DE102015007405A1

DE102015007405A1 - Energy storage system

Info

Publication number: DE102015007405A1
Application number: DE102015007405.9A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Walter
Original assignee: Asd Automatic Storage Device GmbH
Current assignee: Asd Automatic Storage Device GmbH
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2016-12-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem (1) mit einem Hochenergiezellen (13) und Hochstromzellen (16) enthaltenden, wiederaufladbaren Energiespeicher (9), insbesondere zur Speicherung regenerativer Energie, für die Energieversorgung eines mit Verbrauchern (4–6) verbindbaren internen Stromversorgungsnetzes (2), welches mit einer Wirkleistungsmesseinrichtung (3) gekoppelt ist. Um zu erreichen, dass die Hochenergiezellen (13) und die Hochstromzellen (16) beim Laden und Entladen des Energiespeichers (9) elektrisch voneinander entkoppelt sind, schlägt die Erfindung vor, das Energiespeichersystem (1) mit einem Energiespeicher (9) auszurüsten, bei dem die unterschiedlichen Typen von Batteriezellen (13, 16) jeweils unterschiedlichen Energiespeichermodulen (12, 15) zugeordnet sind, welche dann, je nach Leistungsanforderung, parallel geschaltet werden können. Dabei umfassen die einzelnen Energiespeichermodule (12, 15) außer der jeweiligen Batteriezelle (13, 16) ein der Batteriezelle (13, 16) nachgeschaltetes, bidirektionales Energieübertragungsmodul (14), bei dem es sich, je nach dem zu versorgenden Stromversorgungsnetz (2), um einen bidirektionalen DC/DC-Wandler oder um einen bidirektionalen DC/AC-Wandler (14) handelt.The invention relates to an energy storage system (1) having a rechargeable energy store (9) containing high-energy cells (13) and high-current cells (16), in particular for storing regenerative energy, for supplying energy to an internal power supply network (2) connectable to consumers (4-6). , which is coupled to an active power measuring device (3). In order to achieve that the high-energy cells (13) and the high-current cells (16) are electrically decoupled from each other during charging and discharging of the energy store (9), the invention proposes to equip the energy storage system (1) with an energy store (9) in which the different types of battery cells (13, 16) are each associated with different energy storage modules (12, 15), which then, depending on the power requirement, can be connected in parallel. In this case, the individual energy storage modules (12, 15) except the respective battery cell (13, 16) a the battery cell (13, 16) downstream, bidirectional energy transfer module (14), in which, depending on the power supply network to be supplied (2), is a bidirectional DC / DC converter or a bidirectional DC / AC converter (14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem mit einem wiederaufladbaren Energiespeicher, insbesondere zur Speicherung regenerativer Energie, für die Energieversorgung eines mit Verbrauchern verbindbaren internen Stromversorgungsnetzes, welches mit einer Wirkleistungsmesseinrichtung gekoppelt ist.The invention relates to an energy storage system with a rechargeable energy storage device, in particular for storing regenerative energy, for the energy supply of an internal power supply network which can be connected to consumers and which is coupled to an active power measuring device.

Bei bekannten Energiespeichersystemen, die insbesondere für Photovoltaikanlagen entwickelt wurden, ist es beispielsweise aus dem aus dem Internet am 25.01.2015 abrufbaren Artikel „Solarbatterie” (http://de.wikipedia.org/wiki/Solarbatterie) bekannt, sogenannte Staplerbatterien zu verwenden, die üblicherweise bei Gabelstaplern als Traktionsbatterien eingesetzt werden. Derartige Batterien bestehen aus einer Vielzahl parallel und/oder seriell geschalteter, wiederaufladbarer Batteriezellen und weisen eine hohe Gesamtkapazität (Menge an elektrischer Ladung, welche die Batterie liefern bzw. speichern kann) auf, so dass bei einem entsprechenden C-Faktor der Batterie (Quotient aus dem maximalen Entladestrom und der Nennkapazität der Batterie) ein mit dem Energiespeichersystem verbundenes Stromversorgungsnetz über einen längeren Zeitraum mit Wirkleistung versorgbar ist.In known energy storage systems, which were developed in particular for photovoltaic systems, it is for example from the retrievable from the Internet on 25.01.2015 Article "Solar battery" (http://en.wikipedia.org/wiki/Solar battery) known to use so-called stacker batteries, which are commonly used in forklifts as traction batteries. Such batteries consist of a plurality of parallel and / or series-connected rechargeable battery cells and have a high total capacity (amount of electrical charge that can supply or store the battery), so that at a corresponding C-factor of the battery (quotient of the maximum discharge current and the rated capacity of the battery) connected to the energy storage system power supply network over a longer period of active power can be supplied.

