TWI770981B - 用於控制整合可再生能源及能量儲存系統(res-ess)設施之方法及其相關之非暫時性電腦可讀媒體 - Google Patents

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Abstract

本發明提供用於控制具有一電網互連點(POGI)限制之一RES-ESS設施之一整合可再生能源(RES)及能量儲存系統(ESS)的方法。該RES之一能量產出預測以及充電狀態(SOC)排程用於計算小於該POGI限制之一基於SOC目標之POGI上限，其中該基於SOC目標之POGI上限表示盡可能低之一峰值功率輸出值同時仍確保滿足該SOC排程。該預測RES產出、SOC排程及基於SOC目標之POGI上限用於產生確保滿足該SOC排程之用於該ESS之一時變充電/放電控制信號。

Description

用於控制整合可再生能源及能量儲存系統(RES-ESS)設施之方法及其相關之非暫時性電腦可讀媒體
本發明係關於一種經組態以將一總功率輸出供應至一電網之整合可再生電能產生資源及能量儲存設施，以及用於控制此一設施及實施此一設施之潛在能量輸出之電力傳送交易之方法。
近年來，諸如太陽能光伏(PV)及風力發電機之可再生發電資源大量增加。歸因於自然及氣象條件，太陽能及風力發電之不穩定性可導致電網頻率及電壓偏差。隨著可再生發電資源開始提供更大比例之電力供應且取代傳統基本負載發電單元(諸如燃煤及核動力單元)，帶來技術挑戰(諸如電網互連、電力品質、可靠性、穩定性、保護及發電調度及控制)。太陽能及風能之間歇性及其等輸出之快速波動使得其等與能量儲存裝置(諸如電池能量儲存系統或BESS)之結合對於增強與電網之相容性(諸如平滑波動)及增強自可再生發電資源供應至電網之能量之可預測性而言具有吸引力。習知可再生能源具有與資源之容量因子大致相關之相對較低之容量因子(例如，對於太陽能而言，取決於位置及天氣模式，通常為20 %至40%)。當可再生能源替代傳統的化石燃料為基礎之發電廠時，其等無法充分利用既有傳輸基礎設施。此可需要建立昂貴、費時且具有挑戰性(例如，包含需要獲得許可)之新的傳輸基礎設施，藉此增加每兆瓦時之生產成本、延時及將可再生能量併入既有電網之風險。
共置可再生發電及電能儲存裝置可藉由降低與場地準備、土地徵用、許可、互連、安裝人工、硬體及間接費用有關之成本來節省成本。另外，通常若電能儲存裝置僅由現場可再生發電資源來收費，則可節省稅款，且發電及儲存裝置之共置亦最小化其等之間的傳輸損耗。
能量儲存裝置可用於支持套利，其涉及在能量價格低廉之時段期間對儲存裝置充電，且在更昂貴之高峰需求時段內之時段期間使儲存裝置放電。能量儲存裝置亦可用於促進負載均衡以更有效地協調多代資源之調度。
為說明平滑產出變動及套利之原理，參考圖1，其係習知RES-ESS設施(包含一光伏(PV)陣列及一個BESS)之一輸出曲線圖，展示一天中06：00至22：00之時段內PV產出、PV加BESS之組合輸出及BESS充電狀態(SOC)之疊加曲線圖。如圖所展示，PV輸出在07：00左右開始，在12：00附近增加至最大值且在17：00左右減少至零，其中PV輸出有顯著波動。由於一些PV輸出用於對BESS充電(即，增加SOC)，因此與PV輸出相比，PV加BESS之組合輸出之幅度變動顯著衰減。另外，儲存於BESS中之能量在17：00至21：00之間釋放以使銷售自白天之發電切換至夜晚時段，此時電能價格高於白天。儘管圖1中之利用PV陣列及BESS提供之產出變動平滑及套利之益處，但PV加BESS之組合輸出在一個日曆日期間仍表現出非常顯著之變動，使得PV加BESS系統不適合於長期提供高位準之固定 穩固能力。
各種考量可影響BESS之利用率。鋰電池在充滿電或接近充滿電時會加速降解。尋求調度整合可再生發電及電荷儲存設施之電網營運商可需要在某一天中之特定時間達到特定電池充電狀態(SOC)條件(SOC通常界定為仍可用於進一步放電之電池總容量之百分比)。一旦電池處於100% SOC，其亦無法吸收相關聯可再生發電資源之電力輸出之快速增加，使得可需要減少電網無法接受之任何多餘發電量(例如，藉由插入功率變換器)。
可影響BESS之利用率之其他考量變換提供輔助服務之能力(及因提供服務而得到補償之能力)。輔助服務藉由確保頻率、電壓及功率負載保持在特定範圍內來幫助電網營運商維持一可靠電力系統。輔助服務之類別包含頻率維護(例如，解決旋轉儲備、能量平衡及可負載負荷之要求)、電壓補償(例如，解決功率因子校正及歸因於能量傳輸之能量損耗/耗散)、運營管理(例如，解決電網監控、饋電管理及重新調度)、及供電重建(例如，促進在停電情況下快速重啟電網)。可再生能源(例如風能及太陽能產生)之可變性及不確定性增加對各種輔助服務之需求，藉此影響此等服務之排程及定價。然而，若可再生能量生產商僅因發電而獲得獎勵，則可能不鼓勵此等生產商提供輔助服務。
一電網之傳輸及分配基礎設施必須經定大小以滿足高峰需求，其可僅在一年中之幾個小時內發生。當預期之高峰用電需求增長超過電網之既有容量時，需要昂貴投資來升級設備及開發新的基礎設施。
電能產生資源可在電網互連點(POGI)處與電網之傳輸資源耦合，通常在至少33kV或至少66kV之電壓下適合於長距離之電力傳 輸，傳輸損耗低得可以接受。為確保可靠性且避免損壞傳輸資源，為各電能產生資源建立一POGI限制(代表可供應至傳輸資源之最大功率)。為增加用於具有預定成本之相關聯傳輸資料之來自光伏能量產生資源之潛在收入，相對於POGI限制，使光伏陣列之總輸出過大係常見的，此係因為峰值光伏發電可能很少實現(例如，歸因於諸如不利的天氣條件、日照條件、面板清潔條件、PV面板老化及降低PV面板輸出之高環境空氣溫度之因素)。一光伏陣列之尺寸過大使得能夠在一年之時間內出售更多電力，但亦增加在峰值輻照時間段內減少多餘電力(例如，藉由變換器削波)之需要。然而，為避免損壞傳輸資源，聯邦能量管理委員會(FERC)頒布之互連程序及對應的大型發電機互連協議(LGIA)中提供之規則允許供應至一傳輸系統之功率超過電網互連點通常不超過2%之微小技術公差。此等規則可保護電網免受故障(例如，歸因於電路、傳輸線及變壓器之過載，或觸發斷路器以斷開過發電設施之連接)。通常藉由在一光伏陣列與一傳輸系統之間提供總輸出容量等於POGI限制之變換器，以及在變換器與電網互連點之間的電損耗之小容限來確保遵守此等規則。
在包含公用事業規模之可再生能量及能量儲存系統之設施之電力購買協議中，公用事業電能購買者通常要求公用事業保留判定能量儲存系統之充電及放電信號之權利。因此，公用事業之運營決策可依原始項目計劃中未曾預期之方式影響RES-ESS設施之總發電量及創收能力。然而，在此等設施之電力購買協議中，開發項目之資本費用通常在預期發電量中攤銷，且此等項目之投資者更希望在預期發電量中確定以助於項目籌集資金。
習知可再生發電資源具有與驅動資源(例如，太陽輻射或 風)之可用性相關之容量因子及負載匹配能力(例如，定時)。歸因於其低容量因子及有限的時間可用性，習知可再生發電資源未充分利用傳輸資源。歸因於成本及擴展傳輸資源之困難，此對於公用事業而言係一重要問題。
鑑於前述內容，需要改良之可再生電能產生資源及能量儲存設施，以及用於控制此等設施及用於實現諸如此類設施之輸出之電力傳送交易之方法。
在各種態樣中，本發明係關於一種經組態以將一總功率輸出供應至一交流電(AC)電網之整合可再生電能產生資源及能量儲存系統(RES-ESS)設施，以及用於控制此一設施及實施此一設施之潛在能量輸出之電力傳送交易之方法。該RES-ESS設施可指稱為「AC超大型」設施，其中ESS容量及RES變換器容量大於習知設施，且其中RES變換器容量大於該設施之一電網互連點(POGI)限制。本文中所揭露之系統及方法使得能夠實現與一所要負載匹配之高容量因子及生產曲線。可在設計及建造時選擇一定程度之過大規模以允許一AC超大型RES-ESS設施在一所要容量及持續時間內提供一固定穩固容量，藉此允許一RES-ESS設施模擬(且充當)一基本負載電站。藉由允許一RES-ESS設施充當一電網相關之可再生基本負載發電機，此功能代表相對於可再生能源之習知利用之一根本轉變，其涉及顯著的輸出波動及有限的負載匹配能力。
在如本文中所描述之AC超大型RES-ESS設施中，RES經組態以產生直流(DC)電功率且ESS經組態以用DC電功率充電及放電。與該RES相關聯之至少一第一功率變換器經組態以將RES DC電功率轉換成 RES AC電功率，且與該ESS相關聯之至少一第二功率變換器經組態以在用RES-AC電功率對該ESS充電時提供AC-DC轉換效用且在將該ESS AC電功率放電至電網時提供DC-AC轉換效用。至少一第一功率變換器之一總輸出容量經定大小以超過該設施之POGI限制，其中該設施經組態以引起RES AC電功率被轉移(或依其他方式提供)至至少一第二功率變換器以至避免將RES AC電功率供應至RES AC電功率超過POGI限制。一種用於控制一RES-ESS設施之方法包括使用RES之一時間相依之電能產出預測及ESS之荷電狀態(SOC)排程來計算小於(預定固定)POGI限制之一基於SOC目標之POGI上限，其中該基於SOC目標之POGI上限表示該RES-ESS設施之一峰值功率輸出值，其盡可能低同時仍確保滿足SOC排程。該方法進一步包括將該基於SOC目標之POGI上限與該RES之該時間相依之電能產出預測及該ESS之該荷電狀態(SOC)排程結合使用以產生該ESS之一時變充電/放電控制信號，其中該控制信號經組態以確保滿足SOC排程。一種用於在買賣雙方之間實施一RES-ESS設施之潛在電能輸出之一電力傳送交易之方法包含利用指示一或多個感測參數來週期性地估計RES在至少一追溯時間窗期間之潛在電能總輸出，將該RES之該潛在電能總輸出與設施之一POGI限制相比較以識別(若干)時間窗期間潛在的RES過度發電量，識別在(若干)時間窗期間對ESS充電之一經充電潛在RES過度發電量，及若該經充電潛在RES過度發電量小於(若干)時間窗期間之潛在RES過度發電量，則向該買方收取未傳送之電能。
