ES2983185T3

ES2983185T3 - Aumento adaptativo de almacenamiento de energía para respuesta de carga

Info

Publication number: ES2983185T3
Application number: ES21733057T
Authority: ES
Inventors: Chunyang Zhao; Lars Christian Christensen
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2024-10-22
Anticipated expiration: 2041-06-03
Also published as: WO2022002323A1; CN115836453A; EP4176503B1; EP4176503A1; US20230261490A1; EP4176503C0

Abstract

De acuerdo con las realizaciones descritas en este documento, se proporciona un aumento adaptativo para la respuesta de carga a través del monitoreo (710) de las características operativas de los miembros del primer y segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía; el monitoreo (720) de las características de demanda de la demanda de energía en la matriz de almacenamiento, en donde el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía se activa para suministrar energía para un primer componente de la demanda de energía y el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía se activa para suministrar energía para un segundo componente de la demanda de energía; y mientras los miembros del primer y segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía permanecen instalados y disponibles para responder a la demanda de energía en la matriz de almacenamiento: la reasignación (740) de un miembro dado del primer grupo para que sea un nuevo miembro del segundo grupo en respuesta a al menos uno de un cambio en las características operativas o un cambio en las características de demanda. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aumento adaptativo de almacenamiento de energía para respuesta de carga

Antecedentes

Campo de la invención

Realizaciones presentadas en esta divulgación se refieren de manera general a sistemas de almacenamiento de energía, que incluyen diversas baterías químicas, condensadores y baterías cinéticas.

Descripción de la técnica relacionada

Cuando se despliegan dispositivos de almacenamiento de energía, tal como en centrales eléctricas o suministros de potencia secundarios, las características de rendimiento de los dispositivos de almacenamiento de energía cambian a lo largo del tiempo y a medida que se ponen los dispositivos a través de ciclos de carga/descarga. Dado que diferentes dispositivos de almacenamiento de energía se adecuan de manera diferente para diferentes cargas y ciclos de funcionamiento, pueden asignarse diferentes dispositivos de almacenamiento de energía para gestionar diferentes componentes de una carga de demanda de potencia y se adaptan al caso de uso. Entre los documentos de la técnica anterior se encuentra el documento US 2017/0220086 A1.

Sumario

Una realización de la presente divulgación es un método que comprende monitorizar características de funcionamiento de miembros del primer grupo de unidades de almacenamiento de energía y miembros del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía; monitorizar características de demanda de demanda de potencia en la matriz de almacenamiento, en el que el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía se activa para suministrar potencia para una primera componente de la demanda de potencia y el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía se activa para suministrar potencia para una segunda componente de la demanda de potencia; y mientras los miembros del primer grupo de unidades de almacenamiento de energía y los miembros del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía permanecen instalados y disponibles para responder a la demanda de potencia en la matriz de almacenamiento: reasignar un miembro dado del primer grupo de unidades de almacenamiento de energía para que sea un nuevo miembro del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía en respuesta a al menos uno de un cambio en las características de funcionamiento o un cambio en las características de demanda, en el que el método comprende además segmentar la demanda de potencia para dar una componente de descarga rápida y una componente de descarga lenta; y en el que el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía están diseñadas para gestionar la componente de descarga rápida y el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía están diseñadas para gestionar la componente de descarga lenta. En otro aspecto con cualquier método comentado anteriormente o a continuación, el miembro dado tiene características de funcionamiento que coinciden con una definición de funcionamiento para el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía a pesar de asignarse como nuevo miembro del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía.

En otro aspecto con cualquier método comentado anteriormente o a continuación, el miembro dado se reasigna basándose en un cambio de característica de funcionamiento en un miembro existente del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía que hace que el miembro existente se reasigne a un grupo diferente de unidades de almacenamiento de energía.

En otro aspecto con cualquier método comentado anteriormente o a continuación, el miembro existente se reasigna para ser un miembro de uno de: el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía; o un tercer grupo de unidades de almacenamiento de energía.

En otro aspecto con cualquier método comentado anteriormente o a continuación, el miembro dado se reasigna basándose en un cambio de característica de demanda que requiere menos miembros para cumplir con la demanda de potencia en el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía.

En otro aspecto con cualquier método comentado anteriormente o a continuación, el miembro dado se reasigna basándose en un cambio de característica de demanda que requiere más miembros para cumplir con la demanda de potencia en el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía.

Una realización de la presente divulgación es un sistema que comprende: un procesador; un dispositivo de memoria que incluye instrucciones implementadas en el mismo que, cuando se ejecutan por el procesador, realizan una operación que comprende: monitorizar características de funcionamiento de miembros del primer grupo de unidades de almacenamiento de energía y miembros del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía; monitorizar características de demanda de demanda de potencia en la matriz de almacenamiento, en el que el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía se activa para suministrar potencia para una primera componente de la demanda de potencia y el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía se activa para suministrar potencia para una segunda componente de la demanda de potencia; y mientras los miembros del primer grupo de unidades de almacenamiento de energía y los miembros del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía permanecen instalados y disponibles para responder a la demanda de potencia en la matriz de almacenamiento: reasignar un miembro dado del primer grupo de unidades de almacenamiento de energía para que sea un nuevo miembro del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía en respuesta a al menos uno de un cambio en las características de funcionamiento o un cambio en las características de demanda en el que la operación comprende además: segmentar la demanda de potencia para dar una componente de descarga rápida y una componente de descarga lenta; y en el que el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía están diseñadas para gestionar la componente de descarga rápida y el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía están diseñadas para gestionar la componente de descarga lenta.

En otro aspecto con cualquier sistema comentado anteriormente o a continuación, el miembro dado tiene características de funcionamiento que coinciden con una definición de funcionamiento para el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía a pesar de asignarse como nuevo miembro del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía.

En otro aspecto con cualquier sistema comentado anteriormente o a continuación, el miembro dado se reasigna basándose en un cambio de característica de funcionamiento en un miembro existente del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía que hace que el miembro existente se reasigne a un grupo diferente de unidades de almacenamiento de energía.

En otro aspecto con cualquier sistema comentado anteriormente o a continuación, el miembro existente se reasigna para ser un miembro de uno de: el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía; o un tercer grupo de unidades de almacenamiento de energía.

En otro aspecto con cualquier sistema comentado anteriormente o a continuación, el miembro dado se reasigna basándose en un cambio de característica de demanda que requiere menos miembros para cumplir con la demanda de potencia en el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía.

En otro aspecto con cualquier sistema comentado anteriormente o a continuación, el miembro dado se reasigna basándose en un cambio de característica de demanda que requiere más miembros para cumplir con la demanda de potencia en el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía.

Breve descripción de los dibujos

Para que puedan entenderse en detalle las características anteriormente mencionadas de la presente divulgación, puede realizarse una descripción más particular de la divulgación, resumida anteriormente de manera breve, mediante referencia a realizaciones, algunas de las cuales se ilustran en los dibujos adjuntos. Sin embargo, debe observarse que los dibujos adjuntos únicamente ilustran realizaciones típicas de esta divulgación y, por tanto, no deben considerarse como limitantes de su alcance, ya que la divulgación puede admitir otras realizaciones igualmente eficaces. Las realizaciones en esta divulgación no definen necesariamente la invención.

La invención se define por las características de las reivindicaciones independientes 1 y 7. En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones preferidas.

