FR3030923A1 - METHOD FOR OPERATING A CONTROL UNIT OF A BATTERY - Google Patents
METHOD FOR OPERATING A CONTROL UNIT OF A BATTERY Download PDFInfo
- Publication number
- FR3030923A1 FR3030923A1 FR1462601A FR1462601A FR3030923A1 FR 3030923 A1 FR3030923 A1 FR 3030923A1 FR 1462601 A FR1462601 A FR 1462601A FR 1462601 A FR1462601 A FR 1462601A FR 3030923 A1 FR3030923 A1 FR 3030923A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- power
- battery
- production
- delivered
- charge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 124
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 20
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 17
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 16
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 3
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 7
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
- H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
Abstract
L'invention concerne un procédé de fonctionnement d'une centrale de pilotage (5) d'une batterie (3) de stockage d'énergie destinée à être couplée à au moins une source (1) de production électrique intermittente pour fournir à un réseau (4) d'énergie électrique une puissance délivrée, ladite centrale de pilotage (5) comprenant un optimiseur (6) et un régulateur (7), dans lequel : - plusieurs scénarios de prévisions (PPrevs) de production de la source (1) de production électrique intermittente sont fournis à l'optimiseur (6), - l'optimiseur (6) détermine, en fonction desdits scénarios de prévisions de production, une consigne de trajectoire de puissance délivrée optimale (PGridopt) au régulateur (7), - le régulateur (7) détermine une commande de puissance de charge de batterie (PPbattc) à la batterie (3) pour mettre en œuvre une régulation par asservissement en boucle fermée de la puissance délivrée (PGrid) pour imposer le suivi par la puissance délivrée de la consigne de trajectoire de puissance délivrée optimale (PGridopt).The invention relates to a method for operating a control unit (5) of an energy storage battery (3) intended to be coupled to at least one intermittent power generation source (1) for supplying a network (4) of electric power a power delivered, said control unit (5) comprising an optimizer (6) and a regulator (7), in which: - several forecast scenarios (PPrevs) for the production of the source (1) intermittent power generation are provided to the optimizer (6), - the optimizer (6) determines, according to said production forecast scenarios, an optimal delivered power path setpoint (PGridopt) to the controller (7), - the controller (7) determines a battery charge power control (PPbattc) to the battery (3) to implement closed loop feedback control of the delivered power (PGrid) to enforce the tracking by the delivered power an optimal output power of path setpoint (PGridopt).
Description
PROCEDE DE FONCTIONNEMENT D'UNE CENTRALE DE PILOTAGE D'UNE BATTERIE DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET CONTEXTE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte au domaine de la production électrique, plus précisément à une centrale de pilotage et au procédé associé pour commander une batterie de stockage d'énergie destinée à être couplée à une source de production électrique intermittente pour fournir à un réseau d'énergie électrique une puissance électrique suivant un plan de production annoncé à l'avance au gestionnaire de réseau. Depuis quelques années la production d'énergie au moyen de sources de production électrique intermittentes, en particulier éolienne et photovoltaïque, connaît un essor sans précédent. De telles sources de production électrique intermittentes sont généralement regroupées en des fermes, par exemple dans le cas d'un champ d'éoliennes ou d'un ensemble de panneaux photovoltaïques, et raccordées à un réseau d'énergie électrique auquel elles fournissent de l'électricité. Dans ce document, nous désignerons par source de production électrique intermittente aussi bien une source isolée, qu'une telle ferme constituée d'une pluralité de sources dont le raccordement et la gestion de leur production sont nnutualisés, dans la mesure où le réseau d'énergie électrique ne voit qu'une source de production électrique. Le caractère fatalement aléatoire de ces sources d'énergie impose des règles particulières à leur exploitation. Généralement, les solutions proposées consistent à réduire l'intermittence des sources de production électrique intermittentes en lissant la courbe de production à l'aide du stockage. Cependant avec l'essor important des sources de production électrique intermittentes, cela n'est pas pleinement satisfaisant pour assurer le respect de l'équilibre offre-demande au sein du réseau. Pour cette raison, afin de connaitre suffisamment tôt quel sera le niveau de production de chaque installation, il a été prévu dans certains cas d'annoncer à l'avance un plan de production au gestionnaire du réseau électrique auquel elle est raccordée. Il convient alors de suivre ce plan au mieux, à défaut de quoi, malgré le profit économique qu'elles peuvent engendrer, leur intégration à grande échelle poserait de multiples problèmes.TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of electrical generation, more specifically to a control unit and the associated method for controlling a battery of energy storage for coupling to an intermittent power source for supplying an electric power network with electrical power according to a production plan announced in advance to the network manager. In recent years energy production through intermittent power generation sources, in particular wind and photovoltaic, has experienced unprecedented growth. Such intermittent power generation sources are generally grouped into farms, for example in the case of a wind turbine field or a set of photovoltaic panels, and connected to an electrical energy network to which they supply power. electricity. In this document, we will refer to an isolated source as an intermittent source of electricity, as a farm consisting of a plurality of sources whose connection and management of their production are nualized, insofar as the network of electrical energy sees only one source of electricity production. The inevitably random nature of these energy sources imposes particular rules on their exploitation. Generally, the proposed solutions consist of reducing the intermittency of intermittent sources of electricity production by smoothing the production curve using storage. However, with the significant growth of intermittent sources of power generation, this is not fully satisfactory for ensuring the supply-demand balance within the network. For this reason, in order to know early enough what will be the level of production of each installation, it has been planned in some cases to announce in advance a production plan to the manager of the electricity network to which it is connected. It is then advisable to follow this plan at best, failing which, in spite of the economic profit that they can generate, their large-scale integration would pose multiple problems.
En effet, la production de sources de production électrique intermittentes est souvent mal prévue et leurs variations peuvent entraîner des grands écarts par rapport au plan de production de référence annoncé au gestionnaire de réseau. Lorsque la puissance cumulée de ces productions intermittentes devient significative, elle peut mettre en péril l'équilibre offre-demande du système électrique et déstabiliser le réseau, les rendant alors peu attractives pour les gestionnaires de ce réseau. Ainsi, dans certains réseaux électriques, notamment insulaires, pour lesquels le taux de pénétration des énergies renouvelables intermittentes est élevé, la puissance produite par celles-ci peut dépasser 30% de la puissance produite sur le réseau. Or, au-delà d'un certain seuil de part de production, le maintien de l'équilibre offre-demande sur le réseau électrique devient complexe en raison des variations de puissance brutales et de forte amplitude que présentent ces sources de production électrique intermittentes. De fait, certains gestionnaires de réseaux déconnectent les sources de production intermittentes lorsque la part de la puissance produite par celles-ci devient trop importante, ce qui empêche alors de les valoriser.In fact, the production of intermittent sources of electricity generation is often poorly planned and their variations may lead to large deviations from the reference production plan announced to the system operator. When the cumulative power of these intermittent productions becomes significant, it can jeopardize the supply-demand balance of the electricity system and destabilize the network, making them unattractive for the managers of this network. Thus, in certain electricity networks, particularly in the island, where the penetration rate of intermittent renewable energies is high, the power produced by these can exceed 30% of the power produced on the grid. However, beyond a certain threshold of production share, the maintenance of the supply-demand balance on the electricity grid becomes complex because of the sudden and high amplitude power variations presented by these intermittent sources of electricity production. In fact, some grid operators disconnect intermittent sources of production when the share of the power produced by them becomes too great, which then prevents their valorization.
