如多个非充电型电池(也称作“原电池”)，或者例如可在高于可充电电池的成本水平或消费水平下翻新的电池(即次级电池)。除了非充电型电池以外，储备电能也可以通过其他类型的电池提供。储备备用能量电池可以包括玩具或类似物中所使用的日常消费级电池，或相对便宜的非充电型工业电池。储备备用能量电池串联、并联或串并联式连接到多个工业级可再充电电池(即二级电池)，以满足所需的发电站备用电池的可用电压和电流水平。备选地，该方法包括：获得具有不同的成本结构的电池，其比通常使用的工业级电池更昂贵，但提供其它所需的性能，如与金属-空气电池相关的长保质期。该方法还包括将所得的储备备用能量电池连接到逆变器，使得来自备用能量电池(即非充电型电池和或许多个其他的工业级电池)的直流电转换为交流电以用于配电。
另一种示例性方法包括：获得多个非充电型电池来作为储备备用能量电池，所述非充电型电池例如日常消费级电池或金属-空气电池。该方法还包括将所述多个非充电型电池串联、并联、或者串并联式连接到多个其他的主要备用能量电池上，以满足所需的例如混合动力装置的备用电池以及其他的设施的可用电压和电流水平。该方法包括为发电站确定所需的可用备用能量存储容量的量，确定主要备用能量存储容量的第一数额，所述第一数额通过多个可充电电池(例如工业电池)来实现，再确定储备备用能量存储容量的第二数额，所述第二数额通过多个非充电型电池或者其他的这样的电池来实现，所述电池的成本结构相比于主要备用能量存储所使用的可充电电池而言更有利于在一段时间内一次性使用或者少量使用，其中，所述第二数额确定为使得：当将所述第二数额加入所述工业级电池的容量中时，所述可用能量容量的总量等于所需的可用备用能量存储容量的量。来自多个储备备用能量电池和主要备用能量电池的直流电被转换成用于配电的交流电。直流电可由不同种类的电池结合到一起供应或者独自供应，例如以相继的方式或者单独切换的方式供应。
例如，将储备电池的备用能量的量和非充电型电池的类型决定为：使得能够弥补所需的能量存储容量与被低估的实际需求所需要的主要能量存储容量之间的差异。能量存储容量的差异由非充电型电池以经济和高效的方式来弥补，因此提供的技术方案解决了这一技术问题：能够符合针对假设的但是不可能或不常见的最差情况的电力需求情况的规定，同时避免了对可充电电池或者工业级电池这种形式的珍贵资源的浪费。
示例性的系统包括逆变器，所述逆变器构造为将来自多个主要备用能量电池和多个储备备用能量电池的直流电转换为用于配电的交流电。
下面将通过示例性但非限定性的实施方案来描述备用容量的方法和系统的具体的实施例的上述特征和其他特征以及优点。
附图说明
下文的具体说明结合附图对示例性的实施方案进行了最佳阐述。需要强调的是，根据通常的做法，附图的各种特征不是按比例绘制。相反，各种特征的尺寸可以任意扩大或缩小以清楚地展示。
附图中包括如下示图：
图1是一个示例性设备的示意图，所述设备包括组合式连接或独立地连接到电网的发电站和备用能量存储系统。
图2是一个示例性设备的示意图，所述设备包括具有初级发电源的发电站和连接到电网的备用能量存储系统，所述备用能量存储系统包括储备备用能量电池。
图3是显示一个示例性实施例的电池存储方法的流程图。
图4是显示另一个示例性实施例的电池存储方法的流程图。
图5是显示能量需求和可用能量存储需求的柱状图。
图6是柱状图，显示了第一组电池提供的能量容量、第二组电池提供的能量容量以及第一组电池和第二组电池的总和的可用能量容量。
图7是显示了用于提供备用能量存储的基于节点的示例性系统的示意图。
图8是一个示例性设备的示意图，所述示例性设备包括发电站和连接到电网的备用能量存储系统，所述备用能量存储系统包括储备备用电池，所述储备备用电池用于为主要电池存储系统充电并为电网提供电力。
具体实施方式