La figura 1 ilustra una disposición de funcionamiento para una matriz de baterías conectadas a una carga, según realizaciones de la presente divulgación.

Las figuras 2A-2C ilustran diferentes perfiles de caracterización para diferentes baterías, según realizaciones de la presente divulgación.

La figura 3 ilustra un gráfico de uso de vida útil de una batería según dos perfiles de carga diferentes, según realizaciones de la presente divulgación.

La figura 4 ilustra una división de demanda, según realizaciones de la presente divulgación.

La figura 5 es un diagrama de flujo de un método de gestión continua de grupo de baterías, según realizaciones de la presente divulgación.

La figura 6 es un diagrama de flujo de un método para gestionar la reasignación de baterías clasificadas entre diferentes grupos en una matriz, según realizaciones de la presente divulgación.

La figura 7 es un diagrama de flujo de un método para gestionar almacenamiento de energía y descarga a partir de una matriz de almacenamiento que incluye un primer grupo de unidades de almacenamiento de energía (por ejemplo, baterías 150) y un segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía, según realizaciones de la presente divulgación.

La figura 8 es un diagrama de bloques de una unidad de controlador, según realizaciones de la presente divulgación.

Para facilitar la comprensión, se han usado números de referencia idénticos, cuando es posible, para designar elementos idénticos que son comunes a las figuras. Se contempla que elementos dados a conocer en una realización pueden usarse de manera beneficiosa en otras realizaciones sin mención específica.

Descripción de realizaciones de ejemplo

En diversos despliegues de una matriz de sistemas de almacenamiento de energía (ESS), tales como una matriz de baterías químicas, una unidad de controlador segmenta o subdivide los ESS individuales para dar grupos basándose en las características de funcionamiento de esos ESS y las necesidades de almacenamiento de energía impuestas en la matriz por una carga (por ejemplo, nivel de energía total, capacidad de respuesta, eficiencia en funcionamiento). La presente divulgación proporciona un aumento adaptativo para respuesta de carga, en el que una unidad de controlador actualiza qué dispositivos de almacenamiento de energía se agrupan para responder a diversas partes de la carga sin tener que desinstalar/reinstalar esos dispositivos. Adicionalmente, los dispositivos reasignados pueden conservar las características de funcionamiento que de lo contrario les clasificarían en una agrupación original. Sin embargo, basándose en las necesidades de la matriz (por ejemplo, el perfil de demanda global o las características de otros dispositivos de almacenamiento), los dispositivos reasignados funcionan para cumplir una parte diferente de la carga con un nuevo grupo de dispositivos de almacenamiento.

Por ejemplo, un ESS dado clasificado como ESS de claseApuede agruparse normalmente con otros ESS de claseAque comparten un perfil de funcionamiento entre sí (por ejemplo, tiempo de respuesta rápido, pero baja capacidad de almacenamiento de energía), pero puede reagruparse con varios ESS de claseBque comparten un perfil de funcionamiento entre sí (por ejemplo, tiempo de respuesta lento, pero alta capacidad de almacenamiento de energía), pero no con el ESS dado. La unidad de controlador puede reagrupar el ESS dado con el ESS de claseBa pesar de que el ESS dado sigue clasificándose como ESS de claseA(y presenta todas las características de funcionamiento asociadas de un ESS de clase A) para garantizar que la matriz tiene suficientes ESS asignados a cada uno de un grupo de respuesta rápida (que incluye los ESS de clase A) y un grupo de alta capacidad de almacenamiento (que incluye los ESS de claseBy el ESS dado).

La unidad de controlador monitoriza de manera continua el rendimiento del ESS en la matriz y los requisitos de demanda impuestos en la matriz para reevaluar y ajustar qué ESS se asignan a cada grupo. Por ejemplo, si un ESS de claseAse degrada a un ESS de claseC,la unidad de controlador puede identificar un ESS de claseBcon el que sustituir al ESS de claseAdurante operaciones de la matriz de modo que, cuando se someten a ciclos los ESS de clase A, también se somete a ciclos el ESS de claseBidentificado. En otro ejemplo, si la unidad de controlador identifica que la carga requiere un número mayor de ESS para responder a la demanda como ESS de clase A, la unidad de controlador identifica uno o más ESS que no son de claseApara funcionar como ESS de claseAhasta que el perfil de demanda cambia para requerir menos ESS de claseAo se instalan más ESS de claseAen la matriz.

Cuando se clasifican múltiples ESS en un primer grupo y la unidad de controlador identifica que al menos un ESS en el primer grupo tiene que hacerse funcionar como parte de un grupo diferente, la unidad de controlador selecciona qué ESS individual reasignar basándose en una variedad de factores. En algunas realizaciones, el ESS individual que se reasigna se identifica como el ESS en el primer grupo que tiene características de funcionamiento más próximas a las del grupo diferente, el ESS más próximo a una fecha de mantenimiento o sustitución, el ESS que es más fácil de sustituir, etc.

Realizaciones de ejemplo

La figura 1 ilustra una disposición de funcionamiento para una matriz 120 de baterías 150 conectadas a una carga 110, según realizaciones de la presente divulgación. En diversas realizaciones, la carga 110 puede ser una red de distribución de servicios públicos, una red de distribución secundaria privada (por ejemplo, un edificio o campus, ya esté normalmente conectado a una red de distribución de servicios públicos o no), o un subconjunto de una red de distribución secundaria privada (por ejemplo, circuitos para ordenadores en una sala de servidores de un edificio, pero no otros circuitos). La carga 110 consume energía a partir de una o más fuentes de energía incluyendo fuentes de energía renovable 130 (por ejemplo, generadores de turbinas eólicas, generadores fotovoltaicos, generadores hidroeléctricos), fuentes de energía de combustible 140 (por ejemplo, generadores que usan diésel, propano, gas natural, hidrógeno, biomasa, etc.) y una matriz de baterías 120. En diversas realizaciones, la carga 110 puede consumir energía a partir de una o más de las fuentes de energía renovable 130, fuentes de energía de combustible 140 y la matriz de baterías 120 además, o como sustitución, de una conexión a una red de distribución de potencia externa (no ilustrada).

La matriz de baterías 120 incluye una pluralidad de sistemas de almacenamiento de energía, que pueden cargarse a partir de potencia suministrada a partir de una red de distribución eléctrica externa, una o más de las fuentes de energía renovable 130 o fuentes de energía de combustible 140, o un miembro diferente de la matriz de baterías 120. Por ejemplo, una matriz de baterías 120 puede incluir una primera batería 150a (de manera general o colectiva, batería 150), una segunda batería 150b, una tercera batería 150c, etc. Aunque las baterías 150 usadas en la matriz de baterías 120 son con frecuencia baterías químicas, la matriz de baterías 120 puede incluir diversos condensadores o baterías mecánicas (por ejemplo, volantes de inercia) además de las baterías químicas 150.

Cada batería 150 de la matriz de baterías 120 puede tener una construcción o química diferente, tener una clasificación de potencia especificada diferente, o estar en una posición diferente en un ciclo de vida con respecto a otras baterías 150 en la matriz de baterías 120. Por ejemplo, una primera batería 150a puede ser una batería de plomo-ácido recién instalada conAAh (amperios hora) de capacidad nominal, la segunda batería 150b puede ser una batería de plomoácido conBAh de capacidad nominal que se ha instalado (y está en uso) desde hace varios meses, y la tercera batería 150c puede ser una batería de níquel-cadmio (NiCd) conCAh de capacidad nominal que se ha instalado (y está en uso) desde hace varios meses. Tal como se apreciará, la matriz de baterías 120 puede incluir diversos números de baterías 150 que son diferentes unas de otras, y pueden cargarse, descargarse o sustituirse/someterse a mantenimiento de manera individual, y el número de baterías 150 puede aumentar o disminuir según se necesite para dar servicio a la carga 110 y/o sustituir/someter a mantenimiento baterías 150 existentes en la matriz de baterías 120.

