CN103187807A - 锂-液流电池联合储能电站的实时功率分配方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种锂-液流电池联合储能电站的实时功率分配方法和系统，该系统包括通讯模块、数据存储与管理模块、总功率协调控制模块和实时功率分配模块。该方法包括A)读取并存储电池储能电站总有功功率实时需求值及该电站运行时的实时数据；B)计算电池储能电站中锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值；C)分别计算待分配给各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值；D)对待分配给各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值进行汇总后输出电池储能电站。该方法和系统不仅能够完成对电池储能电站中各储能机组的实时功率分配，还可实现对锂-液流电池联合储能电站实时功率的有效控制和分配目的。

Description

锂-液流电池联合储能电站的实时功率分配方法及系统
技术领域
本发明属于智能电网以及能量存储与转换技术领域，具体涉及一种基于大功率大容量兆瓦级锂-液流电池联合储能电站的实时功率分配方法及系统，尤其适用于大规模风光储联合发电系统中多类型大规模电池储能电站的电池功率及电池能量管理方法。
背景技术
国家风光储输示范工程是国家电网公司建设坚强智能电网首批试点工程，以实现“电网友好型”新能源发电为目标，以体现“技术先进性、科技创新性、项目示范性、经济合理性”为特点，是目前世界上规模最大、集风电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的可再生能源综合示范工程。其中，国家风光储输示范工程(一期)拟建设风电100MW、光伏发电40MW和储能装置20MW(包含14MW磷酸铁锂电池储能系统、2MW全钒液流电池储能系统、4MW钠硫电池储能系统)。
随着锂离子电池、液流电池、钠硫电池及其集成技术的不断发展，应用锂-液流电池联合储能电站去实现平滑风光功率输出、跟踪计划发电、参与系统调频、削峰填谷、暂态有功出力紧急响应、暂态电压紧急支撑等多种应用，已成为了一种可行方案。其中关键问题之一，是掌握大规模多类型电池储能电站的综合集成与控制技术。
从电池储能的角度来说，过度的充电和过度的放电都会对电池的寿命造成影响。因此，监控好电池荷电状态、在储能电站内部合理分配好总功率需求，并将电池的荷电状态控制在一定范围内是必要的。大功率液流电池储能系统中，液流电池储能系统的内部功率损耗(以下简称功耗)是必须考虑的实际问题。以某175千瓦液流电池储能机组为例，当处于系统热备状态时，为了维持液流电池储能机组的正常工作，约有11％的系统功耗，并通过由电网侧供电来补偿。而且，随着交流并网侧充放电功率的变化，系统功耗也随之改变。
在锂-液流电池联合储能电站中，如何进行实时功率与存储能量的分配是核心问题。目前有关锂-液流电池储能电站的总功率实时控制及能量管理方面的专利、文献、技术报告等非常少，需要深入研究和探索大规模多类型电池储能电站综合控制和并网运行的核心技术，解决大规模电池储能电站协调控制及能量管理的关键问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的之一在于提供一种操作方便、易于实现的锂-液流电池储能电站的实时功率控制方法。
本发明的控制方法是通过下述技术方案实现的：
一种锂-液流电池联合储能电站的实时功率分配方法，其包括以下步骤：
A、读取并存储电池储能电站总有功功率实时需求值及该电站的相关运行数据；
B、根据步骤A读取的总有功功率实时需求值和实时数据，计算出电池储能电站中锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值；
C、对锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值进行再分配后，分别确定各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值；
