WO2025149554A1 - Procédé de contrôle d'un système de stockage d'énergie sur batterie et dispositifs associés - Google Patents
Procédé de contrôle d'un système de stockage d'énergie sur batterie et dispositifs associésInfo
- Publication number
- WO2025149554A1 WO2025149554A1 PCT/EP2025/050396 EP2025050396W WO2025149554A1 WO 2025149554 A1 WO2025149554 A1 WO 2025149554A1 EP 2025050396 W EP2025050396 W EP 2025050396W WO 2025149554 A1 WO2025149554 A1 WO 2025149554A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- power
- power supply
- supply assembly
- storage system
- battery
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; 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 networks by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in networks by storage of energy using batteries or super capacitors with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/50—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries acting upon multiple batteries simultaneously or sequentially
Definitions
- the present invention relates to a method for controlling a battery energy storage system.
- the present invention also relates to associated devices, namely an associated controller, control device, storage system and installation.
- the control process therefore also makes it possible to take this issue into account.
- the method further comprises a step of applying the constituted control law to each power supply assembly.
- the description also proposes a controller capable of controlling a battery energy storage system, the storage system being capable of supplying active power to an external system, the storage system comprising at least one power supply assembly, each power supply assembly comprising a power conversion system and one or more batteries, the controller being capable of receiving the power requirement to be delivered by the storage system to the external system, and, for each power supply assembly, of:
- the controller being, in addition, capable of constituting a control law for each power supply unit as a function of the power determined for each power supply unit.
- the description also describes a battery energy storage system comprising a controller as previously described or a control device as previously described.
- Power supply means a high, medium or low voltage power supply, for example the RTE or EDF electricity network, isolated networks (shops, industries or residential blocks for example).
- the energy management system 16 serves as an interface between the storage system 12 and the external system 14.
- the energy management system 16 is capable of communicating to the storage system 12 information relating to the energy needs of the external system 14, typically the active power and/or the reactive power, and is responsible for valuing these powers.
- Inverter 26 and transformer 28 are in series.
- Transformer 28 allows the voltage to be adapted, for example to make a transformation between a low voltage and a medium voltage.
- a battery can be divided into modules, each module being composed of one or more accumulators connected together in series and/or in parallel.
- a battery can, for example, comprise one or more parallel branches of accumulators connected in series and/or one or more parallel branches of modules connected in series.
- the battery 24 is an arrangement of a plurality of electrochemical elements, each serving to produce electricity by converting chemical energy into electrical energy. Each electrochemical element therefore delivers a current and a voltage between two terminals.
- the control device 20 has the role of supplying and regulating the active and reactive powers at a predefined point in accordance with the power setpoint communicated by the energy management system 16.
- This predefined point is subject to specific monitoring by a device for measuring electrical quantities (power, voltage, current, etc.).
- This device is more often referred to by the acronym PQM, referring to the corresponding English term “Power Quality Meter”.
- the control device 20 is also capable of receiving information relating to the state of the storage system 12, in particular the energy and power available.
- controller 30 and the application module 32 are merged.
- the controller 30 obtains the maximum active power that the power supply assembly 18 can provide and the remaining energy in the battery 24 of the power supply assembly 18.
- the controller 30 also takes into account other elements to calculate the contribution as accurately as possible.
- Ea is the energy available to the load in the battery 24 of the i-th power supply assembly 18,
- Lci is the maximum active power that the i-th power supply unit 18 can supply to the load
- Pref is the power requirement to be delivered by the storage system 12 to the external system 14 (this value is positive when discharging and negative when charging),
- the constitution consists of converting the determined power into an electrical command of the power supply assembly 18 so that the latter provides the determined power.
- the method described makes it possible to optimize the performance of the storage system 12 by proposing to distribute the active power within the power supply assemblies 18.
- the optimization carried out allows the energy available in each battery to be taken into account.
- the method operates in the presence of an installation 10 having heterogeneities between the power supply assemblies 18.
- Heterogeneities may be native or arise during use of the storage system 12.
- the batteries 24 of a first plurality of power supply assemblies 18 are produced according to a first technology (chemistry) while the batteries 24 of a second plurality of power supply assemblies 18 are produced according to a second technology (chemistry) different from the first technology.
- Another example of native heterogeneity would be an asymmetric storage system 12 in which the batteries 24 of the power supply sets 18 have different active powers or energies.
- Examples of heterogeneity occurring during use of the storage system 12 include energy variations between the batteries 24 following maintenance, variations in the capacity of the batteries 24, different aging of the batteries 24, variations in line resistance between the power supply assemblies 18 (linked in particular to internal resistance of the batteries 24 or damaged cables) or even a loss of a power supply assembly 18 following a malfunction.
- the present method can be implemented in real time, so that the adaptation is done in real time, thus allowing the storage system 12 to deliver the desired power to an external system 14 with good stability and good reliability.
- control device 20 calculates the sum of the powers determined for each power supply assembly 18, to obtain a calculated sum.
- control device 20 implements a correction step E38 of the powers determined to obtain corrected powers.
- the determined power may be equal to the corrected power.