Se proporciona un controlador de batería 160 para monitorizar y controlar cuándo se cargan o descargan las baterías individuales 150 (es decir, se someten a ciclo). El controlador de batería 160, que puede ser un dispositivo informático tal como el descrito en más detalle en la figura 8, está en comunicación con cada batería 150 de la matriz de baterías 120 para monitorizar y controlar la carga y descarga de las baterías individuales 150. En diversas realizaciones, el controlador de batería 160 también está en comunicación con la carga 110 (o uno o más sensores de consumo de energía asociados con la carga 110), las fuentes de energía renovable 130 y las fuentes de energía de combustible 140 para determinar la capacidad de salida de potencia de los generadores, un nivel de salida de potencia actual de los generadores y/o la cantidad de energía que está consumiéndose por la carga 110.

Aunque se describen en relación con la figura 1 como baterías individuales 150, cada batería 150 puede ser representativa de un grupo de baterías 150 que se controlan de manera conjunta por el controlador de batería 160. Por ejemplo, un primer grupo de baterías 150.

Tal como se apreciará, el controlador de batería 160 puede segmentar o subdividir la matriz 120 para dar más o menos de tres grupos en diversas realizaciones.

Las figuras 2A-2B ilustran diferentes perfiles de caracterización para diferentes baterías 150a-c, según realizaciones de la presente divulgación. Dependiendo de cómo se someta a ciclos una batería 150 dada desde un primer SoC hasta un segundo SoC (de las siglas en inglés de estado de carga,state of charge)(y de vuelta al primer SoC), las capacidades de esa batería 150 se ven afectadas. Someter a ciclos una batería 150 puede cambiar la capacidad de almacenamiento global, el tiempo de respuesta (lo rápido que puede descargarse o cargarse una batería 150), la eficiencia de almacenamiento, etc. Diferentes baterías 150, basándose en la construcción o su uso anterior, pueden mostrar diferentes caracterizaciones 210 con diferentes efectos sobre las capacidades de esas baterías 150. En cada una de las figuras 2A-2C, se muestra una caracterización 200a-c de una batería 150 dada con un primer perfil de carga 210a que es menos perjudicial para las capacidades de la batería 150 que un segundo perfil de carga 210b que es más perjudicial para las capacidades de la batería 150.

En la figura 2A, la primera caracterización 200a muestra una disposición contenida, en la que el intervalo de SoC de un segundo perfil de carga más perjudicial 210b está contenido dentro del intervalo de SoC del primer perfil de carga menos perjudicial 210a. Por ejemplo, el primer perfil de carga 210a indica un ciclo de desde el 60% hasta el 20% de SoC y el segundo perfil de carga 210b indica un ciclo de desde el 40% hasta el 30% de SoC.

En la figura 2B, la segunda caracterización 200b muestra una disposición intersecada, en la que el intervalo de SoC de un segundo perfil de carga más perjudicial 210b se interseca con el intervalo de SoC del primer perfil de carga menos perjudicial 210a. Por ejemplo, el primer perfil de carga 210a indica un ciclo de desde el 60% hasta el 0% de SoC y el segundo perfil de carga 210b indica un ciclo de desde el 100% hasta el 40% de SoC; teniendo una intersección de entre el 40% y el 60% de SoC. En otro ejemplo, el primer perfil de carga 210a puede tener un ciclo de desde el 100% hasta el 40% de SoC y el segundo perfil de carga 210b puede tener un ciclo de desde el 60% hasta el 0% de SoC; teniendo también una intersección de entre el 40% y el 60% de SoC, pero posiciones invertidas de los perfiles más/menos perjudiciales en comparación con el primer ejemplo.

En la figura 2C, la tercera caracterización 200c muestra una disposición separada, en la que el intervalo de SoC de un segundo perfil de carga más perjudicial 210b no se interseca con el intervalo de SoC del primer perfil de carga menos perjudicial 210a. Por ejemplo, el primer perfil de carga 210a puede indicar un ciclo de desde el 75% hasta el 30% de SoC y el segundo perfil de carga 210b puede indicar un ciclo de desde el 100% hasta el 90% de SoC; teniendo una separación de entre el 75% y el 90% de SoC. En otro ejemplo, el primer perfil de carga 210a puede indicar un ciclo de desde el 100% hasta el 90% de SoC y el segundo perfil de carga 210b puede indicar un ciclo de desde el 75% hasta el 30% de SoC; teniendo también una separación de entre el 75% y el 90% de SoC, pero posiciones invertidas de los perfiles más/menos perjudiciales en comparación con el primer ejemplo.

La figura 3 ilustra un gráfico de uso de vida útil de una batería 150 según dos perfiles de carga diferentes, según realizaciones de la presente divulgación. Una primera curva de vida útil 310 ilustra el porcentaje de capacidad de una batería 150 a lo largo de cien mil (100k) amperios hora (Ah) suministrados de manera acumulativa a una carga 110 según un primer perfil de carga. De manera similar, una segunda curva de vida útil 320 ilustra el porcentaje de capacidad de la misma batería 150 a lo largo de 100 mil Ah suministrados de manera acumulativa a una carga 110 según un segundo perfil de carga. Tal como se apreciará, la primera y segunda curvas de vida útil 310, 320 ilustradas en la figura 3 están idealizadas; pueden producirse diversos saltos o caídas en la capacidad cuando se responde a la demanda a partir de una carga real 110, y la capacidad también puede disminuir en función del tiempo cuando no se somete la batería 150 a ciclos.

La primera curva de vida útil 310 ilustra una capacidad de la batería 150 cuando se hace funcionar según un perfil de carga de clasificación superior o “menos perjudicial” (por ejemplo, el primer perfil de carga 210a de las figuras 2A-2C), mientras que la segunda curva de vida útil 320 ilustra una capacidad de la batería 150 cuando se hace funcionar según un perfil de carga de clasificación inferior o “más perjudicial” (por ejemplo, el segundo perfil de carga 210b de las figuras 2A-2C). Por consiguiente, haciendo funcionar la batería 150 en el perfil de carga de clasificación superior, el controlador de batería 160 puede prolongar la vida útil de la batería 150 con respecto a hacer funcionar la batería 150 según el perfil de carga de clasificación inferior. Tal como se apreciará, el controlador de batería 160 puede hacer funcionar una batería 150 según uno de varios perfiles de carga que son intermedios en el nivel de daño para la batería 150 en comparación con los perfiles de carga más/menos perjudicial, y tener un efecto intermedio sobre la vida útil de la batería 150. Por consiguiente, tales perfiles de carga intermedios tendrán una curva de vida útil (no ilustrada) en algún punto entre la primera y segunda curvas de vida útil 310, 320.