以下描述仅是示例性实施例，不旨在限制备用电池容量的方法和系统的范围、适用性或构造。相反，对实施例的随后的描述将为本领域技术人员提供说明，使其能够实施备用电池容量的方法和系统的各种实施例。在不脱离所附权利要求所提出的系统和方法的精神和范围的前提下，各部件的功能和布置可以有多种改变。因此，多个实施例可以适当省略、替代或增加各种程序或部件。应当理解的是，在备选实施例中，方法可以通过与所述的步骤顺序不同的顺序来执行，且可以对不同的步骤进行增加、省略或组合。此外，针对特定实施例所描述的特征可以结合到其它各种实施例中。实施例中不同的方式和元件也可以相同的方式组合。
储备备用能量电池包括一个或多个非充电型电池、可以是打折或非打折电池的消费级电池、及金属-空气电池或者几乎其他任何这样的电池：相对于可充电的主要备用能量电池而言，所述电池在一段时间中仅使用一次或者极少使用会具有更好的成本效益，而所述可充电的主要备用能量电池则以更频繁和可预测的时间间隔来使用。实际上，所述电池可以是曾经用作主要备用能量电池、而后废弃的(例如使用寿命将尽的)可充电电池，或所述电池超出有效存储的可充电电池的货物清单，但是与电网连接并在需要的时候可用作储备备用电池。折价的消费级电池可能因以下原因中的一个或多个而折价：使用时间已经接近其有效期限、成本、质量和/或可用性。例如C型消费级电池的消费级电池通常可以极低成本获得，但具有高实用性。消费级电池可以包括这样的非充电型电池，所述非充电型电池例如包括但不仅限于以下类型、尺寸和材料：4.5伏，D、C、AA、AAA、AAAA、A23、9伏和自动电池。所述非充电型电池可以是碱性的、锂、锂离子电池、镍、镍-镉、锌和铅酸电池等。消费级电池一般设计用于典型消费者的偶尔使用，并且可以在零售商店买到。端子通常是常用的点接触的端子构造(例如设计用于弹簧负载的电池接触)并且设计用于安装在常用的消费商品上，比如玩具、电子产品，或在汽车中用于启动内燃机等。此外，非充电型电池包括金属空气电池，所述金属空气电池包括但不限于以下类型：铝空气、铍空气、钙空气、铁空气、锂空气、镁空气、钠空气、钛空气、锌空气。在金属空气电池中所使用的金属可以不同的合金的形式存在。合金可以依据所需的电池特性(例如阳极氧化率及使用寿命等)而改变。金属空气电池有很多优点，例如高的能量存储、轻的重量、低操作压力、长使用寿命以及低环境污染。典型地，金属空气电池不可以电子方式再充电，但可通过更换金属阳极而机械性充电。
与此相反，可再充电电池包括工业级电池，工业级电池设计为明显更加耐用，工业级电池通常具有能适用于特定应用的端子和形式，并且当下通常可通过工业销售公司而非零售商店来获取。工业级电池普遍应用于工业设备、不可间断的电力供应设施(UPS)、电动汽车驱动系统的电池组、可再充电式消费电子产品和电动工具等。
图1所示的电力设备100包括初级发电源102和备用能量存储系统104，用于给电力网110提供电力。初级发电源102可包括例如一个或者多个燃气、燃煤、核能和/或水力的发电站，以通过配电网将电力输送给消费者。备选地或附加地，初级发电源102可以包括可再生能源，例如风能、太阳能、潮汐能、生物能、生物燃料能、地热和/或热电的发电站。
由设备的初级发电源所提供的电能和对初级发电源的电力需求可能随时变化，或以较长的周期变化。例如，电力设备经常会在一年的某几个月或一天的某些时段中经历来自配电网的高电能需求的时期。短暂的需求可能由大的消费者(例如工业工厂或工业操作)进行操作而引起。空调设施更高频地在炎热的夏季运行，这进一步增加了电网的电力需求。另外，电器及空调机更高频地在白天的特定时间使用，例如在典型的工作时间或午后使用，因为午后的外界温度是最热的。需求的水平通常是可预见的，但发电站通常由于规定而必须要能够处理突发或异常的需求。
