(57)【要約】  バッテリ電力プラント（１）の充電状態（ＳＯＣ）を制御する方法において、バッテリ電力プラント（１）は少なくとも１つの物理量（Ｐ，ｆ）を制御するために電気エネルギ分配ネットワーク（２）に接続され、バッテリ電力プラント（１）の充電状態（ＳＯＣ）は物理量（Ｐ，ｆ）の最小の検出速度と検出精度に対する特定の制限値よりも高い検出速度及び／又は検出精度でエネルギ分配ネットワーク（２）の物理量（Ｐ，ｆ）に対して検出され、バッテリ電力プラント（１）とエネルギ分配ネットワーク（２）との間の電力伝送は、バッテリ電力プラント（１）とエネルギ分配ネットワーク（２）との間の実際の電力伝送の高さ及び変化速度と特定の電力伝送の高さ及び変化速度との間の差に加えて、制御されるべき物理量（Ｐ，ｆ）の実際の制御速度及び制御精度と特定の制御速度及び制御精度との間の差を考慮することによって決定される。
2016515797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギ供給ネットワーク（２）の少なくとも１つの物理量（Ｐ，ｆ）を制御するために、前記エネルギ供給ネットワーク（２）に接続されるバッテリ電力プラント（１）の充電状態（ＳＯＣ）を制御する方法であって、
前記バッテリ電力プラント（１）の充電状態（ＳＯＣ）を決定するステップと、
物理量（Ｐ，ｆ）の最小の検出速度及び／又は検出精度に対する特定の制限値よりも高い検出速度及び／又は検出精度で、前記エネルギ供給ネットワーク（２）の物理量（Ｐ，ｆ）を検出するステップと、
検出される物理量（Ｐ，ｆ）の実際の検出速度及び／又は検出精度と前記特定の検出速度及び／又は検出精度との間の差を考慮することによって、前記バッテリ電力プラント（１）と前記エネルギ供給ネットワーク（２）との間の電力伝送を制御するステップと、
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記バッテリ電力プラント（１）と前記エネルギ供給ネットワーク（２）との間の電力伝送の高さ及び／又は変化速度は、電力伝送の高さ及び／又は変化速度の特定の最小の制限値よりも大きく、
前記バッテリ電力プラント（１）と前記エネルギ供給ネットワーク（２）との間の電力伝送は、前記バッテリ電力プラント（１）と前記エネルギ供給ネットワーク（２）との間の電力伝送の、実際の高さ及び／又は変化速度と特定の高さ及び／又は変化速度との間の差を考慮することによって、決定される、
ことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記バッテリ電力プラント（１）の決定された充電状態（ＳＯＣ）は、特定可能な充電状態（ＳＯＣ）に関して、非常に低い状態から非常に高い状態まで評価され、
前記バッテリ電力プラント（１）と前記エネルギ供給ネットワーク（２）との間の電力伝送は、上記評価に依存する伝送ストラテジに対応して決定される、
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記伝送ストラテジは、
（ａ）特定の時間的な検出区間内での前記バッテリ電力プラント（１）の充電状態（ＳＯＣ）に依存する物理量（Ｐ，ｆ）の最も好ましい値の選択、
（ｂ）特定の測定精度制限内での物理量（Ｐ，ｆ）の検出された実際の値からのオフセットの減算又は当該検出された実際の値へのオフセットの加算、
（ｃ）電力伝送の過剰実行、
（ｄ）提供されるべき制御電力からの特定の精度内でのオフセットの減算、又は当該提供されるべき制御電力への特定の精度内でのオフセットの加算、及び
（ｅ）増大された伝送電力勾配、
を個別に又は組み合わせで含む、
ことを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記エネルギ供給ネットワーク（２）の検出される物理量は、グリッド周波数（ｆ）の実際の値である、
ことを特徴とする、請求項１〜４のうちの少なくとも一項記載の方法。
【請求項６】
特定の検出区間内での前記バッテリ電力プラント（１）の充電状態（ＳＯＣ）に依存するグリッド周波数（ｆ）の最も好ましい値の選択の伝送ストラテジにおいて、
−検出区間の最高周波数は前記バッテリ電力プラント（１）を充電することに用いられ、
−検出区間の最低周波数は前記バッテリ電力プラント（１）を放電することに用いられる、
ことを特徴とする、請求項４又は５記載の方法。
【請求項７】
前記バッテリ電力プラント（１）の充電状態（ＳＯＣ）は、前記バッテリ電力プラント（１）の各充電状態に対して好ましい周波数で、直ちに変更され、又は前記バッテリ電力プラント（１）の充電状態を変更するためにより好ましい、特定の最小の反応時間内の区間において測定された周波数で、変更される、
ことを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記バッテリ電力プラントによって提供されるべき電力を決定するための、測定精度を高める伝送ストラテジにおいて、グリッド周波数の測定の精度に依存するオフセットは、測定されたグリッド周波数に加算され、又は測定されたグリッド周波数から減算される、
ことを特徴とする、請求項４又は５記載の方法。
【請求項９】
Δｆ＞Δｍが満たされる、Δｆのグリッド周波数の要求測定精度と、少なくともΔｍの測定精度において、
−前記バッテリ電力プラント（１）を充電するために、最大でΔｆ−Δｍのオフセットが、検出されたグリッド周波数（ｆ）に加算され、
−前記バッテリ電力プラント（１）を放電するために、最大でΔｆ−Δｍのオフセットが、検出されたグリッド周波数（ｆ）から減算される、
ことを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
提供されるべき制御電力からの特定の精度内でのオフセットの減算、又は当該提供されるべき制御電力への特定の精度内でのオフセットの加算の伝送ストラテジにおいて、前記バッテリ電力プラント（１）の使用において、提供されるべき制御電力の要求精度と実現可能な制御精度との間の差は、前記バッテリ電力プラント（１）の充電状態を設定することに使用される、
ことを特徴とする、請求項４又は５記載の方法。
【請求項１１】
電力伝送の過剰実行の伝送ストラテジは、電力伝送の精度に関する特定の要求の制限内で提供され、電力伝送の過剰実行の割合は、例えば前記エネルギ供給ネットワーク（２）の電力の設定ポイント値の２０％の、規制に関連した最大量を超えない範囲で設定可能であり、これは、グリッド周波数（ｆ）に対する前記エネルギ供給ネットワーク（２）の電力の依存の曲線に起因するが、当該曲線を越えない、
ことを特徴とする、請求項４又は５記載の方法。
【請求項１２】
増大された伝送電力勾配の伝送ストラテジは、
−前記バッテリ電力プラント（１）を充電するために、グリッド周波数の上昇に伴って大きな伝送電力勾配が用いられ、またグリッド周波数の下降に伴って小さな伝送電力勾配が用いられ、且つ
−前記バッテリ電力プラント（１）を放電するために、グリッド周波数の下降に伴って大きな伝送電力勾配が用いられ、またグリッド周波数の上昇に伴って小さな伝送電力勾配が用いられる
方法で、要求される伝送電力勾配よりも高い伝送電力勾配を実現する能力により、前記エネルギ供給ネットワーク（２）に放出される電力又は前記エネルギ供給ネットワーク（２）によって吸収される電力の設定ポイント値に到達するための許容期間を使用する、
ことを特徴とする、請求項４又は５記載の方法。
【請求項１３】
電力伝送の過剰実行の度合い、及び／又は、
増大された伝送電力勾配の測定、及び／又は、
電力制御の高められた精度による電力オフセット、及び／又は、
特定の検出区間内の最も好ましいグリッド周波数（ｆ）の値の選択、及び／又は、