D、对各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值进行汇总后输出至电池储能电站。
进一步地，在步骤A中，所述电池储能电站的相关运行数据包括：电池储能电站中各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的可控状态、荷电状态值、最大允许放电功率和最大允许充电功率等等。
进一步地，所述步骤B包括如下步骤：
B1)对电池储能电站总有功功率实时需求值进行滤波处理，滤波后的低频部分功率即为锂电池储能子站的有功功率命令值；
B2)经过步骤B1滤波后，除了低频部分功率以外的剩余部分功率即为液流电池储能子站的有功功率命令值；
B3)分别判断锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值是否满足相应子站的最大允许放电功率和最大允许充电功率约束条件；
B4)如果有锂电池储能子站或液流电池储能子站的有功功率命令值违反约束条件的，则执行步骤B5，否则结束判断；
B5)通过电池储能电站总有功功率实时需求值、锂电池储能子站和液流电池储能子站的最大允许放电功率以及锂电池储能子站和液流电池储能子站的最大允许充电功率重新计算步骤B4中违反约束条件的锂电池储能子站或液流电池储能子站的有功功率命令值；
所述锂电池储能子站的最大允许放电功率为所有可控锂电池储能机组的最大允许放电功率之和，所述液流电池储能子站的最大允许放电功率为所有可控液流电池储能机组的最大允许放电功率之和，所述锂电池储能子站的最大允许充电功率为所有可控锂电池储能机组的最大允许充电功率之和，所述液流电池储能子站的最大允许充电功率为所有可控液流电池储能机组的最大允许充电功率之和。
其中，可控锂电池储能机组的最大允许放电功率为锂电池储能机组最大允许放电功率与其可控状态的乘积，可控液流电池储能机组的最大允许放电功率为液流电池储能机组最大允许放电功率与其可控状态的乘积，可控锂电池储能机组的最大允许充电功率为锂电池储能机组最大允许充电功率与其可控状态的乘积，可控液流电池储能机组的最大允许充电功率为液流电池储能机组最大允许充电功率与其可控状态的乘积。
进一步地，所述步骤B3中的约束条件为：
当锂电池储能子站的有功功率命令值大于零时，则锂电池储能子站的有功功率命令值小于等于锂电池储能子站的最大允许放电功率；
当锂电池储能子站的有功功率命令值小于零时，则锂电池储能子站的有功功率命令值的绝对值小于等于锂电池储能子站的最大允许充电功率的绝对值；
当液流电池储能子站的有功功率命令值大于零时，则液流电池储能子站的有功功率命令值小于等于液流电池储能子站的最大允许放电功率；
当液流电池储能子站的有功功率命令值小于零时，则液流电池储能子站的有功功率命令值的绝对值小于等于液流电池储能子站的最大允许充电功率的绝对值。
进一步地，所述步骤B5中，重新计算步骤B4中违反约束条件的锂电池储能子站或液流电池储能子站的有功功率命令值的方法包括：
当电池储能电站总有功功率实时需求值为正值时，通过锂电池或液流电池储能子站的最大允许放电功率占锂电池储能子站最大允许放电功率与液流电池储能子站最大允许放电功率总和的比例值、再乘以电池储能总站总有功功率实时需求值，分别得到锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值；
当电池储能电站总有功功率实时需求值为负值时，通过锂电池或液流电池储能子站的最大允许充电功率占锂电池储能子站最大允许充电功率与液流电池储能子站最大允许充电功率总和的比例值、再乘以电池储能总站总有功功率实时需求值，分别得到锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值。
进一步地，在步骤C中，首先对步骤B计算出的锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值分别进行再分配，直接计算出各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值；在进行再分配过程中，判断是否有违反各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的最大允许充、放电功率限制的情况发生，如果有，则基于贪婪算法进行在线修正、并对各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值进行再计算；否则结束判断。
