ES2605750T3

ES2605750T3 - Método e implementación de un estimador rápido en tiempo real de la vida útil restante de una batería para aplicaciones de energía eólica

Info

Publication number: ES2605750T3
Application number: ES11758110.8T
Authority: ES
Inventors: Jason Hoffman; Jianhui Zhang; Daniel Viassolo
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2017-03-16
Anticipated expiration: 2031-08-22
Also published as: EP2612025A1; EP2612025B1; WO2012028147A1; US20120053837A1; US8849597B2

Abstract

Una planta de generación eléctrica (40) conectada con una red eléctrica (48), comprendiendo la planta de generación (40): una granja eólica (42) que incluye una pluralidad de turbinas eólicas configuradas para generar energía para la red eléctrica (48); un sistema de almacenamiento de energía (44) que incluye una batería recargable (50) configurada para cargarse selectivamente mediante las turbinas eólicas o la red eléctrica (48) y configurada para descargarse selectivamente a la red eléctrica (48); y un controlador (46) acoplado en comunicación con el sistema de almacenamiento de energía (44) y en comunicación con la pluralidad de turbinas eólicas de la granja eólica (42), estando el controlador (46) configurado para implementar un primer algoritmo (72) para calcular dinámicamente una primera vida útil de batería consumida para la batería (50), estando el controlador (46) configurado para usar una curva de vida útil de batería característica de la batería (50) como una primera entrada al primer algoritmo (72) y un perfil de estado de carga como una segunda entrada para el primer algoritmo (72), estando el controlador (46) configurado para implementar un segundo algoritmo (74) para calcular dinámicamente una segunda vida útil de batería consumida para la batería (50), estando el controlador (46) configurado para usar la curva de vida útil de batería y el perfil del estado de carga en el cálculo de la segunda vida útil de batería consumida, y estando el controlador (46) configurado para combinar computacionalmente la primera vida útil de batería consumida y la segunda vida útil de batería consumida para determinar una vida útil de batería consumida de datos fusionados.

Description

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DESCRIPCION

Metodo e implementacion de un estimador rapido en tiempo real de la vida util restante de una batena para aplicaciones de ene^a eolica

Antecedentes

La presente solicitud se refiere en general a la generacion de energfa electrica y, mas espedficamente, a la estimacion de la vida util de batena consumida y/o vida util de batena restante de una batena usada en una aplicacion de energfa eolica.

Un sistema de energfa eolica o granja eolica a escala comercial incluye un grupo de turbinas eolicas que funcionan colectivamente como una planta de generacion para producir energfa electrica sin el consumo de combustibles fosiles. La produccion de energfa eolica a partir de una turbina eolica o granja eolica particular es menos consistente que la produccion de energfa a partir de plantas de generacion que queman combustibles fosiles. Como resultado, la energfa procedente de las turbinas eolicas que funcionan en condiciones nominales en una granja eolica puede no satisfacer los requisitos de produccion de la planta de generacion electrica. Por ejemplo, la energfa desde la planta de generacion electrica puede no seguir las previsiones de energfa debido a errores de prevision. Como otro ejemplo, la tasa de produccion de energfa de una planta de generacion electrica puede estar fuera de un rango deseado debido a rafagas de viento. Un enfoque convencional para tratar con estas y otras situaciones similares es usar controles para gestionar la operacion de la granja eolica, tales como utilizar el control de paso de las palas del rotor para incrementar o disminuir la energfa producida por las turbinas eolicas individuales.

Los sistemas tradicionales de energfa eolica a escala comercial no son fuentes de electricidad que puedan conectarse o desconectarse dclicamente a peticion de los operadores de la red electrica. Por esa razon, una granja eolica puede incluir un dispositivo de almacenamiento de energfa, tal como una o mas batenas recargables, que estan vinculadas con la red electrica y que pueden ayudar a satisfacer los requisitos de produccion de energfa para la planta de generacion electrica. Cuando hay picos de demanda de energfa, las turbinas eolicas de la granja eolica introduciran su energfa directamente a la red. Cuando la demanda de energfa disminuye, el exceso de energfa de las turbinas eolicas puede almacenarse en dispositivos de almacenamiento de energfa y descargarse posteriormente a demanda para aliviar cualquier deficit en los requerimientos de produccion de la planta de generacion electrica.

El patron de los ciclos de carga y descarga para generadores intermitentes, tales como las turbinas eolicas, puede ser irregular. En cualquier caso, una batena que experimente como promedio una unica carga y descarga diaria durante veinte anos en una granja eolica acumulara aproximadamente 7.300 ciclos. Como resultado, las batenas candidatas usadas en granjas eolicas deben caracterizarse por largos tiempos de vida util. La vida util de la batena depende tanto de la profundidad de la descarga como de la tasa de descarga, asf como de otros factores tales como la temperatura, estrategia de carga, etc.

Una estimacion precisa de la vida util restante de la batena (VRB) puede ser importante para batenas usadas en aplicaciones de almacenamiento de energfa para energfa eolica. Por ejemplo, conocer la VRB puede encontrar un uso en la realizacion de ajustes apropiados para las estrategias de control de la batena de modo que la vida util de la batena sea mayor que el tiempo de vida util de la granja eolica. Como otro ejemplo, conocer la VRB puede ser util en el contexto de la supervision y prognosis de la batena a efectos de planificacion de mantenimiento o sustitucion de la batena.

La estimacion de la vida util de batena restante y el optimo dimensionamiento de las batenas es un planteamiento diflcil. Para determinar la vida util restante de la batena, primero debe determinarse la vida util ya consumida de la batena. Tfpicamente, los fabricantes pueden suministrar datos sobre la vida util de la batena que indiquen el numero proyectado de ciclos hasta el fallo en funcion de la profundidad de la descarga. Sin embargo, el uso directo de datos de vida util de batena suministrados por el fabricante puede llevar a grandes errores en la estimacion del tiempo de vida util de la batena, cuando la batena se usa en una granja eolica, debido al patron altamente irregular de la carga y descarga. Estos grandes errores pueden dar como resultado o bien un coste mas elevado del sistema o bien la especificacion de una batena infradimensionada proclive a fallos prematuros.

Se divulga un metodo en el documento WO 2008/148148 en donde el sistema de almacenamiento de energfa incorpora batenas de flujo de redox de vanadio para almacenar la energfa renovable o electricidad fuera de picos desde la red para alimentar una carga durante las horas en las que la electricidad esta a un precio elevado, hay baja insolacion solar o baja velocidad del viento. El sistema incluye un sistema de control que usa un algoritmo con logica de control que permite que el sistema de almacenamiento de energfa de batena redox de vanadio funcione en modo automatico para garantizar un funcionamiento seguro y un tiempo de vida de ciclos maximo. Adicionalmente, el documento EP 1 450 173 divulga un metodo que incluye la deteccion de los ciclos de carga y descarga con respecto a su numero y profundidad, de modo que para cada ciclo de carga y descarga se determina un valor caractenstico de envejecimiento usando un perfil de envejecimiento caractenstico para el tipo de batena respectivo y sumando los valores caractensticos de envejecimiento individuales a un valor de envejecimiento para la batena.