通过增加初级发电源102的电力输出来满足电网110的增加的电力需求。初级发电源102可以增加输出功率的总体水平和输出功率增加的速率，以紧紧跟随并满足电网110的电力需求。然而，由初级发电源102增加输出电力的水平和/或输出电力水平增加的速率，这会因消耗资源而增加运行成本，资源的消耗包括增加的燃料消耗、系统的磨损和拉扯、所需的维护、需要的人力等。
电网110的电力需求的增加可能会导致发生高峰负荷，也称为峰值需求。倘若电力设备不能足够快地响应这样的高峰期需求，电力设备、电网和电网所服务的实体将会出现故障。这种故障可能是灾难性的，会导致限电或停电。
至少电力供应或需求的一部分增量可以由备用能量存储系统104来解决。备用能量存储系统104包括电池106和逆变器108。逆变器108将直流电(DC)转变为交流电(AC)来为电网110提供电力。逆变器108可以是双向的，用于管理负载的降低或初级发电源的发电的增加。电池106提供的电力可以增加由初级发电源102所提供的电力，用来给电网110提供总和的电力输出。备用能量存储系统106可包括可再充电的和/或非再充电型电池，电池包括但不限于：碱、锂、锂离子、镍、镍-镉、锌和铅酸电池。
由备用能量存储系统104提供的电力可以与由初级发电源102提供的电力合并，以更有效地满足并跟随电网110上的电力需求。可替代地，由备用能量存储系统104提供的电力可以与初级发电源102分开而连接到电网。
在一个示例性实施例中，图2所示的电力设备200包括备用能量存储系统204，备用能量存储系统204包括逆变器208和主要备用能量电池206，主要备用能量电池206可包括可再充电电池(如工业级电池)。主要备用能量电池206与一组储备备用能量电池212连接，其至少一部分的备用能量容量是由储备备用能量电池212提供的。储备备用能量电池可以包括非充电型电池(如消费级电池或者金属空气电池)。备选地，储备备用能量电池212可包括相对于主要备用能量电池206而言具有不同的成本结构的可充电电池。来自初级发电源202的电力输出与来自备用能量存储系统204的电力输出相结合，以为电网210提供电力。
备用能量存储系统中的电池的类型、大小和数量以优化后的方式进行选择、获取、组合和控制。例如，第一组主要备用能量电池(如可再充电的工业级电池)与第二组储备备用能量电池(如消费级电池或金属空气电池)相结合，并且对每一组确定和分配相应的作用，使得每组满足不同的能量存储容量的需求(如主要备用和储备备用)。第一组主要备用能量电池可以连接到第二组储备备用能量电池上，或者不同组的电池可以通过共用逆变器、单独的逆变器或者其他中间器件独自与电网连接。
图3揭示了一种方法，所述方法包括：获取具有不同的成本结构的多个电池，如消费级电池(步骤302)。消费级电池可以大量获得。例如，可以得到数十万甚至数百万的消费级电池。获取步骤可以包括：获得具有不同的成本结构的多个工业级或可再充电电池，例如通过限制使用合同或租赁、或通过退货政策来获得。获得步骤可包括由卡车运输电池。消费级电池可以通过再补给合同来获得。该再补给合同可涉及从备用能量存储系统中淘汰旧的消费级电池、回收该旧的消费级电池并通过替换用消费级电池来替换该旧的消费级电池。消费级电池可以在连续的基础上淘汰、回收并更换。
移除多个储备备用能量电池(例如消费级电池)上的任何现有的包装(步骤304)。现有的包装可以是典型的消费者遇到的包装，例如刚性密封的塑料，其中包含着相对少量的电池。备选地，可以使用存储容器中的等待消费级包装并从那里转移的电池。将电池去除包装可自动化进行：打开包装，取出内容物并将其输送到另一个位置以再次封装为电池组，电池组包括相互连接的终端，以将电池串联、并联或串并联，以达到该电池组的所需的电压和电流。备选地，步骤304可以跳过，并且电池可以带着包装使用，通过建立穿过包装的电连接来实现(如通过插入电极而刺透包装)或者通过使用专门制造的包装来实现，该专门制造的包装允许在包装中对电池进行商业应用。例如，在最终输送到典型的消费者之前，消费级电池可以在与备用能量存储系统连接的同时暂时存储在仓库中，作为全新的或者性能稍降的电池。