进一步地，步骤C的具体步骤包括：
步骤C1、当锂电池储能子站有功功率需求为正值时，表示该锂电池储能子站将处于放电状态，则计算各锂电池储能机组有功功率命令值的方法包括：
C11)设定锂电池储能子站中被限制在最大允许放电功率的锂电池储能机组数量为M，并对该变量M进行初始化；通过可控锂电池储能机组的荷电状态占锂电池储能子站中所有可控锂电池储能机组的荷电状态总和的比例值、再乘以锂电池储能子站有功功率需求，来计算所有锂电池储能机组的有功功率命令值；所述可控锂电池储能机组的荷电状态为该机组的荷电状态与其可控状态的乘积；
C12)判断所有锂电池储能机组的有功功率命令值是否满足最大允许放电功率约束条件，如果有锂电池储能机组违反该约束条件时，则进行M＝M+1，并执行步骤C13；否则跳转至步骤C15；
C13)通过计算违反最大允许放电功率约束条件的锂电池储能机组有功功率命令值占该机组最大允许放电功率的比例值，分别求得违反最大允许放电功率约束条件的各锂电池储能机组的放电功率特征值；
C14)从违反最大允许放电功率约束条件的各锂电池储能机组中挑选放电功率特征值最大的锂电池储能机组，如果有一个以上的储能机组满足条件时，再从中选取一个荷电状态值最大的锂电池储能机组，然后将该机组的最大允许放电功率作为其有功功率命令值；并通过下式重新计算其余没有被限制在最大允许放电功率值的各锂电池储能机组的有功功率命令值后，跳转至步骤C12；
Figure BDA0000128041640000041
C15)判断上述步骤计算得出的各锂电池储能机组的功率命令值的和是否满足锂电池储能子站有功功率供需平衡的约束条件，如果不满足判断条件，则重新计算其余没有被限制在最大允许放电功率的各锂电池储能机组的功率命令值：
步骤C2、当锂电池储能子站有功功率需求为负值时，表示该锂电池储能子站将处于充电状态，则计算各锂电池储能机组的有功功率命令值的方法包括：
C21)设定锂电池储能子站中被限制在最大允许充电功率的锂电池储能机组数量为N，并对该变量N进行初始化；通过可控锂电池储能机组的放电状态占锂电池储能子站中所有可控锂电池储能机组的放电状态总和的比例值、再乘以锂电池储能子站有功功率需求，来计算所有锂电池储能机组的有功功率命令值；所述可控锂电池储能机组的放电状态为该机组的放电状态与其可控状态的乘积；
C22)判断所有锂电池储能机组的有功功率命令值是否满足最大允许充电功率约束条件，如果有锂电池储能机组违反该约束条件时，则进行N＝N+1，并执行步骤C23；否则跳转至步骤C25；
C23)通过计算违反最大允许充电功率约束条件的锂电池储能机组有功功率命令值占该机组最大允许充电功率的比例值，分别求得违反最大允许充电功率约束条件的各锂电池储能机组的充电功率特征值；
C24)从违反最大允许充电功率约束条件的各锂电池储能机组中挑选充电功率特征值最大的锂电池储能机组，如果有一个以上的储能机组满足条件时，再从中选取一个荷电状态值最小的锂电池储能机组，然后将该机组的最大允许充电功率作为其有功功率命令值；并通过下式重新计算其余没有被限制在最大允许充电功率值的各锂电池储能机组的有功功率命令值后，跳转至步骤C22；
Figure BDA0000128041640000051
C25)判断上述步骤计算得出的各锂电池储能机组的功率命令值的和是否满足锂电池储能子站有功功率供需平衡的约束条件，如果不满足判断条件，则重新计算其余没有被限制在最大允许充电功率的各锂电池储能机组的功率命令值：
Figure BDA0000128041640000052
步骤C3、当锂电池储能子站有功功率需求为零时，表示该锂电池储能子站将处于零功率状态，则设置所有锂电池储能机组的有功功率命令值为0；
步骤C4、当液流电池储能子站有功功率需求为正值时，表示该液流电池储能子站将处于放电状态，则计算各液流电池储能机组的有功功率命令值的方法包括：
