CN108206561B - 用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备 - Google Patents

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Abstract

本文所公开的是一种用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备。该设备包括：相关系数计算单元，其被配置为计算在预定的更新周期期间被输入到能量存储系统的n个充电/放电参考值和在所述预定的更新周期已经开始之后在能量存储系统中测量的(n+k)个充电/放电功率值之间的相关系数，其中n和k是自然数；选择单元，其被配置为基于相关系数，在(n+k)个充电/放电功率值之中选择对应于n个充电/放电参考值的n个充电/放电功率值；以及更新单元，其被配置为利用通过使用n个充电/放电参考值及所选n个充电/放电功率值而计算出的n个充电/放电效率因数，来更新针对每一个功率范围设置的充电/放电效率因数。

Description

用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备
技术领域
本公开涉及一种用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备，并且更具体地，涉及以下的一种用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备，其实时更新充电/放电效率因数以用于修正被施加到能量存储系统的充电/放电参考值。
背景技术
能量存储系统(ESS)将生成的功率存储在包括发电厂、变电站、传输线等的联结系统中，并且然后在必要时选择性地并且有效地使用能量以从而增加能量效率。
ESS可以根据时区和季节来减少电力负载的偏差，从而改进总负载以降低生成电力的成本。因此，可以减少扩大电力设施所要求的投资成本及运行成本，使得电价可以被降低并且能量可以被节约。
这样的ESS被安装在功率系统中的功率生成、传输、分发以及消费者中。它们被用于频率调节、使用新能源和可再生能源的生成器输出稳定化、峰值抑制、负载均衡以及应急电源等。
ESS根据存储方式而被分成物理能量存储和化学能量存储。物理能量存储包括使用泵送蓄能生成、压缩空气存储及惯性轮的方法。化学能量存储包括使用锂离子电池、铅酸电池及NaS电池的方法。
图1是用于示出在常规ESS中对电功率进行充电/放电的过程的流程图。
参考图1，针对将功率充电到ESS或者将被存储在ESS中的功率进行输出，包括由ESS要求的目标充电/放电值的功率范围被检查(步骤S1)。
然而，由于各种条件，比如ESS的操作环境、被包括在ESS中的第二电池的退化、功率系统的功率条件等，因此当等于由ESS要求的目标充电/放电值的充电/放电参考值从外部源被输入到ESS时，不同于被输入的充电/放电参考值的充电/放电功率可能被输出或充电。
为了避免这些，常规ESS设置并且存储充电/放电效率因数以用于针对目标充电/放电值的每一个功率范围而修正充电/放电参考值。然后，在常规ESS中，使用包括步骤S1中确定的目标充电/放电值的功率范围的充电/放电效率因数来计算充电/放电参考值(步骤S2)。
其后，常规ESS基于计算出的充电/放电参考值来对电功率进行充电或者输出被存储的电功率(步骤3)。
然而，常规ESS使用最初设置的充电/放电效率因数而不更新。因此，存在这样一个问题，随着操作环境改变比如被包括在ESS中的第二电池的退化，在充电/放电参考值和实际在ESS中被充电或被放电的电功率之间的误差被增加。
发明内容
本公开的目标是提供一种用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备，其计算在预定的更新周期期间被输入到能量存储系统的n个充电/放电参考值和在预定的更新周期已经开始之后在能量存储系统中测量出的(n+k)个充电/放电功率值之间的相关系数，其中n和k是自然数；基于相关系数，在(n+k)个充电/放电功率值之中选择对应于n个充电/放电参考值的n个充电/放电功率值；并且利用通过使用n个充电/放电参考值及所选n个充电/放电功率值而计算出的n个充电/放电效率因数，来更新针对每一个功率范围而设置的充电/放电效率因数。
本公开的目标不限于上面所描述的目标，并且其他目标和优势可以被本领域的技术人员根据下面描述而被理解。此外，应当容易理解，本公开的目标和优势可以通过被引用在附属权利要求及其组合中的手段而被实践。