在一態樣中，本發明係關於一種整合可再生能源及能量儲存系統(RES-ESS)設施，其經組態以在一電網互連點處將電功率供應至一電網且具有表示自該RES-ESS設施供應至該電網之一最大電功率值之一電 網互連點(POGI)限制。特定而言，該RES-ESS設施包括：一可再生能源(RES)，其經組態以產生電功率，其中由該RES產生之該電功率包括RES直流電(DC)電功率；至少一第一功率變換器，其耦合於該RES與該電網互連點之間，其中該至少一第一功率變換器經組態以將RES DC電功率轉換成RES交流電(AC)電功率；一能量存儲系統(ESS)，其經組態以用由該RES產生之電功率充電；及至少一第二功率變換器，其耦合於(i)該ESS與該電網互連點之間，及(ii)該至少一第一功率變換器與該電網互連點之間，其中該至少一第二功率變換器經組態以(a)在用RES AC電功率對該ESS充電時將RES AC電功率轉換成ESS DC電功率，及(b)在將ESS AC電功率放電至該電網時將ESS DC電功率轉換成ESS AC電功率；其中該至少一第一功率變換器之一總輸出容量經定大小以超過該POGI限制；及其中該RES-ESS設施經組態以將RES AC電功率依足以避免將RES AC電功率供應至該電網超過該POGI限制之一量轉移至該至少一第二功率變換器。
在某些實施例中，該至少一第一功率變換器之該總輸出容量經定大小以超過該POGI限制至少10%、至少30%、至少50%、至少70%、至少100%或本文中指定之另一臨限值，其中前述最小臨限值可視情況由(i)POGI限制及(ii)該ESS之一容量之總和來限制。在某些實施例中，該至少一第一功率變換器之該總輸出容量經定大小以等於(i)POGI限制及(ii)該ESS之一容量之一總和。
在某些實施例中，該RES包括一光伏陣列。在某些實施例中，該RES包括一或多個風力渦輪機。
在某些實施例中，該RES-ESS設施經組態以在至少33kV或至少66kV之一電壓下將AC電功率供應至該電網。
在另一態樣中，本發明係關於一種用於控制經組態以在一電網互連點處將電功率供應至一電網之一整合可再生能源及能量儲存系統(RES-ESS)設施，該RES-ESS設施包含一可再生能源(RES)及可用由該RES產生之電功率充電之一能量儲存系統(ESS)，且該RES-ESS設施具有一電網互連點(POGI)限制。該方法包括：提供至少一第一功率變換器，其耦合於該RES與該電網互連點之間，其中該至少一第一功率變換器經組態以將RES DC電功率轉換成RES交流電(AC)電功率，且該至少一第一功率變換器之一總輸出容量經定大小以超過該POGI限制；提供至少一第二功率變換器，其耦合於(i)該ESS與該電網互連點之間，及(ii)該至少一第一功率變換器與該電網互連點之間，其中該至少一第二功率變換器經組態以(a)在用RES AC電功率對該ESS充電時將RES AC電功率轉換成ESS DC電功率，及(b)在將ESS AC電功率放電至該電網時將ESS DC電功率轉換成ESS AC電功率；及在將該RES AC電功率之一第一部分供應至該電網同時將該RES AC電功率之一第二部分依足以避免將RES AC電功率供應至該電網超過該POGI限制之一量轉移至該至少一第二功率變換器。
在某些實施例中，該方法進一步包括依該POGI限制之至少80%(或至少90%、或至少95%或100%)之一固定穩固容量將RES AC電功率供應至該電網持續每天至少6小時、每天至少8小時或每天至少12小時、或每天至少16小時或本文中指定之另一臨限值之一持續時間。在某些實施例中，在一指定月或年中之至少90%、至少95%或至少99%之天數在指定固定穩固容量及持續時間內將RES AC電功率供應至該電網。在某些實施例中，該RES包括一光伏陣列。在某些實施例中，在至少33kV或至少66kV(或至少69kV)之一電壓下將RES AC電功率供應至該電網。
在另一態樣中，本發明係關於一種用於控制經組態以將電功率供應至一電網之一整合可再生能源及能量儲存系統(RES-ESS)設施，該RES-ESS設施包含一可再生能源(RES)及可用由該RES產生之電功率充電之一能量儲存系統(ESS)，且該RES-ESS設施具有一電網互連點(POGI)限制。該方法包括：利用(A)該RES之一時間相依之電能產出預測及(B)一充電狀態(SOC)排程來計算小於該POGI限制之一基於SOC目標之POGI上限，其中該基於SOC目標之POGI上限表示該RES-ESS之一峰值功率輸出值，其盡可能低同時仍確保滿足該SOC排程；及利用(A)該可再生電能產生資源之該時間相依之電能產出預測、(B)包含至少一SOC目標值之電能儲存裝置之該充電狀態(SOC)排程、及(C)該基於SOC目標之POGI上限來產生用於該ESS之一時變充電/放電控制信號，其中該時變充電/放電控制信號經組態以確保滿足該SOC排程。
在某些實施例中，該方法進一步包括基於以下項目(i)或(ii)之至少一者來週期性地更新該時變充電/放電控制信號之產生：(i)一更新時間相依之電能產出預測；或(ii)一更新SOC排程。
在某些實施例中，該方法進一步包括在一再新週期屆滿之後即週期性地更新該時變控制信號之該產生，其中該週期性更新包括在該再新週期屆滿之後即運算及使用自該RES及該ESS供應至一電網之總能量之一新基點值。
在某些實施例中，該再新週期可由該RES-ESS設施之一操作者組態。
在某些實施例中，該ESS僅自該RES充電。
在某些實施例中，該方法進一步包括回應於至少一發電設 施之預測產生與實際產生之間的一差而改變該時變充電/放電控制信號以確保滿足該SOC排程。
在某些實施例中，該RES包括一光伏陣列，該ESS包括一電池陣列，且該時間相依之電能產出預測包括一太陽能產出預測。
在某些實施例中，該時間相依之電能產出預測包括基於以下之兩者或多者之一系集：現場天空成像、衛星成像及氣象建模。
在某些實施例中，該RES包括至少一風力渦輪機，該ESS包括一電池陣列，且該時間相依之電能產出預測包括一風力產出預測。
在某些實施例中，該方法進一步包括使用一電腦實施迭代溯源演算法來產生該基於SOC目標之POGI上限。
在某些實施例中，該方法進一步包括使用一電腦實施基於矩陣溯源演算法來產生該基於SOC目標之POGI上限。
在另一態樣中，本發明係關於一種用於在買賣雙方之間實施包含一可再生能源(RES)及一能量儲存系統(ESS)之一整合可再生能源及能量儲存系統(RES-ESS)設施之潛在電能輸出之一電力傳送交易之方法。該方法包括利用指示一或多個感測參數之一信號來週期性地估計該RES在至少一追溯時間窗期間之潛在電能總輸出；將該RES之該經估計之潛在電能總輸出與該RES-ESS設施之一電網互連點(POGI)限制相比較以識別該至少一追溯時間窗期間之潛在RES過度發電量，其中潛在的RES過度發電量等於潛在RES電能輸出超過該至少一追溯時間窗期間之該POGI限制；識別一經充電潛在RES過度發電量，其計算為在該至少一追溯時間窗期間對該ESS充電之潛在RES過度發電量；及若該經充電潛在RES過度發電量小於該至少一追溯時間窗之一或多個時間窗期間之潛在RES過度發 電量，則向該買方收取未傳送之電能。
在某些實施例中，該方法進一步包括計算為在該至少一追溯時間窗期間未對該ESS充電之潛在RES過度發電量之一經充電潛在RES過度發電量；其中向買方收取之該未傳送電量之一量係基於根據以下邏輯順序來識別之被揭示之一傳送RES過度發電量值：(i)若潛在RES過度發電量等於零，則被揭示之該傳送RES過度發電量值等於零，或者(ii)若充電潛在RES過度發電量大於或等於潛在RES過度發電量，則被揭示之該傳送RES過度發電量值等於零，或者(iii)若充電RES過度發電量小於潛在RES過度發電量，則被揭示之該傳送RES過度發電量值等於以下項目(a)及(b)之較小者：(a)未充電潛在RES過度發電量，及(b)潛在RES過度發電量減去充電RES過度發電量。
在某些實施例中，該至少一追溯時間窗包括複數個時間段。在某些實施例中，該複數個時間段之各時間段小於1小時(例如，各時間段可為5分鐘、1分鐘或另一適合間隔)。
在某些實施例中，該一或多個時間窗包括該至少一追溯時間窗之多個時間窗之一總和。在某些實施例中，多個窗之該總和對應於一天之一時間段。
在某些實施例中，該方法進一步包括若該潛在RES過度發電量超過該ESS之一容量則基於該ESS之一容量來限制該充電潛在RES過度發電量。
