專利名稱：混合能量存儲系統(tǒng)、包括該存儲系統(tǒng)的可再生能量系統(tǒng)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般地涉及用于穩(wěn)定由能源提供的能量的系統(tǒng)和方法，并且更特別地涉及用于使用多個類型的能量存儲設(shè)備以選擇性地捕獲和提供由包括可再生和不可再生能源的能源供應(yīng)的能量的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
隨著世界人口增加，消費者對電能的需求也增加。在發(fā)電廠中已經(jīng)多年使用化石燃料(例如，煤炭、石油和天然氣)作為能源。燃燒化石燃料產(chǎn)生空氣污染物、諸如二氧化碳。 這些排放物可能對環(huán)境具有負(fù)面影響并且可能導(dǎo)致氣候改變。另外，為了減少空氣污染物， 一些國家已經(jīng)通過限制可允許空氣染污物的法律。這些法律一般增加從化石燃料生成電能的成本。圍繞世界的化石燃料沉積物正在被耗盡，因為未以與消耗相當(dāng)?shù)乃俾恃a充它們。對化石燃料的取用也經(jīng)常依賴于世界政治和經(jīng)濟(jì)條件。這些因素組合使得從化石燃料生成的能量的價格增加并且不穩(wěn)定。對以下問題的一個解決方案是使用其他能源(諸如可再生能源)來生成電能來自經(jīng)由化石燃料的能量產(chǎn)生的污染、減少化石燃料沉積物、增加化石燃料價格、化石燃料價格易變性和政府管制。可再生能源(諸如風(fēng)力、太陽能(例如，光電)和地?zé)?現(xiàn)在在商用基礎(chǔ)上可用，并且使用這些方法產(chǎn)生的電力的成本一般隨著它們變得更普及以及對基礎(chǔ)技術(shù)的完善而減少?？稍偕茉匆虼颂峁εc將化石燃料用于電能產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)的成本、可用性和環(huán)境考慮的潛在解決方案。與可再生能源關(guān)聯(lián)的一個弊端在于它們的能量產(chǎn)生可能受到超出任何運營商的控制的因素(諸如黑暗、無風(fēng)或者天氣)影響。例如，太陽并非每日全天照耀，并且并非每日全天穩(wěn)定地刮風(fēng)。因此太陽能電池和風(fēng)力渦輪機不能每日全天產(chǎn)生穩(wěn)定的能量輸出。然而期望實現(xiàn)來自這些能源的相對穩(wěn)定的功率輸出。相反地，由化石燃料供能的能源(諸如燃?xì)鉁u輪機發(fā)電機)具有在由發(fā)電機的設(shè)計確定的輸出水平實現(xiàn)的峰值效率，使得期望以與峰值效率關(guān)聯(lián)的具體輸出水平來操作發(fā)電機。然而，如上文所述，能量需求可能明顯變化。在這些場景中的每個場景中，期望一種用于擴(kuò)充由能源向負(fù)載提供的功率的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本公開涉及一種穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的方法。除非第一能量存儲設(shè)備的能量水平處于第一最大閾值，否則第一能量存儲設(shè)備捕獲由能源產(chǎn)生的超過負(fù)載的即時能量要求的能量。如果第一能量存儲設(shè)備的能量水平處于第一最大閾值，除非第二能量存儲設(shè)備的能量水平處于第二最大閾值，否則第二能量存儲設(shè)備捕獲由能源產(chǎn)生的超過負(fù)載的即時能量要求的能量。在一個實施例中，穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的另一方面包括除非第一能量存儲設(shè)備的能量水平處于第一最小閾值，否則在負(fù)載的即時能量要求超過由能源產(chǎn)生的能量時從第一能量存儲設(shè)備向負(fù)載提供能量。如果第一能量存儲設(shè)備的能量水平處于第一最小閾值并且負(fù)載的即時能量要求超過由能源產(chǎn)生的能量，除非第二能量存儲設(shè)備的能量水平處于第二最小閾值，否則第二能量存儲設(shè)備向負(fù)載提供能量。本公開還涉及一種用于向負(fù)載提供功率的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括能源、第一能量存儲設(shè)備、第二能量存儲設(shè)備和能量流量控制器。能源提供功率，并且第一和第二能量存儲設(shè)備選擇性地從能源捕獲功率并且選擇性地向負(fù)載提供功率。能量流量控制器包括功率監(jiān)視器、第一能量水平監(jiān)視器、第二能量水平監(jiān)視器、能量轉(zhuǎn)換器和控制器。功率監(jiān)視器監(jiān)視在能源提供的功率與負(fù)載的即時能量要求之間的差，并且為控制器產(chǎn)生指示監(jiān)視的差的功率信號。第一能量水平監(jiān)視器監(jiān)視第一能量存儲設(shè)備的能量水平，并且向控制器提供指示第一能量存儲設(shè)備的能量水平的第一能量水平信號。第二能量水平監(jiān)視器監(jiān)視第二能量存儲設(shè)備的能量水平，并且向控制器提供指示第二能量存儲設(shè)備的能量水平的第二能量水平信號。能量轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于來自控制器的捕獲信號，用于選擇性地將來自能源的功率轉(zhuǎn)換成用于第一和第二能量存儲設(shè)備中的至少一個的功率，并且響應(yīng)于來自控制器的開關(guān)信號， 用于將轉(zhuǎn)換的功率引導(dǎo)向第一能量存儲設(shè)備和第二能量存儲設(shè)備中的至少一個?？刂破鞲鶕?jù)功率信號確定由能源提供的能量超過負(fù)載的即時能量要求，并且向能量轉(zhuǎn)換器提供捕獲信號，使得除非第一能量水平信號指示第一能量存儲設(shè)備的第一能量水平處于第一最大閾值，否則在第一能量存儲設(shè)備中捕獲由能源提供的超過負(fù)載的即時能量要求的能量。如果第一能量水平信號指示第一能量存儲設(shè)備的能量水平處于第一最大閾值，則控制器變更開關(guān)信號，使得除非第二能量水平信號指示第二能量存儲設(shè)備的能量水平處于第二最大閾值，否則所述能量轉(zhuǎn)換器將超過負(fù)載的即時能量要求的能量引導(dǎo)向第二能量存儲設(shè)備。本公開還涉及穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的另一種方法。除非第一能量存儲設(shè)備的能量水平超過第一最大閾值，否則第一能量存儲設(shè)備捕獲由能源產(chǎn)生的超過負(fù)載的即時能量要求的能量持續(xù)第一預(yù)定的時間量。除非第二能量存儲設(shè)備的能量水平處于第二最大閾值，否則在能源在第一預(yù)定的時間量到期之后繼續(xù)產(chǎn)生超過負(fù)載的即時能量要求的能量時或者在第一能量存儲設(shè)備的能量水平處于第一最大閾值時，第二能量存儲設(shè)備捕獲由能源產(chǎn)生的超過負(fù)載的即時能量要求的能量。在一個實施例中，穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的另一方面包括除非第一存儲設(shè)備的能量水平處于第一最小閾值，否則在負(fù)載的即時能量要求超過由能源產(chǎn)生的能量時，從第一能量存儲設(shè)備向負(fù)載提供能量持續(xù)第二預(yù)定的時間量。除非第二能量存儲設(shè)備的能量水平處于第二最小閾值，否則在負(fù)載的即時能量要求在第二預(yù)定的時間量之后繼續(xù)超過由能源產(chǎn)生的能量時，第二能量存儲設(shè)備向負(fù)載提供能量。本公開還涉及用于向負(fù)載提供功率的另一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括能源、第一能量存儲設(shè)備、第二能量存儲設(shè)備和能量流量控制器。能源提供功率，并且第一和第二能量存儲設(shè)備選擇性地從能源捕獲功率并且選擇性地向負(fù)載提供功率。能量流量控制器包括功率監(jiān)視器、第一能量水平監(jiān)視器、第二能量水平監(jiān)視器、能量轉(zhuǎn)換器和控制器。功率監(jiān)視器監(jiān)視在能源提供的功率與負(fù)載的即時能量要求之間的差，并且為控制器產(chǎn)生指示監(jiān)視的差的功率信號。第一能量水平監(jiān)視器監(jiān)視第一能量存儲設(shè)備的能量水平，并且向控制器提供指示第一能量存儲設(shè)備的能量水平的第一能量水平信號。第二能量水平監(jiān)視器監(jiān)視第二能量存儲設(shè)備的能量水平，并且向控制器提供指示第二能量存儲設(shè)備的能量水平的第二能量水平信號。能量轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于來自控制器的捕獲信號，用于選擇性地將來自能源的功率轉(zhuǎn)換成用于第一和第二能量存儲設(shè)備中的至少一個的功率，并且響應(yīng)于來自控制器的開關(guān)信號，用于將轉(zhuǎn)換的功率弓I導(dǎo)向第一能量存儲設(shè)備和第二能量存儲設(shè)備中的至少。控制器根據(jù)功率信號確定由能源提供的能量超過負(fù)載的即時能量要求，并且向能量轉(zhuǎn)換器提供捕獲信號， 使得除非第一能量水平信號指示第一能量存儲設(shè)備的能量水平處于第一最大閾值，否則在第一能量存儲設(shè)備中捕獲由能源提供的超過負(fù)載的即時能量要求的能量持續(xù)第一預(yù)定的時間量。如果第一能量水平信號指示第一能量存儲設(shè)備的能量水平處于第一最大閾值或者能源在第一預(yù)定時間段到期之后繼續(xù)產(chǎn)生超過負(fù)載的即時能量要求的功率，則控制器變更開關(guān)信號，使得除非第二能量電平信號指示第二能量存儲設(shè)備的能量水平處于第二最大閾值，否則能量轉(zhuǎn)換器將超過負(fù)載的即時能量要求的能量引導(dǎo)向第二能量存儲設(shè)備。本公開也涉及穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的另一種方法。第一能量存儲設(shè)備捕獲由能源產(chǎn)生的超過負(fù)載的即時能量要求的能量直至第一能源的攝入率(intake)閾值。第二能量存儲設(shè)備捕獲能源產(chǎn)生的超過負(fù)載的即時能量要求與第一能量存儲設(shè)備的攝入率閾值之和的能量。在一個實施例中，在負(fù)載的即時能量要求超過由能源產(chǎn)生的能量時，第一能量存儲設(shè)備向負(fù)載提供能量直至第一能量存儲設(shè)備的放電(discharge)率閾值。在負(fù)載的即時能量要求超過由能源產(chǎn)生的能量與第一能量存儲設(shè)備的放電率閾值之和時，第二能量存儲設(shè)備向負(fù)載提供能量直至第二能量存儲設(shè)備的放電率閾值。本公開也涉及穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的另一種方法。除非產(chǎn)生的超過負(fù)載的即時能量要求的能量超過第一能量存儲設(shè)備的攝入率閾值，否則第一能量存儲設(shè)備捕獲由能源產(chǎn)生的超過負(fù)載的即時能量要求的能量。如果產(chǎn)生的超過負(fù)載的即時能量要求的能量超過第一能量存儲設(shè)備的能量攝入率閾值，則第二能量存儲設(shè)備捕獲由能源產(chǎn)生的超過負(fù)載的即時能量要求的能量。在一個實施例中，在負(fù)載的即時能量要求超過由能源提供的能量并且負(fù)載的即時能量要求與能源產(chǎn)生的能量之間的差小于第一能量存儲設(shè)備的放電率閾值時，第一能量存儲設(shè)備向負(fù)載提供能量。在負(fù)載的即時能量要求與能源提供的能量之間的差超過第一能量存儲設(shè)備的放電率閾值時，第二能量存儲設(shè)備向負(fù)載提供能量。下文詳述的附加特征中的一個或者多個附加特征可以并入于上述實施例中的一個或者多個實施例而不脫離本公開的范圍。


圖1是用于穩(wěn)定向負(fù)載提供的能量的系統(tǒng)的一個實施例的框圖，該負(fù)載包括可再生能源、能量轉(zhuǎn)換器、傳輸線、能量流量控制器和混合能量存儲系統(tǒng)。圖2是圖1的系統(tǒng)的一個配置的框圖，其中能量流量控制器利用感測和存儲控制功能。圖3是圖1的系統(tǒng)的一個配置的框圖，該配置具有與每個能量存儲設(shè)備關(guān)聯(lián)的能量轉(zhuǎn)換組件。圖4是圖2的系統(tǒng)的一個配置的框圖，其中存儲控制包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時器、中央處理單元和通信組件。圖5是根據(jù)各種實施例和配置的用于使用和控制混合能量存儲系統(tǒng)的方法的流程圖。圖6是用于穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的系統(tǒng)的另一實施例的框圖。圖7是圖6的系統(tǒng)的框圖，該框圖詳述能量流量控制器的一個配置。圖8是一種方法的一個實施例的流程圖，該方法根據(jù)能量存儲設(shè)備的能量水平和容量來選擇用于捕獲由能源提供的超過即時能量要求的功率的能量存儲設(shè)備。圖9是一種方法的另一實施例的流程圖，該方法根據(jù)能源產(chǎn)生超過負(fù)載的即時能量要求的功率的持續(xù)時間來選擇用于捕獲由能源提供的超過即時能量要求的功率的能量存儲設(shè)備。圖10是一種方法的一個實施例的流程圖，該方法根據(jù)能量存儲設(shè)備的能量水平和容量來選擇用于向負(fù)載提供功率的能量存儲設(shè)備。圖11是一種方法的一個實施例的流程圖，該方法根據(jù)負(fù)載的即時能量要求超過由能源提供的能量的持續(xù)時間來選擇用于向負(fù)載提供功率的能量存儲設(shè)備。圖12是一種方法的一個實施例的流程圖，該方法根據(jù)能量存儲設(shè)備的攝入率閾值來捕獲由能源提供的超過即時能量要求的功率的方法。圖13是一種方法的另一實施例的流程圖，該方法根據(jù)能源設(shè)備的攝入率閾值來選擇用于捕獲由能源提供的超過即時能量要求的功率的能量存儲設(shè)備。圖14是在多個能量存儲設(shè)備之間平衡存儲的能量的方法的一個實施例的流程圖。圖15是用于穩(wěn)定從能源向負(fù)載提供的功率的系統(tǒng)的一個實施例的框圖。