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Se necesitan tecnicas mejoradas para la estimacion de la vida util consumida de batena y, por lo tanto, la vida util restante de batena de una batena usada para una aplicacion de granja eolica.

Breve sumario

En una realizacion de la invencion una planta de generacion electrica incluye una granja eolica con una pluralidad de turbinas eolicas configuradas para generar energfa para una red electrica, un sistema de almacenamiento de energfa, y un controlador acoplado en comunicacion con el sistema de almacenamiento de energfa y en comunicacion con la pluralidad de turbinas eolicas de la granja eolica. El sistema de almacenamiento de energfa incluye una batena recargable configurada para cargarse selectivamente por medio de las turbinas eolicas o la red electrica y configurada para descargarse selectivamente a la red electrica. El controlador esta configurado para implementar un primer algoritmo para calcular una primera vida util de batena consumida por la batena. El controlador esta configurado para usar una curva caractenstica de vida de batena de la batena como una primera entrada al primer algoritmo y un estado de perfil de carga como una segunda entrada al primer algoritmo.

En otra realizacion de la invencion, se proporciona un metodo implementado por ordenador para la estimacion del tiempo de vida util de una batena utilizada en una planta de generacion electrica que incluye una granja eolica. El metodo incluye el calculo de una primera vida util de batena consumida para la batena con un primer algoritmo, el suministro de una curva de vida util de batena para la batena como una primera entrada al primer algoritmo usado en el calculo de la primera vida util de batena consumida, y el suministro de un perfil del estado de carga para la batena como una segunda entrada para el primer algoritmo usado en el calculo de la primera vida util de batena consumida.

El metodo puede implementarse como un producto de programa informatico en el que las instrucciones para la realizacion del metodo se almacenan en un medio de almacenamiento legible por ordenador.

Breve descripcion de varias vistas de los dibujos.

Los dibujos adjuntos, que se incorporan a, y constituyen una parte de, la presente memoria, incluyen varias realizaciones de la invencion y, junto con una descripcion general de la invencion dada anteriormente y la descripcion detallada de las realizaciones dada a continuacion, sirve para explicar las realizaciones de la invencion.

La FIG. 1 es una vista en perspectiva de una turbina eolica.

La FIG. 2 es una vista en perspectiva de una parte de la turbina eolica de la FIG. 1 en la que la gondola esta parcialmente abierta para exponer estructuras alojadas en el interior de la gondola.

La FIG. 3 es una vista en diagrama de una planta de generacion electrica que incluye una granja eolica, un dispositivo de almacenamiento de energfa, y un controlador de la planta de generacion electrica de acuerdo con una realizacion de la invencion.

La FIG. 4 es otra vista en diagrama de una planta de generacion electrica de la FIG. 3.

La FIG. 5 es una vista grafica del estado de carga en funcion del tiempo para una batena representativa cuando la batena se carga y descarga durante la operacion en una granja eolica.

La FIG. 5A es una vista detallada de una parte de la FIG. 5.

La FIG. 6 es una vista grafica de los datos de vida util de la batena para la batena representativa de la FIG. 5.

La FIG. 7 es un diagrama de flujo para estimacion de vida util de batena consumida de acuerdo con una realizacion de la invencion.

La FIG. 8 es un diagrama de flujo para estimacion de vida util de batena consumida de acuerdo con otra realizacion de la invencion.

Descripcion detallada

Con referencia a las FIGS. 1 y 2 y de acuerdo con una realizacion de la invencion, una turbina eolica 10, que se describe como una maquina de eje horizontal, incluye una torre 12, una gondola 14 dispuesta en la cima de la torre 12, y un rotor 16 acoplado operativamente a un generador 20 alojado dentro de la gondola 14. Ademas del generador 20, la gondola 14 aloja componentes diversos requeridos para convertir la energfa eolica en energfa electrica y varios componentes necesarios para operar, controlar y optimizar el rendimiento de la turbina eolica 10. La torre 12 soporta la carga presentada por la gondola 14, el rotor 16, y otros componentes de la turbina eolica 10 que estan alojados dentro de la gondola 14 sobre una cimentacion subyacente. La torre 12 de la turbina eolica 10 funciona tambien para elevar la gondola 14 y rotor 16 a una altura por encima del nivel del suelo o nivel del mar, segun sea el caso, en el que se encuentran tfpicamente corrientes de aire moviendose mas rapido de menor turbulencia.

El rotor 16 incluye un buje central 22 y una pluralidad de palas 24 fijadas al buje central 22 en localizaciones circunferencialmente distribuidas alrededor del buje central 22. En la realizacion representativa, el rotor 16 incluye una pluralidad de tres palas 24 pero el numero puede variar. Las palas 24, que se proyectan radialmente al exterior desde el buje central 22, se configuran para interactuar con corrientes de aire que pasan para producir sustentacion aerodinamica que provoca que el buje central 22 gire alrededor de su eje longitudinal. El diseno, construccion y

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operacion de las palas 24 son familiares para una persona experta en la materia. Por ejemplo, cada una de las palas 24 se conecta al buje central 22 a traves de un mecanismo de cambio de paso que permite que la pala cambie de paso bajo el control de un controlador de paso. La gondola 14 y rotor 16 se acoplan mediante un cojinete con la torre 12 y se usa un sistema motorizado de orientacion (no mostrado) para mantener el rotor 16 alineado con la direccion del viento.

Un arbol 26 de accionamiento de baja velocidad se acopla mecanicamente en un extremo con el buje central 22 del rotor 16 y se extiende dentro de la gondola 14. El arbol de accionamiento 26 de baja velocidad esta soportado giratoriamente por un conjunto de cojinete principal 28 acoplado a la estructura de la gondola 14. El arbol de accionamiento 26 de baja velocidad se acopla a una caja de engranajes 30 que tiene como entrada el eje de accionamiento 26 de baja velocidad, y que tiene como salida el arbol de accionamiento 32 de alta velocidad que se acopla operativamente al generador 20. El generador 20 puede ser cualquier tipo de generador smcrono o generador asmcrono tal como reconocera un experto en la materia y se entiende que generalmente es una maquina electrica giratoria que convierte la energfa mecanica en energfa electrica mediante la creacion de un movimiento relativo entre un campo magnetico y un conductor.

El viento que supera un nivel mmimo activa el rotor 16 y provoca que las palas 24 giren en un plano sustancialmente perpendicular a la direccion del viento. El par positivo transferido desde el rotor 16 al generador 20 hace que el generador 20 transforme la energfa mecanica en una energfa electrica de CA de modo que la turbina eolica 10 aprovecha la energfa cinetica del viento para generar energfa. La turbina eolica 10 se caracteriza por una curva de potencia que describe la potencia producida, generada en funcion de la velocidad del viento y la turbina eolica 10 se opera con reconocimiento de las velocidades del viento de inicio, nominal y de corte.