測定されたグリッド周波数（ｆ）に加算されるオフセット又は測定されたグリッド周波数（ｆ）から減算されるオフセット、
は、前記バッテリ電力プラント（１）の充電状態（ＳＯＣ）に依存して決定される、
ことを特徴とする、請求項６〜９のうちの少なくとも一項記載の方法。
【請求項１４】
前記バッテリ電力プラント（１）の充電状態（ＳＯＣ）の評価は、ニュートラルな充電状態、ニュートラルな状態から低い状態までの充電状態又はニュートラルな状態から高い状態までの充電状態、低い充電状態又は高い充電状態、低い状態から非常に低い状態までの充電状態又は高い状態から非常に高い状態までの充電状態、及び非常に低い充電状態又は非常に高い充電状態の複数の基準に従って達成される、
ことを特徴とする、請求項１〜１３のうちの少なくとも一項記載の方法。
【請求項１５】
前記バッテリ電力プラント（１）の非常に低い充電状態（ＳＯＣ）又は非常に高い充電状態（ＳＯＣ）において、検出区間内の最低周波数又は最高周波数を用いる伝送ストラテジ（ａ）及び電力−周波数特性曲線に従って電力伝送を決定するための伝送ストラテジ（ｂ）、並びに充電電力又は放電電力を決定するための伝送ストラテジ（ｃ）、（ｄ）、及び（ｅ）が使用される、
ことを特徴とする、請求項４及び１３記載の方法。
【請求項１６】
前記バッテリ電力プラント（１）の低い充電状態（ＳＯＣ）から非常に低い充電状態（ＳＯＣ）又は高い充電状態（ＳＯＣ）から非常に高い充電状態（ＳＯＣ）において、グリッド周波数（ｆ）の実際の値を用いる伝送ストラテジ（ａ）及び電力−周波数特性曲線に従って電力伝送を決定するための伝送ストラテジ（ｂ）、並びに前記バッテリ電力プラント（１）の充電電力又は放電電力を決定するための伝送ストラテジ（ｃ）、（ｄ）、及び（ｅ）が使用される、
ことを特徴とする、請求項４及び１３記載の方法。
【請求項１７】
前記バッテリ電力プラント（１）の低い充電状態（ＳＯＣ）又は高い充電状態（ＳＯＣ）から非常に高い充電状態（ＳＯＣ）において、電力−周波数特性曲線に従って電力伝送を決定するためのグリッド周波数（ｆ）の実際の値を用いる伝送ストラテジ（ａ）、並びに前記バッテリ電力プラント（１）の充電電力又は放電電力を決定するための伝送ストラテジ（ｃ）、（ｄ）、及び（ｅ）が使用される、
ことを特徴とする、請求項４及び１３記載の方法。
【請求項１８】
前記バッテリ電力プラント（１）のニュートラルな充電状態（ＳＯＣ）から低い充電状態（ＳＯＣ）又はニュートラルな充電状態（ＳＯＣ）から高い充電状態（ＳＯＣ）において、電力−周波数特性曲線に従って電力伝送を決定するための実際の値を用いる伝送ストラテジ（ａ）、及び前記バッテリ電力プラント（１）の充電電力又は放電電力を決定するための伝送ストラテジ（ｄ）が使用される、
ことを特徴とする、請求項４及び１３記載の方法。
【請求項１９】
エネルギ供給ネットワーク（２）においてシステムサービスを提供するバッテリ電力プラント（１）は、
−並列接続された複数のバッテリ列（１０）と、
−変圧器（１７）を介して前記エネルギ供給ネットワーク（２）と接続された変換器システム（１３）と、
−前記変換器システム（１３）を制御して、前記変換器システム（１３）から測定値を受信して処理する変換器制御装置（４）と、
−前記バッテリ電力プラント（１）のための中央制御レベルを形成するバッテリ電力プラント管理システム（５）であって、通信インタフェースを介して、エネルギ供給管理システム（６）によって提供される前記エネルギ供給ネットワーク（２）の少なくとも１つの物理量（Ｐ，ｆ）に関する要求を受信し、またトランスデューサ（７）を介して、前記エネルギ供給ネットワーク（２）と接続されて前記エネルギ供給ネットワーク（２）の少なくとも１つの物理量（Ｐ，ｆ）を検出する、バッテリ電力プラント管理システム（５）と、
を備える、
ことを特徴とする、請求項１〜１８のうちの少なくとも一項記載の方法を実行する装置。
【請求項２０】
前記複数のバッテリ列（１０）は複数のＤＣバッテリモジュールを含み、当該複数のＤＣバッテリモジュールは複数の電力スイッチ（１１）を介して、前記変換器システム（１３）と接続される少なくとも１つのＤＣ電圧収集線に並列に接続される、
ことを特徴とする、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記変換器システム（１３）は、変圧器（１７）を介して前記エネルギ供給ネットワーク（２）の給電ポイント（３）と接続されるインバータ（１６）と、並列接続された複数のバッテリ列（１０）のためのＤＣ電圧収集線に各々接続される複数のＤＣ電圧変換器若しくはＤＣ／ＤＣ変換器（１４，１５）とを含む、
ことを特徴とする、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記バッテリ電力プラント（１）は電力源及び電力ドレインとして動作し、
前記バッテリ電力プラント（１）によって前記エネルギ供給ネットワーク（２）に放出される電力、又は前記エネルギ供給ネットワーク（２）から吸収される電力は、前記エネルギ供給ネットワーク（２）のグリッド周波数（ｆ）に依存して制御される、
ことを特徴とする、請求項１９〜２１のうちのいずれか一項記載の装置。
【請求項２３】
前記複数のバッテリ列（１０）の充電状態（ＳＯＣ）を検出するために、前記バッテリ電力プラント管理システム（５）は、前記複数のバッテリ列（１０）及び前記複数の電力スイッチ（１１）と関連付けられている複数のバッテリ管理システム（１２）と、双方向接続される、
ことを特徴とする、請求項１９〜２２のうちのいずれか一項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の一般的部分に記載のバッテリ電力プラントの充電状態を制御する方法に関し、また請求項１９に記載の方法を実行する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギ供給ネットワークのグリッド電圧とグリッド周波数を制御するために、回転発電機を有する従来の電力プラントが使用されるだけでなく、中央集中型及び非中央分散型の制御タスクを用いた効率的な制御コンセプトの一部としてメガワット範囲において蓄電ユニットもまた使用される。以下において「バッテリ電力プラント」として参照されるバッテリ貯蔵ユニットは、一次制御電力の提供において特にそれらの速度及び良好な可制御性によって一次制御のために現在使用されるエネルギ貯蔵ユニットとは異なり、従って、それらはまた既存の電気エネルギ供給ネットワークに接続されて一次制御に用いられる。しかしこの目的のために、バッテリ電力プラントは主に、一次制御のために電気エネルギ供給ネットワークからの電力の入力と電気エネルギ供給ネットワークへの電力の出力との両方を確実にする、最適な充電状態にあることが必要である。この必要性は、バッテリ電力プラントによる一次制御のグリッドシステムサービスに影響を及ぼすことなく最適な充電状態を確保する、バッテリ電力プラントの充電状態の制御又は調整を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許公報第７８３９０２７号
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１１０５５２３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
