DE102016211887A1 - Power control with battery storage systems - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines an ein elektrisches Leistungsversorgungsnetz angeschlossenen Batteriespeichersystems, wobei eine Regelungseinrichtung eine von der Zeit abhängige Frequenz des elektrischen Leistungsversorgungsnetzes bei einer Änderung der Frequenz aus einem Totbandbereich hinaus mittels Ladens oder Entladens des Batteriespeichersystems regelt, wobei die Regelungseinrichtung die Frequenz des elektrischen Leistungsversorgungsnetzes zur Berücksichtigung einer Zeitverzögerung der Regelung mittels Verwendung des aktuellen Frequenzwertes nachregelt.The present invention relates to a method and a device for controlling a battery storage system connected to an electric power supply network, wherein a control device regulates a time dependent frequency of the electric power supply network with a change in frequency from a dead band area by means of charging or discharging the battery storage system, wherein the Control device adjusts the frequency of the electrical power supply network to account for a time delay of the control by using the current frequency value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und eine entsprechende Vorrichtung.The invention relates to a method according to the preamble of the main claim and a corresponding device.

Batteriespeichersysteme können neben Energiespeicherung auch Netzdienstleistungen erbringen. Aufgrund der Fähigkeit zur Energieaufnahme und -abgabe und sehr großer Reaktionszeitdauern eignen sich Batteriespeicher zur Erbringung von Primärregelleistung. Da die Reaktionszeiten derart klein sind, dass die benötigten Zeitfenster für die Minimalanforderungen der Primärregelleistung unterboten werden, sind neuartige Betriebsstrategien zu entwickeln.Battery storage systems can also provide network services in addition to energy storage. Due to the ability to absorb and dispense energy and very long reaction times, battery storage is suitable for providing primary control power. Since the reaction times are so small that the required time windows for the minimum requirements of the primary control power are undercut, novel operating strategies have to be developed.

In herkömmlichen Anlagen wird jede Frequenzspitze mit einer Zeitverzögerung nachgebildet. Hieraus ergibt sich für den Betrieb, dass für jede Frequenz außerhalb eines Totbandes äquivalent zur Leistungs-Frequenzkurve gemäß 1 eine Leistung für die vorgegebene Frequenz mit einem Leistungsgradienten abgerufen wird. Innerhalb von Toleranzen und zusätzlichen systembedingten, aufgrund von Wechselrichtereinheiten, Steuereinheiten, Batterie-Managementmodulen und Batterien erlaubten Reaktionszeiten, erfolgt dies zeitversetzt. Hierdurch kann es passieren, dass die Zeitverzögerung bewirkt, dass eine Leistungsanpassung ausgeführt wird, die nicht mehr dem aktuellen Zeitpunkt hinsichtlich aktueller Frequenz und aktuellem Leistungsanpassungsbedarf entspricht und damit einer Stabilisierung entgegengewirkt wird. Eine vorgegebene Zeitverzögerung kann beispielsweise 30 Sekunden sein bis eine volle Leistungsbereitschaft gegeben ist. Bis dahin ist leistungsabhängig jeweils Spielraum hinsichtlich einer Regelleistungserbringung gegeben. Welche negativen Auswirkungen dies hervorrufen kann, ist in 2 dargestellt.In conventional systems, each frequency peak is replicated with a time delay. It follows for the operation that for each frequency outside a dead band equivalent to the power-frequency curve according to 1 a power for the given frequency is retrieved with a power gradient. Within tolerances and additional system-related, due to inverter units, control units, battery management modules and batteries allowed reaction times, this takes place with a time delay. This may cause the time delay to cause a power adjustment to be performed that no longer conforms to the current time, current frequency, and current power adjustment needs, thereby counteracting stabilization. A predetermined time delay can be, for example, 30 seconds until full performance is given. Until then, depending on performance, there is scope for regulating power provision. What negative effects this can cause is in 2 shown.

