Procedimiento para la operación de un sistema de baterías de flujo redox.

Procedimiento de operación de un sistema de baterías de flujo redox que comprende un generador de energíaeólica (10),

una batería de flujo redox (30) anexada al generador de energía eólica (10), y un convertidor CA/CC (40)conectado a la batería de flujo redox (30), donde:

una salida del generador de energía eólica (10) dentro de un cierto período de tiempo en el pasado se someteprimero a un proceso de promediado,

un valor de salida actual del generador de energía eólica (10) se resta del valor de salida obtenido por el primerproceso de promediado, y se determina un valor del comando de entrada/salida para el convertidor de CA/CC(40) a partir del valor resultante,

el valor del comando de entrada/salida se somete a un proceso de cálculo variación para encontrar variación,tomando la variación, por ejemplo, un valor absoluto del valor de entrada/salida de comando, un valor cuadradodel valor del comando de entrada/salida, o una raíz cuadrada de un valor eficaz de la variable de control deentrada/salida,

el valor resultante obtenido por el proceso de cálculo variación se somete además a un segundo proceso depromediado, y

se determina un valor del comando de salida para una bomba para hacer circular la solución electrolítica de labatería de flujo redox (30) basándose en el resultado del segundo proceso de promediado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2003/005058.

Solicitante: SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD..

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 5-33 KITAHAMA 4-CHOME, CHUO-KU OSAKA-SHI, OSAKA 541-0041 JAPON.

Inventor/es: DEGUCHI,Hiroshige, SHIGEMATSU,Toshio, TOKUDA,Nobuyuki, KUMAMOTO,TAKAHIRO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D7/04 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03D MOTORES DE VIENTO.F03D 7/00 Control de los motores de viento (alimentación o distribución de energía eléctrica H02J, p.ej. disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes H02J 3/18; control de generadores eléctricos H02P, p.ej. disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida H02P 9/00). › Control automático; Regulación.
  • F03D9/02 F03D […] › F03D 9/00 Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan (disposiciones relativas a conjuntos de propulsión de vehículos alimientados por energía eólica B60K 16/00; bombas caracterizadas por su combinación con motores de viento F04B 17/02). › almacenando el aparato energía.
  • H01M10/44 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01M PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA CONVERSION DIRECTA DE LA ENERGIA QUIMICA EN ENERGIA ELECTRICA. › H01M 10/00 Celdas secundarias; Su fabricación. › Métodos para cargar o descargar (circuitos de carga H02J 7/00).
  • H01M8/00 H01M […] › Pilas de combustible; Su fabricación.
  • H01M8/04 H01M […] › H01M 8/00 Pilas de combustible; Su fabricación. › Disposiciones o procesos auxiliares, p. ej. para controlar la presión, para la circulación de fluidos.
  • H01M8/18 H01M 8/00 […] › Pilas de combustible regenerativas, p. ej., baterías de flujo redox o pilas de combustibles secundarias.
  • H01M8/20 H01M 8/00 […] › Pilas de combustible indirectas, p. ejemplo, pilas de combustible de par redox reversible (H01M 8/18 tiene prioridad).
  • H02J7/00 H […] › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA LA ACUMULACION DE ENERGIA ELECTRICA (circuitos de alimentación de energía paralos aparatos de medida de rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares o de las radiaciones cósmicas G01T 1/175; circuitos de alimentación de energía eléctrica especialmente adaptados para su uso en relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/00; para computadores digitales G06F 1/18; para los tubos de descargar H01J 37/248; circuitos o aparatos para la conversión de la potencia eléctrica, disposiciones para su control o regulación H02M; control de una combinación máquina motriz-generador, control interrelacionado de varios motores H02P; control de energía a alta frecuencia H03L; utilización complementaria de línea o red de energía para transmisión de información H04B). › Circuitos para la carga o despolarización de baterías o para suministrar cargas desde baterías.
  • H02P9/00 H02 […] › H02P CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES ELECTRICOS O CONVERTIDORES DINAMOELECTRICOS; CONTROL DE TRANSFORMADORES, REACTANCIAS O BOBINAS DE CHOQUE.Disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida.

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Procedimiento para la operación de un sistema de baterías de flujo redox.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la operación de un sistema de baterías de flujo redox

La presente invención se refiere a un procedimiento para la operación de un sistema de baterías de flujo redox que incluye un generador de energía eólica. En particular, la presente invención se refiere a un procedimiento de operación de un sistema de baterías de flujo redox que puede proporcionar una salida estabilizada del generador de energía eólica para mejorar la eficiencia de la batería de la batería de flujo redox.

