制”)。
[0070]防凍操作，其規(guī)定用于晝夜不停的熱量產(chǎn)生的所要求的附加能量以防止系統(tǒng)組件的凍結(jié)。這示出為“防凍操作”。所要求的附加能量可以被限定為與來自熱學(xué)設(shè)計建模的數(shù)據(jù)組合的其中溫度在零以下的天數(shù)?？商鎿Q地，該數(shù)據(jù)可以通過溫度和附加能量使用的本地記錄來擴(kuò)充。
[0071]系統(tǒng)規(guī)劃全年(或更久)內(nèi)的能量存儲并且這涉及關(guān)于PV大小和電池存儲大小的決定以及避免能量存儲的耗盡的高級規(guī)劃模塊。該能量存儲管理模塊可以規(guī)劃在全年或更久內(nèi)匹配的能量需求和供給并且創(chuàng)建運行能量過剩平衡，那就是被連續(xù)更新。
[0072]圖5示出如何使用能量平衡圖。
[0073]為了計算能量平衡，使用功率供給圖和功率需求圖。這些與特定于所討論的地點的經(jīng)擴(kuò)充的數(shù)據(jù)一起被處理以導(dǎo)出所要求的PV大小。這同樣是以上討論的“經(jīng)擴(kuò)充的數(shù)據(jù)”。
[0074]基于這種類型的信息的所要求的PV大小的計算是已知的，并且可以涉及以下步驟:
導(dǎo)出功率需求圖的總能量值；
計算系統(tǒng)能量效率(其為EnEff能量存儲*EnEff PV)并且獲得總太陽能資源因子(其為本地地點的能量效率);
計算每日要求的能量(功率需求*EnEff系統(tǒng)*TRSL)。獲得標(biāo)準(zhǔn)測試條件(“STC”)之下的峰值太陽小時并且計算針對每日負(fù)載的PV陣列大?。?br> 備用容量按天限定(附加夜晚循環(huán))并且獲得針對當(dāng)天加上附加備用天的總要求的能量。備用恢復(fù)持續(xù)時間按天限定并且計算經(jīng)修正的每日要求的能量(當(dāng)天加上恢復(fù)備用的部分)；以及
計算支持經(jīng)修正的每日要求的能量(當(dāng)天加上恢復(fù)備用的部分)的PV陣列大小并且導(dǎo)出PV陣列的相關(guān)聯(lián)的成本。
[0075]該方案可以進(jìn)一步被采取，并且天數(shù)合計為月，并且月合計為年(S卩12或更多月的運行時段)。結(jié)果是一年內(nèi)的平均值。
[0076]能量平衡圖比較能量輸入(即功率供給圖)和能量輸出(即功率需求圖)。負(fù)值示出能量赤字并且所要求的能量必須來自能量存儲。正值示出可以(部分)存儲的每日要求的負(fù)載以上的能量過剩。
[0077]計算能量平衡圖。該能量平衡圖然后用于計算用于控制系統(tǒng)的循環(huán)減除調(diào)度，特別是電池模塊的配置。
[0078]因此，在一年中的任何時刻，計算能量供給和能量需求，使得可以導(dǎo)出能量平衡。在夏季可能存在過剩的能量供給。特別地，光伏電池的尺寸針對冬季來設(shè)計，并且因此對于夏季而言尺寸設(shè)計過大。夏季夜晚比冬季夜晚短，因此夏季需求也更低。
[0079]比較來自電池和所安裝的能量存儲容量的所要求的能量并且將其表述為所安裝的容量所使用的百分比。由于能量供給和需求的季節(jié)非對稱性，在夏季期間可以使用所安裝的能量存儲的相對小部分。
[0080]圖6以流程圖形式提供了完整系統(tǒng)的概覽。
[0081]如所示，總體系統(tǒng)組合圖2的功率供給圖計算、圖4的功率需求圖計算和圖5的能量平衡圖計算。
[0082]所有這些過程可以通過“經(jīng)擴(kuò)充的數(shù)據(jù)”來改進(jìn)，其被示出為用于所有三者的單個數(shù)據(jù)源。
[0083]將從能量平衡圖導(dǎo)出的操作建議供給到充電和放電控制引擎20，其進(jìn)而控制模塊化電池組22的配置?？刂埔?0接收如關(guān)于通過輸入23所示的PV性能以及如通過輸入24所示的周圍溫度的信息。它還接收關(guān)于電池模塊的監(jiān)視信息，包括如通過輸入25示出的模塊的溫度和如通過輸入26示出的模塊健康狀態(tài)和/或充電狀態(tài)，或者其它電池性能信息。
[0084]圖7示出表述為正常充電之下的所安裝的電池容量的百分比的季節(jié)能量使用(例如如圖3中所示)。圖表示出電池容量的降級范圍。其示出隨著電池(模塊)的日益降級，系統(tǒng)被迫使使用更多的剩余容量以匹配每日負(fù)載。
[0085]三條線指示壽命開端(底部圖線)、例如300次循環(huán)之后的壽命中間(中間圖線)和例如1000次循環(huán)之后的壽命末端(頂部圖線)處的電池循環(huán)性能。在增加循環(huán)之后，使用增加的容量的量。圖7還示出在夏季期間可以使用所安裝的能量存儲的相對小部分。
[0086]從目前的電池文獻(xiàn)眾所周知的是，如果電池未被非常深地循環(huán)(S卩放電)則它們可以持續(xù)更長時間。對于電池壽命而言甚至更好的是完全不循環(huán)電池。