具體實施例方式下文描述并非旨在于以任何方式限制本發(fā)明的范圍或者適用性。尤其是，下文描述旨在于提供用于實現(xiàn)本發(fā)明各種實施例的便利示例。如將變得清楚的那樣，可以對在這些實施例中描述的方法、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、系統(tǒng)、組件和組成進(jìn)行各種改變而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。如在本公開內(nèi)使用的術(shù)語“可再生能量”是指在由自然資源獲得能量時從未耗盡的自然資源獲得的能量?？稍偕茉吹睦影L(fēng)力、太陽能、水電、生物量(biomass)和地?zé)嶙匀毁Y源。如下文更具體記載的那樣，本發(fā)明的各種實施例提供用于向現(xiàn)有電氣系統(tǒng)中集成可再生能源的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的各種實施例包括用于迅速和準(zhǔn)確感測可再生能源的損耗或者傳輸線的損耗以防止或者減輕向用戶的電能供應(yīng)的任何中斷的設(shè)備。感測物理參數(shù)以及隨機和/或自適應(yīng)控制技術(shù)可以提供為了選擇和利用可用于向用戶供應(yīng)能量的若干不同能量存儲設(shè)備之一而需要的最優(yōu)控制、選擇、切換、同步和其他功能。例如可以感測能量存儲設(shè)備的電壓以便確定能量存儲設(shè)備的充電或者能量水平的狀態(tài)。另外，多個物理參數(shù)(諸如溫度、循環(huán)壽命和電壓)可以用來確定能量存儲設(shè)備的充電或者能量水平的狀態(tài)。如在本公開內(nèi)使用的術(shù)語“混合能量存儲系統(tǒng)”是指以不同形式和以不同方式存儲能量用于在以后時間釋放的單個能量存儲設(shè)備(ESD)或者多個連接的能量存儲設(shè)備(例如，在串聯(lián)和/或并聯(lián)布置中連接的能量存儲設(shè)備的陣列)。適合于在混合能量存儲設(shè)備中使用的能量存儲設(shè)備的例子包括電化學(xué)電池、電池、燃料電池、電容器、壓縮空氣罐、飛輪、 抽水系統(tǒng)(pumped hydro system)、液流電池(flow battery)、儲熱系統(tǒng)等。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到不同能量存儲設(shè)備在設(shè)計包括能量存儲設(shè)備組合的混合能量存儲系統(tǒng)中具有有用的不同特性。例如，基于鋰或者鋰離子的電池對于給定容量而言相對昂貴、具有相對高的能量密度并且具有相對高的循環(huán)壽命。類似地，飛輪一般具有甚至更高的循環(huán)壽命，但是它們具有相對高的自放電速率。對照而言，鉛酸電池對于給定容量而言相對廉價、具有相對低的能量密度并且具有相對低的循環(huán)壽命?；阝c硫(sodium sulfur)的電池對于給定容量、能量密度和循環(huán)壽命而言具有價格平衡。當(dāng)設(shè)計混合能量存儲系統(tǒng)時，可以按照各種比例混合可用能量存儲設(shè)備及其相對屬性以在通過系統(tǒng)的位置及其既定用途設(shè)置的約束內(nèi)實現(xiàn)混合能量存儲系統(tǒng)的目標(biāo)。一些混合能量存儲設(shè)備可能受系統(tǒng)的位置限制。例如，壓縮空氣通常需要用于壓縮空氣存儲的大型地下洞穴等，而抽水系統(tǒng)一般需要山脈、丘陵、水壩等以利用質(zhì)量和重力來進(jìn)行能量存儲。其他混合能量存儲設(shè)備可以是便攜的。例如，電化學(xué)電池、電池、飛輪和燃料電池可以是拖車或者卡車安裝用于向?qū)嵸|(zhì)上任何位置迅速部署。根據(jù)本發(fā)明的各種實施例，混合能量存儲系統(tǒng)具有分段、部分或者單獨能量存儲設(shè)備，設(shè)備具有不同的能量密度。對于一些混合能量存儲系統(tǒng)，能量密度為能量存儲系統(tǒng)的存儲容量與單位重量之比。存儲容量與單位體積之比更好地描述其他混合能量存儲系統(tǒng)。 兩種方法均可以是用于測量混合能量存儲系統(tǒng)的能量存儲密度的有效方式。此外或替代地，示例性混合能量存儲系統(tǒng)可以包括具有不同能量存儲容量的分段、部分或者單獨能量存儲設(shè)備?！按鎯θ萘俊笔侵付嗌倌芰靠梢源鎯τ诮o定的能量存儲設(shè)備或者系統(tǒng)中。存儲容量和能量存儲密度可以主要確定在給定的時間段內(nèi)可從給定的混合能量存儲系統(tǒng)獲得多少功率。負(fù)載在給定的時間需要的功率量依賴于若干因素。例如，居民家庭可能在日間小時期間需要可變的電功率量，但是可能在夜間小時期間需要減少和穩(wěn)定的電功率量。類似地，工廠可能需要比居民家庭明顯更多的電功率，并且所需功率無論當(dāng)日時間如何都可能相對恒定。另外，舉例而言，使用計算機或者使用蜂窩電話可能在較短時間段內(nèi)需要更小的電功率量。負(fù)載所需功率的量或者電能對時間的繪圖這里稱為負(fù)載的期望能量要求分布圖。如這里所用，“能量”是指功率與時間的乘積。對用于與能源一起使用的混合能量存儲系統(tǒng)的優(yōu)化可以依賴于負(fù)載的物理特性和應(yīng)用(包括但不限于)負(fù)載的期望能量要求分布圖、混合能量存儲系統(tǒng)的能量密度、能源的位置、能源的類型、混合能量存儲系統(tǒng)的位置和混合能量存儲系統(tǒng)的便攜性。參照圖1，可再生能量系統(tǒng)102包括可再生能源104、能量轉(zhuǎn)換器106、AC電能108、 傳輸線110、負(fù)載112、能量流量控制器114和混合能量存儲系統(tǒng)117?？稍偕芰肯到y(tǒng)102被配置成向負(fù)載112提供來自可再生能源104的交流(AC)電能108。能量轉(zhuǎn)換器106將來自可再生能源104的能量轉(zhuǎn)換成AC電能108并且糾正它的相位和頻率。通過傳輸線110向負(fù)載112傳輸AC電能108。負(fù)載112可以是單個用戶、消費者、工廠、團(tuán)體或者用來向任何數(shù)量的消費者、用戶、工廠或者團(tuán)體配送AC電能的電網(wǎng)。類似地，負(fù)載112可以是住宅(諸如家庭或者工廠)的一部分(例如，在住宅內(nèi)的單個電路)或者多個住宅(諸如多個家庭或者工廠)。當(dāng)可再生能源104由于天氣或者其他擾動而未提供能量時，負(fù)載112從混合能量存儲系統(tǒng)116接收AC電能118。類似地，當(dāng)傳輸線110由于天氣或者其他擾動而變得不可操作時，負(fù)載112從混合能量存儲系統(tǒng)116接收AC電能118?；旌夏芰看鎯ο到y(tǒng)116可以位于與負(fù)載112接近處或者與負(fù)載112有一些距離處。如果混合能量存儲系統(tǒng)116位于與負(fù)載112有一些距離處，傳輸線110可以被配置和連接到混合能量系統(tǒng)116以向負(fù)載112 提供AC電能118或者可以使用另一適當(dāng)傳輸設(shè)備。當(dāng)耗盡混合能量存儲系統(tǒng)116時，除非或直至已經(jīng)補充混合能量存儲系統(tǒng)116，否則負(fù)載112可能不從混合能量存儲系統(tǒng)116接收 AC電能118?；旌夏芰看鎯ο到y(tǒng)116可以經(jīng)由可再生能源104或者由能量流量控制器114 管理的一些其他能源(未示出)來由能量流量控制器114補充。參照圖2，可再生能量系統(tǒng)102的更詳細(xì)框示了能量流量控制器114的感測組件120和存儲控制122。在所示例子中，能量流量控制器114包括被配置成感測、確定、回應(yīng)和控制可再生能源104的損耗和/或傳輸線110功能的損耗的感測組件120和存儲控制 122。感測組件120可以被配置成促進(jìn)通過感測可再生能量源104和/或傳輸線110的一個或者多個物理參數(shù)來確定由可再生能量源104提供的能量輸出和/或傳輸線110的損耗。這些物理參數(shù)可以包括(但不限于)電壓、電流、時間、溫度和應(yīng)變(strain)。在感測組件120和/或可再生能量源104和/或傳輸線110之間的直接物理接觸可以用來促進(jìn)物理參數(shù)的準(zhǔn)確測量。例如，測量電壓可以利用(一個或多個)伏特計探測器到可再生能源104和/或傳輸線110的直接連接，并且溫度測量可以利用熱敏電阻器或者溫度計到可再生能源104和/或傳輸線110的直接物理接觸。直接物理接觸測量方法包括 (但不限于)模擬、數(shù)字和/或其他比較技術(shù)。間接方法也可以用來測量與可再生能源104和/或傳輸線110的關(guān)聯(lián)的物理參數(shù)。例如，由于可再生能源104和/或傳輸線110可能隔離或者在遠(yuǎn)離(或者不可達(dá))位置， 所以使用直接測量技術(shù)來測量物理參數(shù)可能不可能。間接測量技術(shù)可以包括(但不限于)電感耦合、電容耦合和光學(xué)耦合。存儲控制122可以實現(xiàn)為硬件、軟件或者二者的組合。存儲控制122可以是可編程的并且可以從感測組件120接收輸入。存儲控制122可以將應(yīng)用邏輯應(yīng)用于(一個或多個)輸入信號(例如，從感測組件120接收的信號)并且可以提供(一個或多個)輸出信號用于系統(tǒng)進(jìn)一步使用，包括向混合能量存儲116供應(yīng)能量。存儲控制122可以使用隨機和/ 或自適應(yīng)控制技術(shù)(即學(xué)習(xí)算法)來提供選擇和使用可用于捕獲(即存儲)能量并且向負(fù)載 112供應(yīng)AC電能的若干不同能量存儲設(shè)備之一所需的最優(yōu)控制、選擇、切換、同步和任何其他功能。參照圖3，可再生能量系統(tǒng)102的更詳細(xì)框圖詳細(xì)地圖示了混合能量存儲系統(tǒng)116 的一個實施例。在圖3的示例性實施例中，混合能量存儲系統(tǒng)116包括能量轉(zhuǎn)換124、能量存儲設(shè)備1 和能量轉(zhuǎn)換128。能量轉(zhuǎn)換IM提供以下轉(zhuǎn)換將AC電能轉(zhuǎn)換成用于在特定能量存儲介質(zhì)或者設(shè)備中存儲或者捕獲的能量的兼容形式。能量轉(zhuǎn)換1 可以促進(jìn)在能量存儲1 耗盡之后或處于任何充電水平時補充能量存儲126中的能量。各種組件可以提供用于轉(zhuǎn)換能量以便存儲于能量存儲設(shè)備126中的系統(tǒng)和方法。例如，AC電能可以用來向空氣壓縮機供應(yīng)功率以產(chǎn)生用于存儲于洞穴或者罐中的壓縮空氣。另外，舉例而言，電能可以用來向電池充電器、交流發(fā)電機或者其他電機供應(yīng)功率用于對電化學(xué)電池或者電池充電。能量存儲設(shè)備1 存儲或者捕獲由能量轉(zhuǎn)換1 提供的能量用于以后向能量轉(zhuǎn)換 128提供存儲的能量，使得能量轉(zhuǎn)換1 可以向負(fù)載112供應(yīng)存儲的能量作為AC電能(即功率)。例如，第一能量存儲設(shè)備可能是電化學(xué)電池、電池或者其陣列；第二能量存儲設(shè)備可能是燃料電池；并且能量存儲身邊126的第三能量存儲設(shè)備可能是抽水存儲介質(zhì)。在能量存儲設(shè)備1 中使用的能量存儲介質(zhì)的量(數(shù)量)和類型依賴于可再生能量系統(tǒng)的配置和位置、可再生能量系統(tǒng)102的期望的能量密度和可再生能量系統(tǒng)102的期望的容量。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解這些設(shè)計考慮可以逐個系統(tǒng)地變化。例如，一個可再生能量系統(tǒng)102可以利用能量存儲設(shè)備126中的兩個不同能量存儲介質(zhì)，而不同的可再生能量系統(tǒng)102可以利用能量存儲設(shè)備126中的四個不同能量存儲介質(zhì)。一般選擇能量存儲設(shè)備以使混合能量存儲系統(tǒng)的總操作費用最小?？偛僮髻M用包括初始材料購置、安裝和在混合能量存儲系統(tǒng)的使用壽命內(nèi)的維護(hù)。在可擴(kuò)展至多數(shù)安裝的混合能量存儲系統(tǒng)的一個實施例中，經(jīng)由鋰離子電池實現(xiàn)能量存儲容量的10%，經(jīng)由鈉硫電池實現(xiàn)能量存儲容量的30%，并且經(jīng)由鉛酸電池實現(xiàn)能量存儲容量的60%。鋰離子電池由于它對于給定的容量的高循環(huán)壽命和高價格而用于大多數(shù)循環(huán)(即存儲或者放電以穩(wěn)定從能源104向負(fù)載112提供的功率)。鈉硫電池由于它對于給定的容量的循環(huán)壽命與價格的平衡而用于更長或者更深的循環(huán)。鉛酸電池由于它對于給定容量的低價格和低循環(huán)壽命而用于很長的循環(huán)。通過按照各種比例組合這些各種能量存儲設(shè)備類型的長處，可以減少初始購置和安裝成本以及維護(hù)成本，并且對于由給定的安裝呈現(xiàn)的約束可以使總使用壽命最大。能量轉(zhuǎn)換IM將能量存儲設(shè)備126中的存儲的能量轉(zhuǎn)換成用于向負(fù)載112傳輸?shù)腁C電能118。一般而言，存儲于混合能量存儲系統(tǒng)116中的能量不是與電網(wǎng)(例如，傳輸線110)兼容的或者與向用戶供應(yīng)的能量同相和相同頻率的形式。各種系統(tǒng)和方法被用來將來自特定能量存儲介質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換成用于向負(fù)載112傳輸?shù)腁C電能118。例如，從抽水庫釋放能量涉及從水庫釋放水并且允許重力通過渦輪機汲取釋放的水，該渦輪機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生 AC電能118的發(fā)電機。在一個實施例中，該系統(tǒng)也將包括用于使AC電能118的相位和頻率匹配于已經(jīng)向負(fù)載112供應(yīng)的能量的設(shè)備。作為另一例子，燃料電池可以是向產(chǎn)生AC電能118作為輸出的逆變器的能量輸入。作為另一例子，逆變器用來將來自電化學(xué)電池的能量轉(zhuǎn)換成AC電能118。參照圖4，存儲控制122的一個實施例包括各種功能元件、諸如模數(shù)轉(zhuǎn)換器130、定時器功能132、中央處理單元(CPU)功能1；34和通信功能136。存儲控制122的元件可以實現(xiàn)為硬件、軟件或者二者的組合。隨機和/或自適應(yīng)控制技術(shù)可以提供選擇和利用可用于供應(yīng)用于轉(zhuǎn)換成到負(fù)載112的AC電能118的能量的若干不同能量存儲設(shè)備126之一的最優(yōu)控制、選擇、切換、同步和其他功能。此外，供應(yīng)如可用于混合能量存儲系統(tǒng)116的AC電能來補充和維持能量存儲設(shè)備126中的期望的或者最佳能量水平。其他功能可以存在于存儲控制122中而不脫離本公開的范圍、諸如在能量存儲設(shè)備1 之間的能量平衡。