Con referencia a las FIGS. 3 y 4, una planta de generacion electrica 40 incluye un parque eolico o granja eolica 42 que contiene un grupo de turbinas eolicas 10a, 10b ubicadas en una localizacion ffsica comun y un sistema de almacenamiento de energfa 44, asf como un controlador 46 de la planta de generacion electrica que proporciona un control de supervision sobre la planta de generacion electrica 40. La planta de generacion electrica 40 esta

electricamente conectada con una red electrica 48, que puede ser una red electrica trifasica. Cada una de las

turbinas eolicas 10a, 10b tiene una construccion similar o identica a la construccion de la turbina eolica 10 representativa. La granja eolica 42 puede contener turbinas eolicas adicionales (no mostradas) como las turbinas eolicas 10a, 10b representativas de modo que el numero total de turbinas eolicas en la granja eolica 42 es arbitrario dentro de lo razonable. En varias realizaciones, la granja eolica 42 puede incluir de diez (10) a un centenar (100), o mas, de turbinas eolicas distribuidas a lo largo de decenas de kilometros cuadrados de area de terreno.

Se configura un convertidor de potencia 34, 35 para recibir una tension de CA generada por el generador 20 de cada una de las turbinas eolicas 10a, 10b y para suministrar una tension de CA a la red electrica 48. Cada una de las turbinas eolicas 10a, 10b incluye un controlador 36, 38 de turbina eolica que gestiona la operacion de los componentes y subsistemas de la turbina eolica. En un aspecto de la gestion de la turbina, cada uno de los

controladores 36, 38 de la turbina eolica se pone en comunicacion con uno respectivo de los convertidores de

potencia 34, 35 y genera senales de control para la salida de potencia que se suministra por los convertidores de potencia 34, 35. En respuesta a las senales de control, cada convertidor de potencia 34, 35 rectifica la tension de CA desde el generador 20 de la turbina eolica 10a, 10b para obtener una tension de CC filtrada y a continuacion convierte la tension de CC a una tension de CA a la frecuencia constante deseada (por ejemplo 50 Hz o 60 Hz) que se entrega como una corriente alterna (CA) trifasica a la red electrica 48. Los controladores 36, 38 de la turbina eolica pueden controlar las funciones de otros sub-controladores que controlan localmente partes de cada turbina eolica 10a, 10b, tales como el control de paso sobre las palas 24 del rotor 16.

El sistema de almacenamiento de energfa 44 incluye una batena 50, un convertidor de potencia 52, y un controlador 54 de almacenamiento de energfa que gestiona la operacion del convertidor de potencia 52. La batena 50 se conecta con la red electrica 48 y esta en una disposicion en paralelo con los generadores 20 de las turbinas eolicas 10a, 10b en la granja eolica 42. El controlador 54 de almacenamiento de energfa se pone en comunicacion con el convertidor de potencia 52 y genera senales de control que se proporcionan como ordenes al convertidor de potencia 52.

En una realizacion representativa, la batena 50 puede incluir una o mas batenas recargables de almacenamiento electroqmmico que incluyen, pero sin limitarse a, batenas de sulfuro de sodio, batenas de ion de litio, y batenas redox de vanadio.

El controlador 54 de almacenamiento de energfa, en conjunto con los controladores 36, 38 de la turbina eolica, controla la capacidad de la batena 50 para recibir y almacenar energfa desde las turbinas eolicas 10a, 10b en una granja eolica 42. El exceso de energfa producido por las turbinas eolicas 10a, 10b puede almacenarse en la batena 50. En respuesta a senales de control desde los controladores 36, 38 de la turbina eolica, los convertidores de potencia 34, 35, 52 se configuran para dirigir la energfa producida por los generadores 20 de las turbinas eolicas 10a, 10b o desde la red electrica 48 a la batena 50.

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Con la direccion de las senales de control recibidas desde el controlador 54 de almacenamiento de ene^a el convertidor de potencia 52 puede dirigirse para descargar ene^a almacenada de una manera controlada como una tension de CC desde la batena 50 al convertidor de potencia 52. El convertidor de potencia 52, que es similar a los convertidores de potencia 34, 35, se configura para recibir la salida de tension de CC desde la batena 50, filtrar la tension de CC y a continuacion convertir la tension de CC filtrada a una tension de CA a la frecuencia constante apropiada. La tension de CA se entrega entonces desde el sistema de almacenamiento de energfa 44 como una energfa de CA trifasica a la red electrica 48.

El controlador 46 de la planta de generacion electrica esta conectado en comunicacion con los controladores 36, 38 de la turbina eolica de la granja eolica 42. El viento interactua con las turbinas eolicas 10a, 10b, como se ha explicado anteriormente, para generar energfa electrica a partir del par suministrado desde el rotor 16 al generador 20. Se usan senales de control desde el controlador 46 de la planta de generacion electrica por cada uno de los controladores 36, 38 de turbina eolica para variar dinamicamente las salidas respectivas de las turbinas eolicas 10a, 10b de la granja eolica 42 para cumplir con ciertos requisitos de produccion sobre la energfa electrica generada. En respuesta a una senal de control recibida desde el controlador 46 de la planta de generacion electrica, cada uno de los controladores 36, 38 de turbina eolica puede, por ejemplo, controlar la orientacion de la gondola 14 y del rotor 16, y controlar el paso de las palas 24 para limitar la velocidad de rotacion de la turbina eolica 10a, 10b respectiva.

El controlador 46 de la planta de generacion electrica esta conectado en comunicacion con el controlador 54 de almacenamiento de energfa que da servicio al sistema de almacenamiento de energfa 44. Se usan senales de control desde el controlador 46 de la planta de generacion electrica por el controlador 54 de almacenamiento de energfa para regular el funcionamiento de la batena 50 y del convertidor de potencia 52. En particular, las senales de control desde el controlador 46 de la planta de generacion electrica se usan para regular la descarga de energfa desde la batena 50 del sistema de almacenamiento de energfa 44, asf como la carga de la batena 50 con la energfa transferida desde las turbinas eolicas 10a, 10b o desde la red electrica 48.

El controlador 46 de la planta de generacion electrica se configura para controlar una cantidad de la produccion de energfa electrica desde la planta de generacion electrica 40 a la red electrica 48 en un punto de conexion comun 62. La produccion de energfa desde la planta de generacion electrica 40 incluye tfpicamente una contribucion desde cada una de las turbinas eolicas 10 en la granja eolica 42 y puede incluir una contribucion desde el sistema de almacenamiento de energfa 44. En una subestacion, un transformador incrementa la tension de la corriente electrica que llega desde la granja eolica 42 para su conexion sobre las lmeas de transmision de alta tension a la red electrica 48.

Al menos un sensor 58 mide datos variables en el tiempo desde el sistema de almacenamiento de energfa 44 para generar una informacion de estado variable en el tiempo para los valores que se refieren a la operativa de la batena 50. El al menos un sensor 58 puede supervisar varios parametros de la batena 50 y puede incluir sensores de tension, sensores de corriente y/o cualquier otro sensor que detecte datos relevantes para el funcionamiento de la batena 50. Las lecturas desde el al menos un sensor 58 se comunican mediante un flujo de senales al controlador 46 de la planta de generacion electrica y se correlacionan en el controlador 46 de la planta de generacion electrica con el estado del sistema de almacenamiento de energfa 44.

