(57)【要約】  ＡＣ電力ネットワークに接続された双方向バッテリコンバータの動作のために、局所的に生成された電力の有効性を考慮に入れて、本発明は、バッテリ充電状態および出力で利用可能な電力に基づいて、入力に接続されたバッテリに電力を送り込むためにおよびバッテリから電力を送り届けるために、複数のバッテリコンバータ動作モード（１、３、１０、２０）を定義する。バッテリ充電状態に対する複数の閾値（ＡからＦ）が同様に定義される。充電状態が第１の下側閾値（Ｆ）を下まわる場合、バッテリコンバータは、局所的な所要電力が局所的に生成された電力によってカバーされないときおよび／またはＡＣ電力ネットワークに電力の大局的な不足が存在するとき電力がバッテリによって送り届けられ、局所的に生成された電力量が局所的な所要電力を超えるときおよび／または電力の大局的な余剰が存在するとき電力がバッテリに送り込まれる、第１の動作モードから、第２の動作モードに切り替わる。第２の動作モードで局所的な所要電力がまったくカバーされない場合に限り電力がバッテリから送り届けられ、局所的に生成された電力が利用可能である場合および／または電力の大局的な余剰が存在する場合電力はバッテリに送り込まれる。充電状態（ＳＯＣ）が第１の下側閾値（Ｆ）を下まわる第２の下側閾値（Ｄ）を下まわる場合、かつ電力が出力で利用可能である場合、バッテリは、第１の下側閾値（Ｆ）以下である第１の上側閾値（Ｅ）に到達するまで、電力の送り込みによって充電され、第１の上側閾値（Ｅ）と第２の下側閾値（Ｄ）との間の第１の差分（Ｇｒｉｄ  Ｒｅｓ）は、指定された第１の期間バッテリコンバータの待機消費をカバーする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
局所的に生成された電力の有効性を考慮して、ＡＣグリッド（１３）に接続された双方向バッテリコンバータ（１１）を動作させる方法であって、
−  入力側に接続されたバッテリ（１４）に電力を送り込むことおよび前記バッテリ（１４）から電力を出力することに関して、前記バッテリ（１４）の充電状態および出力側で利用可能な電力に依存して、前記バッテリコンバータ（１１）の複数の動作モード（１、３、４、５、１０、２０）を定義するステップと、
−  前記バッテリ（１４）の前記充電状態に対して複数の閾値（ＡからＧ）を定義するステップと、
−  第１の下側閾値（Ｆ）がアンダーシュートされる場合に、局所的な電力需要が前記局所的に生成された電力によってカバーされない場合および／または前記ＡＣグリッド（１３）に電力の大域的な供給不足が存在する場合電力が前記バッテリ（１４）から出力され、前記局所的に生成された電力が前記局所的な電力需要を超える場合および／または前記ＡＣグリッド（１３）に電力の大域的な供給過剰が存在する場合電力が前記バッテリ（１４）に送り込まれる、第１の動作モード（１）から、第２の動作モード（３）に変更するステップと、
を含む方法において、
−  前記第２の動作モード（３）で、電力が前記バッテリ（１４）から出力されない、または前記局所的な電力需要がまったくカバーされない場合に限り電力が前記バッテリ（１４）から出力され、局所的に生成された電力が利用可能である場合および／または前記ＡＣグリッド（１３）に電力の大域的な供給過剰が存在する場合電力が前記バッテリ（１４）に送り込まれることと、
−  前記第１の下側閾値（Ｆ）を下まわる、第２の下側閾値（Ｄ）を下まわる充電状態（ＳＯＣ）の場合に、電力が前記出力側で利用可能である場合、前記バッテリ（１４）は、前記第１の下側閾値（Ｆ）以下である、第１の上側閾値（Ｅ）に到達するまで送り込まれる電力によって充電され、前記第１の上側閾値（Ｅ）と前記第２の下側閾値（Ｄ）との間の第１の差分（Ｇｒｉｄ  Ｒｅｓ）は事前に定義された第１の期間バッテリコンバータ（１１）の待機消費をカバーするように選択されることと
を特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記第１の上側閾値（Ｅ）に到達するまで前記バッテリ（１４）が充電される場合に、前記バッテリコンバータ（１１）は最適化された効率で動作することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、前記第２の動作モード（３）で前記局所的な電力需要がまったくカバーされない場合電力が前記バッテリ（１４）から出力され、前記第２の下側閾値（Ｄ）を下まわる第３の下側閾値（Ｃ）がアンダーシュートされる場合に、前記第２の動作モード（３）から、前記バッテリ（１４）からの電力が前記バッテリコンバータ（１１）の待機消費をカバーするためにだけ使用され、前記出力側で電力が利用可能である場合電力が前記バッテリ（１４）に送り込まれる、第３の動作モード（２０）に変更がなされることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記第２の下側閾値（Ｄ）と前記第３の下側閾値（Ｃ）との間の第２の差分（Ｂｕ  Ｒｅｓ）は、前記第２の動作モード（３）におけるバックアップ電力動作（３０）のための事前に定義されたエネルギー量をカバーすることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の方法において、前記第３の下側閾値（Ｃ）を下まわる第４の下側閾値（Ｂ）がアンダーシュートされる場合に、前記バッテリコンバータ（１１）はスイッチを切られることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の方法において、前記第２の動作モード（３）で前記バッテリ（１４）から電力が出力されず、前記第２の下側閾値（Ｄ）を下まわる第４の下側閾値（Ｂ）がアンダーシュートされる場合に、前記バッテリコンバータ（１１）はスイッチを切られることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の方法において、前記第４の下側閾値（Ｂ）を上まわる最小の下側閾値（ＣまたはＤ）と前記第４の下側閾値（Ｂ）との間の第３の差分（Ｂａｔ  Ｒｅｓ）は事前に定義された第２の期間前記バッテリコンバータ（１１）の前記待機消費をカバーすることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項５乃至７の何れか１項に記載の方法において、前記第４の下側閾値（Ｂ）と、前記バッテリコンバータ（１１）の少なくとも手動の再起動がまだ可能である、第５の下側閾値（Ａ）との間の第４の差分（Ｐｒｏｔ  