可以通過任何適當(dāng)通信信道實現(xiàn)在系統(tǒng)102的組件之間的通信和控制，任何適當(dāng)通信信道如例如，電話網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)部網(wǎng)、因特網(wǎng)、交互點設(shè)備(銷售點設(shè)備、個人數(shù)字助理 (例如，Palm Pilot 、Blackberry 、蜂窩電話、公用電話亭等)、在線通信、衛(wèi)星通信、離線通信、無線通信、發(fā)射機應(yīng)答器通信、局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、虛擬專用網(wǎng)(VPN)、聯(lián)網(wǎng)或者鏈接設(shè)備、鍵盤、鼠標(biāo)和/或任何適當(dāng)?shù)耐ㄐ呕蛘邤?shù)據(jù)輸入形式。另外，在組件之間的通信協(xié)議可以包括串行和并行數(shù)據(jù)傳輸。參照圖5，示出了用于使用可變?nèi)萘康亩鄠€混合能源存儲介質(zhì)和設(shè)備來穩(wěn)定由可再生能源提供的功率的方法500。在138，CPU功能134確定可再生能源104是否可用。如果可再生能源不可用，則CPU功能134在步驟150選擇用于供應(yīng)用于在步驟152轉(zhuǎn)換為AC 電能的能量的混合能量存儲設(shè)備或者系統(tǒng)。在步驟148，向負(fù)載112傳輸來自步驟152的 AC電能。如果可再生能源在步驟138可用，則在步驟140將可再生能量轉(zhuǎn)換成AC電能。在步驟142，CPU 134確定是否應(yīng)當(dāng)補充混合能量存儲系統(tǒng)116。如果將補充混合能量存儲系統(tǒng)116，則在步驟144向混合能量存儲系統(tǒng)116供應(yīng)AC電能并且CPU功能134進(jìn)行到步驟 146。如果將不補充混合能量存儲116，則該過程從步驟142移動到步驟146。在步驟146， CPU功能134確定傳輸線110的可用性。如果傳輸線110不可用，則CPU功能134移向步驟 150，其中選擇最優(yōu)能量存儲設(shè)備。如果傳輸線110在步驟146可用，則在步驟148經(jīng)由適當(dāng)能量轉(zhuǎn)換從最優(yōu)能量存儲設(shè)備向負(fù)載122傳輸AC電能。應(yīng)當(dāng)理解上文示出的過程可以是閉合循環(huán)和迭代的，并且該過程或者方法可以包括其他可選步驟而不脫離本發(fā)明的范圍。在能量流量控制114中的各種功能元件(諸如模數(shù)轉(zhuǎn)換器130、定時器功能132、CPU功能134和通信功能136)用來促進(jìn)可在再生能量系統(tǒng) 102內(nèi)的感測、控制和通信。參照圖6，系統(tǒng)600向負(fù)載602提供能量。系統(tǒng)600包括能源604、能量流量控制器606、第一能量存儲設(shè)備608和第二能量存儲設(shè)備610。第一能量存儲設(shè)備608和第二能量存儲設(shè)備610組成混合能量存儲系統(tǒng)612。能源604可以是可再生能源(諸如提供相對可變功率供應(yīng)的風(fēng)力渦輪機或者太陽能板)或者不可再生能源(諸如提供相對恒定功率供應(yīng)的燃?xì)鉁u輪機)。在任一情況下，負(fù)載602的即時能量要求變化，并且能量流量控制器606選擇性地在能量存儲設(shè)備中存儲能量并且提供來自能量存儲設(shè)備的功率，使得滿足負(fù)載602 的即時能量要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到能量流量控制器606可以將能源604直接連接到負(fù)載 602并且選擇性地捕獲和向該連接提供能量，或者能量流量控制器606可以包含將能源604 連接到負(fù)載所需的相位、頻率和幅度匹配設(shè)備。另外，在一個實施例中，能量流量控制器606 管理多個能源以滿足負(fù)載602的即時能量要求。例如，在一個實施例中，燃?xì)鉁u輪機直接連接到負(fù)載602，風(fēng)力渦輪機經(jīng)由能量流量控制器606連接到負(fù)載602，并且能量流量控制器根據(jù)由每個能源提供的功率和負(fù)載602的即時能量要求來選擇性地存儲來自風(fēng)力渦輪機和燃?xì)鉁u輪機的能量。本領(lǐng)域技術(shù)人員也將認(rèn)識到系統(tǒng)600可以包括任何數(shù)量和類型的如上文描述的能源和能量存儲設(shè)備。在一個實施例中，第一能量存儲設(shè)備是解決能量存儲設(shè)備總存儲容量10%的基于鋰的電化學(xué)電池，第二能量存儲設(shè)備是解決能量存儲設(shè)備總存儲容量30%的MCad電化學(xué)電池，并且第三能量存儲設(shè)備是解決能量存儲設(shè)備總存儲容量60% 的鉛酸電化學(xué)電池。
參照圖7，能量流量控制器606包括能量轉(zhuǎn)換器702、控制器704、功率監(jiān)視器706、 第一能量水平監(jiān)視器708和第二能量水平監(jiān)視器710。能量轉(zhuǎn)換器702從能源604接收功率并且轉(zhuǎn)換功率用于存儲于第一能量存儲設(shè)備608和第二能量存儲設(shè)備610中的任一個中或者向負(fù)載602提供功率。在一個實施例中，能量存儲設(shè)備608、610中的至少一個是電化學(xué)電池，并且能量轉(zhuǎn)換器702包括用于將來自能源604的功率轉(zhuǎn)換成用于在能量存儲設(shè)備 608,610中的至少一個中存儲的能量的整流器，以及用于將來自能量存儲設(shè)備608、610中的至少一個的能量轉(zhuǎn)換成用于負(fù)載602的功率的逆變器?？蛇x地，能量轉(zhuǎn)換器使功率的幅度、頻率和相位匹配于負(fù)載602。能量轉(zhuǎn)換器也將存儲于第一能量存儲設(shè)備608和第二能量存儲設(shè)備610中的能量轉(zhuǎn)換成用于由負(fù)載602使用的功率。除此之外，能量轉(zhuǎn)換器包含用于在能量存儲設(shè)備(例如，第一和第二能量存儲設(shè)備608和610)之間傳送能量的開關(guān)矩陣或者能量轉(zhuǎn)換設(shè)備陣列。在一個實施例中，能量存儲設(shè)備608、610包括用于將存儲于能量存儲設(shè)備中的能量轉(zhuǎn)換成對能量轉(zhuǎn)換器702有用的形式的能量轉(zhuǎn)換組件。監(jiān)視器706、708、710或者傳感器向控制器704提供指示某些條件的信號。功率監(jiān)視器706 (即功率傳感器)向控制器704提供指示負(fù)載602的即時能量要求的功率信號。 在一個實施例中，功率信號指示由能源604提供的功率與負(fù)載604的即時能量要求之間的差。在另一實施例中，功率信號指示在負(fù)載602處的電壓。第一能量水平監(jiān)視器708向控制器704提供指示第一能量存儲設(shè)備608的能量水平的第一能量水平信號。第二能量水平監(jiān)視器710向控制器704提供指示第二能量存儲設(shè)備610的能量水平的第二能量水平信號。在一個實施例中，第一和第二能量水平信號指示相應(yīng)能量存儲設(shè)備的電壓。在另一實施例中，第一和第二能量水平信號指示根據(jù)以下參數(shù)中的至少一個確定的相應(yīng)能量存儲設(shè)備的充電狀態(tài)相應(yīng)能量存儲設(shè)備的電壓、相應(yīng)能量存儲設(shè)備的容量、相應(yīng)能量存儲設(shè)備的溫度、相應(yīng)能量存儲設(shè)備的應(yīng)變和相應(yīng)能量存儲設(shè)備的電流?？刂破?04響應(yīng)于功率信號、第一能量水平信號和第二能量水平信號用于指示能量轉(zhuǎn)換器702選擇性地在每個能量存儲設(shè)備(例如，第一和第二能量存儲設(shè)備608和610)中捕獲和/或存儲能量。在一個實施例中，控制器704通過向能量轉(zhuǎn)換器702選擇性地提供捕獲信號、開關(guān)信號、放電信號、第一傳送信號和第二傳送信號來指示能量轉(zhuǎn)換器702。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到可以借助并行或者串行通信系統(tǒng)來提供這些信號。也就是說，可以在專用線上向能量轉(zhuǎn)換器702提供每個信號，或者可以用串行傳輸格式經(jīng)由信息分組向能量轉(zhuǎn)換器702傳輸信號作為信號的狀態(tài)集。能量轉(zhuǎn)換器702響應(yīng)于捕獲信號用于在能量存儲設(shè)備608、610中的至少一個中存儲由能源604提供的能量。能量轉(zhuǎn)換器702響應(yīng)于開關(guān)信號用于操作能量轉(zhuǎn)換器702內(nèi)的開關(guān)矩陣或者能量轉(zhuǎn)換設(shè)備陣列以引導(dǎo)向控制器704選擇的至少一個能量存儲設(shè)備存儲的能量或者用于確定從哪個能量存儲設(shè)備提取用于轉(zhuǎn)換和向負(fù)載602供應(yīng)的能量。能量轉(zhuǎn)換器702響應(yīng)于放電信號用于從能量存儲設(shè)備608、610中的至少一個提取能量、將提取的能量轉(zhuǎn)換成用于負(fù)載602的功率并且向負(fù)載提供功率。能量轉(zhuǎn)換器702響應(yīng)于用于從第一能量存儲設(shè)備608向第二能量存儲設(shè)備610傳送能量的第一傳送信號。能量轉(zhuǎn)換器702響應(yīng)于第二傳送信號用于從第二能量存儲設(shè)備610向第一能量存儲設(shè)備608傳送能量。參照圖8，一種選擇用于捕獲由能源604提供的超過負(fù)載602的即時能量要求的能量的能量存儲設(shè)備的方法開始于802。在804，控制器704確定由能源604提供的能量是否超過負(fù)載602的即時能量要求。如果能源604提供的能量未超過負(fù)載602的即時能量要求， 則該方法在806結(jié)束。如果能源604提供的能量超過負(fù)載602的即時能量要求，則該控制器704在808確定第一能量存儲設(shè)備608是否可用。在一個實施例中，確定第一能量存儲設(shè)備608是否可用包括以下的至少一個確定第一能量存儲設(shè)備608的能量水平是否處于第一能量存儲設(shè)備608的最大閾值、確定第一能量存儲設(shè)備608的溫度是否超過預(yù)定溫度限制、確定第一能量存儲設(shè)備608的循環(huán)數(shù)量是否超過預(yù)定循環(huán)限制、確定第一能量存儲設(shè)備608的存儲放電效率是否已經(jīng)減少至預(yù)定最小值以下以及確定第一能量存儲設(shè)備608 的應(yīng)變是否超過預(yù)定應(yīng)變。如果這些不利條件無一存在于第一能量存儲設(shè)備608中(或者未針對第一能量存儲設(shè)備608測試條件)，則控制器確定第一能量存儲設(shè)備608可用并且繼續(xù)以在810將能量存儲在第一能量存儲設(shè)備608中并且繼續(xù)回到804。如果第一能量存儲設(shè)備608不可用，則控制器704繼續(xù)在812確定第二能量存儲設(shè)備610是否可用。在一個實施例中，第二能量存儲設(shè)備610為鈉硫電化學(xué)電池，并且基于與第一能量存儲設(shè)備608的條件類似的條件來確定可用性。如果第二能量存儲設(shè)備610在812可用，則控制器指示能量轉(zhuǎn)換器702在814在第二能量存儲設(shè)備610中捕獲(即存儲)能量并且繼續(xù)回到804。如果第二能量存儲設(shè)備610在812不可用，則控制器704在806結(jié)束?？蛇x地，控制器704可以指示能量轉(zhuǎn)換器704減少從能源604到負(fù)載602的功率流量以保護(hù)負(fù)載602免于過量功率。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到控制器704可以被配置成響應(yīng)于負(fù)載602的即時能量要求超過由能源604提供的功率來瞬時中斷圖8的方法。參照圖9，一種用于選擇用于捕獲由能源604提供的超過負(fù)載602的即時能量要求的能量的能量存儲設(shè)備的方法在902開始。在904，控制器704確定由能源604提供的能量是否超過負(fù)載602的即時能量要求。如果能源604提供的能量未超過負(fù)載602的即時能量要求，則該方法在906結(jié)束。如果能源604提供的能量超過負(fù)載602的即時能量要求，則控制器704在908確定第一能量存儲設(shè)備608是否可用。如果控制器在908確定第一能量存儲設(shè)備608可用，則控制器704繼續(xù)在910在第一能量存儲設(shè)備中捕獲能量并且繼續(xù)到 912。在912，控制器704確定是否已經(jīng)在第一能量存儲設(shè)備中捕獲能量持續(xù)了第一預(yù)定的時間量。如果尚未在第一能量存儲設(shè)備608中捕獲能量持續(xù)第一預(yù)定的時間量，則控制器 704繼續(xù)回到912。替代地，如果已經(jīng)在第一能量存儲設(shè)備608中捕獲能量持續(xù)了第一預(yù)定的時間量，則控制器704繼續(xù)以在914確定第二能量存儲設(shè)備是否可用。類似地，如果控制器704在908確定第一能量存儲設(shè)備608不可用，則控制器繼續(xù)到914。在914，控制器704 確定第二能量存儲設(shè)備610是否可用。如果第二能量存儲設(shè)備610在914可用，則控制器 704指示能量轉(zhuǎn)換器702在916在第二能量存儲設(shè)備610中捕獲(即存儲)能量并且繼續(xù)回到904。如果第二能量存儲設(shè)備610在914不可用，則控制器704在906結(jié)束該過程?？蛇x地，控制器704可以指示能量轉(zhuǎn)換器704減少從能源604到負(fù)載602的功率流量以保護(hù)負(fù)載602免于過量功率。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到控制器704可以被配置成響應(yīng)于負(fù)載602 的即時能量要求超過由能源604提供的功率來瞬時中斷圖9的方法。參照圖10，一種選擇用于從其提取用于后續(xù)轉(zhuǎn)換和向負(fù)載602提供的能量的能量存儲設(shè)備的方法開始于1002。在1004，控制器704確定負(fù)載602的即時能量要求是否超過由能源604提供的能量。如果負(fù)載602的即時能量要求未超過由能源604提供的能量，則該過程在1006結(jié)束。如果負(fù)載602的即時能量要求超過由能源604提供的能量，則控制器704繼續(xù)到1008并且確定第一能量存儲設(shè)備608是否可用?；谂c用于在第一能量存儲設(shè)備608中捕獲能量的條件相同的條件來確定第一能量存儲設(shè)備608用于放電的可用性而不同在于控制器704確定第一能量存儲設(shè)備608的能量水平是否處于第一最小閾值而不是第一最大閾值。如果第一能量存儲設(shè)備608在1008可用，則控制器704向能量轉(zhuǎn)換器702 提供適當(dāng)信號，使得能量轉(zhuǎn)換器在1010從第一能量存儲設(shè)備608提取能量、將能量轉(zhuǎn)換成用于負(fù)載602的功率并且向負(fù)載602提供轉(zhuǎn)換的功率。如果第一能量存儲設(shè)備608在1008 不可用，則控制器繼續(xù)到1012并且確定第二能量存儲設(shè)備是否可用。如果第二能量存儲設(shè)備610不可用，則該過程在1006結(jié)束。如果第二能量存儲設(shè)備610可用，則控制器704向能量轉(zhuǎn)換器702提供適當(dāng)信號，使得能量轉(zhuǎn)換器702在1014從第二能量存儲設(shè)備610提取能量、將能量轉(zhuǎn)換成用于負(fù)載602的功率并且向負(fù)載602提供轉(zhuǎn)換的功率。控制器704然后繼續(xù)回到1004。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到控制器704可以被配置成響應(yīng)于由能源604提供的功率滿足和/或超過負(fù)載602的即時能量要求來瞬時中斷圖10的方法。參照圖11，一種選擇用于從其提取用于后續(xù)轉(zhuǎn)換并且向負(fù)載602提供的能量的能量存儲設(shè)備的方法開始于1102。在1104，控制器704確定負(fù)載602的即時能量要求是否超過由能源604提供的能量。如果負(fù)載602的即時能量要求未超過由能源604提供的能量，則該過程在1106結(jié)束。如果負(fù)載602的即時能量要求超過由能源604提供的能量，則控制器 704繼續(xù)到1108并且確定第一能量存儲設(shè)備608是否可用?；谂c用于在第一能量存儲設(shè)備608中捕獲能量的條件相同的條件來確定第一能量存儲設(shè)備608用于放電的可用性而不同在于控制器704確定第一能量存儲設(shè)備608的能量水平是否處于第一最小閾值而不是第一最大閾值。如果第一能量存儲設(shè)備在1108可用，則在1110，控制器704然后確定是否已經(jīng)從第一能量存儲設(shè)備提供能量持續(xù)第二預(yù)定的時間量。