- Fd totc is the energy available for discharging the storage system 12, this energy being updated at each iteration of the steps, and
- Ec totc is the energy available to the load of the storage system 12, this energy being updated at each iteration of the steps.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un procédé de contrôle d'un système de stockage d'énergie sur batterie fournissant une puissance active à un système extérieur, le système de stockage comportant au moins un ensemble d'alimentation comprenant un système de conversion de puissance et une batterie, le procédé comportant la réception du besoin en puissance à délivrer au système extérieur, et, pour chaque ensemble d'alimentation: - l'acquisition de la puissance active maximale que peut fournir l'ensemble d'alimentation et de l'énergie restante dans la batterie, - le calcul de la contribution de l'ensemble d'alimentation à la fourniture de puissance active du système de stockage en fonction de l'énergie restante acquise, - la détermination de la puissance à fournir par l'ensemble d'alimentation, le procédé comprenant la constitution d'une loi de commande de chaque ensemble d'alimentation en fonction de la puissance déterminée.
Description
Procédé de contrôle d’un système de stockage d’énergie sur batterie et dispositifs associés
La présente invention concerne un procédé de contrôle d’un système de stockage d’énergie sur batterie. La présente invention se rapporte également à des dispositifs associés, à savoir un contrôleur, un dispositif de contrôle, un système de stockage et une installation associés.
Un système de stockage d’énergie sur batterie est un système comportant généralement une pluralité de bancs, chaque banc rassemblant un ensemble de batteries en liaison avec un système de conversion respectif.
Un tel système de stockage est plus souvent dénommé système BESS en référence à la dénomination anglaise correspondante de « Battery Energy Storage System ».
Le système de stockage d’énergie sur batterie sert à délivrer une forte puissance à un système extérieur avec une bonne stabilité.
Toutefois, en utilisation, les batteries présentent des états de charge différents et des comportements électriques variant d’une batterie à l’autre.
Il existe donc un besoin pour un procédé de contrôle d’un système de stockage d’énergie sur batterie permettant à celui-ci de délivrer la puissance souhaitée à un système extérieur avec une bonne fiabilité.
A cet effet, la description décrit un procédé de contrôle d’un système de stockage d’énergie sur batterie, le système de stockage étant propre à fournir une puissance active à un système extérieur, le système de stockage comportant au moins un ensemble d’alimentation, chaque ensemble d’alimentation comprenant un système de conversion de puissance et une ou plusieurs batteries, le procédé étant mis en œuvre par un dispositif de contrôle et comportant une étape de réception du besoin en puissance à délivrer par le système de stockage au système extérieur, le procédé comportant, en outre, pour chaque ensemble d’alimentation:
- une étape d’acquisition de la puissance active maximale que peut fournir l’ensemble d’alimentation et de l’énergie restante dans la ou les batteries de l’ensemble d’alimentation,
- une étape de calcul de la contribution que peut apporter l’ensemble d’alimentation à la fourniture de puissance active du système de stockage en fonction de l’énergie restante dans la ou les batteries,
- une étape de détermination de la puissance à fournir par l’ensemble d’alimentation, la puissance à fournir étant le minimum en valeur absolue entre la contribution
déterminée et la puissance active maximale, pour obtenir une puissance déterminée, le procédé comprenant, en outre, une étape de constitution d’une loi de commande de chaque ensemble d’alimentation en fonction de la puissance déterminée pour chaque ensemble d’alimentation.
La puissance active maximale que peut fournir un ensemble d’alimentation est la puissance active totale qui peut être fournie avec les capacités en puissance de chacun des éléments composant l’ensemble d’alimentation.
Des exemples concrets de calcul sont donnés dans la suite.
La prise en compte de cette puissance active maximale avec celle de la contribution des batteries permet d’éviter de demander la fourniture d’une puissance que l’ensemble et/ou la batterie ne peuvent pas fournir, ce qui résulte en une meilleure délivrance de la puissance souhaitée au système extérieur.
En particulier, cette prise en compte permet de gérer le cas des deratings des batteries en fin de charge et de décharge où le courant est limité pour des raisons de protection induisant une puissance active différente.
Plus précisément, en fin de charge et en fin de décharge, les systèmes de gestion des batteries limitent les courants maximum autorisés (respectivement en charge et en décharge) afin de rester dans l'enveloppement de fonctionnement de la chimie et ne pas activer des protections (respectivement tension trop élevée et tension trop basse). Par conséquent, en fin de charge et de décharge, les puissances calculées, basées sur la tension uniquement, seront supérieures à la capabilité de la batterie, capabilité limitée par le derating des courants autorisés.
Elle est aussi intéressante pour le cas des architectures de batteries dans lesquelles la puissance disponible de l’ensemble est inférieure à la puissance disponible de la batterie.
Pour prendre un exemple, si on prend une architecture dans laquelle l’ensemble comporte deux batteries ayant chacune une capacité en puissance de 2 MW et un système de conversion de puissance ayant une capacité de 2 MW, la puissance active maximale est limitée par le système de conversion de puissance et s’élève à 2 MW au lieu des 4 MW que pourrait fournir l’association des deux batteries.
Ainsi, la puissance active maximale correspond généralement au minimum entre la puissance active maximale que peut délivrer le système de conversion de puissance et la somme des puissances actives maximale que peuvent fournir les batteries (pour association série).
Cette prise en compte est également pertinente pour le cas d’une perte d’un ensemble.
De plus, les puissances à distribuer sont calculée en fonction de l’énergie et non des tensions. Une surveillance en tension au lieu d’une surveillance en puissance implique que la tension permette d’accéder directement à l’énergie ce qui n’est pas le cas pour les batteries dont la variation d’état de charge (SOC) avec la tension présente un plateau (typiquement les chimies à base de LiFePO4).
Le procédé de contrôle permet donc également de prendre en compte cette problématique.