Ｒｅｓ）は、事前に定義された第３の期間前記バッテリ（１４）の自己放電をカバーすることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法において、前記第１の下側閾値（Ｆ）を上まわる第６の下側閾値（Ｇ）がアンダーシュートされる場合に、前記局所的な電力需要が局所的に生成された電力によってカバーされない場合および電力の大域的な供給不足が存在する場合電力が前記バッテリ（１４）から出力され、前記局所的に生成された電力が前記局所的な電力需要を超える場合および電力の大域的な供給過剰が存在する場合電力が前記バッテリ（１４）に送り込まれる、第４の動作モード（４）から、前記第１の動作モード（１）に、前記変更がなされ、前記第１の動作モード（１）において電力の大域的な供給不足が存在する場合電力が前記バッテリ（１４）から出力され、前記局所的に生成された電力が前記局所的な電力需要を超える場合および電力の大域的な供給過剰が存在する場合電力が前記バッテリ（１４）に送り込まれることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、前記第６の下側閾値（Ｇ）と前記第１の下側閾値（Ｆ）との間の第５の差分（Ｆｕｎｃ  Ｒｅｓ）は、事前に定義された第４の期間、特定の平均的な正の制御電力を提供することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の方法において、前記第６の下側閾値（Ｇ）を上まわる第７の下側閾値（Ｈ）がアンダーシュートされる場合に、局所的な電力需要が局所的に生成された電力によってカバーされない場合および／または電力の大域的な供給不足が存在する場合電力が前記バッテリ（１４）から出力され、電力の大域的な供給過剰が存在する場合電力が前記バッテリ（１４）に送り込まれる、第５の動作モード（５）から、前記第４の動作モード（４）に変更がなされることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、前記バッテリの最大充電（ＳＯＣ１００％）と前記第７の下側閾値（Ｈ）との間の第６の差分（Ｓｔｏ  Ｒｅｓ）は、事前に定義された第５の期間、特定の平均的な負の制御電力を提供することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか１項に記載の方法において、少なくとも１つの閾値（Ｆ、Ｅ、Ｄ）は、夏（７）に向かって下げられ、夏（７）の後に再び上げられることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記下げることに起因する前記少なくとも１つの閾値（Ｄ、Ｅ、Ｆ）の年間の輪郭は余弦波であることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか１項に記載の方法において、少なくとも１つの閾値（Ｄ、Ｅ、Ｆ）は、天気予報に依存して定義されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の方法において、アンダーシュートが２つの動作モード間（２０、１０；３、２０；１、３；４、１；５，４）の変更をもたらす、少なくとも１つの下側閾値（Ｂ、Ｃ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）は、前記下側閾値（Ｂ、Ｃ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）以上であって、オーバーシュートが前記同じ動作モード間（１０、２０；２０、３；３、１；１、４；４、５）の反対方向への変更をもたらす、上側閾値を割り当てられることを特徴とする方法。
【請求項１７】
接続されたバッテリ（１４）の前記充電状態（ＳＯＣ）を検出する測定装置を備え、請求項１乃至１６の何れか１項に記載の方法を実行するコントローラを備えることを特徴とするバッテリコンバータ（１１）。
【請求項１８】
請求項１７に記載のバッテリコンバータ（１１）において、前記コントローラは外部入力および／または専用の測定値に基づいてすべての閾値（ＡからＨ）を定義することを特徴とするバッテリコンバータ（１１）。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載のバッテリコンバータ（１１）において、前記バッテリコンバータ（１１）はＡＣグリッド（１３）またはＡＣグリッド（１３）に接続され得るアイランドグリッド（１６）への直結のためのＤＣ／ＡＣコンバータ、または、前記出力側でＡＣグリッド（１３）に接続されたＤＣ／ＡＣコンバータ（２２）の入力側ＤＣリンク回路（２１）への接続のためのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、少なくとも１つのさらなる電力源が前記バッテリコンバータ（１１）と並列に前記ＤＣリンク回路（２１）に接続され得る、ＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とするバッテリコンバータ（１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局所的に生成された電力の有効性を考慮して、ＡＣグリッドに接続された双方向バッテリコンバータを動作させる方法に関し、その方法は、独立請求項１の前文のステップを備える。
【０００２】
さらに、本発明は、接続されたバッテリの充電状態を検出する測定装置を備え、方法を実行するコントローラを備える、バッテリコンバータに関する。
【０００３】
バッテリコンバータは、具体的にはＡＣグリッドにまたはＡＣグリッドに通常接続しているアイランドグリッドに直結したＤＣ／ＡＣコンバータとすることができる。このようなバッテリコンバータはバッテリインバータとも呼ばれる。
【０００４】
本発明によるバッテリコンバータがバッテリインバータとして具現化される場合、それは、例えばＡＣグリッドの故障に関して、アイランドグリッドがＡＣグリッドから切断された場合にアイランドグリッドのＡＣ電圧を事前に定義することができるアイランドインバータとして設計することができる。バッテリコンバータの動作のこのモードは本明細書で以下バックアップ電力動作と呼ぶ。
【０００５】
バッテリコンバータはさらに、ＡＣグリッドにまたはＡＣグリッドに通常接続しているアイランドグリッドにその出力側で接続しているＤＣ／ＡＣコンバータのＤＣリンク回路に接続している、ＤＣ／ＤＣコンバータとすることができる。例えば太陽光発電装置などの、少なくとも１つのさらなる電力源が、同様に、ＤＣ／ＡＣコンバータのＤＣリンク回路に接続していてもよい。
【０００６】
バッテリコンバータの動作の間にその有効性が考慮される、局所的に生成された電気エネルギーは、再生一次エネルギーから、そして具体的には太陽光発電装置を用いて、生成されることが好ましい。
【０００７】
本開示の中の用語「ＡＣグリッド」の意味は、本発明に従って動作させられるインバータとは異なるデバイスまたは本発明によるインバータそれ自身によって、グリッドのＡＣ電圧が事前に定義されているということである。それは地域的なまたは超地域的な、公衆用のまたは私的なＡＣグリッドとすることができる。
【０００８】
バッテリコンバータに接続している「バッテリ」という用語は、個々のバッテリユニットを意味することができる。しかしながら、バッテリは、並列におよび／または直列に相互接続された複数のユニットを同様に有することができる。具体的には、それは、多数の個々のセルを規則的に有することになる。