Continuando con la referencia a las FIGS. 3 y 4, el controlador 46 de la planta de generacion electrica es un sistema de supervision y control que puede implementarse usando al menos un procesador 66 seleccionado de entre microprocesadores, microcontroladores, microordenadores, procesadores de senales digitales, unidades de procesamiento central, matrices de puertas programables sobre el terreno, dispositivos logicos programables, maquinas de estado, circuitos logicos, circuitos analogicos, circuitos digitales y/o cualesquiera otros dispositivos que manipulen senales (analogicas y/o digitales) basandose en instrucciones operacionales que se almacenan en una memoria 68. La memoria 68 puede ser un dispositivo de memoria unico o una pluralidad de dispositivos de memoria que incluyen, pero sin limitarse a, memorias de acceso aleatorio (RAM), memoria volatil, memoria no volatil, memoria de acceso aleatorio estatico (SRAM), memoria de acceso aleatorio dinamico (DRAM), memoria flash, memoria cache y/o cualquier otro dispositivo capaz de almacenar informacion digital. El controlador 46 de la planta de generacion electrica tiene un dispositivo de almacenamiento masivo 70 que puede incluir una o mas unidades de disco duro, unidades de disco flexible u otros discos extrafbles, dispositivos de almacenamiento de acceso directo (DASD), unidades opticas (por ejemplo, una unidad de CD, una unidad de DVD, etc.) y/o unidades de cinta, entre otros.

El procesador 66 del controlador 46 de la planta de generacion electrica funciona bajo el control de un sistema operativo, y ejecuta o se basa de otra forma en un codigo de programa informatico implementado en diversas aplicaciones de software, componentes, programas, objetos, modulos, estructuras de datos, etc. informaticos. El codigo de programa informatico que reside en la memoria 68 y se almacena el dispositivo de almacenamiento masivo 70 incluye tambien un primer algoritmo estimador 72 de la vida util de batena restante (VRB) y un segundo algoritmo estimador 74 de la vida util de batena restante (VRB) que, cuando se ejecuta en el procesador 66, proporciona una estimacion rapida, y preferentemente en tiempo real, de la vida util de batena restante de la batena 50. El codigo de programa informatico comprende tfpicamente una o mas instrucciones que residen en varios momentos en la memoria 68, y que, cuando se leen y ejecutan mediante el procesador 66, hacen que el controlador

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46 de la planta de generacion electrica realice las etapas necesarias para ejecutar etapas o elementos que implementan las diversas realizaciones y aspectos de la invencion.

Varios codigos de programa descritos en el presente documento, pueden identificarse basandose en la aplicacion dentro de la que se implementa en una realizacion espedfica de la invencion. Sin embargo, se debena apreciar que cualquier nomenclatura de programa particular que sigue se usa meramente por conveniencia, y por ello la invencion no debena limitarse solamente a su uso en cualquier aplicacion espedfica identificada y/o implicada en dicha nomenclatura. Adicionalmente, dado el numero tfpicamente interminable de maneras en las que pueden organizarse los programas informaticos en rutinas, procedimientos, metodos, modulos, objetos y similares, asf como las diversas maneras en las que puede asignarse la funcionalidad del programa entre varias capas de software que residen dentro de un ordenador tfpico (por ejemplo, sistemas operativos, librenas, API, aplicaciones, applets, etc.), debe apreciarse que la invencion no esta limitada a la organizacion y asignacion espedfica de la funcionalidad del programa descrito en el presente documento.

A efectos de gestion de energfa y controles de regulacion, el controlador 46 de la planta de generacion electrica puede configurarse con una interfaz 76 de entrada/salida (E/S) para recibir varios tipos de datos de entrada desde fuentes externas a la planta de generacion electrica 40 a traves de una red aplicable 60 tal como, por ejemplo, una red de area local (LAN), una red de area grande (WAN), Internet, una red inalambrica, etc. que emplee un protocolo de comunicacion adecuado. En particular, el controlador 46 de la planta de generacion electrica puede recibir un punto de consigna global para la produccion de potencia desde una fuente externa, tal como un SCADA, sobre la red 60 usando un protocolo de SCADA apropiado.

El controlador 46 de la planta de generacion electrica incluye una interfaz humana - maquina (IHM) 78 que se conecta operativamente al procesador 66 de una manera convencional. La IHM 78 puede incluir dispositivos de salida, tales como pantallas alfanumericas, una pantalla tactil, y otros indicadores visuales, y dispositivos y controles de entrada, tales como un teclado alfanumerico, un dispositivo puntero, alfombrillas tactiles, pulsadores, botones de control, etc., capaces de aceptar ordenes o entradas desde un operador y comunicar la entrada introducida al procesador 66, y de visualizar informacion al operador.

El controlador 46 de la planta de generacion electrica incluye una interfaz de sensor 80 que permite al controlador 46 de la planta de generacion electrica comunicar con el sensor 58. La interfaz del sensor 80 puede ser o puede comprender uno o mas convertidores analogico a digital configurados para convertir senales analogicas desde el sensor 58 en senales digitales para su uso por el procesador 66 del controlador 46 de la planta de generacion electrica.

Continuando con la referencia a las FIGS. 3 y 4, el controlador 46 de la planta de generacion electrica usa los algoritmos 72, 74 del estimador de la VRB para estimar la vida util de batena consumida para la batena 50 y, a partir de la vida util de batena consumida, los algoritmos 72, 74 del estimador de la VRB pueden estimar la vida util de batena restante para la batena 50. La estimacion de la vida util de batena consumida para la batena 50 se basa en informacion historica o datos para la batena 50 en la que la informacion historica refleja el patron de uso de ciclos de carga y descarga pasados. La estimacion de la vida util de batena consumida determinada por los algoritmos 72, 74 del estimador de la VRB puede convertirse en la vida util de batena restante dependiendo de la aplicacion proyectada para la batena 50. Como apreciara un experto en la materia, un estimador es una funcion medible de los datos en forma de ciclos de carga/descarga que se usa para inferir el valor de un parametro desconocido, en este caso la vida util de batena consumida de la batena 50, en un modelo estadfstico.

En cualquier instante del tiempo, la batena 50 se caracteriza por un estado de carga (EDC) que refleja el nivel de carga de la batena 50 o, en otras palabras, la capacidad de carga disponible restante de la batena 50 expresada numericamente como una fraccion de la capacidad de carga nominal. Un EDC de 1,0 indica que la batena 50 esta totalmente cargada, un EDC de cero (0) indica que la batena 50 esta totalmente descargada, y un EDC (por ejemplo 0,35) entre totalmente descargada y totalmente cargada indica que la batena 50 esta solo parcialmente cargada. El EDC para la batena 50 puede determinarse midiendo la tension de batena con el sensor 58 y convirtiendo la tension de batena mediante un calculo usando una curva de descarga conocida de tension en funcion del EDC para la batena 50. El EDC puede compensarse para corregir la temperatura y/o corriente de la batena. Alternativamente, el EDC para la batena 50 puede determinarse midiendo la corriente de la batena en funcion del tiempo y convirtiendo la corriente de la batena con un calculo que integra la corriente de la batena en el tiempo. El controlador 46 de la planta de generacion electrica puede usarse para calcular el EDC de la batena 50.

