[发明专利]控制不同能量存储装置之间的能量流动的方法和设备

说明书

本发明提供并公开了一种能量存储系统，其使用多种成分的电池并且提供不同类型的电池之间的改进的负载分配。该能量存储系统包括至少两个电池，其中每个电池具有用于存储能量的不同化学成分。一个电池被配置用于快速充电/放电，且另一个电池被配置用于较慢的充电/放电。每个电池经由能量调节器连接到公共连接。调节器最初被配置为使得连接在公共连接与被配置用于快速充电/放电的电池之间的能量调节器最初响应于公共连接处的电力需求的变化。如果电力需求继续，则第一调节器减少在第一电池与公共连接之间传递的能量的量，而第二调节器开始在第二电池与公共连接之间传递能量。

发明背景

1.技术领域

本发明涉及控制一个或多个发电源与多个能量存储装置之间的能量流动的方法和设备。特别地，本发明基于短期和长期能量起伏(fluctuation，波动)两者来管理能量存储系统中使用的至少两个不同能量存储装置之间的能量传递，以有效地传递能量。

2.背景技术

近年来，对能量的需求增加以及对化石燃料供应及其相应污染的担忧增加已经导致对可再生能量源的兴趣增加。最常见和发展最好的两种可再生能量源是光伏能和风能。其他可再生能量源可以包括燃料电池、水电能源、潮汐能以及生物燃料或生物质发电机。然而，使用可再生能量源来生成电能存在一些挑战。

将可再生能量源连接到现有AC电网(无论是公用电网还是离网型系统)的最大挑战之一是可再生能量源通常提供可变的能量供应。例如，供应可能随风量、云层或一天中的时间的不同而变化。此外，不同的能源提供不同类型的电能。例如，风力涡轮机更适合于提供交流(AC)能量，而光伏电池更适合于提供直流(DC)能量。结果，将多种可再生能量源与其他发电系统诸如公用电网、独立微型涡轮机和发电机或燃料电池组合成具有AC和/或DC输出的单个系统需要将这些不同的能源进行整合。

由一些可再生源供应的能量的可变性质也可能使得期望将能量存储装置整合在电力系统中。能量存储装置可以在可再生-源或者替代地公用电网或其他发电源的峰值产量时段期间进行充电。当可再生源所产生的能量比系统中的负载所需的能量更少时，能量存储装置然后可以传送所存储的能量以补充可再生源。

大多数电能存储装置是电池，当对电池充电时电池经由第一化学反应将电能转化为势能，并且当从电池汲取电力时电池执行第二化学反应以将势能转化回电能。这两种化学反应旨在是互补的并且是可逆的，使得能量可以被反复地储存和从电池汲取。此外，不同类型的电池在其相应的反应中使用不同的化学物质。某些化学反应更适合用于快速充电和放电，而其他化学反应更适合用于慢的充电和放电。

通常使用电力(power，功率)转换器来调节流到能量存储装置和来自能量存储装置的能量。在许多应用中，可以使用单个能量存储装置并且提供单个电力转换器来调节流到该存储装置的能量。在其他应用中，可能期望更高的能量存储量并且可能需要多个能量存储装置。已知多个能量存储装置可以成组地连接到单个电力转换器或者单独地连接到多个电力转换器。然而，根据历史的观点，当期望更高水平的能量存储时，选择单一类型的电池和/或电力转换器，使得装置可以以统一的方式进行充电和放电。如果选择具有不同化学成分的电池，则一种成分的电池可能以比另一种成分的电池更快的速率进行充电/放电。结果，一种成分的电池可能由于过度循环而容易失效。其他成分的电池可能由于部分的充电/放电循环而容易过早失效。

因而，将期望提供使用多种成分的电池并且提供不同类型的电池之间的改进的负载分配的能量存储系统。

发明内容