JP2022517732A - エネルギー生成プラントを用いて交流電圧システムに調整電力を提供するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
- 調整電力が要求されない場合、基本PV電力を含む総基本電力を送るステップと、
- 負の調整電力が要求される場合、基本PV電力と比較してPV電力を減少させるステップと、
- 正の調整電力が要求される場合、要求される正の調整電力が最大PV電力と基本PV電力との間の差よりも大きい場合、バッテリからバッテリ電力を引き出すステップと
を含む。
- エネルギー貯蔵部の充電状態の、太陽光発電機の現在の最大PV電力の関数として総基本電力を決定するステップ、
- エネルギー貯蔵部の充電状態の関数として正の最大調整電力を決定するステップ、
- 最大PV電力及び太陽光発電機にフィードバックすることができる最大公称PV電力の関数として負の最大調整電力を決定するステップ
を含み得る。この場合、総基本電力及び正の最大調整電力は、所定の将来の期間の正の最大調整電力への要求がエネルギー貯蔵部の完全な放電につながることが除外されるように決定することができ、総基本電力は、現在の最大PV電力よりも低い差によって決定され、差が大きいほど、貯蔵部の充電状態は、満充電された状態から逸脱する。
常に確実に利用可能な定められた正の最大調整電力を提供するために、エネルギー生成システムのエネルギー貯蔵部を恒久的に満充電状態で動作させることが有利である。エネルギー生成システムは、満充電された貯蔵部及び夜間でも負の最大調整電力を達成するために、太陽光発電機にフィードバックすることが可能であり、可能な帰還電力は、バッテリ電力に少なくとも対応するべきである。利用可能なPV電力は、可能な場合には常に貯蔵部を充電し、充電状態を可能な限り高く保つために使用される。本発明は、ほぼ常に満充電された貯蔵部を用いたエネルギー貯蔵容量の十分な利用と、正負の最大調整電力の十分な可用性とを可能にする。本発明による方法において太陽光発電機を統合することにより、対応するエネルギー貯蔵部を用いて個別に達成され得る対称調整電力の少なくとも2倍の高さの対称調整電力を提供することができる。
1a、1b グリッド接続点
2 エネルギー生成システム
4 太陽光発電機
4a インバータ
5 エネルギー貯蔵部
5a コンバータ
9 制御ユニット
P_MPP 最大PV電力
P_PV PV電力
P_Batt バッテリ電力
P_Moment 瞬時予備電力
P_Netz 総電力
f_netz グリッド周波数
SOC 充電状態
t0、t1、... 時刻
Claims (26)
- エネルギー生成システム(2)を用いてAC電圧グリッド(1)に調整電力を提供するための方法であって、前記エネルギー生成システム(2)は、太陽光発電機(4)及びエネルギー貯蔵部(5)を含み、
前記エネルギー生成システム(2)は、前記AC電圧グリッド(1)と総電力(P_Netz)を交換し、
交換される前記総電力(P_Netz)は、現在の最大PV電力(P_MPP)、ゼロ~前記最大PV電力(P_MPP)の事前定義可能な基本PV電力(P_PV_0)及び提供又は要求される調整電力の関数として設定され、
前記方法は、
- 調整電力が要求されない場合、前記基本PV電力(P_PV_0)を含む総基本電力(P_Netz_0)を送るステップ、
- 負の調整電力が要求される場合、前記基本PV電力(P_PV_0)と比較してPV電力(P_PV)を減少させるステップ、
- 正の調整電力が要求される場合、前記要求される正の調整電力が前記最大PV電力(P_MPP)と前記基本PV電力(P_PV_0)との間の差よりも大きい場合、前記エネルギー貯蔵部(5)からバッテリ電力(P_Batt)を引き出すステップ
を含む、方法。 - 負の調整電力を提供するために前記PV電力(P_PV)を減少させるステップは、前記太陽光発電機(4)にフィードバックするステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記総基本電力(P_Netz_0)は、前記エネルギー貯蔵部(5)が充電され得る場合、前記エネルギー貯蔵部(5)を充電するためのバッテリ電力(P_Batt)を含む、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記エネルギー貯蔵部(5)を充電するための前記バッテリ電力(P_Batt)は、負の調整電力が要求され、及び前記エネルギー貯蔵(5)が充電され得る場合、最初に増加される、請求項3に記載の方法。
- 前記基本PV電力(P_PV_0)は、前記最大PV電力(P_MPP)に対応する、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基本PV電力(P_PV_0)は、前記最大PV電力(P_MPP)よりも低く、前記PV電力(P_PV)は、正の調整電力が要求される場合、前記基本PV電力(P_PV_0)と比較して増加され、及び前記要求される正の調整電力が前記基本PV電力(P_PV_0)と前記最大PV電力(P_MPP)との間の差よりも大きい場合、前記エネルギー貯蔵部(5)からのバッテリ電力(P_Batt)の追加の引き出しであり、それにより、前記総電力(P_Netz)は、前記要求される正の調整電力を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基本PV電力(P_PV_0)は、前記最大PV電力(P_MPP)の40%~60%である、請求項6に記載の方法。
