專利名稱：鈉硫電池的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向電力系統(tǒng)供給電力的互聯(lián)系統(tǒng)中的鈉硫電池的控制方法，所述 互聯(lián)系統(tǒng)組合了風(fēng)力發(fā)電裝置等其輸出變化的發(fā)電裝置和具有多個(gè)鈉硫電池的電力儲(chǔ)藏 補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，用風(fēng)力、太陽(yáng)光、地?zé)岬劝l(fā)電的自然能源發(fā)電裝置引人注目，并被投入實(shí) 際應(yīng)用。自然能源發(fā)電裝置是一種不使用石油等有限資源而使用自然存在的無(wú)窮無(wú)盡的能 源、無(wú)污染的發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置能抑制二氧化碳的排放，因此，從防止地球變暖的觀點(diǎn) 出發(fā)，引入該裝置的企業(yè)、自治體等正在增加。但是，由于從自然界獲得的能源是時(shí)刻變化的，因此，要將自然能源發(fā)電裝置普及 化，就存在無(wú)法避免輸出功率變化的問(wèn)題。因此，為消除這個(gè)問(wèn)題，在采用自然能源發(fā)電裝 置時(shí)，優(yōu)選構(gòu)筑互聯(lián)(發(fā)電)系統(tǒng)，該系統(tǒng)組合了該自然能源發(fā)電裝置和、以多個(gè)鈉硫電池 (二次電池)為主要構(gòu)成元件的電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置。鈉硫電池，其能量密度高、能在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行高輸出且快速響應(yīng)性突出，因此，通 過(guò)同時(shí)設(shè)置用于控制充電及放電的雙向轉(zhuǎn)換器，具有如下優(yōu)點(diǎn)能補(bǔ)償在幾百m秒-幾秒下 可能發(fā)生的自然能源發(fā)電裝置的輸出變化。因此，可以認(rèn)為，對(duì)自然能源發(fā)電裝置來(lái)說(shuō)，組 合了電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置的互聯(lián)系統(tǒng)是優(yōu)選的發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置以多 個(gè)鈉硫電池為構(gòu)成元件。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題以多個(gè)鈉硫電池為構(gòu)成元件的電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置在負(fù)載均衡化用途中進(jìn)行如下 的工作將全部的鈉硫電池連續(xù)放電直至到達(dá)放電末期，其后將其連續(xù)充電直至達(dá)到充電 末期(充滿電)。由此，在鈉硫電池相互之間，難以產(chǎn)生電池剩余容量(能放電的電剩余容 量、(Ah))的偏差，并使全部的多個(gè)電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置具有幾乎相同的電池剩余容量。與此相對(duì)，將以多個(gè)鈉硫電池為構(gòu)成元件的電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置與自然能源發(fā)電裝 置一起組合的互聯(lián)系統(tǒng)發(fā)揮如下功能以電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置(鈉硫電池)補(bǔ)償自然能源發(fā) 電裝置的變化，并按照人為或由計(jì)算機(jī)指定的發(fā)電計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)順暢或完全平緩的(作為互 聯(lián)系統(tǒng)的)輸出，因此，鈉硫電池在工作中頻繁地反復(fù)充放電，被控制成既不到達(dá)充電末期 也不到達(dá)放電末期。