Nachteilig bei diesen bekannten Solarbatterien ist unter anderem, dass sie relativ kostenintensiv sind, insbesondere wenn nicht Bleibatteriezellen, sondern aufgrund der geforderten hohen Zyklenfestigkeit von mehr als 10.000 Lade- und Entladezyklen Lithium-Ionen-Zellen verwendet werden. Denn üblicherweise bestehen diese Solarbatterien aus einer Vielzahl wiederaufladbarer Batteriezellen des gleichen Typs mit einer relativ hohen Kapazität (beispielsweise einer Kapazität von 300 Ah pro Zelle und einem C-Faktor von jeweils 0,33 C), wobei sich die Anzahl der Batteriezellen des Energiespeichersystems üblicherweise nach der maximal benötigten Leistung richtet.A disadvantage of these known solar batteries, inter alia, that they are relatively expensive, especially if not lead acid cells, but due to the required high cycle life of more than 10,000 charging and discharging lithium-ion cells are used. Because usually these solar batteries consist of a plurality of rechargeable battery cells of the same type with a relatively high capacity (for example, a capacity of 300 Ah per cell and a C-factor of 0.33 C), wherein the number of battery cells of the energy storage system usually after the maximum required power.

Beträgt also beispielsweise die für den Betrieb eines Restaurants während der Mittagszeit benötigte Wirkleistung 100 KW und wird während dieses Zeitraumes kurzzeitige zusätzliche Wirkleistung (etwa für den Betrieb von Öfen etc.) von etwa 100 KW benötigt, so werden bekannte Energiespeichersysteme derart ausgelegt, dass sie entweder während des gesamten Zeitraumes 200 KW bereitstellen können oder aber dass die 100 KW überschreitende Leistung des Energiespeichersystems von dem öffentlichen Netz zur Verfügung gestellt werden muss, was dann mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.Thus, for example, if the active power required for the operation of a restaurant during lunch time is 100 KW and during this period, short-term additional active power (for example for the operation of ovens, etc.) of about 100 KW is required, then known energy storage systems are designed such that they either provide 200 KW throughout the period, or that the 100 KW exceeding power of the energy storage system must be provided by the public network, which is then associated with additional costs.

Außerdem ist bei den bekannten Energiespeichersystemen erforderlich, dass relativ aufwendige Batteriemanagementsysteme eingesetzt werden, weil die einzelnen Batteriezellen üblicherweise elektrische sowohl parallel (Erhöhung der Kapazität) als auch seriell (Erhöhung der Spannung) miteinander verbunden werden müssen und erst dann über einen zentralen Wechselrichter (DC/AC-Wandler) mit dem Stromversorgungsnetz verbunden sind.In addition, in the known energy storage systems required that relatively expensive battery management systems are used because the individual battery cells usually electrical both parallel (increase in capacity) and serially (increase in voltage) must be connected to each other and only then via a central inverter (DC / AC converter) are connected to the power supply network.

Ferner ist es beispielsweise aus den Offenlegungsschriften DE 10 2012 110 030 A1 und US 2007/0166574 A1 bekannt, für besondere Einsätze unterschiedliche Typen von Batteriezellen zu verwenden. So werden beispielsweise sogenannte Hochstromzellen (Hochleistungszellen) dann eingesetzt, wenn kurzzeitig sehr hohe Ströme erforderlich sind. Diese Zellen verfügen in der Regel allerdings nur über eine geringe Kapazität, so dass als Batteriezellen, die über einen längeren Zeitraum Ströme zur Verfügung stellen, sogenannte Hochenergiezellen (Hoch-Kapazitätszellen) eingesetzt werden müssen. Diese weisen wiederum in der Regel den Nachteil auf, dass sie nur relativ geringe Ströme bereitstellen, so dass zur Bereitstellung höherer Ströme mehrere relativ kostenintensive Hochenergiezellen parallel geschaltet werden müssen.Furthermore, it is for example from the published patent applications DE 10 2012 110 030 A1 and US 2007/0166574 A1 known to use different types of battery cells for special applications. For example, so-called high-current cells (high-power cells) are used when very high currents are required for a short time. As a rule, however, these cells only have a small capacity so that so-called high-energy cells (high-capacity cells) have to be used as battery cells which supply currents over a relatively long period of time. These, in turn, usually have the disadvantage that they provide only relatively small currents, so that to provide higher currents several relatively expensive high-energy cells must be connected in parallel.