La profundidad de la descarga (PDD) es una cantidad alternativa para su uso en la caracterizacion del estado de carga de la batena 50 y se determina a partir de los cambios en el EDC de la batena 50. La PDD representa la cantidad de capacidad de carga eliminada de la batena 50 cargada y la cantidad de capacidad de carga repuesta a continuacion, a la batena 50 cargada expresada numericamente como una fraccion de la capacidad de carga nominal para la batena 50. Una PDD unidad (1) indica que la batena 50 se descarga totalmente y a continuacion se carga totalmente, y una PDD entre 0 y 1 indica que la batena 50 solo se carga parcialmente y se descarga parcialmente.

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Alternativamente, el EDC y la PDD pueden expresarse en terminos de amperios-hora en lugar de la fraccion de la capacidad nominal o como un porcentaje. Por ejemplo, la eliminacion de 250 amperios-hora de la batena 50 de 1000 amperios-hora nominales y la adicion posterior de 250 amperios-ahora a la batena 50 da como resultado una PDD de 0,25 tal como se expresa en el presente documento.

Puede determinarse un perfil de EDC a partir de las lecturas de uno o mas parametros supervisados por el al menos un sensor 58. El perfil del EDC es una curva que representa el EDC en funcion del tiempo y representa los datos historicos que reflejan el patron de uso para la batena 50.

En una realizacion, se calcula una primera estimacion para la vida util de batena consumida y/o restante para la batena 50 por el procesador 66 del controlador 46 de la planta de generacion electrica usando el algoritmo 72 estimador de la vRb y un perfil de EDC para la batena 50, y una segunda estimacion para la vida util de batena consumida y/o restante de la batena 50 se calcula mediante el procesador 66 del controlador 46 de la planta de generacion electrica usando el algoritmo 74 estimador de la VRB y un perfil de EDC para la batena 50. Los calculos pueden ejecutarse en paralelo y el controlador 46 de la planta de generacion electrica puede introducir una curva de vida util de batena caractenstica de la batena 50 a ambos algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB ademas del perfil del estado de carga. En una realizacion, la estimacion para la vida util de batena restante de la batena 50 se calcula como una media ponderada de la vida util de batena consumida y/o restante estimada por el algoritmo 72 estimador de la VRB y la vida util de batena consumida y/o restante estimada por el algoritmo 74 estimador de la VRB. Matematicamente, para la realizacion representativa de estimaciones individuales determinada por los algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB, la estimacion final para la vida util de batena restante para la batena 50 viene dada por:

VRB = W1 * VRB1+ W2 * VRB2

en la que VRB es una estimacion de datos fusionados, VRB1 es una primera estimacion que representa la vida util de batena consumida y/o restante calculada usando el algoritmo 72 estimador de la VRB, W1 es un coeficiente o ponderacion correspondiente en la combinacion, VRB2 es la segunda estimacion que representa la vida util de batena consumida y/o restante calculada usando el algoritmo 74 estimador de la VRB, y W2 un coeficiente o ponderacion correspondiente en la combinacion. La expresion matematica usada para calcular el VRB de la batena 50 es una combinacion convexa, que es una combinacion lineal de VRB1 y VRB2 determinada por los algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB, y en la que los coeficientes W1, W2 no son negativos y suman la unidad (1).

Aunque la realizacion representativa se basa en dos algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB, otras realizaciones no estan limitadas a ello. En realizaciones alternativas no cubiertas por la presente invencion, W2 puede fijarse igual a cero (0) de modo que la VRB es igual a VRB1 o W1 puede fijarse igual a cero (0) de modo que la VRB sea respectivamente igual a VRB1 o la VRB igual a VRB2. En este caso, se usa un estimador simple para determinar la vida util de batena restante de la batena 50. En otras realizaciones alternativas, pueden usarse mas de dos algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB en la combinacion convexa con una ponderacion asignada a la estimacion individual determinada para cada uno de los algoritmos. Ademas, el algoritmo matematico usado para calcular la VRB puede diferir de la ecuacion para una combinacion convexa.

El proceso de la FIG. 4 es un metodo de fusion de datos en el que los datos VRB1, VRB2 producidos por los algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB individuales se combinan de una manera que da una mejor estimacion, VRB, de la vida util de batena consumida. La vida util de batena consumida puede representarse como un numero efectivo de ciclos que difiere del numero historico de ciclos para carga y descarga y que esta influida por la profundidad de la descarga para cada ciclo individual en el patron irregular de carga y descarga para la batena 50.

Como se ha mencionado anteriormente, los algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB pueden estimar tambien la cantidad de vida util de batena restante a partir de la estimacion de la vida util de batena consumida. Las estimaciones de vida util de batena restante en terminos de un numero de ciclos o un penodo de tiempo estan supeditadas a la prevision de las aplicaciones y usos futuros de la batena 50.

Con referencia a las FIGS. 5 y 7 de acuerdo con una realizacion representativa de la invencion, el algoritmo 72 estimador de la VRB puede basarse en la premisa del concepto de una PDD equivalente y el uso de una curva de vida util de batena para la batena 50.

La FIG. 7 muestra un diagrama de flujo 100 que ilustra una secuencia de operaciones para el controlador 46 de la planta de generacion electrica para estimar la vida util de batena consumida a partir de un perfil del EDC consistente con una realizacion de la invencion. En el bloque 102, se supervisa la tension y/o corriente de salida de la batena 50 por el sensor 58 en una escala de tiempo dada para lecturas discretas. El controlador 46 de la planta de generacion electrica recibe las lecturas del sensor a traves de la interfaz del sensor 80. En el bloque 104, el procesador 66 del controlador 46 de la planta de generacion electrica ejecuta el algoritmo 72 estimador de la VRB para calcular el EDC en funcion del tiempo basandose en los parametros supervisados. El calculo del EDC se ejecuta partir del tiempo en que la batena 50 entra en servicio hasta el tiempo actual de evaluacion.

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El perfil de EDC resultante de la batena 50 para el periodo de tiempo representativo de su vida util de servicio se muestra en la FIG. 5. Las variaciones en el EDC a lo largo del tiempo, reflejan un patron tfpico de ciclos de carga y descarga para la batena 50 debido a la generacion de energfa intermitente e irregular por parte de las turbinas eolicas 10a, 10b de la granja eolica 42. El perfil del EDC en la FIG. 5 puede representar una parte de un perfil del EDC acumulado a lo largo de toda su vida util de servicio para la batena 50, que puede almacenarse y mantenerse mediante el controlador 46 de la planta de generacion electrica. El algoritmo 72 estimador de la VRB puede emplearse de forma incremental, tal como semanalmente, para calcular los perfiles del EDC incrementales que el controlador 46 de la planta de generacion electrica almacena y mantiene, como un perfil de EDC acumulado.