米国特許公報第７８３９０２７号（特許文献１）により、電気エネルギ供給ネットワークとエネルギ的に接続されるバッテリ電力プラントの充電状態（ＳＯＣ  −  Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を維持する方法及び装置は公知である。この方法及び装置では、グリッドシステムサービスとして、電気エネルギ供給ネットワークのグリッド周波数が制御される。この目的のために、グリッド周波数の実際の値が予め決定された設定ポイント範囲内にあるかが判断される。グリッド周波数の実際の値が設定ポイント範囲外にあるとき、グリッド周波数は、バッテリ電力プラントと電気エネルギ供給ネットワークとの間の対応するエネルギ伝送によって制御される。グリッド周波数の実際の値が設定ポイント範囲内にあるとき、バッテリ電力プラントの充電状態が特定の制限値内にあるかが判断される。バッテリ電力プラントの充電状態が特定の制限値外にあるとき、且つグリッド周波数の実際の値が特定の設定ポイント範囲内にあるとき、バッテリ電力プラントの充電状態を特定の制限値範囲内に至らせる目的として、バッテリ電力プラントと電気エネルギ供給ネットワークとの間でエネルギ伝送が行われる。
【０００５】
この方法では、電気エネルギ供給ネットワークに接続されるバッテリ電力プラントの充電又は放電はグリッド周波数の実際の値が特定の設定ポイント範囲内にあるときしか行われない、という欠点が存在する。この欠点は、バッテリ電力プラントの充放電動作によってグリッド周波数の実際の値が特定の設定ポイント制限値を上回り又はこれを下回り、その結果、充放電動作が停止される必要が生じ、またグリッド周波数の一次制御が行われる必要が生じる、というリスクを伴う。このため、バッテリ電力プラントの最適な充電状態の設定に長時間を要する場合があり、また極端な状況では、バッテリ電力プラントはもはや、充電制限状態の超過によって、そのグリッドサービスを実現できないという事態を引き起こす場合がある。
【０００６】
独国特許出願公開第１０２０１１０５５２３２号（特許文献２）は、電力グリッドのための制御電力を提供する方法を提案している。この方法では、電力グリッドに接続されたエネルギ蓄積装置が、電力グリッドの設定ポイント周波数からの周波数偏差に依存して、エネルギを電力グリッドに供給し、及び／又は、電力グリッドからエネルギを吸収し、デッドバンド（不感帯）が設定ポイント周波数の近くにおいて特定される。グリッド周波数からの周波数偏差はデッドバンドの幅よりも高い精度で測定され、デッドバンド内のバンド幅はエネルギ蓄積装置の充電状態に依存して選択される。エネルギ蓄積装置の充電状態を制御するためにデッドバンド内のバンド幅が用いられるが、その一方でバンド幅の外側では制御電力が提供される。
【０００７】
エネルギ蓄積装置の状態の変化のために、この方法は、グリッドオペレータによって特定されるデッドバンドに代えて、周波数測定の精度を高めることによりデッドバンド変数を使用するが、バッテリ電力プラントの速度と良好な可制御性により、一次制御電力の提供において利用可能な可能性を十分に使い果たさない。
【０００８】
本発明の目的は、バッテリ電力プラントによって提供されるべき一次制御電力から独立して、一次制御電力の提供においてバッテリ電力プラントの速度と良好な可制御性を用いることによってバッテリ電力プラントの最適な（ニュートラルな）充電状態の維持を提供する上述のバッテリ電力プラントの充電状態を制御する方法を示すことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、この目的は請求項１の特徴によって解決される。
【００１０】
本発明による解決手段は、電気エネルギ供給ネットワークのためのバッテリ電力プラントによって提供されるべき一次制御電力から独立した、バッテリ電力プラントの最適な又はニュートラルな充電状態の維持を提供し、この解決手段は、エネルギ供給ネットワークへの電力出力又はエネルギ供給ネットワークからの電力入力を含み得る。これによって、バッテリ電力プラントの容量内でグリッドシステムサービスを提供するとき、バッテリ電力プラントは確実に、安全に動作できる。
【００１１】
用語「電気エネルギ供給ネットワーク」は、高電圧伝送ネットワーク又は中間電圧供給ネットワークに関連する。ここで、中間電圧レベルの供給ネットワークに接続されるバッテリ電力プラントは、供給ネットワークレベルも直接的に介した高電圧伝送ネットワークにおける一次電力制御等の、システムサービスを提供することができる。
【００１２】
本発明による解決方法は、一次制御電力の提供におけるバッテリ電力プラントの速度と良好な可制御性によって、バッテリ電力プラントによる一次制御電力の提供に対する範囲が、バッテリ電力プラントの最適な充電状態の維持に使用可能であることを考慮することから進められる。
【００１３】
電気エネルギ供給ネットワークとバッテリ電力プラントとの間の電力伝送は、バッテリ電力プラントが一次制御電力を提供する範囲において行われるため、一次制御におけるバッテリ電力プラントの非生産的な動作は回避され、また同時に、バッテリ電力プラントの最適な充電状態は確実に、一次制御電力を提供するように維持される。
【００１４】
従って、少なくとも１つの物理量を制御するために電気エネルギ供給ネットワークに接続されるバッテリ電力プラントの充電状態（ＳＯＣ）を制御する本発明に係る方法は、以下の特徴を含む：
−バッテリ電力プラントの充電状態（ＳＯＣ）を決定するステップ、
−最小の検出速度及び検出精度のための特定の複数の制限値よりも高い検出速度若しくは測定周波数（頻度）及び検出精度を有する電気エネルギ供給ネットワークの物理量を検出するステップ、及び
−検出された物理量の実際の検出速度及び検出精度と特定の検出速度及び検出精度との間の差を考慮することによって、バッテリ電力プラントと電気エネルギ供給ネットワークとの間の電力伝送を制御するステップ。
【００１５】
バッテリ電力プラントの最適な充電状態を維持するための更なる装置として、バッテリ電力プラントとエネルギ供給ネットワークとの間の電力伝送の量と変化速度は使用可能であり、当該電力伝送の量と変化速度は、一次制御電力の提供におけるバッテリ電力プラントの速さ及び精度により、電力伝送の量と変化速度の特定の最小の制限値よりも大きく、その結果、電力伝送は、バッテリ電力プラントとエネルギ供給ネットワークとの間の電力伝送の実際の量及び変化速度と特定の量及び変化速度との差を考慮することによって、達成可能である。
【００１６】
好ましくは、バッテリ電力プラントの決定された充電状態は、特定可能な充電状態に関して、非常に低い状態から非常に高い状態まで評価（アセスメント）され、バッテリ電力プラントとエネルギ供給ネットワークとの間の電力伝送は、この評価に依存する伝送ストラテジに対応して決定される。この伝送ストラテジは、
（ａ）特定の時間的な検出区間内でのバッテリ電力プラントの充電状態に依存する物理量の最も好ましい値の選択、
（ｂ）特定の測定精度制限内での物理量の検出された実際の値からのオフセットの減算、又は当該検出された実際の値へのオフセットの加算、
（ｃ）電力伝送の過剰実行、
（ｄ）提供されるべき電力からの特定の精度内でのオフセットの減算、又は提供されるべき電力への特定の精度内でのオフセットの加算、
（ｅ）増大された伝送電力勾配、
を個別に又は組み合わせで含む。
【００１７】
特定の検出区間内でのバッテリ電力プラントの充電状態（ＳＯＣ）に依存するグリッド周波数の最も好ましい値の選択の伝送ストラテジにおいて、検出区間の最高周波数はバッテリ電力プラントを充電することに用いられ、また検出区間の最低周波数はバッテリ電力プラントを放電することに用いられる。
【００１８】
