CN109804519A - 用于双向存储器和可再生电力变换器的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于可再生能源应用的能量存储系统，包括可再生能源、连接AC总线和DC总线的双向逆变器、连接到双向DC/DC变换器的能量存储单元，以及包括耦合到双向逆变器和双向DC/DC变换器的一个或多个控制器的控制系统。双向逆变器通过DC总线连接到可再生能源和双向DC/DC变换器。控制系统被配置为促进双向DC/DC变换器和双向逆变器的操作。能量存储系统既存储来自可再生能源和公用电网的能量，也向公用电网供电。能量存储系统应用于支持公用电网的频率调节的方法和用于控制可再生能量存储系统的输出功率斜坡速率的方法。

Description

用于双向存储器和可再生电力变换器的方法和设备
技术领域
本发明一般地涉及能量存储系统，且更具体地说，涉及为可再生能源应用提供控制模式的能量存储系统和方法。
背景技术
电力变换装置和相关的控制系统可用于与各种能量资源接口。例如，电力系统可以包括各种互连的分布式能源(例如，发电机和能量存储单元)和负载。电力系统可以被称为微电网系统，并且可以连接到公用电网或另一个微电网系统。电力系统采用电力变换来在这些能量资源(例如，AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC)之间转换电力。
电力系统可以被设计为供电、调节电力并以向负载提供电力为目的将能量从一个源传递到另一个源。希望以尽可能最有效的方式提供电力以最大化能量生成。然而，拓扑结构的限制和设计要求可能限制能量生成和最终可用的电力量。
能量存储系统是电力系统，其中至少一个能量资源是能量存储单元(例如，电池能量存储或飞轮能量存储)。通常，在能量存储系统中，能量存储单元存储来自可再生能源的能量，例如太阳能板或风。然而，来自电网(例如公用电网或其他微电网)的能量通常可用于存储在能量存储单元中。
能量存储系统可以是包括各种互连能量资源的微电网。尽管当前的能量存储系统包括其中将来自可再生源的电力存储在能量存储系统中或者将来自电网的电力存储在能量存储系统中的系统，但是能量存储系统在能量存储的方式和方向上受到限制。
发明内容
本发明的实施例包括用于可再生能源应用的能量存储系统，支持公用电网的频率调节的方法，以及用于控制可再生能源的输出功率斜坡速率(ramp rate)的方法。
在一个方面，用于可再生能源应用的能量存储系统包括可再生能源和连接AC总线和DC总线的双向逆变器。双向逆变器通过DC总线连接到可再生能源和双向DC/DC变换器。能量存储单元连接到双向DC/DC变换器和控制系统，控制系统包括耦合到双向逆变器和双向DC/DC变换器的一个或多个控制器，该控制系统被配置为有助于双向DC/DC变换器和双向逆变器的操作。
可再生能源可以是PV阵列、风能源或水能源中的至少一种。
双向逆变器可以通过AC总线连接到公用电网、本地负载或微电网中的至少一个。
控制系统还可以包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器被配置为感测电压幅度、频率和相位中的至少一个。
控制系统可以被配置为在向公用电网、本地负载或微电网中的至少一个提供电力时同步逆变器的电压或电流的频率，相位和幅度中的至少一个。
能量存储单元可以是电池、电池组或飞轮能量存储单元中的至少一个。
控制系统可控制双向逆变器以最大功率点跟踪(MPPT)模式操作。
控制系统可以选择性地启用双向逆变器和双向DC/DC变换器的操作，以将可再生能源产生的电力输出到电网，从电网向能量存储单元充电，或者使能量存储单元向电网放电。
可再生能源可以是光伏(PV)阵列，并且控制系统可以被配置为对来自PV阵列的输出功率进行采样并选择性地施加阻抗以获得最大功率。
双向逆变器可以包括在DC总线处的多个DC连接，用于在AC总线处的单个AC输出，并且双向逆变器可以被配置为针对多个DC连接中的每一个优化最大功率。
双向逆变器可以是双向PV逆变器，并且可再生能源可以是PV阵列。双向PV逆变器可以包括一个或多个半导体开关，其中半导体开关的栅极从控制系统接收多个切换脉冲，以将从PV阵列接收的DC功率转换为AC功率，或者将通过AC总线接收的AC功率转换成DC功率。