Dans les faits, la puissance générée par une source de production électrique intermittente, largement variable d'un jour à l'autre, peut aussi subir de fortes fluctuations dans l'intervalle d'une heure ou de quelques minutes, dues aux variations météorologiques locales. Par exemple, une variation de la vitesse du vent entraîne une variation de la puissance électrique produite par une éolienne. De même, l'ensoleillement influe directement sur la production électrique d'un panneau photovoltaïque, et le passage d'un nuage perturbe celle-ci. On conçoit aisément que si certaines variations peuvent être anticipées, au moyen par exemple de prévisions météorologiques, aucun modèle ne peut prévoir à l'avance une variation locale telle que le passage d'un nuage, phénomène transitoire et très local qui a pourtant de fortes répercussions sur la production électrique de panneaux photovoltaïques. Une solution potentielle au problème d'imprévisibilité de la production électrique est apportée par l'utilisation de moyens de stockage d'énergie couplés à la source de production intermittente. Ces moyens de stockage contribuent à la fois à une gestion intelligente de l'énergie produite et à une amélioration de la qualité de la fourniture. En permettant le stockage d'énergie, ils permettent notamment diverses applications comme le lissage de la production, l'arbitrage de l'énergie, la participation aux services systèmes, le transfert de charge, le soulagement des contraintes sur le réseau de distribution électrique, etc...In fact, the power generated by an intermittent source of electricity, which varies widely from one day to the next, can also be subject to large fluctuations in the hour or minutes, due to local weather variations. . For example, a variation in wind speed causes a variation in the electrical power produced by a wind turbine. Similarly, the sunlight directly affects the electrical production of a photovoltaic panel, and the passage of a cloud disrupts it. It is easy to see that if certain variations can be anticipated, for example by means of meteorological forecasts, no model can predict in advance a local variation such as the passage of a cloud, a transitory and very local phenomenon which nevertheless has strong impact on the electrical production of photovoltaic panels. A potential solution to the unpredictability problem of electricity production is provided by the use of energy storage means coupled to the intermittent production source. These storage means contribute both to an intelligent management of the energy produced and to an improvement in the quality of the supply. By allowing the storage of energy, they allow various applications such as production smoothing, energy arbitrage, participation in system services, load transfer, stress relief on the electricity distribution network, etc ...
Aujourd'hui, plusieurs types de stockage d'énergie existent : électrostatique (capacités), électromagnétique (supraconducteurs), électrochimique (batteries et supercapacités), gravitaire (stockages hydrauliques), inertiel (volant d'inertie), pneumatique ou encore thermique. Parmi ces différentes technologies, le stockage par batterie présente actuellement des avantages majeurs de rapidité de réponse et de manoeuvrabilité, offrant plus de flexibilité et de stabilité au pilotage de l'installation de production constituée par la source de production électrique intermittente et la batterie de stockage qui lui est associée, ainsi qu'une puissance et une durée de vie relativement élevées. On appellera par la suite batterie de stockage d'énergie une ou plusieurs batteries individuelles reliées ensemble de sorte qu'elles soient commandées ensemble comme ne constituant qu'une batterie de stockage vis-à-vis de leur utilisation.Today, several types of energy storage exist: electrostatic (capacities), electromagnetic (superconducting), electrochemical (batteries and supercapacities), gravity (hydraulic storages), inertial (flywheel), pneumatic or thermal. Among these different technologies, battery storage currently offers major advantages of rapid response and maneuverability, offering greater flexibility and stability to the control of the production facility constituted by the intermittent power generation source and the storage battery. associated with it, as well as relatively high power and life. The energy storage battery will be referred to as one or more individual batteries connected together so that they are controlled together as constituting only one storage battery with respect to their use.
La batterie de stockage est utilisée pour stocker de l'énergie produite par la source de production électrique intermittente, et la restituer au réseau, en fonction des besoins. La bonne gestion de ces phases de charge et de décharge de la batterie permet d'absorber les variations de production électrique. Elle permet également de mieux adapter la puissance fournie au réseau dans la mesure où la production électrique d'une source de production électrique intermittente n'est pas facilement adaptable. L'utilisation d'une batterie de stockage peut ainsi contribuer à améliorer la prédictibilité de la fourniture et à stabiliser la production électrique.The storage battery is used to store energy produced by the intermittent power source, and return it to the grid as needed. The good management of these phases of charge and discharge of the battery makes it possible to absorb the variations of electrical production. It also makes it possible to better match the power supplied to the grid insofar as the electrical output of an intermittent power source is not easily adaptable. The use of a storage battery can thus help to improve the predictability of the supply and to stabilize electricity production.
Pour un moyen de stockage d'énergie telle qu'une batterie, la capacité à absorber les écarts de production dépend fortement de son dinnensionnennent et nécessite souvent de grandes capacités. Il est alors tentant de préconiser l'utilisation de batteries présentant de grandes capacités de stockage d'énergie. La plupart des techniques de pilotage présentées dans l'état de l'art supposent ainsi d'importantes capacités de stockage. Cependant une augmentation de la capacité requise d'une batterie peut accroître considérablement le coût de l'installation, menaçant alors sa rentabilité économique.For an energy storage means such as a battery, the ability to absorb the output gaps is highly dependent on its dinnensionnennent and often requires large capacities. It is therefore tempting to recommend the use of batteries with large energy storage capacity. Most of the piloting techniques presented in the state of the art thus assume large storage capacities. However an increase in the required capacity of a battery can significantly increase the cost of installation, thus threatening its economic profitability.
Un moyen de contourner le problème de dinnensionnennent est de mieux planifier la trajectoire de l'état de charge de la batterie en fonction des incertitudes de prévisions.One way to overcome the problem of dinnensionnennent is to better plan the trajectory of the state of charge of the battery according to the uncertainties of forecasts.
Ces méthodes de l'état de la technique sont censées permettre d'éviter l'épuisement de la batterie, c'est-à-dire son déchargement complet, ainsi que la saturation de la batterie, c'est-à-dire le dépassement de sa capacité de stockage. Ces deux situations laissent transmettre les fluctuations de la production de l'installation directement au réseau d'énergie électrique auquel est fournie l'énergie, ou, dans le cas de la saturation avec possibilité de brider la production, une perte d'énergie non stockable détériore le rendement de l'installation constituée par la source de production intermittente et la batterie de stockage.These methods of the state of the art are intended to prevent the depletion of the battery, that is to say its complete discharge, and the saturation of the battery, that is to say the overtaking its storage capacity. These two situations allow to transmit the fluctuations of the production of the installation directly to the network of electrical energy to which is supplied the energy, or, in the case of the saturation with possibility of constricting the production, a non-storable energy loss. deteriorates the efficiency of the installation constituted by the intermittent production source and the storage battery.
Par ailleurs, des solutions ont été développées pour prévoir à l'avance l'énergie qui sera produite de sorte à ce que le réseau s'y prépare et optimise la commande de la batterie afin de tenir au mieux l'annonce faite. Par exemple, la demande de brevet FR 2 996 695 décrit une centrale de pilotage d'une installation de production électrique comprenant une source de production électrique intermittente.In addition, solutions have been developed to predict in advance the energy that will be produced so that the network is prepared and optimizes the control of the battery to better reflect the announcement made. For example, the patent application FR 2 996 695 describes a control center of an electrical production facility comprising an intermittent power source.
La figure 1 illustre un exemple d'installation de production électrique comprenant une centrale de pilotage associée à sa batterie selon l'état de la technique. La source de production électrique 1 est constituée d'un ou plusieurs équipements gérés ensemble, tel qu'un parc d'éoliennes ou un champ de panneaux photovoltaïques. Elle produit une puissance électrique produite PProd. Un organe de contrôle de puissance 2 comprenant des onduleurs convertit l'électricité produite, notamment en fréquence, pour la conformer aux exigences électriques du réseau électrique 4. L'organe de contrôle de puissance 2 délivre une puissance électrique contrôlée POnd à destination du réseau électrique 4.FIG. 1 illustrates an example of an electrical production installation comprising a control unit associated with its battery according to the state of the art. The electrical generation source 1 consists of one or more equipment managed together, such as a wind farm or a photovoltaic panel field. It produces an electric power produced PProd. A power control unit 2 comprising inverters converts the electricity produced, especially in frequency, to comply with the electrical requirements of the electrical network 4. The power control unit 2 delivers a controlled electrical power POnd to the power grid 4.
Une batterie de stockage électrique 3, reliée au réseau 4, présente également une puissance de charge de batterie PBatt, qui peut soit être positive, soit être négative, ce qui signifie que la batterie de stockage électrique est adaptée pour fournir de l'énergie au réseau 4 ou pour stocker de l'énergie en provenance de la source de production électrique 1. La somme de la puissance électrique contrôlée POnd et de la puissance de charge de batterie PBatt correspond à une puissance délivrée PGrid qui est effectivement fournie au réseau électrique 4. Cette puissance délivrée PGrid correspond à la production électrique de l'installation.An electric storage battery 3, connected to the network 4, also has a PBatt battery charging power, which can be either positive or negative, which means that the electric storage battery is adapted to supply energy to the battery. network 4 or for storing energy from the power source 1. The sum of the controlled electrical power POnd and the battery charging power PBatt corresponds to a delivered power PGrid which is actually supplied to the electrical network 4 This delivered power PGrid corresponds to the electrical production of the installation.