【０００９】
本明細書および特許請求の範囲で、「下側」閾値および下側閾値の「アンダーシュート」という用語の意味は、測定値が閾値を上まわる値から閾値を下まわる値に下がる場合、特定の行為が行われるように意図されるという事実を対象とする。上側閾値は同様に、測定値が閾値を下まわる値から閾値を上まわる値に上昇する場合、行為が行われるように意図される閾値である。この場合、それぞれの測定値の変化値が下側または上側の測定値と等しいならば、それぞれの行為は同様にすでに開始され得る。しかしながら、測定値がそれぞれの下側閾値をアンダーシュートするかまたはそれぞれの上側閾値をオーバーシュートするかどうかを確認することがより簡単である場合が多い。
【００１０】
本明細書および特許請求の範囲で、用語「第１の」、「第２の」、「第３の」などの閾値または動作モードまたは期間または「第１の」、「第２の」などの差分は、どんな階級または順序も示すべきではない。むしろ、これらの指示は専ら、それぞれの閾値、動作モード、期間および差分に対する参照を容易にするように意図される。
【背景技術】
【００１１】
欧州特許出願公開第１９６５４８３Ａ１号明細書は、公衆ＡＣグリッドと単独生成設備との間に配置されるべき補足デバイスを開示する。補足デバイスは、単独生成設備をＡＣグリッドに接続し得る独立した切断デバイスを有する。補足デバイスに位置したグリッド監視装置は、公衆ＡＣグリッドのグリッド障害に関して独立した切断デバイスを開く。補足デバイスの第２のスイッチング素子を介して、単独生成設備は補足デバイスおよびアイランドインバータに接続された複数の負荷を有するアイランドグリッドに接続し得る。アイランドインバータはバッテリから送り込まれる。スイッチを介して、アイランドグリッドは、通常の場合公衆電力グリッドに、前記電力グリッドがアイランドグリッドにおけるＡＣ電圧を事前に定義するように、同様に接続される。アイランドグリッドがＡＣグリッドから切断されるのはＡＣグリッドが故障する場合に限る。アイランドインバータはそれでアイランドグリッドでＡＣ電圧を事前に定義する。単独生成設備は、第２のスイッチング素子を用いて前記ＡＣ電圧に接続し得る。アイランドグリッドが公衆ＡＣグリッドに接続していて公衆ＡＣグリッドから供給される場合、アイランドインバータのバッテリは、ＡＣグリッドの障害が起こったとき十分なエネルギーが利用可能であるように、連続的に再充電される。この場合、エネルギーフローおよびバッテリの電圧は、バッテリの長寿命を確実にするように影響を受ける場合がある。
【００１２】
ドイツの連邦教育科学研究技術省（Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｍｉｎｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）により資金提供された、資金コード：０３２９７４１の、最終報告「Ｍｏｄｕｌａｒｅｒ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓｔｒｏｍｒｉｃｈｔｅｒ：Ｅｎｔｗｉｃｋｌｕｎｇ  ｅｉｎｅｓ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓｔｒｏｍｒｉｃｈｔｅｒｓ  ｆｕｅｒ  ｄｉｅ  ｍｏｄｕｌａｒｅ  Ｓｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｉｋ  ｉｎ  ＰＶ−Ａｎｌａｇｅｎ」（「Ｍｏｄｕｌａｒ  ｂａｔｔｅｒｙ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  ｂａｔｔｅｒｙ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  ｆｏｒ  ｍｏｄｕｌａｒ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ｉｎ  ＰＶ  ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓ」）は、そのバッテリの充電状態に依存したアイランドインバータの制御を開示する。充電状態は、３つの動作範囲「バッテリ正常」「バッテリ低」および「バッテリ過負荷」に細分化される。動作範囲「バッテリ正常」は、６０％と１００％との間の充電状態を有する「Ｎ」、４０％と６０％との間の充電状態を有する「Ｖ１」および２０％と４０％との間の充電状態を有する「Ｖ２」の部分範囲を含む。バッテリの低い有効性の範囲Ｖ２で、バッテリを充電するためのディーゼル発電機は、前記ディーゼル発電機がアイランドグリッドに存在している場合、始動される。動作範囲「バッテリ低」は、１０％から２０％の充電状態を有する部分範囲「Ａ１」、０％から１０％の充電状態を有する部分範囲「Ａ２」および０％より小さい充電状態を有する部分範囲「Ａ３」に分けられる。部分範囲Ａ１で、アイランドグリッドの負荷は部分的にスイッチを切られる。部分範囲Ａ２で、アイランドグリッドのすべての負荷はスイッチを切られる。部分範囲Ａ３で、アイランドインバータは、バッテリの深刻な放電を防止するために同様にスイッチを切られる。動作範囲「バッテリ過負荷」は、バッテリの増加する過充電で２つの部分範囲「ＵＥ１」および「ＵＥ２」に細分化される。第１の部分範囲ＵＥ１で、付加的な切り替え可能な負荷がスイッチを入れられる。バッテリ電圧が範囲ＵＥ２へさらに上昇する場合、アイランドグリッドに接続された太陽光発電および風力設備などの電力供給装置は、限定され、またはスイッチを切られる。
【００１３】
バッテリは、その生成の場所で電気エネルギーの局所的な自己消費を増やすために、再生一次エネルギーから取得される前記電気エネルギーに対する緩衝蓄積装置として同様に使用される。この場合、バッテリコンバータを介して、局所的な電力需要と比較して局所的に生成された電力の過剰があるならば、バッテリが電力を貯蔵することが可能である間は、電力はそれぞれのバッテリに送り込まれる。逆に、局所的に生成された電力が局所的な電力需要をカバーしないならば、電力が前記バッテリによって利用可能にされ得る間は、電力はバッテリから引き出される。バッテリの深刻な放電を防ぐために、バッテリは最小の充電状態に保たれる。バッテリの自己放電は、必要ならば接続されたＡＣグリッドから引き出される電力の供給によって埋め合わせされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明によって扱われる問題は、最大の経済的実現可能性および最小のバッテリ負荷とともにバッテリコンバータの最大の機能性を確実にする、局所的に生成された電力の有効性を考慮した、双方向バッテリコンバータを動作させる方法を提示する問題である。さらに、対応するバッテリコンバータを提示することを意図する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によって扱われる問題は、独立特許請求項１の特徴を備える方法を用いて、および特許請求項１７の特徴を備えるバッテリコンバータを用いて、解決される。従属特許請求項は、本発明による方法の、および本発明によるバッテリコンバータの好ましい実施形態を定義する。