根据本公开的一方面，一种用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备包括：相关系数计算单元，其被配置为计算在预定的更新周期期间被输入到能量存储系统的n个充电/放电参考值和在预定的更新周期已经开始之后在能量存储系统中测量出的(n+k)个充电/放电功率值之间的相关系数，其中n和k是自然数；选择单元，其被配置为基于相关系数，在(n+k)个充电/放电功率值之中对应于n个充电/放电参考值的n个充电/放电功率值；以及更新单元，其被配置为利用通过使用n个充电/放电参考值及被选择的n个充电/放电功率值而计算出的n个充电/放电效率因数，来更新针对每一个功率范围而设置的充电/放电效率因数。
根据本公开的示例实施例，能量存储系统的充电/放电效率因数可以通过以下而实时被更新：通过计算在预定的更新周期期间被输入到能量存储系统的n个充电/放电参考值和在预定的更新周期已经开始之后在能量存储系统中测量出的(n+k)个充电/放电功率值之间的相关系数，其中n和k是自然数；通过基于相关系数，在(n+k)个充电/放电功率值之中选择对应于n个充电/放电参考值的n个充电/放电功率值；并且利用通过使用n个充电/放电参考值及被选择的n个充电/放电功率值而计算的n个充电/放电效率因数，更新针对每一个功率范围而设置的充电/放电效率因数。
此外，可以减少由于操作环境的改变而造成的充电/放电参考值和ESS中实际被充电或放电的功率之间的误差。另外，管理者可以精确地检查充电/放电效率因数，并且因此能量存储系统可以更有效地被管理。
附图说明
图1是用于示出在常规ESS中对电功率进行充电/放电的过程的流程图；
图2是详细地示出根据本公开的示例实施例的用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备的配置的框图；
图3是示出根据本公开的示例实施例的被存储在用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备的存储单元中的n个充电/放电参考值以及(n+k)个充电/放电功率值的图；以及
图4是示出根据本公开的示例实施例的由用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备所更新的每一个功率范围的充电/放电效率因数的曲线图。
具体实施方式
上面目标、特征和优势将通过参考附图根据详细描述而变得显而易见。实施例足够详细地被描述以使本领域的技术人员能够容易地实践本公开的技术理念。为了不必要地模糊本公开的主旨，众所周知的功能或配置的详细描述可以被省略。在下文中，本公开的实施例通过参考附图将详细地被描述。在整个附图中，相同的参考数字指代相同的元件。
图2是详细地示出根据本公开的示例实施例的用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备100的配置的框图。
参考图2，根据本公开的示例实施例的用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备100包括：存储单元110、相关系数计算单元120、选择单元130、效率因数计算单元140以及更新单元150。图2所示的设备100仅是本公开的示例实施例，并且元件不限于图2所示的那些。一些元件如期望的可以被添加、被修改或被除去。
图3是示出根据本公开的示例实施例的用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备的存储单元110中所存储的n个充电/放电参考值以及(n+k)个充电/放电功率值的图。
参考图3，存储单元110可以存储在预定的更新周期期间被输入到ESS 10的n个充电/放电参考值，其中n是自然数。
如本文所使用的，充电/放电参考值可以是用于设置从ESS 10放电的或充电在ESS10中的功率的量的功率值。
被存储在存储单元110中的充电/放电参考值的数量n可以根据ESS 10的操作环境而进行改变。
为此，设备100可以从用于控制ESS 10的充电/放电的控制单元接收被输入到ESS10的充电/放电参考值。
此外，存储单元110可以存储在预定的更新周期已经开始之后在ESS 10中被测量的(n+k)个充电/放电功率值，其中k是自然数。
如本文所使用的，充电/放电功率值实际上可以是从ESS 10放电的或者充电在ESS10中的经测量的功率量。
为此，设备100可以从用于测量ESS 10的充电/放电功率的功率测量单元接收充电/放电功率值。
即，存储单元110可以存储在预定的更新周期期间的n个充电/放电参考值，以及存储在预定的更新周期已经开始之后直到被存储的充电/放电功率值的数量变为(n+k)为止被存储的充电/放电功率值。
因此，在存储单元110中，充电/放电功率值的数量比充电/放电参考值的数量大k。
在存储单元100中的充电/放电功率值的数量比充电/放电参考值的数量大k，因为在充电/放电参考值被输入到ESS 10时发生通信延迟之后，对应于充电/放电参考值的充电/放电功率值可以在ESS 10中被测量。