Le fonctionnement de la batterie de stockage électrique 3 est commandé au moyen d'une commande de puissance de charge de batterie PBatt, émise par une centrale de pilotage 5 à destination de ladite batterie 3. La centrale de pilotage 5 détermine cette commande de puissance de charge de batterie PBatt, à partir : - d'une mesure de l'état de charge SOC (correspondant à l'anglais "State of Charge") de la batterie 3, - de la mesure de la puissance produite PProd de la source de production électrique 1, - de la mesure de la puissance délivrée PGrid restituée au réseau 4, et - d'un scénario de prévision de production électrique PPrev. Un scénario de production électrique est un ensemble de données de puissance chronologiquement ordonnées représentatives de la puissance produite par la source 1 selon des prévisions. Un scénario est élaboré en fonction de différents paramètres, notamment météorologiques, tel que l'ensoleillement pour les panneaux photovoltaïques, ou les forces prévues des vents pour des éoliennes. Il est à noter que les prévisions constituant le scénario peuvent provenir de l'extérieur et être fournies à la centrale de pilotage, comme sur la figure 1, ou bien être générées par un module à part entière dans la centrale de pilotage 5, à partir d'informations fournies de l'extérieur. Dans la centrale de pilotage 5, un optinniseur 6 reçoit le scénario de prévision de production PPrev, la puissance électrique produite PProd par la source 1, la puissance délivrée PGrid au réseau 4, ainsi que l'état de charge SOC, et détermine une consigne de trajectoire d'état de charge optimisée SOCopt et une consigne de trajectoire de puissance délivrée optimale PGridopt, qui sont envoyés à un régulateur 7. Les trajectoires sont des suites temporelles de valeurs d'une grandeur correspondant à l'évolution dans le temps de cette grandeur. Par exemple, pour le photovoltaïque, l'exploitant annonce la veille une trajectoire de production constituée d'une phase de montée, une phase de palier et d'une phase de descente, correspondant à la variation de l'ensoleillement dû à la course du soleil. L'optimisation, et donc les trajectoires, peuvent correspondre à des horizons de temps différents en fonction des exigences auxquelles doit répondre l'optimisation, et du contexte de pilotage. Ainsi, pour l'éolien l'engagement de l'exploitant vis-à-vis du réseau peut être une trajectoire annoncée la veille composée de paliers stables de 30 minutes chacun. En infra-journalier, c'est-à-dire au cours de la journée, avec typiquement un pas de temps allant de 30 minutes à 1h30, la puissance délivrée réelle PGrid doit se situer dans un certain intervalle autour de la puissance du plan de production annoncé la veille. Le régulateur 7 détermine la commande de puissance de charge de batterie PBatt, à destination de la batterie 3, ainsi qu'une consigne de puissance P0ndc de l'organe de puissance 2 à partir de la puissance électrique produite PProd par la source 1, de l'état de charge SOC, de la consigne d'état de charge optimisée SOCopt et de la puissance délivrée optimale PGridopt. L'inconvénient de cette solution est que les trajectoires définies par l'optirniseur 6 sont fortement sensibles au scénario de prévision de production PPrev fourni en entrée. Or, établir des prévisions parfaites est impossible, et une centrale implémentant la solution ci-dessus se heurte essentiellement à deux problèmes : - l'annonce de production électrique faite au gestionnaire du réseau 4 doit conserver une marge de production par rapport au scénario de production, - en infra-journalier le scénario de prévision dont on dispose peut varier fortement entre deux optimisations. Les trajectoires communiquées au régulateur 7 ne sont alors plus cohérentes entre elles d'un pas de temps à l'autre, ce qui pose problème tant au niveau de la régulation que des annonces de production électrique faite au gestionnaire du réseau 4.The operation of the electric storage battery 3 is controlled by means of a PBatt battery charge power control, issued by a control unit 5 to said battery 3. The control unit 5 determines this power control of PBatt battery charge, from: - a measurement of the state of charge SOC (corresponding to the English "State of Charge") of the battery 3, - the measurement of the power produced PProd of the source of electrical production 1, - the measurement of the delivered power PGrid restored to the network 4, and - a production forecast scenario PPrev. An electrical generation scenario is a set of chronologically ordered power data representative of the power produced by source 1 according to forecasts. A scenario is developed based on various meteorological parameters, such as sunlight for photovoltaic panels, or predicted wind forces for wind turbines. It should be noted that the forecasts constituting the scenario can come from outside and be provided to the control center, as in Figure 1, or be generated by a module in its own right in the control unit 5, from information provided from outside. In the central control unit 5, an optinnator 6 receives the production forecast scenario PPrev, the electrical power produced by the source PPROD 1, the power delivered PGrid to the network 4, as well as the state of charge SOC, and determines a setpoint of SOCOPt optimized state of charge trajectory and an optimally delivered power trajectory setpoint PGridopt, which are sent to a regulator 7. The trajectories are temporal sequences of values of a magnitude corresponding to the evolution over time of this magnitude. For example, for PV, the operator announces the day before a production trajectory consisting of a rise phase, a phase of landing and a descent phase, corresponding to the variation of sunshine due to the race of the Sun. The optimization, and therefore the trajectories, can correspond to different time horizons depending on the requirements to be met by the optimization, and the control context. Thus, for the wind farm operator's commitment to the network may be a trajectory announced the day before consisting of stable levels of 30 minutes each. In intraday, that is to say during the day, with typically a time step ranging from 30 minutes to 1:30, the actual delivered power PGrid must be within a certain range around the power of the plan of production announced the day before. The regulator 7 determines the battery charge power control PBatt, destined for the battery 3, as well as a power setpoint P0ndc of the power unit 2 from the electrical power produced by the source PProd 1, SOC load status, SOCopt optimized load state setpoint and PGridopt optimal output power. The disadvantage of this solution is that the trajectories defined by the optirnizer 6 are highly sensitive to the PPrev production forecast scenario provided as input. However, to establish perfect forecasts is impossible, and a plant implementing the above solution faces two main problems: - the announcement of electrical production made to the network manager 4 must maintain a production margin in relation to the production scenario - within the day-ahead the forecast scenario available can vary greatly between two optimizations. The paths communicated to the regulator 7 are no longer coherent with each other from one time step to the next, which poses a problem both at the level of the regulation and the announcements of electrical production made to the network manager 4.
PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention ci-après présente une alternative à ces méthodes qui ne donnent pas entièrement satisfaction, qui est à la fois simple à mettre en oeuvre, peu coûteuse, et permettant une bonne régulation de la production électrique sans nécessiter de grandes capacités de stockage d'énergie, afin de permettre à une centrale de production d'énergie intermittente de fournir à un réseau d'énergie électrique une puissance électrique totale suivant un plan de production annoncé à l'avance au gestionnaire du réseau.PRESENTATION OF THE INVENTION The invention below presents an alternative to these methods which do not give complete satisfaction, which is both simple to implement, inexpensive, and allows a good regulation of the electrical production without requiring large energy storage capacity to allow an intermittent power plant to provide an electrical power grid with total electrical power following a production plan announced in advance to the grid operator.