用多個(gè)電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置維持發(fā)電計(jì)劃時(shí)，可以考慮，計(jì)劃值與由自然能源發(fā)電 裝置產(chǎn)生的偏差大的情況下(計(jì)劃值與由自然能源發(fā)電裝置產(chǎn)生的發(fā)電功率相偏離的狀 態(tài))，使全部的多個(gè)電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，但偏差小的情況下(計(jì)劃值與由自然能源發(fā)電 裝置產(chǎn)生的發(fā)電功率接近的狀態(tài))，使多個(gè)電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置中多余的單元(包含鈉硫電 池的電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置)不運(yùn)轉(zhuǎn)而僅使幾臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，或使多個(gè)電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置中的有些單元控制量多一些，有些單元控制量少一些從而能實(shí)現(xiàn)整體的平衡等。由此，其結(jié)果，各個(gè)鈉 硫電池的電池剩余容量互相不同，從而產(chǎn)生偏差。鈉硫電池的電池剩余容量產(chǎn)生偏差，就有時(shí)出現(xiàn)管理者或者操作人員的操作變得 煩雜的情況。例如，預(yù)計(jì)由于自然環(huán)境的原因無(wú)法期待自然能源發(fā)電裝置的發(fā)電時(shí)(例如， 如果是風(fēng)力發(fā)電裝置，沒(méi)有風(fēng)的情況)，管理者等為了事先盡可能使鈉硫電池處于充滿電狀 態(tài)，定立運(yùn)用計(jì)劃，但在各個(gè)鈉硫電池中的電池剩余容量不一致的狀態(tài)下，由于反復(fù)進(jìn)行人 為的強(qiáng)制停止或運(yùn)轉(zhuǎn)，不得不考慮電池剩余容量而進(jìn)行運(yùn)用，使得管理者等背負(fù)相當(dāng)大的 負(fù)擔(dān)。因此，在互聯(lián)系統(tǒng)的運(yùn)用上來(lái)講不能說(shuō)是理想的。本發(fā)明是鑒于這樣的情況而做出的，其課題在于提供一種在互聯(lián)系統(tǒng)中將鈉硫電 池的電池剩余容量均勻化的方法，所述互聯(lián)系統(tǒng)為組合了其輸出變化的自然能源發(fā)電裝置 和以多個(gè)鈉硫電池為構(gòu)成元件的電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置的互聯(lián)系統(tǒng)。反復(fù)研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)能 通過(guò)把握各個(gè)鈉硫電池的電池剩余容量，以該電池剩余容量為要素，調(diào)節(jié)給予充電或放電 中的鈉硫電池的電力分配量，來(lái)解決所述課題。具體地，根據(jù)本發(fā)明，可以提供以下方法。解決向題的手段即根據(jù)本發(fā)明，能提供一種如下的鈉硫電池的控制方法，該方法是多個(gè)鈉硫電池 的控制方法，該多個(gè)鈉硫電池在組合了其輸出功率變化的發(fā)電裝置和電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置并 向電力系統(tǒng)供給電力的互聯(lián)系統(tǒng)中，構(gòu)成電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置且補(bǔ)償發(fā)電裝置的輸出功率的 變化，其中，所述控制方法管理構(gòu)成多個(gè)鈉硫電池的各個(gè)鈉硫電池的電池剩余容量，并設(shè)定 全部的鈉硫電池共同的電池剩余容量的目標(biāo)值，基于該目標(biāo)值與各個(gè)鈉硫電池的電池剩余 容量之差，控制分配給各個(gè)鈉硫電池的輸入輸出功率。例如，通過(guò)實(shí)時(shí)參照各個(gè)鈉硫電池的電池剩余容量，設(shè)定使得偏離目標(biāo)值的鈉硫 電池多充電、接近目標(biāo)值的鈉硫電池少充電的倍率，將該倍率乘以控制量，由此確定分配給 各鈉硫電池的輸入輸出功率的量就可以了，所述控制量是由互聯(lián)系統(tǒng)的發(fā)電功率計(jì)劃值和 輸出功率變化的發(fā)電裝置(自然能源發(fā)電裝置)的偏差求出的?？梢酝ㄟ^(guò)電流值的加減管理各個(gè)鈉硫電池的電池剩余容量。具體地，基于初期設(shè) 定的電池容量(Ah)，將鈉硫電池的充放電的電流值輸入順序控制器等控制裝置來(lái)進(jìn)行加減 (例如充電為加法運(yùn)算、放電為減法運(yùn)算，或與其相反等)并進(jìn)行累計(jì)計(jì)算，由此就能管理 各個(gè)鈉硫電池的電池剩余容量(Ah)。此外，如果能正確地管理電池剩余容量，也就能知道電 池深度(放電深度、(％))，因此，在本說(shuō)明書(shū)中電池剩余容量可以替換為電池深度。