C41)设定液流电池储能子站中被限制在最大允许放电功率的液流电池储能机组数量为M’，并对该变量M’进行初始化；通过可控液流电池储能机组的荷电状态占液流电池储能子站中所有可控液流电池储能机组的荷电状态总和的比例值、再乘以液流电池储能子站有功功率需求，来计算所有液流电池储能机组的有功功率命令值；所述可控液流电池储能机组的荷电状态为该机组的荷电状态与其可控状态的乘积；
C42)判断所有液流电池储能机组的有功功率命令值是否满足最大允许放电功率约束条件，如果有液流电池储能机组违反该约束条件时，则进行M’＝M’+1，并执行步骤C43，否则跳转至步骤C45；
C43)通过计算违反最大允许放电功率约束条件的液流电池储能机组有功功率命令值占该机组最大允许放电功率的比例值，分别求得违反最大允许放电功率约束条件的各液流电池储能机组的放电功率特征值；
C44)从违反最大允许放电功率约束条件的各液流电池储能机组中挑选放电功率特征值最大的液流电池储能机组，如果有一个以上的储能机组满足条件时，再从中选取一个荷电状态值最大的液流电池储能机组，然后将该机组的最大允许放电功率作为其有功功率命令值；并通过下式重新计算其余没有被限制在最大允许放电功率值的各液流电池储能机组的有功功率命令值后，跳转至步骤C42；
Figure BDA0000128041640000061
C45)判断上述步骤计算得出的各液流电池储能机组的功率命令值的和是否满足液流电池储能子站有功功率供需平衡的约束条件，如果不满足判断条件，则重新计算其余没有被限制在最大允许放电功率的各液流电池储能机组的功率命令值：
Figure BDA0000128041640000062
步骤C5、当液流电池储能子站有功功率需求为负值时，表示该液流电池储能子站将处于充电状态，则计算各液流电池储能机组的有功功率命令值的方法包括：
C51)设定液流电池储能子站中被限制在最大允许充电功率的液流电池储能机组数量为N’，并对该变量N’进行初始化；通过可控液流电池储能机组的放电状态占液流电池储能子站中所有可控液流电池储能机组放电状态总和的比例值、再乘以液流电池储能子站有功功率需求，来计算所有液流电池储能机组的有功功率命令值；所述可控液流电池储能机组的放电状态为该机组的放电状态与其可控状态的乘积；
C52)判断所有液流电池储能机组的有功功率命令值是否满足最大允许充电功率约束条件，如果有液流电池储能机组违反该约束条件时，则进行N’＝N’+1，并执行步骤C53，否则跳转至步骤C55；
C53)通过计算违反最大允许充电功率约束条件的液流电池储能机组有功功率命令值占该机组最大允许充电功率的比例值，分别求得违反最大允许充电功率约束条件的各液流电池储能机组的充电功率特征值；
C54)从违反最大允许充电功率约束条件的各液流电池储能机组中挑选充电功率特征值最大的液流电池储能机组，如果有一个以上的储能机组满足条件时，再从中选取一个荷电状态值最小的液流电池储能机组，然后将该机组的最大允许充电功率作为其有功功率命令值；并通过下式重新计算其余没有被限制在最大允许充电功率值的各液流电池储能机组的有功功率命令值后，跳转至步骤C52；
Figure BDA0000128041640000071
C55)判断上述步骤计算得出的各液流电池储能机组的功率命令值的和是否满足液流电池储能子站有功功率供需平衡的约束条件，如果不满足判断条件，则重新计算其余没有被限制在最大允许充电功率的各液流电池储能机组的功率命令值：
Figure BDA0000128041640000072
步骤C6、当液流电池储能子站的有功功率需求为零时，表示该液流电池储能子站将处于零功率的热备用状态，则计算各液流电池储能机组的有功功率命令值的方法包括：
C61)通过查表法获得各液流电池储能机组的功耗值，并基于各液流电池储能机组的可控状态与功耗值计算各液流电池储能机组的有功功率命令值；
C62)判断各液流电池储能机组的有功功率命令值是否满足最大允许放电功率约束条件，如果有液流电池储能机组违反该约束条件时，则执行步骤C63，否则结束判断；
C63)基于以下判断条件，对各液流电池储能机组进行相应处理：
如果允许从电网侧取电给液流电池储能机组，以维持零功率热备运行状态时，则另该液流电池储能机组的有功功率命令值为零，并使用电网侧供电来供给该液流电池储能机组功耗；
如果不允许从电网侧取电给该液流电池储能机组，以维持零功率热备运行状态时，则另该液流电池储能机组的有功功率命令值为零，并对该液流电池储能机组做停机处理。