在将储备备用能量电池的任何现有包装移除后，所述储备备用能量电池与多个主要备用能量电池(如可再充电电池或工业级电池)相连，来增加所存储的可用能量的总量(步骤306)。例如，单个的消费级电池可以放置在托盘中，该托盘设有端子，所述端子设置成接触单个的电池的正极端子和负极端子并且通过导体相互连接，所述导体嵌入或连接到托盘，以此实现所需的电流和电压。可以在较大的包装内设置一个或多个托盘并使其互相连接，该较大的包装可以具有这样的形式和终端连接，所述形式和终端连接模仿工业级电池或电池组，这样可容易地与现有的系统集成。当然，这些可以手动完成。
该方法还包括将来自储备备用能量电池(例如折价的消费级电池)和主要备用能量电池的直流电转换成交流电以用于配电(步骤308)。在一个备选的实施方案中，除了消费级电池以外，其他的非充电型电池、例如金属-空气电池也可以与多个其他的电池结合并用于配电。不同类型的电池可以结合起来或单独地连接在一起，通常是通过中间壳体、电极和电路连接，这对本领域技术人员而言是显然的。例如，不同种类的电池可以单独切换或以其他方式控制。
在一个实施例中，使用自动化的设备或系统来自动地移除消费级电池的任何现有的包装并进行对准操作，以便于将消费级电池植入备用能量存储系统中。自动化的设备可选地包括用于输送和组织一组或多组电池的输送带和用于去除任何包装的一个或多个切片机。
自动化的设备或系统可以为每一个电池执行一个或多个测试。例如，可以检测电池的内部或者外部的损坏。自动化的设备或系统可以采用一个或多个成像系统或传感系统。成像系统可以包括热学、光学和/或X射线成像。此外，自动化的设备或系统可以采用电压、电流和温度传感器。电池可以进行电压、电流、温度和存储容量判断的测定。被确定为损坏或因其他原因未通过测试程序的电池可以自动识别并丢弃或回收。备选地，没有通过测试的电池可以分类为一个或多个组，以进行进一步处理。
自动化的设备包括一个或多个排列装置，所述排列装置自动地将电池定向在适当的方向上以备连接。自动化的设备可以用筛选的方法定向和布置电池。例如可使用具有一系列孔洞的容器部分，其中，每一个孔的大小只足够单个的电池通过。孔的尺寸可以变化，以处理不同类型和尺寸的电池。容器部分可以采用机械的方式、如摇动或施压以帮助电池通过孔洞。当然，也可以手动完成。
图4描述了一种方法：获得多个储备(例如备用能量)电池(如消费级电池)(步骤402)并移除所述储备电池的任何现有包装(步骤404)。若干步骤与图3的方法相同。该方法还包括将多个储备电池(例如折价的消费级电池)与多个主要备用能量电池(如可使用的工业级电池，例如用于备用能量)连接，来增加可使用能量的总量(步骤406)。此方法包括：确定所需的可用能量存储容量(如备用存储容量)的量(步骤408)，确定存储容量(如备用存储容量)的第一数额，所述第一数额通过主要电池(如工业级可再充电电池)来实现(步骤410)，并确定储备存储容量(如备用存储容量)的第二数额，所述第二数额通过储备电池来实现(步骤412)，其中，所述第二数额确定为使得可用能量的总量至少等于所需的可用存储容量(例如可用备用存储容量)的量。来自多个储备电池和多个主要电池的直流电转换为交流电以用于配电(步骤414)。在一个备选的实施方案中，除了消费级电池以外，诸如金属-空气电池的其他的原电池也可以用来取代消费级电池。