對(duì)全部的鈉硫電池共同的電池剩余容量的目標(biāo)值的設(shè)定及、基于該目標(biāo)值與各個(gè) 鈉硫電池的電池剩余容量之差進(jìn)行的對(duì)分配給各個(gè)鈉硫電池的輸入輸出功率的調(diào)節(jié)是通 過(guò)上位控制(監(jiān)視)裝置進(jìn)行的，所述上位控制裝置能與控制各個(gè)鈉硫電池的順序控制器 等控制裝置通信。本發(fā)明的鈉硫電池的控制方法尤其適合用于，其輸出變化的發(fā)電裝置為使用風(fēng) 力、太陽(yáng)光、地?zé)嶂械囊环N或兩種以上的自然能源的自然能源發(fā)電裝置的情況。本發(fā)明的鈉硫電池的控制方法是對(duì)多個(gè)鈉硫電池的控制方法，該多個(gè)鈉硫電池在 組合了其輸出變化的發(fā)電裝置和電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置并向電力系統(tǒng)供給電力的互聯(lián)系統(tǒng)中 構(gòu)成電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置。在本說(shuō)明書(shū)中，構(gòu)成多個(gè)鈉硫電池的各個(gè)(一顆)鈉硫電池是指 在控制單位上與其他電池相區(qū)別的鈉硫電池，而不是由單電池?cái)?shù)、模塊電池?cái)?shù)、輸出功率的大小等來(lái)決定的。具體地，當(dāng)鈉硫電池構(gòu)成電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置時(shí)，將由一個(gè)雙向轉(zhuǎn)換器控制 下的鈉硫電池作為一個(gè)鈉硫電池來(lái)使用(后述的圖1中，按照No. 1-No. η分別畫(huà)有多個(gè)鈉 硫電池3，(例如)稱為No. 1鈉硫電池3時(shí)，將No. 1中的多個(gè)鈉硫電池3僅用No. 1鈉硫電 池3來(lái)表示)。雖然最好鈉硫電池全部為相同額定容量的鈉硫電池，但不必一定相同。發(fā)明效果本發(fā)明的鈉硫電池的控制方法，其管理構(gòu)成多個(gè)鈉硫電池的各個(gè)鈉硫電池的電池 剩余容量，并設(shè)定全部的鈉硫電池共同的電池剩余容量的目標(biāo)值，基于該目標(biāo)值與各個(gè)鈉 硫電池的電池剩余容量之差控制分配給各個(gè)鈉硫電池的輸入輸出功率，因此，能以電力儲(chǔ) 藏補(bǔ)償裝置(鈉硫電池)補(bǔ)償其輸出變化的發(fā)電裝置(自然能源發(fā)電裝置)的變化，并按 照互聯(lián)系統(tǒng)的發(fā)電計(jì)劃，使該輸出順暢或平緩的同時(shí)，使得鈉硫電池的電池剩余容量自動(dòng) 地朝著目標(biāo)值被調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)電池剩余容量的均勻化。根據(jù)本發(fā)明的鈉硫電池的控制方法，使全部的多個(gè)鈉硫電池的電池剩余容量變均 勻，則預(yù)計(jì)無(wú)法期待自然能源發(fā)電裝置的發(fā)電、管理者等為了事先使鈉硫電池處于充滿電 狀態(tài)而定立運(yùn)用計(jì)劃時(shí)，就可以不考慮各個(gè)鈉硫電池的電池剩余容量而定立運(yùn)用計(jì)劃，從 而能減輕管理者等的負(fù)擔(dān)。本發(fā)明的鈉硫電池的控制方法可以作為對(duì)多個(gè)鈉硫電池的控制方法而利用，該多 個(gè)鈉硫電池在組合使用風(fēng)力、太陽(yáng)光、地?zé)岬茸匀荒茉辞移漭敵鲎兓陌l(fā)電裝置、和電力儲(chǔ) 藏補(bǔ)償裝置并向電力系統(tǒng)供給電力的互聯(lián)系統(tǒng)中構(gòu)成所述電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置。


圖1是表示具有其輸出變化的發(fā)電裝置和電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置的互聯(lián)系統(tǒng)的一例 的系統(tǒng)構(gòu)成圖。圖2是表示將給予互聯(lián)系統(tǒng)中的全部鈉硫電池的總控制量分配給各鈉硫電池的 邏輯方框圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1電力系統(tǒng)3鈉硫電池4雙向轉(zhuǎn)換器5電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置7風(fēng)力發(fā)電裝置8互聯(lián)系統(tǒng)9變壓器41，42，43，44 功率表