L'invention propose à cet effet un procédé de fonctionnement d'une centrale de pilotage d'une batterie de stockage d'énergie destinée à être couplée à au moins une source de production électrique intermittente pour fournir à un réseau d'énergie électrique une puissance délivrée, ladite centrale de pilotage comprenant un optinniseur et un régulateur, dans lequel : - plusieurs scénarios de prévisions de production de la source de production électrique intermittente sont fournis à l'optinniseur, - l'optinniseur détermine, en fonction desdits scénarios de prévisions de production, une consigne de trajectoire de puissance délivrée optimale au régulateur, - le régulateur détermine une commande de puissance de charge à la batterie pour mettre en oeuvre une régulation par asservissement en boucle fermée de la puissance délivrée pour imposer le suivi par ladite puissance délivrée de la consigne de trajectoire de puissance délivrée optimale, dans lequel l'optinniseur met en oeuvre une détermination de la consigne de trajectoire de puissance délivrée optimale dans laquelle, pour chacun des scénarios de prévisions de production, une trajectoire d'état de charge de la batterie est déterminée par la résolution d'un ensemble d'équations linéaires faisant intervenir des contraintes communes à l'ensemble des trajectoires d'état de charge de la batterie, une de ces contraintes communes étant un objectif de puissance délivrée commune à l'ensemble des trajectoires d'état de charge, de sorte que ledit objectif de puissance délivrée puisse être réalisé quelle que soit la réalisation de la production électrique de la source de production électrique intermittente. L'invention est avantageusement complétée par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon leurs différentes combinaisons possibles : - les trajectoires d'état de charge de la batterie présentent, à chacun des pas de temps du procédé, une même puissance délivrée fournie au réseau électrique ; - l'objectif de puissance délivrée est une puissance délivrée fournie au réseau électrique pendant la durée d'un pas de temps et qui correspond à la puissance prévue d'un plan de production préalablement déterminé sur un horizon journalier et annoncé au gestionnaire du réseau ; - les contraintes communes comprennent : - des contraintes sur l'état de charge de la batterie, et/ou - des contraintes de cohérence de la production par rapport aux prévisions, et/ou - des contraintes de cohérence de la consigne de puissance de charge de la batterie.To this end, the invention proposes a method of operating a control unit of an energy storage battery intended to be coupled to at least one intermittent power source for supplying an electric power network with power delivered, said central control unit comprising an optinnist and a regulator, in which: - several production forecast scenarios of the intermittent power generation source are provided to the optinniseur, - the optinniseur determines, according to said scenarios of forecasts of production, a power path setpoint delivered optimal to the regulator, - the regulator determines a charge power control to the battery to implement closed-loop control of the power delivered to impose the follow-up by said power output of the optimum delivered power trajectory setpoint, in which the op tinnitizer implements a determination of the optimal delivered power trajectory setpoint in which, for each of the production forecast scenarios, a charge state trajectory of the battery is determined by the resolution of a set of linear equations involving constraints common to all of the state of charge trajectories of the battery, one of these common constraints being a delivered power objective common to all state of charge trajectories, so that said objective of delivered power can be achieved regardless of the achievement of power generation from the intermittent power source. The invention is advantageously completed by the following different characteristics taken alone or according to their different possible combinations: the charge state trajectories of the battery have, at each of the time steps of the method, the same delivered power supplied to the electrical network ; the delivered power objective is a delivered power supplied to the electrical network during the duration of a time step and which corresponds to the predicted power of a production plan previously determined over a daily horizon and announced to the network manager; the common constraints include: - constraints on the state of charge of the battery, and / or - constraints of coherence of the production with respect to the forecasts, and / or - constraints of coherence of the load power setpoint drums.
L'invention concerne aussi un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'invention, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. De préférence, ce produit programme d'ordinateur prend la forme d'un support lisible par ordinateur sur lequel sont stockées lesdites instructions de code de programme. L'invention concerne également une centrale de pilotage d'une batterie de stockage d'énergie destinée à être couplée à au moins une source de production électrique intermittente pour fournir à un réseau d'énergie électrique une puissance électrique, ladite centrale de pilotage comprenant un optinniseur et un régulateur, ladite centrale de pilotage étant configurée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, et dans laquelle : - l'optinniseur est configuré pour recevoir plusieurs scénarios de prévisions de production de la source de production électrique intermittente et pour déterminer, en fonction desdits scénarios de prévisions de production, une consigne de trajectoire de puissance délivrée optimale au régulateur, - le régulateur est configuré pour déterminer une commande de puissance de charge à la batterie pour mettre en oeuvre une régulation par asservissement en boucle fermée de la puissance délivrée pour imposer le suivi par la puissance délivrée de la consigne de trajectoire de la puissance délivrée optimale, l'optinniseur étant configuré pour mettre en oeuvre une détermination de la consigne de trajectoire de puissance délivrée optimale dans laquelle, pour chacun des scénarios de prévisions de production, une trajectoire d'état de charge de la batterie est déterminée par la résolution d'un ensemble d'équations linéaires faisant intervenir des contraintes communes à l'ensemble des trajectoires d'état de charge de la batterie, une de ces contraintes communes étant un objectif de puissance délivrée commune à l'ensemble des trajectoires d'état de charge, de sorte que ledit objectif de puissance délivrée puisse être réalisé quelle que soit la réalisation de la production électrique de la source de production électrique intermittente. L'invention concerne également une installation de production électrique comprenant une source de production électrique intermittente, une batterie de stockage couplée à ladite source et une centrale de pilotage de la batterie selon l'invention.35 PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà commentée, est un schéma de principe illustrant une installation de production électrique comprenant une centrale de pilotage associée à sa batterie selon l'état de la technique ; - la figure 2 est un schéma de principe illustrant une installation de production électrique comprenant une centrale de pilotage associée à sa batterie selon un mode de réalisation possible de l'invention. Sur les figures, des références numériques identiques désignent des éléments similaires.The invention also relates to a computer program product comprising program code instructions for executing the steps of the method according to the invention, when said program is executed on a computer. Preferably, this computer program product takes the form of a computer readable medium on which said program code instructions are stored. The invention also relates to a control unit for an energy storage battery intended to be coupled to at least one intermittent power source for supplying an electric power network with electrical power, said control unit comprising a an opt-in and a regulator, said control unit being configured to implement the method according to the invention, and wherein: the optinnator is configured to receive several production forecast scenarios of the intermittent power generation source and to determine according to said production forecast scenarios, a power path setpoint delivered optimal to the controller, - the controller is configured to determine a charge power control to the battery to implement closed-loop control of the control power issued to impose the follow-up by the nce delivered from the trajectory setpoint of the optimum delivered power, the optinnist being configured to implement a determination of the optimal delivered power trajectory setpoint in which, for each of the production forecast scenarios, a state trajectory of charge of the battery is determined by the resolution of a set of linear equations involving constraints common to all of the charge state trajectories of the battery, one of these common constraints being a common power output objective to all the state of charge trajectories, so that said delivered power objective can be achieved regardless of the realization of the electrical production of the intermittent power source. The invention also relates to an electrical production installation comprising an intermittent power generation source, a storage battery coupled to said source and a battery control unit according to the invention. PRESENTATION OF THE FIGURES Other characteristics, goals and Advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1, already commented on, is a block diagram illustrating an installation of electrical production comprising a control unit associated with its battery according to the state of the art; FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical production installation comprising a control unit associated with its battery according to a possible embodiment of the invention. In the figures, identical reference numerals designate similar elements.
DESCRIPTION DETAILLEE En référence à la figure 2, l'installation de production électrique selon un mode de réalisation possible de l'invention reprend les éléments de celle de la figure 1, et par conséquent, les éléments en commun ne seront pas détaillés de nouveau. La description qui suit porte donc essentiellement sur les différences entre l'invention et l'état de la technique précédemment décrit. Contrairement à l'installation de la figure 1, la centrale de pilotage reçoit plusieurs scénarios de prévisions de production PPrev, de la source 1 de production électrique intermittente, au lieu de n'en recevoir qu'un seul. Chacun des scénarios de prévision PPrev, se distingue par des prévisions de production PProd de la source 1 qui lui sont propres. L'optinniseur 6 détermine ensuite, en fonction desdites différentes prévisions de production, des consignes optimisées de trajectoires de puissance délivrée PGriclopt et d'état de charge SOCopt envoyée au régulateur 7. Comme précédemment, le régulateur 7 détermine une commande de puissance de charge de batterie PBatt, à la batterie 3 pour mettre en oeuvre une régulation par asservissement en boucle fermée de la puissance délivrée PGrid pour imposer le suivi par ladite puissance délivrée PGrid de la consigne de trajectoire de puissance délivrée optimale PGriclopt. Ainsi, la régulation par asservissement en boucle fermée de la puissance délivrée PGrid par le régulateur 7 se fait au moyen d'une commande de puissance de charge de batterie PBatt, de la batterie 3.DETAILED DESCRIPTION With reference to FIG. 2, the electrical production installation according to a possible embodiment of the invention incorporates the elements of that of FIG. 1, and consequently the elements in common will not be detailed again. The following description therefore focuses on the differences between the invention and the state of the art previously described. In contrast to the installation of Figure 1, the control center receives several production forecast scenarios PPrev, source 1 of intermittent power production, instead of receiving only one. Each of the PPrev forecast scenarios is distinguished by its own source PProd production forecasts. The optinnist 6 then determines, according to said different production forecasts, optimized setpoints of power output PGriclopt and SOCopt charge state sent to the regulator 7. As previously, the regulator 7 determines a charge power control of PBatt battery, to the battery 3 to implement regulation by closed-loop servocontrol of the delivered power PGrid to impose the follow-up by said delivered power PGrid of the power trajectory setpoint delivered optimal PGriclopt. Thus, the regulation by closed-loop servocontrol of the power output PGrid by the regulator 7 is made by means of a battery charge power control PBatt, of the battery 3.