在另一个实施例中，为设备的备用能量存储系统确定和/或定义可用备用能量存储容量的需求。备用能量存储系统的第一备用能量存储容量需求限定了可用能量容量的总量。第一备用能量存储容量需求基于法令、法规、合同规范、安全规范或内部程序的因数、保证和/或标准操作程序而决定。例如，针对来自初级发电源(如发电站)的每兆瓦的输出，电力设备的供应商可能会被要求提供10兆瓦小时(MWh)的可用备用能量容量，以便成功应对来自电网的高峰需求或高峰负荷的时期。在这个实施例中，所需的10兆瓦小时(MWh)的可用备用能量容量由主要备用能量电池(例如可再充电电池)来提供，以便使电力设备能够输出高质量的服务和跟随负载的快速响应时间。然而，使用高质量的电池来提供10兆瓦小时(MWh)的所需的总储备容量是昂贵的。例如，200000个可再充电电池(例如工业级电池)可能需要提供1兆瓦小时(MWh)。对于每单元的能量存储而言，相比于消费级或者其他非充电型电池，工业级可再充电电池可多消耗10倍。对于100兆瓦的存储量级而言，采用工业级电池和采用消费级或其他非充电型电池之间的成本差异是很大的。类似地，针对每单元的能量存储而言，相比于金属-空气非充电型电池(如铝空气电池)，工业级可再充电电池的成本可能高得多，而使用寿命却较短。
在另一个实施例中，基于上述实施例进行延伸，定义了第二备用能量存储容量需求。所述第二备用能量存储容量需求根据实际或者预估的真实峰值需求来决定。例如，电力设备供应商可能会被要求提供每兆瓦10兆瓦小时的可用备用能量容量。然而，即使在最坏的情况下，备用电池存储系统可能永远不会需要提供超过6兆瓦小时的可用能量以满足实际峰值负载。相应的，针对所需的可用能量容量与实际需要的可用能量容量之间的每兆瓦的差距而提供4兆瓦小时的储备能量的指配电池未被充分使用，因此导致欠理想的电池资源分配。实际上，一部分电池可能永远处于未使用状态或处于闲置模式，极少或永远不会被用来服务于电网的电力需求。
在一个示例性实施例中，选择非充电型电池、如消费级电池或者金属空气电池作为储备备用能量电池，用来提供每兆瓦差距4兆瓦时的能量容量，而选择更高质量的电池来满足6兆瓦时的可用能量容量的实际或者可能的实际峰值需求。以此方式，提供每MW总共10兆瓦时(MWh)的需求得到了满足，同时允许更高效的资源分配。例如，相比于使用工业级可再充电电池而言，消费级电池可使用约1/10的成本来实现每兆瓦差异提供4兆瓦时的能量容量。与替换消费级电池相关的更换成本相比工业级的电池有不同的成本结构，这是更有利的，因为或许不需要每MW差异4兆瓦时的能量容量，或者说如果需要也极有可能是在极少的情况下才会使用。换句话说，在实际情况中，消费级电池将最有可能不需要频繁更换。同样的，其他非充电型电池、如金属空气电池也可以用作储备备用能量电池，以便以相比使用工业级可再充电电池更低廉的成本来满足每兆瓦的差异4兆瓦时的容量，同时提供更长的使用寿命以及其他只有金属空气电池才能提供的优点。
例如，图5显示了根据电网负载的不同天的备用能量存储系统的能量需求的图像。图像的x轴表示天数，图像的y轴表示所需的能量，单位MWh。
虚线A表示基于实际需求的备用能量存储系统的所需的可用能量的最高水平。然而，该最高水平可以根据其他标准决定，例如平均需求、可能需求、历史或预测需求或用户定义的水平。该最高水平也可以基于对成本效益的分析来确定，对成本效益的分析可以检测这些因素：例如服务需求、维护需求和成本。因素是根据成本和/或重要性来分配权重。在一个示例性实施例中，使用高质量的电池来提供由虚线A所显示的水平所定义的能量容量。
B线代表由发电设施或其他监管方所提供的所需的可用备用能量容量的总量，例如通过法规或合同所定义的容量。B线和A线之间的差异代表的是所需的可用备份能量容量的未充分使用或甚至未使用的部分，下文中称之为闲置容量。非充电型电池、例如消费级电池或者金属空气电池可作为储备备用能量电池以满足所要求的闲置容量，并与其他主要备用能量电池(例如工业级电池)一同使用以便满足可用备用能量容量需求的总量。用这种方法，在极少数情况下，如果需要，系统可以提供每MW总共10MWh的可用能量。