如果控制器704在1108確定第一能量存儲設(shè)備608可用并且尚未從第一能量存儲設(shè)備608向負(fù)載602提供能量持續(xù)第二預(yù)定的時間量，則控制器704向能量轉(zhuǎn)換器702提供適當(dāng)信號，使得能量轉(zhuǎn)換器702在1010 從第一能量存儲設(shè)備608提取能量、將能量轉(zhuǎn)換成用于負(fù)載602的功率并且向負(fù)載602提供轉(zhuǎn)換的功率。如果控制器704在1108確定第一能量存儲設(shè)備608不可用或者在1110確定已經(jīng)從第一能量存儲設(shè)備608向負(fù)載602提供能量持續(xù)第二預(yù)定的時間量，則處理器704 繼續(xù)以在1114確定第二能量存儲設(shè)備610是否可用。如果第二能量存儲設(shè)備610不可用， 則該過程在1106結(jié)束。如果第二能量存儲設(shè)備610可用，則控制器704向能量轉(zhuǎn)換器702 提供適當(dāng)控制信號，使得能量轉(zhuǎn)換器702在1116從第二能量存儲設(shè)備610提取能量、將能量轉(zhuǎn)換成用于負(fù)載602的功率并且向負(fù)載602提供轉(zhuǎn)換的功率?？刂破?04然后繼續(xù)回到 1104。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到控制器704可以被配置成響應(yīng)于由能源604提供的功率滿足和/或超過負(fù)載602的即時能量要求來瞬時中斷圖11的方法。參照圖12，一種捕獲由能源604提供的超過負(fù)載602的即時能量要求的能量的方法開始始于1202。在1204，控制器704確定由能源604提供的能量是否超過負(fù)載602的即時能量要求，并且如果未超過，則該過程在1206結(jié)束。如果能源604提供的能量超過負(fù)載 602的即時能量要求，則控制器704在1208確定第一能量存儲設(shè)備608是否可用于捕獲能量。如果第一能量存儲設(shè)備608可用，則控制器704向能量轉(zhuǎn)換器702發(fā)送適當(dāng)信號，使得在1210在第一能量存儲設(shè)備608中捕獲能量直至第一能量存儲設(shè)備的攝入率閾值。在 1212，控制器704確定由能源604提供的能量與負(fù)載602的即時能量要求之間的差是否超過第一能量存儲設(shè)備608的攝入率閾值。如果能源604提供的能量與負(fù)載602的即時能量要求之間的差沒有超過第一能量存儲設(shè)備608的攝入率閾值，則控制器704繼續(xù)回到1204。 如果能源604提供的能量與負(fù)載602的即時能量要求之間的差超過第一能量存儲設(shè)備608 的攝入率閾值，則控制器704繼續(xù)以在1214確定第二能量存儲設(shè)備610是否可用。如果第二能量存儲設(shè)備610不可用，則控制器704繼續(xù)回到1204。如果第二能量存儲設(shè)備610可用，則控制器704向能量轉(zhuǎn)換器704發(fā)送適當(dāng)信號，使得第二能量存儲設(shè)備610在1216捕獲由能源604提供的超過負(fù)載602的即時能量要求與第一能量存儲設(shè)備608的攝入率閾值之和的能量，并且控制器繼續(xù)回到1204。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到也可以在將能量存儲設(shè)備 608、610放電時應(yīng)用圖12的方法，從而使能量流量控制器606的功率輸出匹配于負(fù)載602 的即時能量要求。在一個實施例中，控制器704根據(jù)以下中的至少一個來變化第一能量存儲設(shè)備的攝入率閾值、第二能量存儲設(shè)備的攝入率閾值、第一能量存儲設(shè)備的放電率閾值和第二能量存儲設(shè)備的放電率閾值與能量存儲設(shè)備關(guān)聯(lián)的冷卻能力、能量存儲設(shè)備的熱耗散系數(shù)、期望的環(huán)境空氣溫度分布圖、負(fù)載的期望能量要求、期望的循環(huán)速率分布圖和用于能源的能量產(chǎn)生分布圖?？刂破?04根據(jù)該獲取的地點特有數(shù)據(jù)來變化攝入和放電率閾值，從而使整個系統(tǒng)600的效率最大化。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到控制器704可以被配置成響應(yīng)于負(fù)載602的即時能量要求超過由能源604提供的功率來瞬時中斷圖12的方法。參照圖13，一種捕獲由能源604提供的超過負(fù)載602的即時能量要求的能量的方法開始于1302。在1304，控制器704確定由能源604提供的能量是否超過負(fù)載602的即時能量要求，并且如果未超過，則該過程在1306結(jié)束。如果能源604提供的能量超過負(fù)載602 的即時能量要求，則控制器704在1308確定第一能量存儲設(shè)備608是否可用于捕獲能量。 如果第一能量存儲設(shè)備608可用，則控制器704在1310確定由能源604提供的能量與負(fù)載 602的即時能量要求之間的差是否超過第一能量存儲設(shè)備608的攝入率閾值。如果未超過， 則控制器704向能量轉(zhuǎn)換器702發(fā)送適當(dāng)信號，使得在1312在第一能量存儲設(shè)備608中捕獲能量、然后繼續(xù)回到1304。如果在1310能源604提供的能量與負(fù)載602的即時能量要求之間的差超過第一能量存儲設(shè)備608的攝入率閾值或者第一能量存儲設(shè)備在1308不可用， 則控制器704繼續(xù)以在1314確定第二能量存儲設(shè)備610是否可用。如果第二能量存儲設(shè)備610不可用，則該過程在1308結(jié)束。如果第二能量存儲設(shè)備610可用，則控制器704向能量轉(zhuǎn)換器702發(fā)送適當(dāng)信號，使得第二能量存儲設(shè)備610在1316捕獲由能源604提供的超過負(fù)載的即時能量要求的能量，并且控制器繼續(xù)回到1304。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到當(dāng)放電能量存儲設(shè)備608、610時也可以應(yīng)用圖13的方法，從而使能量流量控制器606的功率輸出匹配于負(fù)載602的即時能量要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到控制器704可以被配置成響應(yīng)于負(fù)載602的即時能量要求超過由能源604提供的功率來瞬時中斷圖13的方法。參照圖14，一種平衡第一和第二能量存儲設(shè)備608、610的能量水平的方法開始于 1402。在1404，控制器704確定是否已經(jīng)經(jīng)過預(yù)定時間間隔。如果已經(jīng)達(dá)到預(yù)定時間間隔， 則在1406，控制器704向能量轉(zhuǎn)換器702發(fā)送適當(dāng)傳送信號，使得在第一能量存儲設(shè)備608 與第二能量存儲設(shè)備610之間傳送能量，直至第一能量存儲設(shè)備達(dá)到第一預(yù)定水平，并且控制器繼續(xù)回到1402。如果尚未達(dá)到預(yù)定時間間隔，則控制器704繼續(xù)以在1408確定任何能量存儲設(shè)備的能量水平是否已經(jīng)達(dá)到最大閾值或者最小閾值。如果尚未達(dá)到，則處理器 704繼續(xù)回到1402。如果已經(jīng)達(dá)到，則在1410，處理器704向能量轉(zhuǎn)換器702發(fā)送適當(dāng)信號，使得從已經(jīng)達(dá)到其最大閾值的能量存儲設(shè)備傳送能量或者使得向已經(jīng)達(dá)到其最小閾值的能量存儲設(shè)備傳送能量。處理器704在已經(jīng)達(dá)到其最大或者最小閾值的能量存儲設(shè)備達(dá)到能量存儲設(shè)備的預(yù)定水平時終止能量傳送。在一個實施例中，與每個能量存儲設(shè)備關(guān)聯(lián)的預(yù)定水平根據(jù)負(fù)載的期望能量要求分布圖并且根據(jù)能源的期望能量輸出分布圖而變化。 也就是說，收集的關(guān)于給定的時間段內(nèi)負(fù)載功率要求和能源功率輸出的的信息用來適配能量捕獲和提取算法，從而使整個系統(tǒng)600的效率最大化，并且預(yù)定水平(即，第一和第二預(yù)定水平)是針對它們的相應(yīng)能量存儲設(shè)備的充電的目標(biāo)狀態(tài)(例如，容量百分比)。參照圖15，系統(tǒng)1500的一個例子穩(wěn)定從能源向負(fù)載提供的功率。系統(tǒng)1500經(jīng)由變壓器1504連接至能源與負(fù)載之間的總線1502。在該例子中，能源是燃?xì)鉁u輪機能量和風(fēng)能的混合，其中風(fēng)能混合從供應(yīng)的能量的百分之15變化至百分之35，并且負(fù)載從共計約85MW變化至210 WL在該例子中，負(fù)載的能量要求分布圖是針對每個季節(jié)的M小時分布圖，并且能源的能量輸出分布圖也是針對每個季節(jié)的M小時分布圖。如上文討論的那樣，能量分布圖用來確定系統(tǒng)內(nèi)的變量(例如，用于每個能量存儲設(shè)備的最小和最大能量水平、用于每個能量存儲設(shè)備的預(yù)定目標(biāo)能量水平等)。在該系統(tǒng)中，循環(huán)的幾乎90%在2至 4MW/分鐘的范圍中。變壓器1504是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的可從多個商業(yè)供應(yīng)商獲得的 480Y/277V-22900 Δ 2500kVA 變壓器?？偩€ 1502 在近似 60Hz 時為 22. 9kV。系統(tǒng)1500包括第一鈉硫電池1506、第二鈉硫電池1508、鋰離子電池1510和鉛酸電池1512。鋰離子電池1510解決該系統(tǒng)1500的存儲容量的10%。鈉硫電池1506和1508 解決該系統(tǒng)1500的容量的30%。鉛酸電池解決該系統(tǒng)1500的容量的60%。在該例子中，僅采用鉛酸電池的系統(tǒng)將具有3-4年預(yù)期壽命，而存儲設(shè)備的該混合提供10-15年的預(yù)期壽命。電池中的每個具有關(guān)聯(lián)的直流(DC)斬波器(chopper) 1514、1516、1518和1520以及關(guān)聯(lián)的充電器1522、1524、15沈和15觀。當(dāng)系統(tǒng)1500正在向總線1502提供能量時，第一和/或第二 DC斬波器1514和1516調(diào)節(jié)從第一和/或第二鈉硫電池1506和1508至第一逆變器1530的功率。第一逆變器1530將來自第一和/或第二 DC斬波器1514和1516 的DC功率轉(zhuǎn)換成60Hz的交流(AC)480V信號。第一濾波器1534從60Hz 480V信號移除任何諧波噪聲并且向第一計量器1538提供該信號。第一計量器1538監(jiān)視去往系統(tǒng)1500和從系統(tǒng)1500到總線1502的能量流量以收集在提煉如下算法中使用的數(shù)據(jù)，這些算法根據(jù)其他系統(tǒng)條件來確定在哪個電池中存儲能量和從哪個電池提供能量。類似地，當(dāng)系統(tǒng)1500 正在向總線1502提供能量時，第三和/或第四DC斬波器1518和1520調(diào)節(jié)從鋰離子電池 1510和/或鉛酸電池1512到第二逆變器1532的功率。第二逆變器1532向第二諧波濾波器1536提供480V 60Hz信號，該第二諧波濾波器1536對用于第二計量器1540的該信號進(jìn)行濾波。來自第一和第二計量器1538和1540的能量通過變壓器1504到總線1502。當(dāng)系統(tǒng)1500正在存儲來自總線1502的能量時，第一和/或第二計量器1538和 1540從變壓器1540接收功率并且向第一、第二、第三和/或第四充電器1522、1524、1526和 15 中的任何充電器提供功率。每個充電器將接收的480V 60HZ功率轉(zhuǎn)換成用于它的相應(yīng)電池的DC功率。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到電池1506、1508、1510和1512可以從不同電壓的它們的各自充電器1522、1524、15 和15 接收能量并且以不同DC電壓存儲能量。另外，可以設(shè)置充電器以為它們的各自電池中的每個電池內(nèi)的電池提供批量充電以及單獨電池放電和均衡。在另一例子中，一種用于穩(wěn)定由基于燃?xì)鉁u輪機的發(fā)電廠向負(fù)載提供的能量的系統(tǒng)利用10%鋰離子電池、30%鈉硫電池和60%鉛酸電池的混合。在該例子中，負(fù)載的能量要求分布圖是針對每個季節(jié)的M小時分布圖。雖然燃?xì)鉁u輪機發(fā)電機可以以接近恒定的輸出水平操縱并且這樣做是最優(yōu)的，但是負(fù)載的即使能量要求變化。因此，要求發(fā)電廠變化燃?xì)鉁u輪機發(fā)電機的輸出水平而保持柴油機發(fā)電機待命用于超出操縱燃?xì)鉁u輪機發(fā)電機的能力的任何功率要求變化。在該例子中，混合能量存儲系統(tǒng)使燃?xì)鉁u輪機能夠以最優(yōu)效率操縱而又減少或者消除對發(fā)電廠保持柴油機發(fā)電機待命的需要，這減少發(fā)電廠的排放和成本。在另一例子中，一種用于穩(wěn)定由風(fēng)力渦輪機提供的能量的便攜系統(tǒng)包括飛輪、鋰離子電池和鉛酸電池。在該例子中，在能源(即一個或者多個風(fēng)力渦輪機)的能量輸出分布圖在M小時循環(huán)內(nèi)變化之時，負(fù)載的能量要求分布圖可能由于系統(tǒng)的便攜性質(zhì)而未知。 在一個實施例中，系統(tǒng)學(xué)習(xí)負(fù)載的M小時能量要求分布圖并且調(diào)整控制變量以優(yōu)化系統(tǒng)的能量效率。風(fēng)力渦輪機可以是例如由Vestas Wind Systems或者General Electric Company提供的任何渦輪機(例如，來自Vestas Wind Systems的V47_660kW)。在該例子中， 為了最大能量存儲密度和易于使用而設(shè)計系統(tǒng)，使得它是便攜的并且可以使用可再生能量來向小負(fù)載到中等負(fù)載提供恒定功率。該系統(tǒng)可以現(xiàn)場更換或者擴(kuò)充當(dāng)前由小型內(nèi)燃引擎發(fā)電機或者柴油機發(fā)電機提供的發(fā)電。系統(tǒng)也可以利用太陽能電池來向負(fù)載提供功率。在另一例子中，一種系統(tǒng)包括一個或者多個大型風(fēng)力渦輪機(諸如可從Vestas Wind Systems 或者 General Electric Company 獲得的風(fēng)力渦輪機(例如，General Electric 2. 5MW風(fēng)力渦輪機或者來自Vestas Wind Systems的V112-3. OMW))以向工廠提供功率。工廠一般在給定的時間段內(nèi)具有相對恒定的功率使用，而風(fēng)力渦輪機在它們的功率輸方面變化。例如，系統(tǒng)可以將未隨季節(jié)改變的M小時能量要求分布圖用于負(fù)載，而將針對每個季節(jié)的M小時能量分布圖用于風(fēng)力渦輪機。在該例子中，混合能量存儲系統(tǒng)包括飛輪陣列和鉛酸電池陣列。飛輪操作以響應(yīng)于在風(fēng)力渦輪機提供的功率與工廠需要的功率之間的明顯差異，而鉛酸電池陣列用來在低風(fēng)力時段期間向工廠提供功率。系統(tǒng)也可以在停風(fēng)超過鉛酸電池陣列連續(xù)提供工廠所需功率的能力的情況下具有來自發(fā)電廠的輸入或者能夠利用工廠處的柴油機發(fā)電機。在一個實施例中，一種穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的方法包括根據(jù)以下中的至少一個來確定第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的攝入率閾值以及第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的放電率閾值能量存儲設(shè)備的類型、能量存儲設(shè)備的初始容量、能量存儲設(shè)備的特征內(nèi)電阻、能量存儲設(shè)備的化學(xué)電阻、能量存儲設(shè)備的電解質(zhì)、能量存儲設(shè)備的溫度、能量存儲設(shè)備的充電狀態(tài)、能量存儲設(shè)備的容量損耗、能量存儲設(shè)備的攝入效率和能量存儲設(shè)備的放電效率。在一個實施例中，一種穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的方法包括根據(jù)以下中的至少一個來變化第一能量存儲設(shè)備的攝入率閾值、第二能量存儲設(shè)備的攝入率閾值、第一能量存儲設(shè)備的放電率閾值和第二能量存儲設(shè)備的放電率閾值與能量存儲設(shè)備關(guān)聯(lián)的冷卻能力、能量存儲設(shè)備的熱耗散系數(shù)、環(huán)境空氣溫度分布圖、負(fù)載的能量要求、循環(huán)速率分布圖和用于能源的能量產(chǎn)生分布圖。