[0087]本發(fā)明的示例基于將電池能量存儲劃分成單獨的模塊并且智能控制系統(tǒng)在不需要電池模塊時將不循環(huán)電池能量存儲中的電池模塊。
[0088]為了促進(jìn)均勻降級，控制系統(tǒng)用于均勻地將電池模塊輪轉(zhuǎn)到循環(huán)或休息中。使用哪些和多少模塊的決定基于考慮到能量供給和能量需求以及基于例如充電狀態(tài)和健康狀態(tài)的剩余電池性能的預(yù)測方案。通過循環(huán)模塊，最終結(jié)果是可以隨時間控制所有模塊以經(jīng)受相同數(shù)目的充電和放電循環(huán)。
[0089]為了防止電池模塊在具有惡劣天氣的日子序列期間未被完全再充電，控制系統(tǒng)可以限定可用能量的較低閾值。
[0090]為了限制來自高SoC和高溫的降級(在夏季期間可能發(fā)生在街道照明桿中的條件)，控制系統(tǒng)可以主動預(yù)測能量供給并且選擇在將這些模塊輪轉(zhuǎn)到休息中并且離開循環(huán)之前將耗盡的模塊再充電直到低水平SoC。因此即使存在對完整電池再充電的夏季能量過剩，這也不特意針對輪轉(zhuǎn)離開循環(huán)而進(jìn)入到休息中的模塊進(jìn)行。在夏季部分再充電空閑模塊的該方案限制降級。
[0091]圖8示出當(dāng)使用一個實施例的方案時作為所使用的電池容量的百分比的季節(jié)使用。如所示，控制系統(tǒng)基于季節(jié)和天氣影響而動態(tài)地調(diào)適來自存儲的所要求的能量。在該示例中，電池模塊被配置成使得正在使用的那些電池模塊使其“經(jīng)配置的容量”的至少60%被使用。
[0092]該“經(jīng)配置的容量”是來自可用容量的所使用的容量。因此，如果可用容量為比方說2900mAh每電池單元，經(jīng)配置的容量是放電深度限制處的該標(biāo)稱、可用容量的部分。例如，如果系統(tǒng)必須操作在50%放電深度處以實現(xiàn)比方說3000次循環(huán)，則經(jīng)配置的容量為2.9Ah*0.5=1.45Ah。如果模塊具有29個電池單元，電池環(huán)模塊具有28*1.45Ah=40.6Ah的容量?；?.7V鋰離子，這對應(yīng)于40.6Ah*3.7V=150Wh。
[0093]如在圖7中，三條線示出降級的不同范圍，其中壽命開端作為底部圖線，壽命中間作為中間圖線并且壽命末端作為頂部圖線。
[0094]取決于可以由所選電池單元實現(xiàn)的循環(huán)壽命，循環(huán)減除添加附加“壽命”。
[0095]主要特征是循環(huán)減除決定，其基于在特定時間處針對給定負(fù)載條件需要多少電池模塊。該信息用于導(dǎo)出模塊循環(huán)調(diào)度。
[0096]圖9示出針對若干負(fù)載在每一個月中所需要的模塊數(shù)目的示例。這示出具有3至11個模塊(環(huán))的電池系統(tǒng)的9個不同示例。圖9示出可以由不同系統(tǒng)遞送的最大功率，并且示出可以如何針對每一個系統(tǒng)隨時間控制環(huán)的數(shù)目。
[0097]因此，該示例具有在其內(nèi)充電-再充電模式中的電池模塊的數(shù)目固定并且其余模塊休息的一個月的時間段。時間段是若干天，但是其可以短于一個月。例如，時間段可以在1周與6周之間，或者例如在2周與5周之間。
[0098]圖10示出用于圖9中所示的控制方案的每單獨模塊的充電/放電循環(huán)的結(jié)果得至IJ的數(shù)目。循環(huán)的數(shù)目低于一個月中白天/夜晚循環(huán)的數(shù)目，使得電池循環(huán)的量減少。
[0099]循環(huán)減除控制器計算針對充電和充電控制引擎的循環(huán)減除調(diào)度。這可以基于充電和放電的總小時數(shù)，和/或在針對每一個模塊或其它放電方法的充電和放電期間的電荷流動的量。
[0100]可以基于附加考慮來驗證所請求的循環(huán)減除調(diào)度是否是可能的，諸如例如(但不限于)要求系統(tǒng)能夠提供的附加運行時的按天/小時的可配置持續(xù)時間，以及可以固定或者動態(tài)更新的風(fēng)險評估，例如與所記錄的天氣事件有關(guān)。
[0101]圖11示出可以通過使用一個實施例的循環(huán)減除方案獲得的附加壽命。
[0102]圖11中的每條線表示構(gòu)成針對圖9和10的使用情況的電池組的不同數(shù)目的電池環(huán)/模塊。存在針對用于使電池組覆蓋負(fù)載所要求的3個環(huán)/模塊到11個環(huán)/模塊的不同線。由于較大負(fù)載要求較多模塊(假定相同模塊容量)，因此循環(huán)減除將使得控制系統(tǒng)能夠?qū)?