Es ist Aufgabe der Erfindung für ein an ein Leistungsversorgungsnetz zur Erbringung von Primärregelleistung angeschlossenes Batteriespeichersystem ein Betriebsverfahren zur Regelung von Primärregelleistung derart bereit zu stellen, dass das Leistungsversorgungsnetz stabilisiert wird und nicht erforderliche elektrische Leistungsabgaben des Batteriesystems vermieden werden. Es sollen destabilisierende Leistungsabgaben oder Leistungsaufnahmen von Batteriespeichersystemen zu Frequenzspitzen vermieden werden. Batteriespeichersysteme sollen energiesparend betrieben werden.It is the object of the invention for a battery storage system connected to a power supply network for providing primary control power to provide an operating method for regulating primary control power in such a way that the power supply network is stabilized and unnecessary electrical power outputs of the battery system are avoided. It is to be avoided destabilizing power outputs or power consumption of battery storage systems to frequency peaks. Battery storage systems should be operated energy-saving.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch und eine Vorrichtung gemäß dem Nebenanspruch gelöst.The object is achieved by a method according to the main claim and a device according to the independent claim.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Regelung eines an ein elektrisches Leistungsversorgungsnetz angeschlossenen Batteriespeichersystems vorgeschlagen, wobei eine Regelungseinrichtung eine von der Zeit abhängige Frequenz des elektrischen Leistungsversorgungsnetzes bei einer Änderung der Frequenz aus einem Totbandbereich hinaus mittels Ladens oder Entladens des Batteriespeichersystems regelt, wobei die Regelungseinrichtung die Frequenz des elektrischen Leistungsversorgungsnetzes zur Berücksichtigung einer Zeitverzögerung der Regelung mittels Verwendung des aktuellen Frequenzwertes nachregelt.According to a first aspect, a method is proposed for regulating a battery storage system connected to an electrical power supply network, wherein a regulating device regulates a time-dependent frequency of the electrical power supply network when the frequency changes from a deadband area by means of charging or discharging the battery storage system adjusts the frequency of the electrical power supply network to account for a time delay of the control by using the current frequency value.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Regelung eines an ein elektrisches Leistungsversorgungsnetz angeschlossenen Batteriespeichersystems vorgeschlagen, wobei eine Regelungseinrichtung eine von der Zeit abhängige Frequenz des elektrischen Leistungsversorgungsnetzes bei einer Änderung der Frequenz aus einem Totbandbereich hinaus mittels Ladens oder Entladens des Batteriespeichersystems regelt, wobei die Regelungseinrichtung derart eingerichtet ist, die Frequenz des elektrischen Leistungsversorgungsnetzes zur Berücksichtigung einer Zeitverzögerung der Regelung mittels Verwendung des aktuellen Frequenzwertes nach zu regeln.According to a second aspect, a device for controlling a battery storage system connected to an electrical power supply network is proposed, wherein a control device regulates a time-dependent frequency of the electrical power supply network with a change in frequency from a deadband area by means of charging or discharging the battery storage system, wherein the control device is set up to regulate the frequency of the electrical power supply network to account for a time delay of the control by using the current frequency value.

Totbandbereich kann ein Frequenzbereich eines Leistungsversorgungsnetzes sein, innerhalb dessen eine Regelungseinrichtung nicht stabilisierend eingreift. Ein Totbandbereich kann von einschließlich 49,99 Hz bis einschließlich 50,01 Hz definiert sein.Deadband area may be a frequency range of a power supply network within which a control device does not intervene in a stabilizing manner. A dead band range can be defined as including 49.99 Hz up to and including 50.01 Hz.

Mittels einer übergeordneten Steuerung wird die sehr kleine Ansprechzeitdauer von Batteriespeichersystemen für Primärregelleistung innerhalb der gegebenen Regularien optimiert, um zum einen die Leistungsspitzen und somit einen verlustbehafteten Betrieb zu reduzieren. Zeitgleich soll das Netz mittels intelligenter Betriebsführung wirksamer, im Vergleich zum Stand der Technik, stabilisiert werden.By means of a higher-level controller, the very short response time of battery storage systems for primary control power is optimized within the given regulations in order to reduce the power peaks and thus a lossy operation on the one hand. At the same time, the network is to be stabilized more effectively by means of intelligent operation management, in comparison to the state of the art.