能量存储单元可以被配置为存储来自可再生能源和电网两者的能量。
在一方面，一种通过能量存储系统调节公用电网电压的频率的方法，包括接收功率命令；当功率命令是正功率命令时，向公用电网供电以进行频率调节；当功率命令是负功率命令时，从公用电网吸收功率；且接收随后的功率命令，并根据随后的功率命令向公用电网供电或从公用电网吸收功率。
能量存储系统可包括可再生能源；连接AC总线和DC总线的双向逆变器，其中双向逆变器可以通过DC总线连接到可再生能源和双向DC/DC变换器，并且双向逆变器可以通过AC总线连接到公用电网；能量存储单元可连接到双向DC/DC变换器；并且控制系统可以包括耦合到双向逆变器和双向DC/DC变换器的一个或多个控制器，控制系统可以被配置为促进双向DC/DC变换器和双向逆变器的操作。
向公用电网供电可以包括由控制系统选择性地启用双向逆变器和双向DC/DC变换器的操作，以将可再生能源产生的功率供给公用电网或使能量存储单元向电网释放功率，并且从公用电网的吸收功率可以包括从电网向能量存储单元充电。
控制单元可以控制双向逆变器以最大功率点跟踪(MPPT)模式操作。
在一个方面，用于能量存储系统的斜坡速率控制方法包括在对能量存储单元充电时控制双向逆变器以存储来自电网的功率和来自可再生能源的功率中的一个或多个；通过一个或多个传感器监测可再生能源到电网的输出功率；确定输出功率的变化率是否与预定的斜坡速率相差预定量；并且修改能量存储单元的充电或放电，以使输出功率的变化率返回到预定量的预定斜坡速率内。
能量存储系统可以包括可再生能源、连接到AC总线和DC总线的双向逆变器，其中双向逆变器通过DC总线连接到可再生能源和双向DC/DC变换器，并且双向逆变器通过AC总线连接到电网；连接到双向DC/DC变换器的能量存储单元；以及包括耦合到双向逆变器和双向DC/DC变换器的一个或多个控制器的控制系统，该控制系统被配置为促进双向DC/DC变换器和双向逆变器的操作。
双向逆变器可以是双向PV逆变器，并且可再生能源可以是PV阵列。双向PV逆变器可以包括一个或多个半导体开关，其中半导体开关的栅极从控制系统接收多个切换脉冲，以将从PV阵列接收的DC功率转换为AC功率，或者将通过AC总线接收的AC功率转换成DC功率。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的用于光伏能量的能量存储系统。
图2示出了根据本发明实施例的示例性双向PV逆变器。
图3是示例性PV电池的电流-电压曲线。
图4是示出根据本发明的实施例的由能量存储系统实施的频率调节方法的流程图。
图5是示出根据本发明的实施例的由能量存储系统实施的斜坡速率控制方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图，附图构成本文的一部分，并且通过图示的方式示出了特定的示例性实施例。然而这里描述的原理可以以许多不同的形式体现。附图中的组件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。此外，在附图中可放置相同的附图标记以在不同视图中指定相应的部件。
在本发明的以下描述中，某些术语仅用于参考目的，而不是限制性的。例如，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。如在本发明的描述和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还应理解，本文所用的术语“和/或”是指并且包含一个或多个相关所列术语的任何和所有可能的组合。还应理解，术语“包括”和/或“正包含”，当在本说明书中使用时，指定所陈述的特征、集成件、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、集成件、步骤、操作、元素、组件和/或它们的组。
本发明的实施例包括系统和方法，其中具有光伏(PV)阵列和连接到电网的电池的能量存储系统能够双向地存储来自电网的能量以及诸如光伏(PV)(例如，PV阵列)或风(例如，风力涡轮机)的可再生能源。