最高周波数がバッテリ電力プラントを充電することに使用されるか、最低周波数がバッテリ電力プラントを放電することに使用されるかについての判断は、バッテリ電力プラントの充電状態に依存するため、例えば最低周波数はまた、充電状態が十分に高い場合、バッテリ電力プラントを放電することに使用される。従って、決定された最低周波数から最高周波数にわたる範囲のスペクトル内での、特定の検出区間内でバッテリ電力プラントの充電状態に依存するグリッド周波数において、最も適切な周波数は、バッテリ電力プラントによって提供されるべき電力を決定することに使用される。
【００１９】
従来の電力プラントの、それらの周波数の変化に対する反応の鈍さによって、周波数の、高められた検出速度又はより高い測定周波数は一般的に、従来の電力プラントに適切ではない。しかし、周波数の変化に対して明瞭により高い反応速度を示すバッテリ電力プラントに関しては、より高い検出速度又はより高い周波数での変化の検出は、好都合である。当該より高い検出速度又はより高い周波数は、制御されるべきグリッド周波数の大きさのより高速な安定化に使用され従って提供されるべき制御エネルギの総量を低減させるか、バッテリ電力プラントの充電状態を制御することに使用されて、規制仕様に対応して選択的な鈍さが要求される最小の反応時間又は最大の鈍さを超えないか、のいずれかであることができる。従って、規制フレームワーク条件によって規定される従来の電力プラントの反応速度に比較してより高速な周波数検出又は測定周波数によって、許容可能な検出区間がもたらす範囲が使用可能となる。
【００２０】
従って、規制フレームワーク条件によって規定される従来の電力プラントの反応速度に比較してより高速な周波数検出又は測定周波数によって、許容可能な検出区間がもたらす範囲が使用可能となる。一次制御電力の提供にもかかわらず、バッテリ電力プラントの充電又は放電は、特定の区間内でグリッド周波数の最も好ましい値を選択することによって、使用可能である。
【００２１】
グリッド周波数の要求測定精度（要求される測定精度）内で測定精度を高める伝送ストラテジにおいて、グリッド周波数の測定の精度に依存するオフセットは、バッテリ電力プラントによって提供されるべき電力を決定するために、測定されたグリッド周波数に加算可能であり、又は測定されたグリッド周波数から減算可能である。
【００２２】
Δｆ＞Δｍが満たされる、Δｆのグリッド周波数の要求測定精度及び少なくともΔｍの測定精度において、最大でΔｆ−Δｍのオフセットは、バッテリ電力プラントを充電するために、検出されたグリッド周波数に加算可能であり、また最大でΔｆ−Δｍのオフセットは、バッテリ電力プラントを放電するために、検出されたグリッド周波数から減算可能である。
【００２３】
高められた測定精度を使用する公知の方法とは対照的に、本発明に係る方法の開発は、一次制御電力を提供するために、スライドして変化するデッドバンドに代えてオフセットの使用を提供する。例えば１０ｍＨｚのグリッド周波数の要求測定精度において、グリッド周波数が最大で１ｍＨｚの測定誤差すなわち±１ｍＨｚの検出精度で検出されたとき、最大で９ｍＨｚのオフセットは、バッテリ電力プラントによって提供されるべき電力を決定するために、測定されたグリッド周波数に加算可能であり、又は測定されたグリッド周波数から減算可能である。
【００２４】
従来の電力プラントは一般的に、制御電力を提供するとき、設定ポイント値の実現においては任意精度を提供しないため、最低限の要求が制御電力の提供において適用可能であり、この最低限の要求は、バッテリ電力プラントによる電力の提供の速度と精度により、要求制御精度（要求される制御精度）と実現可能な制御精度との間の差をもたらし、またそのため制御電力に対する電力オフセットをもたらし、この電力オフセットはバッテリ電力プラントの充電状態の最適化に使用可能である。例えば、制御精度が電力プラントの公称電力に依存して要求される場合、又は動的に、制御精度が電力プラントの実際の電力に関連して要求される場合、使用可能なオフセットは両方とも一定であることができる。この方法を用いる場合、電力が公称周波数における電力を上回る又は下回ることのないように、注意が必要である。
【００２５】
電力伝送の過剰実行の伝送ストラテジは、電力伝送の精度に関する特定の要求の制限内で提供される。ここで、電力伝送の過剰実行の割合は、例えばエネルギ供給ネットワークの電力の設定ポイント値の２０％の、規制に関連した最大量を超えない範囲で設定可能であり、この割合はグリッド周波数に対するエネルギ供給ネットワークの電力の依存の曲線に起因する。
【００２６】
電力設定ポイント値に関連する過剰実行を用いることによって、バッテリ電力プラントの拡大された動作範囲が得られ、この動作範囲はバッテリ電力プラントの充電状態を最適化するために使用可能である。
【００２７】
従来の技術的な貯蔵ユニットは、制御電力の提供において、制限された電力勾配を提供することができるのみであるため、制御電力の提供に対する最低限の要求は、電力設定ポイント値が実際上遅延のないステップ応答を満たすことができるように、エネルギ供給ネットワークのオペレータによって特定される。しかし他方では、一般的な最低限の要求は、電力の変化速度を用いて満たされるべきである。これにより、許容動作範囲は、準定常的な最大周波数偏差における公称電力設定ポイント値に到達する。
【００２８】
例えば、ドイツ連邦共和国では、技術規則「ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｄｅ  ２００７」による最小電力勾配は、準定常的な最大周波数偏差において、制御ユニットの公称電力が遅くとも３０秒後に到達される必要があるという要求に起因する。電力の変化速度に対するこの最低限の要求はまた、グリッド周波数の小さな変化に対しても適用する。電力の提供におけるバッテリ電力プラントの高い速度により、範囲は、制御電力を提供するとき、勾配提供のために得られ、これは、放電又は放電するために、また従ってバッテリ電力プラントの充電状態を最適化するために使用可能である。
【００２９】
従って、増大された伝送電力勾配の伝送ストラテジは、バッテリ電力プラントを充電するために、グリッド周波数の上昇に伴って大きな伝送電力勾配が用いられるとともにグリッド周波数の下降に伴って小さな伝送電力勾配が用いられ、且つ、バッテリ電力プラントを放電するために、グリッド周波数の下降に伴って大きな伝送電力勾配が用いられるとともにグリッド周波数の上昇に伴って小さな伝送電力勾配が用いられる方法で、要求される伝送電力勾配よりも大きな伝送電力勾配を実現する能力により、エネルギ供給ネットワークに放出される電力又はエネルギ供給ネットワークによって吸収される電力の設定ポイントに到達するための許容期間を使用する。
【００３０】
バッテリ電力プラントの充電状態に依存して、電力伝送の過剰実行の度合い、増大された伝送電力勾配の測定、特定の検出区間内でのグリッド周波数の最も好ましい値の選択、及び／又は、測定されたグリッド周波数に加算されるオフセット又は測定されたグリッド周波数から減算されるオフセットを設定することによって、バッテリ電力プラントとエネルギ供給ネットワークとの間の電力伝送は、非常に低い状態から非常に高い状態までの特定可能な充電状態に関連するバッテリ電力プラントの決定された充電状態の、いわば、たとえステップ有りの評価を用いたとしても、ステップ無しに設定可能である。
【００３１】
バッテリ電力プラントの充電状態の評価において、基準「ニュートラルな状態」は、バッテリ電力プラントの最適な充電状態に対して用いられる。バッテリ電力プラントのニュートラルな充電状態から外れる高い充電状態において、基準「ニュートラルな状態から高い状態」、「高い状態」、「高い状態から非常に高い状態」、及び「非常に高い状態」が用いられる。また、バッテリ電力プラントのニュートラルな充電状態から外れる低い充電状態において、基準「ニュートラルな状態から低い状態」、「低い状態」、「低い状態から非常に低い状態」、及び「非常に低い状態」が用いられる。それぞれの基準に依存して、１つ又は複数の上述の伝送ストラテジが用いられる。