Erfindungsgemäß wird eine intelligente Steuerung von Batteriespeichern zur Erbringung von Primärregelleistung unter Einhaltung der Regularien, mit verbesserter Systemperformanz und gleichzeitiger Stabilisierung des Netzes durch die Ausnutzung der sehr kleinen Reaktionszeitdauern von Batteriespeichern und der Regelgrenzen bzw. der Schaltrichtlinien vorgeschlagen. Dies führt wirksam zu, im Vergleich zum Stand der Technik, kleineren Energieverlusten von Batteriespeichern. Aufgrund, im Vergleich zum Stand der Technik, kleineren benötigten Leistungen wird die Alterung des Batteriesystems, vor allem bei reduzierter Anzahl an hohen Leistungen verlangsamt. Mittels der vorgeschlagenen intelligenten Primärregelleistungsregelung wird eine erhöhte Netzstabilität durch Vermeidung von Übersteuerungen bewirkt. Unter Einbindung von Vorhersage-Berechnungen wird ein Batteriespeicher erfindungsgemäß vorhersagbarer und steuerbarer, wobei sich, im Vergleich zum Stand der Technik, größere Effizienzwerte ergeben.According to the invention, an intelligent control of battery storage for the provision of primary control performance in compliance with the regulations, with improved system performance and simultaneous stabilization of the network by exploiting the very small reaction periods of battery storage and the Control limits or the switching guidelines proposed. This effectively adds to smaller energy losses from battery storage compared to the prior art. Due to, compared to the prior art, smaller required services, the aging of the battery system is slowed down, especially with a reduced number of high performance. By means of the proposed intelligent primary control power control, increased network stability is achieved by avoiding overmodulation. Using prediction calculations, a battery store becomes more predictable and controllable according to the invention, resulting in greater efficiency values than in the prior art.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in Verbindung mit den Unteransprüchen beansprucht.Further advantageous embodiments are claimed in conjunction with the subclaims.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Regelungseinrichtung einen eine Regelung auslösenden Frequenzwert und einen aktuellen Frequenzwert jeweils mit den Grenzen des Totbandbereichs vergleichen.According to an advantageous embodiment, the control device can compare a frequency value triggering a control and a current frequency value with the limits of the deadband range.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Regelungseinrichtung bei einer gleichen Lage der beiden Frequenzwerte relativ zu einer Grenze das Laden oder Entladen beibehalten oder bei einer unterschiedlichen Lage relativ zu einer Grenze oder bei Lagen innerhalb des Totbandbereichs ein Laden oder Entladen unterlassen.According to a further advantageous embodiment, the control device may maintain loading or unloading relative to a limit for a same position of the two frequency values or may refrain from loading or unloading at a different position relative to a limit or at locations within the deadband range.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Regelungseinrichtung einen eine Regelung auslösenden Frequenztrend mit einem aktuellen Frequenztrend vergleichen und bei einem Unterschied von einem Laden in ein Entladen oder umgekehrt regeln.According to a further advantageous embodiment, the control device can compare a frequency trend triggering a control with a current frequency trend and, in the case of a difference, regulate a charge into a discharge or vice versa.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Regelungseinrichtung einen Frequenztrend mittels der ersten Ableitung von der Frequenz von der Zeit erfassen.According to a further advantageous embodiment, the control device can detect a frequency trend by means of the first derivative of the frequency of the time.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Regelungseinrichtung einen Unterschied zweier Frequenztrends mittels unterschiedlicher Vorzeichen der jeweiligen ersten Ableitung von der Frequenz nach der Zeit erfassen.According to a further advantageous embodiment, the control device can detect a difference of two frequency trends by means of different signs of the respective first derivative of the frequency after the time.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Regelungseinrichtung einen Unterschied zweier Frequenztrends mittels eines Nulldurchgangs der ersten Ableitung von der Frequenz nach der Zeit erfassen.According to a further advantageous embodiment, the control device can detect a difference of two frequency trends by means of a zero crossing of the first derivative of the frequency after the time.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Regelungseinrichtung einen Unterschied zweier Frequenztrends erfassen, wenn die aktuelle Frequenz außerhalb des Totbandbereichs liegt.According to a further advantageous embodiment, the control device can detect a difference between two frequency trends when the current frequency is outside the deadband range.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Regelungseinrichtung ein Laden oder Entladen unterlassen, wenn die aktuelle Frequenz sich nach innerhalb des Totbandbereichs verändert.According to a further advantageous embodiment, the control device may refrain from loading or unloading when the actual frequency changes to within the deadband range.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Regelungseinrichtung ein Laden oder Entladen nach Ablauf der Zeitverzögerung nach Erfassen des aktuellen Frequenzwertes bewirken.According to a further advantageous embodiment, the control device can cause charging or discharging after the time delay has elapsed after detecting the current frequency value.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Regelungseinrichtung sich auf deren Initialisierungszustand zurück setzen, wenn die Regelungseinrichtung gemäß den Ansprüchen 6, 7 und 8 einen Unterschied zweier Frequenztrends oder gemäß Anspruch 9 die aktuelle Frequenz im Totbandbereich erfasst.According to a further advantageous embodiment, the control device can be set back to its initialization state when the control device according to claims 6, 7 and 8 detects a difference between two frequency trends or according to claim 9, the current frequency in the deadband.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Regelungseinrichtung auf das Batteriespeichersystem wirken, solange die Regelungseinrichtung gemäß Ansprüche 6, 7 und 8 weder einen Unterschied zweier Frequenztrends noch gemäß Anspruch 9 die aktuelle Frequenz im Totbandbereich erfasst.According to a further advantageous embodiment, the control device can act on the battery storage system, as long as the control device according to claims 6, 7 and 8 detects neither a difference between two frequency trends nor according to claim 9, the current frequency in the deadband area.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described in more detail by means of exemplary embodiments in conjunction with the figures. Show it:

1 eine bekannte Frequenzkennlinie zur Erbringung von Primärregelleistung; 1 a known frequency characteristic for the provision of primary control power;

2 einen Frequenzverlauf mit zeitversetzter aktueller Leistungsantwort; 2 a frequency response with time-shifted current power response;

3 eine Darstellung zu einem erfindungsgemäßen Verfahren; 3 a representation of a method according to the invention;

4 eine weitere Darstellung zu einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren; 4 a further illustration of another method according to the invention;

5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 5 an embodiment of a device according to the invention.

1 zeigt eine Darstellung einer herkömmlichen Frequenzkennlinie zur Erbringung von Primärregelleistung. Knapp oberhalb der 50 Hz und unterhalb der 50 Hz sind gestrichelt dargestellt die Grenzen einer Totbandbereichs dargestellt. 1 zeigt die Abhängigkeit einer Netzfrequenz F/Hz von einer mittels des Energieversorgungsnetzes bereitgestellten elektrischen Leistung P/kW. 1 shows a representation of a conventional frequency characteristic for the provision of primary control power. Just above the 50 Hz and below the 50 Hz, the limits of a deadband range are shown in dashed lines. 1 shows the dependence of a grid frequency F / Hz of an electrical power P / kW provided by the power grid.

2 zeigt eine Darstellung eines Frequenzverlaufes, und zwar oben, eines Energieversorgungsnetzes. Unten ist eine zeitversetzte aktuelle Leistungsantwort dargestellt. Die beiden Kreise weisen auf die dadurch entstehenden Probleme hin. 2 shows a representation of a frequency response, and above, of a power grid. Below is a time-shifted current performance response. The two circles indicate the resulting problems.

3 zeigt eine Darstellung zu einem erfindungsgemäßen Verfahren. 3 zeigt real gemessenes sekündliche Frequenzdaten vom 3. Juni 2015 mit einem Totbandbereich zwischen 49,99 Hz und 50,01 Hz sowie gezoomten Abschnitt zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen optimierten Primärregelleistungsstrategieansatzes. Die Erbringung von primärer Regelleistung wird abhängig von der Netzfrequenz gesteuert. 3 zeigt die Netzfrequenz von einem Tag, und zwar hier sekündlich gemessen am 3. Juni 2015 mit erlaubten Totbandbereich zwischen 49,99 Hz und 50,01 Hz in dem keine primäre Regelleistung erbracht werden muss und der gesunden beispielhaften Frequenz zur Verdeutlichung des Ansatzes. Betrachtet man den gesunden Bereich, sieht man eine steigende Frequenz (A) nach dem Totbandbereich mit anschließendem Abfall der Frequenz (B). Würde man die normale Steuerung zur Primärregelleistung mit einem Zeitdelay verwenden, das heißt mit einer Zeitverzögerung verwenden, würde im schlechtesten Fall bei Abfall der Frequenz wieder auf 50 Hz die eigentliche Primärregelleistung mit Zeittoleranz greifen und die Frequenz aufgrund des Zeitversatzes weiter unter 50 Hz senken (C), da die Regelung aus (A) noch aktiv ist. Würde die neue verbesserte Primärregelleistungsteuerung greifen, könnte die Frequenzspitze innerhalb der Toleranzen vermieden werden, da die aktuelle Frequenz mit einbezogen wird. In diesem Fall würde neben der Netzstabilisierung, sogar die Leistungsbereitstellung entfallen und somit Energie gesparte werden. Es bieten sich zwei Lösungsvorschläge an. 3 shows a representation of a method according to the invention. 3 shows real measured per second frequency data of 3 June 2015 with a dead band range between 49.99 Hz and 50.01 Hz and zoomed section to illustrate the optimized primary control power strategy approach according to the invention. The provision of primary control power is controlled depending on the grid frequency. 3 shows the grid frequency of one day, here every second measured on June 3, 2015 with deadband range between 49.99 Hz and 50.01 Hz in which no primary control power must be provided and the sound exemplary frequency to illustrate the approach. Looking at the healthy area, one sees an increasing frequency (A) after the deadband area followed by a drop in frequency (B). If one were to use the normal control to the primary control power with a time delay, that is to use with a time delay, in the worst case would fall back to 50 Hz the actual primary control power with time tolerance and drop the frequency due to the time lag further below 50 Hz (C ), because the control from (A) is still active. If the new improved primary control power control were to be effective, the frequency peak within the tolerances could be avoided as the actual frequency is included. In this case, in addition to grid stabilization, even the power supply would be eliminated and thus energy saved. There are two possible solutions.