在某些實施例中，該RES包括一光伏陣列，且該一或多個感測參數包括在該RES-ESS設施處之一或多個位置處感測之輻射。
在某些實施例中，該RES包括一或多個風力渦輪機，且該 一或讀個感測參數包括RES-ESS設施處或上方之一或多個位置處感測之風速。
在某些實施例中，該RES-ESS設施經組態以在至少33kV或至少66kV之一電壓下將能量供應至一電網。在某些實施例中，該ESS經組態以僅自該RES充電。
在另一態樣中，如本文中所描述，上述態樣之任何者及/或各種單獨態樣及特徵可經組合以獲得額外優點。除非本文中相反地指示，否則如本文中所揭露之各種特徵及元件之任何者可與一或多個其他揭露特徵及元件組合。
將自隨後揭露及隨附申請專利範圍更充分明白本發明之其他態樣、特徵及實施例。
10:交流電(AC)耦合之整合可再生電能產生資源及能量儲存系統(RES-ESS)設施
12:整合可再生能源(RES)
14:第一功率變換器
15:電網
16:能量儲存系統(ESS)
18:第二功率變換器
19:電網互連點
20:直流電(DC)耦合之RES-ESS設施
22:RES
25:AC電網
26:ESS
28:DC/DC轉換器
29:功率變換器
30:AC耦合之測量及控制系統
31:RES-ESS設施
32:RES SCADA(監督控制及資料獲取)控制器
34:可再生電能產生裝置
34A至34N:發電單元
36:變換器
36A至36N:RES變換器
38:RES變壓器
39:RES電功率計
42:ESS控制器
44:能量儲存裝置
44A至44N:能量儲存單元
46:變換器
46A至46N:ESS變換器
48:ESS變壓器
49:ESS電功率計
50:GSU變電站
52:RES+ESS電功率計
54:AC電網
56:RES-ESS調度器單元
58:公用事業控制中心
62:感測器
64:氣象建模單元
66:預測單元
70:基於處理器之能量調度控制系統
72:公用事業介面
74:手動輸入
76:設定組合器
78:能量調度器
80:DNP3鏈路
82:廠狀態及狀態資訊
84:可再生能量產出預測
90:習知RES設施
92:RES
93:削波或損耗能量
94:電功率變換器
96:電網互連點
100:AC超大型RES-ESS設施
102:RES
103:削波或損耗能量
104:功率變換器
105:潛在能量損耗
106:電網互連點
108:AC耦合之ESS
110:DC耦合之RES-ESS設施
112:RES
113:潛在能量損耗
114:功率變換器
115:削波或損耗能量
116:電網互連點
118:DC耦合之ESS
200:電腦系統
202:處理裝置/處理器
204:主記憶體
206:靜態記憶體
208:資料匯流排
210:網路介面裝置
212:輸入
214:輸出
216:指令
218:電腦可讀媒體
220:網路
併入本說明書中且形成本說明書之一部分之附圖繪示本發明之若干態樣，且與描述一起用於解釋本發明之原理。
圖1係一習知RES-ESS設施(包含一光伏陣列及電池儲存)之一輸出曲線圖，展示RES產出、組合RES-ESS輸出及ESS充電狀態之疊加曲線圖。
圖2係耦合至一AC電網之一AC耦合之RES-ESS設施之一示意圖，展示與一RES相關聯之一第一功率變換器及與一ESS相關聯之一第二功率變換器。
圖3係耦合至一AC電網之一DC耦合之RES-ESS設施之一示意圖，展示與一ESS相關聯之一DC/DC轉換器及提供用於RES及ESS兩者之功率轉換效用之一功率變換器。
圖4A係展示根據本發明之一實施例之用於控制一可再生能源及能量儲存系統(例如一光伏(PV)陣列及可用由PV陣列產出之電功率充電之一電池陣列)之一AC耦合之測量及控制系統之各種組件之間的互連的一示意圖。
圖4B係展示圖4A之AC耦合之測量及控制系統之某些組件的一示意圖。
圖5係根據本發明之一實施例之用於調度一可再生電能產生資源及可用由可再生電能產生資源產生之電功率充電之一電能儲存裝置之一基於處理器之能量調度控制系統之一方塊圖。
圖6A係展示與一AC電網耦合之一習知RES設施之一RES、一功率變換器及一電網互連點限制之相對大小的一圖式。
圖6B係展示根據本發明之一實施例之一AC超大型RES-ESS設施之一RES、一功率變換器及一電網互連點限制之相對大小的一圖式。
圖6C係展示用於允許與圖6B比較之一DC耦合之RES-ESS設施之一RES、一功率變換器及一電網互連點限制之相對大小的一圖式。
圖7A係具有與一電網互連點限制匹配之功率變換器容量之一AC耦合之RES-ESS設施之一模型化輸出曲線圖，其中RES產出及組合RES-ESS輸出之曲線圖疊加。
圖7B係根據本發明之一實施例之具有超過一電網互連點限制之功率變換器容量之一AC超大型RES-ESS設施之一模型化輸出曲線圖，其中RES產出及組合RES-ESS輸出之曲線圖疊加。
圖8係根據本發明之一實施例之具有超過一電網互連點限 制之功率變換器容量之一AC超大型RES-ESS設施之一模型化輸出曲線圖，其中RES產出、組合RES-ESS輸出及ESS之充電狀態之曲線圖疊加。
圖9A係具有與一電網互連點限制匹配之功率變換器容量之一AC耦合之RES-ESS設施之一模型化輸出曲線圖，其中RES產出、組合RES-ESS輸出、ESS之充電狀態及ESS功率輸出之曲線圖疊加。
圖9B係根據本發明之一實施例之具有超過一電網互連點限制之功率變換器容量之一AC超大型RES-ESS設施之一模型化輸出曲線圖，其中RES產出、組合RES-ESS輸出、ESS之充電狀態及ESS功率輸出之曲線圖疊加。
圖10係根據本發明之一實施例之具有超過一電網互連點限制之功率變換器容量之一AC超大型RES-ESS設施之一模型化輸出曲線圖，展示利用一基於SOC目標之POGI上限之結果，其中RES產出、組合RES-ESS輸出、ESS之充電狀態及ESS功率輸出之曲線圖疊加。
圖11係根據本發明之一實施例之可包含為用於控制一RES-ESS設施之一系統之一或多個組件之一電腦系統之一廣義表示之一示意圖。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2020年12月11日申請之美國專利申請案第17/120,006號、2020年12月11日申請之美國專利申請案第17/120,019號、2020年12月11日申請之美國專利申請案第17/120,027號及2020年5月4日申請之美國臨時專利申請案第63/020,009號之優先權，其中上述申請案之全文以引用方式併入本文中。
下文闡述之實施例表示使熟習技術者能實踐該等實施例且繪示實踐該等實施例之最佳模式之必要資訊。在按照附圖閱讀以下描述之後，熟習技術者即可瞭解本發明之概念且將認知本文未特定討論此等概念之應用，但應瞭解，此等概念及應用意欲落在本發明及隨附申請專利範圍之範疇內。
應瞭解，雖然術語「第一」、「第二」等等可在本文中用於描述各種元件，但此等元件不應受限於此等術語。此等術語僅用於區分一元件與另一元件。例如，在不背離本發明之範疇的情況下，一第一元件可稱為一第二元件，且相似地，一第二元件可稱為一第一元件。如本文中所使用，術語「及/或」包含相關聯列項之一或多者之任何及全部組合。
本文中所使用之術語僅為了描述特定實施例之目的且並非意欲限制本發明。如本文使用，單數形式「一」、「一個」及「該」意欲亦包含複數形式，除非內文另有明確指示。應進一步瞭解，當本文中使用術語「包括」(「comprises」、「comprising」)及/或「包含」(「includes」、「including」)時，該等術語指定所述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其等之群組。
除非另有定義，否則本文中使用之所有術語(包含技術及科學術語)具有相同於本揭示內容所屬技術之一般技術者通常所理解之意義。應進一步瞭解，本文中使用之術語應解釋為具有與其等在本說明書之內文及相關技術中之意義一致之意義，且不應以理想化或過於正式之含義來解釋，除非本文明確地如此定義。
本申請文件中所描述之實施例包含或利用一整合可再生能 源(「RES」)(例如PV、風等等)及能量儲存系統(「ESS」)設施或廠，其中組合在此處可稱為RES-ESS或一RES-ESS設施(一光伏加儲存或「PV+S」設施係其之一子集)。一RES-ESS設施可藉由用由RES產生之功率對ESS充電來達成一所要SOC。在某些實施例中，一RES-ESS設施將藉由在RES發電量較高時優先充電來達成所要SOC。例如，當RES發電量可用時，可對一ESS充更多電，且當RES發電量有限時，可對一ESS充更少電(或根本不充電)。當RES發電量有限或不可用時，可使ESS放電。
在某些實施例中，一RES-ESS設施將僅自RES對ESS充電，使得一最大投資稅收抵扣(ITC)可用於減少設施之有效成本。在某些實施例中，ESS可自連接至RES-ESS設施之一電網額外充電。
為提供一RES-ESS設施與一AC電網之間的耦合之一後續討論之內文，參考圖1及圖2。