【００３２】
本方法を実行する装置は、一次制御電力等のグリッドサービスを提供する適切な動作概念の使用を提供するバッテリ電力プラントによって、特定可能な電気的動作を実現するべきである。
【００３３】
それに応じて、エネルギ供給ネットワークにおいてシステムサービスを提供するバッテリ電力プラントは、
−並列接続された複数のバッテリ列と、
−変圧器を介してエネルギ供給ネットワークと接続された変換器システムと、
−変換器システムを制御して、変換器システムから測定値を受信して処理する変換器制御装置と、
−バッテリ電力プラントのための中央制御レベルを形成するバッテリ電力プラント管理システムであって、通信インタフェースを介して、エネルギ供給管理システムによって提供されるエネルギ供給ネットワークの少なくとも１つの物理量に関する要求を受信し、トランスデューサを介して、エネルギ供給ネットワークと接続されてエネルギ供給ネットワークの少なくとも１つの物理量を検出する、バッテリ電力プラント管理システムと、
を含む。
【００３４】
好ましくは、複数のバッテリ列は複数のＤＣバッテリモジュールを含み、当該複数のＤＣバッテリモジュールは複数の電力スイッチを介して、変換器システムと接続される少なくとも１つのＤＣ電圧収集線に並列に接続される、
【００３５】
変換器システムは例えば、変圧器を介してエネルギ供給ネットワークの給電ポイントと接続されるインバータと、並列接続された複数のバッテリ列のためのＤＣ電圧収集線に各々接続される複数のＤＣ電圧変換器若しくはＤＣ／ＤＣ変換器と、を含む。
【００３６】
充電状態又はインバータの出力電圧のための必要な中間回路電圧に依存するＤＣバッテリモジュールの電圧スイング等の、バッテリ技術又は種々のマージン条件に依存して、変換器及びバッテリ列若しくはバッテリモジュールのための、種々のトポロジが得られる。
【００３７】
代替実施形態として、並列接続された複数のバッテリ列を含む２つのバッテリモジュールは各々、インバータと接続可能であり、インバータは、二次側の電力バスバー（母線）と接続される三巻線変圧器の一次巻線に接続可能である。
【００３８】
更なる変形例において、複数のバッテリモジュールは、複数の電力スイッチを介して、ＤＣ電圧収集線に並列に接続される。当該収集線は、制御されるＤＣ電圧中間回路を用いないでインバータを介して、エネルギ供給ネットワークと接続される。
【００３９】
好ましい実施形態において、バッテリ電力プラントは電力源及び電力ドレインとして動作し、バッテリ電力プラントによってエネルギ供給ネットワークに放出される電力又はエネルギ供給ネットワークから吸収される電力は、エネルギ供給ネットワークのグリッド周波数に依存して制御される。
【００４０】
複数のバッテリ列の充電状態（ＳＯＣ）を検出するために、バッテリ電力プラント管理システムは、複数のバッテリ列及び複数の電力スイッチと関連付けられているバッテリ管理システムと、双方向接続される。
【００４１】
図面に示す例示の実施形態は、本発明及び本発明から導かれる本発明の変形例の基礎になる知識の詳細な説明を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】共通結合のポイントに接続されるバッテリ電力プラントによるエネルギ供給ネットワークの一次電力制御のブロック回路図を示す。
【図２】バッテリ電力プラントによる制御電力の提供の間に周波数測定の精度のデッドバンドを使用するときの、許容動作範囲を表す概略図を示す。
【図３】周波数測定精度を高める伝送ストラテジを説明するための概略図を示す。
【図４Ａ】増大された伝送電力勾配を用いるときの許容動作範囲を表す概略図を示す。
【図４Ｂ】増大された伝送電力勾配を用いるときの許容動作範囲を表す概略図を示す。
【図５】電力設定ポイント値へのオフセットの加算、又は電力設定ポイント値からのオフセットの減算の伝送ストラテジを説明するための概略図を示す。
【図６】電力伝送の過剰実行を用いるときの許容動作範囲を表す概略図を示す。
【図７】高められた定常周波数測定分解能及び電力伝送の過剰実行を用いた一次制御特性の、結果として得られる電力バンドを表す概略図を示す。
【図８】バッテリ電力プラントの充電状態のステップ有り若しくはステップ無しの、評価若しくは検出に依存した多様な電力伝送ストラテジの使用のフローチャートを示す。
【図９】バッテリ電力プラントの充電状態のステップ有りの評価に依存した多様な電力伝送ストラテジの使用を表す概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、バッテリ電力プラント１によるエネルギ供給ネットワーク２の一次電力制御のブロック回路図を示す。バッテリ電力プラント１は、エネルギ供給ネットワーク２から電気エネルギを吸収し、又は電気エネルギをエネルギ供給ネットワーク２に放出する。用語「エネルギ供給ネットワーク」は、高電圧伝送ネットワーク又は中間電圧供給ネットワークに関連し、中間電圧レベルにおいて供給ネットワークに接続されるバッテリ電力プラント１は、供給ネットワークレベルもまた直接的に介した高電圧伝送ネットワークにおける一次電力制御等の、システムサービスを提供することができる。
【００４４】
バッテリ電力プラント１は複数のバッテリ列１０を含み、複数のバッテリ列１０の各々は、直列接続された複数のバッテリと、当該複数のバッテリ列１０を変換器システム１３に接続するスイッチ１１とを含む。複数のバッテリ列１０は、スイッチ１１を介して、エネルギ供給ネットワークとエネルギ的に結合され、その結果、バッテリ電力プラント１は、例えばエネルギ供給ネットワーク２の周波数を制御するために、電気エネルギをエネルギ供給ネットワーク２に供給することができ、又はエネルギ供給ネットワーク２から電気エネルギを吸収することができる。
【００４５】
各バッテリ列１０はバッテリ管理システム１２を含み、バッテリ管理システム１２は特に、複数のバッテリの充電状態（ＳＯＣ）を検出し、必要に応じて充電状態（ＳＯＣ）を格納する。図１に示す概略図において、電気エネルギの伝送のための配線接続線は実線で示され、個々のブロックの間の制御接続線は破線で示される。各バッテリ列１０は、同一又は異なる種類の複数のバッテリを含むことができ、バッテリ管理システム１２は、複数のバッテリを適合させるとき、それぞれの種類のバッテリに特有の特性を考慮する。
【００４６】
この例示の実施形態では、変換器システム１３は２つのＤＣ電圧変換器又はＤＣ／ＤＣ変換器１４，１５を含む。２つのＤＣ電圧変換器又はＤＣ／ＤＣ変換器１４，１５の各々は、並列接続されたＮ個のバッテリ列１０と双方向接続され、また同様にインバータ１６と双方向接続され、このインバータ１６は、変圧器１７を介してエネルギ供給ネットワーク２の給電ポイント３に接続される。
【００４７】
ＤＣ電圧変換器１４，１５及びインバータ１６を作動させるために、また変換器システム１３からのセンサ信号を検出して処理するために、変換器制御装置４が提供され、この変換器制御装置４は、バッテリ電力プラント管理システム５から制御信号を受信し、例えば、レディ信号をバッテリ電力プラント管理システム５に発信する。
【００４８】