式中，u锂j、u液流j为j号锂电池、液流电池储能机组的可控状态值；SOC锂j、SOC液流j为j号锂电池、液流电池储能机组的荷电状态；SOD锂j和SOD液流j为j号锂电池、液流电池储能机组的放电状态，SOD锂j＝1-SOC锂j，SOD液流j＝1-SOC液流j；
Figure BDA0000128041640000081
和
Figure BDA0000128041640000082
为i号锂电池储能机组的最大允许放电功率和最大允许充电功率；P锂子站和P液流子站为锂电池和液流电池储能子站的有功功率命令值；L、R为锂电池、液流储能机组的总数量；
Figure BDA0000128041640000083
为j号液流电池储能机组的功耗值，其通过查表法获得。
进一步地，所述步骤C12中最大允许放电功率约束条件为：锂电池储能机组有功功率命令值小于等于该机组的最大允许放电功率；所述步骤C22中最大允许充电功率约束条件为：锂电池储能机组有功功率命令值的绝对值小于等于该机组最大允许充电功率的绝对值；所述步骤C15和C25中锂电池储能子站有功功率供需平衡约束条件为：各锂电池储能机组的功率命令值的和等于当前锂电池储能子站的有功功率需求；所述步骤C42中最大允许放电功率约束条件为：液流电池储能机组有功功率命令值小于等于该机组的最大允许放电功率；所述步骤C52中最大允许充电功率约束条件为：液流电池储能机组有功功率命令值的绝对值小于等于该机组最大允许充电功率的绝对值；所述步骤C45和C55中液流电池储能子站有功功率供需平衡约束条件为：各液流电池储能机组的功率命令值的和等于当前液流电池储能子站的有功功率需求；所述步骤C62中最大允许放电功率约束条件为：各液流电池储能机组有功功率命令值小于等于该液流电池储能机组的最大允许放电功率。
所述步骤D中，对步骤C中计算出的各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的功率命令值进行汇总，并输出至电池储能电站，以执行对各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的功率分配，同时实现对锂-液流电池联合储能电站的实时功率控制目标。
本发明的另一目的在于提出一种锂-液流电池联合储能电站的实时功率分配系统，该系统包括：
通讯模块，用于实时读取电池储能电站的总有功功率实时需求值及该电站的相关运行数据，以及将各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值输出至电池储能电站，以实现对电池储能电站中的各电池储能机组进行功率分配；
数据存储与管理模块，用于存储通讯模块所读取的总有功功率实时需求值和实时数据，以及将实时功率分配器返回的各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值汇总后传至通讯模块；
总功率协调控制模块，用于实时计算电池储能电站中锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值；和
实时功率分配器，用于对锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值进行实时分配，以确定出各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
本发明提供的锂-液流电池联合储能电站的实时功率分配方法及其系统具有操作方便、在实际应用中易于实现和掌握等优点，该方法和系统主要是结合可表示电池储能机组实时功率特性的允许充放电能力(即，各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的最大允许放电功率，各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的最大允许充电功率等)及可表示电池储能机组存储能量特性的荷电状态SOC，并基于贪婪算法和液流电池储能机组的系统功耗，对锂-液流电池联合储能电站的总有功功率实时需求值进行在线分配，从而实现了实时分配锂-液流电池储能电站总有功功率需求的同时，也实现了并网用大规模电池储能电站的能量管理及实时控制。该方法和系统将液流电池储能系统的功耗考虑到实时功率分配方法中，不但可满足锂-液流电池联合储能电站总有功功率的实时分配需求，还解决了存储能量的实时监管问题，适用范围广。