圖2係耦合至一AC電網15之一AC耦合之RES-ESS設施10之一示意圖，展示與一RES 12(例如一光伏陣列)相關聯之一第一功率變換器14(例如一DC/AC變換器)及與一ESS 16(例如一或多個電池)相關聯之一第二功率變換器18(例如一DC/AC變換器)。第一功率變換器14耦合於RES 12與一電網互連點19之間。第二功率變換器18耦合於(i)ESS 26與電網互連點19之間及(ii)第一功率變換器14與電網互連點19之間。RES 12經組態以產生DC電功率，且第一功率變換器14將RES DC電功率轉換成RES AC電功率。第二功率變換器18經組態以(a)在用RES AC電功率對ESS 16充電時將RES AC電功率轉換成ESS DC電功率，且(b)在將ESS AC電功率放電至電網15時將ESS DC電功率轉換成ESS AC電功率。就此而言，第二功率變換器18提供雙向功率轉換效用。ESS 16(例如電池)及第 二功率變換器18可定位於一單一區域(例如一單一中央圍欄)中以提供較低成本之安裝及維護。儘管已依單數形式描述第一功率變換器14及第二功率變換器18，但應瞭解，第一功率變換器14及第二功率變換器18各表示可涵蓋任何適合數目之個別功率變換器之至少一功率變換器。
圖3係耦合至一AC電網25之一DC耦合之RES-ESS設施20之一示意圖，展示與一ESS 26相關聯之一DC/DC轉換器28及提供用於RES 22及ESS 26兩者之功率轉換效用之一功率變換器29。功率變換器29作用以將接收自RES 22及/或ESS 26之DC電功率轉換成AC電功率以透過一電網互連點29將AC電功率饋送至AC電網25。
儘管根據圖3之一DC耦合之RES-ESS設施20可表現出較低轉換損耗(歸因於減少對功率轉換的需要)，但ESS 26之組件(例如電池)可需要散佈於一RES-ESS設施周圍20靠近RES 22之組件以避免低壓功耗。此需要增加用於ESS 26之組件之容器或外殼之數量，藉此增加安裝及維護之成本。期望根據圖3之一DC耦合之RES-ESS設施20之資金成本高於根據圖2之一AC耦合之RES-ESS設施10之資金成本。
本發明之一態樣係針對「AC超大型」RES-ESS設施，其ESS容量及RES變換器容量大於習知設施，且RES變換器容量大於設施之一電網互連點(POGI)限制。然而，在更詳細討論一AC超大型RES-ESS系統之前，將首先參考圖4A、圖4B及圖5來介紹一RES-ESS設施之組件及一隨附公用事業介面。
圖4A係展示根據一實施例之一RES-ESS設施31中用於控制包含多個發電單元34A至34N(諸如包含光伏單元之一光伏(PV)陣列)之一可再生電能產生裝置34及可用由可再生電能產生裝置34產生之電功率 充電之包含多個能量儲存單元44A至44N(諸如包含電池單元之一電池陣列)之一能量儲存裝置44之一AC耦合之測量及控制系統30之各種組件之間的互連的一示意圖。RES-ESS設施31可組合耦合至一單一變電所50及/或定位於一單一房屋、區域或結構中之一可再生電能產生裝置34(例如，諸如PV板、風力渦輪機或其類似者之一陣列)及一能量儲存裝置44(例如一鋰電池陣列)。
圖4A繪示使用管理變換器36、46(例如基於整流器或其他適當功率轉換器)來將由一可再生電能產生裝置34(例如某些實施例中之一PV陣列)產生之DC功率或由能量儲存裝置44釋放之功率轉換成AC功率用於耦合至一AC電網54之一AC耦合之RES-ESS設施31，但在某些實施例中，RES-ESS設施31可包含一DC耦合之RES-ESS設施。
在某些實施例中，一能量儲存裝置44可包含使用各種建構及化學物質之電池44A、44B、電容器或機械能量儲存裝置(諸如飛輪或抽水裝置)之至少一者(或一組合)。在某些實施例中，一能量儲存裝置44可包含至少一水解單元(例如，經組態以電解水來釋放氫氣)(視情況與耗氫發電元件組合(例如一燃料電池陣列或燃氣渦輪))及/或一氫氣儲存單元(例如，用於可釋放地結合氫氣、儲存容器及/或可逆化學反應容器或床之吸附劑培養基)。
在某些實施例中，一快速跟隨負載可代替一ESS以在一POGI限制下實現一RES設施之順利輸出。一快速跟隨負載可迅速耗散能量(例如，用於工業用途)而不必促進能量儲存。一快速跟隨負載之一非限制性實例係一碎石機。
如本文中所揭露之涉及RES-ESS設施之控制方法可將準確 的可再生能量產出預測(例如，用於PV發電或風力發電)利用於用於控制RES-ESS設施之組件之實施中，以及將充電狀態(SOC)排程用於此一設施之一ESS。
在某些實施例中，一RES-ESS調度器單元56具有藉由與可定位於RES-ESS設施31中之一ESS控制器42通信來控制能量儲存裝置44(例如電池)之充電及放電的能力。一RES SCADA(監督控制及資料獲取)控制器32與相關聯於可再生電能產生裝置34(視情況包含於一PV陣列中)之RES變換器36可操作地耦合，且ESS控制器42與相關聯於能量儲存裝置44之ESS變換器46可操作地耦合，其中RES SCADA控制器32及ESS控制器42與RES-ESS調度器單元56通信。在某些實施例中，一公用事業控制中心58(例如，一電力公用事業或電網營運商)可使用DNP3與RES-ESS調度器單元56通信且設定不同組態選項。另外，RES-ESS調度器單元56接收(或產生)用於實施任何所要控制模式之一精確的可再生發電預測(例如太陽能發電預測)。如圖3A中所展示，某些實施例可輕易利用可用電功率計，諸如用於量測RES-ESS(例如PV+S)設施輸出之一RES+ESS電功率計52、用於量測RES輸出之一RES電功率計39及用於量測ESS輸出之一ESS電功率計49。將來自RES電功率計39之信號提供至RES SCADA控制器32，且將來自ESS電功率計49之信號提供至ESS控制器42。可將由RES-ESS設施31產生之電功率經由實施保護及適當電壓轉換之一發電機升壓(GSU)變電站50提供至一電功率系統(例如一AC電網54)。RES變壓器38及ESS變壓器48可分別配置於變換器36及變換器46與GSU變電站50之間以提供電壓轉換效用(例如，在某些實施方案中，在34.5kV下將AC功率信號提供至GSU變電站50)。
圖4B係展示圖4A之AC耦合之測量及控制系統之某些組件之示意圖，包含與控制及感測器相關之組件之互連。如圖4B中所展示，RES-ESS調度器單元56配置於一公用事業控制中心58與一RES-ESS設施31之間。在RES-ESS設施31內，一RES SCADA控制器32與經組態以提供由可再生電能產生單元34A至34N產生之DC功率之AC轉換(例如，可配置為一可再生電能產生裝置34之一部分)之RES變換器36A至36N(其中N表示任何適合數目)可操作地耦合。類似地，在RES-ESS設施31內，一ESS控制器42與經組態以提供由能量儲存單元44A至44N提供之DC功率之AC轉換(例如，可配置為一能量儲存裝置44之部分)之ESS變換器46A至46N可操作地耦合。RES-ESS設施31進一步包括至少一感測器50，其可包括用於判定RES-ESS設施31附近之天空狀況(諸如雲之存在)之一或多個天空成像感測器，其中來自至少一感測器50之輸出信號供應至RES-ESS調度器單元56。RES-ESS調度器單元56亦可接收：(i)來自未必與RES-ESS設施31相關聯之一或多個感測器62(例如，衛星成像感測器或其類似者)之信號；(ii)由一氣象建模單元64提供之氣象資料；(iii)來自可預測可再生電能產生裝置34及/或一或多個其他可再生電能產生裝置或單元之發電之一預測單元66之信號。在某些實施例中，時間相依之電能產出預測可由預測單元66執行或可由RES-ESS調度器單元56執行。在某些實施例中，一時間相依之電能產出預測可利用以下之一者、兩者或全部三者(例如，作為兩個或多個之一系集)：由(若干)感測器50提供之現場天空成像、由(若干)感測器62提供之衛星成像及由氣象建模單元64提供之氣象資料。在某些實施例中，可使用其他類型之感測器。
圖5係展示根據本發明之一實施例之用於調度一RES-ESS 設施(例如，包含可再生電能產生資源及可用由可再生電能產生資源產生之電功率充電之一電能儲存裝置)之一基於處理器之能量調度控制系統70的一方塊圖。控制系統70包含作為功能區塊之一公用事業介面72、手動輸入74、一設定組合器76及一能量調度器78。公用事業介面72與一電功率系統公用事業及能量調度器78通信以接收組態命令(例如模式組態命令)且發送廠狀態及狀態資訊82。由公用事業設定之一協調充電-放電模式組態之一實例可為在一預定時間之一第一SOC目標及在一第二預定時間之一第二SOC目標之一排程。例如，公用事業可能想要ESS在5：00PM之前達到90%之SOC且在在10：00PM之前達到10%之SOC。公用事業介面72經由一DNP3鏈路80接收DNP3(分散式網路協定)資訊，且負責將發佈之DNP3組態點轉換成內部資料結構。公用事業介面72亦負責經由DNP3鏈路80將任何資料結構更改傳達回公用事業。手動輸入74包含無法由MESA-ESS SCADA點定址之組態參數。在一實施方案中，設定組合器76驗證任何組態輸入且將其等傳遞至能量調度器78。設定組合器76接收由一公用事業或電網營運商提供之MESA-ESS排程/模式/曲線，接收由一優化器產生之排程，且接收任何潛在手動輸入74，且接著產生組合排程/模式/曲線。能量調度器78係執行RES-ESS設施(或廠)之控制模式且利用一可再生能量產出預測84來決定ESS之充電或放電位準之一引擎。能量調度器78負責藉由觀察RES-ESS設施之當前狀態、利用RES之時間相依之電能產出預測及利用由設定組合器76產生之任何組合MESA-ESS排程/模式/曲線來在短時間內控制一RES-ESS設施之輸出。一可再生能量預測可含有期望由可再生能源(例如光伏陣列、風力渦輪機等等)產生之功率之一時間點序列。此一預測可具有(時戳、功率值)之一格式且含有指定間隔之一組時間值(例如， 每15分鐘間隔1分鐘、每36小時間隔1小時等等)。提供此等潛在格式及時框以說明一例示性預測之性質且不意欲限制本發明。能量調度器78亦負責將警報及RES-ESS廠狀態及/或狀態資訊傳遞回公用事業介面72。
已描述一RES-ESS設施之組件，現將描述一AC超大型設施。
A.AC超大型RES-ESS設施
本發明之一態樣係針對一「AC超大型」RES-ESS設施，其包含一AC耦合之RES-ESS設施，其中ESS容量及RES變換器容量大於習知設施且其中RES變換器容量大於設施之一電網互連點(POGI)限制。相對於POGI限制，此允許RES的尺寸顯著增大，而無需減少超過POGI限制之發電量，因為多餘發電量可被ESS捕獲。一AC超大型RES-ESS設施可經組態以在POGI限制將功率供應至一AC電網，同時將功率供應至ESS。在此一設施中，一較大容量ESS(或一快速跟隨負載)用作用於吸收超過POGI限制之RES發電量之一負載，以確保功率在不超過設施之POGI限制之一位準自RES-ESS供應。
與通常提供峰值效用之一習知RES-ESS相比，一AC超大型RES-ESS設施適合於長時間提供一高位準之固定穩固容量。一習知AC耦合之RES-ESS設施包含於一POGI限制匹配之一總RES變換器輸出容量。理論上，一習知RES-ESS中可提供輕微程度(例如2%至3%)之過量RES變換器容量以適應功率需求及損耗，但未採用任何更高位準之過量RES變換器容量以避免違反本文中先前在[先前技術]中所描述之FERC互連程序及LGIA。
在某些實施例中，一RES-ESS設施包括：一RES，其產生 RES DC電功率；一ESS，其經組態以用由RES產生之電功率充電；至少一第一功率變換器，其耦合於RES於一電網互連點之間；及至少一第二功率變換器，其耦合於(i)ESS於電網互連點之間，及(ii)至少一第一功率變換器與電網互連點之間。至少一第一功率變換器經組態以將RES DC電功率轉換成RES AC電功率。至少一第二功率變換器經組態以(a)在用RES AC電功率對ESS充電時將RES AC電功率轉換成ESS DC電功率，及(b)在將ESS AC電功率放電至電網時將ESS DC電功率轉換成ESS AC電功率。至少一第一功率變換器之一總輸出容量經定大小以超過POGI限制；且RES-ESS設施經組態以將RES AC電功率依足以避免將RES AC電功率供應至電網超過POGI限制之一量轉移至至少一第二功率變換器。
在一AC超大型RES-ESS設施之某些實施例中，至少一第一功率變換器之總輸出容量經定大小以超過POGI限制至少10%、至少30%、至少50%、至少70%、至少100%或本文中所指定之另一臨限值。在某些實施例中，前述最小臨限值可視情況由(A)120%、(B)150%、(C)200%或(i)POGI限制及(ii)ESS之一容量之總和來限制(在適當情況下)。在某些實施例中，至少一第一功率變換器之總輸出容量經定大小以等於(i)POGI限制(ii)ESS之一容量之一總和。在某些實施例中，至少一第一功率變換器可包括多個功率變換器。
一AC超大型RES-ESS設施之技術優勢包含提供一更高容量因子(例如，一AC超大型PV-BESS設施之50%至60%，與一習知PV-BESS設施之可能30%至40%之一範圍相比)之能力。此一設施能夠用既有傳輸資源(建造起來既昂貴又費時)來傳送更多可再生能量。可獲得一較低能源成本，因為固定開發項目成本可在每年更多兆瓦時生產中進行攤銷。
如上文所提及，一AC超大型RES-ESS設施亦適合於長時間(在某些實施例中，例如每天至少6個小時、每天至少8個小時，每天至少12個小時、每天至少16個小時、每天至少20個小時或每天24個小時)提供一高位準之固定穩固容量(例如，一POGI限制之至少70%、至少80%、至少90%、至少95%或至少99%)。在某些實施例中，當量定ESS及至少一第一逆變器之大小時，可利用長期天氣資料以允許在所有可預見天氣條件下依至少90%，至少95%、至少98%或至少99%之一信賴窗達成上述容量及持續時間臨限值。在某些實施例中，信賴窗對應於其中獲得指定固定穩固容量及較長持續時間之每月數天或每年數天。提供一高位準之固定穩固容量的能力使一AC超大型RES-ESS設施能夠替代習知基本負荷資產(例如，燃氣、燃煤或核電廠)且提高電網穩定性。
在某些實施例中，提供一種用於控制經組態以在一電網互連點處將電功率供應至一電網之一RES-ESS設施之方法，其中該RES-ESS設施包含一可再生能源(RES)及可用由RES產生之電功率充電之一能量儲存系統(ESS)，且RES-ESS設施具有一電網互連點(POGI)限制。該方法包括：提供耦合於RES於電網互連點之間之至少一第一功率變換器，其中至少一第一功率變換器經組態以將RES DC電功率轉換成RES交流電(AC)電功率，且至少一第一功率變換器之一總輸出容量經定大小以超過POGI限制；提供至少一第二功率變換器，其耦合於(i)ESS與電網互連點之間，及(ii)至少一第一功率變換器與電網互連點之間，其中至少一第二功率變換器經組態以(a)在用RES AC電功率對ESS充電時將RES AC電功率轉換成ESS DC電功率，及(b)在將ESS AC電功率放電至電網時將ESS DC電功率轉換成ESS AC電功率；及在將RES AC電功率之一第一部分供 應至電網同時將RES AC電功率之一第二部分依足以避免將RES AC電功率供應至電網超過POGI限制之一量轉移至至少一第二功率變換器。
在某些實施例中，該方法進一步包括依POGI限制之至少80%(或至少90%、或至少95%或100%)之一固定穩固容量將RES AC電功率供應至電網持續每天至少8小時或每天至少12小時、或每天至少16小時或本文中指定之另一臨限值之一持續時間。在某些實施例中，在一指定月或年中之至少90%、至少95%或至少99%之天數在指定固定穩固容量及持續時間內將RES AC電功率供應至電網。
圖6A至圖6C提供用於相對於一習知的AC耦合之RES-ESS設施(根據圖6A)及相對於一DC耦合之RES-ESS設施(根據圖6C)比較一AC超大型RES-ESS設施(根據圖6B)之組件尺寸及屬性之基礎。提供圖6A至圖6C中所提供之RES容量、變換器容量及互連點限制之值以易於理解，而不意欲限制一保護範疇。
圖6A係展示在一電網互連點96處於一AC電網耦合之一習知RES設施90之一RES 92(例如，包括直流電光伏模組)、電功率變換器94及一互連點限制(先前在本文中稱為POGI限制)之相對大小的一圖式。如圖6A中所展示，RES 92可經組態以輸出135MW，功率變換器94(其用於將RES DC電功率轉換成AC電功率)可具有不大於103MW之一輸出容量，且POGI限制可為100MW。自RES92供應至功率變換器94之RES DC功率之一比率可為約1.3，而RES DC功率與POGI限制之一比率為1.35。RES DC功率與功率變換器94之一容量之間的一失配導致一第一部分之削波或損耗能量93，且功率變換器94之容量與POGI限制之間的一失配導致一第二部分之削波或損耗能量，此係在RES 92依最大容量產生RES DC功 率時所浪費的。
圖6B係展示根據本發明之一實施例之在一電網互連點106處於一AC電網耦合之一AC超大型RES-ESS設施100之一RES 102(例如，包括直流電光伏模組)、功率變換器104及一互連點限制(先前在本文中稱為POGI限制)之相對大小的一圖式。如圖6B中所展示，RES 102可經組態以輸出175MW，功率變換器104(其用於將RES DC電功率轉換成RES AC電功率)可具有135MW之一輸出容量，且POGI限制可為100MW。提供了一AC耦合之ESS 108(具有一相關聯功率變換器(圖中未展示))以接收及儲存超過POGI限制之RES AC電輸出之任何部分，藉此避免將過多能量饋入電網，同時若不存在ESS 108，則避免一潛在能量損耗105。自RES 102供應至功率變換器104之RES DC功率之一比率可為約1.3，而RES DC功率與POGI限制之一比率為1.75。RES DC功率與功率變換器104之一容量之間的一失配導致在RES 92依最大容量產生RES DC功率時所浪費之削波或損耗能量103。在某些實施例中，功率變換器104之容量可相對於圖6B中所述之值增加至本文中所述之臨限值之一者(例如，等於POGI限制及ESS 108之容量之一總和)。若期望減少或限制削波或損耗能量103，則功率變換器104可經定大小以具有接近或等於RES 102之一輸出容量之一容量。
儘管圖6B描繪ESS及功率變換器之一適度之超大尺寸，但應瞭解，可提供任何適合程度之超大尺寸以使RES-ESS能夠提供一所要的固定穩固容量位準及所要的持續時間以及一所要信賴度。
圖6C係展示在一電網互連點116處與一AC電網耦合之一DC耦合之RES-ESS設施110之一RES 112、功率變換器114及一電網互連 點限制之相對大小的一圖式，其中一DC耦合之ESS 118經配置以接收及儲存超過功率變換器114之容量之RES DC電輸出(若不存在ESS 118，則藉此避免一潛在能量損耗113)。自RES 112供應至功率變換器114之RES DC功率之一比率可為約1.7，而RES DC功率與POGI限制之一比率可為1.75。功率變換器114之一輸出容量及POGI限制之間的一失配導致削波或損耗能量115，其可在RES 112依最大容量產生RES DC功率且功率變換器114依容量操作時浪費。
在比較圖7A及圖7B之後，即可理解一非超大型RES-ESS設施及一AC超大型RES-ESS設施之間的操作及效能差異。
圖7A係具有與一電網互連點限制匹配之功率變換器容量之一非超大型AC耦合之RES-ESS設施之一模型化輸出曲線圖。圖7A提供RES產出(即，光伏或「PV」)、組合RES-ESS輸出(即，PV加儲存或「PV+S」)及一互連點(POI)限制(其在本文中亦稱為「POGI限制」)之疊加曲線圖。如圖中所展示，POI限制係100MW，峰值PV輸出(即，作為直流電，在由接近於POGI功率限制之變換器容量限制削波之前)比POI限制高約10%，且PV+S輸出在一天中大約一小時內等於POI限制。
圖7B係根據本發明之一實施例之具有顯著超過一電網互連點限制之一功率變換器容量之一AC超大型RES-ESS設施之一模型化輸出曲線圖。圖7B提供RES產出(即，光伏或「PV」)、組合RES-ESS輸出(即，PV加儲存或「PV+S」)及互連點(POI)限制(本文中亦稱為「POGI限制」)之疊加曲線圖。如圖中所展示，POI限制係100MW，峰值PV輸出(在變換之後為交流電)比POI限制高約50%，且PV+S之輸出在一天內約八小時或更長時間內等於POI限制。繪製之POI限制與PV產出之間的面積表 示可用於儲存於一能量儲存裝置(例如電池陣列)中之能量。具有超大尺寸之變換器容量(超過POI限制)之一大容量能量儲存裝置的存在允許儲存由PV陣列產出之過多能量(即，超過POI限制之功率)。藉由在約09：00與17：00之間提供一固定穩固容量，此允許PV+S輸出在此期間類似於一基本負載單元作用，同時仍允許在PV產出斜降之後儲存過多能量用於晚些時候釋放。
圖8係根據本發明之一實施例之具有超過一電網互連點限制之功率變換器容量之一AC超大型RES-ESS設施之一模型化輸出曲線圖，其中RES產出(光伏兆瓦，或「PV MW」)、組合RES-ESS輸出(「淨廠MW」)及ESS之充電狀態(「SOC%」)之曲線圖疊加。在模型化組態中，ESS具有300MW之一充放電容量，ESS具有大於500MW之一最大輸出容量(在變換之後作為交流電)，且POGI限制係400MW。如圖中所展示，在約08：30至約17：30供應至電網之組合RES-ESS AC輸出係400MW，其中此量等於設施之POGI限制。在相同時間間隔期間，RES產出超過POGI限制，其中此過度發電量用於對ESS充電(如由上升充電狀態展示)。當RES產出開始下降至17：30左右時，ESS之控制自一充電模式切換成一放電模式，且ESS之輸出轉換成AC以向電網供電。自約18：00至22：30，300MW之ESS AC輸出供應至電網，接著在23：00之前降至零，藉此使ESS準備在次日充電以接收超過設施之POGI限制之RES之發電量。如圖中所展示，設施可用於依等於POGI限制之一固定值向電網供電9小時以上，且依等於POGI限制之75%之一值進一步向電網供電4小時以上。AC超大型RES-ESS設施能夠依一高容量長期穩定地提供POGI限制或接近POGI限制之固定穩固容量表示與習知RES-ESS設施之一顯著出入。
在比較圖9A及圖9B之後，即可理解一非超大型RES-ESS設施與一AC超大型RES-ESS設施之間的操作及性能之額外差異。
圖9A係具有與一電網互連點限制匹配之功率逆變器容量之一AC耦合之RES-ESS設施之一模型化輸出曲線圖。圖9A提供RES產出(即，光伏或「PV」)、組合RES-ESS輸出(即，PV加儲存或「PV+S」之輸出)、ESS功率輸出(即，「BESS功率」)及ESS充電狀態(即「BESS SOC」)之疊加曲線圖。如圖中所展示，在自約08：00至約16：30達成100MW之最大PV產出，其中此產出之一部分用於在此時間段期間對ESS充電(如由上升SOC值及負的ESS功率輸出證明)。當RES產出開始下降且在16：00左右達到最大SOC時，ESS之控制自一充電模式切換成一放電模式，且ESS之輸出轉換成AC以向電網供電。自16：00至20：30約4.5個小時達到等於POGI限制之100MW之組合RES-ESS輸出，接著在21：00之前降至零，藉此使ESS準備次日充電。
圖9B係根據本發明之一實施例之具有顯著超過一電網互連點限制之功率變換器容量之一AC超大型RES-ESS設施之一模型化輸出曲線圖。圖9B提供具有100MW之一POGI限制之一設施之RES產出(即，光伏或「PV」)、組合RES-ESS輸出(即，PV加儲存或「PV+S」輸出)、ESS功率輸出(即，「BESS功率」)及ESS充電狀態(即，「BESS SOC」)如圖中所展示，在自約08：00至約16：30達成150MW之最大PV產出，其中此產出之一部分用於在此時間段期間對ESS充電(如由上升SOC值及負的ESS功率輸出證明)。當RES產出開始下降且在16：00左右達到最大SOC時，ESS之控制自一充電模式切換成一放電模式，且ESS之輸出轉換成AC以向電網供電。自08：00之前至約21：00約13個小時以上達到等於POGI限制之 100MW之組合RES-ESS輸出，且接著在22：00之前降至零，藉此使ESS準備次日充電。具有超大尺寸之變換器容量(超過POI限制)之一大容量ESS的存在允許儲存由ESS陣列產出之過多能量(即，超過POI限制之功率)，且藉由在約08：00至約12：00之間提供一固定穩固容量，允許PV+S輸出在此時間段期間類似於一基本負載單元作用。
B.使用基於SOC目標之POGI上限之RES-ESS控制方法模式
本發明之一態樣係針對一種用於控制使用RES之一時間相依之電能產出預測及ESS之一充電狀態(SOC)排程來計算小於(預定固定)POGI限制之一基於SOC目標之POGI上限之一RES-ESS設施的方法，其中基於SOC目標之POGI上限表示RES-ESS設施之一峰值功率輸出值，其盡可能低同時仍確保滿足SOC排程。該方法進一步包括將基於SOC目標之POGI上限與RES之時間相依之電能產出預測及ESS之充電狀態(SOC)排程結合使用以產生ESS之一時變充電/放電控制信號，其中控制信號經組態以確保滿足SOC排程。
基於SOC目標之POGI上限表示最大化一RES-ESS設施之空餘空間(例如，旋轉備用容量)之一建議峰值功率限制臨限值，藉此增強RES-ESS設施提供輔助服務(及向一電網營運商收取提供輔助服務之費用)之能力。實際上，電網營運商可選擇設定(及利用)基於SOC目標之POGI上限。
在某些實施例中，一種方法包括：利用(A)RES之一時間相依之電能產出預測及(B)一充電狀態(SOC)排程來計算小於POGI限制之一基於SOC目標之POGI上限，其中基於SOC目標之POGI上限表示RES-ESS之一峰值功率輸出值，其盡可能低同時仍確保滿足該SOC排程；及利用 (A)可再生電能產生資源之時間相依之電能產出預測、(B)包含至少一SOC目標值之電能儲存裝置之充電狀態(SOC)排程、及(C)基於SOC目標之POGI上限來產生用於ESS之一時變充電/放電控制信號，其中時變充電/放電控制信號經組態以確保滿足SOC排程。
在某些實施例中，可使用一最佳化演算法來估計一基於SOC目標之POGI上限以求解一最佳上限臨限值使得充電量等於所需能量以在一指定週期中達到SOC之一最大值，其中最大值可稱為最大能量狀態(Maximum State of Energy)。特定而言，方法可涉及求解x(表示基於SOC目標之POGI上限)使得：
Figure 110115965-A0305-02-0034-1
其中：‧「n」係一目標間隔中之預測功率值之數目；‧「x」係基於SOC目標之POGI上限(臨限值)；且‧最大能量狀態係可狀態最大SOC參數之一函數。
在某些實施例中，可使用一電腦實施之迭代溯源演算法來產生基於SOC目標之POGI上限。一非限制性實例係牛頓-拉弗森(Newton-Raphson)方法。在某些實施例中，可使用一電腦實施之基於矩陣溯源演算法來產生基於SOC目標之POGI上限。
圖10中展示利用一基於SOC目標之POGI上限之結果，係根據本發明之一實施例之具有超過一電網互連點限制之功率變換器容量之一AC超大型RES-ESS設施之一模型化輸出曲線圖，其中RES產出、組合RES-ESS輸出、ESS之充電狀態及ESS功率輸出之曲線圖疊加。圖10展示計算在一天結束前提供容量之95%之一SOC之一基於SOC目標之POGI上 限(在圖10中亦稱為峰值功率限制臨限值)之一結果。
在某些實施例中，涉及一基於SOC目標之POGI上限之一方法進一步包括基於以下項目(i)或(ii)之至少一者來週期性地更新該時變充電/放電控制信號之產生：(i)一更新時間相依之電能產出預測；或(ii)一更新SOC排程。
在某些實施例中，該方法進一步包括在一再新週期屆滿之後即週期性地更新時變控制信號之產生，其中週期性更新包括在再新週期屆滿之後即運算及使用自可再生電能產生資源及電能儲存裝置供應至一電網之總能量之一新基點值。在某些實施例中，再新週期係可組態的，且允許時變充電/放電控制信號每再新週期改變不超過一次。在某些實施例中，允許時變時變充電/放電控制信號在一可組態再新週期內僅改變一次以在再新週期期間使一RES-ESS設施之總功率輸出保持恆定，藉此能夠參與能量市場及/或能量平衡市場。在某些實施例中，再新週期可由RES-ESS設施之一操作者組態。
在某些實施例中，電能儲存裝置僅自可再生電能產生資源充電。
在某些實施例中，該方法進一步包括回應於至少一發電設施之預測產出與實際產出之間的一差而改變時變充電/放電控制信號以確保滿足SOC排程。
在某些實施例中，時間相依之電能產出預測包括基於以下之兩者或多者之一系集：現場天空成像、衛星成像及氣象建模。
在某些實施例中，其中時間相依之電能產出預測包括判定計算供應至一電網之總光伏加儲存能量之一新基點值(PV+S輸出基點值) 之頻率之一再新速率。在某些實施例中，使用一既有PV+S輸出值直至計算出一新的PV+S輸出基點值。
在某些實施例中，可再生電能產生資源包括一光伏陣列，電能儲存裝置包括一電池陣列，且時間相依之電能產出預測包括一太陽能產出預測。
在某些實施例中，可再生電能產生資源包括至少一風力渦輪機，電能儲存裝置包括一電池陣列，且時間相依之電能產出預測包括一風力產出預測。
圖11係根據一實施例之可包含為用於控制一可再生能量產生資源及用由可再生能量產生資源產生之電功率充電之一電能儲存裝置之一系統之一或多個組件的一電腦系統200之一通用表示之一示意圖。電腦系統200可經調適以執行來自一電腦可讀媒體之指令以執行本文中所描述之此等功能或處理及/或其任何者。
電腦系統200可包含可經執行以程式化及組態可程式化用於支持所支持通信服務之比例調整之數位信號處理電路之一組指令。電腦系統200可連接(例如，網路連接)至一局域網路(LAN)、一內部網路、一外部網路或網際網路中之其他機器。儘管僅繪示一單一裝置，但術語「裝置」亦應被視為包含個別或共同執行一組(或多組)指令以執行本文中所討論之方法論之任一或多者的任何裝置集合。電腦系統200可為包含於一電子板或卡(諸如一印刷電路板(PCB)、一伺服器、一個人電腦(PDA)、一運算平板、一移動裝置或任何其他裝置)中之一電路或多個電路且可表示(例如)一伺服器或一使用者之電腦。
在此實施例中，電腦系統200包含一處理裝置或處理器 202、一主記憶體204(例如，唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體(DRAM)，諸如同步DRAM(SDRAM)等等)及一靜態記憶體206(例如，快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體(SRAM)等等)，其等可經由一資料匯流排208彼此通信。替代地，處理裝置202可直接地或經由一些其他連接性方式連接至主記憶體204及/或靜態記憶體206。處理裝置202可為一控制器，且主記憶體204或靜態記憶體206可為任何類型之記憶體。
處理裝置202表示一或多個通用處理裝置，諸如一微處理器、一中央處理單元(CPU)或其類似者。在某些實施例中，處理裝置202可為一複雜指令集運算(CISC)微處理器、一精簡指令集運算(RISC)微處理器、一極長指令字(VLIW)微處理器、實施其他指令集之一處理器或實施指令集之一組合之其他處理器。處理裝置202經組態以執行用於執行本文中所討論之操作及步驟之指令中之處理邏輯。
電腦系統200可進一步包含一網路介面裝置210。電腦系統200可額外包含至少一輸入212，其經組態以在執行指令時接收將傳送至電腦系統200之輸入及選擇。電腦系統200亦可包含一輸出214，其包含但不限於一顯示器、一視訊顯示單元(例如一液晶顯示器(LCD)或一陰極射線管(CRT))、一文數字輸入裝置(例如一鍵盤)及/或一游標控制裝置(例如一滑鼠)。
電腦系統200可或可不包含含有儲存於一電腦可讀媒體218中之指令216之一資料儲存裝置。指令216亦可完全或至少部分駐留在主記憶體204內及/或在其藉由電腦系統200執行期間駐留在處理裝置202內，主記憶體204及處理裝置202亦構成電腦可讀媒體。指令216可進一步經由 網路介面裝置210通過一網路220傳輸或接收。
儘管在一實例實施例中將電腦可讀媒體218展示為一單一媒體，但術語「電腦可讀媒體」應被視為包含儲存一或多個指令集之一單個媒體或多個媒體(例如，一集中式或分散式資料庫及/或相關聯之快取區及伺服器)。術語「電腦可讀媒體」亦應被視為包含能夠儲存、編碼或載送一組指令以藉由處理裝置執行且引起處理裝置執行本文中所揭露之實施例之方法論之任一或多者之任何媒體。因此，術語「電腦可讀媒體」應被視為包含但不限於固態記憶體、一光學媒體及一磁性媒體。
在某些實施例中，本文中所揭露之系統及裝置可利用含有用於由至少一處理器控制(i)一可再生電能產生資源及(ii)可用由可再生電能產生資源產生之電功率充電之一電能儲存裝置之程式指令之一非暫時性電腦可讀媒體，方法包括由至少一處理器利用(A)RES之一時間相依之電能產出預測及(B)一充電狀態(SOC)排程來計算小於POGI限制之一基於SOC目標之POGI上限，其中基於SOC目標之POGI上限可表示RES-ESS之一峰值功率輸出值，其盡可能低同時仍確保滿足SOC排程。方法進一步包括由至少一處理器利用(A)可再生電能產生資源之時間相依之電能產出預測、(B)包含至少一SOC目標值之電能儲存裝置之充電狀態(SOC)排程及(C)基於SOC目標之POGI上限來產生ESS之一時變充電/放電控制信號，其中時變充電/放電控制信號經組態以確保滿足SOC排程。
在某些實施例中，含於電腦可讀媒體中之程式指令可經組態以執行本文中所揭露之額外方法步驟。
C.用於實施潛在RES-ESS輸出之電力傳送交易之方法
如本文中先前所提及，若可再生能量生產商僅因發電而獲 得獎勵，則可能不鼓勵此等生產商提供輔助服務。另外，開發項目之資本費用通常在預期的發電期限內攤銷，且此等項目之投資者需要確定預期發電期限以便為項目籌集資金。為了解決此等問題，本發明之一態樣係針對一種用於在買賣雙方之間實施用於一RES-ESS設施之潛在電能輸出之一電力傳送交易之方法。此一方法包含在至少一追溯時間窗期間利用指示一或多個感測參數之一信號來估計RES之潛在電能總輸出。該方法進一步包含將RES之潛在電能總輸出與設施之一POGI限制相比較以識別(若干)時間窗期間潛在的RES過度發電量，及識別(若干)時間窗期間充電至ESS之一經充電潛在RES過度發電量。該方法進一步包含若經充電潛在RES過度發電量小於(若干)時間窗期間之潛在RES過度發電量，則向買方收取未傳送之電能。此一方法專門用於藉由測量超出一POGI限制之潛在發電量來使RES-ESS投資者獲得預期收益之確定性。
該方法為公用事業(或其他電網營運商)每天放電ESS使得ESS在第二天早晨排空且準備再次接受完全充電提供一經濟激勵。該方法允許估計本來可儲存於ESS中但在公用事業或電網營運商沒有完全放電ESS的情況下不儲存之能量。此一方法進一步為RES-ESS設施所有者支付因公用事業或電網營運商在新的一天開始之前未完全放電ESS而未存儲之估計能量之支付提供一依據。藉由此一方法之實施，即使公用事業未完全放電ESS，藉由確保RES-ESS設施之一收入流之確定性，亦可激勵投資者支持AC超大型RES-ESS設施之建設，而不妨礙電網營運商控制發電資源的靈活性。
在某些實施例中，一種用於在買賣雙方之間實施一整合可再生能源及能量儲存系統(RES-ESS)設施之潛在電能輸出之一電力傳送交 易之方法包括：利用指示一或多個感測參數之一信號來週期性地估計該RES在至少一追溯時間窗期間之潛在電能總輸出；將該RES之該經估計之潛在電能總輸出與該RES-ESS設施之一電網互連點(POGI)限制相比較以識別該至少一追溯時間窗期間之潛在RES過度發電量，其中潛在的RES過度發電量等於潛在RES電能輸出超過該至少一追溯時間窗期間之該POGI限制；識別一經充電潛在RES過度發電量，其計算為在該至少一追溯時間窗期間對該ESS充電之潛在RES過度發電量；及若該經充電潛在RES過度發電量小於該至少一追溯時間窗之一或多個時間窗期間之潛在RES過度發電量，則向該買方收取未傳送之電能。
在某些實施例中，該方法進一步包括識別計算為在該至少一追溯時間窗期間未對該ESS充電之潛在RES過度發電量之一經充電潛在RES過度發電量；其中該未傳送電量之一量係基於根據以下邏輯順序來識別之被揭示之一傳送RES過度發電量值：(i)若潛在RES過度發電量等於零，則被揭示之該傳送RES過度發電量值等於零，或者(ii)若充電潛在RES過度發電量大於或等於潛在RES過度發電量，則被揭示之該傳送RES過度發電量值等於零，或者(iii)若充電RES過度發電量小於潛在RES過度發電量，則被揭示之該傳送RES過度發電量值等於以下項目(a)及(b)之較小者：(a)未充電潛在RES過度發電量，及(b)潛在RES過度發電量減去充電RES過度發電量。
在某些實施例中，該至少一追溯時間窗包括複數個時間段。在某些實施例中，該複數個時間段之各時間段小於1小時(例如，各時間段可為5分鐘、1分鐘或另一適合間隔)。
在某些實施例中，該一或多個時間窗包括知識一追溯時間 窗之多個時間窗之一總和。在某些實施例中，多個時間窗之該總和對應於一天之一時間段。
在某些實施例中，該RES包括一光伏陣列，且該一或多個感測參數包括在該RES-ESS設施之一或多個位置處感測之輻射。
在某些實施例中，該RES包括一或多個風力渦輪機，且該一或多個感測參數包括在該RES-ESS設施處或上方之一或多個位置處感測之風速。
在某些實施例中，該RES-ESS設施經組態以在至少33kV或至少66kV之一電壓下將能量供應至一電網。在某些實施例中，該ESS經組態以僅自該RES充電。
在某些實施例中，一RES相對於一RES-ESS設施之一對應ESS可能過大，以確保RES可對ESS完全充電(例如，對於在冬天或預計會有更多雲的季節體現為一PV陣列之一RES)。來自RES之潛在過多產出可超過ESS之全部能量容量。在此一例項中，可藉由ESS之容量根據每天自RES計算之潛在過多能量產出來設定一最大限制，使得買方不會被收取可超過ESS可吸收之潛在過量發電之費用。最大限制仍將允許對RES可能已產生之潛在能量進行收費，但由於買方自前一天起未曾放電ESS，因此未將其儲存於ESS中。在此一例項中，該方法可進一步包括若潛在的RES過發電量超過ESS之一容量，則基於ESS之一容量限制潛在的RES過發電量之一收取量。
儘管本文中已揭露特定態樣、特徵及繪示性實施例，但應瞭解，本發明延伸至且涵蓋諸多各種變動、修改及替代實施例，如將基於本文中之揭露內容建議相關領域之一般技術者。考量且熟習技術者將明白 本文中所描述之結構之各種組合及子組合。除非本文中相反地指出，否則本文中所揭露之各種特徵及元素之任何者可與一或多個其他揭露特徵及元素組合。因此，如下文所主張，本發明意欲廣泛地解釋及解譯為在申請專利範圍之範疇內且包含等效物的情況下包含所有此等變動、修改及替代實施例。
30:AC耦合之測量及控制系統
31:RES-ESS設施
32:RES SCADA控制器
34:可再生電能產生裝置
34A至34N:發電單元
36:變換器
38:RES變壓器
39:RES電功率計
42:ESS控制器
44:能量儲存裝置
44A至44N:能量儲存單元
46:變換器
48:ESS變壓器
49:ESS電功率計
50:GSU變電站
52:RES+ESS電功率計
54:AC電網
56:RES-ESS調度器單元
58:公用事業控制中心

Claims (22)

  1. 一種用於控制經組態以將電功率供應至一電網之一整合可再生能源及能量儲存系統(RES-ESS)設施之方法，該RES-ESS設施包含一可再生能源(RES)及可用由該RES產出之電功率充電之一能量儲存系統(ESS)，且該RES-ESS設施具有一電網互連點(point of grid interconnect；POGI)限制，該方法包括：利用(A)該RES之一時間相依之電能產出預測及(B)一充電狀態(SOC)排程來計算小於該POGI限制之一基於SOC目標之POGI上限(cap)，其中該基於SOC目標之POGI上限表示該RES-ESS之一峰值功率輸出值，其盡可能低同時仍在不減少(curtailing)該RES之電能產生的情況下確保滿足該SOC排程；及利用(A)該可再生電能產生資源之該時間相依之電能產出預測、(B)包含至少一SOC目標值之電能儲存裝置之該充電狀態(SOC)排程，及(C)該基於SOC目標之POGI上限來產生用於該ESS之一時變充電/放電控制信號，其中該時變充電/放電控制信號經組態以確保滿足該SOC排程。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括基於以下項目(i)或(ii)之至少一者來週期性地更新該時變充電/放電控制信號之產生：(i)一更新時間相依之電能產出預測；或(ii)一更新SOC排程。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包括在一再新週期屆滿之後即週期性地更新該時變控制信號之該產生，其中該週期性更新包括在該再新週期屆滿 之後即運算及使用自該RES及該ESS供應至該電網之總能量之一新基點值。
  4. 如請求項3之方法，其中該再新週期可由該RES-ESS設施之一操作者組態。
  5. 如請求項1之方法，其中該ESS僅自該RES充電。
  6. 如請求項1之方法，其進一步包括回應於至少一發電設施之預測產出與實際產出之間的一差而改變該時變充電/放電控制信號以確保滿足該SOC排程。
  7. 如請求項1之方法，其中該RES包括一光伏陣列，該ESS包括一電池陣列，且該時間相依之電能產出預測包括一太陽能產出預測。
  8. 如請求項1之方法，其中該時間相依之電能產出預測包括基於以下之兩者或多者之一系集：現場天空成像、衛星成像及氣象建模。
  9. 如請求項1之方法，其中該RES包括至少一風力渦輪機，該ESS包括一電池陣列，且該時間相依之電能產出預測包括一風力產出預測。
  10. 如請求項1之方法，其進一步包括使用一電腦實施迭代溯源演算法來產生該基於SOC目標之POGI上限。
  11. 如請求項1之方法，其進一步包括使用一電腦實施基於矩陣溯源演算法來產生該基於SOC目標之POGI上限。
  12. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其含有程式指令，用於藉由至少一處理器來控制(i)一可再生電能產生資源(RES)及(ii)可用由該可再生電能產生資源(RES)產出之電功率充電之一電能儲存裝置(ESS)，作為一整合可再生能源及能量儲存系統(RES-ESS)設施之部分，該設施具有一電網互連點(POGI)限制且經組態以將電功率供應至一電網，用於執行包括以下之一方法：藉由該至少一處理器來利用(A)該RES之一時間相依之電能產出預測及(B)一充電狀態(SOC)排程來計算小於該POGI限制之一基於SOC目標之POGI上限，其中該基於SOC目標之POGI上限表示該RES-ESS之一峰值功率輸出值，其盡可能低同時仍在不減少該RES之電能產出的情況下確保滿足該SOC排程；及藉由該至少一處理器來利用(A)該可再生電能產生資源之該時間相依之電能產出預測、(B)包含至少一SOC目標值之該電能儲存裝置之該充電狀態(SOC)排程及(C)該基於SOC目標之POGI上限來產生用於該ESS之一時變充電/放電控制信號，其中該時變充電/放電控制信號經組態以確保滿足該SOC排程。
  13. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該方法進一步包括基於以下項目(i)或(ii)之至少一者來週期性地更新該時變充電/放電控制信號之 產生：(i)一更新時間相依之電能產出預測；或(ii)一更新SOC排程。
  14. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該方法進一步包括在一再新週期屆滿之後即週期性地更新該時變控制信號之該產生，其中該週期性更新包括在該再新週期屆滿之後即運算及使用自該RES及該ESS供應至該電網之總能量之一新基點值。
  15. 如請求項14之非暫時性電腦可讀媒體，其中該再新週期可由該RES-ESS設施之一操作者組態。
  16. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該ESS僅自該RES充電且未經組態以自該電網接收電功率。
  17. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該方法進一步包括回應於至少一發電設施之預測產出與實際產出之間的一差而改變該時變充電/放電控制信號以確保滿足該SOC排程。
  18. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該RES包括一光伏陣列，該ESS包括一電池陣列，且該時間相依之電能產出預測包括一太陽能產出預測。
  19. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該時間相依之電能產出 預測包括基於以下之兩者或多者之一系集：現場天空成像、衛星成像及氣象建模。
  20. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該RES包括至少一風力渦輪機，該ESS包括一電池陣列，且該時間相依之電能產出預測包括一風力產出預測。
  21. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該方法進一步包括使用一電腦實施迭代溯源演算法來產生該基於SOC目標之POGI上限。
  22. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該方法進一步包括使用一電腦實施基於矩陣溯源演算法來產生該基於SOC目標之POGI上限。
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