在一個實施例中，一種穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的方法包括在第一能量存儲設(shè)備、第二能量存儲設(shè)備和第三能量存儲設(shè)備之一中捕獲能量。該方法還包括如果第二能量存儲設(shè)備的能量水平處于第二最大閾值，則在第三能量存儲設(shè)備中捕獲由能源產(chǎn)生的超過負(fù)載的即時能量要求的能量。第一能量存儲設(shè)備包括基于鋰的電化學(xué)電池的陣列。第二能量存儲設(shè)備包括鈉硫電化學(xué)電池陣列和鎳鎘電化學(xué)電池陣列中的至少一個。第三能量存儲設(shè)備包括鉛酸電化學(xué)電池陣列。第三能量存儲設(shè)備具有比第二能量存儲設(shè)備大的能量存儲容量。第二能量存儲設(shè)備具有比第一能量存儲設(shè)備大的能量存儲容量。在一個實施例中，一種用于向負(fù)載提供功率的系統(tǒng)包括能源、第一能量存儲設(shè)備、 第二能量存儲設(shè)備和能量流量控制器，該能量流量控制器包括功率監(jiān)視器、第一能量水平監(jiān)視器、第二能量水平監(jiān)視器、能量轉(zhuǎn)換器和控制器。能量流量控制器根據(jù)以下中的至少一個來確定第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的攝入率閾值以及第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的放電率閾值能量存儲設(shè)備的類型、能量存儲設(shè)備的初始容量、能量存儲設(shè)備的特征內(nèi)電阻、能量存儲設(shè)備的化學(xué)電阻、能量存儲設(shè)備的電解質(zhì)、能量存儲設(shè)備的溫度、能量存儲設(shè)備的充電狀態(tài)、能量存儲設(shè)備的容量損耗、能量存儲設(shè)備的攝入效率和能量存儲設(shè)備的放電效率。在一個實施例中，一種用于向負(fù)載提供功率的系統(tǒng)包括能源、第一能量存儲設(shè)備、 第二能量存儲設(shè)備和能量流量控制器，該能量流量控制器包括功率監(jiān)視器、第一能量水平監(jiān)視器、第二能量水平監(jiān)視器、能量轉(zhuǎn)換器和控制器。能量流量控制器根據(jù)以下中的至少一個來變化第一能量存儲設(shè)備的攝入率閾值、第二能量存儲設(shè)備的攝入率閾值、第一能量存儲設(shè)備的放電率閾值和第二能量存儲設(shè)備的放電率閾值與能量存儲設(shè)備關(guān)聯(lián)的冷卻能力、能量存儲設(shè)備的熱耗散系數(shù)、環(huán)境空氣溫度分布圖、負(fù)載的能量要求、循環(huán)速率分布圖和用于能源的能量產(chǎn)生分布圖。在一個實施例中，一種用于向負(fù)載提供功率的系統(tǒng)包括能源、第一能量存儲設(shè)備、 第二能量存儲設(shè)備和能量流量控制器，該能量流量控制器包括功率監(jiān)視器、第一能量水平監(jiān)視器、第二能量水平監(jiān)視器、能量轉(zhuǎn)換器和控制器。該系統(tǒng)還包括用于選擇性地捕獲功率并且選擇性地提供捕獲的功率的第三能量存儲設(shè)備。第一能量存儲設(shè)備包括基于鋰的電化學(xué)電池的陣列。第二能量存儲設(shè)備包括鈉硫電化學(xué)電池陣列和鎳鎘電化學(xué)電池陣列中的至少一個。第三能量存儲設(shè)備包括鉛酸電化學(xué)電池陣列。第三能量存儲設(shè)備具有比第二能量存儲設(shè)備大的能量存儲容量，并且第二能量存儲設(shè)備具有比第一能量存儲設(shè)備大的能量存儲容量。已經(jīng)在示例實施例中描述了本公開的各種原理。然而除了未具體描述的那些之外，在實施本發(fā)明時使用的上述步驟、公式、比例、元件、材料和組件的很多組合和修改也可以變化并且特別地適應(yīng)具體環(huán)境和操作要求而不脫離那些原理。本公開的其他變化和修改將為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所清楚，并且這樣的變化和修改在本發(fā)明的范圍內(nèi)。更特別地，可以在任何相互組合中使用圖8-14中所示方法。另外，各種實施例的描述這里參照附圖，這些附圖通過示范而非限制來示出本發(fā)明的實施例。盡管以充足的細(xì)節(jié)描述了這些實施例以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明， 但是應(yīng)當(dāng)理解可以實現(xiàn)其他實施例并且可以做出邏輯、例程或者機械改變而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，呈現(xiàn)這里的公開僅為了示例而非限制的目的。例如，在任何方法或者過程描述中記載的步驟可以按照任何順序來執(zhí)行并且除非另有明示則并不限于呈現(xiàn)的順序。另外，任何功能或者步驟可以外包給一個或者多個第三方或者由一個或者多個第三方執(zhí)行。另外，任何對單數(shù)組件的引用可以包括多個組件，并且任何對不止一個組件的引用可以包括單數(shù)組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉這里描述的系統(tǒng)(和系統(tǒng)的單獨操作組件中的組件)的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)用開發(fā)和傳統(tǒng)電路，使得這里不必詳細(xì)描述這些已知組件、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)。另外， 在這里包含的各圖中示出的連線旨在于表示在各種元件之間的示例性功能關(guān)系和/或物理耦合。應(yīng)當(dāng)注意很多替代或者附加功能關(guān)系或者物理連接可以存在于實際系統(tǒng)中。此外，這里提供的框圖和流程示的功能塊支持用于執(zhí)行指定功能的裝置的組合、用于執(zhí)行指定功能的步驟的組合和用于執(zhí)行指定功能的程序指令裝置。也將理解框圖和流程示的每個功能塊以及在框圖和流程示中的功能塊的組合可以由執(zhí)行指定功能或者步驟的基于專用硬件的電子設(shè)備和/或計算機系統(tǒng)或者由專用硬件與計算機指令的適當(dāng)組合實現(xiàn)。這里已經(jīng)關(guān)于具體實施例描述了益處、其他優(yōu)勢和針對問題的解決方案。然而益處、優(yōu)勢、針對問題的解決方案以及任何可以使任何益處、優(yōu)勢或者針對問題的解決方案出現(xiàn)或者變得更明顯的元素將不理解為本發(fā)明的關(guān)鍵、所需或者基本特征或者元素。本發(fā)明的范圍相應(yīng)地不受除了可以在要求保護(hù)本申請權(quán)益的申請中包括的權(quán)利要求書之外的內(nèi)容所限制，其中對元素的單數(shù)引用除非這樣明確闡述則不旨在意味著“一個并且僅一個”， 而是意味著“一個或多個”。另外，當(dāng)在權(quán)利要求書中使用與“A、B和C中的至少一個”類似的短語時，旨在于將該短語解釋為意味著僅A可以存在于一個實施例中、僅B可以存在于一個實施例中、僅C可以存在于一個實施例中或者元素A、B和C的任何組合可以存在于單個實施例中；例如，A和B、A和C、B和C或者A和B和C。盡管某些實施例可能已經(jīng)描述為方法，但是設(shè)想該方法可以實現(xiàn)為有形計算機可讀載體和/或介質(zhì)(諸如磁或者光學(xué)存儲器或者磁盤或者光盤)上的計算機程序指令。在本公開的范圍內(nèi)設(shè)想等同于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的上述實施例的元素的所有結(jié)構(gòu)、化學(xué)和功能元素。
權(quán)利要求
1.一種穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的方法，所述方法包括除非第一能量存儲設(shè)備的能量水平處于第一最大閾值，否則在所述第一能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的即時能量要求的能量；以及除非第二能量存儲設(shè)備的能量水平處于第二最大閾值，否則如果所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于所述第一最大閾值，則在所述第二能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的即時能量要求的能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括響應(yīng)于所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到所述第一最大閾值，從所述第一能量存儲設(shè)備向所述第二能量存儲設(shè)備傳送能量；以及響應(yīng)于所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到第一預(yù)定水平或者所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到所述第二最大閾值，終止從所述第一能量存儲設(shè)備向所述第二能量存儲設(shè)備傳送能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括除非所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于第一最小閾值，否則在所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量時，從所述第一能量存儲設(shè)備向所述負(fù)載提供能量；以及除非所述第二能量存儲設(shè)備的能量水平處于第二最小閾值，否則在所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量并且所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于所述第一最小閾值時，從所述第二能量存儲設(shè)備向所述負(fù)載提供能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括響應(yīng)于所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到第一最小閾值，從所述第二能量存儲設(shè)備向所述第一能量存儲設(shè)備傳送能量；以及響應(yīng)于所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到第一預(yù)定水平或者所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到第二最小閾值，終止從所述第二能量存儲設(shè)備向所述第一能量存儲設(shè)備傳送能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以預(yù)定時間間隔在所述第一能量存儲設(shè)備與所述第二能量存儲設(shè)備之間傳送能量，所述傳送包括如果所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平大于所述第一預(yù)定水平，則從所述第一能量存儲設(shè)備向所述第二能量存儲設(shè)備提供能量；如果所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平小于所述第一預(yù)定水平，則從所述第二能量存儲設(shè)備向所述第一能量存儲設(shè)備提供能量；以及當(dāng)所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到所述第一預(yù)定水平或者所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到所述第二最小閾值或者所述第二最大閾值時，終止從所述第一能量存儲設(shè)備向所述第二能量存儲設(shè)備或者從所述第二能量存儲設(shè)備向所述第一能量存儲設(shè)備提供能量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)所述負(fù)載的能量要求分布圖來變化所述第一能量存儲設(shè)備的第一預(yù)定水平和所述第二能量存儲設(shè)備的第二預(yù)定水平；根據(jù)所述能源的能量輸出分布圖來變化所述第一能量存儲設(shè)備的所述第一預(yù)定水平和所述第二能量存儲設(shè)備的所述第二預(yù)定水平；以及根據(jù)能量存儲設(shè)備的溫度、所述能量存儲設(shè)備的減少的存儲或者放電效率、所述能量存儲設(shè)備的削減的容量、所述能量存儲設(shè)備的循環(huán)數(shù)量和所述能量存儲設(shè)備的應(yīng)變來防止在所述第一和第二能量存儲設(shè)備中的至少一個中的能量的捕獲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第一能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的即時能量要求的能量還包括在所述第一能量存儲設(shè)備中捕獲超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量直至所述第一能源的攝入率閾值；以及在所述第二能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量還包括在所述第二能量存儲設(shè)備中捕獲超過所述負(fù)載的所述即時能量要求與所述第一能源的所述攝入率閾值之和的能量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括當(dāng)所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量時，從所述第一能量存儲設(shè)備向所述負(fù)載提供能量直至所述第一能量存儲設(shè)備的放電率閾值；以及當(dāng)所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量與所述第一能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值之和時，從所述第二能量存儲設(shè)備向所述負(fù)載提供能量直至所述第二能量存儲設(shè)備的放電率閾值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括根據(jù)以下中的至少一個來確定所述第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的所述攝入率閾值以及所述第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的放電率閾值所述能量存儲設(shè)備的類型、所述能量存儲設(shè)備的初始容量、所述能量存儲設(shè)備的特征內(nèi)電阻、所述能量存儲設(shè)備的化學(xué)電阻、所述能量存儲設(shè)備的電解質(zhì)、所述能量存儲設(shè)備的溫度、所述能量存儲設(shè)備的充電狀態(tài)、所述能量存儲設(shè)備的容量損耗、所述能量存儲設(shè)備的攝入效率和所述能量存儲設(shè)備的放電效率。