Selon des modes de réalisation particuliers, le procédé de contrôle présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- lors de l’étape de calcul, la contribution dépend également du besoin en puissance et de l’énergie restante du système de stockage, l’énergie restante du système de stockage étant la somme des énergies restantes de chaque batterie.
- lors de l’étape de calcul, la contribution dépend également du rendement du système de conversion de puissance.
- lors de l’étape de constitution, chaque loi de commande permet de commander chaque ensemble d’alimentation pour que l’ensemble d’alimentation fournisse la puissance déterminée pour ledit ensemble d’alimentation.
- pour chaque ensemble d’alimentation, il est mis en œuvre les étapes suivantes :
- une étape de calcul de la somme des puissances déterminées pour chaque ensemble d’alimentation, pour obtenir une somme calculée, et
- une étape de correction des puissances déterminées lorsque la somme calculée est strictement inférieure au besoin en puissance, pour obtenir des puissances corrigées, les puissances déterminées pour lesquelles la puissance à fournir est en valeur absolue la puissance active maximale étant inchangées, et pour les autres puissances déterminées, les étapes de calcul et de détermination étant à nouveau mises en œuvre en augmentant le besoin en puissance de la différence entre la somme calculée et le besoin en puissance, les puissances corrigées étant les puissances ainsi déterminées.
- l’étape de calcul de la somme est à nouveau mise en œuvre avec les puissances corrigées au lieu des puissances déterminées, une nouvelle étape de correction étant mise en œuvre si la nouvelle somme calculée est toujours strictement inférieure au besoin en puissance.
- les étapes de calcul de la somme et de correction sont mises en œuvre de manière itérative jusqu’à ce que soit la somme calculée devienne égale au besoin en
puissance soit chaque ensemble d’alimentation fournisse la puissance active maximale de la batterie de l’ensemble d’alimentation.
- le procédé comporte, en outre, une étape d’application de la loi de commande constituée à chaque ensemble d’alimentation.
La description propose aussi un contrôleur propre à contrôler un système de stockage d’énergie sur batterie, le système de stockage étant propre à fournir une puissance active à un système extérieur, le système de stockage comportant au moins un ensemble d’alimentation, chaque ensemble d’alimentation comprenant un système de conversion de puissance et une ou plusieurs batteries, le contrôleur étant propre à recevoir le besoin en puissance à délivrer par le système de stockage au système extérieur, et, pour chaque ensemble d’alimentation, à :
- acquérir la puissance active maximale que peut fournir l’ensemble d’alimentation et de l’énergie restante dans la ou les batteries de l’ensemble d’alimentation,
- calculer la contribution que peut apporter l’ensemble d’alimentation à la fourniture de puissance active du système de stockage en fonction de l’énergie restante dans la ou les batteries, et
- déterminer la puissance à fournir par l’ensemble d’alimentation, la puissance à fournir étant le minimum en valeur absolue entre la contribution déterminée et la puissance active maximale, pour obtenir une puissance déterminée, le contrôleur étant, en outre, propre à constituer une loi de commande de chaque ensemble d’alimentation en fonction de la puissance déterminée pour chaque ensemble d’alimentation.
La description propose aussi un dispositif de contrôle de la puissance comprenant un contrôleur tel que précédemment décrit et un module d’application propre à appliquer la loi de commande constituée par le contrôleur, le contrôleur 30 et le module d’application étant, de préférence, confondu.
La description décrit aussi un système de stockage d’énergie sur batterie comprenant un contrôleur tel que précédemment décrit ou un dispositif de contrôle tel que précédemment décrit.
La description propose aussi une installation comprenant un système de stockage d’énergie sur batterie tel que précédemment décrit.
Dans la présente description, l’expression « propre à » signifie indifféremment « adapté pour », « adapté à » ou « configuré pour ».
Des caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d’une installation,
- la figure 2 est une représentation d’un ordinogramme d’un exemple de mise en œuvre d’un procédé de contrôle d’un système de stockage d’énergie sur batterie faisant partie de l’installation de la figure 1 , et
- la figure 3 est une représentation d’un ordinogramme d’un exemple de mise en œuvre d’un autre procédé de contrôle.
Une installation 10 est représentée schématiquement sur la figure 1.
L’installation 10 comprend un système de stockage 12 d’énergie sur batterie, un système extérieur 14 et un système de gestion d’énergie 16.
Le système de stockage 12 est propre à fournir une puissance active au système extérieur 14.
Le système extérieur 14 est un système nécessitant une alimentation électrique de puissance.
Il est entendu par alimentation électrique de puissance une alimentation de type haute, moyenne ou basse tension, par exemple le réseau électrique RTE ou EDF, des réseaux isolés (commerces, industries ou blocs d’habitation par exemple).
Le système de gestion d’énergie 16 sert d’interface entre le système de stockage 12 et le système extérieur 14.
En particulier, le système de gestion d’énergie 16 est propre à communiquer au système de stockage 12 des informations relatives aux besoins énergétiques du système extérieur 14, typiquement la puissance active et/ou la puissance réactive et est chargé de valoriser ces puissances.
La puissance active correspond à la moyenne de puissance à fournir sur une durée prédéfinie tandis que la puissance réactive est la partie imaginaire de la puissance apparente complexe et contribue à la stabilité du réseau électrique.
Le système de gestion d’énergie 16 est plus souvent désigné selon l’acronyme EMS, l’acronyme renvoyant à la dénomination anglaise correspondante de « Energy Management System ».
Le système de stockage 12 comporte plusieurs ensembles d’alimentation 18 et un dispositif de contrôle 20.