附图说明
图1是本发明锂-液流电池联合储能电站实施例的结构示意图；
图2是本发明锂-液流电池联合储能电站的实时功率分配系统实施例的结构框图；
图3是本发明锂-液流电池联合储能电站实时功率分配方法实施例的流程框图
图4是某175kW液流电池储能机组实施例的充放电功率与系统功耗之间的对应关系图表，基于查表法查找该图表即可得到该机组的实时系统功耗值。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的实时功率分配方法和系统作进一步的详细说明。
如图1所示，锂-液流电池联合储能电站中包括锂电池储能子站和液流电池储能子站，其中锂电池储能子站包括双向变流器和多个锂电池储能机组，液流电池储能子站包括双向变流器和多个液流电池储能机组，通过双向变流器可执行对各锂电池和各液流电池储能机组的启停控制及充放电功率指令等。
图2示出了锂-液流电池联合储能电站的实时功率分配控制系统实施例的结构框图。如图2所示，本发明是通过设置在远程服务器中的通讯模块10、数据存储与管理模块20、总功率协调控制器模块30，实时功率分配器模块40实现的。该控制系统中的通讯模块10与电池联合储能电站通过有线或无线网络进行连接，来完成该控制系统与锂-液流电池联合储能电站之间的数据交互和通信，从而实现为锂-液流电池联合储能电站中各锂电池储能机组和各液流电池储能机组进行功率分配，以及对锂-液流电池联合储能电站进行实时功率监控，其中，
通讯模块10，用于接收锂-液流电池联合储能电站总有功功率实时需求值和电池储能电站相关运行数据，以及将待分配给各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值输出至锂-液流电池储能电站。
数据存储与管理模块20，用于存储和管理锂-液流电池联合储能电站运行时的实时数据和历史数据；而且负责将计算出的各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的功率命令值进行汇总、并赋值给相关的接口变量，供远程服务器通过通讯模块进行调用。
总功率协调控制模块30，用于实时计算电池储能电站中锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值；和
实时功率分配器模块40，用于对锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值进行实时分配，以确定出待分配给锂-液流电池联合储能电站中各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值。
其中，所述总功率协调控制模块包括滤波模块、第一执行模块和第二执行模块：
所述滤波模块对电池储能电站的总有功功率需求进行滤波处理：滤波后的低频部分功率设置为锂电池储能子站的有功功率命令值，并通过第一执行模块确定锂电池储能子站的功率命令值；滤波处理后的剩余部分功率设置为液流电池储能子站的有功功率命令值，并通过第二执行模块确定液流电池储能子站的功率命令值。
其中，所述第一执行模块包括：
第一判断子模块，用于判断锂电池储能子站的充放电状态：当锂电池储能子站的有功功率命令值为正值时，表示该锂电池储能子站将处于放电状态，则通过第二判断子模块判断锂电池储能子站的功率命令值；当锂电池储能子站的有功功率命令值为负值时，表示该电池储能电站将处于充电状态，则通过第三判断子模块判断锂电池储能子站的功率命令值；当锂电池储能子站的有功功率命令值为零时，表示该锂电池储能电站将处于零功率状态，则通过第一计算子模块设置各锂电池储能机组的功率命令值；第一计算子模块，用于当锂电池储能子站的有功功率命令值为零时，设置锂电池储能子站的功率命令值为零。
第二判断子模块，用于设置锂电池储能子站最大允许放电功率约束条件，并根据该约束条件对锂电池储能子站的有功功率命令值进行判断，如果违反约束条件，则通过第二计算子模块重新计算违反约束条件的锂电池储能子站的功率命令值；第二计算子模块，用于计算违反锂电池储能子站最大允许放电功率约束条件的锂电池储能子站的功率命令值；和