Generalmente, el controlador de batería 160 hace funcionar baterías 150 según los perfiles de carga de clasificación superior conocidos para las baterías 150 para prolongar de ese modo la vida útil de esas baterías 150. Adicionalmente, el controlador de batería 160 hace funcionar baterías 150 que se clasifican como que comparten un perfil de carga de clasificación superior en un grupo compartido entre sí. Por ejemplo, si la matriz 120 incluyeNbaterías 150 con un primer perfil de carga, yMbaterías 150 con un segundo perfil de carga, el controlador de batería 160 puede someter a ciclos lasNbaterías con el primer perfil de carga juntas como un primer grupo y someter a ciclos lasMbaterías con el segundo perfil de carga juntas como un segundo grupo, en el que cada grupo se controla de manera independiente uno de otro.

En algunas realizaciones, las baterías 150 en la matriz 120 se seleccionan inicialmente para tener diversos perfiles de carga para cumplir con diferentes necesidades para la carga 110 y conservar las capacidades de funcionamiento de esas baterías 150. Por ejemplo, cuando la carga 110 tiene una demanda larga y constante, puede seleccionarse baterías 150 con perfiles de carga de clasificación superior con intervalos más grandes de SoC (por ejemplo, desde el 80% hasta el 20% de SoC en vez de desde el 60% hasta el 40% de SoC). De manera similar, cuando la carga 110 tiene una demanda corta y con ráfagas, pueden seleccionarse baterías con perfiles de carga de clasificación superior con intervalos más pequeños de SoC (por ejemplo, desde el 80% hasta el 60% o del 40% al 20% de SoC en vez de desde el 80% hasta el 20% de SoC). En diversas realizaciones, las baterías 150 en la matriz 120 se seleccionan inicialmente para tener otras características (por ejemplo, facilidad de mantenimiento, coste, velocidad de descarga o carga, tener un fabricante particular, etc.) y el perfil de carga es una consideración secundaria para cómo someter a ciclos una batería 150 dada. Tal como se apreciará, la matriz 120 puede incluir una mezcla de diferentes baterías 150 (y otros ESS) que pueden seleccionarse para gestionar diferentes partes de la demanda a partir de la carga 110 de modo que el controlador de batería 160 puede prolongar la vida útil global de la matriz 120 en diversas circunstancias.

La figura 4 ilustra una división de demanda, según realizaciones de la presente divulgación. Cuando se considera en el dominio de tiempo, una curva de demanda total 410 de la demanda en la matriz 120 puede dividirse para dar una primera curva de demanda secundaria 420a y una segunda curva de demanda secundaria 420b que se combinan para formar la curva de demanda total 410. Cuando se analiza en el dominio de frecuencia (por ejemplo, tomando la transformada de Fourier de la curva de demanda total 420), las componentes periódicas de cada una de la primera y segunda curvas de demanda secundaria 420a-b resultan más evidentes. En diversas realizaciones, el controlador de batería 160 puede asignar diferentes grupos de baterías 150 para responder a diferentes partes de la curva de demanda total 410.

En diversas realizaciones, el controlador de batería 160 puede establecer un umbral de frecuencia 430 de modo que un primer grupo de baterías 150 gestiona las partes de la demanda con frecuencias por debajo del umbral de frecuencia 430 y un segundo grupo de baterías gestiona las partes de la demanda con frecuencias por encima del umbral de frecuencia 430. En un ejemplo, un primer grupo de baterías compuesto por baterías químicas con tiempos de respuesta lentos se asigna a gestionar la primera curva de demanda secundaria 420a mientras que un segundo grupo de baterías compuesto por condensadores se asigna para gestionar la segunda curva de demanda secundaria 420b.

Sin embargo, el controlador de batería 160 no está limitado a usar las baterías 150 tal como se proporcionan inicialmente a la matriz 120, sino que, en vez de eso, puede aumentar o reducir los miembros de los diversos grupos para incluir más o menos baterías 150 a partir de la matriz 120 basándose en el perfil de carga en la matriz 120. La figura 5 es un diagrama de flujo de un método 500 de gestión continua de grupo de baterías, según realizaciones de la presente divulgación.

El método 500 comienza inicialmente con el bloque 510, en el que un usuario ajusta a escala, dimensiona y/o segmenta la matriz 120 basándose en un perfil de carga especificado por el usuario para un caso de uso previsto de la matriz 120. El perfil de carga especificado por el usuario puede incluir un perfil de carga inicialmente especificado para la carga 110 a la que da servicio la matriz 120, y puede incluir perfiles de carga actualizados basándose en comportamientos de carga observados y predichos a partir de los bloques 520-550 del método 500 y/o los comportamientos de batería observados (por ejemplo, reaccionar a una batería 150 que se desconecta para reparaciones o una batería 150 recién instalada). En diversas realizaciones, el usuario actualiza el perfil de carga siempre que se instala, desinstala, repara, sustituye y/o vuelve a caracterizarse una batería 150. Adicional o alternativamente, el usuario puede actualizar el perfil de carga cuando cambia el caso de uso de la matriz 120. Por ejemplo, cuando se usa la matriz 120 para complementar o suavizar la generación de potencia o proporcionar soporte de periodo de protección o arranque autógeno a una central eléctrica, el usuario puede actualizar el perfil de carga en respuesta a añadir o retirar (por ejemplo, para mantenimiento) uno o más generadores a/de la central eléctrica.

Como parte de establecer el perfil de carga según el bloque 510 (y actualizar el perfil de carga según el bloque 550), en una realización, el controlador de batería 160 clasifica las baterías 150 en diversos grupos para controlarse juntas. A medida que las baterías 150 se deterioran durante el uso, el controlador de batería 160 puede reclasificar las baterías 150 en diferentes grupos, y a medida que cambia el perfil de carga, el controlador de batería 160 puede reagrupar las baterías 150, tal como se describe en más detalle con respecto a las figuras 6 y 7.

En el bloque 520, el controlador de batería 160 reconoce y gestiona la matriz 120 para responder a la demanda de potencia a partir de la carga 110 según el perfil de carga actualmente activo. En diversas realizaciones, el controlador de batería 160 somete a ciclos diferentes grupos de baterías 150 para responder a diferentes partes de la demanda a partir de la carga 110, en las que los grupos se establecen según los bloques 510 y/o 550. Los grupos identifican varias baterías 150 a partir de la matriz 120 que se someten a ciclos según un perfil de carga compartido. Por ejemplo, las baterías 150 asignadas a un primer grupo se someten a ciclos según un primer perfil de carga, mientras que las baterías 150 asignadas a un segundo grupo se someten a ciclos según un segundo perfil de carga. En diversas realizaciones, el controlador de batería 160 establece el perfil de carga para cada grupo para que sea el perfil de carga de clasificación superior para la clase de baterías 150 en cada grupo.

En el bloque 530, el controlador de batería 160 analiza el rendimiento de las baterías 150 en respuesta a la demanda de potencia para monitorizar y evaluar la salud de las baterías 150. El controlador de batería 160 constata diversos rasgos de las características de funcionamiento de las baterías 150, incluyendo los estados de carga entre los que se someten a ciclos las baterías 150, una velocidad de descarga/carga de las baterías 150, una cantidad de energía almacenada en las baterías 150, y similares. La evaluación de salud permite que el controlador de batería 160 reclasifique una o más baterías 150 que tienen características de funcionamiento que coinciden con una clase diferente de aquella en la que se clasificaron anteriormente las baterías 150. Por ejemplo, en la instalación, una batería 150 dada puede tener características de funcionamiento que clasifican esa batería 150 como una batería de clase A, pero a medida que la batería 150 envejece y realiza ciclos de carga/descarga, las características de funcionamiento de la batería 150 cambian. Por consiguiente, el controlador de batería 160 puede reclasificar la batería 150 de ejemplo de una batería de clase A a una batería de clase B, de una batería de clase B a una batería de clase C, etc., hasta que se desinstala la batería 150 o se marca como no funcional.

