于在特殊情況下解決電網(wǎng)問(wèn)題。為此，該本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)是基于有限的模塊或系統(tǒng)存儲(chǔ)容量以及模塊或系統(tǒng)輸出。
[0027]為了防止外部數(shù)據(jù)(控制命令)的接收被干擾，根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該模塊控制系統(tǒng)被設(shè)置為具有模塊存儲(chǔ)容量和模塊輸出，在連接著的本地電源電網(wǎng)中，僅僅在執(zhí)行本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)時(shí)可用，直到外部數(shù)據(jù)可以再次被接收。為了檢測(cè)出數(shù)據(jù)接收的失敗，該模塊控制系統(tǒng)可以定期向外發(fā)送測(cè)試信號(hào)并處理相應(yīng)的返回信號(hào)的缺失，作為干擾接收的核實(shí)。例如，此測(cè)試信號(hào)是所謂數(shù)碼信號(hào)交換，其被用于確認(rèn)該通信連接是否存在。本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)的優(yōu)化為，在對(duì)外通信失敗之后，該模塊控制系統(tǒng)不再接收任何反饋，在當(dāng)前非本地電源電網(wǎng)的狀態(tài)。如果該模塊控制系統(tǒng)此后只是處理當(dāng)前任務(wù)而沒(méi)有進(jìn)一步的外部數(shù)據(jù)(控制命令)可被接收，這可能會(huì)處于特殊情況下，由于過(guò)載甚至?xí)?dǎo)致供電電網(wǎng)的故障。因此，僅執(zhí)行本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)是有利的，該能量存儲(chǔ)系統(tǒng)有義務(wù)執(zhí)行它們，并且如有必要可保持這些本地化任務(wù)的適當(dāng)性，通過(guò)其自己的測(cè)量單元監(jiān)督其本身。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，該能量存儲(chǔ)模塊包括一個(gè)或更多的測(cè)量單元，在各自連接著的電源電網(wǎng)中用于測(cè)量單個(gè)或多個(gè)相關(guān)的數(shù)據(jù)，并且該模塊控制系統(tǒng)通過(guò)使用外部數(shù)據(jù)(控制命令)為了本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)被用于控制能量存儲(chǔ)模塊，基于該測(cè)得的相關(guān)數(shù)據(jù)處于這些本地或非本地電源電網(wǎng)中。其中，該測(cè)量單元可以集成到本地和/或非本地電源電網(wǎng)，或者被安排在一個(gè)或多個(gè)本地電源電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)上。該測(cè)量單元也可被安排在所述能量存儲(chǔ)模塊和本地和/或非本地電源電網(wǎng)之間的連接點(diǎn)上。例如，本發(fā)明的范圍之內(nèi)的測(cè)量單元為測(cè)量探頭，用于測(cè)量線(xiàn)頻率和線(xiàn)電壓，作為對(duì)于連接著的本地電源電網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)的例子。例如，另外的測(cè)量變量為，作為時(shí)間的函數(shù)的電壓趨勢(shì)，相位角，中性點(diǎn)，線(xiàn)頻率，線(xiàn)電流，以及其他變量。本發(fā)明的范圍之內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠選擇合適的測(cè)量單元或測(cè)量探頭并將它們安排在合適的位置。例如，如果所需的線(xiàn)頻率為50Hz，并且該測(cè)量單元檢測(cè)到該線(xiàn)頻率正在衰減，該主控系統(tǒng)將依據(jù)目前測(cè)得的線(xiàn)頻率(作為測(cè)得的相關(guān)數(shù)據(jù))并根據(jù)主控系統(tǒng)中的響應(yīng)層級(jí)存檔，自動(dòng)將能量填充到該本地電源電網(wǎng)(本地化的控制和系統(tǒng)任務(wù))中，直到該線(xiàn)頻率已經(jīng)再次達(dá)到了所需值。另外的例子是本地電源電網(wǎng)中相位角的測(cè)量，從而提供適當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償，或者如果在本地網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載消耗過(guò)高或過(guò)低，電壓的測(cè)量用于維持電壓質(zhì)量。為了其他控制和系統(tǒng)任務(wù)，其他適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)等級(jí)被存檔于該模塊控制系統(tǒng)中。
[0029]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，該能量存儲(chǔ)模塊包括一個(gè)任務(wù)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)接收的關(guān)于非本地化和本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)的外部數(shù)據(jù)(控制命令)，該模塊控制系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)它，根據(jù)非本地化和本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)用于控制能量存儲(chǔ)模塊。該任務(wù)存儲(chǔ)器可以是一個(gè)在能量存儲(chǔ)模塊中合適的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。其中，它可被設(shè)計(jì)為該模塊控制系統(tǒng)的一部分或一塊單獨(dú)的存儲(chǔ)器。在任何一種情況下，該模塊控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)連接都被連接到任務(wù)存儲(chǔ)器上，這樣其可在任何時(shí)候訪(fǎng)問(wèn)任務(wù)存儲(chǔ)器，讀取存在其中的非本地化和本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)，并根據(jù)這些任務(wù)控制該能量存儲(chǔ)模塊。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以配置電路相關(guān)的該模塊控制系統(tǒng)對(duì)任務(wù)存儲(chǔ)器的訪(fǎng)問(wèn)，并以一種合適的方式將所述能量存儲(chǔ)模塊激活。關(guān)于非本地化和本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)的指令(外部數(shù)據(jù)或控制命令)，例如可以以下指令被存儲(chǔ)在任務(wù)存儲(chǔ)器中:“從非本地電源電網(wǎng)存儲(chǔ)XX kWh在日期y始于ZZ小時(shí)”。另一個(gè)例子，任務(wù)存儲(chǔ)器中的指令可以是:“釋放XX kW每小時(shí)到該本地電源電網(wǎng)中始于今天的zz小時(shí)”。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明范圍內(nèi)，以合適的方式選擇該指令的具體數(shù)據(jù)格式。任務(wù)存儲(chǔ)器中的這些指令(或任務(wù))例如可以是指一個(gè)備用電源或者電壓或電流的穩(wěn)定。其中，指令(或任務(wù))可以或不以時(shí)間基準(zhǔn)被存儲(chǔ)。沒(méi)有時(shí)間基準(zhǔn)的指令(或任務(wù))例如可以如下:“根據(jù)指定的曲線(xiàn)，提供合適的備用電源接受50Hz的電網(wǎng)頻率偏差”。
[0030]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，該模塊控制系統(tǒng)被配置為寄存器和能量存儲(chǔ)模塊的評(píng)估運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)接口之一向相應(yīng)的外部系統(tǒng)傳輸一份報(bào)告協(xié)議，該能量存儲(chǔ)模塊從中接收外部數(shù)據(jù)，所述報(bào)告協(xié)議包含運(yùn)行數(shù)據(jù)。以這種方式，至少對(duì)于外部數(shù)據(jù)(控制命令)的待接收的該運(yùn)行數(shù)據(jù)可以被考慮。例如，該能量存儲(chǔ)模塊的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明了可利用的模塊容量和模塊輸出，和(目前)空閑的非本地容量(本地化的控制和系統(tǒng)任務(wù)不需要的模塊容量)，以及(目前)空閑的非本地輸出(本地化的控制和系統(tǒng)任務(wù)不需要的模塊輸出)，在該能量存儲(chǔ)模塊中可以被利用于計(jì)劃將來(lái)的非本地化任務(wù)和/或本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)。其中，該運(yùn)行數(shù)據(jù)可被借助模塊控制系統(tǒng)通過(guò)模塊殼體中的操作傳感器或其他模塊進(jìn)行測(cè)量，例如，該飛輪模塊通過(guò)使模塊彼此連接的合適的數(shù)據(jù)線(xiàn)將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆撃K控制系統(tǒng)。以這種方式注冊(cè)的該運(yùn)行數(shù)據(jù)根據(jù)存儲(chǔ)于模塊控制系統(tǒng)中的計(jì)劃被模塊控制系統(tǒng)評(píng)估，例如，借助于合適的軟件程序，隨后以預(yù)定義的格式通過(guò)上述數(shù)據(jù)接口被作為運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸。用于傳輸?shù)臅r(shí)鐘脈沖，例如為IHz或更少。例如，該模塊控制系統(tǒng)分別寄存了該能量模塊存儲(chǔ)狀態(tài)的實(shí)際值和單獨(dú)飛輪能量存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)狀態(tài)的實(shí)際值，該連接著的電源電網(wǎng)的狀態(tài)(例如電壓和電流)，并分配這些數(shù)據(jù)從而執(zhí)行本地化和非本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)。該報(bào)告協(xié)議例如可不僅包括運(yùn)行數(shù)據(jù)而且包括所述能量存儲(chǔ)模塊的身份，其以一種有特征的名稱(chēng)，例如標(biāo)識(shí)號(hào)，可能是，該能量存儲(chǔ)模塊以地理坐標(biāo)的形式被設(shè)立的地點(diǎn)。其中，該報(bào)告協(xié)議具有一種數(shù)據(jù)格式，其適于由所需的外部機(jī)構(gòu)所接收并被處理。該傳輸?shù)倪\(yùn)行數(shù)據(jù)，包括關(guān)于空閑的模塊存儲(chǔ)容量和空閑的模塊輸出的真實(shí)和計(jì)劃數(shù)據(jù)的信息，隨后通過(guò)一個(gè)外部控制單元可被接收并被合適地計(jì)劃，既而，相應(yīng)的系統(tǒng)特定的非本地化的或本地化的控制和系統(tǒng)任務(wù)可以以外部數(shù)據(jù)的形式(控制命令)被傳輸回該能量存儲(chǔ)模塊中。
[0031]在一個(gè)實(shí)施例中，該模塊控制系統(tǒng)被用于執(zhí)行本地化的控制和系統(tǒng)任務(wù)，在一個(gè)或更多連接著的本地電源電網(wǎng)和/或連接著的非本地電源電網(wǎng)中的非本地化的控制和系統(tǒng)任務(wù)中，為實(shí)現(xiàn)此，命令至少該存儲(chǔ)模塊借助一個(gè)或多個(gè)電源連接接口去吸收或釋放能量，并以合適的方式借助一個(gè)調(diào)節(jié)單元分配相應(yīng)的能量流到本地和/或非本地電源電網(wǎng)中。通過(guò)同步執(zhí)行本地化和非本地化任務(wù)，并且以合適的方式通過(guò)同步控制所有連接著的電源電網(wǎng)，在連接著的本地和非本地電源電網(wǎng)中的要求可以被同步且有效地滿(mǎn)足。此外，基于本地化和非本地化要求(有效操作)的聯(lián)合，該系統(tǒng)存儲(chǔ)容量和該系統(tǒng)輸出可被有效地利用，從而有助于節(jié)省資源。
[0032]在一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述電鏈路被配置為通用的DC總線(xiàn)，其被連接到一個(gè)電源轉(zhuǎn)換器或一個(gè)正向變換器上。運(yùn)行過(guò)程中，該模塊控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)該DC總線(xiàn)的電壓到規(guī)定的恒定水平(目標(biāo)DC電壓)，在規(guī)定的極限值內(nèi)。結(jié)果，該能量存儲(chǔ)模塊可以向所連接的電源電網(wǎng)提供一個(gè)恒定的電壓，直到該能量存儲(chǔ)模塊已經(jīng)完全被排放，以一個(gè)自發(fā)的方式這樣做，并且與其他可能的電互連相比其不依賴(lài)于該飛輪能量存儲(chǔ)單元的潛在充電條件。其中，該目標(biāo)DC電壓取決于該連接著的外部電源電網(wǎng)和使用在該能量存儲(chǔ)模塊中的組件。當(dāng)該系統(tǒng)被連接到一個(gè)低電壓系統(tǒng)時(shí)，直流鏈電壓在技術(shù)上合理的范圍是，例如，從550V到1000V。本質(zhì)上，該下限由低壓系統(tǒng)電壓的位置來(lái)定義，而上限本質(zhì)上由能量存儲(chǔ)模塊中使用的組件的技術(shù)性能來(lái)定義的。就中壓或直流電壓系統(tǒng)而言，出于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的原因，直流鏈中的該目標(biāo)DC電壓可具有其他值，其是基于這些系統(tǒng)的電壓位置。在一個(gè)實(shí)施例中，直流鏈中的該目標(biāo)DC電壓為750V±5V。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，飛輪模塊中飛輪能量存儲(chǔ)單元的數(shù)量適合于提供一個(gè)模塊存儲(chǔ)容量給該能量存儲(chǔ)模塊，其至少足以能夠在大于30秒到幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間周期內(nèi)釋放額定電流至一個(gè)非本地電源電網(wǎng)。例如，多達(dá)30個(gè)被設(shè)置于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化40"集裝箱內(nèi)的飛輪能量存儲(chǔ)單元，以高達(dá)50，000轉(zhuǎn)每分鐘的速度運(yùn)行并且擁有一個(gè)5kWh單獨(dú)容量的200kW單獨(dú)的電機(jī)輸出，可供電約3分鐘。該飛輪能量存儲(chǔ)單元的運(yùn)行速度通常為從15，000轉(zhuǎn)每分鐘至最大速度之間，取決于充電條件。
[0033]在一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述真空模塊包含一個(gè)普通的單級(jí)真空泵用于產(chǎn)生運(yùn)行真空以及一個(gè)該飛輪能量存儲(chǔ)單元連接在其上的管道系統(tǒng)。因此，在該模塊殼體內(nèi)的多個(gè)布置在緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的飛輪能量存儲(chǔ)單元可提供一個(gè)僅存在于單級(jí)的真空泵。因此，為了飛輪能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，所需的運(yùn)行真空僅需很少的組件就可被有效地產(chǎn)生。取決于所需效率和真空體積，設(shè)立一個(gè)包括一個(gè)增壓泵和一個(gè)主泵的真空模塊并且確保運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行壓力小于10_3mbar可能是必要的。其中，該單獨(dú)的飛輪能量存儲(chǔ)單元通過(guò)一個(gè)管道系統(tǒng)彼此連接著。通常，所述管道系統(tǒng)以具有足夠體積的主環(huán)和能夠?qū)⒅鳝h(huán)連接到該獨(dú)立飛輪能量存儲(chǔ)單元的小饋線(xiàn)為特色。線(xiàn)的橫截面應(yīng)選擇這樣的，該單獨(dú)的飛輪能量存儲(chǔ)單元甚至在非常低的壓力下可被充分抽空，即使該體積流量不再是層狀性質(zhì)的。例如，一個(gè)>150_的環(huán)形管線(xiàn)和一個(gè)>50_的饋線(xiàn)處于設(shè)計(jì)為40〃集裝箱的模塊殼體內(nèi)是合理的。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或更多電源連接接口和一個(gè)或更多數(shù)據(jù)接口被提供用于連接進(jìn)一步的能量存儲(chǔ)模塊。這有助于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明，具有不止一個(gè)能量存儲(chǔ)模塊。
[0035]此外，本發(fā)明涉及一種具有不止一個(gè)根據(jù)本發(fā)明所述的能量存儲(chǔ)模塊的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)通過(guò)至少借助數(shù)據(jù)接口的一般的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)彼此連接，并且單個(gè)模塊控制系統(tǒng)被配置為能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的通用控制，以便從連接著能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的電源電網(wǎng)中的所有模塊存儲(chǔ)容量和模塊輸出的總和中提供通用系統(tǒng)存儲(chǔ)容量和系統(tǒng)輸出。這里，該能量存儲(chǔ)系統(tǒng)既可以被直接連接到一個(gè)非本地電源電網(wǎng)和一個(gè)或更多的本地電源電網(wǎng)，又可以通過(guò)連接著的本地電源電網(wǎng)被間接地連接到一個(gè)非本地電源電網(wǎng)，只要該本地電源電網(wǎng)本身是連接至該非本地電源電網(wǎng)的。
[0036]由于模塊化結(jié)構(gòu)，該能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的總?cè)萘?系統(tǒng)容量)和總輸出(系統(tǒng)輸出)可以靈活的迅速的適應(yīng)本地和/或非本地電源電網(wǎng)的需求，并因此，在電網(wǎng)質(zhì)量方面的經(jīng)營(yíng)費(fèi)用和經(jīng)營(yíng)效益與可用的備用能量之間的一個(gè)公平的妥協(xié)可以達(dá)成。由于模塊化結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行過(guò)程中靠后的點(diǎn)擴(kuò)大或縮小所需的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)也是可能的，以便能夠?qū)B接著的電源電網(wǎng)中變化的能源需求做出響應(yīng)。因此，該能量存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠一直高效運(yùn)行，即不需要未使用的過(guò)剩容量。為了根據(jù)本發(fā)明擴(kuò)展該模塊化能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，只需將一個(gè)新加的能量存儲(chǔ)模塊連接到用于已經(jīng)存在的能量存儲(chǔ)模塊的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并連接到該能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的電源連接上。為實(shí)現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)，每個(gè)能量存儲(chǔ)模塊包含一個(gè)電源連接以便每個(gè)能量存儲(chǔ)模塊適于以連接到一個(gè)或更多電源電網(wǎng)的分離的電源連接為特征，并因此就技術(shù)系統(tǒng)設(shè)備而言能以主要自發(fā)的方式運(yùn)行。在能量系統(tǒng)中能量存儲(chǔ)模塊之間的該數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(數(shù)據(jù)線(xiàn))可以具有任何所需的形式。在一個(gè)實(shí)施例中，該數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)被設(shè)置為數(shù)據(jù)總線(xiàn)系統(tǒng)，例如，CAN總線(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)或以太網(wǎng)。獨(dú)立能量存儲(chǔ)模塊之間的該數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為該模塊控制系統(tǒng)提供關(guān)于所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的通用控制的數(shù)據(jù)互換服務(wù)。這里，將執(zhí)行的控制和系統(tǒng)任務(wù)分布在登錄到整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)能量存儲(chǔ)模塊之間，其結(jié)果是該能量存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠在其系統(tǒng)存儲(chǔ)容量和系統(tǒng)輸出范圍內(nèi)完成控制和系統(tǒng)任務(wù)。例如，將被吸收或釋放的能量以相等(分量)的能量被分布在能量存儲(chǔ)模塊之間。該單獨(dú)的能量存儲(chǔ)模塊接著將釋放相應(yīng)分量的能量到電源電網(wǎng)中或者從電源電網(wǎng)中吸收相應(yīng)分量的能量。本領(lǐng)域技術(shù)人員也能在模塊控制單元中提交一份不同分布的計(jì)劃。
[0037]在一個(gè)實(shí)施例中，所有能量存儲(chǔ)模塊的所述電源連接接口連接在一個(gè)共同的連接點(diǎn)上，用于連接到一個(gè)非本地或至少一個(gè)本地電源電網(wǎng)。因此，所有能量存儲(chǔ)模塊的該模塊存儲(chǔ)容量和模塊輸出都合并在一個(gè)點(diǎn)上，形成系統(tǒng)存儲(chǔ)容量和系統(tǒng)輸出，并且連接在連接點(diǎn)的所有電源電網(wǎng)得益于現(xiàn)有的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。此外，該連接點(diǎn)允許更多能量存儲(chǔ)模塊的快速容易的連接到已連接的電源電網(wǎng)上，沒(méi)有這些需要修改的電源電網(wǎng)連接，從而在擴(kuò)張的情況下實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)(或能量存儲(chǔ)模塊的移除)。僅有一處連接到電源電網(wǎng)的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，例如，一個(gè)連接到一個(gè)非本地電源電網(wǎng)的本地電源電網(wǎng)通常經(jīng)由開(kāi)關(guān)連接到該單獨(dú)電源電網(wǎng)。在此情況下，就需要控制能量流，因?yàn)樗械哪芰慷剂魅氲皆搯为?dú)電源電網(wǎng)(或反之亦然)。所述開(kāi)關(guān)被用于能夠在電源故障的情況下將該能量存儲(chǔ)系統(tǒng)從該電源電網(wǎng)斷開(kāi)。
[0038]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，一個(gè)調(diào)節(jié)單元被安排在該連接點(diǎn)和該連接電源電網(wǎng)之間，其被設(shè)置為調(diào)解或控制在兩個(gè)或更多個(gè)連接的電源電網(wǎng)和該能量存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的