CN113646984A - 可再生电生成资源与电荷存储装置的协调控制 - Google Patents

Abstract

一种用于协调控制可再生电能源(RES)和电能存储(EES)装置的方法，利用所述RES的电能生产的时间相关预测和包括至少一个SOC目标值的所述EES的荷电状态(SOC)时间表。时变充电/放电控制信号被配置为确保通过以满足所述SOC目标值所需的速率充电来满足所述SOC时间表，同时基于更新的电能生产的时间相关预测和/或更新的SOC时间表来周期性地更新所述充电/放电控制信号的所述生成。可配置的刷新周期可以用于限制所述时变控制信号的更新，包括计算和使用新的基点值，用于从所述RES‑ESS设施供应到电网的聚合的能量。

Description

可再生电生成资源与电荷存储装置的协调控制

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年2月8日提交的美国临时专利申请第62/802,928号和2019年9月23日提交的美国专利申请第16/579,282号的优先权，其中出于全部目的，前述申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本文的主题涉及用于以协调的方式控制可再生电能生成资源和相关联的电能电荷存储装置的方法，诸如用于向电网供应聚合的功率输出。

背景技术

近年来，诸如太阳能光伏(PV)和风能发电机等可再生电生成资源大幅增加。由于自然和气象条件导致的太阳能和风能发电的不稳定性质会导致电网频率和电压偏差。随着可再生电生成资源开始提供更大比例的功率供应，并且取代传统的基本负荷发电机单元(诸如，燃煤和核能单元)带来了技术挑战，诸如电网互连、电能质量、可靠性、稳定性、保护以及发电调度和控制。太阳能和风能发电的间歇性及其输出的快速波动使能量存储装置(诸如，电池能量存储系统或BESS)对增强与电网的兼容性具有吸引力。

将可再生发电和电能存储装置放在一起可以通过降低与场地准备、土地获取、许可、互连、安装人工、硬件和开销相关的成本来提供节省成本。此外，通常如果电能存储装置仅由现场可再生电生成资源充电，则可以产生节税。

各种考虑因素可能会影响BESS的利用。当达到或接近满充电容量时，锂基电池会加速退化。寻求调度集成的可再生发电和电荷存储设施的电网运营商可能要求在给定的天中的特定时间达到特定的电池荷电状态(SOC)(其中SOC通常限定为仍可用于进一步放电的电池满容量的百分比)条件。一旦电池处于100％的SOC，它也不能吸收相关联的可再生电生成资源的功率输出的快速增加，使得任何不能被电网接受的多余发电可能不期望地需要通过限制功率逆变器来作为热量耗散。

鉴于前述，需要用于控制可再生电能生成资源和相关联的电能电荷存储装置的改善方法。

发明内容

本公开在各个方面涉及一种用于协调控制可再生电能生成资源和电能存储装置的方法，所述方法利用可再生电能生成资源的电能生产的时间相关预测和电能存储的荷电状态(SOC)时间表，其中电能生产预测和SOC时间表都可能受到改变。

在一方面，本公开涉及一种用于控制(i)可再生电能生成资源和(ii)可由可再生电能生成资源产生的电功率充电的电能存储装置的方法。所述方法包含利用(A)由可再生电能生成资源产生的电能的时间相关预测和(B)包括至少一个SOC目标值的电能存储装置的SOC时间表，来为电能存储装置生成时变充电/放电控制信号，其中所述时变充电/放电控制信号被配置为通过以满足所述SOC目标值所必需的平均速率充电来确保所述SOC时间表得到满足，同时基于更新的电能生产的时间相关预测或更新的SOC时间表中的至少一个来周期性地更新所述时变充电/放电控制信号的生成。

在某些实施方式中，电能存储装置仅由可再生电能生成资源充电。

在某些实施方式中，所述方法还包含响应于至少一个发电设施的预测生产和实际生产之间的差异来改变时变充电/放电控制信号，以确保满足SOC时间表。

在某些实施方式中，时变充电/放电控制信号被准许在可配置的刷新周期期间内仅改变一次，以在刷新周期期间保持RES-ESS设施的聚合的功率输出，从而能够参与能源市场和/或能源平衡市场。

在某些实施方式中，所述方法还包含在刷新周期期满时周期性地更新时变控制信号的生成，其中所述周期性更新包含在刷新周期期满时计算并且使用从可再生电能生成资源和电能存储装置供应给电网的聚合的能量的新的基点值。在某些实施方式中，刷新周期是可配置的，并且时变充电/放电控制信号被准许在每刷新周期改变不超过一次。

在某些实施方式中，时变充电/放电控制信号还被配置为在所述可再生电能生成资源的相对生产增加的周期期间增加所述时变充电/放电控制信号的值，以平滑由所述可再生电能生成资源和所述电能存储装置供应给所述电网的聚合的功率输出，同时确保满足所述SOC时间表。

在某些实施方式中，时变充电/放电控制信号易于通过采用多个控制模式中的一个或多个控制模式而改变，并且其中所述方法还包含：针对多个控制模式中的每一个控制模式，生成包括上限值、下限值和理想值的多个控制信号候选值；以及识别多个控制模式中的控制信号候选值的交集，或者为最高优先级的控制模式选择理想值，以生成时变充电/放电控制信号。

在某些实施方式中，多个控制模式包含以下模式中的两个或更多个：充放电模式、协调充放电模式、有功功率限制模式、有功功率响应模式、有功功率平滑模式和定价信号模式。

在某些实施方式中，多个控制模式还包含以下模式中的至少一个：伏特瓦特模式、频率瓦特曲线模式和自动发电控制模式。

在某些实施方式中，可再生电能生成资源包含光伏阵列，电能存储装置包含电池阵列，并且电能生产的时间相关预测包含太阳能生产预测。

在某些实施方式中，可再生电能生成资源包含至少一个风能涡轮机，电能存储装置包含电池阵列，并且电能生产的时间相关预测包含风能生产预测。

在某些实施方式中，电能生产的时间相关预测包含基于以下两个或更多个的集合：现场天空成像、卫星成像和气象建模。

在某些实施方式中，其中电能生产的时间相关预测包含确定多久计算一次供应给电网的聚合的光伏加上存能量存储量的新基点值(PV+S输出基点值)的刷新率。在某些实施方式中，使用预先存在的PV+S输出值，直到计算出新的PV+S输出基点值。

在另一方面，本公开涉及包含程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令用于由至少一个处理器控制(i)可再生电能生成资源和(ii)可由可再生电能生成资源产生的电能充电的电能存储装置，所述方法包含由所述至少一个处理器利用(A)由可再生电能生成资源产生的电能的时间相关预测和(B)包括至少一个SOC目标值的电能存储装置的SOC时间表，来为电能存储装置生成时变充电/放电控制信号，其中所述时变充电/放电控制信号被配置为通过以满足所述SOC目标时间表所必需的平均速率充电来确保所述SOC时间表得到满足，同时基于更新的电能生产的时间相关预测或更新的SOC时间表中的至少一个来周期性地更新所述时变充电/放电控制信号的生成。在某些实施方式中，包括在计算机可读介质中的程序指令可以被配置为执行本文公开的另外的方法步骤。