因此，如图3所示，对应于第一充电/放电参考值C1的充电/放电功率值不是第一充电/放电功率值M1，而是在自第一充电/放电参考C1被输入所处的时间点起的通信延迟时间之后测量出的第三充电/放电功率值M3。
出于该原因，存储单元110可以存储针对被输入到ESS 10的n个充电/放电参考值的(n+k)个充电/放电功率值。
相关系数计算单元120可以计算被存储在存储单元110中的n个充电/放电参考值和(n+k)个充电/放电功率值之间的相关系数。
更具体地，相关系数计算单元120可以基于测量出的时间点来将(n+k)个充电/放电功率值分类成群组，每个群组包括n个充电/放电功率值；并且相关系数计算单元120可以计算n个充电/放电参考值和群组中的每个群组中的n个充电/放电功率值之间的相关系数。
例如，当k是2时，相关系数计算单元120可以将(n+k)个充电/放电功率值分类成以下群组，该群组包括：第1个到第n个充电/放电功率值的组；第2个到第(n+1)个充电/放电功率值的组；第3个到第(n+2)个充电/放电功率值的组。
其后，相关系数计算单元120可以计算第1个到第n个充电/放电功率值、第2个到第(n+1)个充电/放电功率值及第3个到第(n+2)个充电/放电功率值中的每一个与n个充电/放电参考值之间的相关系数。
因此，相关系数计算单元120可以计算第1个到第n个充电/放电功率值和n个充电/放电参考值之间的相关系数、第2个到第(n+1)个充电/放电功率值和n个充电/放电参考值之间的相关系数、以及第3个到第(n+2)个充电/放电功率值和n个充电/放电参考值之间的相关系数。
[表1]
充电/放电参考值 充电/放电功率值 相关系数
第1个到第n个 第1个到第n个 R<sub>CM,0</sub>
第1个到第n个 第2个到第n+1个 R<sub>CM,1</sub>
第1个到第n个 第3个到第n+2个 R<sub>CM,2</sub>
相关系数计算单元120可以使用下面等式1来计算相关系数。
<等式1>
Figure BDA0001258835010000061
其中，RCM,y表示相关系数，CX表示充电/放电参考值，AC,y表示充电/放电参考值的平均值，Mx+Y表示充电/放电功率值，AM,y表示充电/放电功率值的平均值，SC,y表示充电/放电参考值的标准偏差，以及SM,y表示充电/放电功率值的标准偏差，其中y的范围是0到k。
选择单元130可以基于从相关系数计算单元120计算的相关系数来在(n+k)个充电/放电功率值中选择对应于n个充电/放电参考值的n个充电/放电功率值。
更具体地，选择单元130可以在(n+k)个充电/放电功率值中选择具有最大相关系数的n个充电/放电功率值的组。
如上面所述，当k是1时，相关系数计算单元120可以计算第1个到第n个充电/放电功率值、第2个到第(n+1)个充电/放电功率值及第3个到第(n+2)个充电/放电功率值中的每一个和n个充电/放电参考值之间的相关系数。
选择单元130可以比较第1个到第n个充电/放电功率值和n个充电/放电参考值之间的相关系数、第2个到第(n+1)个充电/放电功率值和n个充电/放电参考值之间的相关系数以及第3个到第(n+2)个充电/放电功率值和n个充电/放电参考值之间的相关系数，并且可以选择最大相关系数。
然后，如果在第3个到第(n+2)个充电/放电功率值和n个充电/放电参考值之间的相关系数被选择作为最大相关系数，那么选择单元130选择第3个到第(n+2)个充电/放电功率值作为对应于n个充电/放电参考值的充电/放电功率值。
此外，选择单元130可以计算在n个所选充电/放电功率值之中的最早一个充电/放电功率值的时间点与在n个充电/放电参考值之中的最早的一个充电/放电参考值的时间点之间的时间差，以作为通信延迟时间。
效率因数计算单元140可以计算n个充电/放电参考值和选自选择单元130的n个充电/放电功率值之间的比值以作为n个充电/放电效率因数。
例如，如图2所示，当选择单元130在(n+k)个充电/放电功率值之中选择第3个到第(n+2)个充电/放电功率值作为对应于n个充电/放电参考值的充电/放电功率值时，在n个充电/放电参考值和第3个到第(n+2)个充电/放电功率值之间的比值可以被计算作为n个充电/放电效率因数。
[表2]
充电/放电参考值 充电/放电功率值 充电/放电效率
第1个 第3个 E1
第2个 第4个 E2
… … …
第n个 第(n+2)个 En
效率因数计算单元140可以使用下面的等式2来更新能量存储系统的充电/放电效率因数。
<等式2>
Figure BDA0001258835010000081
其中，En表示充电/放电效率因数，Mn表示充电/放电功率值，以及Cn表示充电/放电参考值。