【００１６】
本発明は、局所的に生成された電力の有効性を考慮して双方向バッテリコンバータを動作させる方法を提供する。方法の始めに、バッテリコンバータの複数の動作モードが、バッテリの充電状態および出力側で利用可能な電力に依存して、電力が入力側に接続されたバッテリに送り込まれるまたは電力がバッテリから出力されるときの効果に対して定義される。この目的で、複数の閾値がバッテリの充電状態に対して定義される。第１の下側閾値がアンダーシュートされる場合、第１の動作モードから第２の動作モードに変更がなされる。第１の動作モードで、局所的な電力需要が局所的に生成された電力によってカバーされない場合および／またはＡＣグリッドに電力の大域的な供給不足が存在する場合、電力はバッテリから出力される。局所的に生成された電力が局所的な電力需要をオーバーシュートする場合および／またはＡＣグリッドに電力の大域的な供給過剰が存在する場合、第１の動作モードで電力はバッテリに送り込まれる。第２の動作モードで、局所的な電力需要がまったくカバーされない場合に限り、電力はバッテリから出力される。局所的に生成された電力が利用可能な場合および／または電力の大域的な供給過剰が存在する場合、第２の動作モードで電力はバッテリに送り込まれる。第１の下側閾値を下まわる、第２の下側閾値を下まわる充電状態の場合、第１の上側閾値に到達するまでバッテリは電力によって充電される。この第１の上側閾値は、第１の下側閾値以下である。電力が出力側で実際に利用可能である場合、充電が行われる。第１の上側閾値と第２の下側閾値との間の第１の差分が事前に定義された第１の期間バッテリコンバータの待機消費をカバーするように、第１の上側閾値は第２の下側閾値に関連して定義される。
【００１７】
「電力の大域的な供給不足」はここで、全体のＡＣグリッドに関する電力に対する需要が電力の限定された供給に適合されなければならない状況を意味すると理解されるべきである。このような状況で、ＡＣグリッドに接続されたすべての負荷はまだ十分に供給される。それにもかかわらず、送り込まれている付加的な電気エネルギーによるＡＣグリッドのサポートが好都合である。
【００１８】
本発明の定義で「および／または」という指示がなされるとき、これは、指示によりリンクされた条件が個々にあるいは一緒に設定され得ることを意味するとみなされるべきであり、後者の場合、２つの条件のうち１つが満たされることはそれに依存する行為を開始するために十分である。この点に関して、第１の動作モードで、局所的な電力需要が局所的に生成された電力によってカバーされない場合、電力の大域的な供給不足が考慮に入れられることなく、電力はバッテリから出力され得る。同様に、第１の動作モードで、専ら、電力の大域的な供給不足が存在する場合、局所的な電力需要と局所的に生成された電力との間の関係が考慮に入れられることなく、電力はバッテリから出力され得る。最終的に、第１の動作モードで、局所的な電力需要が局所的に生成された電力によってカバーされない場合および電力の大域的な供給不足が存在する場合の両方とも、電力はバッテリから出力され得る。同様の状況は、指示「および／または」によってリンクされた他の条件で適用される。
【００１９】
前段落の説明とは無関係に、第２の動作モードに対して、局所的に生成された電力が利用可能である場合および電力の大域的な供給過剰が存在する場合の両方とも、電力はバッテリに送り込まれることが好ましい。
【００２０】
いずれにしても、第１の動作モードから第２の動作モードに変更がなされるとき、バッテリから電力を出力することは、ゼロにまたは、バッテリがバックアップ電力動作のために同様に提供される場合、ＡＣグリッドが過負荷状態であるか破綻したために局所的な電力需要がまったくカバーされない状況に、厳しく制限される。さらに、電力のバッテリへの送り込みは、局所的に生成された電力が実際に利用可能な状況に拡張される。この点に関して、第２の動作モードで、一方では、バッテリのより大規模な放電が可能な限り防止される。他方、可能な限り、局所的に生成された電力を用いたバッテリの再充電は、局所的に生成された電力および／または大域的な電力の供給に対する有効なバッファとしてバッテリが再び利用可能であるために行われる。
【００２１】
バッテリの充電状態が、第１の下側閾値を下まわる第２の下側閾値を下まわってさらに下がる場合、電力がバッテリコンバータの出力において実際に利用可能であるなら、バッテリは、その充電状態が第１の上側閾値に到達するまで再び充電される。この場合のバッテリに送り込まれる電気エネルギーの量は、事前に定義された第１の期間バッテリコンバータの待機消費をカバーするように調整される。たとえ、局所的に生成された電力が利用可能でないため、これ以上の電力がその後バッテリに送り込まれないとしても、バッテリの充電状態は、事前に定義された第１の期間の後にのみ再び第２の下側閾値に到達することになる。この期間は、太陽光発電装置を用いて局所的に生成された電力の場合、局所的に生成された電力が翌朝再び利用可能であるかどうか確定するために一晩待つことができるように、例えば、１２時間以上の値で固定してもよい。疑義のある場合バッテリがＡＣグリッドからの電力でそこまで充電される第１の上側閾値と、第２の下側閾値との間の第１の差分は、少なくとも、第１の上側閾値に到達するまでバッテリが充電される場合に、バッテリコンバータの動作が最適化されたすなわち最大の効率で可能であるような大きさで、同様に選択されるべきである。このような効率は、最小期間にわたるバッテリへの比較的大きい充電電流の場合だけ原則として達成される。いずれにしても、本発明は、充電プロセスの間にＡＣグリッドから可能な限り小さい電気エネルギーを引き出すために第１の上側閾値と第２の下側閾値との間の第１の差分を最小化するという概念を追求しない。むしろ、ＡＣグリッドから引き出される電気エネルギーは可能な限り効率的に使用され、バッテリに送り込まれるＡＣグリッドからの電気エネルギーの量は、局所的に生成された電力が第１の期間内に再び利用可能になるので、合理的な可能性でこの種のさらなる送り込みが行われる必要のないちょうど十分な量である。
【００２２】
第２の下側閾値を下まわる、第３の下側閾値が、本発明による方法においてアンダーシュートされる場合、第２の動作モードから、バッテリからの電力がバッテリコンバータの待機消費をカバーするためにだけ使用される、そして電力が出力側で利用可能である場合電力がバッテリに送り込まれる、第３の動作モードに変更がなされ得る。それは、第３の下側閾値がアンダーシュートされると、バッテリから外部に向かっての電気エネルギーのいかなる出力も停止されるということである。エネルギー消費はしたがってバッテリコンバータのエネルギー消費に制限される。バッテリの残っている残留電荷はしたがって、バッテリコンバータの動作準備を維持するために最大期間にわたって利用され得る。出力側で電力が利用可能であるとすぐに、バッテリは再充電される。これは、第３の動作モードで待機動作しているバッテリコンバータの再起動を必要としない。