Les différents scénarios de prévisions fournis correspondent à des scénarios possibles de réalisation de production, reflétant l'incertitude des prévisions. Comme on prend en compte plusieurs scénarios de prévisions, de nombreuses variables et données sont donc indicées pour chacun des scénarios fournis. On note par un indice générique s les grandeurs associées aux différentes prévisions de production. Ainsi, les prévisions de production fournies sont notées PPrevs. Elles peuvent être par exemple au nombre de 3 ou 5, ce qui suffit dans la plupart des cas sans complexifier outre mesure le procédé. Par exemple, dans le cas où trois prévisions sont fournies, on note respectivement PPrevi, PPrev2, et PPrev3 les trois prévisions de production. Le nombre de prévisions de production PPrev, fournies peut dépendre d'une base de données d'historiques, comprenant par exemple un ensemble de prévisions et les données de production réalisée correspondantes à partir desquelles on peut estimer la précision des prévisions et leur variabilité, et déterminer ainsi un nombre adéquat de prévisions. Un des scénarios de prévisions de production constitue un scénario de référence, dont les consignes de trajectoire de puissance délivrée optimale PGridopt correspondantes seront la stratégie communiquée au régulateur 7. Il s'agit typiquement d'un scénario médian en termes de production, d'où l'intérêt de prendre un nombre impair de scénarios, le scénario médian étant alors compris entre un même nombre de scénarios optimistes quant à la production et de scénarios pessimistes quant à la production.The different forecast scenarios provided correspond to possible scenarios of production achievement, reflecting the uncertainty of the forecasts. Since several forecasting scenarios are taken into account, many variables and data are therefore indexed for each of the scenarios provided. A generic index denotes the quantities associated with the different production forecasts. Thus, the production forecasts provided are noted PPrevs. They may be for example 3 or 5, which is sufficient in most cases without unduly complicating the process. For example, in the case where three forecasts are provided, PPrevi, PPrev2, and PPrev3 are respectively denoted by the three production forecasts. The number of PPrev production forecasts provided may depend on a historical database, including for example a set of forecasts and the corresponding realized production data from which the accuracy of forecasts and their variability can be estimated, and determine an adequate number of forecasts. One of the production forecast scenarios constitutes a reference scenario, whose corresponding PGridopt optimal delivered power path setpoints will be the strategy communicated to the regulator 7. This is typically a median production scenario, hence the interest of taking an odd number of scenarios, the median scenario then being between the same number of optimistic scenarios as to the production and pessimistic scenarios as to the production.
Les différents scénarios de production peuvent être déterminés de différentes manières. Il est ainsi possible de développer les différents scénarios à partir d'un scénario médian qui constitue le scénario de référence, et de dériver les autres scénarios au moyen d'un calcul de probabilité définissant dans quel intervalle se situera presque sûrement la production à chaque instant.The different production scenarios can be determined in different ways. It is thus possible to develop the different scenarios from a median scenario which constitutes the reference scenario, and to derive the other scenarios by means of a probability calculation defining in which interval will be almost surely the production at every moment. .
Une autre possibilité est d'utiliser comme scénarios des historiques, au moins de production. Ceux-ci sont en effet caractéristiques des aléas qui peuvent survenir même si on ne bénéficie alors pas des informations météorologiques dont on peut disposer. On peut compléter l'ensemble des scénarios historiques par une chronique de prévisions issue d'un algorithme classique et qui fait office de scénario de référence.Another possibility is to use as historical scenarios, at least production. These are indeed characteristic of the hazards that can occur even if we do not benefit from the meteorological information available. The set of historical scenarios can be supplemented by a chronology of forecasts based on a classic algorithm that acts as a reference scenario.
A partir de ces différents scénarios de prévisions de production, ainsi que de l'état de l'installation au début de la période, l'optinniseur 6 calcule un plan de production optimal en prenant en compte des contraintes ainsi que les annonces faites au gestionnaire du réseau 4.From these different scenarios of production forecasts, as well as the state of the installation at the beginning of the period, the optinnist 6 calculates an optimal production plan taking into account constraints as well as the announcements made to the manager. of the network 4.
L'optinniseur 6 met en oeuvre une détermination de la consigne de trajectoire de puissance délivrée optimale PGridop, dans laquelle, pour chacun des scénarios de prévisions de production PPrev' une trajectoire d'état de charge est déterminée par la résolution d'un ensemble d'équations linéaires faisant intervenir des contraintes communes à l'ensemble des trajectoires d'état de charge, une de ces contraintes communes étant un objectif de puissance délivrée commun à l'ensemble des trajectoires d'état de charge, de sorte que ledit objectif de puissance délivrée puisse être réalisé quel que soit la réalisation de la production électrique PProd de la source de production électrique 1.The optinnist 6 implements a determination of the optimal delivered power path setpoint PGridop, in which, for each of the production forecast scenarios PPrev 'a charge state trajectory is determined by the resolution of a set of linear equations involving constraints common to all of the state of charge trajectories, one of these common constraints being a power objective delivered common to all state of charge trajectories, so that said objective of delivered power can be achieved irrespective of the realization of the electrical production PProd of the electric power source 1.
L'objectif de puissance délivrée est une puissance délivrée PGrid fournie au réseau électrique pendant la durée d'un pas de temps et qui correspond à la puissance prévue d'un plan de production préalablement déterminé sur un horizon journalier et annoncé au gestionnaire du réseau 4. Ainsi, traduction de la robustesse du procédé, les trajectoires d'état de charge de la batterie déterminées par l'optinniseur 6 pour chacun des scénarios de prévisions présentent, à chacun des pas de temps du procédé, une même puissance délivrée PGrid fournie au réseau électrique 4. L'algorithme mis en oeuvre dans l'optinniseur 6 est une modélisation sous forme d'un programme linéaire : un ensemble d'équations linéaires décrivent la fonction de coût du problème ainsi que les contraintes communes portant sur les différentes variables. En plus d'un objectif commun de puissance délivrée, les contraintes communes peuvent comprendre : - des contraintes sur l'état de charge de la batterie 3, et/ou - des contraintes de cohérence de la production par rapport aux prévisions, et/ou - des contraintes de cohérence de la consigne de puissance de charge de la batterie 3.The delivered power objective is a delivered power PGrid supplied to the electrical network during the duration of a time step and which corresponds to the predicted power of a production plan previously determined on a daily horizon and announced to the network manager 4 Thus, translation of the robustness of the method, the battery state of charge trajectories determined by the optinnator 6 for each of the forecast scenarios present, at each of the time steps of the method, the same delivered power PGrid supplied to the electrical network 4. The algorithm implemented in the optinnator 6 is a modeling in the form of a linear program: a set of linear equations describe the cost function of the problem as well as the common constraints on the various variables. In addition to a common power output objective, the common constraints may include: - constraints on the state of charge of the battery 3, and / or - consistency constraints of the production with respect to the forecasts, and / or - Consistency constraints of the load power setpoint of the battery 3.