具體實(shí)施例方式以下，在適當(dāng)參照附圖的同時(shí)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明，但不應(yīng)解釋為本發(fā) 明被這些實(shí)施方案所限定。在不超出本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的普通 技術(shù)知識(shí)，可以對(duì)其進(jìn)行種種變更、修改、改良、替換。例如，雖然附圖表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí) 施方案，但是本發(fā)明并不被附圖表示的方案或信息所限制。經(jīng)實(shí)施和驗(yàn)證本發(fā)明，雖然可以適用與本說(shuō)明書(shū)中記載的所述方法相同或等同的方法，但是優(yōu)選方法為以下所述的方法。首先，對(duì)互聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。圖1所示的系統(tǒng)構(gòu)成圖表示具備其輸出變化的發(fā)電 裝置及電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置的互聯(lián)系統(tǒng)的一例。圖1所示的互聯(lián)系統(tǒng)8具備將風(fēng)力轉(zhuǎn)為風(fēng) 車轉(zhuǎn)動(dòng)而使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電裝置7 (自然能源發(fā)電裝置)和電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5。另 外，電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5具有作為二次電池的鈉硫電池3 (也稱NAS電池)，其能儲(chǔ)藏電力 并將其輸入輸出；具有直流/交流轉(zhuǎn)換功能的雙向轉(zhuǎn)換器4 ；變壓器9。雙向轉(zhuǎn)換器4例如 可以由斬波器(chopper)和變換器(inverter)構(gòu)成，或者由變換器構(gòu)成?；ヂ?lián)系統(tǒng)8具備 No. 1-No. m(m為大于1的整數(shù))的m系列風(fēng)力發(fā)電裝置7及No. 1_Νο. η (η為大于1的整數(shù)) 的η系列鈉硫電池3 (電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5)。此外，如上所述，將包含于1個(gè)電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5中的鈉硫電池3整體作為一個(gè) 鈉硫電池3來(lái)使用。另外，一般在互聯(lián)系統(tǒng)中加有私人發(fā)電裝置作為發(fā)電裝置，還有作為負(fù) 荷的鈉硫電池的加熱器或其他輔助裝置，但在互聯(lián)系統(tǒng)8中將其省略。在本發(fā)明的鈉硫電 池的控制方法中，這些輔助裝置等的電力，可以視為包含于其輸出變化的發(fā)電裝置(風(fēng)力 發(fā)電裝置7)所發(fā)的電力中(增加或減少的功率)。在互聯(lián)系統(tǒng)8中，在電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5中進(jìn)行鈉硫電池3的放電，用功率表42 測(cè)定的功率補(bǔ)償由風(fēng)力發(fā)電裝置7所發(fā)的功率(用功率表43測(cè)定的功率Pw)的輸出變 化。具體地，通過(guò)控制鈉硫電池3的放電(即功率使互聯(lián)系統(tǒng)8整體輸出的功率滿足 (用功率表41測(cè)定的功率PT) Pt = PW+PN =恒定(PN = Pt-Pw)，從而將互聯(lián)系統(tǒng)8整體輸出 的功率Pt變成穩(wěn)定而質(zhì)量良好的功率，并將其供給于例如在配電變電站和電力需要者之間 的電力系統(tǒng)1。另外，在互聯(lián)系統(tǒng)8中，根據(jù)由風(fēng)力發(fā)電裝置7所發(fā)的功率Pw的輸出變化，在電 力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5中進(jìn)行鈉硫電池3的充電。具體地，通過(guò)控制鈉硫電池3的充電(即功 率-Pn)，使由功率表42測(cè)定的功率變?yōu)? -Pw,從而消耗變化的功率Pw，能使互聯(lián)系統(tǒng) 8整體輸出的功率Pt變成0。在鈉硫電池3進(jìn)行放電及充電的任意一種情況下，基于風(fēng)力發(fā)電裝置7的輸出 (功率Pw)，在電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置5中通過(guò)改變雙向轉(zhuǎn)換器4的控制目標(biāo)值使鈉硫電池3充 電或放電，以輸入或輸出用來(lái)補(bǔ)償風(fēng)力發(fā)電裝置7輸出的電力，從而吸收風(fēng)力發(fā)電裝置7的 輸出變化。