バッテリ電力プラント管理システム５は、例えばエネルギ供給ネットワーク２のグリッド周波数を検出するために、トランスデューサ７を介して、エネルギ供給ネットワーク２と接続される。バッテリ電力プラント管理システム５は更にまた、エネルギをエネルギ供給ネットワーク２に放出し又はエネルギ供給ネットワーク２からエネルギを吸収するために例えば個々のバッテリ列１０の充電状態を問い合わせて複数のバッテリ列１０の複数のスイッチ１１を作動させるために、変換器システム１３及び変圧器１７を介して、複数のバッテリ列１０の複数のバッテリ管理システム１２と双方向接続される。
【００４９】
バッテリ電力プラント管理システム５は同様に、上位のエネルギ供給管理システム６と双方向接続され、このエネルギ供給管理システム６は特に、エネルギ供給ネットワーク２、すなわち高電圧伝送ネットワーク及び／又は中間電圧供給ネットワークを、監視する。バッテリ電力プラント管理システム５に発信される、上位のエネルギ供給管理システム６の典型的な信号は、エネルギ供給ネットワーク２からエネルギを吸収することによって、又はエネルギをエネルギ供給ネットワーク２に放出することによってグリッド周波数を制御するための要求信号である。
【００５０】
エネルギ供給管理システム６は同様に、供給ネットワークオペレータ及び伝送ネットワークシステムオペレータ８と双方向接続される。
【００５１】
一次制御においてバッテリ電力プラント１を動作させるとき、バッテリ電力プラント１は、特定のグリッドシステムサービスを提供するために、給電ポイント又は共通結合のポイント３において、エネルギ供給ネットワーク２と結合される。グリッドシステムサービスを提供するために必要なエネルギ供給ネットワーク２の複数の物理量の検出、制御、及び調整は、蒸気電力プラント、ディーゼル発電機、フライホイール、又は同様のもの等の、現在一次制御に使用中である複数のユニットの能力に適応される、経時的な及び／又は精度に関連した要求の対象である。複数のバッテリ電力プラント１は、可制御性に加えてそれらのより大きな速度と精度に関して、これらの複数のユニットとは異なるため、複数のバッテリ電力プラント１による電力の提供の複数の範囲があり、これらは、本発明によれば、複数のバッテリ電力プラント１の最適な又はニュートラルな充電状態を維持するために使用される。グリッドシステムサービスを実現する方法は、
−グリッドシステムサービスを提供するために必要な物理量を検出するために特定される制限値よりも正確且つ高速である測定方法及び伝送方法、及び／又は
−グリッドシステムサービスの提供に関する要求よりも正確且つ高速であるバッテリ電力プラントの物理量の調整方法及び／又は制御方法に基づいている。
【００５２】
バッテリ電力プラント１による一次電力制御、及びバッテリ電力プラント１の充電状態の制御について、以下に詳細に説明する。
【００５３】
複数の物理量の、要求される経時的な及び／又は精度に関連した検出とバッテリ電力プラント１によって実際に提供される検出との間の差と、バッテリ電力プラント１による、要求される経時的な且つ精度に関連した制御電力の提供とバッテリ電力プラント１によって実際に提供される制御電力の提供との間の差を選択的に使用することによって、グリッドシステムサービスを実現することとバッテリ電力プラント１の充電状態を最適化することの両方が可能であり、それらの制御のためには、３つのストラテジが原理上適用可能であり、すなわち充電、放電、及びニュートラルな動作が、原理上適用可能である。バッテリ電力プラント１の充電状態は、これら３つのストラテジの各々が適用されるべきであるかについて決定する。例えば、ルールは、
−充電状態ＳＯＣ≧９０％において、バッテリ電力プラント１の放電が有効にされ、
−充電状態９０％＞ＳＯＣ≧６０％において、バッテリ電力プラント１のニュートラルな動作が有効にされ、且つ
−充電状態６０％＞ＳＯＣにおいて、バッテリ電力プラント１の充電が有効にされる、
ものであることができる。一次制御電力を提供するために、バッテリ電力プラント１のそれぞれの充電状態を考慮することによって、特に、制御電力の提供に関する以下に説明する複数の要求に起因する範囲は、適切である。
【００５４】
第１の伝送ストラテジは、図示はされていないが、特定の測定及び伝送方法よりも高速な、対応する測定及び伝送方法の使用によって、物理量を検出することを含み、これによって、「最良の周波数」の伝送ストラテジを用いて、特定の時間区間における最低周波数又は最高周波数の各々は、バッテリ充電管理を更にサポートするために、バッテリ電力プラント１とエネルギ供給ネットワーク２との間の電力伝送の決定において使用される。例えば、バッテリ電力プラント１の非常に低い充電状態では、時間区間内の最高周波数が、一次制御電力を提供し且つバッテリ電力プラント１の複数のバッテリ列１０を充電することに使用可能であり、又は非常に高い充電状態では、時間区間内の最低周波数が、一次制御電力を提供し且つバッテリ電力プラント１の複数のバッテリを放電することに使用可能であり、またその一方で、非常に低い状態から非常に高い状態に達する充電状態では、現在の周波数が、一次制御電力を決定することに使用される。
【００５５】
「最良の周波数」の伝送ストラテジに対する代替ストラテジとして、又は「最良の周波数」の伝送ストラテジに加えて、より高速な測定周波数又はより高い検出速度の伝送ストラテジが、バッテリ電力プラント１の充電状態を最適化することに使用可能である。
【００５６】
周波数の変化に対するそれらの反応の鈍さにより、グリッド周波数の高い検出速度は一般的に、従来の電力プラントに適さないが、その一方で、周波数及び従って周波数の変化のより高い検出速度は、制御されるべきグリッド周波数の大きさのより高速な安定化及び従って提供されるべき制御エネルギの総量のより高速な安定化と、バッテリ電力プラントの充電状態を制御することとの両方の使用に対して、明瞭により高い反応速度を有するバッテリ電力プラントに対して好都合であることが発見される。しかし、周波数の変化に対する反応の選択的な鈍さは、規制仕様により要求される最小の反応時間又は最大の鈍さを超えない必要がある。
【００５７】
例えば、一次制御電力の提供に対して、電力プラントが、少なくとも２秒以内に周波数の変化に対して反応する必要があることが要求されるとき、またバッテリ電力プラントが、１００ミリ秒の検出速度でグリッド周波数を検出でき且つ１００ミリ秒以内で検出したグリッド周波数に反応できるとき、バッテリ電力プラントは、充電状態に対して好ましい周波数に直ちに反応することによって、グリッド周波数の使用が可能であり、又は、１．８秒の最小の反応時間内でよりいっそう好ましい周波数が測定されるかについて更に「待機」することによって、グリッド周波数の使用が可能であり、このよりいっそう好ましい周波数が制御に使用される。
【００５８】
図２は第２の伝送ストラテジを概略的に示す。図２の第２の伝送ストラテジにおいて、例えばグリッド周波数のｆの検出精度において許容できると見なされる±０〜±１０ｍＨｚの許容バンドに起因する、グリッド周波数ｆに依存するバッテリ電力プラント１の電力Ｐの特性曲線Ｐ（ｆ）が参照される。周波数測定の精度がエネルギ供給ネットワーク２に対して規定される±１０ｍＨｚよりも明瞭に高いことが確実であるとき、当該許容バンドから、ハッチングされた動作範囲は制御電力の提供をもたらし、また従ってバッテリ充電管理のサポートに寄与できる。このため、±１ｍＨｚの検出精度でバッテリ充電管理のそれぞれのサポートのために、検出されたグリッド周波数から最大−９ｍＨｚのオフセットを減算し、又は検出されたグリッド周波数ｆへ最大＋９ｍＨｚのオフセットを加算することが可能となる。
【００５９】
この方法は、スライドして変化するデッドバンドに代えて、オフセットが一次制御電力の提供に使用される点において、高い測定精度を同様に使用する他の方法とは異なる。次に、この方法について、周波数の変化Δｆに依存して、公称電力を基準とした電力出力又は電力入力Ｐ／Ｐｎｏｍを表す概略図を参照して、図３において詳細に説明する。