参考图1，在一个实施例中，能量存储系统100包括可再生能源2、双向PV逆变器31、能量存储器11、双向DC/DC变换器3、控制器110、DC总线130和AC总线120。AC总线120可以连接到公用电网、本地负载和/或另一个微电网。在图1所示的实施例中，可再生能源2是PV阵列。然而，应该理解的是可再生能源2不一定限于PV阵列，并且可以是其他可再生能源，例如风能源。
在一个实施例中，用于可再生能源附加存储发电系统(renewable plus storagegeneration system)100的控制系统110可包括一个或多个控制器，其协调能量存储单元11、变换器3和双向逆变器31的操作。该控制系统还包括传感器，传感器具有与控制器的接口连接以向控制器提供必要的信息来执行所有必要的同步并控制去往/来自连接到AC总线120的电网的功率流量和去往/来自能量存储单元11的功率流量。传感器可被定位在DC总线130、AC总线120，以及能量存储单元11的输出/输入处。可以使用各种类型的传感器来感测电压幅度、电流幅度、频率和相位中的一个或多个，包括例如市售的换能器。
图1示出了控制系统110包括控制能量存储器11、变换器3和双向逆变器31中的每一个的单个控制器的情况。然而，应当理解的是能量存储系统100不限于这种特定的控制系统布局。在另一个实施例中，用于可再生能源附加存储发电系统100的控制系统110可包括分别用于DC/DC变换器3和双向逆变器31中的每一个的单独控制器。在具有用于DC/DC变换器3和逆变器31的每一个的单独的控制器的情况下，控制系统110可包括主控制器，其协调变换器3和逆变器31的单独的控制器。
图2示出了可以在其中可再生能源是PV阵列的实施例中使用的示例性双向PV逆变器31。应该理解的是PV逆变器31不限于图2中所示的特定拓扑结构。只要PV逆变器31是双向的，PV逆变器31也可以是其他合适的拓扑结构。图2中所示的示例性双向PV逆变器31包括多个半导体开关214和多个电感器174。半导体开关214的栅极212接收由多个切换脉冲构成的栅极信号，用于切换半导体开关214。连接的半导体开关对214被配置为逆变器支路。电感器174连接到连接在半导体开关对214之间的每个逆变器支路。控制系统110控制半导体开关214的切换模式，以将从PV阵列2接收的DC功率的功率转换成AC功率，或者将从电网通过AC总线120接收的AC功率转换为DC功率。当通过AC总线120向电网提供功率时，控制系统110还控制切换以使逆变器31与电网同步(即，使电压/电流的频率、相位和幅度同步)。
逆变器31连接到该逆变器的AC侧上的AC总线120。AC总线120能够耦合到公用电网、微电网、负载和/或其他AC连接。优选地，逆变器31的DC侧在DC总线130处连接到变换器3和可再生能源2两者。为简洁起见，在图1所示的实施例中，阵列被示为单个连接，但是应当理解在本发明的实施例中，可以将面板串联连接，并且在逆变器之前将串联面板连接在重汇流箱(recombiner box)中。此外，可再生能源2可以是除PV之外的能源，例如风。
优选地，变换器3连接到PV逆变器31的DC输入并且还连接到DC总线130处的能量存储器11。能量存储单元11可以包括例如电池、电池组、飞轮储能器等。
在一个实施例中，当控制系统110控制双向逆变器31以向电网供电时，控制系统110控制逆变器31以最大功率点跟踪(MPPT)模式操作。当可再生能源2是PV阵列时，MPPT模式用于最大化对PV阵列的功率提取。PV阵列产生的电量随着入射的电磁能量(太阳光)的强度以及阵列供电的负载的阻抗而变化。可以基于电流-电压曲线分析电磁强度、负载阻抗和输出功率之间的关系(参见例如图3)。当PV电池在其最大功率点运行时效率最大化。在图3中，曲线208表示PV电池的最大功率点。
控制系统110控制PV逆变器在最大功率点处或附近操作。在这样做时，控制系统110对来自PV阵列2的输出功率进行采样并施加适当的阻抗以获得最大功率。控制系统110可以包括一个或多个传感器，其感测PV阵列2的输出电压幅度和电流幅度。然后可以将这些读数提供给控制系统的控制器，其可以计算PV阵列2的输出功率并然后控制PV逆变器31以最大功率点操作。