Lösungsvorschlag 1:Suggested solution 1:

Technisch würde man eine vergangene Frequenz (A) mit der aktuellen Frequenz (C) vergleichen. Ist ein umgekehrter Frequenztrend zu erkennen, würde die Leistung neu gesetzt werden. Erst wenn die Minimalforderungen an die Primärregelleistung, und zwar volle Leistungsbereitschaft innerhalb von 30 Sekunden gewichtet mit dem Leistungsfaktor, greifen muss, wird die letzte gesetzte frequenzabhängige Leistung erbracht. Hierbei kann sichergestellt werden, dass die bestmögliche Frequenzregulierung innerhalb der regulierten Zeittoleranzen gewährleistet wird. Zudem muss technisch die Ansprechzeit des Speichersystems berücksichtigt werden, da dieses ebenso einen Zeitversatz mit sich bringt. Mathematisch kann der erste Lösungsvorschlag folgendermaßen dargestellt werden: P = P(f(t)) ⇒ ft-xs > 50,01 ⋀ f(t) > 50,01 ⋁ ft-xs < 49,99 ⋀ f(t) < 49,99 P = 0 ⇒ ft-xs > 50,01 ⋀ f(t) < 50,01 ⋁ ft-xs < 49,99 ⋀ f(t) > 49,99 ⋀ 49,99 ≤ f ≤ 50,01 Technically, one would compare a past frequency (A) with the current frequency (C). If a reverse frequency trend is detected, the power would be reset. Only when the minimum demands on the primary control power, namely full power readiness within 30 seconds weighted with the power factor, must reach, the last set frequency-dependent power is provided. It can be ensured that the best possible frequency regulation is guaranteed within the regulated time tolerances. In addition, technically the response time of the memory system must be considered, as this also brings a time lag with it. Mathematically, the first proposed solution can be represented as follows: P = P (f (t)) ⇒ f t -xs> 50.01 ⋀ f (t)> 50.01 ⋁ f t-xs <49.99 ⋀ f (t) <49.99 P = 0 ⇒ f t -xs> 50.01 ⋀ f (t) <50.01 ⋁ f t-xs <49.99 ⋀ f (t)> 49.99 ⋀ 49.99 ≦ f ≦ 50.01

Lösungsvorschlag 2 ist in Verbindung mit 4 dargestellt. 4 zeigt einen Frequenzausschnitt mit sekündlich gemessenen Werten vom 3. Juni 2015 (obere Darstellung) und der ersten Ableitung der Frequenz nach der Zeit (untere Darstellung) mit einer Hervorhebung eines Nulldurchgangs. Eine Messeinrichtung kann die aktuelle Frequenz erfassen. Gemäß 4 ist in der oberen Teilgrafik ein Frequenzausschnitt dargestellt. Dazu unten findet sich eine Darstellung der ersten Ableitung der Frequenz nach der Zeit. Würde man sich die aktuelle Frequenz zum Zeitpunkt tx und höchste zeitverzögerte Frequenz tΔX ansehen, würde man einen Frequenztrendwechsel innerhalb der erlaubten zeitlichen Toleranzen wahrnehmen.Suggested solution 2 is in connection with 4 shown. 4 shows a frequency excerpt with values measured every second of June 3, 2015 (upper illustration) and the first derivative of the frequency after the time (lower illustration) with a highlighting of a zero crossing. A measuring device can record the current frequency. According to 4 the upper part of the diagram shows a frequency section. Given below is a representation of the first derivative of the frequency over time. If one were to look at the current frequency at time t x and highest time-delayed frequency t ΔX , one would perceive a frequency trend change within the permitted time tolerances.