Les ensembles d’alimentation 18 sont branchés en parallèle.
Le nombre d’ensembles d’alimentation 18 peut être très grand, typiquement supérieure à 200.
L’ensemble d’alimentation 18 est souvent désigné sous la dénomination anglaise correspondante de « Line-up ».
Chaque ensemble d’alimentation 18 comprend un système de conversion 22 de puissance et une ou plusieurs batteries 24.
Plus spécifiquement, selon l’exemple de la figure 1 , chaque ensemble d’alimentation 18 est constitué par un système de conversion 22 électriquement connecté à une ou plusieurs batteries 24.
Le système de conversion 22 est souvent désigné sous l’abréviation PCS qui correspond à la dénomination anglaise correspondante de « Power Conversion System ».
Selon l’exemple décrit, le système de conversion 22 comporte un onduleur 26 et un transformateur 28.
L’onduleur 26 et le transformateur 28 sont en série.
L’onduleur 26 permet de générer des tensions et des courants alternatifs à partir d'une source d'énergie électrique continue.
Le transformateur 28 permet d’adapter la tension, par exemple d’effectuer une transformation entre une basse tension et une moyenne tension.
Le domaine des basses tensions (aussi appelé domaine BT ou LV) correspond à un domaine dans lequel les valeurs de la tension électrique sont strictement inférieures à 1000 volts en courant alternatif.
Le domaine de moyenne tension (aussi appelé domaine MV ou HTA) désigne un domaine dans lequel les valeurs de la tension électrique dépassent les 1000 volts en courant alternatif.
Typiquement une batterie comprend un ou plusieurs accumulateurs de courant appelés aussi générateurs électrochimiques, cellules ou éléments. Un accumulateur est un dispositif de production d'électricité dans lequel de l'énergie chimique est convertie en énergie électrique. L'énergie chimique provient des composés électrochimiquement actifs déposés sur au moins une face d'électrodes disposées dans l'accumulateur. L'énergie électrique est produite par des réactions électrochimiques au cours d'une décharge de l'accumulateur. Les électrodes, disposées dans un conteneur, sont connectées électriquement à des bornes de sortie de courant qui assurent une continuité électrique entre les électrodes et un consommateur électrique auquel l'accumulateur est associé.
Afin d'augmenter la puissance électrique délivrée, on peut associer plusieurs accumulateurs étanches entre eux pour former une batterie. Ainsi, une batterie peut être divisée en modules, chaque module étant composé d'un ou plusieurs accumulateurs reliés entre eux en série et/ou en parallèle. Ainsi, une batterie peut par exemple comporter une ou plusieurs branches parallèles d'accumulateurs reliés en série et/ou une ou plusieurs branches parallèles de modules reliés en série.
Ainsi, la batterie 24 est un agencement d’une pluralité d’éléments électrochimiques, chacun servant à produire de l’électricité par conversion de l'énergie chimique en énergie électrique. Chaque élément électrochimique délivre donc un courant et une tension entre deux bornes.
Le dispositif de contrôle 20 est un dispositif de contrôle de la puissance.
Un tel dispositif de contrôle 20 est plus souvent désigné par les abréviations PMS ou PPC qui renvoient respectivement à la dénomination anglaise correspondante de « Power Management System » ou de « Power Plant Controller».
Le dispositif de contrôle 20 a pour rôle de fournir et réguler les puissances active et réactive à un point prédéfini en accord avec la consigne de puissance communiquée par le système de gestion d’énergie 16.
Le point prédéfini est généralement la sortie de l’ensemble des systèmes d’alimentation.
Le point prédéfini est généralement en amont d’un transformateur moyenne tension - haute tension.
Le domaine de moyenne tension (aussi appelé domaine HV ou HTB) désigne un domaine dans lequel les valeurs de la tension électrique dépassent les 50000 volts en courant alternatif.
Ce point prédéfini fait l’objet d’une surveillance spécifique par un dispositif de mesure de grandeurs électriques (puissance, tension, courant, etc...). Ce dispositif est plus souvent désigné par l’acronyme PQM, renvoyant à la dénomination anglaise correspondante de « Power Quality Meter ».
Le dispositif de contrôle 20 est aussi propre à recevoir des informations relatives à l’état du système de stockage 12, notamment l’énergie et la puissance disponibles.
Le dispositif de contrôle 20 a également pour rôle de distribuer les puissances actives et réactives entre les différents ensembles d’alimentation 18.
Pour cela, le dispositif de contrôle 20 comporte un contrôleur 30 et un module d’application 32 et est propre à mettre en œuvre un procédé de contrôle du système de stockage 12.
Selon un exemple avantageux, le contrôleur 30 et le module d’application 32 sont confondus.
Un exemple de mise en œuvre d’un tel procédé de contrôle est maintenant décrit en référence à la figure 2.
Le procédé de contrôle est un procédé de contrôle d’un système de stockage 12 d’énergie sur batterie permettant d’assurer que le système de stockage 12 fournisse une
puissance donnée sur une durée avec un bon équilibrage entre les différents systèmes d’alimentation de manière à optimiser la durée de fourniture de la puissance active.
Le procédé comporte une étape de réception E10 durant laquelle le contrôleur 30 reçoit le besoin en puissance à délivrer par le système de stockage 12 au système extérieur 14.
Le besoin en puissance est communiqué ici par le système de gestion d’énergie 16. Le procédé comprend, en outre, un ensemble d’étapes E qui sont mises en œuvre pour chaque ensemble d’alimentation 18.