依据另一实施例，线A所示的用于满足实际需求的所需的可用能量容量的水平是由以下一个或者多个因素来决定的：启发式算法、统计分析、历史数据统计、使用概况、前瞻预测、契约安排、概率、法规或其他要求。例如，使用投标算法来将成本分配给不同数额的可用容量，以满足现实需求。
在一个实施例中，由B线所示的闲置容量的水平是由以下一个或者多个因素决定的：启发式算法、统计分析、历史数据统计、前瞻预测、契约安排、概率、法规或其他要求。例如，使用投标算法来将成本分配给不同水平的可用闲置能量容量。
图6显示了柱状图600，y轴610表示能量容量(MWh)，沿x轴608列出了电池组。如图6所示，每兆瓦6兆瓦时的可用能量容量由第一组的主要备用能量电池602来提供，以满足电网的典型的实际峰值需求。第二组的储备备用能量电池604提供每兆瓦4MWh的可用闲置能量容量。柱606表示由第一组的主要备用能量电池602和第二组的储备备用能量电池604所提供的每兆瓦10兆瓦时的合并的可用存储能量容量。
图7显示了一个示例性实施例，其中包括设备700，设备700中将储备备用能量电池702固定在电池存储模块(例如机架)系统708中，电池存储模块系统708还保持有多个另外的主要备用能量电池704，所述电池可用于备用能量存储系统。电池存储模块系统708包括具有处理器的电池管理系统706；存储调度单元710；和电力控制系统712，电力控制系统712包括处理器714和例如为逆变器的电力转换器716。电池存储模块系统708通过电力线718连接到例如为配电网的负载。
在一个实施例中，电池存储模块系统可以提供多个千瓦小时(kWh)的能量容量。电池存储机架系统可以连接到其他的电池存储机架系统，以规模性地增加可用的能量的总量。例如，多个电池存储机架系统可以规模性地连接起来，以提供价值多个兆瓦小时的能量存储容量。
在一个示例性实施例中，图8显示了电力设备800，电力设备800包括备用能量存储系统804，备用能量存储系统804包括逆变器808和主要备用能量电池806，主要备用能量电池806包括类似于图1和图2的实施例的可再充电电池(例如工业级电池)，但其具有额外的能力，即在适当情况下，可以使用储备备用能量电池812来为主要备用能量电池806充电。也就是说，如图所示，主要备用能量电池806连接到一组储备备用能量电池812。储备备用能量电池812可以包括非充电型电池(例如消费级电池、金属空气电池或相比于工业级电池具有不同的成本结构的其他电池)。来自初级发电源802的电力输出与来自备用能量存储系统804的电力输出相结合以提供电力给电网810。来自备用能量存储系统804的电力输出可以改变，以响应不断变化的需求，通过有选择地切换主要备用能量电池806所提供的电力和储备备用能量电池812所提供的电力来改变，如图中的开关818所示。这包括选择性地切换一些或所有的主要备用能量电池和一些或所有的储备备用能量电池，以优化它们的使用同时实现所需的电力输出。主要备用能量电池806所提供的电力可以可变地与储备备用能量电池812所提供的电力或其一部分结合。例如，开关818可以选择由主要备用能量电池806和储备备用能量电池812中的任一者或两者共同提供的电力的不同部分，用于将合并的电力输出输送给逆变器808。
此外，由储备备用能量电池812提供的电力可以选择性地在通过开关814和转换器816为主要备用能量电池806充电和通过开关818和逆变器808将电力提供给电网810之间切换。例如，储备备用能量电池812可以用来快速响应电网的峰值需求周期，并且当电网不再经受峰值需求或者不再需要从储备备用能量电池812向电网提供电力时，由储备备用能量电池812提供的电能可以用来给主要备用能量电池806再充电。