En los últimos años, los generadores de energía eólica se han utilizado cada vez más. El generador de energía eólica que genera energía eléctrica a través de la utilización de viento natural es un generador favorable, dado que tiene muy poco efecto ambiental. Por otro lado, ya que el generador de energía eólica utiliza viento natural incierto como su energía motriz, la salida también depende del viento incierto, lo que conduce naturalmente a una salida inestable. Para estabilizar la salida inestable, se considera la combinación del generador de energía eólica con una batería de almacenamiento.

Sin embargo, todavía es difícil para el generador de energía eólica combinado con la batería de almacenamiento lograr la estabilización de la salida en un lado del sistema en un grado satisfactorio. Además, tal combinación no es deseable tampoco en el aspecto de la eficiencia del sistema.

Es común que se ajuste un límite, de modo que cuando la salida del generador de energía eólica supera el umbral, la batería de almacenamiento se carga con el excedente de electricidad, mientras que en el otro lado, cuando la salida de la generación de energía eólica es menor que el umbral, la escasez se complementa mediante la descarga de la electricidad de la batería de almacenamiento. Sin embargo, la salida real del generador de energía eólica varía tan ampliamente que la batería de almacenamiento se ve obligada a recargarse y descargarse de forma irregular e imprevisible, por lo que es difícil lograr la estabilización de la salida para el lado del sistema en un grado satisfactorio.

Tomar la batería de flujo redox en combinación con el generador de energía eólica, por ejemplo: es común que la batería de flujo redox preparada tenga una potencia nominal equivalente a una salida nominal del generador de energía eólica. Sin embargo, la salida del generador de energía eólica varía de forma irregular en el orden de desde segundos a minutos, por lo que a menudo equivale a decenas de porcentajes de la potencia nominal en un promedio. Por lo tanto, a pesar de que la salida de la batería que necesita ser recargada y descargada alcanza la calificación a un valor máximo, equivale a decenas en porcentaje de la potencia nominal en un promedio. La batería de flujo redox implica una pérdida de potencia resultante de una operación de bombeo para la circulación de solución electrolítica, que sufre de la desventaja de que cuando la bomba se hace funcionar a una velocidad de flujo regular todo el tiempo, se incrementa la pérdida de potencia, lo que lleva a la reducción de la eficiencia del sistema.

En consecuencia, es un objeto principal de la presente invención es proporcionar un procedimiento de operación de un sistema de batería de flujo redox que pueda proporcionar una salida estabilizada a un sistema desde un sistema de batería de flujo redox adjunto al generador de energía eólica, para producir una eficiencia de batería mejorada .

El documento US 2002/0039299 se refiere a una unidad de monitorización de fluctuación de energía que controla y detecta una fluctuación de energía. El documento WO 99/39397 se refiere a un sistema de baterías de flujo redox

específico. El documento US 5648184 se refiere a un material de electrodo para un flujo a través de una celda electrolítica de tipo líquido.

De acuerdo con la presente invención, la batería de flujo redox se combina con el generador de energía eólica; una salida del generador de energía eólica se somete a un proceso de promediado, y se ajusta una salida de una bomba 50 para hacer circular la solución electrolítica basándose en el resultado del proceso de promediado, por lo que se logra el objeto anterior.

La presente invención proporciona un procedimiento novedoso de operación de un sistema de baterías de flujo redox que comprende un generador de energía eólica, una batería de flujo redox anexada al generador de energía 55 eólica, y un convertidor de CA/CC conectado a la batería de flujo redox. El procedimiento de operación de la presente invención se caracteriza en que una salida del generador de energía eólica dentro de un cierto período de tiempo en el pasado se somete primero a un proceso de promediado, un valor de salida actual del generador de energía eólica se resta del valor resultante del primer proceso de promediado y un valor del comando de entrada/salida para el convertidor de CA/CC se determina a partir del valor resultante, el valor del comando de 60 entrada/salida se somete a un proceso de cálculo variación para encontrar variación sin ninguna consideración de un signo de la entrada valor/salida de comando, el valor resultante de la variación de proceso de cálculo se somete además a un segundo proceso de promediado, y se determina un valor del comando de salida de una bomba para hacer circular la solución electrolítica de la batería de flujo redox en función del valor resultante del segundo proceso de promediado.

La salida para el sistema puede ser estabilizada por un promedio de la salida del generador de energía eólica dentro de un cierto período de tiempo en el pasado para determinar el valor del comando de entrada/salida para el convertidor de CA/CC.

Además, como la batería de flujo redox es operada con un volumen de fluido óptimo de solución electrolítica en respuesta al valor de entrada/salida de comando que varía momentáneamente al convertidor de CA/CC, una potencia de bombeo innecesario se puede cortar para mejorar la eficiencia total de energía del sistema de batería. El valor del comando de salida de la bomba puede ser controlado por una variedad de procedimientos, incluyendo, por ejemplo, el control de la frecuencia de rotación de la bomba y el número de bombas a ser operadas.