Selon l’exemple de la figure 2, l’ensemble d’étapes E comporte une étape d’acquisition E30, une étape de calcul E32 et une étape de détermination E34.
Ces étapes sont maintenant décrites pour un ensemble d’alimentation 18.
Lors de l’étape d’acquisition E30, le contrôleur 30 obtient la puissance active maximale que peut fournir l’ensemble d’alimentation 18 et l’énergie restante dans la batterie 24 de l’ensemble d’alimentation 18.
Plus précisément, par le biais d’un bus de communication, chaque élément d’un ensemble d’alimentation 18 fournit ces informations au contrôleur 30.
Cela permet que l’étape d’acquisition E30 ait lieu en temps réel.
Lors de l’étape de calcul E32, le contrôleur 30 calcule la contribution que peut apporter l’ensemble d’alimentation 18 à la fourniture de puissance active du système de stockage 12 en fonction de l’énergie restante dans la batterie 24.
De préférence, le contrôleur 30 prend également en compte d’autres éléments pour calculer le plus précisément possible la contribution.
Ainsi, selon un mode de réalisation, la contribution dépend également du besoin en puissance et de l’énergie restante du système de stockage 12, l’énergie restante du système de stockage 12 étant la somme des énergies restantes de chaque batterie 24.
En variante ou en complément, la contribution dépend également du rendement du système de conversion 22.
Lors de l’étape de détermination E34, le contrôleur 30 obtient la puissance à fournir par l’ensemble d’alimentation 18. La puissance à fournir est appelée puissance déterminée dans la suite.
La puissance déterminée est le minimum en valeur absolue entre la contribution déterminée et la puissance active maximale.
Les étapes de calcul et de détermination peuvent s’exprimer mathématiquement par des fonctions mathématiques de répartition qui dépendent du besoin, à savoir charge ou décharge.
En décharge, la fonction de répartition s’écrit:
En charge, la fonction de répartition s’écrit:
Où :
• p est la puissance active demandée au i-ième ensemble d’alimentation 18, l’indice i étant un entier variant entre 1 et le nombre d’ensembles d’alimentation 18 de l’installation 10 (cette puissance est strictement positive en décharge et strictement négative en charge),
• Ed, est l’énergie restante disponible à la décharge dans la batterie 24 du i- ième ensemble d’alimentation 18,
• Ea est l’énergie disponible à la charge dans la batterie 24 du i-ième l’ensemble d’alimentation 18,
• Edtot est l’énergie disponible à la décharge du système de stockage 12,
• Ectot est l’énergie disponible à la charge du système de stockage 12,
• Ldi est la puissance active maximale que peut fournir le i-ième ensemble d’alimentation 18 à la décharge,
• Lci est la puissance active maximale que peut fournir le i-ième ensemble d’alimentation 18 à la charge,
• Pref est le besoin en puissance à délivrer par le système de stockage 12 au système extérieur 14 (cette valeur est positive en décharge et négative en charge),
• Jh est le rendement nominal de l’onduleur 26, et
• T 2 est le rendement nominal du transformateur 28.
Le procédé comporte, ensuite, une étape de constitution E40 d’une loi de commande de chaque ensemble d’alimentation 18 en fonction de la puissance déterminée pour chaque ensemble d’alimentation 18.
Dans cet exemple, la constitution consiste à convertir la puissance déterminée en une commande électrique de l’ensemble d’alimentation 18 pour que celui-ci fournisse la puissance déterminée.
Selon l’exemple de la figure 2, le procédé comprend également une étape d’application E42 durant laquelle le module d’application 32 applique la loi de commande constituée à chaque ensemble d’alimentation 18.
Le procédé décrit permet d’optimiser les performances du système de stockage 12 en proposant de distribuer la puissance active au sein des ensembles d’alimentation 18.
L’optimisation réalisée permet de bien prendre en compte l’énergie disponible dans chaque batterie 24.
La prise en compte est ainsi spécifique à l’installation 10, de sorte que le procédé permet de réaliser l’optimisation dans de multiples cas d’utilisation.
En particulier, le procédé fonctionne en présence d’une installation 10 présentant des hétérogénéités entre les ensembles d’alimentation 18.
Les hétérogénéités peuvent être natives ou survenir en cours d’utilisation du système de stockage 12.
Des technologies mixtes pour les ensembles d’alimentation 18 sont une illustration d’hétérogénéités natives.
A titre d’illustration, il pourrait être envisagé que les batteries 24 d’une première pluralité d’ensembles d’alimentation 18 sont réalisées selon une première technologie (chimie) alors que les batteries 24 d’une deuxième pluralité d’ensembles d’alimentation 18 sont réalisées selon une deuxième technologie (chimie) différente de la première technologie.
Un autre exemple d’hétérogénéité native serait un système de stockage 12 asymétrique dans lequel les batteries 24 des ensembles d’alimentations 18 présentent des puissances actives ou des énergies différentes.
A titre d’exemples d’hétérogénéité survenant lors de l’utilisation du système de stockage 12, il peut être cité des variations d’énergies entre les batteries 24 à la suite d’une maintenance, des variations de capacité des batteries 24, des vieillissements différents des batteries 24, des variations de résistance de lignes entre les ensembles d’alimentation 18 (liées en particulier à des résistance internes de batteries 24 ou des câbles endommagés) ou encore une perte d’un ensemble d’alimentation 18 à la suite d’un dysfonctionnement.
La modification de l’installation 10 pourrait aussi conduire à générer de nouvelles hétérogénéités.