【００２３】
電力が出力側で利用可能でない、第２の動作モードの部分範囲をともに記す、第２の下側閾値と第３の下側閾値との間の第２の差分は、第２の動作モードでバックアップ電力動作のために利用可能に保たれるエネルギー量をカバーし得る。これは、第２の下側閾値に到達した場合でも、バッテリは、第３の下側閾値に到達するまでバッテリコンバータのおよびそれに接続されたデバイスのバックアップ電力動作を可能にするためにまだ十分に充電されていることを意味する。
【００２４】
バッテリをバックアップ電力動作のために利用可能に保つ場合、第３の下側閾値を下まわる、第４の下側閾値がアンダーシュートされるとすぐに、バッテリコンバータは、本発明による方法で好ましくはスイッチを切られる。バッテリを用いたバックアップ電力動作が提供されない限りにおいて、すでに第２の動作モードでバッテリからの電力はただバッテリコンバータの待機消費をカバーするためにだけ使用される。第４の下側閾値はそれで、下限で第２の下側閾値に直接続き、バッテリコンバータは前記第４の下側閾値がアンダーシュートされる場合スイッチを切られる。
【００２５】
第４の下側閾値のすぐ上の下側閾値、すなわち第４の下側閾値を上まわる最小の下側閾値と、第４の下側閾値との間の差分は、好ましくは、電力がバッテリに送り込まれなくても、なおバッテリコンバータの待機消費が事前に定義された第２の期間カバーされるように選択される。バッテリコンバータが上記ですでに論じた待機動作にあり、したがって出力側電力の復帰に際して手動の再起動なしでバッテリが再充電されることを可能にする、前記第２の期間は、例えば、７２時間または一般に破綻したＡＣグリッドが復帰すると期待され得る期間で固定されてもよい。したがって、第２の期間は通常第１の期間より何倍も長い。
【００２６】
本発明による方法で、第４の下側閾値と、バッテリコンバータの少なくとも手動の再起動がそこまでまだ可能である、第５の下側閾値との間の第４の差分は、事前に定義された第３の期間バッテリの自己放電をカバーし得る。第４の閾値がアンダーシュートされる場合バッテリコンバータはすでにスイッチを切られるので、第５の閾値がアンダーシュートされる場合積極的対策はもう可能ではない。むしろ、第５の閾値のアンダーシュートは、バッテリを再充電するためにバッテリコンバータを再起動することはもう容易に可能ではないことを意味する。したがって、前記第５の閾値は、可能な限り、決してアンダーシュートされるべきでない。この理由で、第４の下側閾値は、比較的長いＡＣグリッドの障害および同時に比較的長い局所的に生成された電力の障害が乗り越えられるように、十分はるかに第５の下側閾値を上まわって設定されるべきである。小さい自己放電の場合、数パーセントのバッテリの残留電荷は、しかしながら、このようにして数週間あるいは数ヶ月もの比較的長い第３の期間をカバーするのに十分である。実際は、この値は、バッテリの充電状態の基準として例えば３％のＳＯＣ（充電状態：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）に固定され得る。
【００２７】
本発明による方法で、例えば、アンダーシュートについて、局所的な電力需要が局所的に生成された電力によってカバーされない場合および電力の大域的な供給不足が存在する場合電力がバッテリから出力され、局所的に生成された電力が局所的な電力需要を超える場合および電力の大域的な供給過剰が存在する場合電力がバッテリに送り込まれる、第４の動作モードから、第１の動作モードに変更がなされる、第６の下側閾値などの、さらなる閾値が第１の下側閾値の上に存在し得る。この場合、第１の動作モードで電力の大域的な供給不足が存在する場合電力はバッテリから出力され、局所的に生成された電力が局所的な電力需要を超える場合および電力の大域的な供給過剰が存在する場合電力はバッテリに送り込まれる。本発明による方法のこの実施形態で、局所的に生成された電力の自己消費の最大化がバッテリで第４の動作モードで同様に実行され、他方ただグリッドサービスだけがＡＣグリッドに対する正の制御電力の提供によって第１の動作モードで提供される。
【００２８】
第６の下側閾値と第１の下側閾値との間の第５の差分はしたがって、事前に定義された第４の期間、特定の平均的な正の制御電力を提供する。このような正の制御電力がバッテリコンバータによって利用可能にされ、第６の下側閾値と第１の下側閾値との間の充電状態が前記正の制御電力のために相応して確保される場合に限り、第４の動作モードと第１の動作モードとの間で変更がなされることは言うまでもない。
【００２９】
第６の下側閾値を上まわる第７の下側閾値がアンダーシュートされる場合に、局所的な電力需要が局所的に生成された電力によってカバーされない場合および／または電力の大域的な供給不足が存在する場合電力がバッテリから出力され、電力の大域的な供給過剰が存在する場合電力がバッテリに送り込まれる、第５の動作モードから、第４の動作モードに変更がなされるならば、結果として、第６の下側閾値を上まわる充電状態の範囲は、この場合負の制御電力である、ＡＣグリッドのための制御電力の提供のために同様に確保される。
【００３０】
具体的には、最大の正常な充電を意味するとされる、すなわち充電がバッテリの保全に疑問を投げ掛けない、バッテリの最大充電と、第７の下側閾値との間の差分は、事前に定義された第５の期間、特定の平均的な負の制御電力をカバーし得る。
【００３１】
本発明による方法の１つのさらなる実施形態で、閾値の少なくとも１つは季節的に変更される。具体的には、それは、夏に向かって下げられ、夏の後に再び上げられる。これは、夏に太陽光発電装置によって局所的に生成された電力が短期に再び利用可能となる可能性が高いことを考慮する。季節的に変更された下側閾値の具体的な輪郭は、１年がコサイン関数の周期に対応する、余弦波とすることができる。暦年に関連するこの指示が北半球に対応することは言うまでもない。夏が１年の変わり目である南半球で、季節的に変更された閾値の輪郭は、相応して負のコサイン形状を有する。夏に下げられた閾値の結果として、より大きい範囲の充電状態は、それが局所的に生成された電力のためのバッファ貯蔵として利用可能である、バッテリコンバータの正常動作のために利用可能である。
【００３２】
本発明による方法で、さらに、閾値の少なくとも１つは天気予報に依存して定義され得る。この点に関して、例として、よく晴れた天気では、重い雲量があるときより速く、局所的に生成された電力が再び利用可能となるから、閾値間の差分を減らすことができる。これは少なくとも、太陽光発電装置を用いた電力の局所的生成の場合真である。
【００３３】