In den beiden vorstehend erwähnten Offenlegungsschriften wird daher vorgeschlagen, in einem gemeinsamen Energiespeicher Hochstromzellen und Hochenergiezellen parallel zu schalten, derart, dass der Energiespeicher eine gleichmäßige Kapazitätsverteilung über die unterschiedlichen Zellen in nach den jeweilig auftretenden Belastungszuständen mittels Kapazitäts- oder Ladungsausgleich erfährt.In the two abovementioned publications, it is therefore proposed to switch high-current cells and high-energy cells in parallel in a common energy store such that the energy store experiences a uniform capacitance distribution across the different cells in accordance with the respective load conditions by means of capacity or charge compensation.

Nachteilig ist bei derartigen bekannten Energiespeichern allerdings, dass die unterschiedlichen Batteriezellen beim Entladen und beim Laden des Energiespeichers nicht ausreichend elektrisch voneinander entkoppelt sind.A disadvantage of such known energy storage, however, that the different battery cells are not sufficiently decoupled from each other when discharging and charging the energy storage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energiespeichersystem der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem der Energiespeicher zwar ebenfalls Hochenergiezellen sowie Hochstromzellen zur Abpufferung von Leistungsspitzen umfasst, bei dem aber die Batteriezellen, insbesondere die Hochenergiezellen und die Hochstromzellen, beim Laden und Entladen weitgehend elektrisch voneinander entkoppelt sind.The invention has for its object to provide an energy storage system of the type mentioned, in which the energy storage also includes high-energy cells and high-current cells for buffering power peaks, but in which the battery cells, especially the high-energy cells and high-current cells, when charging and discharging largely electrically from each other are decoupled.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.This object is achieved by the features of claim 1. Further, particularly advantageous embodiments of the invention disclose the dependent claims.

Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, das Energiespeichersystem mit einem Energiespeicher auszurüsten, bei dem die unterschiedlichen Typen von Batteriezellen nicht direkt parallel geschaltet sind, sondern bei dem die Hochstrom- und Hochenergiezellen jeweils unterschiedlichen Energiespeichermodulen zugeordnet sind, welche dann, je nach Leistungsanforderung, parallel geschaltet werden können. Dabei umfassen die einzelnen Energiespeichermodule außer der jeweiligen Batteriezelle ein der Batteriezelle nachgeschaltetes, bidirektionales Energieübertragungsmodul, bei dem es sich, je nach dem zu versorgenden Stromversorgungsnetz, um einen bidirektionalen DC/DC-Wandler oder um einen bidirektionalen DC/AC-Wandler (bzw. um einen DC/DC-Wandler zur Spannungsanpassung mit nachgeschaltetem DC/AC-Wandler) handelt.The invention is based essentially on the idea of equipping the energy storage system with an energy store in which the different types of battery cells are not connected in parallel directly, but in which the High current and high energy cells are each assigned to different energy storage modules, which then, depending on the power requirement, can be connected in parallel. In this case, the individual energy storage modules except the respective battery cell downstream of the battery cell, bidirectional energy transfer module, which is, depending on the power supply network to be powered, a bidirectional DC / DC converter or a bidirectional DC / AC converter (or a DC / DC converter for voltage adjustment with downstream DC / AC converter) is.

Zwar liefern die Hochenergiezellen aufgrund ihrer geringeren Nennkapazität unter Umständen nur während eines relativ kurzen Zeitraumes hohe Leistungen, doch reicht dieses häufig aus, um Leistungsspitzen auf dem internen Stromversorgungsnetz auszugleichen, ohne dass ein Zuschalten des öffentlichen Netzes erforderlich ist.Although the high-energy cells may provide high power only for a relatively short period of time due to their lower nominal capacity, this is often sufficient to compensate for power surges on the internal power grid without the need to connect the public grid.