Par ailleurs, le présent procédé peut être mis en œuvre en temps réel, de sorte que l’adaptation se fait en temps réel permettant ainsi au système de stockage 12 de délivrer la puissance souhaitée à un système extérieur 14 avec une bonne stabilité et une bonne fiabilité.
D’autres modes de réalisation du procédé bénéficiant de ces avantages qui vient d’être décrit sont envisageables.
En particulier, en référence à la figure 3, l’ensemble d’étapes E mises en œuvre pour chaque ensemble d’alimentation 18 est plus complexe, les autres étapes restant similaires.
Dans cet exemple, il est mis en œuvre une étape de calcul E36 d’une somme et une étape de correction E38.
Lors de l’étape de calcul d’une somme E36, le dispositif de contrôle 20 calcule la somme des puissances déterminées pour chaque ensemble d’alimentation 18, pour obtenir une somme calculée.
Idéalement, la somme calculée correspond au besoin en puissance.
Lorsque ce n’est pas le cas, c’est-à-dire que la somme calculée est strictement inférieure au besoin en puissance, le dispositif de contrôle 20 met en œuvre une étape de correction E38 des puissances déterminées pour obtenir des puissances corrigées.
Les puissances corrigées ainsi obtenues visent à remplacer les puissances déterminées, ce qui conduit à une loi de commande permettant de commander chaque ensemble d’alimentation 18 pour que l’ensemble d’alimentation 18 fournisse la puissance corrigée pour ledit ensemble d’alimentation 18 (et non la puissance déterminée).
Pour certains ensembles d’alimentations 18 néanmoins, il se peut que la puissance déterminée soit égale à la puissance corrigée.
Ce sont les puissances déterminées pour lesquelles la puissance à fournir est en valeur absolue la puissance active maximale.
Dans un tel cas, les puissances déterminées restent inchangées, de sorte que la puissance corrigée est égale à la puissance déterminée pour les ensembles d’alimentation 18 vérifiant l’égalité en valeur absolue entre la puissance à fournir et la puissance active maximale.
Pour les autres puissances déterminées, c’est-à-dire celles dont la puissance à fournir est en valeur absolue strictement inférieure à la puissance active maximale, les puissances corrigées sont déterminées comme suit.
Les étapes de détermination de la contribution et de détermination de la puissance à fournir sont à nouveau mises en œuvre en augmentant le besoin en puissance de la différence entre la somme calculée et le besoin en puissance.
Cela conduit à obtenir des nouvelles valeurs de puissance pour le ou les ensembles d’alimentation 18 associés à une puissance à fournir non maximales.
Ces nouvelles valeurs de puissance sont les puissances corrigées.
Par construction, les puissances corrigées sont supérieures ou égales aux puissances déterminées antérieurement.
Le plus souvent les puissances corrigées sont strictement supérieures à ces puissances, l’idée étant de bénéficier de la réserve de puissance de certains ensembles d’alimentation 18 en les sollicitant plus.
En effet, pour les ensembles d’alimentation 18 qui ont une puissance à fournir qui n’est pas la puissance active maximale, il existe une réserve de puissance qui peut être utilisée.
Cela revient à demander un peu plus de puissance aux ensembles d’alimentation 18 disposant de la possibilité de fournir une puissance supérieure.
Cela permet de mieux répondre au besoin en puissance sans changer le système de stockage 12. C’est uniquement la loi de commande qui change et qui devient plus adaptée au cas d’espèce.
Pour améliorer cette adaptation, il est également possible d’envisager une mise en œuvre itérative de l’opération de calcul.
Selon un premier exemple, une nouvelle itération a lieu de sorte que l’opération de calcul est à nouveau mise en œuvre avec les puissances corrigées au lieu des puissances déterminées.
La nouvelle opération de correction est mise en œuvre si la nouvelle somme calculée est toujours strictement inférieure au besoin en puissance.
Cela permet un ajustement plus fin que l’ajustement précédent.
Selon un deuxième exemple, les opérations de calcul et de correction sont mises en œuvre de manière itérative jusqu’à ce qu’un critère soit rempli.
Le critère dépend ici de la capacité du système de stockage 12 à répondre au besoin en puissance.
Si le système de stockage 12 est capable de fournir le besoin en puissance, le critère sera que la somme calculée devienne égale au besoin en puissance.
De fait, à force de répartir l’excédent de puissance sur les ensembles d’alimentation 18 pouvant encore fournir plus de puissance, il peut arriver une configuration dans laquelle le besoin en puissance est rempli.
Alternativement, il se peut aussi que le système de stockage 12 ne soit pas en mesure de répondre au besoin en puissance.
Dans un tel cas, l’itération sera arrêtée lorsque chaque ensemble d’alimentation 18 fournit la puissance active maximale de la batterie 24 de l’ensemble d’alimentation 18, c’est- à-dire que l’opération de correction n’apporte plus aucune correction, toutes les puissances déterminées restant identiques.
Dans chacune de ces hypothèses, la loi de commande du système de stockage 12 permet de répondre au mieux au besoin à fournir dans la limite des capacités électriques du système de stockage 12.
Cela revient mathématiquement à de nouvelles formules de répartition qui dépendent toujours du besoin, à savoir charge ou décharge.
Pour la décharge, la fonction de répartition s’écrit:
En charge, la fonction de répartition s’écrit:
Où:
• pact est la puissance active à distribuer à chaque itération des étapes,
• Fdtotc est l’énergie disponible à la décharge du système de stockage 12, cette énergie étant mise à jour à chaque itération des étapes, et
• Ectotc est l’énergie disponible à la charge du système de stockage 12, cette énergie étant mise à jour à chaque itération des étapes.