由于該互聯(lián)系統(tǒng)8能夠使用幾乎不排出二氧化碳的自然能源發(fā)電裝置(風(fēng)力發(fā) 電裝置7)及鈉硫電池3 (電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置幻來(lái)供給穩(wěn)定而質(zhì)量良好的功率，因此可以說(shuō) 是理想的發(fā)電裝置。接著，參照?qǐng)D2對(duì)如下的控制方法進(jìn)行說(shuō)明，即在圖1所示的互聯(lián)系統(tǒng)8中，管理 各個(gè)鈉硫電池3的電池剩余容量，并基于該電池剩余容量(圖2中的剩余容量)和全部的 鈉硫電池3共同的電池剩余容量的目標(biāo)值(圖2中的目標(biāo)剩余容量)的差，控制分配給每 個(gè)鈉硫電池3的輸入輸出功率的方法。圖2是表示將給予互聯(lián)系統(tǒng)中的全部鈉硫電池的總控制量分配給各鈉硫電池的 邏輯方框圖。將總控制量分為1/n份，將(目標(biāo)剩余容量-剩余容量)作為參數(shù)且實(shí)施了加 權(quán)處理(在圖2的例子中，所乘的是將(目標(biāo)剩余容量-剩余容量)除以目標(biāo)剩余容量的 值(絕對(duì)值))，其后，將通過(guò)限幅器去掉設(shè)定值以上的值之后的控制量作為No. 1-No. nNAS 電池控制量分配給構(gòu)成互聯(lián)系統(tǒng)8的No. 1-No. η的鈉硫電池3 (單元)。限幅器的設(shè)定值(上限值)可以針對(duì)分成1/n份后每個(gè)控制量進(jìn)行個(gè)別設(shè)定。在計(jì)算分配給No. 1-Νο. η的鈉硫電池3 (單元)的控制量時(shí)，由于設(shè)置有限幅器， 會(huì)有通過(guò)限幅器后的實(shí)際上分配給各鈉硫電池3的控制量(即限幅器的輸出值)小于將總 控制量分成1/n份后的值(即限幅器的輸入值)的情況。于是，(在計(jì)算限幅器的不足修 正量的邏輯中)計(jì)算各限幅器的輸入值和輸出值之差的合計(jì)值(限幅器的不足修正量)， 對(duì)其進(jìn)行再分配。該限幅器不足修正量(控制量)，應(yīng)該相當(dāng)于應(yīng)分配給任一個(gè)鈉硫電池3 的控制量的不足部分。具體地，再分配是通過(guò)將合計(jì)值與各限幅器的輸入值相加來(lái)進(jìn)行的。產(chǎn)業(yè)上利用的可能件本發(fā)明適合作為向電力系統(tǒng)供給電力的互聯(lián)系統(tǒng)中的鈉硫電池的控制方法來(lái)利 用，所述互聯(lián)系統(tǒng)為組合了風(fēng)力發(fā)電裝置等其輸出變化的發(fā)電裝置和具備多個(gè)鈉硫電池的 電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置。
權(quán)利要求
1.一種鈉硫電池的控制方法，是多個(gè)鈉硫電池的控制方法，該多個(gè)鈉硫電池在組合其 輸出功率變化的發(fā)電裝置和電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置并向電力系統(tǒng)供給電力的互聯(lián)系統(tǒng)中，構(gòu)成 電力儲(chǔ)藏補(bǔ)償裝置且補(bǔ)償所述發(fā)電裝置的輸出功率的變化，其中，所述控制方法管理構(gòu)成多個(gè)鈉硫電池的各個(gè)鈉硫電池的電池剩余容量，并設(shè)定全部的 鈉硫電池共同的電池剩余容量的目標(biāo)值，基于該目標(biāo)值與各個(gè)鈉硫電池的電池剩余容量之 差，控制分配給各個(gè)鈉硫電池的輸入輸出功率。
2.權(quán)利要求1所述的鈉硫電池的控制方法，所述其輸出功率變化的發(fā)電裝置是使用風(fēng) 力、太陽(yáng)光、地?zé)嶂械囊环N或兩種以上的自然能源的自然能源發(fā)電裝置。
全文摘要
本發(fā)明的鈉硫電池的控制方法，其管理構(gòu)成多個(gè)鈉硫電池的各個(gè)鈉硫電池的電池剩余容量，并設(shè)定全部的鈉硫電池共同的電池剩余容量的目標(biāo)值，基于該目標(biāo)值與各個(gè)鈉硫電池的電池剩余容量之差，控制分配給各個(gè)鈉硫電池的輸入輸出功率。這樣就能實(shí)現(xiàn)鈉硫電池的電池剩余容量的均勻化。
文檔編號(hào)H02J3/32GK102150317SQ20098013535
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者福原基廣 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社