在另一方面，任一前述方面，和/或本文所描述的各种单独的方面和特征，可以被组合以获得另外的优点。除非本文有相反的指示，否则本文公开的各种特征和要素中的任一个都可以与一个或多个其他公开的特征和要素相结合。

从随后的公开和所附权利要求书中，本公开的其他方面、特征和实施方式将更加容易理解。

附图说明

并入并且形成本说明书一部分的附图说明了本公开的若干方面，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1A是示出根据一个实施方式的用于控制可再生能源和能量存储系统(例如，光伏(PV)阵列和可由PV阵列产生的电功率充电的电池阵列)的AC耦合计量和控制系统的各种部件之间的互连的示意图。

图1B是示出图1A的AC耦合计量和控制系统的某些部件的示意图。

图2是根据一个实施方式的用于调度可再生电能生成资源和可由可再生电能生成资源产生的电功率充电的电能存储装置的基于处理器的能量调度控制系统的框图。

图3是根据一个实施方式的用于使用包括PV阵列和可由PV阵列产生的电功率充电的电池阵列的系统对电能存储装置充电以达到荷电状态(SOC)目标值的逻辑图。

图4是根据一个实施方式的使用包括PV阵列和可由PV阵列产生的电能充电的电池阵列的系统对电能存储装置放电的逻辑图。

图5是在一天的06:00和21:00之间的时段内，当通过本文公开的方法控制时，包括可再生电能生成资源(RES)和可由可再生电能生成资源产生的电能充电的电能存储装置(ESS)的系统的建模输出曲线图。

图6是示出不同控制模式的串行(或堆叠)布置的第一图，其中每个控制模式包括多个控制信号候选值，并且其中串行连接的控制模式被配置为产生可用作单个有功功率命令的基点信号。

图7A至图7E体现了根据不同示例识别多个串行控制模式的控制信号候选值和净输出值的表。

图8是当通过根据一个实施方式的在不同时间利用连接的控制模式的不同组合的方法进行控制时，包括可再生电能生成资源(RES)和可由可再生电能生成资源产生的电能充电的电能存储装置(ESS)的系统的示例性输出曲线图。

图9是示出包括多个控制信号候选值的不同控制模式的串行(或堆叠)布置的第二图，包括被配置为产生单个有功功率命令的串行连接的基点和非基点控制模式。

图10是根据一个实施方式的计算机系统的概括表示的示意图，所述计算机系统可以被包括作为用于控制可再生电能生成资源和可由可再生电能生成资源产生的电能充电的电能存储装置的系统的一个或多个部件。

图11A是用于在包括一天的06:00到21:00的时段内，在由本文公开的方法控制但没有可配置的刷新周期的情况下，包括可再生电能生成资源(RES)和可由RES产生的电能充电的电能存储装置(ESS)的系统的建模输出曲线图。

图11B是当通过本文公开的方法利用30分钟刷新周期进行控制时，图11A中所描绘的相同RES-ESS系统和周期的建模输出曲线图，其中基点值每30分钟重新计算一次。

图12A和图12B提供包括可再生电能生成资源(RES)和可由RES产生的电能充电的电能存储装置(ESS)的系统的建模输出曲线图，每个都利用刷新周期，但是图12B使用静态窗口，所述静态窗口考虑了从控制周期开始直到结束的太阳能生产预测，以便满足SOC目标时间表。

具体实施方式

下面阐述的实施方式表示了使本领域技术人员能够实践实施方式的必要信息，并且示出了实践实施方式的最佳模式。在鉴于附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并且将认识到这些概念的应用本文没有特别说明，但是应理解，这些概念和应用意图落入本公开和所附权利要求的范围内。

应理解，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到这些术语的限制。这些术语仅用于将一种元件与另一元件区分开来。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以称为第二元件，并且类似地，第二元件可以称为第一元件。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任何和全部组合。

本文使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，并且不意图限制本公开。如本文所使用的，除非上下文清楚地另外指出，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”也意图也包括复数形式。将进一步理解，当本文使用时，术语“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(includes)”和/或“包括(including)”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。

除非另有限定，本文使用的全部术语(包括技术和科学术语)具有与本公开本领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应理解，本文中使用的术语应被解释为具有与它们在本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文明确限定，否则不会以理想化或过于正式的意义来解释。

模块化能量存储协会(MESA)最近发布了一份标题为“DNP3Application NoteAN2018-001–DNP3 Profile for Communications with Distributed Energy Resources(DNP3应用笔记AN2018-001-DNP3分布式能源通信配置文件)”的规范，其中“DNP”是指分布式网络协议。此MESA规范限定独立能量存储系统的控制模式。其中一个控制模式称为“协调充电/放电(CCD)”在CCD模式下，能量存储系统(ESS)被赋予通过充电或放电达到特定荷电状态(SOC)的时间表。例如，可以指示ESS在下午5点之前达到100％的SOC，然后在晚上10点之前达到10％的SOC。这个时间表可以每天重复。ESS可以与光伏(PV)发电机或任何其他可再生能源协同定位和控制。

本申请文件中描述的实施方式为集成的可再生能源(“RES”)(例如，PV、风能等)和能量存储系统(“ESS”)设施或装置提供非常理想的CCD模式的实现方式，其中所述组合在本文可以称为RES-ESS或RES-ESS设施(其中光伏加能量存储或“PV+S”设施是子集)。当充电时，RES-ESS设施将达到期望的SOC。在某些实施方式中，当RES发电量高时，RES-ESS设施将通过优先充电来达到期望的SOC。例如，当可获得更多的RES发电时，RES系统可以充电更多，而当RES发电有限时，RES系统可以充电更少(或根本不充电)。在某些实施方式中，RES-ESS设施将仅从RES向ESS充电，从而可以利用最大投资税收抵免(ITC)来减小设施的有效成本。在某些实施方式中，ESS可以另外从连接到RES-ESS设施的电网充电。

可以通过将准确的可再生能源生产预测(例如，PV或风能生产)集成到CCD模式的实现方式中来使本文公开的方法成为可能。在某些实施方式中，尽可能晚地获得在SOC时间表中指定的周期性最大SOC值(例如，特定一天的最大SOC，其中所述值可以小于100％)，以使得能够最大程度地回收否则会被DC/AC逆变器削波的多余能量。在某些实施方式中，通过以满足SOC时间表的最低平均充电速率对ESS充电，可以尽可能晚地获得SOC时间表中指定的周期性最大SOC值；在某些实施方式中，这可以涉及维持仍然能够满足SOC时间表的最小可能平均SOC。通过尽可能晚地向ESS充电，ESS留有余量来实现辅助服务，从而进一步增加由ESS装置生成的收入。

将ESS的平均SOC维持在尽可能低的一个好处是，它可以延长与ESS相关联的电池的寿命，因为人们普遍认识到，随着高平均SOC的维持，各种类型的锂聚合物电池表现出增加的退化。

利用本文公开的方法还可以有利地平滑RES-ESS装置的输出，从而为公用事业设备和电网运营商提供非常理想的属性。CCD模式的天真实现(即，没有阅读本公开的益处)将涉及贪婪充电，以尽快充电以达到SOC目标，但是此类策略可能增加潜在浪费用于DC耦合存储系统的削波能量的可能性(从而增加操作装置的有效成本)，或者导致AC耦合RES-ESS的不平滑装置输出。而且，如前所述，长时间维持高SOC预计会增加ESS在其寿命周期的退化。CCD模式的稍微更高效的实现可以插入充电，使得RES-ESS设施在当前时间和SOC目标时间之间对RES-ESS设施线性充电。此建议策略的缺点是，如果RES-ESS设施无法根据当天的RES可再生能源生产预测生产能源，则可能无法满足期望的SOC。

在某些实施方式中，电能生产的时间相关预测可以基于现场天空成像(例如，使用相机)、卫星成像或气象建模。在某些实施方式中，电能生产的时间相关预测可以基于现场天空成像(例如，使用相机)、卫星成像和气象建模中的两个或更多个(或全部三个)的集合。

图1A是示出根据一个实施方式的用于控制包括多个发电单元14A-14N(诸如包括PV单元的光伏(PV)阵列)的可再生电能生成装置14和包括可由可再生电能生成装置14在RES-ESS设施11中产生的电能充电的多个能量存储单元24A-24N(诸如包括电池单元的电池阵列)的能量存储装置24的AC耦合计量和控制系统10的各种部件之间的互连的示意图。RES-ESS设施11可以组合可再生电能发电装置14(例如，诸如PV面板阵列、风能涡轮机等)和能量存储装置24(例如，锂基电池阵列)，所述能量存储装置24可以耦合到单个变电站30和/或位于单个物业、区域或结构中。

图1A示出了使用逆变器16、26将由可再生电能生成装置14(例如，在某些实施方式中为PV阵列)产生的DC功率或由能量存储装置24释放的功率转换成用于耦合到AC电网34的AC功率的AC耦合RES-ESS设施11，但是在某些实施方式中，RES-ESS设施11可以实施为DC耦合RES-ESS设施。在某些实施方式中，能量存储装置24可以包括使用各种结构和化学物质的电池24A、24B中的至少一个(或其组合)、电容器或机械能量存储装置，诸如飞轮或泵水蓄能装置。在某些实施方式中，能量存储装置24可以包括至少一个水解单元(例如，被配置为电解水以释放氢)和氢存储单元(例如，用于可释放地结合氢的吸附介质、存储容器和/或可逆化学反应容器或床)。在某些实施方式中，能量存储装置24可由电荷存储装置(诸如电池)组成，可选地增加有电容器。

在某些实施方式中，RES-ESS调度器单元36具有通过与可以位于RES-ESS设施11中的ESS控制器22通信来控制能量存储装置24(例如，电池)的充电或放电的能力。RES SCADA(监督控制和数据采集)控制器12与RES逆变器16可操作地耦合，所述RES逆变器16与可再生电能生成装置14相关联(可选地，在PV阵列中实施)，并且ESS控制器22与ESS逆变器26可操作地耦合，其中RES SCADA控制器12和ESS控制器22两者都与RES-ESS调度器单元36通信。在某些实施方式中，公用事业控制中心38(例如，功率公用事业或电网运营商)可以使用DNP3与RES-ESS调度器单元36通信并且设定不同的配置选项。另外，RES-ESS调度器单元36接收(或生成)准确的可再生发电预测(例如，太阳能发电预测)，所述准确的可再生发电预测用于实现CCD和其他控制模式。如图1A中所示，某些实施方式可以利用容易获得的功率计，诸如测量RES-ESS(例如，PV+S)设施输出的RES+ESS功率计32、测量RES输出的RES功率计19和测量ESS输出的ESS功率计29。来自RES功率计19的信号被提供给RES SCADA控制器12，并且来自ESS功率计29的信号被提供给ESS控制器22。可以经由实现保护和适当的电压转换的发电机升压(GSU)变电站30向功率系统(例如，AC电网34)提供由RES-ESS设施11生成的功率。可以将RES变压器18和ESS变压器28相应地布置在逆变器16、逆变器26和GSU变电站30之间，以提供电压转换效用(例如，在某些实现方式中，以34.5kV向GSU变电站30供应AC功率信号)。

图1B是示出图1A的AC耦合计量和控制系统的某些部件的示意图，包括控制和传感器相关部件的互连。如图1B中所示，RES-ESS调度器单元36布置在公用事业控制中心38和RES-ESS设施11之间。在RES-ESS设施11内，RES监控和数据采集系统控制器12与RES逆变器16A-16N(其中N表示任何合适的数字)可操作地耦合，所述RES逆变器16A-16N被配置为提供由可再生电能发电单元14A-14N(例如，可布置成可再生电能发电装置14的部分)产生的DC功率的AC转换。类似地，在RES-ESS设施11内，ESS控制器22与ESS逆变器26A-26N可操作地耦合，所述ESS逆变器26A-26N被配置为供应由能量存储单元24A-24N(例如，可布置成能量存储装置24的部分)供应的DC功率的AC转换。RES-ESS设施11还包括至少一个传感器40，其可以包含一个或多个天空成像传感器，用于确定接近RES-ESS设施11的天空条件(诸如云的存在)，其中来自至少一个传感器40的输出信号被供应给RES-ESS调度器单元36。RES-ESS调度器单元36还可以接收：(i)来自不必与RES-ESS设施11相关联的一个或多个传感器42(例如，卫星成像传感器等)的信号；(ii)由气象建模单元44提供的气象数据；(iii)来自预测单元46的信号，所述预测单元46可以预测可再生电能生成装置14和/或一个或多个其他可再生电能生成装置或单元的生成。在某些实施方式中，电能生产的时间相关预测可由预测单元46来执行，或者可由RES-ESS调度器单元36来执行。在某些实施方式中，电能生产的时间相关预测可以利用以下的一个、两个或全部三个：由(一个或多个)传感器40提供的现场天空成像、由(一个或多个)传感器42提供的卫星成像以及由气象建模单元44提供的气象数据。在某些实施方式中，可以使用其他类型的传感器。

图2是示出根据一个实施方式的用于调度RES-ESS设施(例如，包括可再生电能生成资源和可由可再生电能生成资源产生的电功率充电的电能存储装置)的基于处理器的能量调度控制系统50的框图。控制系统50包括作为功能框的公用事业接口52、手动输入54、设定组合器56和能量调度器58。公用事业接口52与功率系统公用事业和能量调度器58通信，以接收配置命令(例如，CCD模式配置命令)并且发送装置状态和状态信息62。由公用事业设定的CCD模式配置的示例可以是包括预定时间的第一SOC目标和第二预定时间的第二SOC目标的时间表。例如，公用事业可能希望ESS在下午5:00时达到90％的SOC，并且在晚上10:00时达到10％的SOC。公共事业接口52经由DNP3链路60接收DNP3(分布式网络协议)信息，并且负责将公布的DNP3配置点转换成内部数据结构。公用事业接口52还负责经由DNP3链路60将任何数据结构变化传达回公用事业。手动输入54包括不能由MESA-ESSSCADA点寻址的配置参数。在一个实现方式中，设定组合器56验证任何配置输入，并且将它们传递给能量调度器58。设定组合器56接收由公用事业或电网运营商提供的MESA-ESS时间表/模式/曲线，接收由优化器产生的时间表，并且接收任何潜在的手动输入54，然后产生组合的时间表/模式/曲线。能量调度器58是引擎，其为RES-ESS设施(或装置)执行控制模式(包括但不限于协调充电/放电或CCD)，并且利用RES可再生能源生产预测64决定ESS的充电或放电水平。能量调度器58负责通过观察RES-ESS装置的当前状态，利用RES的电能生产的时间相关预测，以及利用由设定组合器56产生的任何组合的MESA-RES发电时间表/模式/曲线，在短时间尺度内控制RES-ESS的输出。可再生能源预测可以含有由可再生能源(例如，PV阵列、风能涡轮机等)预期生成的功率的时间序列点。此类预测可以具有(时间戳、功率值)的格式并且包括一组指定间隔的时间值(例如，15分钟间隔1分钟，36小时间隔1小时等)。提供这些潜在的格式和时间框架是为了说明示例性预测的性质，而并非意图限制本公开。能源调度器58还负责将警报和RES-ESS装置状态和/或状态信息传递回公用事业接口52。

在某些实施方式中，本文公开的用于利用协调充电/放电(CCD)模式控制RES-ESS装置的方法可以根据合并过程与其他(例如，PV+S)控制算法同时工作。此类合并过程使用由每个控制算法产生的理想值、最小(下限)值和最大(上限)值(其中每个算法对应于不同的控制模式)，并且基于控制算法的配置优先级，合并产生最终的ESS充电或放电目标。在这点上，在某些实施方式中，时变充电/放电控制信号易于通过采用多个控制模式中的一个或多个控制模式而改变，其中针对多个控制模式中的每一个控制模式，生成包括上限值、下限值和理想值的信号候选值。另外，识别多个控制模式中的控制信号候选值的交集，或者选择最高优先级的控制模式的理想值，以生成时变充电/放电控制信号。可在本文公开的方法中使用的控制模式的示例包括在MESA-ESS规范中规定的以下有功功率模式：充放电(CD)模式、协调充放电(CCD)模式、有功功率限制(APL)模式、有功功率响应(APR)模式、有功功率平滑(APS)模式、定价信号(PS)模式、伏特-瓦特(VW)模式、频率-瓦特曲线(FWC)模式和自动发电控制(AGC)模式。将在下文中描述此类模式。

图3和图4相应地体现了使用包括PV阵列和可由PV阵列产生的电能充电的电池阵列的系统的电能存储装置的充电和放电的逻辑图。尽管本文引用了PV，但是应理解，所公开的概念延伸到任一种或多种类型的可再生电能发电单元(风能、太阳能、潮汐能等)。图3和图4涉及许多变量。在详细描述图3和图4之前，这些图中描述的变量在下表1中进行了描述。

表1

充电逻辑。图3是根据一个实施方式的用于使用包括PV阵列和可由PV阵列产生的电功率充电的电池阵列的系统对电能存储装置充电以达到荷电状态(SOC)目标值的提供充电逻辑100的图。CCD模式从配置的开始时间运行到配置的结束时间，并且在特定时间内使ESS达到期望的SOC目标。CCD模式可在能量调度器内部的循环中执行，并且在每个刷新周期计算并且向控制器返回以下三个值：Bess_Ideal、Bess_Max和Bess_Min，如下文中将在讨论刷新周期之后描述的。

在执行CCD模式之前考虑刷新周期，以便限制RES-ESS设施的输出波动能力，除非在规定的时间间隔内。从调度的角度来看，将RES-ESS输出波动限制在指定的时间间隔是有吸引力的，以准许功率系统(例如，电网)运营商协调不同的生成资源来满足指定的系统负载，因为各种发电购买和供应交易是通常被安排为特定(预定)时间框的固定功率输出。通过投标参与能源市场或能源平衡市场需要在特定时间段内供应功率的坚定承诺。为了解决这个问题，刷新周期可以与本文公开的系统和方法一起使用，其中刷新周期被选择为便于系统操作者的时间段(例如，15分钟、30分钟或另一可选择的时间间隔)。刷新周期对应于两次连续执行RES-ESS控制算法之间的时间(例如，用于建立新的基点值)。在刷新周期到期时，会重新计算一次BESS_min、BESS_ideal和BESS_max值，但在重新计算此类值后，它们会保持恒定，直到下一个刷新周期到期。这在图3中示出。判定框102考虑当前时间是否匹配刷新频率。如果判定框102中的查询为假(即，当前刷新周期尚未结束)，则BESS_min、BESS_ideal和BESS_max中的每一个的值保持不变(即，在框102处，BESS_min保持先前计算的Min设定点，在框104处，BESS_ideal保持先前计算的Ideal设定点，并且在框106处，BESS_max保持先前计算的max设定点)。如果判定框102中的查询为真(即，当前刷新周期已经结束)，则从判定框110开始，可以重新计算BESS_min、BESS_ideal、和BESS_max中的每一个的值。

Bess_Ideal计算。判定框110考虑预测是否可用。如果预测是可用的(即，判定框110处的查询为真)，则在PV发电量较高的时候，BESS优先充电，并且相应地在框112、框114和框116处计算BESS_min、BESS_ideal和BESS_max。在框114，将BESS_ideal设定为proportional_charge_power和BESS铭牌放电功率容量的最小值。在不准许电网充电的实现方式中，可以获得的最高充电水平等于从PV生成的功率。如果预测不可用(即，判定框110处的查询为假)，则在某些实施方式中，BESS通过在每个时间步长对整个chargeable_pv充电来执行“贪婪充电”。在某些实施方式中，如果预测不可用，则如框122处所指示，BESS_ideal设定点是以Wh或BESS铭牌放电功率容量管理的SOE的最小值。

Bess_Max计算。在某些实施方式中，如果可用能量的量小于达到SOC目标所需的能量的量，则CCD的BESS_max功率设定点与BESS_ideal功率设定点相同。在某些实施方式中，如框116处所指示，BESS_max功率设定点是BESS的铭牌放电功率容量。如果预测不可用(即，判定框110处的查询为假)，则BESS_max功率设定点是BESS铭牌放电功率容量，如框124处所指示。

Bess_Min计算。如果预测是可用的(即，判定框110处的查询为真)，则用于充电的BESS_min功率设定点(最负功率设定点)是(i)(ECP互连限制(以瓦特计)乘以剩余时间(以小时计))减去时间间隔内的PV能量产生(以瓦特小时计)加上要管理的SOE(以瓦特小时计)的最小值，(ii)Bess铭牌放电功率，或者(iii)此模式的BESS_理想设定点，如框112处所指示。如果预测不可用(即，判定框110处的查询为假)，则BESS_min功率设定点是以Wh或BESS铭牌放电功率容量管理的SOE的最小值，如框120处所指示。

放电逻辑。图4是根据一个实施方式的使用包括PV阵列和可由PV阵列产生的电能充电的电池阵列的系统对电能存储装置放电的提供放电逻辑130的图。如前所述，在执行CCD模式之前考虑刷新周期，以便限制RES-ESS设施的输出波动能力，除非在规定的时间间隔内。如图4中所示，判定框132考虑当前时间是否匹配刷新频率。如果判定框132中的查询为假(即，当前刷新周期尚未结束)，则BESS_min、BESS_ideal和BESS_max中的每一个的值保持不变(即，在框134处，BESS_min保持先前计算的Min设定点，在框136处，BESS_ideal保持先前计算的Ideal设定点，并且在框138处，BESS_max保持先前计算的max设定点)。如果判定框132中的查询为真(即，当前刷新周期已经结束)，则从判定框140开始，可以重新计算BESS_min、BESS_ideal、和BESS_max中的每一个的值。

继续参考图4，CCD模式从配置的开始时间运行到配置的结束时间，并且在特定时间内使ESS达到期望的SOC目标。CCD模式可在能量调度器内部的循环中执行，并且在每个刷新周期计算并且向控制器返回以下三个值：Bess_Ideal、Bess_Max和Bess_Min，如下所描述的。

Bess_Ideal计算。判定框140考虑预测是否可用。如果预测是可用的(即，判定框140处的查询为真)，则在PV发电量较低时，BESS优先放电，并且相应地在框142、框144和框146处计算BESS_min、BESS_ideal和BESS_max。在框144处，Bess_ideal被设定为chargeablePV和proportional_charge_power中的最小值。如果放电周期不是在白天，则BESS_ideal功率设定点将是avg_discharge_power。如果预测不可用(即，判定框140处的查询为假)，则Ideal的BESS放电功率设定点将是chargeable_pv，如框154处指示的。

Bess_Min计算。不管预测是否可用(即，如果判定框140处的查询为真或假)，MinBESS功率设定点将是(i)SOE_to_Manage(以瓦特-小时为单位)或chargeable_PV中的Min，如框142和152处所指示。

Bess_Max计算。如果预测是可用的(即，判定框140处的查询为真)，则逻辑进行到判定框146，其呈现available_energy是否小于或等于SOE_to_manage的查询。如果判定框146处的查询为真，则Max BESS功率设定点将是可充电PV和proportional_charge_power的最小值，如框148处所指示。如果在判定框146的查询为假，则Max BESS功率设定点将是BESS放电功率铭牌容量，如框150处所指示。返回到判定框140，如果判定框140处的查询为假，则Max BESS功率设定点将是Chargeable_pv，如框156处所指示。

图5是在一天的06:00和21:00之间的时间段内，当通过本文公开的方法控制时，包括可再生电能生成资源(RES)和可由可再生电能生成资源产生的电能充电的电能存储装置(例如，电池能量存储系统或BESS)的系统的示例性输出曲线图。输出曲线图包括以兆瓦为单位的PV发电量(PV MW)、电池能量存储系统的SOC(BESS SOC)以及供应给电网的聚合的光伏加能量存储(PV+S输出)。SOC时间表要求在12:00之前达到BESS的80％SOC，在20:00(晚上8:00)之前达到0％SOC。从约07:00到12:00采用充电算法，并且从12:00到20:00采用放电算法。尽管采用了充电算法，但PV MW不必是PV+S输出，因为PV发电的一部分被分配用于为BESS充电。BESS的SOC从07:00上升到12:00，但不是以线性速率上升。如带箭头端的竖直虚线示出的，当使用充电算法时，当较多的PV发电可用时，产生较大量的BESS充电，而当较少的PV发电可用时，产生较少量的BESS充电。相反，当使用放电算法时，当较多的PV发电可用时，从BESS释放的能量较少，而当较少的PV发电可用时，从BESS释放的能量较多。

如前所述，MESA-ESS规范描述了以下有功功率模式：[1]充放电(CD)模式、[2]协调充放电(CCD)模式、[3]有功功率限制(APL)模式、[4]有功功率响应(APR)模式、[5]有功功率平滑(APS)模式、[6]定价信号(PS)模式、[7]伏特-瓦特(VW)模式、[8]频率-瓦特曲线(FWC)模式、以及[9]自动发电控制(AGC)模式。模式[1]至[6]产生可以称为“基点”的电池有功功率输出，因此模式[1]至[6]可以称为基点模式。模式[7]至[9]是给基点增加正或负功率的“添加的”模式，可以称为非基点模式。非基点模式的一个独特特征是，在计算下一个基点时，APS模式不会考虑由它们产生的另外的功率。

MESA-ESS规范描述了不同的有功功率控制模式应如何工作，并且确定了将它们组合的可能性，但此类文件并未试图限定不同控制模式的功能可以如何组合或叠加。在任何给定时间，每个有功模式通常都可以满足一定范围的功率响应。例如，如果4小时的电池(例如，可在4小时内从0％充电到100％)具有8小时的电池充电窗口，则电池可在开始时充满电、结束时充满电、或贯穿8小时窗口均匀充电。可以利用此类灵活性同时实现多个模式，诸如充电窗口和平滑太阳能发电。本文所描述的合并过程使得不同的MESA-ESS有功功率控制模式能够被组合，以产生适应相应控制模式(如果它们兼容)的输出，同时还允许每个控制模式相对于其他控制模式被优先化。

如本文前面介绍的，专用于每个有功功率控制模式的算法可以输出理想值、最小值(下限-对应于最大负值或最小正值)和最大值(上限-对应最大正值或最小负值)，所述最大值可由BESS适应，同时仍然能够满足限定的要求(例如，根据SOC时间表)。在某些实施方式中，此类值体现了可以相对于BESS计限定的功率设定点，由此负值表示充电，并且正值表示放电。每个模式的理想BESS功率设定点表示为执行其功能而最高效操作的优选有功功率要求。对于不同的有功功率控制模式，三个设定点(理想、最小值和最大值)可能意味着不同的事情。例如，对于协调充放电管理(CCD)模式，Min和Max BESS功率设定点将相应地表示Min和Max BESS功率，所述模式在满足SOC目标的同时可以适应时刻。理想功率设定点可以限定为以最佳方式达到SOC目标所需的BESS有功功率。

对于将功率限制在某个有功功率限制以下的有功功率限制控制模式，Max BESS功率设定点将是控制模式可以适应的最大功率(即功率阈值)，而在这种情况下，因为控制模式不具有设定的下限阈值，最小BESS功率设定点可以是RES-ESS装置的最小操作限制。

模式堆叠可以通过串联不同的控制模式来执行。这可以通过将一个控制模式的Min、Max和Ideal设定点按照相应控制模式的优先级顺序传递到下一个控制模式来实现。下一个串联的控制模式可在其计算中使用先前控制模式的设定点值，然后输出其自己的设定点值。

图6是示出可由控制系统160使用的不同控制模式162、164、166的串行(或堆叠)布置的第一图，其中每个控制模式包括多个控制信号候选值，并且串行连接的控制模式产生单个有功功率命令。最高优先级，分级模式162由BESS的操作限制组成，并且总是最高优先级(例如，优先级0)。全部控制模式都应在分级模式162限定的限制(Min和Max)内操作。堆叠控制模式顺序测试较低优先级模式的要求是否在较高优先级模式的限制范围内。如果较低优先级模式超出界限，则通过覆盖较低优先级模式的设定点，较高优先级模式的设定点获得优先权。如图中示出的，次高优先级模式相应地是CCD模式164和APS模式166。基点信号168是通过识别多个控制模式162、164、166中的控制信号候选值的交集，或者选择最高优先级的控制模式162、164、166的理想值来生成的，并且在本实施方式中，基点信号168用作可用于控制RES-ESS设施的一个或多个部件的时变充电/放电控制信号(例如，有功功率命令信号)169。

如前所述，分级模式默认为最高优先级模式，并且包括ESS(例如，BESS)的当前操作限制。此模式的Min和Max是使用ESS的当前操作状态和条件计算的。分级模式解决的限制示例包括基本系统限制(例如，能源或自加限制)、铭牌和装置限制(例如，铭牌最大额定电压和单位功率因数下的铭牌有功发电功率)以及当前操作限制(例如，最大电压和最大有功发电功率)。作为自我施加限制的能源的示例，考虑系统不能产生它不具有可用的功率，并且瓦数的限制可能来自太阳能资源的可用性和/或逆变器由于诸如热条件、错误、故障等因素对自身施加的限制。

图7A至图7E体现了根据五个不同示例识别多个串行控制模式的控制信号候选值和净输出值的表。在图7A中，全部控制模式都在较高优先级模式设定的界限内，并且选择-20MW的值作为基点净输出。在图7B中，全部控制模式都在较高优先级模式设定的界限之外，并且选择0MW的值作为基点净输出。在图7C中，全部控制模式部分重叠，并且选择10MW的值作为基点净输出。在图7D中，较高优先级的CCD模式可以部分适应较低优先级的APS模式，并且选择10MW的值作为基点净输出。在图7E中，较高优先级的CCD模式和较低优先级的APS模式设定点相互冲突，因此选择CCD模式范围内且最接近APS模式范围的值(即0MW)作为基点净输出。

在某些实施方式中，不同的控制模式(或控制模式的组合)可在不同的时间操作。

图8是当通过根据一个实施方式的在不同时间利用连接的控制模式的不同组合的方法进行控制时，包括可再生电能生成资源(例如，PV源)和可由可再生电能生成资源产生的电能充电的电能存储装置(例如，BESS)的系统的示例性输出曲线图。输出曲线图包括以兆瓦为单位的PV发电量(PV MW))、电池能量存储系统的SOC(BESS SOC)以及供应给电网的聚合的光伏加能量存储(PV+S输出)。日出时(约07:00)启用主动功率平滑模式和协调充放电模式，以便在12:00前达到50％的SOC。从12:00到14：30仅启用APS模式。仅在日落时(约17:00)启用CCD模式，才能在21:00之前达到0％SOC。如图8中所示，在PV MW显著波动期间(例如，从08:00到14:00)，组合PV+S输出展示的峰谷变化小于PV MW。

APS是一个基点控制模式，可根据指定的电气连接点(ECP)参考计信号平滑PV+S装置输出。在某些实施方式中，APS可以涉及测量与电网互连点处的当前PV+S输出，基于APS滤波时间计算ECP参考计的移动平均值，基于(i)死区(在参考功率的移动平均值之前和之后延伸)，(ii)平滑梯度，以及(iii)ECP参考计的移动平均值计算所需的另外的瓦特。

图9是示出可由控制系统170使用的不同控制模式172、174、176、180、182的串行(或堆叠)布置的第二图。控制系统170利用串行连接的基点控制模式172、174、176和产生单个有功功率命令的非基点控制模式180、182。每个控制模式172、174、176、180、182包括多个控制信号候选值。最高优先级，分级模式172由BESS的操作限制组成，并且相应地跟随CCD模式172和APS模式174(优先级递减)，以产生基点值178。基点值178是通过识别在前控制模式172、174、176中的控制信号候选值的交集，或者为具有最高优先级的在前控制模式选择理想值而生成的。通过相应地串行应用自动发电控制(AGC)模式180和频率-瓦特曲线(FWC)模式182来修改(例如，增加或减少)此基点值178。时变充电/放电控制信号(例如，有功功率命令信号)183由用由AGC和FWC模式180、182生成的非基点值修改基点值178产生。因此，图9图示了AGC和FWC模式180、182可以如何向基点增加功率。添加的模式的典型实现方式可以假设从基点值178的计算中保留了来自BESS的一些功率。例如，20MW BESS可以为AGC和FWC模式保留2MW。因此，分段模式(优先级0)只能看到-18到18MW可用。在一个实现方式中，可以计算-18MW的基点值，AGC模式可以产生2MW，而FWC模式可以产生-1MW。可能产生-17MW的有功功率命令(计算为(-18)+(2)+(-1))。AGC模式是一个添加的功率控制模式，它根据主机设定的有功功率目标输出单个PV+S功率设定点，其中AGC输出是在基点值的基础上增加的，受RES系统(例如PV+S)设施的操作限制约束。

FWC模式是添加的功率控制模式，其用于响应于测量到的与指定标称频率的偏差而改变系统的功率输出。在某些实施方式中，FWC可以包括使用参考EPC计测量电网频率。如果电网频率在规定的死区内，或者如果当前BESS SOC超出允许的可用SOC限制，则不执行任何操作。然而，如果电网频率在规定的死区之外，则使用测量的压降来计算要提供的另外的功率。

在某些实施方式中，斜坡率约束可以被应用于RES-ESS设施的控制信号，其中可在每个时间步长检查预测的RES生产，并且可以先发制人地削减功率，以便减轻RES生产的斜坡下降事件(例如，PV生产的突然下降)。本此背景下的斜坡率可以限定为在给定时间间隔(例如，每分钟变化或每小时变化)内RES设施或RES-ESS设施(例如，PV+S设施)的功率输出变化。可以使用短期RES生产预测。受控制的两个主要斜坡事件是(1)斜坡下降事件和(2)斜坡上升事件。可以通过获得从当前时间到未来“f”分钟的未来PV的预测来减轻包括PV生产在内的设施环境中的斜坡下降事件，其中“f”是斜坡率下限的函数。可以计算当前装置生产和预测的PV功率值之间的梯度或斜坡率，并且将其与限定的斜坡率下限进行比较。如果未来功率值的梯度不在斜坡率下限内，则PV功率可能被削减等于当前预测时间序列中的最小梯度的量。如果未来功率值的梯度在斜坡率下限内，则无需采取纠正措施。

控制斜坡率上升事件更简单。在每个时间步长，当前的RES(例如，PV)生产与先前时间步长中的装置生产进行比较。如果装置生产小于当前RES生产，则应用缩减以确保RES装置生产不违反斜坡限制。此功能可由RES-ESS装置的逆变器执行。这可以应用于两种情况。首先，如果RES生产突然增加，此逻辑将控制装置生产，以便总生产以小于或等于斜坡率上限的功率步长增加。其次，如果在先前的时间步长内能量被削减以维持一个斜坡率下降事件，则RES-ESS装置的输出增加不超过斜坡率上限，以便使削减量回到零。在计算了斜坡率上升缩减功率后，针对斜坡缩减重新计算预测RES生产值的梯度。如果当前斜坡率上升事件的结果导致未来不可控制的违规，则获得最优缩减解决方案，以便控制全部未来违规。

图10是根据一个实施方式的计算机系统200的概括表示的示意图，所述计算机系统200可以被包括作为用于控制可再生电能生成资源和可由可再生电能生成资源产生的电能充电的电能存储装置的系统的一个或多个部件。计算机系统200可以适于执行来自计算机可读介质的指令，以执行这些和/或本文所描述的任何功能或处理。

计算机系统200可以包括一组指令，所述一组指令可以被执行来编程和配置可编程数字信号处理电路，以支持所支持的通信服务的缩放。计算机系统200可以连接(例如，联网)到局域网(LAN)、内联网、外联网或因特网中的其他机器。尽管仅示出了单个装置，但是术语“装置”也应被理解为包括单独或共同执行一组(或多组)指令以执行本文讨论的任一种或多种方法的任何装置集合。计算机系统200可以是包括在电路板或卡中的一个或多个电路，诸如印刷电路板(PCB)、服务器、个人计算机、台式计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、计算板、移动装置或任何其他装置，并且可以表示例如服务器或用户的计算机。

此实施方式中的计算机系统200包括处理装置或处理器202、主存储器204(例如，只读存储器(ROM)、快闪存储器、动态随机存取存储器(DRAM)，诸如同步DRAM(SDRAM)等)和静态存储器206(例如，快闪存储器、静态随机存取存储器(SRAM)等)，它们可以经由数据总线208彼此通信。替代地，处理装置202可以直接或经由一些其他连接方式连接到主存储器204和/或静态存储器206。处理装置202可以是控制器，并且主存储器204或静态存储器206可以是任何类型的存储器。

处理装置202表示一个或多个通用处理装置，诸如微处理器、中央处理单元(CPU)等。在某些实施方式中，处理装置202可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现其他指令集的处理器或实现指令集的组合的其他处理器。处理装置202被配置为执行指令中的处理逻辑以执行本文讨论的操作和步骤。

计算机系统200还可以包括网络接口装置210。计算机系统200可以另外包括至少一个输入端212，所述至少一个输入端212被配置为在执行指令时接收要传达给计算机系统200的输入和选择。计算机系统200还可以包括输出214，包括但不限于显示器、视频显示单元(例如，液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置(例如，键盘)和/或光标控制装置(例如，鼠标)。

计算机系统200可以包括也可以不包括数据存储装置，所述数据存储装置包括存储在计算机可读介质218中的指令216。指令216还可以在其由计算机系统200执行期间完全地或至少部分地驻留在主存储器204和/或处理装置202内，主存储器204和处理装置202也构成计算机可读介质。指令216还可以经由网络接口装置210在网络220上传输或接收。

尽管计算机可读介质218在实施方式中被示为单个介质，但是术语“计算机可读介质”应被理解为包括存储一组或多组指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“计算机可读介质”还应被理解为包括能够存储、编码或携载由处理装置执行的一组指令并且使得处理装置执行本文公开的实施方式的任一种或多种方法的任何介质。因此，术语“计算机可读介质”应理解为包括但不限于固态存储器、光学介质和/或磁性介质。

在某些实施方式中，本文公开的系统和设备可以利用包含程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令用于由至少一个处理器控制(i)可再生电能生成资源和(ii)可由可再生电能生成资源产生的电能充电的电能存储装置，所述方法包含由所述至少一个处理器利用(A)由可再生电能生成资源产生的电能的时间相关预测和(B)包括至少一个SOC目标值的电能存储装置的SOC时间表，来为电能存储装置生成时变充电/放电控制信号，其中所述时变充电/放电控制信号被配置为通过以满足所述SOC目标时间表所必需的平均速率充电来确保所述SOC时间表得到满足，同时基于更新的电能生产的时间相关预测或更新的SOC时间表中的至少一个来周期性地更新所述时变充电/放电控制信号的生成。在某些实施方式中，包括在计算机可读介质中的程序指令可以被配置为执行本文公开的另外的方法步骤。

提供图11A和图11B是为了准许不利用与利用刷新周期来限制用于控制RES-ESS设施的聚合的输出的基点值的重新计算的效果的视觉比较。图11A是用于在包括一天的06:00到21:00的时段内，在由本文公开的方法控制但没有可配置的刷新周期的情况下，包括PV形式的可再生电能生成资源(RES)和可由可再生电能生成资源产生的电能充电的电能存储装置(ESS)的系统的建模输出曲线图。09:00至18:00期间，光伏加能量存储(PV+S)总输出显示显著的时间波动，极少数时间段具有将对应于恒定功率输出的非零斜率。装置输出的这些波动将抑制装置运营商通过投标在能源市场和/或能源平衡市场的特定时间段内供应固定功率框来参与的能力。

图11B是当通过本文公开的方法利用30分钟刷新周期进行控制时，图11A中所描绘的相同RES-ESS系统和周期的建模输出曲线图，其中基点值每30分钟重新计算一次。如图中示出的，由于基点控制值在每30分钟的刷新周期期间保持恒定，因此每30分钟的时间段内聚合的PV+S输出基本上保持恒定。应用刷新周期来协调控制RES-ESS设施，使装置能够在指定的时间段内供应固定的功率框，从而准许装置运营商通过投标参与在能源市场和/或能源平衡市场中在指定的时间段内供应固定的功率框。

图12A和图12B提供包括可再生电能生成资源(RES)(例如，PV)和可由RES产生的电能充电的电能存储装置(ESS)的系统的建模输出曲线图。图12A和图12B的输出曲线图展示了刷新周期的利用，但是仅图12B的输出曲线图避免了在每日PV生产结束之后聚合的装置(PV+S)输出中的不期望的谷部，随后在ESS放电期间PV+S输出的增加。图12A的输出曲线图对应于利用仅考虑每个时间段的剩余小时数(即从当前时间到一天结束SOC目标(例如，每个图中的22:00小时))的SOC符合性评估周期的控制方案。这种方法的局限性在于，当RES(例如PV)生产下降并且在一天结束时保持低水平时，它可能无法足够快地释放ESS。此外，图12A中的方法导致平均功率递减问题。当窗口随着当前时间的增加而被更新为越来越小，并且窗口的末端保持恒定时，在自然斜坡下降期间，平均值往往总是低于当前功率。这导致算法估计较低的基点并且导致图12A中明显的谷252。尽管在图12A和图12B中的每一个中都在22:00实现了零SOC目标，并且每个图从一天的开始到约17:00基本上相同，但是图12A和图12B的输出曲线在17:00和22:00之间显著不同。图12A提供在17:00和22:00之间的PV+S分布250，其包括谷区域251，其中PV+S输出下降到最小约22MW，接着是PV+S增加区域254，其中PV+S输出在22:00快速下降到零之前增加到接近50MW的值。相比之下，图12B提供不同的PV+S分布255，所述不同的PV+S分布255没有任何谷，随后将是对应于PV+S输出增加的正斜率区域。特别地，图12B中示出的PV+S分布255在17:00和22:00之间以基本上逐步的方式减小，最终在22:00从约30MW下降到零。图12B中示出的这种改善的PV+S分布255可以通过利用静态窗口而不是动态窗口来满足一天结束时的SOC目标来获得。此外，尽管窗口长度是静态的，但是随着设施接收到更新的预测，窗口中的预测功率值被更新。尽管本文已经公开了特定方面、特征和说明性实施方式，但是应理解，基于本文的公开，本公开延伸到并且涵盖许多其他变化、修改和替代实施方式，这对于相关领域的普通技术人员来说是容易理解的。本文所描述的结构的各种组合和子组合是可以设想的，并且对于具有本公开知识的技术人员将是容易理解的。除非本文有相反的指示，否则本文公开的各种特征和要素中的任一个都可以与一个或多个其他公开的特征和要素相结合。相对应地，下文要求保护的本发明意图被广义地被解释并解释为包括在其范围内的全部这些变化、修改和替代实施方式，并且包括权利要求的等效物。

Claims (22)

1.一种用于控制(i)可再生电能生成资源和(ii)能够由所述可再生电能生成资源产生的电功率充电的电能存储装置的方法，所述方法包括：

利用(A)由所述可再生电能生成资源产生的电能生产的时间相关预测和(B)包括至少一个SOC目标值的所述电能存储装置的荷电状态(SOC)时间表，来为所述电能存储装置产生时变充电/放电控制信号，其中所述时变充电/放电控制信号被配置为确保通过以满足所述SOC目标时间表所需的平均速率进行充电来满足所述SOC时间表，同时基于以下项目(i)或者(ii)中的至少一个周期性地更新所述时变充电/放电控制信号的所述生成：(i)更新的电能生产的时间相关预测；或者(ii)更新的SOC时间表。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包含在刷新周期期满时周期性地更新所述时变控制信号的所述生成，其中所述周期性更新包含在所述刷新周期期满时计算并且使用从所述可再生电能生成资源和所述电能存储装置供应给电网的聚合的能量的新的基点值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电能存储装置仅由所述可再生电能生成资源充电。

4.根据权利要求1所述的方法，其还包含响应于至少一个发电设施的预测生产和实际生产之间的差异来改变所述时变充电/放电控制信号，以确保满足所述SOC时间表。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述时变充电/放电控制信号还被配置为在所述可再生电能生成资源的相对生产增加的周期期间增加所述时变充电/放电控制信号的所述值，以平滑由所述可再生电能生成资源和所述电能存储装置供应给所述电网的聚合的功率输出，同时确保满足所述SOC时间表。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述时变充电/放电控制信号易于通过采用多个控制模式中的一个或多个控制模式而改变，并且其中所述方法还包含：

针对所述多个控制模式中的每一个控制模式，生成包括上限值、下限值和理想值的多个控制信号候选值；以及

识别多个控制模式中的控制信号候选值的交集，或者为最高优先级的控制模式选择理想值，以生成所述时变充电/放电控制信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述多个控制模式包含以下模式中的两个或更多个：充放电模式、协调充放电模式、有功功率限制模式、有功功率响应模式、有功功率平滑模式和定价信号模式。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述多个控制模式还包含以下模式中的至少一个：伏特瓦特模式、频率瓦特曲线模式和自动发电控制模式。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述可再生电能生成资源包含光伏阵列，所述电能存储装置包含电池阵列，并且所述电能生产的时间相关预测包含太阳能生产预测。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述可再生电能生成资源包含至少一个风能涡轮机，所述电能存储装置包含电池阵列，并且所述电能生产的时间相关预测包含风能生产预测。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述电能生产的时间相关预测包含基于以下两个或更多个的集合：现场天空成像、卫星成像和气象建模。

12.一种包含程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令用于由至少一个处理器控制(i)可再生电能生成资源和(ii)能够由所述可再生电能生成资源产生的电功率充电的电能存储装置的方法，所述方法包括：

由所述至少一个处理器利用(A)由所述可再生电能生成资源产生的电能的时间相关预测和(B)包括至少一个SOC目标值的所述电能存储装置的SOC时间表，来为所述电能存储装置生成时变充电/放电控制信号，其中所述时变充电/放电控制信号被配置为通过以满足所述SOC目标时间表所必需的平均速率充电来确保所述SOC时间表得到满足，同时基于更新的电能生产的时间相关预测或更新的SOC时间表中的至少一个来周期性地更新所述时变充电/放电控制信号的所述生成。

13.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述电能存储装置仅由所述可再生电能生成资源充电。

14.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述方法还包含响应于至少一个发电设施的预测生产和实际生产之间的差异来改变所述时变充电/放电控制信号，以确保满足所述SOC时间表。

15.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述时变充电/放电控制信号还被配置为在所述可再生电能生成资源的相对生产增加的周期期间增加所述时变充电/放电控制信号的值，以平滑由所述可再生电能生成资源和所述电能存储装置供应给所述电网的聚合的功率输出，同时确保满足所述SOC时间表。

16.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述时变充电/放电控制信号易于通过采用多个控制模式中的一个或多个控制模式而改变，并且其中所述方法还包括：

针对所述多个控制模式中的每一个控制模式，生成包括上限值、下限值和理想值的多个控制信号候选值；以及

识别多个控制模式中的控制信号候选值的交集，或者为最高优先级的控制模式选择理想值，以生成所述时变充电/放电控制信号。

17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述多个控制模式包含以下模式中的两个或更多个：充放电模式、协调充放电模式、有功功率限制模式、有功功率响应模式、有功功率平滑模式和定价信号模式。

18.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述多个控制模式还包含以下模式中的至少一个：伏特瓦特模式、频率瓦特曲线模式和自动发电控制模式。

19.根据权利要求12至16中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述可再生电能生成资源包含光伏阵列，所述电能存储装置包含电池阵列，并且所述电能生产的时间相关预测包含太阳能生产预测。

20.根据权利要求12至16中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述可再生电能生成资源包含至少一个风能涡轮机，所述电能存储装置包含电池阵列，并且所述电能生产的时间相关预测包含风能生产预测。

21.根据权利要求12至16中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述电能生产的时间相关预测包含基于以下两个或更多个的集合：现场天空成像、卫星成像和气象建模。

22.根据权利要求12至16中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述方法还包含在刷新周期期满时周期性地更新所述时变控制信号的所述生成，其中所述周期性更新包含在所述刷新周期期满时计算并且使用从所述可再生电能生成资源和所述电能存储装置供应给电网的聚合的能量的新的基点值。

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