Dans chacun des cas, le procédé de contrôle permet au système de stockage 12 de délivrer la puissance souhaitée à un système extérieur 14 avec une bonne fiabilité.
Claims
1. Procédé de contrôle d’un système de stockage (12) d’énergie sur batterie, le système de stockage (12) étant propre à fournir une puissance active à un système extérieur (14), le système de stockage (12) comportant au moins un ensemble d’alimentation (18), chaque ensemble d’alimentation (18) comprenant un système de conversion (22) de puissance et une ou plusieurs batteries (24), le procédé étant mis en œuvre par un dispositif de contrôle (20) et comportant une étape de réception du besoin en puissance à délivrer par le système de stockage (12) au système extérieur (14), le procédé comportant, en outre, pour chaque ensemble d’alimentation (18) :
- une étape d’acquisition de la puissance active maximale que peut fournir l’ensemble d’alimentation (18) et de l’énergie restante dans la ou les batteries (24) de l’ensemble d’alimentation (18),
- une étape de calcul de la contribution que peut apporter l’ensemble d’alimentation (18) à la fourniture de puissance active du système de stockage (12) en fonction de l’énergie restante dans la ou les batteries (24),
- une étape de détermination de la puissance à fournir par l’ensemble d’alimentation (18), la puissance à fournir étant le minimum en valeur absolue entre la contribution déterminée et la puissance active maximale, pour obtenir une puissance déterminée, le procédé comprenant, en outre, une étape de constitution d’une loi de commande de chaque ensemble d’alimentation (18) en fonction de la puissance déterminée pour chaque ensemble d’alimentation (18).
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel, lors de l’étape de calcul, la contribution dépend également du besoin en puissance et de l’énergie restante du système de stockage (12), l’énergie restante du système de stockage (12) étant la somme des énergies restantes de chaque batterie (24).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, lors de l’étape de calcul, la contribution dépend également du rendement du système de conversion (22) de puissance.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel, lors de l’étape de constitution, chaque loi de commande permet de commander chaque ensemble
d’alimentation (18) pour que l’ensemble d’alimentation (18) fournisse la puissance déterminée pour ledit ensemble d’alimentation (18).
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel, pour chaque ensemble d’alimentation (18), il est mis en œuvre les étapes suivantes :
- une étape de calcul de la somme des puissances déterminées pour chaque ensemble d’alimentation (18), pour obtenir une somme calculée, et
- une étape de correction des puissances déterminées lorsque la somme calculée est strictement inférieure au besoin en puissance, pour obtenir des puissances corrigées, les puissances déterminées pour lesquelles la puissance à fournir est en valeur absolue la puissance active maximale étant inchangées, et pour les autres puissances déterminées, les étapes de calcul et de détermination étant à nouveau mises en œuvre en augmentant le besoin en puissance de la différence entre la somme calculée et le besoin en puissance, les puissances corrigées étant les puissances ainsi déterminées.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l’étape de calcul de la somme est à nouveau mise en œuvre avec les puissances corrigées au lieu des puissances déterminées, une nouvelle étape de correction étant mise en œuvre si la nouvelle somme calculée est toujours strictement inférieure au besoin en puissance.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel les étapes de calcul de la somme et de correction sont mises en œuvre de manière itérative jusqu’à ce que soit la somme calculée devienne égale au besoin en puissance soit chaque ensemble d’alimentation (18) fournisse la puissance active maximale de la ou des batteries (24) de l’ensemble d’alimentation (18).
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le procédé comporte, en outre, une étape d’application de la loi de commande constituée à chaque ensemble d’alimentation.
9. Contrôleur (30) propre à contrôler un système de stockage (12) d’énergie sur batterie, le système de stockage (12) étant propre à fournir une puissance active à un système extérieur (14), le système de stockage (12) comportant au moins un ensemble d’alimentation (18), chaque ensemble d’alimentation (18) comprenant un système de conversion (22) de puissance et une ou plusieurs batteries (24),
le contrôleur étant propre à recevoir le besoin en puissance à délivrer par le système de stockage (12) au système extérieur (14), et, pour chaque ensemble d’alimentation (18), à :
- acquérir la puissance active maximale que peut fournir l’ensemble d’alimentation (18) et de l’énergie restante dans la ou les batteries (24) de l’ensemble d’alimentation (18),
- calculer la contribution que peut apporter l’ensemble d’alimentation (18) à la fourniture de puissance active du système de stockage (12) en fonction de l’énergie restante dans la ou les batteries (24), et
- déterminer la puissance à fournir par l’ensemble d’alimentation (18), la puissance à fournir étant le minimum en valeur absolue entre la contribution déterminée et la puissance active maximale, pour obtenir une puissance déterminée, le contrôleur (30) étant, en outre, propre à constituer une loi de commande de chaque ensemble d’alimentation (18) en fonction de la puissance déterminée pour chaque ensemble d’alimentation (18).
10. Dispositif de contrôle (20) de la puissance comprenant un contrôleur (30) selon la revendication 9 et un module d’application (32) propre à appliquer la loi de commande constituée par le contrôleur (30), le contrôleur (30) et le module d’application (32) étant, de préférence, confondu.
11. Système de stockage (12) d’énergie sur batterie comprenant un contrôleur (30) selon la revendication 9 ou un dispositif de contrôle (20) selon la revendication 10.