第三判断子模块，用于设置锂电池储能子站最大允许充电功率约束条件，并根据该约束条件对锂电池储能子站的有功功率命令值进行判断，如果违反约束条件，则通过第三计算子模块重新计算违反约束条件的锂电池储能子站的功率命令值；第三计算子模块，用于计算违反锂电池储能子站最大允许充电功率约束条件的锂电池储能子站的功率命令值；
其中，所述第二执行模块包括：
第四判断子模块，用于判断液流电池储能子站的充放电状态：当液流电池储能子站的有功功率命令值为正值时，表示该液流电池储能子站将处于放电状态，则通过第五判断子模块判断液流电池储能子站的功率命令值；当液流电池储能子站的有功功率命令值为负值时，表示该电池储能电站将处于充电状态，则通过第六判断子模块判断液流电池储能子站的功率命令值；当液流电池储能子站的有功功率命令值为零时，表示该液流电池储能子站将处于零功率状态，则通过第四计算子模块设置各液流电池储能机组的功率命令值；第四计算子模块，用于当液流电池储能子站的有功功率命令值为零时，计算液流电池储能子站的功率命令值；
第五判断子模块，用于设置液流电池储能子站最大允许放电功率约束条件，并根据该约束条件对液流电池储能子站的有功功率命令值进行判断，如果违反约束条件，通过第五计算子模块重新计算违反约束条件的液流电池储能子站的功率命令值；第五计算子模块，用于计算违反液流电池储能子站最大允许放电功率约束条件的液流电池储能子站的功率命令值；和
第六判断子模块，用于设置液流电池储能子站最大允许充电功率约束条件，并根据该约束条件对液流电池储能子站的有功功率命令值进行判断，如果违反约束条件，则通过第六计算子模块重新计算违反约束条件的液流电池储能子站的功率命令值；第六计算子模块，用于计算违反液流电池储能子站最大允许充电功率约束条件的液流电池储能子站的功率命令值；
其中，所述实时功率分配器模块包括：
第七判断子模块，用于判断锂电池储能子站的充放电状态：当锂电池储能子站的有功功率命令值为正值时，则通过第三执行模块计算各锂电池储能机组的功率命令值；当锂电池储能子站的有功功率命令值为负值时，表示锂电池储能子站将处于充电状态，则通过第四执行模块计算各锂电池储能机组的功率命令值；当锂电池储能子站的有功功率命令值为零时，表示该锂电池储能子站将处于零功率状态，则通过第五执行模块设置各锂电池储能机组的功率命令值；
第三执行模块，用于锂电池储能子站的有功功率命令值为正值时，计算各锂电池储能机组的功率命令值；
第四执行模块，用于当锂电池储能子站的有功功率命令值为负值时，计算各锂电池储能机组的功率命令值；和
第五执行模块，用于直接设置所有锂电池储能机组的功率命令值为零。
其中，所述第三执行模块包括：
第七计算子模块，用于锂电池储能子站的有功功率命令值为正值时，初步计算各锂电池储能机组的功率命令值；
第八判断子模块，用于设置锂电池储能机组最大允许放电功率约束条件，并根据该约束条件对锂电池储能机组的有功功率命令值进行判断，如果违反约束条件，则通过第八计算子模块重新计算违反约束条件的锂电池储能机组的功率命令值，然后，再通过该子模块继续进行判断，直至所有锂电池储能机组的功率命令值全部满足最大允许放电功率约束条件时结束判断；
第八计算子模块，用于计算违反最大允许放电功率约束条件的各电池储能机组的放电功率特征值；以及基于贪婪算法从违反最大允许放电功率约束条件的各电池储能机组中选出一个电池储能机组，将该机组的最大允许放电功率作为其功率命令值，重新计算其余没有被限制在最大允许放电功率的各电池储能机组的功率命令值；
第九判断子模块，用于锂电池储能子站的有功功率命令值为正值时，设置锂电池储能子站有功功率供需平衡的约束条件，并根据该约束条件，对各锂电池储能机组的功率命令值的和进行判断，如果违反约束条件，通过第九计算子模块重新确定各锂电池储能机组的功率命令值；和
第九计算子模块，用于计算其余没有被限制在最大允许放电功率的各锂电池储能机组的功率命令值，以最终确定各锂电池储能机组的功率命令值。
所述第四执行模块包括：
第十计算子模块，用于锂电池储能子站的有功功率命令值为负值时，初步计算各锂电池储能机组的功率命令值；