Zur Durchführung des bestimmungsgemäßen Betriebes des Energiespeichersystems überwacht die Wirkleistungsmesseinrichtung die über das Stromversorgungsnetz übertragene Wirkleistung und überträgt entsprechende Messwerte auf die Zentraleinheit. Sobald die Wirkleistung dann die von den ersten Energiespeichermodulen bereitgestellte Wirkleistung überschreitet, schaltet die Zentraleinheit die zweiten Energiespeichermodule zu.To carry out the intended operation of the energy storage system, the active power measuring device monitors the active power transmitted via the power supply network and transmits corresponding measured values to the central unit. As soon as the active power then exceeds the active power provided by the first energy storage modules, the central unit switches on the second energy storage modules.

Sollten die zweiten Energiespeichermodule die erforderliche Differenz an Wirkleistung nicht aufbringen und reicht auch der gegebenenfalls ebenfalls mit dem Stromversorgungsnetz verbundene Generator zur Erzeugung regenerativer Energie (z. B. Photovoltaikgenerator) nicht aus, so verbindet die Zentraleinheit das öffentliche Wechselstromnetz mit dem internen Stromversorgungsnetz.If the second energy storage modules do not provide the required difference in active power and if the regenerative energy generator (eg photovoltaic generator), which may also be connected to the power supply network, is insufficient, the central unit connects the public alternating current network to the internal power supply network.

Derartige Energiespeichermodule werden beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen Nr.: 10 2014 012 994.2 beschrieben, wobei der jeweilige DC/AC-Wandler vorzugsweise aus einem DC/DC-Wandler zur Erhöhung der Gleichspannung und einem nachgeschalteten DC/AC-Wandler besteht.Such energy storage modules, for example, in the unpublished German patent application with the file number: 10 2014 012 994.2 described, wherein the respective DC / AC converter preferably consists of a DC / DC converter for increasing the DC voltage and a downstream DC / AC converter.

Der Energiespeicher setzt sich in der Regel aus einer Vielzahl parallel geschalteter erster und zweiter Energiespeichermodule zusammen (z. B. im Falle eines Energiespeichers mit einer entnehmbaren Leistung von 1 MW aus über 3000 Energiespeichermodulen, deren Batteriezellen jeweils eine Nennkapazität von beispielsweise 300 Ah und einen C-Faktor von 0,33C aufweisen).As a rule, the energy store is composed of a large number of first and second energy storage modules connected in parallel (eg, in the case of an energy storage device with a removable power of 1 MW, over 3,000 energy storage modules whose battery cells each have a nominal capacity of, for example, 300 Ah and a C capacity) Factor of 0.33C).

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Anzahl der ersten Batteriezellen (d. h. der Hochenergiezellen) der ersten Energiespeichermodule derart gewählt, dass im aufgeladenen Zustand der ersten Batteriezellen die ersten Energiespeichermodule insgesamt eine Kapazität von mindestens 304320 Wh besitzen und während eines Zeitraumes von mindestens 3 Stunden mit einer Wirkleistung von mindestens 100 kW entladbar sind. Hingegen ist die Anzahl der zweiten Batteriezellen (d. h. der Hochstromzellen) der zweiten Energiespeichermodule derart gewählt, dass im aufgeladenen Zustand der zweiten Batteriezellen die zweiten Energiespeichermodule insgesamt eine Kapazität von mindestens 20480 Wh besitzen und während eines Zeitraumes von 0,25 Stunden mit einer Wirkleistung von mindestens 80 kW entladbar sind.In a preferred embodiment of the invention, the number of first battery cells (ie the high energy cells) of the first energy storage modules is selected such that in the charged state of the first battery cells, the first energy storage modules have a total capacity of at least 304320 Wh and during a period of at least 3 hours with an active power of at least 100 kW are dischargeable. By contrast, the number of second battery cells (ie, the high-current cells) of the second energy storage modules is selected such that in the charged state of the second battery cells, the second energy storage modules have a total capacity of at least 20480 Wh and during a period of 0.25 hours with an active power of at least 80 kW are dischargeable.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will become apparent from the following, with reference to figures explained embodiments. Show it:

1 den zeitlichen Verlauf der beispielsweise von einem Restaurant während der Mittagszeit benötigten Leistung, wobei während zweier relativ kurzer Zeitabschnitte ein erhöhter Strom- und damit Leistungsverbrauch erforderlich ist, und 1 the time course of the power required for example by a restaurant during lunch time, during which an increased power and thus power consumption is required during two relatively short periods of time, and

2 ein vereinfachtes Schaltbild eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems, das mit einem einphasigen Stromversorgungsnetz verbunden ist. 2 a simplified circuit diagram of an energy storage system according to the invention, which is connected to a single-phase power supply network.