Es preferible que el primer proceso de promediado o el segundo proceso de promediado sea una operación de promedio móvil o una operación de filtro de paso bajo.

Una vista explicativa del procedimiento de procesamiento de promedio se muestra en la figura. 6. 15 La operación de promedio móvil se lleva a cabo utilizando la siguiente ecuación (1) .

Y (n) = Y (n – 1) + {X (n) – X (n-N) }/N Ecuación (1)

Y (n) : un valor de salida actualmente promediado Y (n -1) : valor de salida promediado antes del muestreo 1 X (n) : un valor de entrada actualmente promediado (valor de salida actual del generador de energía eólica) X (n -N) : valor de entrada promedió antes de N muestreos (valor de salida del generador de energía eólica antes de N muestreos)

N: Número de muestras La operación LPF (filtro de paso bajo) se lleva a cabo utilizando la siguiente ecuación (2) .

Y (n) = Y (n – 1) + {X (n) – Y (n – 1) }/N Ecuación (2)

El proceso de cálculo de variación incluye (1) tomar un valor absoluto del valor del comando de entrada/salida para el convertidor de CA/CC, (2) tomar un valor cuadrado del valor del comando de entrada/salida para el convertidor de CA/CC, y (3) tomar una raíz cuadrada de un valor cuadrado del valor del comando de entrada/salida para el convertidor de CA/CC. En otras palabras, dejando que el valor del comando de entrada/salida para el convertidor de CA/CC se represente como Z (t) , la variación se determina tomando los valores siguientes:

Valor Absoluto ---|Z (t) | Valor Cuadrado ---{Z (t) }2

Valor RMS (valor de la raíz cuadrada media) √{Z (t) }2

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una ilustración esquemática que muestra un sistema de baterías de flujo redox al que se aplica un 45 procedimiento de operación de la presente invención; La figura 2 es una ilustración esquemática que muestra un procesamiento preliminar del sistema de baterías de flujo redox al que se aplica el procedimiento de operación de la presente invención; La figura 3 es una ilustración esquemática que muestra un procesamiento posterior del sistema de baterías de flujo redox al que se aplica el procedimiento de operación de la presente invención; La figura 4 es un gráfico que muestra una relación entre una salida de un convertidor de CA/CC y una velocidad de flujo de una bomba; La figura 5 es un gráfico que muestra una relación entre... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de operación de un sistema de baterías de flujo redox que comprende un generador de energía eólica (10) , una batería de flujo redox (30) anexada al generador de energía eólica (10) , y un convertidor CA/CC (40) 5 conectado a la batería de flujo redox (30) , donde:

una salida del generador de energía eólica (10) dentro de un cierto período de tiempo en el pasado se somete primero a un proceso de promediado, un valor de salida actual del generador de energía eólica (10) se resta del valor de salida obtenido por el primer

proceso de promediado, y se determina un valor del comando de entrada/salida para el convertidor de CA/CC

(40) a partir del valor resultante, el valor del comando de entrada/salida se somete a un proceso de cálculo variación para encontrar variación, tomando la variación, por ejemplo, un valor absoluto del valor de entrada/salida de comando, un valor cuadrado del valor del comando de entrada/salida, o una raíz cuadrada de un valor eficaz de la variable de control de

entrada/salida, el valor resultante obtenido por el proceso de cálculo variación se somete además a un segundo proceso de promediado, y se determina un valor del comando de salida para una bomba para hacer circular la solución electrolítica de la batería de flujo redox (30) basándose en el resultado del segundo proceso de promediado.

2. Procedimiento de operación de un sistema de baterías de flujo redox de acuerdo con la reivindicación 1, donde el primer proceso de promediado o el segundo proceso de promediado es una operación de promedio móvil.

3. Procedimiento de operación de un sistema de baterías de flujo redox de acuerdo con la reivindicación 1, donde el 25 primer proceso de promediado o el segundo proceso de promediado es una operación de filtro de paso bajo.

4. Procedimiento de operación de un sistema de baterías de flujo redox de acuerdo con la reivindicación 1, donde el proceso de cálculo variación toma un valor absoluto del valor del comando de entrada/salida para el convertidor de CA/CC.

5. Procedimiento de operación de un sistema de baterías de flujo redox de acuerdo con la reivindicación 1, donde el proceso de cálculo de la variación toma un valor cuadrado del valor del comando de entrada/salida para el convertidor de CA/CC.

6. Procedimiento de operación de un sistema de baterías de flujo redox de acuerdo con la reivindicación 1, donde el proceso de cálculo de la variación toma una raíz cuadrada de un valor cuadrado del valor del comando de entrada/salida para el convertidor de CA/CC.


 

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