【００６０】
例えば、バッテリ電力プラントが、周波数−電力特性曲線に従って、時刻ｔ０において周波数Ｆ０で電力Ｐ（Ｆ０）を提供する場合であって、且つ、この周波数が値Ｆ１に変化して、式Ｆ０＞Ｆ１、及び最低限の測定精度Δｍを用いた式｜Ｆ０−Ｆ１｜＜Δｍが満たされる場合であって、且つ、周波数−電力特性曲線に従って提供されるべき周波数Ｆ１における制御電力Ｐ（Ｆ１）が、バッテリ電力プラントの現在の及び望まれる充電状態に対して好ましくない場合、スライドするデッドバンド方法に基づいた制御は、周波数の変化が、スライドするデッドバンドの範囲内にあるとき、電力設定ポイント値Ｐ０を不変に保ち得、又は、新たな周波数Ｆ１に対応する制御電力Ｐ（Ｆ１）を使用し得る。
【００６１】
他方、本明細書において説明するオフセット方法に基づいた制御は、設定ポイント値、Ｐ（Ｆ１＋Δｍ）を使用し得る。なぜならば、式Ｆ１＋Δｍ＞Ｆ０が満たされ、また従って、Ｐ（Ｆ１＋Δｍ）はまた、バッテリ電力プラントの現在の及び望まれる充電状態に対して、電力Ｐ０よりも好ましいためである。
【００６２】
オフセットを使用する場合、周波数は、公称周波数を上回る又は下回ることはなく、すなわち、グリッドをサポートする方法以外の方法が使用されるということに注意すべきである。
【００６３】
しかし、測定誤差によって、一見して同期を上回る又は下回るグリッド条件が検出されることが発生するべきではないが、これは現実に対応しない。このことは、例えば、測定される周波数が、同期範囲を上回る又は下回る設定ポイント周波数に近づき且つ測定誤差の範囲が設定ポイント周波数を超えて向かい側の反対の範囲に拡大するとき、発生し得る。
【００６４】
このことは、使用できないデッドバンド範囲が、設定ポイント周波数を囲むように設定され、このデッドバンド範囲が測定誤差の高さに対応するという点において、安全に除外可能である。例えば、測定誤差がおよそ±１ｍＨｚであるとき、５０Ｈｚの設定ポイント周波数におけるデッドバンドは、５０．００１の測定値からの正の範囲及び４９．９９９Ｈｚの測定値からの負の範囲においてシステムと同調して使用可能であり、システムに適合した動作は確実に、正の一次制御電力要求の需要において、負の一次制御電力の提供を可能にせず、逆もまた正しい。
【００６５】
一次制御電力の提供のために、バッテリ電力プラント管理システム５は、図４〜７に概略的に示す許容範囲を使用することができ、この許容範囲はエネルギ供給ネットワーク２のオペレータによって特定される。
【００６６】
一次制御電力の提供と同様に、従来の電力プラントは、制限された電力勾配を提供することができるのみであり、また制御電力の提供に対する最低限の要求は適用可能であり、このことは、時刻ｔに関する電力Ｐと周波数ｆの経過を参照して、図４Ａ及び４Ｂに概略的に示される。
【００６７】
図４Ｂを参照し、エネルギ供給ネットワーク２又はエネルギ管理システム７による要求に応じて周波数ｆに依存する電力Ｐの設定ポイント値は、理想的な、遅延のないステップ応答を用いて実現可能である。更に、電力の変化速度に対する最低限の要求として、例えばドイツでは、公称電力Ｐｎが、遅くとも３０秒後に達せられる必要があることが適用可能であり、従って、Ｐｎ／３０秒の電力変化の最低の速度が得られる。この結果、許容動作範囲は、図４Ａにおいてハッチングで示すように、目標値又は設定ポイント値に達し、この許容動作範囲は、制御電力を提供する全ての技術的なユニットに対して、勾配提供のための範囲を残し、そのためバッテリ電力プラント１による一次制御電力の速い提供の結果としてバッテリ充電管理は更にサポート可能となる。
【００６８】
バッテリ充放電管理をサポートするためのもう１つの可能性は、一次制御電力の提供におけるバッテリ電力プラント１の高い精度を使用する。これは、図５に従って、周波数変化Δｆに依存する、公称電力に基づいた電力出力又は電力入力Ｐ／Ｐｎｏｍを表す概略図を参照して詳細に説明される。
【００６９】
提供されるべき制御電力の精度が公称制御電力の１％であることが要求され、且つバッテリ電力プラントはが公称制御電力の０．１％の精度で電力を提供することができるとき、バッテリ電力プラントは、充電状態を最適化するために、結果としてもたらされる公称制御電力の０．９％の差を使用することができる。例えば、電力プラントが電力Ｐ（Ｆ１）を提供する必要があり且つ低い電力が充電状態のためにより好ましい場合、バッテリ電力プラントはまた、電力Ｐ’＝Ｐ（Ｆ１）−１．９×Ｐｎｏｍを提供し得る。ここで、Ｐｎｏｍは公称電力である。同様のことが、充電状態のためにより好ましい、より高い電力に適用され、その結果、図５に従って提供されるべき電力Ｐ’は、Ｐ’＝Ｐ（Ｆ１）±ΔＰの範囲内にある。
【００７０】
要求制御精度と実現可能な制御精度との間の差を使用する伝送ストラテジは従って、制御電力に対する電力オフセットをもたらし、この電力オフセットは同様に、バッテリ電力プラントの現在の充電状態に依存して使用可能である。例えば制御精度が電力プラントの公称電力に依存して要求されるとき、使用可能なオフセットは両方一定であることができ、又は、制御精度がバッテリ電力プラントの実際の電力に関連して要求される場合、使用可能なオフセットは動的に変更可能である。しかし、この方法を用いるとき、電力が、公称周波数での電力を上回る又は下回ることのないように、注意が必要である。
【００７１】
図６は、Ｐ（ｆ）特性曲線を参照して電力の提供の精度に関する要求を概略的に示す。
【００７２】
制御電力の提供では、従来の技術的なユニットは一般的に、設定ポイント値の実現においては任意精度ではないため、Ｐ（ｆ）特性曲線に対応する仕様が提供される必要がある点は最低限の要求であると見なされる。低い性能は許容可能ではないが、電力は、Ｐ（ｆ）特性曲線に従う要求の最大１２０％の量に達することが可能であり、従って超える（「過剰達成」）。
【００７３】
図６は、太い実線で、バッテリ電力プラント１の応答動作を示し、細い実線で、電力の提供における許容可能な過剰実行を示す。この許容可能な過剰実行は、ハッチングで示される許容動作範囲をもたらし、この許容動作範囲は、バッテリ充放電管理をサポートするために使用可能である。
【００７４】
設定ポイント周波数ｆ０からの実際の周波数ｆの偏差に関する、公称制御電力に基づいた制御電力を用いた一次制御特性曲線を参照して、図７は、一次制御電力の提供における高められた定常周波数測定分解能及び可能な過剰実行に起因する、バッテリ電力プラント１の一次制御電力の提供及びバッテリ充電管理のサポートのための、電力バンドを示す。
【００７５】
実線で示す公称制御状態は、−１０ｍＨｚと＋１０ｍＨｚとの間の範囲における周波数偏差ｆ−ｆ０の制御電力を要しない。グリッド周波数のｆの実際の値が低下するとき、最大で−２００ｍＨｚの周波数偏差ｆ−ｆ０の制御電力需要は、最大で公称制御電力まで線形的に上昇する。グリッド周波数のｆの実際の値の上昇に伴って、従って周波数偏差ｆ−ｆ０の増加に伴って、エネルギ供給ネットワーク吸収されるべき電力は、最大で＋２００ｍＨｚの周波数偏差ｆ−ｆ０での公称制御電力まで、線形的に上昇する。
【００７６】
上で詳細に説明したように、バッテリ電力プラント１によるグリッド周波数のより大きな、経時的な且つ精度に関連した検出により、破線で示す公称制御状態は±９ｍＨｚのオフセットを用いて得られ、このオフセットは、グリッド周波数の検出精度が±１ｍＨｚであるとき、公称制御状態に加算可能又は公称制御状態から減算可能である。
【００７７】