En el bloque 540, el controlador de batería 160 predice características de demanda futuras en la matriz 120 a partir de la carga 110. En diversas realizaciones, el controlador de batería 160 monitoriza y analiza las demandas impuestas en la matriz 120 a lo largo de varios ciclos de carga/descarga históricos para identificar tendencias en la demanda a partir de la carga 110, y extrapola esas tendencias para predecir una demanda futura en la matriz 120.

En el bloque 550, el controlador de batería 160 actualiza la segmentación de matriz basándose en las evaluaciones de salud de batería y características de demanda predichas. El controlador de batería 160 usa las evaluaciones de salud de las baterías 150 (según el bloque 530) para predecir cómo puede responder la matriz 120 a la demanda predicha (según el bloque 540). Cambios en la capacidad o clasificación de la matriz 120 y/o cambios en la demanda predicha frente a la demanda actual pueden hacer que el controlador de batería 160 actualice cómo se segmenta la matriz para dar diversos grupos de baterías para gestionar partes de la demanda.

Por ejemplo, cuando se reclasifica una batería 150 de una batería de clase A a una batería de clase B, la matriz 120 tendrá menos baterías de clase A para reaccionar a una primera parte de la demanda a la que dan servicio baterías de clase A. Por consiguiente, cuando la primera parte predicha sigue siendo sustancialmente la misma para la primera parte actual, o aumenta con respecto a la primera parte actual, el controlador de batería 160 actualiza el perfil de carga para la matriz 120 para incluir baterías que no son de clase A en el grupo que da servicio a la primera parte de la demanda. En otro ejemplo, cuando se reclasifica una batería de clase B como batería de clase C, y se predice que la demanda predicha en el grupo de baterías de clase B sigue siendo sustancialmente la misma o aumenta, el controlador de batería 160 puede reasignar una batería de clase A o de clase C al grupo de baterías de clase B para compensar la pérdida de capacidad debido a la reclasificación de la batería de clase B.

Adicional o alternativamente, cuando se predice que la parte de la demanda a la que da servicio un grupo dado de baterías (por ejemplo, las baterías de clase A) aumenta o disminuye más allá de un valor umbral, el controlador de batería 160 puede actualizar la segmentación de la matriz 120 para poner baterías 150 de clases diferentes en un grupo compartido. Por ejemplo, cuando una primera parte de la demanda a la que da servicio un primer grupo de baterías nominalmente de clase A aumenta más allá de la capacidad de las baterías de clase A para gestionar la demanda predicha, el controlador de batería 160 identifica una o más baterías de clase B/C/etc. 150 para incluirse en el primer grupo para someterse a ciclos como una batería de clase A, a pesar de los posibles efectos negativos de someter a ciclos una batería que no es de clase A según el perfil de carga de clasificación superior de una batería de clase A. En otro ejemplo, cuando una primera parte de la demanda a la que da servicio un primer grupo de baterías nominalmente de clase A disminuye más allá de una cantidad umbral basándose en la demanda predicha, el controlador de batería 160 identifica una o más baterías de clase A para reasignarse a un grupo diferente. Reasignar las baterías de clase A puede permitir que las baterías de clase A restantes en el primer grupo se sometan a ciclos completos basándose en el perfil de carga de clasificación superior, mientras que las baterías 150 reasignadas pueden usarse en un grupo de almacenamiento a largo plazo, en un grupo sin carga, en una instancia secundaria del primer grupo (por ejemplo, para someter a ciclos cada grupo algunas veces), o en un grupo diferente con un perfil de carga diferente para aumentar la capacidad de almacenamiento de energía de ese grupo diferente.

La figura 6 es un diagrama de flujo de un método 600 para gestionar la reasignación de baterías clasificadas 150 entre diferentes grupos en una matriz 120, según realizaciones de la presente divulgación. El método 600 comienza en el bloque 610, en el que el controlador de batería 160, es según un perfil de carga. Cada grupo de baterías está asociado con una categoría de características de funcionamiento para las baterías 150 (u otros ESS) en la matriz 120. Por ejemplo, un primer grupo de baterías puede estar asociado con almacenamiento de energía a largo plazo y las baterías 150 asignadas al primer grupo de baterías se mantienen a un alto SoC durante periodos de tiempo prolongados y tienen un perfil de carga de clasificación superior que tiene un ciclo de SoC del 90% al 20%. En cambio, un segundo grupo de baterías puede estar asociado con una descarga de respuesta rápida y las baterías 150 asignadas al segundo grupo de baterías tienen un perfil de carga de clasificación superior que tiene ciclos de SoC del 80% al 60% y del 40% al 20%. Tal como se apreciará, el almacenamiento a largo plazo y la descarga de respuesta rápida son tan sólo dos ejemplos de la pluralidad de categorías con las que puede asociarse el controlador de batería 160 con un grupo de baterías dado.

En el bloque 620, el controlador de batería 160 clasifica cada batería 150 perteneciente a la matriz de baterías 120 en las categorías usadas para definir los grupos de baterías (según el bloque 610). Por ejemplo, pueden clasificarse N baterías 150 de la matriz 120 como baterías de clase A que pertenecen a un primer grupo y pueden clasificarse M baterías 150 de la matriz 120 como baterías de clase B que pertenecen a un segundo grupo. Por consiguiente, el controlador de batería 160 identifica qué baterías 150 pueden hacerse funcionar en qué grupo según un perfil de carga de clasificación superior, de modo que el perfil de funcionamiento del grupo se cumple por las baterías 150 (y otros ESS) que conservarán las características necesarias para cumplir esa demanda durante el mayor tiempo, o de la manera más eficiente, posible. Por ejemplo, baterías con perfiles de carga de clasificación superior para ciclos de carga más grandes y menos frecuentes pueden clasificarse con un primer grupo definido para un almacenamiento a largo plazo con ciclos de carga más grandes y menos frecuentes, mientras que baterías 150 con perfiles de carga de clasificación superior para ciclos de carga más pequeños y más frecuentes pueden clasificarse con un segundo grupo definido para almacenamiento de descarga rápida con ciclos de carga más pequeños y más frecuentes.

En el bloque 630, el controlador de batería 160 asigna las baterías 150 a los grupos basándose en las características de funcionamiento, incluyendo los perfiles de carga, de las baterías 150 que coinciden con el perfil de funcionamiento previsto para el grupo y la demanda total en la matriz 120. Por ejemplo, el controlador de batería 160 puede asignar inicialmente una primera pluralidad de baterías clasificadas 150 en una primera categoría a un primer grupo de baterías asociado con la primera categoría y una segunda pluralidad de baterías clasificadas en una segunda categoría a un segundo grupo de baterías asociado con la segunda categoría.

Sin embargo, cuando la asignación inicial da como resultado que un grupo dado no tenga suficiente capacidad como para cumplir la parte de demanda predicha a partir de la carga que está definido para cumplir el grupo, el controlador de batería 160 puede reasignar baterías 150 de un grupo a otro, a pesar de que la batería 150 reasignada tenga un perfil de carga diferente del nuevo grupo al que se reasigna esa batería 150. Continuando con el ejemplo, en respuesta a que un primer grupo de baterías satisface un primer umbral de demanda, y el segundo grupo de baterías no satisface un segundo umbral de demanda, el controlador de batería 160 reasigna una batería dada de la primera pluralidad de baterías al segundo grupo de baterías, en el que la batería dada sigue estando clasificada en la primera categoría.