在一个实施例中，当在MPPT模式下操作时，控制系统可以实施扰动和观察MPPT方法。在该扰动和观察方法中，控制系统控制PV逆变器31以调整PV阵列电压、测量功率输出，然后根据功率是否增加进行进一步调整。应当理解的是该扰动和观察方法是作为示例给出的，并且也可以使用其他的MPPT方法。
在一个实施例中，PV逆变器31可以具有多于一个的最大功率点跟踪(MPPT)输入，其中PV逆变器31在DC总线130处具有多个DC连接，用于作为AC总线120的单个AC输出。在这种情况下，逆变器31可以优化每个DC输入的最大功率点。在PV阵列包括由于例如制造公差、部分遮蔽等而具有不同电流-电压曲线的多个PV模块的情况下，或者在PV阵列覆盖较大地理区域的大型PV系统中，该实施例可能是有利的。
在图1所示的实施例中，控制系统110与双向逆变器31组合以允许不仅来自PV阵列2还有来自电网通过AC总线120的能量存储。也就是说，控制系统110协调双向逆变器31和变换器3使得电池不仅可以存储来自PV阵列2的能量(例如，当能量存储系统110与电网断开时或者当PV阵列2和双向逆变器31以MPPT模式操作并且PV阵列2产生过剩的电力时)也能存储来自电网的能量(例如，当PV阵列2没有产生足够的电力或者发送命令以从公用电网给电池充电时)。
此外，在一个实施例中，控制系统可以控制PV逆变器以启用/禁用MPPT操作模式，并且启用或禁用AC功率命令、DC电流命令或DC电压命令，使得根据在使用需要的情况下，逆变器31可以经由MPPT将PV功率输出到电网，或者使电池向/从电网充电和/或放电。例如，控制系统可以在需要对电池充电和/或放电时禁用MPPT模式并启用AC电源命令/DC电流或电压命令。因此，控制系统110可以控制双向逆变器31以在运行过程中从MPPT模式(其中双向逆变器被控制以通过AC总线120向电网供电)切换进入电网存储模式(在该模式下控制双向逆变器31以使用来自电网的能量对能量存储单元11充电(即，将能量存储在能量存储单元中))。在这样做时，控制系统110禁用MPPT模式，使得PV逆变器31不再通过AC总线120向电网提供功率，且然后启用电网存储模式，使得PV变换器通过变换器3从电网向能量存储单元11提供功率。
启用/禁用MPPT模式和电网存储模式的能力允许各种使用情况。在一个实施例中，可以基于PV阵列2的输出功率做出从MPPT模式切换到电网存储模式的决定。例如，如果PV阵列不产生电力或者产生的电力量小于预定阈值，可以确定现在有利的是将来自电网的能量存储在能量存储单元11中，且然后控制系统110可控制PV逆变器31以从电网供电并指示变换器3从PV逆变器31向能量存储单元11供电。考虑到当需求低时晚上的批发电价非常低(且有时是负的)，该实施例可能是有利的。
从电网通过AC总线120向能量存储单元11供电需要控制系统110在PV逆变器31和变换器3之间进行协调。如上所述，控制系统110可以包括单个控制器，其控制PV逆变器31和变换器3两者，或者可以包括主控制器，其向变换器3和PV逆变器31的各个控制器发送命令。控制系统110通过控制PV逆变器来禁用MPPT模式并启用电网存储模式以从电网吸收功率并控制变换器3以从PV逆变器31向能量存储单元11输出供电。控制器还可禁用MPPT模式和电网存储模式两者，然后启用PV存储模式。在这样做时，控制器可以通过位于PV逆变器的输入和/或输出处的开关将PV逆变器21与PV阵列断开。然后，控制器可以控制变换器3以从PV阵列2向能量存储单元11提供功率。
优选地，电池11、变换器3、控制系统110和逆变器31彼此紧密地并置，以通过减小电缆长度使成本最小化；并且位于使太阳能电池板的所有遮蔽最小化的位置，例如阵列的北侧。然而，应该理解的是本发明不限于此。此外，本发明的包括存储器11、变换器3和控制器110的实施例可以安装有新结构或改装到现有的太阳能PV安装装置。