Le programme linéaire permet alors d'avoir une vue d'ensemble du problème sur l'horizon étudié et d'obtenir un planning de production et de gestion de stockage en tenant compte des pondérations favorisant la production sur certaines périodes (en période de pointe par exemple) et les pertes énergétiques liées aux limitations de la batterie de stockage (en puissance ou en capacité). L'optinniseur 6 comporte ainsi des moyens de calcul tel qu'un processeur, et fait fonctionner un solveur prenant en entrée cet ensemble d'équations linéaires. De même, le régulateur 7 comprend des moyens de calcul tel qu'un processeur. L'optinniseur 6 et le régulateur 7 peuvent être mis en oeuvre dans une même unité de calcul tel qu'un ordinateur comprenant un processeur. En prenant en entrée différents scénarios de prévisions possibles de production, l'optinniseur 6 calcule alors une consigne de trajectoire d'état de charge optimale SOCopt et une consigne de trajectoire de puissance délivrée optimale PGridopt qui est le meilleur compromis. En particulier cela offre les avantages suivants : - l'annonce faite au gestionnaire du réseau 4 est plus facile à suivre pour le régulateur 7 puisqu'elle n'est pas adaptée à une unique prévision qui n'avait qu'une faible chance de se réaliser ; - les trajectoires redéfinies au fur et à mesure sont plus stables puisque ce qui se réalise était en partie prévu et donc plus cohérentes entre elles ; - la batterie 3 est gérée de sorte à pouvoir répondre aux aléas pouvant survenir : par exemple garder de l'énergie en stock si un nuage venait à faire chuter la production de panneaux photovoltaïques, ou inversement, ne pas être à stock plein un jour couvert afin de pouvoir stocker de l'énergie si jamais une éclaircie arrivait dans la journée. Ces avantages liés à la prudence des trajectoires calculées facilitent le respect des engagements du plan de production annoncé au gestionnaire du réseau 4, ce qui permet de réduire fortement les problèmes de sûreté liés à l'intermittence et donc les besoins en réserve primaire, facilitant ainsi l'insertion des sources de production intermittentes dans le nnix énergétique.The linear program then makes it possible to have an overview of the problem over the horizon studied and to obtain a planning of production and storage management taking into account the weightings favoring the production over certain periods (in peak period by example) and the energy losses related to the limitations of the storage battery (in power or capacity). The optinnist 6 thus comprises calculating means such as a processor, and operates a solver taking as input this set of linear equations. Similarly, the regulator 7 comprises calculation means such as a processor. The optinnator 6 and the regulator 7 may be implemented in the same computing unit such as a computer comprising a processor. By taking as input different scenarios of possible production forecasts, the optinnist 6 then computes an optimal SOCopt state of charge trajectory setpoint and an optimal delivered power trajectory setpoint PGridopt which is the best compromise. In particular, it offers the following advantages: - the announcement made to the network manager 4 is easier for the regulator 7 to follow since it is not adapted to a single forecast which had only a slight chance of becoming achieve ; - trajectories redefined as they are more stable since what is realized was partly planned and therefore more coherent between them; - The battery 3 is managed so as to be able to respond to the hazards that may arise: for example keep energy in stock if a cloud had to drop the production of photovoltaic panels, or conversely, not be full stock a day covered to be able to store energy if a glimmer of light were to arrive during the day. These advantages linked to the cautiousness of the calculated trajectories facilitate the fulfillment of the commitments of the production plan announced to the network operator 4, which makes it possible to greatly reduce the security problems linked to intermittency and therefore the primary reserve requirements, thus facilitating the insertion of intermittent sources of production into the energy nnix.
L'exemple qui suit est donné dans le cadre du pilotage d'un ensemble de panneaux photovoltaïques. La même approche peut être utilisée pour d'autres sources de production intermittentes, comme un champ d'éoliennes, en adaptant cependant les contraintes.The following example is given in the context of controlling a set of photovoltaic panels. The same approach can be used for other intermittent generation sources, such as a wind turbine field, while adapting the constraints.
Dans le cas du photovoltaïque, dans un exemple de mise en oeuvre du procédé, les contraintes auxquelles il doit répondre sont les suivantes : - chaque jour la courbe que doit suivre la puissance délivrée PGrid au réseau 4 est décomposée en trois phases : une phase de montée lors de laquelle la puissance restituée au réseau 4 doit toujours croître, une phase de palier où la puissance peut varier dans un intervalle de 2,5% autour de la valeur du palier, une phase de descente au cours de laquelle la puissance doit toujours décroitre ; - la veille pour le lendemain, on doit annoncer au gestionnaire du réseau 4 l'heure de fin de montée, la puissance du palier et l'heure de début de descente ; - au cours de la journée on peut redéclarer au gestionnaire du réseau 4 ces trois informations. Toutefois l'heure finale de fin de montée et le niveau du palier doivent être annoncés au moins une heure à l'avance et de même pour l'heure de début de descente. Données du modèle o Pinst : Puissance maximale de l'installation ; o CapBatt : Capacité de stockage la batterie 3 ; o Sinf et Ssup : Seuils inférieur et supérieur de l'état de charge SOC de la batterie 3 ; o PBattMaxc : Puissance maximale de charge (Puissance négative) de la batterie 3 ; o PBattMaxl) : Puissance maximale de décharge (Puissance positive) de la batterie 3 ; o ri ch : Rendement de charge de la batterie 3 ; o 17 dech : Rendement de décharge de la batterie 3 ; o coutEcartt,, : pénalité lorsque l'on s'écarte de la production de référence ; Cette pénalité est faible et ne sert qu'a avoir une stabilité du plan de production ; o coutPenalt,, : pénalité de non-respect des contraintes (écart à la production de référence au-delà de l'écart autorisé, non-respect des contraintes de stock, ...) ; o EMp, EMm : écarts de production autorisés au-dessus et au-dessous de la production de référence ; o gainProdt,, : Valorisation pondérée de la production totale à chaque instant de la journée (permet d'inciter à produire à certains moments de la journée ou de privilégier certains scénarios) ; o SOCFinalMin et SOCFinalMax : Limites minimale et maximale de l'état de charge SOC final de la batterie en fin de journée ; o DechMax : Décharge cumulée maximale de la batterie 3 par jour ; o ResPuiss, ResStock : réserve de puissance (en pourcentage d'une puissance de référence) et de stock (en minutes) dont on doit disposer ; o PrefMax : puissance maximale pour le palier de production (en pourcentage de la puissance maximale de l'installation) ; o MonteeMin, MonteMax : pentes minimum et maximum pour la production totale en phase de montée ; o DescenteMin, DescenteMax : pentes minimum et maximum pour la production totale en phase de descente ; o DelaiMinAnnonce, DelaiMaxAnnonce : fenêtre dans laquelle on souhaite faire les annonces en infra-journalier ; o r: constante de conversion de puissance en énergie (correspond à la durée d'un pas de temps).In the case of photovoltaics, in an example of implementation of the method, the constraints to which it must respond are the following: - every day the curve that must follow the power delivered PGrid to the network 4 is decomposed into three phases: a phase of mounted during which the power restored to the network 4 must always grow, a step phase where the power can vary within a range of 2.5% around the value of the landing, a descent phase during which the power must always decrease; - the day before for the following day, the network manager 4 must announce the end of climb time, the bearing power and the start time of descent; - During the day we can redéclarer to the network manager 4 these three pieces of information. However, the end time of the climb and the level of the landing must be announced at least one hour in advance and likewise for the start time of the descent. Model Data o Pinst: Maximum power of the installation; o CapBatt: Storage capacity battery 3; o Sinf and Ssup: Lower and upper thresholds of the state of charge SOC of the battery 3; o PBattMaxc: Maximum load power (negative power) of battery 3; o PBattMaxl): Maximum discharge power (positive power) of the battery 3; o ri ch: Battery charge efficiency 3; o 17 dech: Battery discharge efficiency 3; o coutEcartt ,,: penalty when deviating from the reference production; This penalty is low and serves only to have a stability of the production plan; o coutPenalt ,,: penalty of non-compliance with constraints (deviation to the reference production beyond the authorized deviation, non-compliance with stock constraints, ...); o EMp, EMm: allowable production gaps above and below the reference production; o gainProdt ,,: Weighted valuation of the total production at each moment of the day (allows to encourage production at certain times of the day or to favor certain scenarios); o SOCFinalMin and SOCFinalMax: Minimum and maximum limits of the SOC end state of charge of the battery at the end of the day; o DechMax: Maximum accumulated discharge of the battery 3 per day; o ResPuiss, ResStock: power reserve (as a percentage of a reference power) and stock (in minutes) that must be available; o PrefMax: maximum power for the production stage (as a percentage of the maximum power of the installation); o MonteeMin, MonteMax: minimum and maximum slopes for total production during the climb phase; o DownhillMin, DownhillMax: minimum and maximum slopes for the total production in the descent phase; o DelayMinAds, DelayMaxAds: window in which one wishes to make the announcements in intraday; o r: power to energy conversion constant (corresponds to the duration of a time step).
Variables du modèle : o Prev,,: Scénarios de prévisions du productible de la source 1 de production intermittente ; o OptProdt,s: Consignes optimales de production totale ; o OptPondt,, : Consignes optimales des onduleurs de la source 1 de production intermittente ; o PLostt,, : Variable qui permet de rejeter de la production (ce qui est possible pour certaines installations PV en jouant sur les onduleurs); o OptPbattt,, : Consignes optimales de puissance de charge la batterie ; Elles se décomposent en une partie positive (OptPBattl)t,, qui correspond à la décharge) et une partie négative (OptPBattct,, qui correspond à la charge) afin notamment de bien gérer le rendement de la batterie ; o OptSOCt,, : Consignes optimales de l'état de charge de la batterie ; o ProdJOReft : Production de référence journalière (qui doit être robuste donc indépendantes des scénarios) ; en mode infra-journalier, ProdJOReft n'est pas une variable mais une donnée d'entrée, résultat de l'optimisation journalière faite la veille ; o ProdUReft,, : Production de référence infra-journalière (qui est robuste sur les premiers pas de temps mais dépend des scénarios sur le restant de la journée) ; o Ye,t,s (avec e = montée, palier ou descente) : Variable auxiliaire qui indique la phase dans laquelle on se situe : Ye,t,s vaut 1 si au pas de temps t lors du scénario s on se situe en phase e ; o X,5: Variable auxiliaire indiquant si on change de niveau de production entre deux pas de temps : Xt,, = 1 si ProdReft.i,, # ProdReft,' et 0 sinon ; o Ept,s et Emt,s : Variables d'écart aux annonces ; o Fpt,s et Fmt,s : Variables pour les écarts non autorisés ; Notons qu'en infra-journaliser, les valeurs des variables à t=0 correspondent à l'état courant de l'installation. En optimisation journalière, les variables ne sont pas fixées pour t=0 à l'exception de OptS0C0,5 qui est fixé à l'état de charge SOC final de la dernière optimisation infra-journalière effectuée. Fonction objectif La fonction qui décrit le gain prévu sur la journée et que l'on cherche à maximiser est la suivante : max / (gainProdt' * OptProdt, - coutEcartt' * (Ept, + Emt')- coutPenalt' * (Fpt, + Fmt')) t,s Contraintes du modèle Les contraintes qui couplent l'ensemble des variables sont les suivantes : 30 - Contraintes de cohérence de la production par rapport à la prévision : s OptProdt,s = OptPondt,s+ OptPBattt,s OptPondt,s + PLostt,s = Prev, - Contraintes de cohérence de la consigne optimale de puissance de charge la batterie: OptPBattt,s = OptPBattD t,s- OptPBattc t,s OptPBattc t,s < PBattMaxc OptPBattD t,s < PBattMaxli - Contraintes de cohérence des écarts de production par rapport à l'annonce : OptProdt,s = ProdlfReft,s+ EPt,s- Emt,s - Contraintes sur l'état de charge SOC de la batterie 3 : Sinf OptSOCt,s Ssup SOCFinalMin OptSOCT,s SOCFinalMax Suivi de la trajectoire de l'état de charge de la batterie 3. La consigne pour un pas de temps est considérée comme un point de passage, il faut donc faire la moyenne sur la durée du pas de temps : optpsaact,s+optpsaact,'1 optpsaapt,s+optpsaapt,' OptSOCt+1, = OptSOCt,s+ n Ch * T * * T * D 2 7/ech 2 - Contraintes de cohérence des écarts pénalisés : FPt,s Ept,s- EMp Fmt,s Emt,s- EMm - Décharge maximale que l'on souhaite avoir sur une journée, pour limiter l'utilisation de la batterie 3 : 1 OptPBattD t,s DechMax t - Limitation de la puissance de référence pour le palier : ProdJORe ft PRefMax * Pinst - Cohérence des indicateurs de phase : à chaque instant on est dans une unique phase, on ne peut donc pas revenir vers une montée ou quitter la descente : Ym,t,s + Yp,t,s + Yd,t,s = 1 Ym,t,s Ym,t+1,s Yd,t,s Yd,t+1,s - La production croit en phase de montée, et ne peut pas décroitre trop vite en phase de descente : OptProdt_ts OptProdt,s - DescenteMax * lid,t,s + bief * lip,t,s - MonteeMin * Y - La production décroit en phase de descente et ne peut pas croitre trop vite en phase de montée : OptProdt_ts OptProdt,s - MonteeMax * lim,t,s - bief * lip,t,s - DescenteMin * Y - Le niveau de production de référence ne doit pas changer entre 2 pas de temps de la phase de palier : Xt,s 2 - Yp,t,s - Yp,t-1,s - Réserve en puissance et en stock. Avec la possibilité de brider la production il n'y a pas besoin de réserve à la baisse. Par ailleurs la réserve n'est active qu'en phase de palier : OptPBattli t,s PBattMaxli - RésPuiss * ProdIJReft + bigM * (Ilm,t,s + Ild,t,$) 1 RésStock St,s Sinf + * RésPuiss * ProdIJRe ft * 60 bigM * (Ym,t,s + Ild,t,$) 11 Contrainte commune de production En optimisation journalière, les décisions prises doivent être robustes à tous les scénarios. On a donc à chaque pas de temps, par exemple avec trois scénarios : 1'e,t,1 = 1'e,t,2 = 1'e,t,3 ProdIJRefta = ProdIJReft,2= ProdIJReft,3= ProdJOReft Ainsi, la puissance de production de référence journalière ProdJORef, correspond, à chaque pas de temps, à une puissance de production atteinte par chacune des trajectoires définies par l'optirniseur, donc quel que soit le scénario de prévision qui se réalise. En infra-journalier, on peut prévoir des plans de production différents selon les scénarios. En revanche sur les premiers pas de temps de l'horizon d'étude (qui correspond à la fenêtre pour faire les annonces en infra-jounalier, soit entre DelaiMinAnnonce et DelaiMaxAnnonce, par exemple entre 1h et 1h30), on doit également être robuste pour les différents scénarios. Par exemple, avec trois scénarios : 1'e,t,1 = 1'e,t,2 = 1'e,t,3 ProdIJRefta= ProdIJReft,2= ProdIJReft,3 Les annonces faites au gestionnaire du réseau 4, par exemple dans le cas du photovoltaïque, les heures de montée, de début de descente et du niveau du palier, étant communes à tous les scénarios, cela représente les décisions robustes minimisant le risque. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 20 25Model Variables: o Prev ,,: Predictable Production Scenarios for Intermittent Source 1 Production; o OptProdt, s: Optimal guidelines for total production; o OptPondt ,,: Optimal setpoints of the inverters of source 1 intermittent production; o PLostt ,,: Variable which allows to reject production (which is possible for some PV installations by playing on the inverters); o OptPbattt ,,: Optimum setpoints of charging power the battery; They are decomposed into a positive part (OptPBattl) t ,, which corresponds to the discharge) and a negative part (OptPBattct ,, which corresponds to the charge) in order to manage the battery efficiency; o OptSOCt ,,: Optimum state of charge of the battery; o ProdJOReft: Daily reference production (which must be robust and thus independent of the scenarios); in sub-day mode, ProdJOReft is not a variable but an input data, the result of the daily optimization made the day before; o ProdUReft ,,: Intraday reference production (which is robust on the first time steps but depends on the scenarios for the rest of the day); o Ye, t, s (with e = climb, landing or descent): Auxiliary variable which indicates the phase in which one is situated: Ye, t, s is 1 if at the time step t during the scenario s one is in phase e; o X, 5: Auxiliary variable indicating whether one changes production level between two time steps: Xt ,, = 1 if ProdReft.i ,, # ProdReft, 'and 0 otherwise; o Ept, s and Emt, s: Ad deviation variables; o Fpt, s and Fmt, s: Variables for unauthorized deviations; Note that in infra-journaling, the values of the variables at t = 0 correspond to the current state of the installation. In daily optimization, the variables are not fixed for t = 0 with the exception of OptS0C0,5 which is fixed at the final SOC load state of the last intraday optimization performed. Objective function The function which describes the expected gain on the day and which one seeks to maximize is the following: max / (gainProdt '* OptProdt, - coutEcartt' * (Ept, + Emt ') - coutPenalt' * (Fpt, + Fmt ')) t, s Constraints of the model The constraints that couple all the variables are as follows: 30 - Constraints of consistency of the production with respect to the forecast: s OptProdt, s = OptPondt, s + OptPBattt, s OptPondt , s + PLostt, s = Prev, - Consistency constraints of the optimal charge power setting the battery: OptPBattt, s = OptPBattD t, s-OptPBattc t, s OptPBattc t, s <PBattMaxc OptPBattD t, s <PBattMaxli - Consistency constraints of the production gaps with respect to the advertisement: OptProdt, s = ProdlfReft, s + EPt, s- Emt, s - SOC state of charge constraints on the battery 3: Sinf OptSOCt, s Ssup SOCFinalMin OptSOCT, s SOCFinalMax Tracking the state of charge of the battery 3. The setpoint for a time step is considered as a waypoint, you have to average the duration of the time step: optpsaact, s + optpsaact, '1 optpsaapt, s + optpsaapt,' OptSOCt + 1, = OptSOCt, s + n Ch * T * * T * D 2 7 / ech 2 - Constraints of consistency of the penalized deviations: FPt, s Ept, s- EMp Fmt, s Emt, s- EMm - Maximum discharge that one wishes to have on a day, to limit the use of the battery 3: 1 OptPBattD t, s DechMax t - Limiting the reference power for the bearing: ProdJORe ft PRefMax * Pinst - Consistency of the phase indicators: at each moment we are in a single phase, so we can not go back to climb or exit the descent: Ym, t, s + Yp, t, s + Yd, t, s = 1 Ym, t, s Ym, t + 1, s Yd, t, s Yd, t + 1, s - The production increases during the climb phase, and can not decrease too quickly during the descent phase: OptProdt_ts OptProdt, s - DescentMax * lid, t, s + reach * lip, t, s - MonteeMin * Y - Production decreases in descent phase and can not grow too fast in the climb phase: OptProdt_ts OptProdt, s - MonteeMax * lim, t, s - reach * lip, t, s - DescentMin * Y - The reference production level must not change between 2 step steps of the plateau phase: Xt, s 2 - Yp, t, s - Yp, t-1, s - Reserve in power and in stock. With the possibility of curbing production there is no need for a downward reserve. In addition, the reserve is active only in the phase of the stage: OptPBattli t, s PBattMaxli - ResPuiss * ProdIJReft + bigM * (Ilm, t, s + Ild, t, $) 1 ResStock St, s Sinf + * ResPuiss * ProdIJRe ft * 60 bigM * (Ym, t, s + Ild, t, $) 11 Common production constraint In daily optimization, the decisions taken must be robust in all scenarios. So we have at each time step, for example with three scenarios: 1'e, t, 1 = 1'e, t, 2 = 1'e, t, 3 ProdIJRefta = ProdIJReft, 2 = ProdIJReft, 3 = ProdJOReft Thus , the ProdJORef daily reference production power corresponds, at each time step, to a production power reached by each of the trajectories defined by the optirnizer, therefore, whatever the forecasting scenario that is realized. In intraday, one can envisage plans of production different according to the scenarios. On the other hand, on the first time steps of the study horizon (which corresponds to the window to make the announcements in infra-jounalier, between DelayMinAds and DelayMaxAds, for example between 1h and 1h30), one must also be robust for the different scenarios. For example, with three scenarios: 1'e, t, 1 = 1'e, t, 2 = 1'e, t, 3 ProdIJRefta = ProdIJReft, 2 = ProdIJReft, 3 The announcements made to the network manager 4, for example in the case of photovoltaics, the times of rise, start of descent and level of landing, being common to all scenarios, this represents the robust decisions minimizing the risk. The invention is not limited to the embodiment described and shown in the accompanying figures. Modifications are possible, particularly from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of protection of the invention. 20 25
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1462601A FR3030923B1 (en) | 2014-12-17 | 2014-12-17 | METHOD FOR OPERATING A CONTROL UNIT OF A BATTERY |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1462601A FR3030923B1 (en) | 2014-12-17 | 2014-12-17 | METHOD FOR OPERATING A CONTROL UNIT OF A BATTERY |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3030923A1 true FR3030923A1 (en) | 2016-06-24 |
| FR3030923B1 FR3030923B1 (en) | 2017-01-06 |
Family
ID=53758249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1462601A Active FR3030923B1 (en) | 2014-12-17 | 2014-12-17 | METHOD FOR OPERATING A CONTROL UNIT OF A BATTERY |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3030923B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113554200A (en) * | 2020-04-23 | 2021-10-26 | 广州汽车集团股份有限公司 | Power battery voltage inconsistency prediction method, system and equipment |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130184884A1 (en) * | 2011-07-20 | 2013-07-18 | Inventus Holdings, Llc | Dispatchable renewable energy generation, control and storage facility |
| FR2996695A1 (en) * | 2012-10-09 | 2014-04-11 | Electricite De France | CONTROL UNIT FOR AN ENERGY STORAGE BATTERY |
-
2014
- 2014-12-17 FR FR1462601A patent/FR3030923B1/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130184884A1 (en) * | 2011-07-20 | 2013-07-18 | Inventus Holdings, Llc | Dispatchable renewable energy generation, control and storage facility |
| FR2996695A1 (en) * | 2012-10-09 | 2014-04-11 | Electricite De France | CONTROL UNIT FOR AN ENERGY STORAGE BATTERY |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113554200A (en) * | 2020-04-23 | 2021-10-26 | 广州汽车集团股份有限公司 | Power battery voltage inconsistency prediction method, system and equipment |
| CN113554200B (en) * | 2020-04-23 | 2024-02-27 | 广州汽车集团股份有限公司 | Method, system and equipment for predicting voltage inconsistency of power battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3030923B1 (en) | 2017-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2907212B9 (en) | Energy storage battery management unit | |
| EP3017407A1 (en) | Unit and method for energy regulation of an electrical production and consumption system | |
| AU2015258266A1 (en) | Method for the control of power ramp-rates minimizing energy storage requirements in intermittent power generation plants | |
| US11018523B2 (en) | Utility grid, intermittent energy management system | |
| Liu et al. | Evolution towards dispatchable PV using forecasting, storage, and curtailment: A review | |
| Cornélusse et al. | Efficient management of a connected microgrid in Belgium | |
| Hijjo et al. | Multi-objective optimization for scheduling isolated microgrids | |
| FR3030923A1 (en) | METHOD FOR OPERATING A CONTROL UNIT OF A BATTERY | |
| EP2688174B1 (en) | Method and device for distributing flows of electrical power and electrical system comprising such a device | |
| EP3091629B1 (en) | Method and device for providing an aggregated offer for electric power | |
| JP2020089200A (en) | Device and method for charge/discharge control | |
| FR3068530A1 (en) | METHOD FOR DISTRIBUTING AN ELECTRIC ENERGY FROM SOLAR ENERGY TO A PLURALITY OF GROUPS OF AT LEAST ONE ELECTRICAL INSTALLATION | |
| EP3953875A1 (en) | Method for evaluating photovoltaic energy production and evaluation and management unit implementing the method | |
| EP3258187B1 (en) | Method for modifying the power consumption of a device | |
| WO2020216881A1 (en) | System and method for distributing electrical power | |
| WO2017102732A1 (en) | Design and control of a mixed energy generation system | |
| WO2017174909A1 (en) | Method for optimizing the electricity consumption of an installation | |
| EP2936423A1 (en) | Management of high-temperature batteries | |
| OA17376A (en) | Control unit for an energy storage battery. | |
| FR3017727A1 (en) | SOLUTIONS FOR FORECASTING, MANAGING AND STABILIZING SUPPLY, TO A NETWORK FOR THE TRANSPORT OF ELECTRICITY, ENERGY FROM A SOURCE OF RENEWABLE ELECTRIC ENERGY AS A FUNCTION OF FIXED OBJECTIVES IN REAL-TIME | |
| EP3846095A1 (en) | Method for automatically managing a flow of electrical energy | |
| Kaddah | Demand response solutions Based on connected appliances | |
| FR3140716A1 (en) | Process for supplying an energy network | |
| FR3104843A1 (en) | Micro-grid with a sophisticated balance between consumption and production | |
| EP2533391A2 (en) | Multi-source management system of electrical generators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20160624 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 10 |