Tal como se apreciará, esta reasignación da como resultado que la batería 150 reasignada se haga funcionar según un perfil de carga distinto del perfil de carga de clasificación superior para esa batería 150. El controlador de batería 160 selecciona qué batería 150 reasignar a un grupo que no coincide para conservar la capacidad de cada grupo para cumplir de la mejor manera la demanda predicha en ese grupo. Por consiguiente, si reasignar una batería 150 de un primer grupo a un segundo grupo da como resultado que el primer grupo tiene una capacidad insuficiente para cumplir con la demanda predicha, el controlador de batería 160 puede priorizar asignar una batería 150 de un tercer, cuarto, quinto, etc., grupo al segundo grupo en vez de reasignar una batería 150 del primer grupo. Adicionalmente, el controlador de batería 160 puede seleccionar una batería individual 150 basándose en la facilidad de sustitución de esa batería 150, una similitud en cuanto al tamaño y/o intervalo con respecto al perfil de carga de clasificación superior de la batería individual 150 al perfil de carga usado por el nuevo grupo (por ejemplo, para un grupo con un perfil de carga del 80%-40% de SoC, seleccionar una batería 150 con un perfil de carga de clasificación superior del 70%-30% de SoC en vez de una batería 150 con un perfil de carga de clasificación superior del 60% al 20%), una antigüedad de la batería individual 150 (por ejemplo, seleccionar una batería 150 para su reasignación que está más cerca de la sustitución que otra batería 150 no seleccionada) o similares.

La figura 7 es un diagrama de flujo de un método 700 para gestionar almacenamiento de energía y descarga a partir de una matriz de almacenamiento 120 que incluye un primer grupo de unidades de almacenamiento de energía (por ejemplo, baterías 150) y un segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía, según realizaciones de la presente divulgación.

El método 700 comienza en el bloque 710, en el que un controlador de batería 160 monitoriza de manera continua características de funcionamiento de miembros de una pluralidad de grupos de unidades de almacenamiento de energía. Las características de funcionamiento pueden incluir un SoC actual, una capacidad de energía actual, un perfil de carga de clasificación superior actual (y otros perfiles de carga), una fecha de instalación y similares. En diversas realizaciones, el controlador de batería 160 monitoriza el uso de las unidades de almacenamiento de energía incluyendo cuánto tiempo han estado instaladas las unidades de almacenamiento de energía en la matriz 120, cuánto tiempo ha pasado desde que se sometieron las unidades de almacenamiento de energía a ciclos por última vez, qué nivel de carga están almacenando las unidades de almacenamiento de energía y durante cuánto tiempo, y similares.

En el bloque 720, el controlador de batería 160 monitoriza de manera continua características de demanda de demanda de potencia en la matriz de almacenamiento 120. En diversas realizaciones, la demanda de potencia incluye varias componentes diferentes a las que se da servicio por diferentes grupos de las unidades de almacenamiento de energía. Por ejemplo, el controlador de batería 160 activa (por ejemplo, descarga) un primer grupo de unidades de almacenamiento de energía para suministrar potencia para una primera componente de la demanda de potencia y activa un segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía para suministrar potencia para una segunda componente de la demanda de potencia. En diversas realizaciones, el controlador de batería 160 usa las características de demanda monitorizadas de manera continua para identificar tendencias en la demanda a partir de la carga 110 para predecir una demanda futura a partir de la carga. En diversas realizaciones, el controlador de batería 160 segmenta la demanda de potencia para dar una componente de descarga rápida y una componente de descarga lenta (por ejemplo, basándose en un análisis de dominio de frecuencia de las características de demanda) de modo que diferentes grupos de unidades de almacenamiento de energía están diseñadas para gestionar la componente de descarga rápida y la componente de descarga lenta.

En el bloque 730, el controlador de batería 160 identifica si un cambio en las características de funcionamiento de las unidades de almacenamiento de energía (monitorizadas según el bloque 710) y/o un cambio en las características de demanda a partir de la carga 110 (monitorizadas según el bloque 720) satisfacen un umbral de reasignación. En respuesta a que ni el cambio en las características de funcionamiento ni en las características de demanda satisfaga el umbral de reasignación, el método 700 vuelve al bloque 710. Aunque se ilustra como un bucle en la figura 7, en diversas realizaciones, los bloques 710, 720 y 730 se realizan en paralelo entre sí. En respuesta a que al menos uno del cambio en las características de funcionamiento o en las características de demanda satisfaga el umbral de reasignación, el método 700 avanza al bloque 740.

El umbral de reasignación se basa en las capacidades de diversos grupos de unidades de almacenamiento de energía y la demanda predicha en cada uno de esos diversos grupos.

En algunas realizaciones, el umbral de reasignación se satisface cuando un cambio en cualquiera de las capacidades de un grupo (por ejemplo, retirarse uno o más miembros o reasignarse del grupo) o la demanda predicha en ese grupo da como resultado que el grupo tenga menos capacidad que la demanda predicha en ese grupo. Dicho de otro modo, el umbral de reasignación puede basarse en un cambio de característica de demanda o cambio de capacidad que requiere más miembros de un grupo de unidades de almacenamiento de energía para cumplir la demanda de potencia en ese grupo de unidades de almacenamiento de energía. Por ejemplo, cuando una demanda predicha en un grupo es de 1X Ah, y el grupo pasa de tener 4XAh de capacidad a 2X Ah de capacidad o la demanda predicha aumenta hasta 2X Ah, el umbral de reasignación no se satisface ya que la demanda es menor que, o igual a, la capacidad del grupo. En otro ejemplo, cuando la demanda predicha aumenta desde 1X Ah hasta 3X Ah y la capacidad del grupo permanece a 1X Ah, se satisface el umbral de reasignación. De manera similar, cuando la demanda predicha permanece a 1X Ah y la capacidad del grupo disminuye hasta 0,5X Ah, se satisface el umbral de reasignación.

En diversas realizaciones, el umbral de reasignación se satisface cuando un cambio en cualquiera de las capacidades de un grupo (por ejemplo, añadirse uno o más miembros al grupo) o la demanda predicha en ese grupo da como resultado que el grupo tenga una capacidad mayor que la demanda predicha en ese grupo. Dicho de otro modo, el umbral de reasignación puede basarse en un cambio de característica de demanda que requiere menos miembros de un grupo de unidades de almacenamiento de energía para cumplir la demanda de potencia en ese grupo de unidades de almacenamiento de energía. Por ejemplo, cuando la demanda predicha disminuye por debajo de una razón predefinida con respecto a las capacidades del grupo, pueden reasignarse uno o más miembros del grupo (o dejarse inactivos o en un grupo de “reserva”). En algunas realizaciones, la razón predefinida se establece igual a las capacidades de una batería 150 asignada al grupo, de modo que, cuando el grupo tiene X baterías 150 que tienenXYAh de capacidad, pero la demanda predicha requiere (X-1)YAh de capacidad, el controlador de batería 160 reasigna una batería 150 de modo que el grupo tiene X-1 miembros y (X-1)Y Ah de capacidad. En otro ejemplo, cuando el grupo tiene 2X baterías 150 que tienen2XYAh de capacidad, pero la demanda predicha requiereXYAh de capacidad, el controlador de batería 160 crea un nuevo grupo y asigna la mitad de las baterías 150 en el grupo existente al grupo existente y la mitad al nuevo grupo de modo que cada grupo tiene X miembros yXYAh de capacidad.