在本发明的实施例中，控制系统110可以通过诸如通过铜缆或光纤上的ModbusTCP之类的通信装置或者通过短距离无线通信，无线局部区域网络连接以无线的方式连接到变换器、电池和逆变器。通过所有者、运营商或第三方数据收集服务可以对电力系统的任何资产进行附加通信连接，以监视系统的操作和性能。这些远程连接可以例如通过蜂窝、卫星、硬件连线等实现。
在一个实施例中，图1的能量存储系统可用于实施电网处的公用电网电压的频率调节。图4是说明由诸如依据本发明的实施例的图1中所示的能量存储系统的能量存储系统实施的频率调节方法的流程图。
参见图4，在步骤410中，控制系统110接收来自公用设施的请求以参与频率调节。该请求例如可以是来自经由网络运营中心路由的区域传输组织(RTO)的呼叫，以响应于频率调节调度信号来提供或吸收功率。频率调节调度信号可包括正功率命令以指示控制系统110向电网供电以进行频率调节，或者包括负功率命令以指示控制系统110从电网吸收功率。正或负功率命令也可以是分开的命令，而不包括在参与频率调节的请求中。
步骤420和430取决于功率命令是正还是负。当功率命令是向电网供电以进行频率调节的正功率命令时执行步骤420，并且控制系统110控制PV逆变器以通过AC总线120向电网供电。当向电网供电时，PV逆变器31可在MPPT模式下操作。当功率命令是负功率命令以从电网吸收功率时，执行步骤430。在步骤430中，控制系统控制PV逆变器31以吸收来自电网的功率，并且控制系统控制变换器3以从PV逆变器31供电并将其存储在能量存储单元11中。
来自公用设施的正或负功率信号可以是重复的周期信号，例如每两秒重复一次。因此，在步骤440中，控制系统接收正或负功率信号。如果先前信号是正功率命令并且当前信号是负功率命令，则控制系统110控制PV逆变器31以禁用MPPT模式并启用电网存储模式，使得从电网吸收能量并存储在能量存储单元。如果先前信号是负功率命令并且当前信号是正功率命令，则控制系统110控制PV逆变器以禁用电网存储模式并启用MPPT模式。如果先前和当前功率命令都是正的，则控制系统110继续以MPPT模式操作并提供由该正功率命令所命令的功率幅度。如果先前和当前功率命令都为负，则控制系统继续以电网存储模式操作并且吸收由该负功率命令所命令的功率的幅度。
在另一个实施例中，图1的能量存储系统可用于实施斜坡速率控制。图5是说明由诸如依据本发明的实施例的图1所示的能量存储系统的能量存储系统实施的斜坡速率控制方法的流程图。
PV产量取决于阳光，且因此，PV电力产量可随着云或其他遮蔽事件的经过而波动。当这些遮蔽事件发生时发生下降斜坡，并且当太阳光返回时发生斜坡上升。如果存在斜坡急剧上升或下降，则可能对电力系统或连接到该电力系统的其他系统造成损坏(例如，高斜坡速率可能导致过频/欠频事件，这将导致系统故障)。例如，如果在太阳能发电场处于全功率状态时出现大量云覆盖，则PV阵列的输出功率可能从最大功率变为非常低的幅度，并且电网和负载不能很好地配备以处理非常快的功率变化速率。在一个实施例中，控制系统110和变换器通过在上升斜坡事件期间的部分充电和在下降斜坡事件期间的部分放电来减轻由遮蔽引起的上升斜坡和下降斜坡事件，以维持预定的斜坡速率(功率相对于时间的变化率)。
控制系统110控制变换器3和逆变器31的操作，使得系统100以斜坡速率控制操作以维持预定的斜坡速率。参考图5，在步骤510中，对能量存储单元11充电。当对能量存储单元11充电时，控制器110可以控制PV逆变器以电网存储模式操作，在该模式下PV逆变器由电网供电。控制系统110控制电力变换器3以将来自PV逆变器21的功率存储在能量存储单元11中。备选地，除此之外或作为代替来自电网的任意吸收的功率，控制系统110可以控制电力变换器3以将来自PV阵列的功率存储在能量存储单元11中。
在步骤520中，当启动斜坡控制时，控制系统110监视PV逆变器31到电网的输出功率。这种监测可以通过使用感测逆变器31输出的电压的幅度的传感器来进行。
在步骤530中：控制器确定功率的变化率是否与预定的斜坡速率相差设定量。在步骤540中：当确定斜坡速率相差该设定量时，控制系统110控制变换器3对电池放电或充电以减慢斜坡上升或斜坡下降(例如，补充损失的太阳能产量以减缓输出功率的斜坡速率)。