- 前記要求される調整電力は、特性曲線を用いて、前記AC電圧グリッド(1)の公称周波数(f_Nenn)からの瞬時周波数(f_netz)の偏差及び/又は前記瞬時周波数(f_netz)の変化率の関数として決定され、前記瞬時周波数(f_netz)が前記公称周波数(f_Nenn)よりも低く、且つ/又は前記変化率が負である場合、正の調整電力が要求され、前記瞬時周波数(f_netz)が前記公称周波数(f_Nenn)よりも大きく、且つ/又は前記変化率が正であるとき、負の調整電力が要求される、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記要求される調整電力は、上位コントローラによって前記エネルギー生成システム(2)に事前定義される、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 所定の将来の期間の前記調整電力は、調整電力範囲を設けられ、前記調整電力範囲は、前記エネルギー生成システム(2)により、前記所定の将来の期間における前記総基本電力(P_Netz_0)からの偏差として設定され得、且つ要求に応じて設定され得る正の最大調整電力及び負の最大調整電力を有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記所定の将来の期間の最適な調整電力範囲は、前記所定の将来の期間前に決定され、特に、前記現在の最大PV電力(P_MPP)、前記所定の将来の期間における前記最大PV電力(P_MPP)の予測値、前記エネルギー貯蔵部(5)の公称電力に対する公称PV電力(P_Peak)の比及び/又は前記エネルギー貯蔵部(5)の現在の充電状態(SOC)が考慮される、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記総基本電力(P_Netz_0)は、前記最大PV電力(P_MPP)の任意の変動が前記総基本電力(P_Netz_0)の対応する変動につながるように前記最大PV電力(P_MPP)に対応するか又は比例する、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記総基本電力(P_Netz_0)は、定数値を有し、調整電力が要求されず、且つ/又は前記最大PV電力(P_MPP)が前記総基本電力(P_Netz_0)よりも大きい場合、前記総基本電力(P_Netz_0)は、PV電力(P_PV)のみを含み、前記現在のPV電力(P_PV)と前記総基本電力(P_Netz_0)との間の差は、その後、電力(P_Batt)を前記エネルギー貯蔵部(5)と交換することによって補償される、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記太陽光発電機(4)及び前記エネルギー貯蔵部(5)は、電力(P_PV、P_Batt)を互いに且つ/又はそれぞれの場合に双方向に前記AC電圧グリッド(1)と交換する、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記エネルギー生成システム(2)は、グリッド接続点を介して前記AC電圧グリッド(1)と前記総電力(P_Netz)を交換する、請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記太陽光発電機(4)及び前記エネルギー貯蔵部(5)は、異なる物理的に分離されたグリッド接続点(1a、1b)を介して前記AC電圧グリッド(1)とそれらのそれぞれの電力(P_PV、P_Batt)を交換する、請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。
- 制御ユニット(9)は、前記太陽光発電機(4)及び前記エネルギー貯蔵部(5)の現在の動作データ(P_MPP、SOC)を受け取り、且つ交換される前記それぞれの電力(P_PV、P_Batt)の設定値を予め定める、請求項1~16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記太陽光発電機(4)及び前記エネルギー貯蔵部(5)の現在の動作データ(P_MPP、SOC)は、前記太陽光発電機(4)と前記エネルギー貯蔵部(5)との間で交換される、請求項1~17のいずれか一項に記載の方法。
- 前記エネルギー生成システム(2)は、少なくとも2つのエネルギー貯蔵部(51、52)を有し、前記太陽光発電機(4)及び前記第1のエネルギー貯蔵部(51)は、前記AC電圧グリッド(1)の一次制御のための調整電力を提供し、前記第2のエネルギー貯蔵部(52)は、前記AC電圧グリッド(1)の瞬時制御のための調整電力を提供する、請求項1~18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2のエネルギー貯蔵部(52)は、電圧印加インバータ(52a)を介して前記AC電圧グリッド(1)と瞬時調整電力(P_Moment)を交換する、請求項1~19のいずれか一項に記載の方法。
- 太陽光発電機(4)、エネルギー貯蔵部(5、51、52)及び制御ユニット(9)を備える、AC電圧グリッド(1)に調整電力を提供するためのエネルギー生成システム(2)であって、前記制御ユニット(9)は、請求項1~20のいずれか一項に記載の方法を使用して前記エネルギー生成システム(2)を動作させるために設置される、エネルギー生成システム(2)。
- 前記太陽光発電機(4)及び前記エネルギー貯蔵部(5、51、52)は、共通グリッド接続点を介して前記AC電圧グリッド(1)に接続される、請求項21に記載のエネルギー生成システム(2)。
- 前記グリッド接続点は、グリッド側巻線及び少なくとも2つのシステム側巻線を備える変圧器を含み、前記太陽光発電機(4)及び前記エネルギー貯蔵部(5、51、52)又は該当する場合には複数のエネルギー貯蔵部(5、51、52)は、共通のシステム側巻線に接続される、請求項22に記載のエネルギー生成システム(2)。
- 複数の太陽光発電機(4)及び/又は複数のエネルギー貯蔵部(5、51、52)は、共通の双方向インバータを介して前記グリッド接続点に接続され、前記インバータは、好ましくは、個別の直流コンバータを介して前記太陽光発電機(4)又は前記エネルギー貯蔵部(5、51、52)に接続される、請求項21又は22に記載のエネルギー生成システム(2)。
- 前記制御ユニット(9)は、ネットワークを介した間接接続を介して前記太陽光発電機(4)及び前記エネルギー貯蔵部(5、51、52)に通信可能に接続され、前記太陽光発電機(4)及び前記エネルギー貯蔵部(5、51、52)は、異なる物理的に分離されたグリッド接続点を介して前記AC電圧グリッド(1)に接続される、請求項21に記載のエネルギー生成システム(2)。
- 前記エネルギー生成システム(2)は、異なる設計の複数のエネルギー貯蔵部(5、51、52)を含み、好ましくは、前記エネルギー貯蔵部(5、51、52)の少なくとも1つは、リチウムイオン蓄電池であり、それを含み、とりわけ好ましくは、前記エネルギー貯蔵部(5、51、52)の少なくとも1つは、超コンデンサであり、それを含む、請求項21~25のいずれか一項に記載のエネルギー生成システム(2)。
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