En el bloque 740, el controlador de batería 160 reasigna un miembro dado de un primer grupo de unidades de almacenamiento de energía para que sea un nuevo miembro de un segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía. El controlador de batería 160 realiza el bloque 740 mientras que los miembros de los diversos grupos de unidades de almacenamiento de energía permanecen instalados en la matriz 120 y permanecen disponibles para responder a la demanda de potencia en la matriz de almacenamiento 120. Dicho de otro modo, la reasignación de un miembro dado a un grupo diferente se realiza de manera programática, sin desinstalar o reinstalar la unidad de almacenamiento de energía miembro dada en una ubicación física diferente o desviar ningún cableado o cables asociados con la unidad de almacenamiento de energía dada. Una vez reasignada, la unidad de almacenamiento de energía dada funciona según el perfil de carga establecido para el grupo, aunque esa unidad de almacenamiento de energía pueda estar funcionando a un ciclo de carga inferior al ideal para la vida útil de funcionamiento de esa unidad de almacenamiento de energía.

Tal como se apreciará, diversos cambios en la matriz 120 y/o la carga 110 pueden dar como resultado que el umbral de reasignación se satisfaga de diferentes maneras, lo cual puede dar como resultado que el controlador de batería 160 realice diferentes o múltiples reasignaciones de unidades de almacenamiento de energía entre grupos. Por ejemplo, cuando el controlador de batería 160 identifica que un miembro existente de un primer grupo tiene capacidades degradadas, el controlador de batería 160 puede reasignar una unidad de almacenamiento de energía de un segundo grupo al primer grupo para compensar la degradación en el miembro existente. En algunas realizaciones, el controlador de batería 160 reasigna y/o reclasifica el miembro existente degradado al grupo diferente (por ejemplo, el grupo desde el que se reasignó la unidad de energía recién asignada o un tercer grupo) o deja la unidad de almacenamiento de energía degradada en el primer grupo.

En diversas realizaciones, la unidad de almacenamiento de energía reasignada permanece clasificada como unidad de almacenamiento de energía que se asignará habitualmente a un grupo diferente basándose en las características de funcionamiento asociadas de esa unidad de almacenamiento de energía. Dicho de otro modo, el miembro reasignado tiene características de funcionamiento que coinciden con una definición de funcionamiento para el grupo anterior de unidades de almacenamiento de energía a pesar de asignarse como nuevo miembro del nuevo grupo de unidades de almacenamiento de energía. Por ejemplo, el controlador de batería 160 reasigna una batería de clase A de un grupo compuesto exclusivamente por baterías de clase A a un grupo compuesto exclusivamente por baterías de clase B (salvo por la batería de clase A reasignada) y hace funcionar la batería de clase A reasignada como una batería de clase B. En otro ejemplo, el controlador de batería reasigna una batería de clase A de un grupo compuesto exclusivamente por baterías de clase A a un grupo compuesto por baterías de clase A, B, C y D que se hacen funcionar sin un perfil de carga diseñado para prolongar la vida útil de funcionamiento de una clase de batería específica, sino más bien un perfil de carga diseñado para mejorar la capacidad de respuesta de la matriz 120 en su conjunto. Tal como se apreciará, una vez reasignada, la unidad de almacenamiento de energía se somete a ciclos según el perfil de carga del nuevo grupo, independientemente de los efectos sobre la unidad de almacenamiento de energía reasignada, aunque el controlador de batería 160 puede seleccionar qué unidad de almacenamiento de energía reasignar basándose en una similitud de los ciclos de carga de los grupos antiguo y nuevo.

Después de reasignar la unidad de almacenamiento de energía, el método 700 vuelve al bloque 710 para continuar monitorizando la matriz 120 y ajustando los miembros en los diversos grupos de funcionamiento de unidades de almacenamiento de energía dentro de la matriz 120.

La figura 8 es un diagrama de bloques de una unidad de controlador 800 tal como puede usarse en un controlador de batería 160 para controlar varias baterías 150 en una matriz de baterías 120 y/o uno o más generadores (a través de un controlador de central eléctrica, que también puede ser una unidad de controlador 800), según una o más realizaciones. La unidad de controlador 800 incluye uno o más procesadores informáticos 810 y una memoria 820. El uno o más procesadores 810 representan cualquier número de elementos de procesamiento que pueden incluir, cada uno, cualquier número de núcleos de procesamiento. La memoria 820 puede incluir elementos de memoria volátil (tales como memoria de acceso aleatorio), elementos de memoria no volátil (tales como almacenamiento basado en estado sólido, magnético, óptico o de tipo Flash) y combinaciones de los mismos. Además, la memoria 820 puede estar distribuida a través de diferentes medios (por ejemplo, almacenamiento en red o discos duros externos).

Tal como se muestra, el uno o más procesadores 810 están acoplados en comunicación con un sistema de comunicación 830 para enviar/recibir comunicación a través de cables de fibra óptica, cables eléctricos y/o señales de radio con diversos sensores 850 y otras unidades de controlador 800 asociadas con las baterías 150. En algunas realizaciones, los diversos sensores 850 están conectados a las baterías 150 bajo el control de la unidad de controlador 800. En otras realizaciones, los diversos sensores 850 son independientes de las baterías 150 bajo el control de la unidad de controlador 800. Por ejemplo, una unidad de controlador 800 que controla varias baterías 150 puede enviar órdenes de descarga o de carga a las baterías 150 (o conjunto de circuitos de control asociado con las mismas) y recibir datos de sensor a partir de diversos sensores de nivel de tensión/corriente, temperatura, humedad, etc., que no están asociados con una batería 150 particular.

La memoria 820 puede incluir una pluralidad de “módulos” para realizar diversas funciones descritas en el presente documento. En una realización, cada módulo incluye código de programa que puede ejecutarse por uno o más de los procesadores 810. Sin embargo, otras realizaciones pueden incluir módulos que están parcial o completamente implementados en hardware (es decir, conjunto de circuitos) o firmware. La memoria 820 incluye una lógica de caracterización de batería 840 que permite que la unidad de controlador 800 someta a prueba las diversas baterías 150 y construya diversos perfiles de prueba y perfiles de funcionamiento para esas baterías, que pueden almacenarse en la memoria 820 para su aplicación en el control de las diversas baterías 150 y/o realización de pruebas adicionales con las baterías 150.

Anteriormente, se ha hecho referencia a realizaciones presentadas en esta divulgación. Sin embargo, el alcance de la presente divulgación no está limitado a las realizaciones descritas específicas. En vez de eso, se contempla cualquier combinación de las características y elementos proporcionados anteriormente, ya estén relacionados con realizaciones diferentes o no, para implementar y poner en práctica realizaciones contempladas. Además, aunque realizaciones dadas a conocer en el presente documento pueden presentar ventajas con respecto a otras soluciones posibles o con respecto a la técnica anterior, si se logra o no una ventaja particular mediante una realización dada no limita el alcance de la presente divulgación. Por tanto, los aspectos, características, realizaciones y ventajas descritos en el presente documento son simplemente ilustrativos y no se considera que sean elementos o limitaciones de las reivindicaciones adjuntas salvo que se mencione explícitamente en una(s) reivindicación/reivindicaciones.

Tal como se apreciará por un experto en la técnica, las realizaciones dadas a conocer en el presente documento pueden implementarse como un sistema, método o producto de programa informático. Por consiguiente, los aspectos pueden adoptar la forma de una realización totalmente de hardware, una realización totalmente de software (incluyendo firmware, software residente, microcódigo, etc.) o una realización que combina aspectos de software y hardware todos los cuales pueden denominarse de manera general en el presente documento “circuito”, “módulo” o “sistema.” Además, los aspectos pueden adoptar la forma de un producto de programa informático implementado en uno o más medios legibles por ordenador que tienen código de programa legible por ordenador implementado en los mismos.

La presente invención puede ser un sistema o un método.

Se describen aspectos de la presente divulgación con referencia a ilustraciones de diagrama de flujo y/o diagramas de bloques de métodos, aparatos (sistemas) y productos de programa informático según realizaciones presentadas en esta divulgación. Se entenderá que cada bloque de las ilustraciones de diagrama de flujo y/o los diagramas de bloques, y combinaciones de bloques en las ilustraciones de diagrama de flujo y/o los diagramas de bloques, pueden implementarse mediante instrucciones de programa informático. Estas instrucciones de programa informático pueden proporcionarse a un procesador de un ordenador de propósito general, ordenador de propósito especial u otro aparato de procesamiento de datos programable para producir una máquina, de tal manera que las instrucciones, que se ejecutan mediante el procesador del ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable, crean medios para implementar las funciones/acciones especificadas en el bloque o bloques de diagrama de flujo y/o diagrama de bloques.

El diagrama de flujo y diagramas de bloques en las figuras ilustran la arquitectura, funcionalidad y funcionamiento de posibles implementaciones de sistemas, métodos y productos de programa informático según diversas realizaciones. Con respecto a esto, cada bloque en el diagrama de flujo o diagramas de bloques puede representar un módulo, segmento o parte de código, que comprende una o más instrucciones ejecutables para implementar la(s) función/funciones lógica(s) especificada(s). Debe observarse que, en algunas implementaciones alternativas, las funciones indicadas en el bloque pueden producirse de manera distinta al orden indicado en las figuras. Por ejemplo, dos bloques mostrados en sucesión pueden ejecutarse, de hecho, de manera sustancialmente simultánea, o algunas veces los bloques pueden ejecutarse en el orden inverso, dependiendo de la funcionalidad implicada. También se observará que cada bloque de los diagramas de bloques y/o ilustración de diagrama de flujo, y combinaciones de bloques en los diagramas de bloques y/o ilustración de diagrama de flujo, pueden implementarse mediante sistemas basados en hardware de propósito especial que realizan las funciones o acciones especificadas, o combinaciones de hardware de propósito especial e instrucciones informáticas.

A la vista de lo anterior, el alcance de la presente invención se determina mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

i.Un método (700) para gestionar almacenamiento de energía y descarga a partir de una matriz de almacenamiento (120) que incluye un primer grupo de unidades de almacenamiento de energía y un segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía, comprendiendo el método:

monitorizar (710) características de funcionamiento de miembros del primer grupo de unidades de almacenamiento de energía y miembros del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía;

monitorizar (720) características de demanda de demanda de potencia en la matriz de almacenamiento, en el que el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía se activa para suministrar potencia para una primera componente de la demanda de potencia y el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía se activa para suministrar potencia para una segunda componente de la demanda de potencia; y

mientras los miembros del primer grupo de unidades de almacenamiento de energía y los miembros del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía permanecen instalados y disponibles para responder a la demanda de potencia en la matriz de almacenamiento:

reasignar (740) un miembro dado del primer grupo de unidades de almacenamiento de energía para que sea un nuevo miembro del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía en respuesta a al menos uno de un cambio en las características de funcionamiento o un cambio en las características de demanda,

estando el método caracterizado por comprender además segmentar la demanda de potencia para dar una componente de descarga rápida y una componente de descarga lenta; y

en el que el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía están diseñadas para gestionar la componente de descarga rápida y el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía están diseñadas para gestionar la componente de descarga lenta.
2. El método según la reivindicación 1, en el que el miembro dado tiene características de funcionamiento que coinciden con una definición de funcionamiento para el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía a pesar de asignarse como nuevo miembro del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía.
3. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1o 2, en el que el miembro dado se reasigna basándose en un cambio de característica de funcionamiento en un miembro existente del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía que hace que el miembro existente se reasigne a un grupo diferente de unidades de almacenamiento de energía.
4. El método según la reivindicación 3, en el que el miembro existente se reasigna para ser un miembro de uno de:

el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía; o

un tercer grupo de unidades de almacenamiento de energía.
5. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el miembro dado se reasigna basándose en un cambio de característica de demanda que requiere menos miembros para cumplir con la demanda de potencia en el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía.
6. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el miembro dado se reasigna basándose en un cambio de característica de demanda que requiere más miembros para cumplir con la demanda de potencia en el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía.
7. Un sistema (800) para gestionar almacenamiento de energía y descarga a partir de una matriz de almacenamiento (120) que incluye un primer grupo de unidades de almacenamiento de energía y un segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía, comprendiendo el sistema:

un procesador (810); y

un dispositivo de memoria (820) que incluye instrucciones implementadas en el mismo que, cuando se ejecutan por el procesador, realizan una operación que comprende:

monitorizar (710) características de funcionamiento de miembros del primer grupo de unidades de almacenamiento de energía y miembros del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía; monitorizar (720) características de demanda de demanda de potencia en la matriz de almacenamiento, en el que el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía se activa para suministrar potencia para una primera componente de la demanda de potencia y el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía se activa para suministrar potencia para una segunda componente de la demanda de potencia; y

mientras los miembros del primer grupo de unidades de almacenamiento de energía y los miembros del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía permanecen instalados y disponibles para responder a la demanda de potencia en la matriz de almacenamiento:

reasignar (740) un miembro dado del primer grupo de unidades de almacenamiento de energía para que sea un nuevo miembro del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía en respuesta a al menos uno de un cambio en las características de funcionamiento o un cambio en las características de demanda,

estando el sistema caracterizado porque la operación comprende además:

segmentar la demanda de potencia para dar una componente de descarga rápida y una componente de descarga lenta; y

en el que el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía están diseñadas para gestionar la componente de descarga rápida y el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía están diseñadas para gestionar la componente de descarga lenta.
8. El sistema según la reivindicación 7, en el que el miembro dado tiene características de funcionamiento que coinciden con una definición de funcionamiento para el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía a pesar de asignarse como nuevo miembro del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía.
9. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, en el que el miembro dado se reasigna basándose en un cambio de característica de funcionamiento en un miembro existente del segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía que hace que el miembro existente se reasigne a un grupo diferente de unidades de almacenamiento de energía.
10. El sistema según la reivindicación 9, en el que el miembro existente se reasigna para ser un miembro de uno de:

el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía; o

un tercer grupo de unidades de almacenamiento de energía.
11. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 7-10, en el que el miembro dado se reasigna basándose en un cambio de característica de demanda que requiere menos miembros para cumplir con la demanda de potencia en el primer grupo de unidades de almacenamiento de energía.
12. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 7-11, en el que el miembro dado se reasigna basándose en un cambio de característica de demanda que requiere más miembros para cumplir con la demanda de potencia en el segundo grupo de unidades de almacenamiento de energía.