本発明による方法で、そのアンダーシュートが２つの動作モード間での変更をもたらす、それぞれの下側閾値は、下側閾値以上であって、そのオーバーシュートが同じ動作モード間で反対方向への変更をもたらす、それぞれの上側閾値を通常割り当てられる。この場合、その動作モードに関するバッテリコンバータの不安定状態、すなわちその動作モード間で変更が急速に繰り返されることを回避するために、それぞれの上側閾値は、関連した下側閾値を少なくともいくぶん上まわることができる。
【００３４】
本発明によるバッテリコンバータは、接続されたバッテリの充電状態を検出する測定装置および本発明による方法を実行するコントローラを備える。本発明による方法で使われたさまざまな閾値は、外部からコントローラに入力され得る。しかしながら、コントローラは、入力側に接続されたバッテリおよび出力側パラメータに関する外部入力および／または専用の測定値に基づいて、これらの閾値を同様にそれ自身で定義することができる。
【００３５】
具体的には、バッテリコンバータは、ＡＣグリッドまたはＡＣグリッドに接続され得るアイランドグリッドへの直結のためのＤＣ／ＡＣコンバータ、または、出力側でＡＣグリッドに接続されたＤＣ／ＡＣコンバータの入力側ＤＣリンク回路への接続のためのＤＣ／ＤＣコンバータである。後者の場合、ＤＣリンク回路は、少なくとも１つのさらなる電力源をバッテリコンバータと並列に接続するために提供される。
【００３６】
本発明の有利な展開は、特許請求の範囲、明細書および図面から明白である。本明細書で言及した、特徴の、および複数の特徴の組合せの利点は、ただ例としてであって、利点が必ずしも本発明による実施形態によって与えられなければならないことはなく、代替的にまたは累積的に効力を生じ得る。添付の特許請求の範囲の主題がそれによって変更されることなく、次のことが元の出願書類のおよび特許の開示内容に関して真である。さらなる特徴は図面から推測され得る。本発明の異なる実施形態の特徴の、または異なる特許請求の範囲の特徴の組合せは、特許請求の範囲の選択された依存関係の参照から逸脱して同様に可能であり、ここに示唆される。これは、別個の図面に例示したまたはその説明で言及したような特徴に同様に関係している。これらの特徴は、同様に、異なる特許請求の範囲の特徴と組み合わせることができる。本発明のさらなる実施形態のために特許請求の範囲で提示された特徴を省くことが同様に可能である。
【００３７】
特許請求の範囲および明細書で言及した特徴は、それらの数に関して、「少なくとも」という副詞が明示的に使用される必要なく、正確にこの数、または言及した数より大きい数が存在するように理解されるべきである。したがって、例えば、要素について言及する場合、これは、正確に１つの要素、２つの要素またはより多くの要素が存在することを意味すると理解されるべきである。これらの特徴は、他の特徴によって補うことができ、またはそれぞれの製品が成り立つ唯一の特徴とすることができる。
【００３８】
特許請求の範囲に含まれる参照符号は、特許請求の範囲によって保護される主題の適用範囲を制限しない。それらはただ、特許請求の範囲をより容易に理解されるようにする目的に役立つ。
【００３９】
本発明は、添付の図面を参照して例示的な実施形態に基づいて以下にさらに詳細に解説および説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明による方法および本発明によるバッテリコンバータが使用され得る１つの環境を示す。
【図２】図２は、本発明による方法および本発明によるバッテリコンバータが使用され得る別の環境を示す。
【図３】図３は、本発明による方法の第１の実施形態におけるバッテリに接続されたバッテリコンバータの異なる動作モード間で変更がなされる閾値を伴う、バッテリの充電状態の基準としての充電状態（ＳＯＣ）のプロットである。
【図４】図４は、その動作モードが図３でプロットされたバッテリインバータと対照的に、バックアップ電力動作のために提供されないバッテリコンバータに対する、図３に対応するプロットである。
【図５】図５は、その動作モードが図３でプロットされたバッテリコンバータと比較して、出力側に接続されたＡＣグリッドに対して正および負の制御電力を提供するためにさらに設計されるバッテリコンバータに対する、図３に対応するプロットである。
【図６】図６は、バッテリのＳＯＣおよびバッテリコンバータの関連動作モードの原則として図３に対応するプロットであり、ここでは、閾値の１つが２つの動作モードの間で季節的に変化する１年の期間にわたってプロットがなされる。
【図７】図７は、図６に対応するプロットであり、ここでは３つの閾値が１年にわたって季節的に変化する。
【図８】図８は、本発明による方法の対応する実施形態における、図３、６または７による閾値の適用を例示する決定木である。
【図９】図９は、図３および６から８による本発明の実施形態におけるバッテリコンバータの異なる動作モードのネットワーク図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、切断デバイス１２を介してＡＣグリッド１３への、ＤＣ／ＡＣコンバータとして具現化される、双方向バッテリコンバータ１１の出力側接続を非常に概略的に例示する。入力側で、バッテリ１４がバッテリコンバータ１１に接続している。切断デバイス１２の上流で、負荷１５がバッテリコンバータ１１に接続している。ＡＣグリッド１３の障害およびそれに関する切断デバイス１２の開放に際して、バッテリコンバータ１１は、切断デバイス１２まで延在するアイランドグリッド１６にＡＣ電圧を形成し得るアイランドインバータの役割を果たす。その入力側に接続された太陽光発電装置１８を有するインバータ１７は、局所的に生成された電力を提供する。インバータ１７は切断デバイス１９を介してグリッド１３に、そして切替点９を介してアイランドグリッド１６に接続可能である。ＡＣグリッド１３の障害に際して、インバータ１７はＡＣグリッド１３から切断される。それは、バッテリコンバータ１１によって提供されたＡＣ電圧と同期後、切替点９を介して再度アイランドグリッド１６に接続し得る。バッテリコンバータ１１は、生成される場所でこの電力の自己消費を最大化するために、太陽光発電装置１８から局所的に生成された電力に対するバッファ貯蔵としてバッテリを使用するためにさらに提供される。この目的で、バッテリコンバータ１１は、いわゆる充電状態（ＳＯＣ）の形でバッテリ１４の充電状態を検出する（別途例示されない）測定装置ならびに検出された充電状態および太陽光発電装置１８からの局所的に生成された電力の有効性に依存してバッテリコンバータの現在の動作モードを定義する制御装置を有する。
【００４２】