Mathematisch kann ein Resetpunkt für eine Leistungserbringung gesetzt werden, der einmal erfolgt, und zwar beim Einreichen des Totbandbereichs und beim Erfolgen von Vorzeichenänderungen der ersten Ableitung der Frequenz nach der Zeit von Zeitpunkt tx und tΔX bzw. der Nulldurchgang der ersten Ableitung.Mathematically, a power delivery reset point can be set, which occurs once when the deadband region is submitted and sign changes occur in the first derivative of the frequency after the time t x and t ΔX, or the zero crossing of the first derivative.

Figure DE102016211887A1_0002
Figure DE102016211887A1_0002

  • (2) Pset, tset = 0 ⇒ 49,99 ≤ f ≤ 50,01 Pset, tset = Pset, tset ⇒ ⇁(1) ∧ ⇁ (2)
    Figure DE102016211887A1_0003
    tmin = t(f) ∧ tReaktionszeitBatteriesystem t0 = tset neu = 0 ⇒ (1) ∨ (2) t = tset ⇒⇁ (1) ∧⇁ (2) mit entspricht „nicht”.    (2) P set , t set = 0 ⇒ 49.99 ≤ f ≤ 50.01 P set , t set = P set , t set ⇒ ⇁ (1) ∧ ⇁ (2)
    Figure DE102016211887A1_0003
    t min = t (f) ∧ t Reaction time battery system t0 = t set new = 0 ⇒ (1) ∨ (2) t = t set ⇒⇁ (1) ∧⇁ (2) with corresponds to "not".

Wird die Minimalzeitanforderung erreicht, muss die Leistung erbracht werden, wird ein Resetpunktkriterium erreicht, hat man leistungsabhängig Zeit bis zur nächsten notwendigen Leistungserbringung. Auf diese Weise kann in den meisten Fällen zugehörige Leistungen zu Frequenzspitzen vermieden werden.If the minimum time requirement is reached, the power must be provided, if a reset point criterion is reached, one has time depending on the performance until the next necessary service provision. In this way, related benefits to frequency peaks can be avoided in most cases.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Eine Regelungseinrichtung R regelt ein Batteriespeichersystem 1 zur Leistungsanpassung an ein elektrisches Leistungsversorgungsnetz 3. Die Regelungseinrichtung R erfasst die Frequenz der Hauptkomponente des Leistungsversorgungsnetzes 3 und regelt unter Berücksichtigung einer Zeitverzögerung der Regelungseinrichtung die Leistungsanpassung mittels des Batteriespeichersystems 1, wobei die Regelungseinrichtung R hierzu immer aktuelle Frequenzwerte aus dem elektrischen Leistungsversorgungsnetz 3 abfragt und erfasst. Technisch kann eine erfindungsgemäß optimierte Primärregelungsleistungsbereitstellung beispielsweise eines Speicherkraftwerks mittels einer Steuer-/Regeleinheit bzw. der erfindungsgemäßem Regelungseinrichtung R mit integriertem Erkennungsalgorithmus realisiert werden. Die Steuerung und/oder Regelung bezieht zusätzlich Vorhersage-Berechnungen mit ein, erfasst Frequenztrends und optimiert daraufhin die Leistungsbereitstellung des gesamten Systems bzw. der gesamten Vorrichtung V. Erfindungsgemäß kann die vorgeschlagene Regelung auf alle Systeme mit erhöhten Reaktionszeiten angewendet werden, die das Regelband ausnutzen können. Beispielsweise ist eine Anwendung auf Lithiumionen-Systeme, auf Blei-Systeme, auf Nickel-Systeme, auf Redox-Flow-Systeme, auf Kondensatoren, wie beispielsweise so genannte Supercaps, Doppelschichtkondensatoren oder Lithium-Kondensatoren sein können, sowie ist eine Anwendung auf mit Flyhwheel bezeichnete Schwungrad-Systeme möglich. 5 shows an embodiment of a device according to the invention. A control device R regulates a battery storage system 1 for power adaptation to an electrical power supply network 3 , The control device R detects the frequency of the main component of the power supply network 3 and, taking into account a time delay of the control device, regulates the power adjustment by means of the battery storage system 1 In this case, the control device R always has current frequency values from the electrical power supply network 3 queries and records. Technically, an inventively optimized primary control power provision of, for example, a storage power plant can be realized by means of a control / regulating unit or the inventive control device R with integrated detection algorithm. The control and / or regulation additionally incorporates prediction calculations, detects frequency trends, and then optimizes the power delivery of the entire system or device V. According to the invention, the proposed control can be applied to all systems with increased reaction times that can exploit the control band , For example, an application may be to lithium ion systems, to lead systems, to nickel systems, to redox flow systems, to capacitors such as so-called supercaps, double-layer capacitors, or lithium capacitors, and is an application to flyhwheel designated flywheel systems possible.