在另一个实施例中，图1的能量存储系统100可以是可在电网构成模式下操作的微电网100，在电网构成模式下PV逆变器构成电网。当能量存储系统正常连接到公用电网时，PV逆变器可以以电网构成模式操作，但可由于电网事件(例如，停电)或者因为期望将系统100从电网断开而断开。当在电网构成模式下操作时，控制系统110控制PV逆变器以“制造电网”。PV阵列可以与能量存储单元组合以向任何本地负载提供适当的电力条件。此外，在一个实施例中，微电网100可包括额外的AC耦合电源。在该实施例中，如果来自可再生能源2和任何AC耦合源的发电量的总和超过负载需求，则控制系统100可以控制逆变器31和变换器3以将过量发电存储在能量存储单元11中。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对所公开的电力系统进行各种修改和变化。考虑到本公开的说明和实践，本公开的其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。本说明书和示例旨在仅被视为示例性的，本公开的真实范围由所附权利要求及其等同物示出。

Claims (21)

1.一种用于可再生能源应用的能量存储系统，包括：
可再生能源；
双向逆变器，所述双向逆变器连接到AC总线和DC总线，其中所述双向逆变器通过所述DC总线连接到所述可再生能源和双向DC/DC变换器；
能量存储单元，所述能量存储单元连接到所述双向DC/DC变换器；和
控制系统，所述控制系统包括耦合到所述双向逆变器和所述双向DC/DC变换器的一个或多个控制器，所述控制系统被配置为促进所述双向DC/DC变换器和所述双向逆变器的操作。
2.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中所述可再生能源是光伏(PV)阵列、风能源或水能源中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中所述双向逆变器通过所述AC总线连接到公用电网、本地负载或微电网中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中所述控制系统还包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为感测电压幅度、频率和相位中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的能量存储系统，其中所述控制系统被配置为在向所述公用电网、本地负载或微电网中的至少一个提供功率时同步所述逆变器的电压或电流的频率、相位和幅度中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中所述能量存储单元是电池、电池组或飞轮能量存储单元中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中所述控制系统控制所述双向逆变器以最大功率点跟踪(MPPT)模式或电网存储模式操作，并且
所述控制单元控制MPPT模式和电网存储模式之间的运行中转换。
8.根据权利要求7所述的能量存储系统，其中所述控制系统选择性地启用所述双向逆变器和所述双向DC/DC变换器的操作以将由所述可再生能源生成的功率输出到电网、从所述电网向所述能量存储单元充电，或使所述能量存储单元向电网放电。
9.根据权利要求7所述的能量存储系统，其中所述可再生能源是光伏(PV)阵列，并且所述控制系统被配置为对来自所述PV阵列的输出功率进行采样并选择性地施加电压以获得最大功率。
10.根据权利要求9所述的能量存储系统，其中所述双向逆变器包括在所述DC总线处的多个DC连接，用于在所述AC总线处的单个AC输出，
其中所述双向逆变器被配置为针对所述多个DC连接中的每一个优化最大功率。
11.如权利要求9所述的能量存储系统，其中当所述PV阵列的输出功率小于预定阈值功率时，MPPT模式和电网存储模式之间的运行中转换由所述控制单元控制。
12.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中所述双向逆变器是双向PV逆变器，并且所述可再生能源是PV阵列，所述双向PV逆变器包括：