En el bloque 106, el algoritmo 72 estimador de la VRB se usa para calcular un numero de ciclos a partir del perfil de EDC acumulado, incluyendo la parte mostrada en la FIG. 5. El algoritmo 72 estimador de la VRB puede ejecutar esta tarea, por ejemplo, semanalmente y almacenar los resultados en una base de datos u otra estructura de almacenamiento de datos del dispositivo de almacenamiento masivo 70. Espedficamente, se identifica un cierto numero de ciclos para carga y descarga a partir de la curva del perfil de EDC para la batena 50 (bloque 106). Cada ciclo viene determinado por la aparicion de un maximo local para el EDC en la curva. Este maximo refleja los puntos de inflexion en la curva por donde la carga de la batena transita a una descarga de batena. En la FlG. 5A, son evidentes ocho (8) maximos en la curva a traves del intervalo desde 135 horas a 155 horas. El numero de ciclos viene determinado por el numero total de maximos en la curva. Alternativamente, cada ciclo puede determinarse a partir del perfil de EDC de una manera diferente. Por ejemplo, cada ciclo se determina por la aparicion de un mmimo local para el EDC en la curva. Estos mmimos reflejan puntos de inflexion en la curva por donde la descarga de la batena transita a carga de la batena. Sobre el breve intervalo de la FIG. 5A, son evidentes ocho (8) mmimos en la curva. El numero de ciclos viene determinado por el numero total de mmimos en la curva a lo largo del intervalo desde 135 horas a 155 horas.

En el bloque 108, el algoritmo 72 estimador de la VRB se usa para calcular un numero de ciclos efectivo a partir de los datos de la curva en el perfil de EDC. Cada ciclo efectivo viene dado por una integral lineal de la curva para cada segmento del perfil de EDC que produce un ciclo efectivo con una PDD del 100 %. Como simple ejemplo numerico, cinco ciclos en la curva con una PDD del 20 % producen un ciclo efectivo. Naturalmente, el patron real de ciclos de carga/descarga en el perfil del EDC es mas complejo que este ejemplo simple. Para el breve intervalo de la FIG. 5A, por ejemplo, el numero de ciclos efectivos es aproximadamente igual a tres (3).

En el bloque 110, el algoritmo 72 estimador de la VRB se usa para calcular una PDD equivalente a partir del numero de ciclos efectivos determinados en el bloque 108 y del numero de ciclos determinados en el bloque 106. En una realizacion representativa, la PDD equivalente viene definida por una relacion simple del numero de ciclos efectivos respecto al numero de ciclos o, dicho de otro modo, el cociente determinado a partir del numero de ciclos efectivos como el dividendo y el numero de ciclos como el divisor. Para el corto intervalo de la FIG. 5A, la PDD equivalente es igual a tres (3) ciclos efectivos dividido por ocho (8) ciclos, o 0,375.

En el bloque 112, el algoritmo 72 estimador de la VRB introduce una curva de vida util de batena (FIG. 6) para la batena 50 en la PDD equivalente determinada en el bloque 110 para calcular el numero maximo de ciclos para la batena 50. Normalmente la curva de vida util de batena la suministra o esta disponible por medio del vendedor o fabricante de la batena 50. La curva de vida util de batena se suministra al algoritmo 72 estimador de la VRB como, por ejemplo, una tabla de busqueda 86 mantenida en la memoria del controlador 46 de la planta de generacion electrica. El ciclo de vida util, en funcion de la PDD para la batena 50, como se muestra en la FIG. 6, indica el numero de ciclos, a una profundidad de descarga especificada, a los que puede someterse la batena 50 antes de que falle para cumplir con una capacidad especificada o un criterio de rendimiento eficiente. En particular, los datos de vida util de batena contenidos en la curva reflejan el numero proyectado de ciclos hasta el fallo en funcion de la profundidad de descarga. Los datos de vida util de batena se presentan con la suposicion de que todos los ciclos de descarga estan bajo unas condiciones de temperatura, corriente y profundidad de descarga constantes.

Para el intervalo de la FIG. 5A, el algoritmo 72 estimador de la VRB introduce la curva de vida util de batena como una PDD equivalente de 0,375, lo que conduce a aproximadamente 15.000 ciclos de vida util de batena como el numero maximo de ciclos.

En el bloque 114, el algoritmo 72 estimador de la VRB calcula una vida util de batena consumida dada por la relacion de un numero acumulativo de ciclos historicamente experimentados por la batena 50 respecto al numero maximo de ciclos. El numero acumulativo de ciclos representa el numero de ciclos experimentados por la batena 50 (la suma de las iteraciones incrementales del bloque 106) desde la fecha en la que la batena 50 se puso servicio en la planta de generacion electrica 40. Como se ha mencionado anteriormente, el controlador 46 de la planta de generacion electrica mantiene y almacena el perfil de EDC acumulado y/o un registro del numero total de ciclos experimentados por la batena 50.

La vida util de batena restante representa la parte residual de la vida util de batena para la batena 50 que no se ha consumido por la degradacion de la batena a partir de los pasados ciclos de carga/descarga. La conversion de la vida util de batena consumida en una vida util de batena restante depende de las previsiones espedficas de aplicacion para el uso de la batena 50. La vida util de batena restante determinada mediante este ejercicio

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representara un periodo estimado a lo largo del cual se proyecta que la batena 50 sea capaz de funcionar por encima de una capacidad especificada o nivel de rendimiento eficiente.

Con referencia a las FIGS. 5, 5A, 6 y 8 y de acuerdo con una realizacion representativa alternativa de la invencion, el algoritmo 74 estimador de la VRB puede basarse en el concepto de la descomposicion y la superposicion de la PDD en combinacion con el uso de una curva estandar de ciclo de vida util en funcion de la PDD para la batena 50.

La FIG. 8 muestra un diagrama de flujo 200 que ilustra una secuencia de operaciones para el controlador 46 de la planta de generacion electrica para estimar la vida util de batena restante partir del perfil de EDC consistente con una realizacion de la invencion. En el bloque 202, se supervisan la tension y/o corriente de salida de la batena 50 mediante el sensor 58 en una escala de tiempo dada para lecturas discretas. El controlador 46 de la planta de generacion electrica recibe las lecturas del sensor a traves de la interfaz del sensor 80. En el bloque 204, el procesador 66 del controlador 46 de la planta de generacion electrica ejecuta el algoritmo 74 estimador de la VRB para calcular el perfil de EDC (FIG. 5) basandose en los parametros supervisados. El perfil de EDC en la FIG. 5 puede representar una parte del perfil de EDC acumulado a lo largo de toda la vida util de servicio de la batena 50, que puede almacenarse y mantenerse mediante el controlador 46 de la planta de generacion electrica. El algoritmo 72 estimador de la VRB puede emplearse de un modo incremental, tal como semanalmente, para calcular los perfiles de EDC incrementales que se almacenan y mantienen mediante el controlador 46 de la planta de generacion electrica.

En el bloque 206, el algoritmo 74 estimador de la VRB calcula la PDD para cada ciclo en el perfil de EDC espedfico. En el bloque 208, el rango de la PDD desde un primer valor numerico (por ejemplo, cero (0)) hasta un segundo valor numerico (por ejemplo, la unidad (1)) se divide en multiples contenedores o intervalos. Preferentemente, los intervalos son de igual anchura, la anchura del intervalo es un valor dado, y el numero de intervalos es razonablemente pequeno. El numero de intervalos, anchura del intervalo y el rango de la PDD son entradas al algoritmo 74 estimador de la VRB. En una realizacion representativa, el numero de intervalos puede ser de 10 sobre un rango de PDD de 0 a 1 de modo que la anchura del intervalo sea 0,1.