図２は、バッテリコンバータ１１が、出力側でＡＣグリッド１３に接続しているＤＣ／ＡＣコンバータ２２の入力側ＤＣリンク回路２１に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータとして同様に設計され得ることを示す。さらなる電力源としての太陽光発電装置１８はバッテリコンバータ１１と並列にＤＣリンク回路に接続している。この場合、破線は電圧マッチングのための任意選択のＤＣ／ＤＣコンバータ２３を示し、これを介して太陽光発電装置１８をＤＣリンク回路に接続することができる。バッテリコンバータ１１は、ここでＤＣ電流を出力するけれども、図２によるバッテリコンバータ１１はアイランドグリッドにＡＣ電圧を形成することができないこと以外、原則として図１によるバッテリコンバータ１１と同じ機能を有する。しかしながら、図２はＡＣグリッド１３から隔離され得るアイランドグリッドを例示しないけれども、図２によるＤＣ／ＡＣコンバータ２２はアイランドグリッドにＡＣ電圧を形成することが可能である。
【００４３】
以下に、入力側に接続されたそのバッテリ１４の充電状態および太陽光発電装置１８からの局所的に生成された電力の有効性に依存した、図１または２によるバッテリコンバータ１１の本発明による動作のさまざまな実施形態について説明する。
【００４４】
図３で、そのバッテリのＳＯＣの形での充電状態は０％から１００％までプロットされる。特定のＳＯＣ値が閾値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆとして記される。この場合、前記閾値間の差分および同様に１００％のＳＯＣに対するそれらの間隔は原寸に比例して例示されない。むしろ、専ら閾値ＡからＦの順序がここでは正しく再現される。
【００４５】
閾値ＢからＦは図１によるバッテリコンバータ１１の動作モードを定義するために使用される。動作モードは、いつ、電力がバッテリ１４から出力され、逆に、電力がバッテリ１４に送り込まれるか決定する。ここでは第１の下側閾値として同じく指定される、閾値Ｆを上まわり、１００％のＳＯＣまでのＳＯＣの範囲で、バッテリコンバータは、局所的に生成された電力の自己消費を最大化するために接続されたバッテリを利用する。具体的には、この電力は再生一次エネルギー源から、そしてとりわけ図１による太陽光発電装置１８から生成される。しかしながら、さらに、図１によるＡＣグリッド１３からの電力はバッテリコンバータの出力において同様に利用可能である。この電力はまた、バッテリコンバータ１１によって、バッテリ１４に送り込むことができる。自己消費（ｓｅｌｆ  ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）を最大化する主目的を有する動作モードは、本明細書で略して「Ｓｅｌｆ」によって同じく指定される。それは、図３に従って第１の下側閾値Ｆより上で実行に移されるので、ここではさらに、本明細書および特許請求の範囲で「第１の動作モード」によって意味され得る動作モードである。この第１の動作モードとして、それは図３で参照符号１を与えられる。
【００４６】
ＳＯＣが第１の下側閾値Ｆをアンダーシュートする場合、バッテリコンバータはその第１の動作モード１から、バッテリコンバータがバッテリから電力を出力することを確立し、閾値Ｆより上にバッテリを再充電するために局所的に生成された電力の有効性を待つ、第２の動作モード３に変化する。この場合ＳＯＣが第２の下側閾値Ｄより下に下がるならば、出力側に接続されたＡＣグリッドから電力が利用可能である限りにおいて、バッテリは、局所的に生成された電力の有効性なしでも第２の下側閾値Ｄを改めてアンダーシュートするまで比較的長時間再び持ちこたえるために、第１の上側閾値Ｅまでこの電力で充電される。第２の動作モード３の範囲はここでは３つの部分範囲２、６および３０に細分化される。第１の上側閾値Ｅより上の最上部分範囲２で、バッテリはただ局所的に生成された電力で再充電される。したがって、第１の下側閾値Ｆと第１の上側閾値Ｅとの間の差分は、「太陽光発電リザーブ（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  ｒｅｓｅｒｖｅ）」に対して「ＰＶ  Ｒｅｓ」として同じく指定される。
【００４７】
第１の上側閾値Ｅと第２の下側閾値Ｄとの間に、第２の下側閾値Ｄを下まわるＳＯＣに由来し、バッテリの充電がＡＣグリッドからの電力で同様に行われる、第２の部分範囲６が延在する。第１の上側閾値Ｅと第２の下側閾値Ｅとの間の差分は、グリッドリザーブ（Ｇｒｉｄ  Ｒｅｓｅｒｖｅ）を表す、Ｇｒｉｄ  Ｒｅｓとしてここで同じく指定される。第２の下側閾値Ｄより下に、ちょうどその中で、ＡＣグリッドの障害に際して、バッテリからの電力がバッテリコンバータの支援でバックアップ電力動作を維持するために使用される、第２の動作モード３の部分範囲３０が続く。この場合、第２の下側閾値Ｄと第３の下側閾値Ｃとの間の差分は、前記バックアップ電力動作のために利用可能な、そしてここでは「バックアップリザーブ（Ｂａｃｋｕｐ  Ｒｅｓｅｒｖｅ）」を表す「Ｂｕ  Ｒｅｓ」として指定される、エネルギーリザーブを記す。
【００４８】
第３の下側閾値ＣがバッテリのＳＯＣによって同様にアンダーシュートされる場合、バッテリコンバータは、バッテリからの電力がバッテリコンバータ自身の待機消費のためにだけ費やされる、第４の動作モード２０への移行を受ける。このようにして、バッテリコンバータは、バッテリを充電するための電力がその出力において再び利用可能であるとき、その全機能をすぐに再開することが可能であるために、比較的長時間それでもなお持ちこたえる。したがって、第３の閾値Ｃと次のより小さい第４の下側閾値Ｂとの間の差分は、バッテリリザーブ（ｂａｔｔｅｒｙ  ｒｅｓｅｒｖｅ）に対する「Ｂａｔ  Ｒｅｓ」として同じく指定される。第４の閾値Ｂを下まわるＳＯＣの場合、バッテリコンバータはスイッチを切られる。すなわち、動作モード１０は「オフ」である。第４の下側閾値Ｂと０％のＳＯＣの場合における第５の下側閾値Ａとの間の差分は、ここで保護リザーブ（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ｒｅｓｅｒｖｅ）を表す「Ｐｒｏｔ  Ｒｅｓ」として同じく指定される。このエネルギー量は、バッテリコンバータ１１が、ＡＣグリッドの復帰の際に、少なくとも手動で再開可能であることを確実にし、それは下側閾値Ａに至るまで可能である。この場合、Ｐｒｏｔ  Ｒｅｓは、それがＳＯＣのほんの数パーセントだけを構成するとしても、比較的長い期間にわたってバッテリ１４の自己放電を同様にカバーする。
【００４９】
バッテリ１４がバッテリコンバータ１１の出力における新たに利用可能な電力のために再充電され得る場合、変更は、減少するＳＯＣを伴う以前とは逆の順序で動作状態１０、２０、３および１の間でなされる。この場合、２つの隣接する動作モードの間で前後にジャンプすることを回避するために、それぞれの変更がなされる上側閾値は、各々の場合下側閾値Ｂ、Ｃ、ＤおよびＦよりいくぶん高くすることができる。電力がＡＣグリッド１３から利用可能である場合、低いＳＯＣからバッテリはＡＣグリッド１３から同様に始まり得る電力で上側閾値Ｅまで再充電され、それより上においてのみ専ら局所的に生成された電気エネルギーで再充電される。この点に関して、ここでは第２の動作モード３はそれで部分範囲６と３との間で細分化される。