In 1 ist die benötigte Wirkleistung N in KW beispielsweise eines Restaurants während eines Zeitabschnittes t1 (hier: zwischen 11.45 und 14 Uhr) dargestellt. Während der überwiegenden Zeit benötigt das Restaurant eine Wirkleistung N von etwa 100 kW. Allerdings wird während zweier relativ kleiner Zeitabschnitte t << t1 (etwa durch das Einschalten extrem viel Strom verbrauchender Verbraucher) zusätzliche Wirkleistung von ca. 80 kW benötigt.In 1 is the required active power N in KW, for example, a restaurant during a period t1 (here: between 11.45 and 14 clock) shown. During most of the time the restaurant needs an active power N of about 100 kW. However, during two relatively small periods of time t << t1 (for example, by switching on extremely much power consuming consumer) additional active power of about 80 kW needed.

2 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems 1, das mit einem einphasigen internen Wechselstromversorgungsnetz 2 verbunden ist. Außerdem sind mit dem Stromversorgungsnetz 2 eine Wirkleistungsmesseinrichtung 3, mehrere Verbraucher 4–6 sowie über einen Solarwechselrichter 7 eine Photovoltaikanlage 8 verbunden. 2 shows a simplified circuit diagram of an energy storage system according to the invention 1 Using a single-phase internal AC power supply 2 connected is. Moreover, with the power supply network 2 an active power measuring device 3 , several consumers 4 - 6 as well as a solar inverter 7 a photovoltaic system 8th connected.

Das Energiespeichersystem 1 umfasst einen Energiespeicher 9 sowie eine mit der Wirkleistungsmesseinrichtung 3 verbundene, den Energiespeicher 9 ansteuernde Zentraleinheit 11.The energy storage system 1 includes an energy store 9 and one with the active power measuring device 3 connected, the energy storage 9 controlling central unit 11 ,

Der Energiespeicher 9 enthält mehrere parallel geschaltete erste Energiespeichermodule 12. Diese bestehen im Wesentlichen jeweils aus mindestens einer ersten Batteriezelle 13 (vorzugsweise einer Lithium-Ionen-Batteriezelle) und einem dieser Batteriezelle 13 nachgeschalteten bidirektionalen Energieübertragungsmodul 14, bei dem es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um einen DC/AC-Wandler handelt. Dieser wandelt die Gleichspannung der ersten Batteriezelle 13 in eine dem internen Stromversorgungsnetz 2 entsprechende Wechselspannung um.The energy storage 9 contains several parallel first energy storage modules 12 , These essentially each consist of at least one first battery cell 13 (Preferably, a lithium-ion battery cell) and a this battery cell 13 downstream bidirectional energy transfer module fourteen , which is a DC / AC converter in the illustrated embodiment. This converts the DC voltage of the first battery cell 13 into an internal power grid 2 corresponding AC voltage to.

Bei den Batteriezellen 13 der Energiespeichermodule 12 des Energiespeichers 9 handelt es sich um Hochenergiezellen, deren Kapazitäten im aufgeladenen Zustand der Batteriezellen 13 so groß ist, dass der Energiespeicher die mit dem internen Stromversorgungsnetz 2 verbundenen Verbraucher 4–6, während eines vorgegebenen längeren ersten Zeitabschnittes (t1), mit einer vorgegebenen maximalen Wirkleistung versorgen kann.At the battery cells 13 the energy storage modules 12 of the energy store 9 These are high-energy cells whose capacities are in the charged state of the battery cells 13 so big is that the energy storage the with the internal power grid 2 connected consumers 4 - 6 , during a predetermined longer first period of time (t1), can supply with a predetermined maximum active power.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem der Energiespeicher 9 also mindestens über einen Zeitraum von 3 Stunden eine Leistung von 100 kW bereitstellen muss, sollte er mindestens 317 erste Energiespeichermodule 12 umfassen, wenn jedem ersten Energiespeichermodul 12 nur eine Batteriezelle 13 zugeordnet ist, wobei die Batteriezellen 13 jeweils eine Nennkapazität CN von mindestens 300 Ah und einen C-Faktor von 0,33 besitzen sollten.In the embodiment described above, wherein the energy storage 9 that is, to provide at least 100kW of power for at least 3 hours, it should have at least 317 first energy storage modules 12 include, if every first energy storage module 12 only one battery cell 13 is assigned, wherein the battery cells 13 each should have a nominal capacity CN of at least 300 Ah and a C-factor of 0.33.