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括根據(jù)以下中的至少一個來變化所述第一能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值、所述第二能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值、所述第一能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值和所述第二能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值與所述能量存儲設(shè)備關(guān)聯(lián)的冷卻能力、所述能量存儲設(shè)備的熱耗散系數(shù)、環(huán)境空氣溫度分布圖、所述負(fù)載的能量要求、循環(huán)速率分布圖和用于所述能源的能量產(chǎn)生分布圖。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括如果所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于所述第二最大閾值，則在第三能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量，其中所述第一能量存儲設(shè)備包括基于鋰的電化學(xué)電池陣列；所述第二能量存儲設(shè)備包括鈉硫電化學(xué)電池陣列和鎳鎘電化學(xué)電池陣列中的至少一個；所述第三能量存儲設(shè)備包括鉛酸電化學(xué)電池陣列；所述第三能量存儲設(shè)備具有比所述第二能量存儲設(shè)備大的能量存儲容量；以及所述第二能量存儲設(shè)備具有比所述第一能量存儲設(shè)備大的能量存儲容量。
12.一種用于向負(fù)載提供功率的系統(tǒng)，包括能源，用于提供功率；第一能量存儲設(shè)備，用于選擇性地從所述能源捕獲功率并且選擇性地向所述負(fù)載提供捕獲的功率；第二能量存儲設(shè)備，用于選擇性地從所述能源捕獲功率并且選擇性地向所述負(fù)載提供捕獲的功率；能量流量控制器，包括功率監(jiān)視器，用于監(jiān)視在所述能源提供的功率與所述負(fù)載的即時能量要求之間的差并且產(chǎn)生指示監(jiān)視的差的功率信號；第一能量水平監(jiān)視器，用于監(jiān)視所述第一能量存儲設(shè)備的能量水平并且提供指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平的第一能量水平信號；第二能量水平監(jiān)視器，用于監(jiān)視所述第二能量存儲設(shè)備的能量水平并且提供指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平的第二能量水平信號；能量轉(zhuǎn)換器，響應(yīng)于捕獲信號用于將來自所述能源的功率轉(zhuǎn)換成用于所述第一和第二能量存儲設(shè)備中的至少一個的功率并且響應(yīng)于開關(guān)信號用于將轉(zhuǎn)換的功率引導(dǎo)向所述第一能量存儲設(shè)備和所述第二能量存儲設(shè)備中的至少一個；以及控制器，用于接收所述功率信號、所述第一能量水平信號和所述第二能量水平信號，所述控制器根據(jù)所述功率信號確定由所述能源提供的功率超過所述負(fù)載的即時能量要求并且向所述能量轉(zhuǎn)換器提供所述捕獲信號和所述開關(guān)信號，使得除非所述第一能量水平信號指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于第一最大閾值，否則在所述第一能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源提供的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量，因此所述控制器變更所述開關(guān)信號，使得除非所述第二能量水平信號指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于第二最大閾值，否則所述能量轉(zhuǎn)換器將超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量弓I導(dǎo)向所述第二能量存儲設(shè)備。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述能量轉(zhuǎn)換器包括整流器，用于將來自所述能源的功率轉(zhuǎn)換成用于在所述第一能量存儲設(shè)備和所述第二能量存儲設(shè)備中的至少一個中存儲的能量；以及逆變器，用于將來自所述第一能量存儲設(shè)備和所述第二能量存儲設(shè)備中的至少一個的能量轉(zhuǎn)換成用于所述負(fù)載的功率。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述能量轉(zhuǎn)換器還響應(yīng)于來自所述控制器的第一傳送信號用于向所述第二能量存儲設(shè)備傳送來自所述第一能量存儲設(shè)備的能量，其中所述控制器當(dāng)所述第一能量水平信號指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到所述第一最大閾值時提供所述第一傳送信號；以及響應(yīng)于指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定水平的所述第一能量水平信號或者指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到所述第二最大閾值的所述第二能量水平信號來終止提供所述第一傳送信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述能量轉(zhuǎn)換器還響應(yīng)于放電信號用于將來自所述第一和第二能量存儲設(shè)備中的至少一個的能量轉(zhuǎn)換成用于所述負(fù)載的功率并且響應(yīng)于所述開關(guān)信號用于確定轉(zhuǎn)換來自所述第一和第二能量存儲設(shè)備中的哪個的能量，并且其中所述控制器在所述功率信號指示所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量時向所述能量轉(zhuǎn)換器提供所述放電信號和所述開關(guān)信號，使得除非所述第一能量水平信號指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于第一最小閾值，否則從所述第一能量存儲設(shè)備提供所述能量，因此所述控制器變更所述開關(guān)信號，使得除非所述第二能量水平信號指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于第二最小閾值，否則所述能量轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換來自所述第二能量存儲設(shè)備的能量用于所述負(fù)載。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述能量轉(zhuǎn)換器還響應(yīng)于第二傳送信號用于向所述第一能量存儲設(shè)備傳送來自所述第二能量存儲設(shè)備的能量，并且其中所述控制器響應(yīng)于指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到所述第一最小閾值的所述第一能量水平信號，向所述能量轉(zhuǎn)換器提供所述第二傳送信號；以及響應(yīng)于指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定水平的所述第一能量水平信號或者指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到所述第二最小閾值的所述第二能量水平信號，終止向所述能量轉(zhuǎn)換器提供所述第二傳送信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述控制器以預(yù)定時間間隔選擇性地向所述能量轉(zhuǎn)換器提供所述第一傳送信號和所述第二傳送信號中之一，所述控制器如果所述第一能量水平信號指示所述第一能量存儲設(shè)備的能量水平大于所述第一預(yù)定水平，則提供所述第一能量傳送信號；如果所述第二能量水平信號指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平小于所述第一預(yù)定水平，則提供所述第二能量傳送信號；以及當(dāng)所述第一能量水平信號指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到所述第一預(yù)定水平或者所述第二能量水平信號指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到所述第二最小閾值或者所述第二最大閾值時，終止提供所述第一能量傳送信號或者所述第二能量傳送信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述控制器根據(jù)所述負(fù)載的能量要求分布圖來變化所述第一能量存儲設(shè)備的第一預(yù)定水平和所述第二能量存儲設(shè)備的第二預(yù)定水平；所述控制器根據(jù)所述能源的能量輸出分布圖來變化所述第一能量存儲設(shè)備的所述第一預(yù)定水平和所述第二能量存儲設(shè)備的所述第二預(yù)定水平；以及所述控制器根據(jù)能量存儲設(shè)備的溫度、所述能量存儲設(shè)備的減少的存儲或者放電效率、所述能量存儲設(shè)備的削減的容量、所述能量存儲設(shè)備的循環(huán)數(shù)量和所述能量存儲設(shè)備的應(yīng)變來防止在所述第一和第二能量存儲設(shè)備中的至少一個中捕獲能量。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述能量流量控制器在所述第一能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的即時能量要求的能量直至所述第一能源的攝入率閾值；以及所述能量流量控制器在所述第二能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求與所述第一能源的所述攝入率閾值之和的能量。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述能量流量控制器在所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的能量時向所述負(fù)載提供來自所述第一能量存儲設(shè)備的能量直至所述第一能量存儲設(shè)備的放電率閾值；以及所述能量流量控制器在所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量與所述第一能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值之和時向所述負(fù)載提供來自所述第二能量存儲設(shè)備的能量直至所述第二能量存儲設(shè)備的放電率閾值。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述能量流量控制器根據(jù)以下中的至少一個來確定所述第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的所述攝入率閾值以及所述第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的放電率閾值所述能量存儲設(shè)備的類型、所述能量存儲設(shè)備的初始容量、所述能量存儲設(shè)備的特征內(nèi)電阻、所述能量存儲設(shè)備的化學(xué)電阻、所述能量存儲設(shè)備的電解質(zhì)、所述能量存儲設(shè)備的溫度、所述能量存儲設(shè)備的充電狀態(tài)、所述能量存儲設(shè)備的容量損耗、所述能量存儲設(shè)備的攝入效率和所述能量存儲設(shè)備的放電效率。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述能量流量控制器根據(jù)根據(jù)以下中的至少一個來變化所述第一能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值、所述第二能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值、所述第一能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值和所述第二能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值與所述能量存儲設(shè)備關(guān)聯(lián)的冷卻能力、所述能量存儲設(shè)備的熱耗散系數(shù)、環(huán)境空氣溫度分布圖、所述負(fù)載的能量要求、循環(huán)速率分布圖和用于所述能源的能量產(chǎn)生分布圖。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括用于選擇性地捕獲功率并且選擇性地提供捕獲的功率的第三能量存儲設(shè)備，其中所述第一能量存儲設(shè)備包括基于鋰的電化學(xué)電池陣列；所述第二能量存儲設(shè)備包括鈉硫電化學(xué)電池陣列和鎳鎘電化學(xué)電池陣列中的至少一個；所述第三能量存儲設(shè)備包括鉛酸電化學(xué)電池陣列；所述第三能量存儲設(shè)備具有比所述第二能量存儲設(shè)備大的能量存儲容量；以及所述第二能量存儲設(shè)備具有比所述第一能量存儲設(shè)備大的能量存儲容量。