En el bloque 210, se usa el algoritmo 74 estimador de la VRB para contar cuantos ciclos tiene una PDD que se engloban dentro de cada uno de los intervalos. El algoritmo 74 estimador de la VRB identifica cada ciclo en el perfil de EDC y, para cada ciclo, el algoritmo 74 estimador de la VRB determina una PDD a partir de la curva. La PDD se clasifica a continuacion por el algoritmo 74 estimador de la VRB en uno de los intervalos asignados en el bloque 206. En esta forma, el intervalo del algoritmo 74 estimador de la VRB construye un histograma que es el numero determinado de ciclos en cada intervalo asignado. En el intervalo de la FIG. 5A, cada ciclo tiene una PDD determinada por cada parte adyacente de maximos del EDC (o picos) en la curva y cada EDC mmimo (o depresion) entre estos maximos. Para conjuntos de picos adyacentes (P1, P2) separados por una depresion de intervalo (T), la PDD viene dada por la media del EDC de un pico (P1) menos el EDC de la depresion intermedia (T) y el EDC del siguiente pico (P2) menos el EDC de la depresion intermedia (T). Expresado en forma de una ecuacion, la PDD para un ciclo viene dada por ((P1 - T) + (P2 - T)) / 2.

En el bloque 212, el algoritmo 74 estimador de la VRB se usa para introducir la curva de vida util de batena (FIG. 6) para la batena 50 en una PDD representativa de cada intervalo para calcular el numero maximo de ciclos para la batena 50 en la PDD representativa para todos los intervalos. En una realizacion, la PDD representativa de cada intervalo es el punto medio o centro (es decir, media) del rango de intervalos correspondiente. Por ejemplo, para diez intervalos que cubran el rango de PDD de 0 a 1, un intervalo que se extienda desde una PDD de 0,4 a una PDD de 0,5 tendna una PDD representativa de 0,45 y se introducina para este intervalo particular una curva de vida util de batena como una PDD de 0,45.

En el bloque 214, el numero contado de ciclos en cada intervalo acumulado a lo largo de la vida util de servicio de la batena 50 se divide por el numero maximo de ciclos en la PDD representativa de la entrada dentro de la curva de vida util de batena correspondiente a cada intervalo particular.

En el bloque 216, el algoritmo 74 estimador de la VRB calcula la vida util de batena consumida sumando los resultados a traves de todos los intervalos para calcular el numero maximo efectivo de ciclos para todas las PDD.

La vida util de batena restante representa la parte residual de la vida util de batena para la batena 50 que no se ha consumido por la degradacion de batena a partir de los ciclos de carga/descarga pasados. La conversion de la vida util de batena consumida en una vida util de batena restante depende de las previsiones de uso de la batena 50 espedficas de la aplicacion. La vida util de batena restante determinada mediante este ejercicio representara un penodo estimado a traves del cual se proyecta que la batena 50 sea capaz de funcionar por encima de la capacidad especificada o un nivel de rendimiento eficiente especificado. La vida util de batena restante puede determinarse mediante la proyeccion del consumo de vida util de batena en el futuro basandose en un consumo historico.

Como se ha mencionado anteriormente, las realizaciones espedficas de los algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB descritos en conexion con las FIGS. 5-8 se usan en calculos de fusion de datos de la FIG. 4. Alternativamente, los calculos de fusion de datos de la FIG. 4 pueden usar tipos de algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB diferentes

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a los de las realizaciones representativas descritas en conexion con las FIGS. 5-8.

Los algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB pueden permitir el desarrollo de estrategias de control para la batena

50 que puede implementar el controlador 46 de la planta de generacion electrica de modo que la vida util de la batena no se agote antes del tiempo de vida util de la granja eolica 42. En el contexto de la supervision y prognosis de la batena, los algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB pueden ser utiles a efectos de planificar el mantenimiento o sustitucion de las batenas.

Los algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB no se basan ni en un modelo ffsico complejo, tal como el filtro de Kalman, o en un modelo basado en datos, tal como una red neuronal. Con relacion a esta ultima, los modelos ffsicos basados en ffsica son computacionalmente pesados y necesitan un parametrizado cuidadoso, incluyendo incluso experimentos de laboratorio. Con relacion a los modelos antiguos, basados en datos, requieren una formacion extensa basandose en datos a partir de simulaciones o experimentos. Por estas razones, los estimadores presentados en el presente documento pueden tener ventaja sobre los modelos ffsicos y modelos basados en datos.

Como apreciara un experto en la materia, las realizaciones de la presente invencion pueden realizarse tambien en un producto de programa informatico realizado en al menos un medio de almacenamiento legible por ordenador que tenga un codigo de programa legible por ordenador no transitorio realizado en el mismo. El medio de almacenamiento legible por ordenador puede ser un sistema, aparato o dispositivo electronico, magnetico, optico, electromagnetico, infrarrojo, o de semiconductores, o cualquier combinacion adecuada de los mismos, que pueda contener, o almacenar un programa para su uso por o en conexion con un sistema, aparato o dispositivo de ejecucion de instrucciones. Entre los ejemplos de medios de almacenamiento legibles por ordenador se incluyen, pero sin limitarse a ellos, un disco duro, un disco flexible, una memoria de acceso aleatorio, una memoria solo de lectura, una memoria solo de lectura programable y borrable, una memoria flash, una memoria solo de lectura en disco compacto portatil, un dispositivo de almacenamiento optico, un dispositivo de almacenamiento magnetico, o cualquier combinacion adecuada de los mismos. El codigo de programa informatico que contiene instrucciones para dirigir un procesador para que funcione de una manera particular para llevar a cabo operaciones para las realizaciones de la presente invencion puede escribirse en uno o mas lenguajes de programacion orientados a objetos y procedimentales. El codigo de programa de ordenador puede suministrarse desde un medio de almacenamiento legible por ordenador al procesador de cualquier tipo de ordenador, tal como el procesador 66 del controlador 46 de la planta de generacion electrica, para producir una maquina con un procesador que ejecute las instrucciones para implementar las funciones/actos de un proceso implementado por ordenador para la recogida de datos de sensor especificada en el presente documento.

La vida util de batena consumida y batena restante pueden estimarse mediante los algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB en tiempo real con relacion a la operacion de la planta de generacion electrica 40. Tal como se usa en el presente documento, tiempo real se refiere a la determinacion de la aparicion en un periodo sustancialmente corto y sin un sustancial retardo intencionado despues del muestreo del perfil de EDC en cada intervalo de medicion.