Der Energiespeicher 9 enthält außerdem mehrere parallel geschaltete zweite Energiespeichermodule 15. Diese bestehen im Wesentlichen jeweils aus mindestens einer zweiten Batteriezelle 16 (vorzugsweise ebenfalls einer Lithium-Ionen-Batteriezelle) und einem dieser Batteriezelle 16 nachgeschalteten bidirektionalen DC/AC-Wandler, der dem DC/AC-Wandler 14 des ersten Energiespeichermodules 12 entspricht.The energy storage 9 also contains several parallel second energy storage modules 15 , These essentially each consist of at least one second battery cell 16 (Preferably also a lithium-ion battery cell) and one of these battery cell 16 Downstream bidirectional DC / AC converter, the DC / AC converter fourteen of the first energy storage module 12 equivalent.

Bei den Batteriezellen 16 der zweiten Energiespeichermodule 15 handelt es sich um Hochstromzellen, d. h. die Nennkapazitäten der Batteriezellen 16 können wesentlich kleiner gewählt werden wie die Nennkapazitäten der ersten Batteriezellen 13, und zwar derart, dass sie die mit dem internen Stromversorgungsnetz 2 verbundenen Verbraucher 4–6, während vorgegebener kurzzeitiger Zeitabschnitte (t2), mit einer vorgegebenen maximalen Wirkleistung versorgen können.At the battery cells 16 the second energy storage modules 15 these are high-current cells, ie the rated capacities of the battery cells 16 can be chosen much smaller than the nominal capacity of the first battery cells 13 in such a way that they are connected to the internal power supply network 2 connected consumers 4 - 6 , during predetermined short-term periods (t2), can provide with a given maximum active power.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem der Energiespeicher 9 also zusätzlich zu den 100 kW noch mindestens zweimal während eines Zeitabschnittes t von ca. 15 Minuten eine Leistung von 80 kW bereitstellen muss, sollte der Energiespeicher 9 mindestens noch weitere 80 zweite Energiespeichermodule 15 enthalten, wenn jedem zweiten Energiespeichermodul 15 ebenfalls nur eine Batteriezelle 16 zugeordnet ist, wobei die Batteriezellen 16 jeweils eine Nennkapazität C_N von mindestens 80 Ah und einen C-Faktor von 4 besitzen sollten.In the embodiment described above, wherein the energy storage 9 So in addition to the 100 kW still at least twice during a period t of about 15 minutes, a power of 80 kW must provide the energy storage 9 at least another 80 second energy storage modules 15 included if every second energy storage module 15 also only one battery cell 16 is assigned, wherein the battery cells 16 each should have a nominal capacity C _N of at least 80 Ah and a C-factor of the fourth

Die Zentraleinheit 11 ist daher derart ausgebildet, dass sie während des bestimmungsgemäßen Betriebes des Energiespeichersystems den zweiten Energiespeicher 10 immer dann aktiviert, wenn sie von der Wirkleistungsmesseinrichtung 3 während des vorgegebenen ersten Zeitabschnittes (t1) die Mitteilung erhält, dass die von dem ersten Energiespeicher 9 bereitgestellte Wirkleistung von 100 kW überschritten ist. Sobald die Zentraleinheit 11 feststellt, dass die Wirkleistung einen Wirkleistungs-Schwellenwert (z. B. 99 kW) unterschritten hat, schaltet sie den zweiten Energiespeicher 10 wiederum vom Netz.The central unit 11 is therefore designed such that it during the intended operation of the energy storage system, the second energy storage 10 always activated when coming from the active power measuring device 3 during the predetermined first period of time (t1) the message receives that from the first energy store 9 provided active power of 100 kW is exceeded. Once the central unit 11 determines that the active power has fallen below an active power threshold (eg, 99 kW), it switches the second energy storage device 10 again from the grid.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite Energiespeichermodul statt nur jeweils einer Batteriezelle zwei oder mehr parallel geschaltete, wiederaufladbare Batteriezellen enthält, so dass die Anzahl der Energiespeichermodule sich entsprechend verringert.Of course, the invention is not limited to the embodiment described above. For example, it may be provided that the first and / or the second energy storage module contains, instead of only one battery cell in each case, two or more rechargeable battery cells connected in parallel, so that the number of energy storage modules is correspondingly reduced.