【００５０】
図４は、図３と比較して、第３の下側閾値Ｃおよびそれに応じて、前記第３の下側閾値Ｃとその上の第２の閾値Ｄとの間にある、第２の動作モード３でバックアップ電力動作のために利用可能に保たれている、Ｂｕ  Ｒｅｓの部分範囲３０が省かれる、本発明の別の実施形態を例示する。その代わりに、第２の動作モード２０を有するＢａｔ  Ｒｅｓの範囲が下限に向かって第２の下側閾値Ｄに直接続き、次に、第４の下側閾値Ｂがアンダーシュートされる場合、バッテリコンバータは動作モード１０「オフ」に切り替えられる。下側閾値Ｆ、ＤおよびＢのこのシーケンスは、出力側でバッテリコンバータに接続されたＡＣグリッドの障害に際してバックアップ電力動作のためにバッテリコンバータが特定のエネルギーリザーブＢｕ  Ｒｅｓを保つ必要がない場合、適用可能である。
【００５１】
図５は、局所的に生成された電気エネルギーの自己消費が最大化される、動作モードＳｅｌｆの両側で利用可能に保たれる、第６および第７の下側閾値ＧおよびＨ、ＡＣグリッドに対する正の制御電力および負の制御電力を提供するエネルギーリザーブ「Ｆｕｎｃ  Ｒｅｓ」および「Ｓｔｏ  Ｒｅｓ」をさらに示す。これらの機能は、グリッドサービスとして同じく指定され、ＡＣグリッドを安定させるのに役立つ。この場合、全体的に消費されるよりも多くのエネルギーがＡＣグリッドに送り込まれるならば、ＡＣグリッドからのエネルギーはバッテリに伝導され、逆に、大域的な消費が送り込みを超えるならば、バッテリからのエネルギーがＡＣグリッドに送り込まれる。この場合、「Ｆｕｎｃ  Ｒｅｓ」は「機能リザーブ（Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｒｅｓｅｒｖｅ）」を表し、「Ｓｔｏ  Ｒｅｓ」は「貯蔵リザーブ（Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｓｅｒｖｅ）」を表す。第６の下側閾値Ｇは、図１による動作モードＳｅｌｆに対応するけれどもここでは第４の動作モード４である、動作モードＳｅｌｆの範囲を、第１の下側閾値Ｆのすぐ上の第１の動作モード１の範囲から分離する。動作モード１で、ここでは電力は局所的に生成された電力の自己消費を増やすためにバッテリからもう出力されず、むしろ、出力側でバッテリコンバータに接続された電力グリッドを安定させるためにだけ出力される。Ｓｔｏ  Ｒｅｓの範囲で、バッテリコンバータ１１の第５の動作モード５はその時有効であり、そこではバッテリコンバータ１１は、超過の電力をＡＣグリッドからバッテリに送り込むけれども、局所的に生成された電力をもう送り込まない。むしろ、この局所的に生成された電力は、それが過剰である場合、限定される。この第５の動作モード５から、バッテリコンバータは、第７の下側閾値Ｈがアンダーシュートされる場合第４の動作モード４への移行を受ける。正および負の制御電力が、出力側に接続されたＡＣグリッド１３のためにバッテリコンバータ１１によって提供されるべきである場合、付加的な第６および第７の下側閾値ＧおよびＨの適用が好都合である。しかしながら、付加的な第６の下側閾値Ｇは、正および負の制御電力が両方ともＡＣグリッドのために提供されるべきである場合、とりわけ、バッテリがＡＣグリッドから充電されるように、第２の動作モード３における正の制御電力の提供がバッテリのＳＯＣのその後まもなく第２の下側閾値Ｄより下にすでに下がるリスクと関連しないように、第１の上側閾値Ｅおよび第２の下側閾値Ｄが第１の下側閾値Ｆを比較的はるかに下まわっている場合、同様になしで済ますことができる。
【００５２】
図６で、図３に加えて時間が横座標の方向にプロットされる。具体的には、１年の期間がここでは例示される。第１の下側閾値Ｆはこの年間にわたって季節的に変更される。夏には太陽光発電装置１８によって局所的に生成される電気エネルギーは、減少の後でも、短期的に再び利用可能である可能性が高いので、第１の下側閾値Ｆは夏７により低く、したがって自己消費のための動作モードＳｅｌｆの範囲を増やす。他の季節に、第１の下側閾値Ｆは冬に向かって上昇し、それは１００％のＳＯＣに比較的近く、まる１年にわたって提供される、自己消費の最適化のための部分範囲「Ｍｉｎ  Ｓｅｌｆ」だけを残す。
【００５３】
図７は、図６に対応するイラストで、第３の閾値Ｃがアンダーシュートされる場合にバッテリコンバータが待機動作に切り替えられなければならなくなるまでさらに大きい程度にバッテリコンバータの動作モード１および３を特別の季節的な特徴に適合させるために、第１の下側閾値Ｆの季節変動だけではなく、第２の下側閾値Ｄの、およびそれらの間の第１の上側閾値Ｅの季節変動を例示する。図６でも図７でもともに、第１の下側閾値Ｆの季節変動ならびに同様に第２の下側閾値Ｄのおよび第１の上側閾値Ｅの季節変動は、１年の持続期間のコサイン関数の周期に対応し得る。例えば、北半球でこれは暦年を意味し、南半球では、閾値Ｄ、ＥおよびＦが同様にそこで夏に最小値を想定するように、冬の真最中に始まる１年を意味する。
【００５４】
前の図に関連して説明した動作モードの変更は、図８の決定木の形でおよび図９の決定ネットワークの形で再現される。この場合、決定木は各々の時点で開始から接近される。
【００５５】
図９で、線８で囲まれた領域は、出力側でバッテリコンバータに接続されたＡＣグリッドが電力を提供する領域である。線８の外側のすべてはグリッド障害に対応する。図９で、「ｒｅｇ」および「ｎｏ  ｒｅｇ」は利用可能な局所的に生成された電力および利用可能でない局所的に生成された電力をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００５６】
１  第１の動作モード
２  第２の動作モードの部分範囲
３  第２の動作モード
４  第４の動作モード
５  第５の動作モード
６  第２の動作モードの部分範囲
７  夏
８  線
９  切替点
１０  動作モード「オフ」
１１  バッテリコンバータ
１２  切断デバイス
１３  ＡＣグリッド
１４  バッテリ
１５  負荷
１６  アイランドグリッド
１７  インバータ
１８  太陽光発電装置
１９  切断デバイス
２０  第３の動作モード
２１  ＤＣリンク回路
２２  ＤＣ／ＡＣコンバータ
２３  ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０  第２の動作モードの部分範囲
Ａ  第５の下側閾値
Ｂ  第４の下側閾値
Ｃ  第３の下側閾値
Ｄ  第２の下側閾値
Ｅ  第１の上側閾値
Ｆ  第１の下側閾値
Ｇ  第６の下側閾値
Ｈ  第７の下側閾値
【図１】
2016527856.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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