51 bien la invencion se ha ilustrado con la descripcion de varias realizaciones y aunque estas realizaciones se han descrito en considerable detalle, no es la intencion del presente solicitante restringir o limitar en forma alguna el alcance de las reivindicaciones adjuntas a dichos detalles. Seran claramente evidentes para los expertos en la materia ventajas y modificaciones adicionales. Por ejemplo, los calculos mediante los algoritmos 72, 74 estimadores de la VRB pueden ejecutarse sobre un controlador diferente asociado con la planta de generacion electrica 40 en lugar de espedficamente el controlador 46 de la planta de generacion electrica o los calculos pueden realizarse mediante un dispositivo de calculo remoto o local y suministrarse al controlador 46 de la planta de generacion electrica. La invencion en sus aspectos mas amplios no esta por lo tanto limitada a los detalles espedficos, metodos representativos y ejemplos ilustrativos mostrados y descritos.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Una planta de generacion electrica (40) conectada con una red electrica (48), comprendiendo la planta de generacion (40):

una granja eolica (42) que incluye una pluralidad de turbinas eolicas configuradas para generar energfa para la red electrica (48);

un sistema de almacenamiento de energfa (44) que incluye una batena recargable (50) configurada para cargarse selectivamente mediante las turbinas eolicas o la red electrica (48) y configurada para descargarse selectivamente a la red electrica (48); y

un controlador (46) acoplado en comunicacion con el sistema de almacenamiento de energfa (44) y en comunicacion con la pluralidad de turbinas eolicas de la granja eolica (42), estando el controlador (46) configurado para implementar un primer algoritmo (72) para calcular dinamicamente una primera vida util de batena consumida para la batena (50), estando el controlador (46) configurado para usar una curva de vida util de batena caractenstica de la batena (50) como una primera entrada al primer algoritmo (72) y un perfil de estado de carga como una segunda entrada para el primer algoritmo (72), estando el controlador (46) configurado para implementar un segundo algoritmo (74) para calcular dinamicamente una segunda vida util de batena consumida para la batena (50), estando el controlador (46) configurado para usar la curva de vida util de batena y el perfil del estado de carga en el calculo de la segunda vida util de batena consumida, y estando el controlador (46) configurado para combinar computacionalmente la primera vida util de batena consumida y la segunda vida util de batena consumida para determinar una vida util de batena consumida de datos fusionados.
2. La planta de generacion electrica (40) de la reivindicacion 1 en la que el controlador (46) calcula la vida util de batena consumida de datos fusionados a partir de una combinacion convexa de la primera vida util de batena consumida y la segunda vida util de batena consumida.
3. La planta de generacion electrica (40) de la reivindicacion 1 en la que el controlador (46) es un controlador de supervision para la planta de generacion electrica.
4. La planta de generacion electrica (40) de la reivindicacion 1 que comprende adicionalmente:

un sensor acoplado en comunicacion con el controlador (46), configurado el sensor para supervisar la tension o corriente de la batena (50) a medida que la batena (50) se carga y descarga selectivamente, y configurado el sensor para comunicar lecturas de la tension o la corriente al controlador (46),

en la que el controlador (46) esta configurado para calcular el perfil de estado de carga a partir de las lecturas recibidas desde el sensor en funcion del tiempo.
5. Un metodo implementado por ordenador para la estimacion del tiempo de vida util de una batena (50) instalada en una planta de generacion electrica (40) que incluye una granja eolica (42), comprendiendo el metodo:

calcular una primera vida util de batena consumida para la batena (50) con un primer algoritmo (72); suministrar una curva de vida util de batena para la batena (50) como una primera entrada al primer algoritmo (72) usado en el calculo de la primera vida util de batena consumida; y

suministrar un perfil de estado de carga para la batena (50) como una segunda entrada al primer algoritmo (72) usado en el calculo de la primera vida util de batena consumida y

calcular una segunda vida util de batena consumida para la batena (50) con un segundo algoritmo (74) que usa la curva de vida util de batena para la batena (50) y el perfil de estado de carga como entradas; y combinar matematicamente la primera vida util de batena consumida y la segunda vida util de batena consumida para determinar una vida util de batena consumida de datos fusionados.
6. El metodo implementado por ordenador de la reivindicacion 5 que comprende adicionalmente:

cargar periodicamente la batena (50) con energfa de la granja eolica (42) o la red electrica (48) y descargar la batena (50) a una red electrica (48);

supervisar la tension o corriente de la batena (50) cuando la batena (50) se carga y descarga durante la operacion en la planta de generacion electrica (40); y

determinar el perfil de estado de carga de la tension supervisada o la corriente supervisada como una funcion de tiempo.
7. El metodo implementado por ordenador de la reivindicacion 5 que comprende adicionalmente:

predecir una vida util de batena restante basandose en la primera vida util de batena consumida y la segunda vida util de batena consumida para la batena (50).
8. El metodo implementado por ordenador de la reivindicacion 5 en el que la primera vida util de batena consumida para la batena (50) se calcula con el primer algoritmo (72) en tiempo real, y la segunda vida util de batena

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consumida para la batena (50) se calcula con el segundo algoritmo (74) en tiempo real.
9. El metodo implementado porordenador de la reivindicacion 5 que comprende adicionalmente:

calcular una segunda vida util de batena consumida para la batena (50) con un segundo algoritmo (74) que usa la curva de vida util de batena para la batena (50) y el perfil de estado de carga como entradas; y combinar la primera vida util de batena consumida y la segunda vida util de batena consumida en una combinacion convexa para determinar una vida util de batena consumida de datos fusionados.
10. El metodo implementado porordenador de la reivindicacion 9 que comprende adicionalmente:

predecir una vida util de batena restante basandose en la primera vida util de batena consumida y la segunda vida util de batena consumida para la batena (50).
11. El metodo implementado por ordenador de la reivindicacion 9 en el que la primera vida util de batena consumida para la batena (50) se calcula con el primer algoritmo (72) en tiempo real, y la segunda vida util de batena consumida para la batena (50) se calcula con el segundo algoritmo (74) en tiempo real.
12. El metodo implementado por ordenador de la reivindicacion 5 en el que el calculo de la primera vida util de batena consumida para la batena (50) con el primer algoritmo (72) comprende:

calcular un numero de ciclos a partir del perfil de estado de carga;

integrar linealmente el perfil de estado de carga para determinar un numero de ciclos efectivos con una profundidad de descarga igual a la unidad;

dividir el numero de ciclos efectivos por el numero de ciclos para obtener una profundidad de descarga equivalente; y

determinar un numero maximo de ciclos a partir de la curva de vida util de batena en la profundidad de descarga equivalente para especificar la primera vida util de batena consumida.
13. El metodo implementado por ordenador de la reivindicacion 5 el calculo de la primera vida util de batena consumida para la batena (50) con el primer algoritmo (72) comprende:

calcular una profundidad de descarga para cada ciclo en el perfil de estado de carga;

dividir un rango para la profundidad de descarga en una pluralidad de intervalos;

asignar la profundidad de descarga para cada ciclo a uno de los intervalos;

calcular un numero de ciclos en cada intervalo a partir del perfil de profundidad de descarga;

determinar un numero maximo de ciclos de cada intervalo a partir de la curva de vida util de batena en un valor

para la profundidad de descarga dentro de cada intervalo;

dividir el numero de ciclos en cada uno de los intervalos por el numero maximo de ciclos para cada intervalo respectivo para obtener una pluralidad de partes para la primera vida util de batena; y sumar las partes para determinar la primera vida util de batena consumida.
14. El metodo implementado porordenador de la reivindicacion 5 que comprende adicionalmente:

predecir una vida util de batena restante basandose en la primera vida util de batena consumida para la batena (50).
15. El metodo implementado por ordenador de la reivindicacion 5 en el que la primera vida util de batena consumida para la batena (50) se calcula con el primer algoritmo (72) en tiempo real.
16. Un producto de programa informatico que comprende: un medio de almacenamiento legible por ordenador; y

instrucciones de programa para la realizacion del metodo de la reivindicacion 5,

en el que las instrucciones de programa se almacenan en el medio de almacenamiento legible por ordenador.