一个或多个半导体开关，其中所述半导体开关的栅极从所述控制系统接收多个切换脉冲以将从所述PV阵列接收的DC功率转换为AC功率，或者将通过AC总线接收的AC功率转换为DC功率。
13.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中所述能量存储单元被配置为存储来自所述可再生能源和电网两者的能量。
14.一种通过能量存储系统支持公用电网电压的频率调节的方法，所述方法包括：
接收功率命令；
当所述功率命令是正功率命令时，向所述公用电网提供功率以进行频率调节；
当功率命令是负功率命令时，从所述公用电网吸收功率；和
接收第二功率命令，并根据所述第二功率命令向所述公用电网提供功率或从所述公用电网吸收功率。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述能量存储系统包括：
可再生能源；
双向逆变器，其连接AC总线和DC总线，其中所述双向逆变器通过所述DC总线连接到所述可再生能源和双向DC/DC变换器，且所述双向逆变器通过所述AC总线连接到所述公用电网；
能量存储单元，其连接到所述双向DC/DC变换器；和
控制系统，其包括耦合到所述双向逆变器和所述双向DC/DC变换器的一个或多个控制器，所述控制系统被配置为促进所述双向DC/DC变换器和所述双向逆变器的操作。
16.根据权利要求15所述的方法，
其中向所述公用电网提供功率包括由所述控制系统选择性地启用所述双向逆变器和所述双向DC/DC变换器的操作，以将由所述可再生能源生成的功率供给所述公用电网，或使所述能量存储单元向所述电网放电，和
其中从所述公用电网吸收功率包括从所述电网向能量存储单元充电。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括：由所述控制单元控制所述双向逆变器以最大功率点跟踪(MPPT)模式或电网存储模式操作；和
通过所述控制单元根据频率调节调度信号的要求控制所述MPPT模式和所述电网存储模式之间的运行中转换。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述双向逆变器是双向PV逆变器，并且所述可再生能源是PV阵列，所述双向PV逆变器包括：
一个或多个半导体开关，其中所述半导体开关的栅极接收来自所述控制系统的多个切换脉冲，以将从所述PV阵列接收的DC功率转换为AC功率，或者将通过所述AC总线接收的AC功率转换为DC功率。
19.一种用于能量存储系统的输出功率斜坡速率控制方法，包括：
当对能量存储单元充电时控制双向逆变器以存储来自电网的功率和来自可再生能源的功率中的一个或多个；
通过一个或多个传感器监测所述可再生能源到所述电网的输出功率；
确定所述输出功率的变化率是否与预定的斜坡速率相差预定量；和
修改所述能量存储单元的充电或放电，以使所述输出功率的所述变化率返回到所述预定斜坡速率的所述预定量内。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述能量存储系统包括：
所述可再生能源；
双向逆变器，所述双向逆变器连接AC总线和DC总线，其中所述双向逆变器通过所述DC总线连接到所述可再生能源和双向DC/DC变换器，且所述双向逆变器通过所述AC总线连接到所述电网；
所述能量存储单元，所述能量存储单元连接到所述双向DC/DC变换器；和
控制系统，所述控制系统包括耦合到所述双向逆变器和所述双向DC/DC变换器的一个或多个控制器，所述控制系统被配置为促进所述双向DC/DC变换器和所述双向逆变器的操作。
21.如权利要求20所述的方法，
其中所述双向逆变器是双向PV逆变器，且所述可再生能源是PV阵列，所述双向PV逆变器包括：
一个或多个半导体开关，其中所述半导体开关的栅极接收来自所述控制系统的多个切换脉冲，以将从所述PV阵列接收的DC功率转换为AC功率，或者将通过所述AC总线接收的AC功率转换为DC功率。
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