利用从效率因数计算单元140计算的n个充电/放电效率因数，更新单元150可以更新针对每一个功率范围设置的充电/放电效率因数。
例如，如表3和图4所示，当存储单元110存储每0.2MW设置的充电/放电效率因数时，更新单元150可以利用从计算单元140计算的充电/放电效率因数，来更新包括被用于计算n个充电/放电效率因数的n个充电/放电参考值的功率范围的充电/放电效率因数。
例如，当从效率因数计算单元140计算的第1个充电/放电参考值是30％，并且被用于计算第1个充电/放电参考值的第1个充电/放电参考值是0.15MW时，更新单元150可以将包括0.15MW的第1个充电/放电参考值的功率范围的35％的充电/放电效率更新至32％。
[表3]
功率范围 充电/放电效率因数
0.0到0.2MW 35％
0.2到0.4MW 63％
0.4到0.6MW 80％
0.6到0.8MW 92％
0.8到1.0MW 88％
因此，更新单元150利用从效率因数计算单元140计算的充电/放电效率因数来更新预定的充电/放电效率因数，使得接近于ESS要求的目标充电/放电值的功率被充电/放电，从而改进充电/放电参考值的准确性。
此外，可以减少由于操作环境的改变而造成的充电/放电参考值和ESS中实际被充电或放电的功率之间的误差。另外，管理者可以精确地检查充电/放电效率因数，并且因此能量存储系统可以更高效地被管理。
上面所描述的本公开可以被本发明关于的领域的技术人员进行各种替换、改变以及修改，而不脱离本公开的范围和精神。因此，本公开不限于上面提到的示例实施例以及附图。

Claims (7)

1.一种用于更新能量存储系统的充电/放电效率因数的设备，所述设备包括：
相关系数计算单元，其被配置为计算在预定的更新周期期间被输入到能量存储系统的n个充电/放电参考值和在所述预定的更新周期已经开始之后在能量存储系统中测量的(n+k)个充电/放电功率值之间的相关系数，其中n和k是自然数；
选择单元，其被配置为基于所述相关系数，在所述(n+k)个充电/放电功率值之中选择对应于所述n个充电/放电参考值的n个充电/放电功率值；以及
更新单元，其被配置为利用通过使用所述n个充电/放电参考值及所选n个充电/放电功率值而计算出的n个充电/放电效率因数来更新针对每一个功率范围设置的所述充电/放电效率因数，
所述相关系数计算单元利用所述n个充电/放电参考值及n个充电/放电功率值的标准偏差与所述n个充电/放电参考值及n个充电/放电功率值之间的比值来计算所述相关系数。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述相关系数计算单元基于测量出的时间点来将所述(n+k)个充电/放电功率值分类成组，每个组包括n个充电/放电功率值；并且计算所述n个充电/放电参考值和每个组中的所述n个充电/放电功率值之间的相关系数。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述相关系数计算单元通过使用以下等式来计算所述相关系数：
Figure FDA0002836028800000011
其中，RCM,y表示相关系数，CX表示所述充电/放电参考值，AC,y表示所述充电/放电参考值的平均值，Mx+y表示所述充电/放电功率值，AM,y表示所述充电/放电功率值的平均值，SC,y表示所述充电/放电参考值的标准偏差，并且SM,y表示所述充电/放电功率值的标准偏差，其中y在0到k的范围取值。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述选择单元从所述(n+k)个充电/放电功率值之中选择具有最大相关系数的充电/放电功率值。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述选择单元（130）计算所述n个所选充电/放电功率值中的最早一个的时间点与所述n个充电/放电参考值中的最早一个的时间点之间的时间差，以作为通信延迟时间。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括：效率因数计算单元，其被配置为计算所述n个充电/放电参考值和所述n个所选充电/放电功率值之间的比值以作为所述n个充电/放电效率因数。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述效率因数计算单元通过使用以下等式来计算所述n个充电/放电效率因数：
Figure FDA0002836028800000021
其中，En表示所述充电/放电效率因数，Mn表示所述充电/放电功率值，以及Cn表示所述充电/放电参考值。
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