Claims (13)

Verfahren zur Regelung eines an ein elektrisches Leistungsversorgungsnetz angeschlossenen Batteriespeichersystems, wobei eine Regelungseinrichtung eine von der Zeit abhängige Frequenz des elektrischen Leistungsversorgungsnetzes bei einer Änderung der Frequenz aus einem Totbandbereich hinaus mittels Ladens oder Entladens des Batteriespeichersystems regelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung die Frequenz des elektrischen Leistungsversorgungsnetzes zur Berücksichtigung einer Zeitverzögerung der Regelung erfasst und mittels Verwendung des aktuellen Frequenzwertes nachregelt.Method for controlling a battery storage system connected to an electrical power supply network, wherein a control device regulates a time-dependent frequency of the electrical power supply network with a change in frequency from a deadband area by means of charging or discharging the battery storage system, characterized in that the control device, the frequency of the electric Power supply network to account for a time delay of the control detected and readjusted by using the current frequency value. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung einen eine Regelung auslösenden Frequenzwert und einen aktuellen Frequenzwert jeweils mit den Grenzen des Totbandbereichs vergleicht.A method according to claim 1, characterized in that the control device compares a triggering a control frequency value and a current frequency value in each case with the limits of the deadband area. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung bei einer gleichen Lage der beiden Frequenzwerte relativ zu einer Grenze das Laden oder Entladen beibehält oder bei einer unterschiedlichen Lage relativ zu einer Grenze oder bei Lagen innerhalb des Totbandbereichs ein Laden oder Entladen unterlässt.A method according to claim 2, characterized in that the control device in a same position of the two frequency values relative to a limit, the loading or unloading maintains or omits a loading or unloading at a different position relative to a limit or at locations within the deadband area. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung einen eine Regelung auslösenden Frequenztrend mit einem aktuellen Frequenztrend vergleicht und bei einem Unterschied von einem Laden in ein Entladen oder umgekehrt regelt. Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the control means compares a frequency trend triggering a control with a current frequency trend and, in the case of a difference, controls a charge in a discharge or vice versa. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung einen Frequenztrend mittels der ersten Ableitung von der Frequenz nach der Zeit erfasst.A method according to claim 4, characterized in that the control device detects a frequency trend by means of the first derivative of the frequency after the time. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung einen Unterschied zweier Frequenztrends mittels unterschiedlicher Vorzeichen der jeweiligen ersten Ableitung von der Frequenz nach der Zeit erfasst.A method according to claim 5, characterized in that the control device detects a difference of two frequency trends by means of different signs of the respective first derivative of the frequency after the time. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung einen Unterschied zweier Frequenztrends mittels eines Nulldurchgangs der ersten Ableitung von der Frequenz nach der Zeit erfasst.A method according to claim 5 or 6, characterized in that the control means detects a difference of two frequency trends by means of a zero crossing of the first derivative of the frequency after the time. Verfahren gemäß Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung einen Unterschied zweier Frequenztrends erfasst, wenn die aktuelle Frequenz außerhalb des Todbandbereiches liegt.A method according to claim 4, 5, 6 or 7, characterized in that the control means detects a difference of two frequency trends when the current frequency is outside the deadband range. Verfahren gemäß Anspruch 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung ein Laden oder Entladen unterlässt, wenn die aktuelle Frequenz sich nach innerhalb des Todbandbereiches verändert.A method according to claim 3, 4, 5, 6, 7 or 8, characterized in that the control means refrain from loading or unloading when the actual frequency changes within the deadband range. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung ein Laden oder Entladen nach Ablauf der Zeitverzögerung nach Erfassen des aktuellen Frequenzwertes bewirkt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control device causes a charging or discharging after the time delay after the detection of the current frequency value. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung sich auf deren Initialisierungszustand zurücksetzt, wenn die Regelungseinrichtung gemäß Ansprüche 6, 7 und 8 einen Unterschied zweier Frequenztrends oder gemäß Anspruch 9 die aktuelle Frequenz im Totbandbereich erfasst.A method according to claim 9, characterized in that the control device is reset to its initialization state when the control device according to claims 6, 7 and 8 detects a difference between two frequency trends or according to claim 9, the current frequency in the deadband. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung auf das Batteriespeichersystem wirkt, solange die Regelungseinrichtung gemäß Ansprüche 6, 7 und 8 weder einen Unterschied zweier Frequenztrends noch gemäß Anspruch 9 die aktuelle Frequenz im Totbandbereich erfasst.A method according to claim 9, characterized in that the control device acts on the battery storage system, as long as the control device according to claims 6, 7 and 8 detects neither a difference between two frequency trends nor according to claim 9, the current frequency in the deadband area. Vorrichtung (V) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Regelung eines an ein elektrisches Leistungsversorgungsnetz (3) angeschlossenen Batteriespeichersystems (1), wobei eine Regelungseinrichtung (R) eine von der Zeit abhängige Frequenz des elektrischen Leistungsversorgungsnetzes bei einer Änderung der Frequenz aus einem Totbandbereich hinaus mittels Ladens oder Entladens des Batteriespeichersystems regelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung derart eingerichtet ist, die Frequenz des elektrischen Leistungsversorgungsnetzes zur Berücksichtigung einer Zeitverzögerung der Regelung zu erfassen und mittels Verwendung des aktuellen Frequenzwertes nach zu regeln.Device (V) according to one of the preceding claims for controlling a power supply network ( 3 ) connected battery storage system ( 1 ), wherein a control device (R) regulates a dependent on the time frequency of the electrical power supply network with a change in frequency from a dead band area by charging or discharging the battery storage system, characterized in that the control device is set up in such a way, the frequency of the electrical power supply network for To account for a time delay of the control and to regulate by using the current frequency value.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120323396A1 (en) * 2011-06-20 2012-12-20 The Aes Corporation Hybrid electric generating power plant that uses a combination of real-time generation facilities and energy storage system
DE102011055232A1 (en) * 2011-11-10 2013-05-16 Evonik Industries Ag Method for providing control power with a variable dead band energy storage in the control power supply
DE102011055231A1 (en) * 2011-11-10 2013-05-16 Evonik Industries Ag Method of providing control power
DE102011055228A1 (en) * 2011-11-10 2013-05-16 Evonik Degussa Gmbh Method for providing control power with an energy storage taking advantage of tolerances at the time of control power delivery
WO2014170373A2 (en) * 2013-04-16 2014-10-23 Younicos Ag Method and device for regulating the charge state of a battery power plant
US20150244172A1 (en) * 2012-06-01 2015-08-27 Bipco-Soft R3 Inc. Power control device
US20160149419A1 (en) * 2013-06-11 2016-05-26 Caterva Gmbh Method and system for charging an energy storage device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120323396A1 (en) * 2011-06-20 2012-12-20 The Aes Corporation Hybrid electric generating power plant that uses a combination of real-time generation facilities and energy storage system
DE102011055232A1 (en) * 2011-11-10 2013-05-16 Evonik Industries Ag Method for providing control power with a variable dead band energy storage in the control power supply
DE102011055231A1 (en) * 2011-11-10 2013-05-16 Evonik Industries Ag Method of providing control power
DE102011055228A1 (en) * 2011-11-10 2013-05-16 Evonik Degussa Gmbh Method for providing control power with an energy storage taking advantage of tolerances at the time of control power delivery
US20150244172A1 (en) * 2012-06-01 2015-08-27 Bipco-Soft R3 Inc. Power control device
WO2014170373A2 (en) * 2013-04-16 2014-10-23 Younicos Ag Method and device for regulating the charge state of a battery power plant
US20160149419A1 (en) * 2013-06-11 2016-05-26 Caterva Gmbh Method and system for charging an energy storage device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Deutsche ÜNB (Hrsg.): Eckpunkte und Freiheitsgrade bei Erbringung von Primärregelleistung: Leitfaden für Anbieter von Primärregelleistung. 03.04.2014.URL: https://www.regelleistung.net/ext/download/eckpunktePRL [abgerufen am 16.02.2017] *

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