虽然上文描述了所公开的系统和方法的各种示例性实施例，应该理解，其仅用于示例性而非限定性目的。并未穷举，且本发明并不限制到所揭示的精确内容。可以基于上文的教导或通过对本发明的实践进行修改和改变，只要不背离本发明的领域或范围。

Claims (20)

1.一种电池存储方法，包括：
获得第一类型的第一组的储备备用能量电池；
将第一组的储备备用能量电池连接到第二类型的第二组的主要备用能量电池，用以增加可用的存储能量的总量；以及
将第一组的电池和第二组的电池连接到一个或者多个逆变器，所述一个或者多个逆变器连接到电网，使得来自第一组的电池和第二组的电池的直流电转换为可由电网获得的交流电。
2.根据权利要求1所述的电池存储方法，其中，还包括：
确定所需的可用能量存储容量的量，
根据历史的实际使用情况而确定由第二组的电池来实现的能量存储容量的第一数额；
确定由第一组的电池来实现的能量存储容量的第二数额，其中所述第二数额决定为使得可用能量的总量等于历史上还未实际需要或不太可能需要的所需的可用能量存储容量的量。
3.根据权利要求1所述的电池存储方法，其中，第一类型的第一组的电池和第二类型的第二组的电池具有不同的成本结构。
4.根据权利要求2所述的电池存储方法，其中，第一类型的电池为多个消费级电池。
5.根据权利要求3所述的电池存储方法，其中，多个消费级电池是以折扣价获得。
6.根据权利要求3所述的电池存储方法，其中，多个消费级电池包括以下一种或多种：非充电型电池、碱性电池、镍镉电池和锂离子电池。
7.根据权利要求3所述的电池存储方法，其中，还包括将多个消费级电池固定到电池存储机架系统中，所述电池存储机架系统还保持有第二组的电池。
8.根据权利要求2所述的电池存储方法，其中，第一类型的电池是金属空气电池。
9.根据权利要求2所述的电池存储方法，其中，第二类型的电池是可再充电电池。
10.根据权利要求2所述的电池存储方法，其中，第二类型的电池是工业级电池。
11.根据权利要求1所述的电池存储方法，其中，还包括：
将由第一组的电池提供的电力在为第二组的电池充电和将电力提供给发电站的逆变器以对电网进行供电之间进行切换。
12.电池存储系统，包括：
第一类型的第一组的电池；
第二类型的第二组的电池，其中所述第一组的电池与第二组的电池结合起来，用于增加可用的存储能量的总量；以及
至少一个与电网连接的逆变器，所述逆变器构造为使得来自第一组的电池和第二组的电池的直流电转换为交流电并将所述交流电分布到电网。
13.根据权利要求12所述的电池存储系统，其中，
根据历史的实际使用情况而确定由第二组的电池来实现的备用能量存储容量的第一数额；
确定由第一组的电池来实现的备用能量存储容量的第二数额，使得可用能量的总量等于历史上还未实际需要或不太可能需要的所需的可用能量存储容量的量。
14.根据权利要求12所述的电池存储系统，其中，第一类型的电池为多个消费级电池。
15.根据权利要求14所述的电池存储系统，其中，多个消费级电池包括以下一种或多种：碱性电池、镍镉电池和锂离子电池。
16.根据权利要求14所述的电池存储系统，其中，多个消费级电池固定到电池存储机架系统中，所述电池存储机架系统还保持有第二组的电池。
17.根据权利要求12所述的电池存储系统，其中，第一类型的电池是金属空气电池。
18.根据权利要求12所述的电池存储系统，其中，第二类型的电池是可再充电电池。
19.根据权利要求12所述的电池存储系统，其中，第二类型的电池是工业级电池。
20.根据权利要求12所述的电池存储系统，其中，所述系统构造为：将由第一组的电池提供的电力在为第二组的电池充电和将电力提供给发电站的逆变器以对电网进行供电之间进行切换。
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