24.一種穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的方法，所述方法包括除非第一能量存儲設(shè)備的能量水平處于第一最大閾值，否則在所述第一能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的即時能量要求的能量持續(xù)第一預(yù)定的時間量；以及除非第二能量存儲設(shè)備的能量水平處于第二最大閾值，否則在所述第一預(yù)定的時間量過期之后所述能源繼續(xù)產(chǎn)生超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量時或者在所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于所述第一最大閾值時，在所述第二能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，還包括響應(yīng)于所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到所述第一最大閾值，從所述第一能量存儲設(shè)備向所述第二能量存儲設(shè)備傳送能量；以及響應(yīng)于所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到第一預(yù)定水平或者所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到所述第二最大閾值，終止從所述第一能量存儲設(shè)備向所述第二能量存儲設(shè)備傳送能量。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，還包括響應(yīng)于所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到所述最大閾值，從所述第二能量存儲設(shè)備向所述第一能量存儲設(shè)備傳送能量；以及響應(yīng)于所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到第二預(yù)定水平或者所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到第一預(yù)定水平，終止從所述第二能量存儲設(shè)備向所述第一能量存儲設(shè)備傳送能量。
27.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，還包括除非所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于第一最小閾值，否則在所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量時，從所述第一能量存儲設(shè)備向所述負(fù)載提供能量持續(xù)第二預(yù)定的時間量；以及除非所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于第二最小閾值，否則在所述負(fù)載的所述即時能量要求在所述第二預(yù)定的時間量之后繼續(xù)超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量時或者在所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于所述第一最大閾值時，從所述第二能量存儲設(shè)備向所述負(fù)載提供能量。
28.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，還包括響應(yīng)于所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到第二最小閾值，從所述第一能量存儲設(shè)備向所述第二能量存儲設(shè)備傳送能量；以及響應(yīng)于所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到第二預(yù)定水平或者所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到所述第一最小閾值，終止從所述第一能量存儲設(shè)備向所述第二能量存儲設(shè)備傳送能量。
29.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，還包括以預(yù)定時間間隔在所述第一能量存儲設(shè)備與所述第二能量存儲設(shè)備之間傳送能量，所述傳送包括如果所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平大于第一預(yù)定水平，則從所述第一能量存儲設(shè)備向所述第二能量存儲設(shè)備提供能量；如果所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平小于第一預(yù)定水平，則從所述第二能量存儲設(shè)備向所述第一能量存儲設(shè)備提供能量；當(dāng)所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到所述第一預(yù)定水平或者所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平達(dá)到所述第二最小閾值或者第二最大閾值時，終止從所述第一能量存儲設(shè)備向所述第二能量存儲設(shè)備提供能量。
30.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，還包括根據(jù)所述負(fù)載的能量要求分布圖來變化所述第一能量存儲設(shè)備的第一預(yù)定水平和所述第二能量存儲設(shè)備的第二預(yù)定水平；根據(jù)所述能源的所述能量輸出分布圖來變化所述第一能量存儲設(shè)備的所述第一預(yù)定水平和所述第二能量存儲設(shè)備的所述第二預(yù)定水平；以及根據(jù)所述能量存儲設(shè)備的溫度、所述能量存儲設(shè)備的減少的存儲或者放電效率、所述能量存儲設(shè)備的削減的容量、所述能量存儲設(shè)備的循環(huán)數(shù)量和所述能量存儲設(shè)備的應(yīng)變來防止在所述第一和第二能量存儲設(shè)備中的至少一個中的能量的捕獲。
31.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中在所述第一能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的即時能量要求的能量還包括在所述第一能量存儲設(shè)備中捕獲超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量直至所述第一能源的攝入率閾值；以及在所述第二能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量還包括在所述第二能量存儲設(shè)備中捕獲超過所述負(fù)載的所述即時能量要求與所述第一能源的所述攝入率閾值之和的能量。
32.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，還包括當(dāng)所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量時，從所述第一能量存儲設(shè)備向所述負(fù)載提供能量直至所述第一能量存儲設(shè)備的放電率閾值；以及當(dāng)所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量與所述第一能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值之和時，從所述第二能量存儲設(shè)備向所述負(fù)載提供能量直至所述第二能量存儲設(shè)備的放電率閾值。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，還包括根據(jù)以下中的至少一個來確定所述第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的所述攝入率閾值以及所述第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的放電率閾值所述能量存儲設(shè)備的類型、所述能量存儲設(shè)備的初始容量、所述能量存儲設(shè)備的特征內(nèi)電阻、所述能量存儲設(shè)備的化學(xué)電阻、所述能量存儲設(shè)備的電解質(zhì)、所述能量存儲設(shè)備的溫度、所述能量存儲設(shè)備的充電狀態(tài)、所述能量存儲設(shè)備的容量損耗、所述能量存儲設(shè)備的攝入效率和所述能量存儲設(shè)備的放電效率。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，還包括根據(jù)以下中的至少一個來變化所述第一能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值、所述第二能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值、所述第一能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值和所述第二能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值與所述能量存儲設(shè)備關(guān)聯(lián)的冷卻能力、所述能量存儲設(shè)備的熱耗散系數(shù)、環(huán)境空氣溫度分布圖、所述負(fù)載的能量要求、循環(huán)速率分布圖和用于所述能源的能量產(chǎn)生效率。
35.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中在所述第二能量存儲設(shè)備中捕獲能量持續(xù)第二預(yù)定的時間量；并且所述方法還包括當(dāng)在所述第二預(yù)定的時間量到期之后所述能源繼續(xù)產(chǎn)生超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量時或者當(dāng)所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于所述第二最大閾值時， 在第三能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量， 其中所述第一能量存儲設(shè)備包括基于鋰的電化學(xué)電池陣列；所述第二能量存儲設(shè)備包括鈉硫電化學(xué)電池陣列和鎳鎘電化學(xué)電池陣列中的至少一個；所述第三能量存儲設(shè)備包括鉛酸電化學(xué)電池陣列；所述第三能量存儲設(shè)備具有比所述第二能量存儲設(shè)備大的能量存儲容量；以及所述第二能量存儲設(shè)備具有比所述第一能量存儲設(shè)備大的能量存儲容量。
36.一種用于向負(fù)載提供功率的系統(tǒng)，包括能源，用于提供功率；第一能量存儲設(shè)備，用于選擇性地從所述能源捕獲功率并且選擇性地向所述負(fù)載提供捕獲的功率；第二能量存儲設(shè)備，用于選擇性地從所述能源捕獲功率并且選擇性地向所述負(fù)載提供捕獲的功率；能量流量控制器，包括功率監(jiān)視器，用于監(jiān)視在所述能源提供的功率與所述負(fù)載的即時能量要求之間的差并且產(chǎn)生指示監(jiān)視的差的功率信號；第一能量水平監(jiān)視器，用于監(jiān)視所述第一能量存儲設(shè)備的能量水平并且提供指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平的第一能量水平信號；第二能量水平監(jiān)視器，用于監(jiān)視所述第二能量存儲設(shè)備的能量水平并且提供指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平的第二能量水平信號；能量轉(zhuǎn)換器，響應(yīng)于捕獲信號用于將來自所述能源的功率轉(zhuǎn)換成用于所述第一和第二能量存儲設(shè)備中的至少一個的功率并且響應(yīng)于開關(guān)信號用于將轉(zhuǎn)換的功率引導(dǎo)向所述第一能量存儲設(shè)備和所述第二能量存儲設(shè)備中的至少一個；以及控制器，用于接收所述功率信號、所述第一能量水平信號和所述第二能量水平信號，所述控制器根據(jù)所述功率信號確定由所述能源提供的所述功率超過所述負(fù)載的即時能量要求并且向所述能量轉(zhuǎn)換器提供所述捕獲信號和所述開關(guān)信號，使得除非所述第一能量水平信號指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于第一最大閾值，否則在所述第一能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源提供的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的所述能量持續(xù)第一預(yù)定的時間量，因此所述控制器變更所述開關(guān)信號，使得除非所述第二能量水平信號指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于第二最大閾值，否則所述能量轉(zhuǎn)換器將超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量引導(dǎo)向所述第二能量存儲設(shè)備。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述能量轉(zhuǎn)換器還包括整流器，用于將來自所述能源的功率轉(zhuǎn)換成用于在所述第一能量存儲設(shè)備和所述第二能量存儲設(shè)備中的至少一個中存儲的能量；以及逆變器，用于將來自所述第一能量存儲設(shè)備和所述第二能量存儲設(shè)備中的至少一個的能量轉(zhuǎn)換成用于所述負(fù)載的功率。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述能量轉(zhuǎn)換器還響應(yīng)于來自所述控制器的第一傳送信號用于向所述第二能量存儲設(shè)備傳送來自所述第一能量存儲設(shè)備的能量，其中所述控制器當(dāng)所述第一能量水平信號指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到所述第一最大閾值時提供所述第一傳送信號；以及響應(yīng)于指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定水平的所述第一能量水平信號或者指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到所述第二最大閾值的所述第二能量水平信號來終止提供所述第一傳送信號。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述能量轉(zhuǎn)換器還響應(yīng)于來自所述控制器的第二傳送信號用于向所述第一能量存儲設(shè)備傳送來自所述第二能量存儲設(shè)備的能量，其中所述控制器當(dāng)所述第二能量水平信號指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到所述第二最大閾值時提供所述第二傳送信號；以及響應(yīng)于指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到第二預(yù)定水平的所述第二能量水平信號或者指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定水平的所述第一能量水平信號來終止提供所述第二傳送信號。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述能量轉(zhuǎn)換器還響應(yīng)于放電信號用于將來自所述第一和第二能量存儲設(shè)備中的至少一個的能量轉(zhuǎn)換成用于所述負(fù)載的功率并且響應(yīng)于所述開關(guān)信號用于確定轉(zhuǎn)換來自所述第一和第二能量存儲設(shè)備中的哪個的能量，并且其中所述控制器在所述功率信號指示所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量時向所述能量轉(zhuǎn)換器提供所述放電信號和所述開關(guān)信號，使得除非所述第一能量水平信號指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于第一最小閾值，否則從所述第一能量存儲設(shè)備提供所述能量持續(xù)第二預(yù)定的時間量，因此所述控制器變更所述開關(guān)信號， 使得除非所述第二能量水平信號指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平處于第二最小閾值，否則所述能量轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換來自所述第二能量存儲設(shè)備的能量用于所述負(fù)載。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述能量轉(zhuǎn)換器還響應(yīng)于來自所述控制器的第一傳送信號用于向所述第二能量存儲設(shè)備傳送來自所述第一能量存儲設(shè)備的能量，其中所述控制器當(dāng)所述第二能量水平信號指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到第二最小閾值時提供所述第一傳送信號；以及響應(yīng)于指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到第二預(yù)定水平的所述第二能量水平信號或者指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到第一最小閾值的所述第一能量水平信號來終止提供所述第一傳送信號。
42.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述控制器以預(yù)定時間間隔選擇性地向所述能量轉(zhuǎn)換器提供所述第一傳送信號和所述第二傳送信號中之一，所述控制器如果所述第一能量水平信號指示所述第一能量存儲設(shè)備的能量水平大于所述第一預(yù)定水平，則提供所述第一能量傳送信號；如果所述第二能量水平信號指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平小于所述第一預(yù)定水平，則提供所述第二能量傳送信號；以及當(dāng)所述第一能量水平信號指示所述第一能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到所述第一預(yù)定水平或者所述第二能量水平信號指示所述第二能量存儲設(shè)備的所述能量水平已經(jīng)達(dá)到所述第二最小閾值或者所述第二最大閾值時，終止提供所述第一能量傳送信號或者所述第二能量傳送信號。
43.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述控制器根據(jù)所述負(fù)載的能量要求分布圖來變化所述第一能量存儲設(shè)備的第一預(yù)定水平和所述第二能量存儲設(shè)備的第二預(yù)定水平；所述控制器根據(jù)所述能源的能量輸出分布圖來變化所述第一能量存儲設(shè)備的所述第一預(yù)定水平和所述第二能量存儲設(shè)備的所述第二預(yù)定水平；以及所述控制器根據(jù)所述能量存儲設(shè)備的溫度、所述能量存儲設(shè)備的減少的存儲或者放電效率、所述能量存儲設(shè)備的削減的容量、所述能量存儲設(shè)備的循環(huán)數(shù)量和所述能量存儲設(shè)備的應(yīng)變來防止在所述第一和第二能量存儲設(shè)備中的至少一個中捕獲能量。
44.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述能量流量控制器在所述第一能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的即時能量要求的能量直至所述第一能源的攝入率閾值；以及所述能量流量控制器在所述第二能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求與所述第一能源的所述攝入率閾值之和的能量。
45.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述能量流量控制器在所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量時，向所述負(fù)載提供來自所述第一能量存儲設(shè)備的能量直至所述第一能量存儲設(shè)備的放電率閾值；以及所述能量流量控制器在所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量與所述第一能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值之和時，向所述負(fù)載提供來自所述第二能量存儲設(shè)備的能量直至所述第二能量存儲設(shè)備的放電率閾值。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述能量流量控制器根據(jù)以下中的至少一個來確定所述第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的所述攝入率閾值以及所述第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的放電率閾值所述能量存儲設(shè)備的類型、所述能量存儲設(shè)備的初始容量、所述能量存儲設(shè)備的特征內(nèi)電阻、所述能量存儲設(shè)備的化學(xué)電阻、所述能量存儲設(shè)備的電解質(zhì)、所述能量存儲設(shè)備的溫度、所述能量存儲設(shè)備的充電狀態(tài)、所述能量存儲設(shè)備的容量損耗、所述能量存儲設(shè)備的攝入效率和所述能量存儲設(shè)備的放電效率。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述能量流量控制器根據(jù)以下中的至少一個來變化所述第一能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值、所述第二能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值、所述第一能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值和所述第二能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值與所述能量存儲設(shè)備關(guān)聯(lián)的冷卻能力、所述能量存儲設(shè)備的熱耗散系數(shù)、環(huán)境空氣溫度分布圖、所述負(fù)載的能量要求、循環(huán)速率分布圖和用于所述能源的能量產(chǎn)生分布圖。
48.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，還包括用于選擇性地捕獲功率并且選擇性地提供捕獲的功率的第三能量存儲設(shè)備，其中所述第一能量存儲設(shè)備包括基于鋰的電化學(xué)電池陣列；所述第二能量存儲設(shè)備包括鈉硫電化學(xué)電池陣列和鎳鎘電化學(xué)電池陣列中的至少一個；所述第三能量存儲設(shè)備包括鉛酸電化學(xué)電池陣列；所述第三能量存儲設(shè)備具有比所述第二能量存儲設(shè)備大的能量存儲容量；以及所述第二能量存儲設(shè)備具有比所述第一能量存儲設(shè)備大的能量存儲容量。
49.一種穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的方法，所述方法包括在第一能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的即時能量要求的能量直至所述第一能源的攝入率閾值；以及在第二能量存儲設(shè)備中捕獲由所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求與所述第一能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值之和的能量。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，還包括當(dāng)所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量時，從所述第一能量存儲設(shè)備向所述負(fù)載提供能量直至所述第一能量存儲設(shè)備的放電率閾值；以及當(dāng)所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源產(chǎn)生的所述能量與所述第一能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值之和時，從所述第二能量存儲設(shè)備向所述負(fù)載提供能量直至所述第二能量存儲設(shè)備的放電率閾值。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中根據(jù)以下中的至少一個來確定所述第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的所述攝入率閾值以及所述第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的放電率閾值所述能量存儲設(shè)備的類型、所述能量存儲設(shè)備的初始容量、所述能量存儲設(shè)備的特征內(nèi)電阻、所述能量存儲設(shè)備的化學(xué)電阻、所述能量存儲設(shè)備的電解質(zhì)、所述能量存儲設(shè)備的溫度、所述能量存儲設(shè)備的充電狀態(tài)、所述能量存儲設(shè)備的容量損耗、所述能量存儲設(shè)備的攝入效率和所述能量存儲設(shè)備的放電效率。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，還包括根據(jù)以下中的至少一個來變化所述第一能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值、所述第二能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值、所述第一能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值和所述第二能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值與所述能量存儲設(shè)備關(guān)聯(lián)的冷卻能力、所述能量存儲設(shè)備的熱耗散系數(shù)、環(huán)境空氣溫度分布圖、所述負(fù)載的能量要求、循環(huán)速率分布圖和用于所述能源的能量產(chǎn)生分布圖。
53.一種穩(wěn)定由能源向負(fù)載提供的功率的方法，所述方法包括除非所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的即時能量要求的能量超過第一能量存儲設(shè)備的攝入率閾值，否則在所述第一能量存儲設(shè)備中捕獲產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量；以及如果所述能源產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量超過第一能量存儲設(shè)備的能量攝入率閾值，則在第二能量存儲設(shè)備中捕獲產(chǎn)生的超過所述負(fù)載的所述即時能量要求的能量。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中所述第二能量存儲設(shè)備具有比所述第一能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值大的攝入率閾值。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，還包括當(dāng)所述負(fù)載的所述即時能量要求超過由所述能源提供的所述能量并且所述負(fù)載的所述即時能量要求與所述能源產(chǎn)生的所述能量之間的差小于所述第一能量存儲設(shè)備的放電率閾值時，從所述第一能量存儲設(shè)備向所述負(fù)載提供能量；以及當(dāng)所述負(fù)載的所述即時能量要求與所述能源提供的所述能量之間的差超過所述第一能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值時，從所述第二能量存儲設(shè)備向所述負(fù)載提供能量。
56.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中根據(jù)以下中的至少一個來確定所述第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的所述攝入率閾值以及所述第一和第二能量存儲設(shè)備中每個的放電率閾值所述能量存儲設(shè)備的類型、所述能量存儲設(shè)備的初始容量、所述能量存儲設(shè)備的特征內(nèi)電阻、所述能量存儲設(shè)備的化學(xué)電阻、所述能量存儲設(shè)備的電解質(zhì)、所述能量存儲設(shè)備的溫度、所述能量存儲設(shè)備的充電狀態(tài)、所述能量存儲設(shè)備的容量損耗、所述能量存儲設(shè)備的攝入效率和所述能量存儲設(shè)備的放電效率。
57.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，還包括根據(jù)以下中的至少一個來變化所述第一能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值、所述第二能量存儲設(shè)備的所述攝入率閾值、所述第一能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值和所述第二能量存儲設(shè)備的所述放電率閾值與所述能量存儲設(shè)備關(guān)聯(lián)的冷卻能力、所述能量存儲設(shè)備的熱耗散系數(shù)、環(huán)境空氣溫度分布圖、所述負(fù)載的能量要求、循環(huán)速率分布圖和用于所述能源的能量產(chǎn)生分布圖。
全文摘要
本公開一般地涉及穩(wěn)定由能源提供的能量，并且更特別地涉及用于使用多個類型的能量存儲設(shè)備來選擇性地捕獲和提供能量的系統(tǒng)和方法。能源提供能量，并且能量存儲設(shè)備選擇性地捕獲由能源提供的超過負(fù)載的即使能量要求的能量并且在負(fù)載的即時能量要求超過由能源提供的能量時選擇性地提供能量。
文檔編號H02J7/35GK102449873SQ201080024080
公開日2012年5月9日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者米勒 G., 德莫特 J., 帕羅 M., 穆爾 R., 諾林 R., 武 V. 申請人:伊格皮切爾科技有限責(zé)任公司