Ferner muss es sich bei dem internen Stromversorgungsnetz 2 nicht zwingend um ein einphasiges Netz handeln. Vielmehr kann auch ein dreiphasiges internes Stromversorgungsnetz vorgesehen werden, welches mit einem dreiphasigen öffentlichen Wechselstromnetz verbindbar ist. In diesem Fall sind dann mit jedem der drei Außenleiter des internen Stromversorgungsnetzes mehrere Energieübertragungsmodule verbindbar.Furthermore, it must be the internal power supply network 2 not necessarily a single-phase network. Rather, a three-phase internal power supply network can be provided, which can be connected to a three-phase public AC network. In this case, a plurality of energy transfer modules can then be connected to each of the three outer conductors of the internal power supply network.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: EnergiespeichersystemEnergy storage system
22: (internes) Wechselstromversorgungsnetz, Stromversorgungsnetz(internal) AC power grid, power grid
33: WirkleistungsmesseinrichtungActive power measurement device
4–64-6: Verbraucherconsumer
77: SolarwechselrichterSolar inverters
88th: Photovoltaikanlagephotovoltaic system
99: Energiespeicherenergy storage
1111: Zentraleinheitcentral processing unit
1212: (erstes) Energiespeichermodul(first) energy storage module
1313: (erste) Batteriezelle, Hochenergiezelle(first) battery cell, high energy cell
1414: Energieübertragungsmodul, DC/AC-WandlerEnergy transfer module, DC / AC converter
1515: (zweites) Energiespeichermodul(second) energy storage module
1616: (zweite) Batteriezelle, Hochstromzelle(second) battery cell, high current cell
NN: Wirkleistungactive power
t, t1t, t1: Zeitabschnitteperiods

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012110030 A1 [0006]
US 2007/0166574 A1 [0006]
DE 102014012994 [0015]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Article "Solar Battery" (http://en.wikipedia.org/wiki/Solar Battery) [0002]

Claims

Energy storage system with a rechargeable energy storage ( 9 ), in particular for the storage of renewable energy, for the energy supply of a consumer ( 4 - 6 ) connectable internal power supply network ( 2 ), which with an active power measuring device ( 3 ), having the features: a) the energy store ( 9 ) comprises at least a first energy storage module ( 12 ) and one with the first energy storage module ( 12 ) electrically parallel connectable second energy storage module ( 15 ), and one with the active power measuring device ( 3 ), the energy storage modules ( 12 . 15 ) controlling central unit ( 11 ); b) each energy storage module ( 12 . 15 ) comprises at least one rechargeable battery cell ( 13 . 16 ), each having a bidirectional energy transfer module ( fourteen ) whose output voltage is the voltage of the internal power supply network ( 2 ) corresponds; c) at the battery cell ( 13 ) of the first energy storage module ( 12 ) is a high energy cell and the battery cell ( 16 ) of the second energy storage module ( 15 ) is a high current cell.

Energy storage system according to claim 1, characterized in that it is in the power supply network ( 2 ) around an AC network and in the energy transfer modules ( fourteen ) of the two energy storage modules ( 12 . 15 ) is in each case a DC / AC converter or in each case a DC / DC converter with a downstream DC / AC converter.

Energy storage system according to claim 1, characterized in that it is in the power supply network ( 2 ) to a DC network and the energy transfer modules ( fourteen ) of the two energy storage modules ( 12 . 15 ) is in each case a DC / DC converter.

Energy storage system according to claim 2 or 3, characterized in that the first and / or second energy storage module ( 12 . 15 ) comprises a plurality of parallel connected, rechargeable battery cells.

Energy storage system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the number of first battery cells ( 13 ) of the first energy storage modules ( 12 ) is selected such that in the charged state of the first battery cells ( 13 ) the first energy storage modules ( 12 ) have a total capacity of at least 304320 Wh, being dischargeable during a period of at least 3 hours with an active power of at least 100 kW, and that the number of second battery cells ( 16 ) of the second energy storage modules ( 15 ) is selected such that in the charged state of the second battery cells ( 16 ) the second energy storage modules ( 15 ) have a total capacity of at least 20480 Wh, whereby they are dischargeable during a period of 0.25 hours with an active power of at least 80 kW.

Energy storage system according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is in the rechargeable battery cells ( 13 . 16 ) is about lithium-ion battery cells.