一点鎖線で、電力の提供の過剰実行が図示されており、当該電力の提供の過剰実行は最大で、公称制御状態を２０％上回っている。周波数偏差ｆ−ｆ０は、−１０ｍＨｚから−２００ｍＨｚまでの周波数偏差ｆ−ｆ０において最大で制御電力の１．２倍まで上昇し、又は、１０ｍＨｚから２００ｍＨｚまでの周波数偏差ｆ−ｆ０において最小で制御電力の値の１．２倍まで下降する。
【００７８】
高められた定常周波数測定分解能及び電力の提供における可能な過剰実行から、図７に示す電力バンドが結果として得られ、この電力バンドは、高められた周波数測定分解能を有する破線で示す公称制御状態によることに加えて、高められた周波数測定分解能及び過剰実行を用いる点線で示す制御状態によって、制限される。結果として得られる電力バンドからもたらされる範囲内において、バッテリ電力プラント１の充電状態ＳＯＣは従って最適化可能であり、すなわち、バッテリ電力プラント１を充電又は放電することによって、ニュートラルな値に至る。
【００７９】
これは、図８に示すフローチャート及び図９に示す一次制御ストラテジを参照して、以下に詳細に説明される。
【００８０】
フローチャートを参照する図８に示す制御スキーム又は図９に示す一次制御ストラテジは、バッテリ電力プラント１の充電状態ＳＯＣの決定と、それに続く充電状態ＳＯＣの評価から開始する。ここで、充電状態ＳＯＣは、非常に低い状態としてＳ１、低い状態から非常に低い状態としてＳ２、低い状態としてＳ３、ニュートラルな状態から低い状態としてＳ４、ニュートラルな状態としてＳ０、ニュートラルな状態から高い状態としてＳ５、高い状態としてＳ６、高い状態から非常に高い状態としてＳ７、及び非常に高い状態としてＳ８を有し、そのため、式
Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３＜Ｓ４＜Ｓ０＜Ｓ５＜Ｓ６＜Ｓ７＜Ｓ８
が充電状態ＳＯＣの評価に対して適用される。
【００８１】
説明される例では、「最良の周波数」のストラテジは、非常に低い充電状態（ＳＯＣ≦Ｓ１）又は非常に高い充電状態（ＳＯＣ≧Ｓ８）におけるバッテリ電力プラント１の高い測定速度の結果として、用いられることが可能である。一次制御電力を提供するとき、判断ボックスＰ２に対応して、非常に低い充電状態（ＳＯＣ≦Ｓ１）において、測定区間内の最高周波数が使用され、又は判断ボックスＰ３に対応して、非常に高い充電状態（ＳＯＣ≧Ｓ８）において、測定区間内の最低周波数が使用される。判断ボックスＰ１に対応して、一次制御電力需要の決定において、充電状態Ｓ２≦ＳＯＣ≦Ｓ７において、現在の周波数が使用される。
【００８２】
測定された周波数からのオフセットの減算又は測定された周波数へのオフセットの加算のストラテジでは、一次制御電力におけるバッテリ電力プラント１の使用における高い測定精度の結果として、判断ボックスＰ４に対応して、非常に低い充電状態又は非常に低い状態から低い状態までの充電状態（ＳＯＣ≦Ｓ２）において一次制御電力需要を決定するとき、測定精度に依存するオフセットは、検出されたグリッド周波数に加算可能である。代替実施形態として、判断ボックスＰ５に対応して、非常に高い充電状態又は高い状態から非常に高い状態までの充電状態（ＳＯＣ≧Ｓ７）において、一次制御電力需要を決定するとき、測定精度に依存するオフセットは、検出されたグリッド周波数から減算可能である。
【００８３】
判断ボックスＰ６に対応して、２つの前述のストラテジを用いることによって決定される「関連する」周波数を用いて、各一次制御電力需要は、Ｐ（ｆ）特性曲線を参照して決定される。
【００８４】
バッテリ電力プラント１とエネルギ供給ネットワーク２との間で制御電力を伝送するとき、電力伝送の実際の高さ及び速度と要求される高さ及び速度との間の差に起因する動作範囲は、バッテリ充電管理をサポートすることに使用可能である。
【００８５】
判断ボックスＰ７に対応して、上で決定された充電電力の例えば１２０％を提供することによる過剰実行のストラテジは、非常に低い充電状態、非常に低い状態から低い状態までの充電状態、及び低い充電状態（ＳＯＣ≦Ｓ３）において、並びに非常に高い充電状態、非常に高い状態から高い状態までの充電状態、及び高い充電状態（ＳＯＣ≧Ｓ６）において、使用可能である。
【００８６】
バッテリ電力プラントの充電状態が好ましくないとき、判断ボックスＰ８に対応して、電力オフセットは、ＳＯＣ範囲Ｓ１〜Ｓ４における電力設定ポイント値から減算可能であり、また判断ボックスＰ９に対応して、電力オフセットは、ＳＯＣ範囲Ｓ５〜Ｓ８における電力設定ポイント値に加算可能である。
【００８７】
判断ボックスＰ１０に対応して、一次制御電力の提供における増大された電力勾配すなわち増大された変化速度を用いるストラテジは、例えば、非常に低い充電状態とニュートラルな状態から低い状態までの充電状態との間にわたる充電状態（ＳＯＣ≦Ｓ２）において、又は非常に高い充電状態とニュートラルな状態から高い状態までの充電状態との間にわたる充電状態（ＳＯＣ≧Ｓ７）において、使用可能である（ブロックＰ１１）。
【００８８】
判断ボックスＰ１１に対応して、このように測定され決定された電力は、一次制御に使用され、またバッテリ充電管理をサポートすることに使用される。
【００８９】
バッテリ電力プラント１の決定された充電状態の、ステップ有りの評価の代替実施例として、一次制御電力のステップ無しの決定は、バッテリ電力プラント１のそれぞれの充電状態に依存して、
−電力伝送の過剰実行の度合い、及び／又は、
−増大された伝送電力勾配の測定、及び／又は、
−特定の検出区間内のグリッド周波数の最も好ましい値の選択、及び／又は、
−制御電力の提供における高められた精度による電力オフセット、及び／又は、
−測定されたグリッド周波数に加算されるオフセット又は測定されたグリッド周波数から減算されるオフセット、
を決定して設定することによって、バッテリ充電管理のサポートを用いて行われることが可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１  バッテリ電力プラント
２  エネルギ供給ネットワーク
３  給電ポイント
４  変換器制御装置
５  バッテリ電力プラント管理システム
６  エネルギ供給管理システム
７  トランスデューサ
８  供給ネットワークオペレータ、及び伝送ネットワークシステムオペレータ
１０  バッテリ列
１１  スイッチ
１２  バッテリ管理システム
１３  変換器システム
１４，１５  ＤＣ電圧変換器、又はＤＣ／ＤＣ変換器
１６  インバータ
１７  変圧器
ＳＯＣ，Ｓ０〜Ｓ８  バッテリ電力プラントの充電状態
ｆ  実際の周波数
ｆ０  設定ポイント周波数
Ｐ  電力
Ｐｎ  公称電力
ｔ  時刻
Δｍ  最低限の測定精度
Δｆ  グリッド周波数の測定精度
【図１】
2016515797.tif 000003
【図２】
2016515797.tif 000004
【図３】
2016515797.tif 000005
【図４Ａ】
2016515797.tif 000006
【図４Ｂ】
2016515797.tif 000007
【図５】
2016515797.tif 000008
【図６】
2016515797.tif 000009
【図７】
2016515797.tif 000010
【図８】
2016515797.tif 000011
【図９】
2016515797.tif 000012
【国際調査報告】
2016515797.tif 000013
2016515797.tif 000014
2016515797.tif 000015
2016515797.tif 000016
2016515797.tif 000017
2016515797.tif 000018
2016515797.tif 000019
2016515797.tif 000020