[发明专利]电池能量存储系统

说明书

一种电池能量储存系统，用于提供平衡服务至配电网络，设置为监视蓄电池（26）的电荷状态即SoC。如果SoC在最佳范围内（48），平衡服务由充电和放电的电池单独供应。如果电池SoC下降到预定低临限值（52）以下，操作第一非电池资产以增加供应给网络的电力。相似地，如果电池SoC上升到预定高临限值（50）以上，操作第二非电池资产以供应平衡服务。通过这种配置，减少对电池的能量储存容量的要求。为使系统满足平衡服务规范要求，电池只需要保持充电或放电的能力超出每个临限值（50、52）一段时间，该时间涵盖各个资产达到工作容量的时间。

技术领域

本发明涉及配电网络（electrical power distribution network），一个大型示例是在英格兰和韦尔斯（England and Wales）由国家电网（National Grid）管理。特别地，本发明涉及一种设置成储存电荷的电池系统，其用于平衡电力供应与需求。

背景技术

在任何配电网络中，重要的是平衡供应给网络的电力（power）与从网络提取的电力。任何的不平衡，即使是短期的不平衡，都可能导致问题，范围从输电效率下降、电力供应的不可预测的波动乃至更严重的影响，例如停电（power blackout）。

在英国，电力供应主要来自发电站产生的电力。每个站都会将将要馈入网络的电量通知电网，电网会供应对预期电力需求的预测。在第一个实例中，通过电网请求发电站或多或少发电以匹配预测需求来实现供需平衡。

现代电网以每秒为基础进行平衡，其复杂性远高于该基本模型所建议的水平。发电和由网络上的负载所造成的电力消耗之间的任何不平衡都表现为电力供应的操作特性与其设定、预期的值之间存在偏差。监视这样的参数可以检测到不平衡并因此进行校正。最常见的是，为此目的监视通过电网供电的频率。在英国，市电（mains electricity）以50Hz供电。如果网络上的总负载提取的电力超过供应的电力，则频率将下降。从广义上讲，这种影响可以理解为发电机负载的增加导致发电机运行（旋转）速度变慢。相反，如果由于过发电导致不平衡，则频率将上升到其标称50Hz值以上。

有许多因素可能导致电力网不平衡。其可能是供应方，例如一发电机上的技术问题，或需求方，例如在电视转播体育赛事期间需求激增。相似地，可以通过调整产生或消耗的电力来应用校正。为在供应方进行校正，网络通常会向其供应资产（asset）（发电机）的备用系统，该系统可以应要求上线或从电网断开连接。在需求方，网络将另外具有一种机构，通过该机构，至少可以在不同功率级（power level）下选择网络上的负载。响应（response）可以是动态的，对工作频率逐秒变化响应工作，或者是非动态的，通常是响应于预定频率偏差而触发的离散服务。在英国，向电网网络供应平衡服务的供货商自己监控频率偏差。在其他辖区，网络运营商将执行自己的监视，并将向供货商传达指示所需平衡服务的信号。

随着从100%的燃煤发电向可再生能源的转变，维持可预测的供应水平的任务变得更加困难。尽管发电厂通常仅在相对不太可能发生的故障情况下才会下线，但可再生能源基本上可靠性较低。如果风很弱，风力发电厂的生产力就会降低；在大风的情况下也必须关闭；如果出现云层，太阳能发电量将减少，水力发电也将取决于天气。供应水平就像需求一样，因此变得更加难以预测。这促使分配网络的需求方提出的对平衡的需求增加。整体而言，需要一种能够快速响应于不平衡的灵活的平衡系统。