12. Installation (10) comprenant un système de stockage (12) d’énergie sur batterie selon la revendication 11.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2400178A FR3158199A1 (fr) | 2024-01-09 | 2024-01-09 | Procédé de contrôle d’un système de stockage d’énergie sur batterie et dispositifs associés |
| FRFR2400178 | 2024-01-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025149554A1 true WO2025149554A1 (fr) | 2025-07-17 |
Family
ID=91073105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2025/050396 Pending WO2025149554A1 (fr) | 2024-01-09 | 2025-01-09 | Procédé de contrôle d'un système de stockage d'énergie sur batterie et dispositifs associés |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3158199A1 (fr) |
| WO (1) | WO2025149554A1 (fr) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160197514A1 (en) * | 2013-07-30 | 2016-07-07 | Zhangjiakou Wind And Solar Power Energy Demonstration Station Co. Ltd., State Grid Xin | Energy management method of multi-type battery energy storage power station considering charge and discharge rates |
| US20180041067A1 (en) * | 2015-03-03 | 2018-02-08 | Renault S.A.S | Method and system for allocating a power request to a plurality of batteries connected in parallel |
| US20230108268A1 (en) * | 2021-09-24 | 2023-04-06 | Institute For Information Industry | Battery energy storage system and operating method thereof |
| US20230126838A1 (en) * | 2021-10-27 | 2023-04-27 | China Energy Investment Corporation Limited | Controller, system and method for controlling discharge of heterogeneous battery packs |
| CN116599111A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-08-15 | 华能罗源发电有限责任公司 | 一种混合储能系统的额定功率及额定容量分配方法及系统 |
-
2024
- 2024-01-09 FR FR2400178A patent/FR3158199A1/fr active Pending
-
2025
- 2025-01-09 WO PCT/EP2025/050396 patent/WO2025149554A1/fr active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160197514A1 (en) * | 2013-07-30 | 2016-07-07 | Zhangjiakou Wind And Solar Power Energy Demonstration Station Co. Ltd., State Grid Xin | Energy management method of multi-type battery energy storage power station considering charge and discharge rates |
| US20180041067A1 (en) * | 2015-03-03 | 2018-02-08 | Renault S.A.S | Method and system for allocating a power request to a plurality of batteries connected in parallel |
| US20230108268A1 (en) * | 2021-09-24 | 2023-04-06 | Institute For Information Industry | Battery energy storage system and operating method thereof |
| US20230126838A1 (en) * | 2021-10-27 | 2023-04-27 | China Energy Investment Corporation Limited | Controller, system and method for controlling discharge of heterogeneous battery packs |
| CN116599111A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-08-15 | 华能罗源发电有限责任公司 | 一种混合储能系统的额定功率及额定容量分配方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3158199A1 (fr) | 2025-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3185386B1 (fr) | Procede de controle d'un micro reseau de distribution electrique | |
| EP3094984B1 (fr) | Procédé et système de gestion d'une pluralité d'ensemble de stockage d'énergie. | |
| FR3043283B1 (fr) | Circuit de conversion statique d'energie electrique a architecture cascadee et a controle modulaire decentralise. | |
| EP0998008B1 (fr) | Dispositif d'alimentation électrique à générateur solaire et batterie | |
| EP2237387B1 (fr) | Système d'alimentation électrique et procédé de contrôle de charge de générateurs électrochimiques | |
| EP2774210B1 (fr) | Procede de gestion du fonctionnement d'un systeme hybride | |
| CN115173450A (zh) | 一种自调控微电网储能容量配置方法 | |
| EP3465861B1 (fr) | Procede d'alimentation electrique d'un equipement par une station autonome hybride | |
| EP3649728A1 (fr) | Convertisseur muni d'un module de gestion de l'energie en partie alternative | |
| CA3183945A1 (fr) | Procede de pilotage de charge et de decharge d'une pluralite de dispositifs de stockage d'energie electrique | |
| WO2025149554A1 (fr) | Procédé de contrôle d'un système de stockage d'énergie sur batterie et dispositifs associés | |
| Giraldo et al. | Energy management of isolated microgrids using mixed-integer second-order cone programming | |
| FR3104843A1 (fr) | Micro-réseau à équilibre perfectionné entre consommation et production | |
| EP4211767A1 (fr) | Procédé de commande d'un bloc pile à combustible et dispositifs associés | |
| FR3099647A1 (fr) | Système d'alimentation électrique à modules Li/MnO2 | |
| EP4248538A1 (fr) | Dispositif et procédé de contrôle de la tension des microréseaux | |
| EP3840164A1 (fr) | Procédé et dispositif de pilotage d'un ensemble de production d'électricité, et ensemble de production associé | |
| EP3896819B1 (fr) | Assemblage de cellules de stockage ou de production d'énergie électrique comprenant un circuit de gestion des cellules | |
| WO2024213559A1 (fr) | Système électrique d'alimentation pour véhicule | |
| WO2019129990A1 (fr) | Batterie d'accumulateurs electriques | |
| EP3672011B1 (fr) | Procédé de régulation d'un réseau de distribution électrique | |
| FR3079072A1 (fr) | Dispositif de maintenance pour bancs de batteries d'une centrale electrique solaire | |
| WO2026082891A1 (fr) | Système de contrôle pour un système de transmission d'énergie | |
| FR3157710A1 (fr) | Procédé amélioré de pilotage multi-niveaux par bandeaux d’un réseau électrique ; Programme d’ordinateur associé. | |
| WO2026087524A1 (fr) | Système de gestion d'une consommation en énergie électrique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 25700676 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |