能量流。如果該本地和非本地電源電網(wǎng)僅僅剛性連接在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的連接點(diǎn)，那么，通過能量存儲(chǔ)系統(tǒng)填充的能量將僅被注入到擁有對(duì)能源更大需求的該電源電網(wǎng)中。在本發(fā)明中，所述調(diào)節(jié)單元另外還配備成這樣，在一個(gè)電源電網(wǎng)已被斷開后，其它連接著的電源電網(wǎng)仍然會(huì)根據(jù)需要提供能量，或該能量可從這些電源電網(wǎng)中被吸收，因?yàn)樵撃芰看鎯?chǔ)系統(tǒng)不得不在本發(fā)明的范圍內(nèi)同時(shí)供應(yīng)不止一個(gè)分離的電源電網(wǎng)。所述調(diào)節(jié)單元控制能量流以該模塊控制系統(tǒng)提供的方式進(jìn)入連接網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)優(yōu)化的實(shí)施方案中，所述調(diào)節(jié)單元而且被用于使一個(gè)或更多的連接著的電源電網(wǎng)從該能量存儲(chǔ)系統(tǒng)斷開，以備不時(shí)之需。在任一個(gè)連接著的電源電網(wǎng)故障的情況下，該調(diào)節(jié)單元將立即使此電源電網(wǎng)從該能量存儲(chǔ)系統(tǒng)斷開，即在幾毫秒之內(nèi)，在一些情況下，保證能量存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)于其他電源電網(wǎng)繼續(xù)保持可運(yùn)行。否則，根據(jù)具體情況，短路或過載的情況就會(huì)發(fā)生。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述調(diào)節(jié)單元為此包含一個(gè)調(diào)節(jié)箱，其具有至少一個(gè)控制元素和一個(gè)或更多斷路器，其被該控制元素所控制并且其數(shù)量取決于連接在調(diào)節(jié)單元上的電源電網(wǎng)的數(shù)量。其中，該調(diào)節(jié)箱借助一個(gè)數(shù)據(jù)線被連接在模塊控制系統(tǒng)中，也直接地或通過該調(diào)節(jié)單元，其中該模塊控制系統(tǒng)可使用所述數(shù)據(jù)線用于傳輸調(diào)節(jié)功能的配置數(shù)據(jù)到該控制元素中。
[0039]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，該模塊控制系統(tǒng)之一作為主控系統(tǒng)，而其他模塊控制系統(tǒng)作為從控系統(tǒng)，其中該主模塊系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)指令用于向從控系統(tǒng)傳輸，控制飛輪能量存儲(chǔ)單元，從而在連接的電源電網(wǎng)中聯(lián)合執(zhí)行將要執(zhí)行的該控制和系統(tǒng)任務(wù)。在此，該主控系統(tǒng)(主要模塊控制系統(tǒng))具有所有連接其上的能量存儲(chǔ)單元的模塊存儲(chǔ)容量和模塊輸出，并且在無需本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)的系統(tǒng)存儲(chǔ)容量和/或系統(tǒng)輸出的分量的范圍內(nèi)，執(zhí)行該非本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)。這里，所述的從控系統(tǒng)(也被稱為依賴控制系統(tǒng))是指接受來自主控系統(tǒng)的指令來控制其各自的能量存儲(chǔ)模塊的模塊控制系統(tǒng)。為了控制能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，主控系統(tǒng)和連接的從控系統(tǒng)之間的通信，例如可以通過一個(gè)報(bào)告協(xié)議積極地實(shí)現(xiàn)，其中，在該報(bào)告協(xié)議被發(fā)送之后，該從控系統(tǒng)和/或該主控系統(tǒng)能對(duì)報(bào)告協(xié)議以給出合適答案或反應(yīng)的方式作出響應(yīng)。通信也可通過歸因于直接請(qǐng)求信號(hào)的模塊控制系統(tǒng)而被啟動(dòng)。該從控系統(tǒng)控制并監(jiān)控各個(gè)能量存儲(chǔ)模塊的運(yùn)行狀態(tài)，并通過數(shù)據(jù)線將其能量存儲(chǔ)模塊的運(yùn)行數(shù)據(jù)BD傳輸至該主控系統(tǒng)。這里，該從控系統(tǒng)被該主控系統(tǒng)共同控制，通過后者指示該從控系統(tǒng)去執(zhí)行控制和系統(tǒng)任務(wù)，并且為了其飛輪能量存儲(chǔ)單元，該單獨(dú)的從控系統(tǒng)實(shí)施該指令到相應(yīng)的機(jī)器參數(shù)中?；蛘撸搹目叵到y(tǒng)也可在沒有時(shí)完成，并且其所有的功能也可通過主控系統(tǒng)被執(zhí)行。該控制如此實(shí)現(xiàn)，該主控系統(tǒng)，通過減速的方式，告訴單獨(dú)的能量存儲(chǔ)模塊應(yīng)當(dāng)從飛輪能量存儲(chǔ)單元中釋放多少能量，或者通過加速的方式，告訴單獨(dú)的能量存儲(chǔ)模塊應(yīng)當(dāng)從單獨(dú)的飛輪能量存儲(chǔ)單元中吸收多少能量。為了確保能實(shí)現(xiàn)所需的能量吸收和釋放，該從控系統(tǒng)于是控制飛輪能量存儲(chǔ)單元的該驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在飛輪能量存儲(chǔ)單元中，以便它們將單獨(dú)的電機(jī)減速或加速。
[0040]此外，本發(fā)明涉及一種以多變的方式為本地化和非本地化控制和系統(tǒng)任務(wù)提供能量的方法，包括以下步驟:
[0041]一一在將連接到的特定電源電網(wǎng)中，確定需要用于執(zhí)行所需的控制和系統(tǒng)任務(wù)的系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量和系統(tǒng)輸出；
[0042]一一設(shè)立根據(jù)本發(fā)明所述的若干能量存儲(chǔ)模塊，其擁有各自的模塊存儲(chǔ)容量，模塊輸出以及在安裝地點(diǎn)的模塊控制系統(tǒng)，其中該若干能量存儲(chǔ)模塊被選擇為這樣，該所有模塊存儲(chǔ)容量和模塊輸出的總和對(duì)應(yīng)于所需的系統(tǒng)存儲(chǔ)容量和系統(tǒng)輸出；
[0043]一一將能量存儲(chǔ)模塊的模塊外殼錨定到安裝現(xiàn)場(chǎng)地面上；
[0044]——將該能量存儲(chǔ)模塊以一般的連接點(diǎn)連接，隨后將該連接點(diǎn)連接到特定的電源電網(wǎng)中，并將該能量存儲(chǔ)模塊以普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的形式彼此連接，以形成一個(gè)共同的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)；
[0045]一一通過各自的模塊控制系統(tǒng)共同控制所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，優(yōu)選通過一個(gè)選取的主控系統(tǒng)，從而在連接著的電源電網(wǎng)中提供一個(gè)共同的系統(tǒng)存儲(chǔ)容量和系統(tǒng)輸出，用于將執(zhí)行的控制和系統(tǒng)任務(wù)，其中，還有；
[0046]一一為變更的系統(tǒng)存儲(chǔ)容量和系統(tǒng)輸出的需求而調(diào)節(jié)所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明，通過按照上述的方法步驟增加更多的能量存儲(chǔ)模塊，或者通過從該能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中移除一個(gè)或更多的能量存儲(chǔ)模塊，當(dāng)對(duì)于將被移除的特定的能量存儲(chǔ)模塊的所有電源連接已從連接點(diǎn)斷開以后，所有的數(shù)據(jù)接口已經(jīng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)斷開，并且該模塊殼體已經(jīng)脫離安裝地點(diǎn)。
【附圖說明】
[0047]本發(fā)明的這些和其它方面將被詳細(xì)展示在以下附圖中。在這些附圖中，
[0048]圖1為根據(jù)本發(fā)明所述的能量存儲(chǔ)模塊的一個(gè)實(shí)施例的立體圖
[0049]圖2為根據(jù)本發(fā)明所述的能量存儲(chǔ)模塊的另一個(gè)實(shí)施例的立體圖
[0050]圖3為根據(jù)本發(fā)明所述的能量存儲(chǔ)模塊的模塊示意圖
[0051]圖4為根據(jù)本發(fā)明所述的一個(gè)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的示意圖
[0052]圖5顯示了具有調(diào)節(jié)箱的所述調(diào)節(jié)單元的一個(gè)實(shí)施例
[0053]圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明所述的以多變的方式為控制和系統(tǒng)任務(wù)提供本地化和非本地化能量的方法的一個(gè)實(shí)施例
【具體實(shí)施方式】
[0054]圖1為根據(jù)本發(fā)明所述的能量存儲(chǔ)模塊I的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。該移動(dòng)能量存儲(chǔ)模塊I具有一個(gè)封閉的模塊外殼2，在所示實(shí)例中，其被指示為用于簡(jiǎn)化事情并提供一個(gè)該模塊外殼的內(nèi)部模塊視圖。在該實(shí)施例中，該模塊外殼擁有一個(gè)包括四個(gè)側(cè)面2S、一個(gè)頂面20(未顯示)和一個(gè)底面2U的縱向長(zhǎng)方體的形式，其邊緣是可見的。側(cè)面2S之一被設(shè)計(jì)為一個(gè)門，以便該模塊3、4、5可被容納進(jìn)該模塊外殼2中，且如有必要可被再次移除。如有必要，該門也可為維護(hù)人員提供對(duì)能量存儲(chǔ)模塊I的訪問。一個(gè)具有總共28個(gè)飛輪能量存儲(chǔ)單元31的飛輪模塊3被安裝在模塊外殼2中，該飛輪能量存儲(chǔ)單元31通過一個(gè)直流鏈32被連接，用于提供一個(gè)共同的模塊存儲(chǔ)容量MSK和模塊輸出ML。該飛輪能量存儲(chǔ)單元31的數(shù)量這樣調(diào)整，能量存儲(chǔ)模塊I可通過模塊容量MSK和模塊輸出ML向一個(gè)非本地電源電網(wǎng)NS釋放電流，且能夠以大于30S的時(shí)間周期提供。其中，該單獨(dú)的飛輪能量存儲(chǔ)單元31能傳輸平均20kW的輸出。因此，該能量存儲(chǔ)模塊I擁有560kW的模塊存儲(chǔ)容量。在能量存儲(chǔ)模塊I中的該飛輪能量存儲(chǔ)單元31的數(shù)量會(huì)基于每個(gè)能量存儲(chǔ)模塊而有所不同。
[0055]在每個(gè)能量存儲(chǔ)模塊I中的飛輪能量存儲(chǔ)單元31的較大數(shù)量，其優(yōu)勢(shì)在于其增加了能量存儲(chǔ)模塊I的模塊存儲(chǔ)容量MSK和模塊輸出ML。其中，飛輪能量存儲(chǔ)單元31的圓柱形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸垂直延伸到表面，模塊外殼2被設(shè)立在其上，所示的實(shí)例中展示出了水泥地基B，其被細(xì)分成四個(gè)部分。然而，在其他實(shí)施例中，模塊外殼2也可被置于一個(gè)平整的，如有必要可為硬化的地面B。其中，飛輪能量存儲(chǔ)單元31被安裝到構(gòu)架33，其也支持著飛輪能量存儲(chǔ)單元31的軸承。實(shí)例中所示的構(gòu)架33的形狀適合于模塊外殼2的形狀和位于模塊外殼2末端的門的形狀，從而包含構(gòu)架33和飛輪能量存儲(chǔ)單元31以及直流鏈32的該飛輪模塊3可以作為一個(gè)整體插入到模塊外殼2或者從模塊外殼2中移除。該構(gòu)架包括在該模塊外殼的長(zhǎng)度的每個(gè)四分之一處設(shè)有立柱，在該模塊外殼的頂側(cè)和底側(cè)，它們通過水平框架部件被連接到相對(duì)的柱子，以便各自形成一個(gè)矩形框架，運(yùn)行在模塊外殼的橫截面周圍。這總共5個(gè)矩形框架，通過模塊外殼2沿長(zhǎng)度方向水平梁它們彼此在每個(gè)縱向側(cè)的頂部和底部連接著。由此產(chǎn)生的框架形狀形成一個(gè)在模塊外殼2中的開放的長(zhǎng)方體，其中，飛輪能量存儲(chǔ)單元31綁定并安裝在每一側(cè)上下梁之間。其中，飛輪能量存儲(chǔ)單元31被安裝在飛輪模塊3的構(gòu)架33上，在異常故障的情況下，通過設(shè)置在構(gòu)架33的結(jié)構(gòu)組件，這樣一個(gè)單獨(dú)的飛輪能量存儲(chǔ)單元31的機(jī)械能可被放出，于是相鄰的飛輪能量存儲(chǔ)單元31在運(yùn)行過程中可以不被影響到。為實(shí)現(xiàn)此，該相鄰的飛輪能量存儲(chǔ)單元31被并排布置且通過適當(dāng)?shù)木嚯x間隔開。在此實(shí)施例中，該真空模塊4安裝在模塊外殼2的中間，至少包括該單級(jí)離心泵41，借助一個(gè)管道系統(tǒng)42，其連接到飛輪模塊3的該單獨(dú)的飛輪能量存儲(chǔ)單元31上，以便抽空飛輪能量存儲(chǔ)單元31中的轉(zhuǎn)子容器。在模塊外殼2內(nèi)部，模塊外殼2具有一個(gè)隔熱層23，其顯示在地面附近和門的附近。隔熱層23允許在模塊外殼2內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)可控的室內(nèi)溫度，其與所述制冷模塊5合作。在飛輪模塊3運(yùn)行期間，所述制冷模塊5如圖所示并且其應(yīng)該將內(nèi)部發(fā)展的熱負(fù)荷從模塊外殼2排出到外部。其中，該模塊外殼2可以由金屬，優(yōu)選為鋼鐵制成，表現(xiàn)為一個(gè)堅(jiān)固的殼體，用于該能量存儲(chǔ)模塊的運(yùn)輸和運(yùn)行。尺寸可根據(jù)應(yīng)用和模塊外殼2中模塊的形狀進(jìn)行調(diào)整。優(yōu)選的是，該模塊外殼2具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的形狀以便其可通過各種運(yùn)輸方式被運(yùn)輸，并且無需為運(yùn)輸進(jìn)行任何特殊處理。優(yōu)選的是，模塊外殼2為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，其如實(shí)例中所示。此外，模塊外殼2包含一個(gè)模塊控制系統(tǒng)6，其被用于控制模塊3、4、5，在適用情況下，沒有在此實(shí)例中展示出來的模塊外殼2中更多模塊，以便在電源電網(wǎng)中允許執(zhí)行控制和系統(tǒng)任務(wù)。為實(shí)現(xiàn)此，通過數(shù)據(jù)總線61 (無圖)，該模塊3、4、5和該模塊控制系統(tǒng)6被彼此連接，從而該模塊控制系統(tǒng)6為了它們的實(shí)施，能夠傳輸該控制命令到各個(gè)模塊3、4、5。
[0056]圖2為圖1所示的能量存儲(chǔ)模塊I的模塊外殼2的示意性立體圖，其具有一個(gè)頂面20、一個(gè)底面2U還有四個(gè)側(cè)面2S。另外，模塊外殼2被設(shè)計(jì)成這樣，其防風(fēng)防水(封閉的側(cè)面2S、底面2U和頂面20)。三個(gè)電源連接接口 21a，21b, 21c分別布置在模塊外殼2的前側(cè)面2S，例如，連接到一個(gè)本地和/或非本地電源電網(wǎng)LS, NS，以便執(zhí)行該控制和系統(tǒng)任務(wù)，并且給模塊外殼2中的模塊提供電流。同樣的三個(gè)數(shù)據(jù)接口 22a，22b, 22c在連接的電源電網(wǎng)中被用于接收EM，至少是將被執(zhí)行的該控制和系統(tǒng)任務(wù)ORS，NORS,作為外部數(shù)據(jù)ED，并且將運(yùn)行數(shù)據(jù)BD發(fā)送到外面。三個(gè)接口的存在允許通過使用不同的通信網(wǎng)絡(luò)用于通信而實(shí)現(xiàn)冗余。在模塊外殼2的底面2U上，地面的固定裝置24可靠且可逆將該能量存儲(chǔ)模塊I錨定在地面B上，其被布置于底面2U的四個(gè)角落里。在所示的實(shí)施例中，該地面的固定裝置24為地錨，以便該能量存儲(chǔ)模塊可被置于地基上并且仍然具有一個(gè)合適的運(yùn)行穩(wěn)定性，所以在運(yùn)行過程中，飛輪能量存儲(chǔ)單元31的靜載荷和動(dòng)載荷可被排放到地上。由于能量存儲(chǔ)模塊I的重量，該地錨24以其全長(zhǎng)穿透到地下，于是給予模塊外殼2相當(dāng)好的穩(wěn)定性。
[0057]圖3為根據(jù)本發(fā)明所述的能量存儲(chǔ)模塊I的模塊示意圖，包含內(nèi)部連接器和數(shù)據(jù)連接。為了簡(jiǎn)化，根據(jù)本實(shí)施例的能量存儲(chǔ)模塊I顯示僅具有4個(gè)飛輪能量存儲(chǔ)單元31用于能量的可逆存儲(chǔ)。相反，用于實(shí)際操作的能量存儲(chǔ)模塊I包含相當(dāng)大數(shù)量的飛輪能量存儲(chǔ)單元31。該飛輪能量存儲(chǔ)單元通過直流鏈32被并聯(lián)地開關(guān)，在所示的例子中，其被設(shè)置為普通DC總線32，其被連接到一個(gè)或更多的電源轉(zhuǎn)換器34或正向變換器34上。
[0058]通過數(shù)據(jù)線61，該單獨(dú)的能量存儲(chǔ)模塊的模塊彼此連接，例如一個(gè)數(shù)據(jù)總線61。一個(gè)本地電源電網(wǎng)LS通過該電源連接接口 21c被連接到能量存儲(chǔ)模塊1，并且一個(gè)非本地電源電網(wǎng)NS通過該電源連接接口 21b被連接到能量存儲(chǔ)模塊I。該非本地電源電網(wǎng)NS另外連接到該電源連接接口 21a，以便該能量存儲(chǔ)模塊I提供模塊所需的工作電流(在所示例子中內(nèi)部電源線未明確示出)。為了使來自飛輪模塊3釋放的能量Ep能夠以一種適當(dāng)?shù)姆植挤绞奖蛔⑷氲絻蓚€(gè)連接著的電源電網(wǎng)LS，NS中，該能量存儲(chǔ)模塊I包括一個(gè)調(diào)節(jié)單元7，其如圖5詳細(xì)所示，用于分裂該能量流為分離的能量流EFg和EFl，并進(jìn)入到獨(dú)立的電源電網(wǎng)LS和NS中。因此，該完整的模塊存儲(chǔ)容量MSK和模塊輸出ML可被用于從能量釋放Ep中進(jìn)行能量吸收En到一個(gè)或多個(gè)連接著能量存儲(chǔ)模塊I的電源電網(wǎng)NS、LS中。在能量存儲(chǔ)模塊I中，其僅僅連接到一個(gè)連接著非本地電源電網(wǎng)NS的本地電源電網(wǎng)LS，該調(diào)節(jié)單元7包含至少一個(gè)斷路器。在此案例中，不必分裂該能量流，因?yàn)樵撏暾芰苛鱁F結(jié)束于該本地電源電網(wǎng)LS中?；蛘?，該系統(tǒng)也可裝備有第二個(gè)或更多額外的正向變換器34和第二個(gè)或更多額外的斷路器7。在此案例中，適用時(shí)該調(diào)節(jié)箱7可被省略。能量存儲(chǔ)模塊I包含一個(gè)借口 22a(為簡(jiǎn)化，僅有一個(gè)從一個(gè)以上的潛在數(shù)據(jù)接口中被該示例展示出來)用于接收EM外部數(shù)據(jù)ED，關(guān)于將被執(zhí)行的該本地化和非本地化的控制和系統(tǒng)任務(wù)ORS, NORS和一個(gè)模塊控制系統(tǒng)6用于存儲(chǔ)S并實(shí)施A0，ANO外部數(shù)據(jù)(控制命令)。該數(shù)據(jù)接口 22a也被用于發(fā)送運(yùn)行數(shù)