第十判断子模块，用于设置锂电池储能机组最大允许充电功率约束条件，并根据该约束条件对锂电池储能机组的有功功率命令值进行判断，如果违反约束条件，则通过第十一计算子模块重新计算违反约束条件的锂电池储能机组的功率命令值，然后，再通过该子模块继续进行判断，直至所有锂电池储能机组的功率命令值全部满足最大允许充电功率约束条件时结束判断；
第十一计算子模块，用于计算违反最大允许充电功率约束条件的各锂电池储能机组的充电功率特征值；以及基于贪婪算法从违反最大允许充电功率约束条件的各锂电池储能机组中选出一个电池储能机组，将该机组的最大允许充电功率作为其功率命令值，重新计算其余没有被限制在最大允许充电功率的各锂电池储能机组的功率命令值；
第十一判断子模块，用于锂电池储能子站的有功功率命令值为负值时，设置锂电池储能子站有功功率供需平衡的约束条件，并根据该约束条件，对各锂电池储能机组的功率命令值的和进行判断，如果违反约束条件，通过第十二计算子模块重新确定各锂电池储能机组的功率命令值；和
第十二计算子模块，用于计算其余没有被限制在最大允许充电功率的各锂电池储能机组的功率命令值，以最终确定各锂电池储能机组的功率命令值。
其中，所述实时功率分配器模块包括：
第十二判断子模块，用于判断液流电池储能子站的充放电状态：当液流电池储能子站的有功功率命令值为正值时，则通过第六执行模块计算各液流电池储能机组的功率命令值；当液流电池储能子站的有功功率命令值为负值时，表示液流电池储能子站将处于充电状态，则通过第七执行模块计算各液流电池储能机组的功率命令值；当液流电池储能子站的有功功率命令值为零时，表示该液流电池储能子站将处于零功率状态，则通过第八执行模块计算各液流电池储能机组的功率命令值；
第六执行模块，用于液流电池储能子站的有功功率命令值为正值时，计算各液流电池储能机组的功率命令值；
第七执行模块，用于当液流电池储能子站的有功功率命令值为负值时，计算各液流电池储能机组的功率命令值；
第八执行模块，用于液流电池储能子站的有功功率命令值为零时，计算各液流电池储能机组的功率命令值。
其中，所述第六执行模块包括：
第十三计算子模块，用于液流电池储能子站的有功功率命令值为正值时，初步计算各液流电池储能机组的功率命令值；
第十三判断子模块，用于设置液流电池储能机组最大允许放电功率约束条件，并根据该约束条件对液流电池储能机组的有功功率命令值进行判断，如果违反约束条件，则通过第十四计算子模块重新计算违反约束条件的液流电池储能机组的功率命令值，然后，再通过该子模块继续进行判断，直至所有液流电池储能机组的功率命令值全部满足最大允许放电功率约束条件时结束判断；
第十四计算子模块，用于计算违反最大允许放电功率约束条件的各液流电池储能机组的放电功率特征值；以及基于贪婪算法从违反最大允许放电功率约束条件的各液流电池储能机组中选出一个电池储能机组，将该机组的最大允许放电功率作为其功率命令值，重新计算其余没有被限制在最大允许放电功率的各液流电池储能机组的功率命令值；
第十四判断子模块，用于液流电池储能子站的有功功率命令值为正值时，设置液流电池储能子站有功功率供需平衡的约束条件，并根据该约束条件，对各液流电池储能机组的功率命令值的和进行判断，如果违反约束条件，通过第十五计算子模块重新确定各液流电池储能机组的功率命令值；
第十五计算子模块，用于计算其余没有被限制在最大允许放电功率的各液流电池储能机组的功率命令值，以最终确定各液流电池储能机组的功率命令值。
所述第七执行模块包括：
第十六计算子模块，用于液流电池储能子站的有功功率命令值为负值时，初步计算各液流电池储能机组的功率命令值；
第十六判断子模块，用于设置液流电池储能机组最大允许充电功率约束条件，并根据该约束条件对液流电池储能机组的有功功率命令值进行判断，如果违反约束条件，则通过第十七计算子模块重新计算违反约束条件的液流电池储能机组的功率命令值，然后，再通过该子模块继续进行判断，直至所有液流电池储能机组的功率命令值全部满足最大允许充电功率约束条件时结束判断；
第十七计算子模块，用于计算违反最大允许充电功率约束条件的各液流电池储能机组的充电功率特征值；以及基于贪婪算法从违反最大允许充电功率约束条件的各液流电池储能机组中选出一个电池储能机组，将该机组的最大允许充电功率作为其功率命令值，重新计算其余没有被限制在最大允许充电功率的各液流电池储能机组的功率命令值；
第十七判断子模块，用于液流电池储能子站的有功功率命令值为负值时，设置液流电池储能子站有功功率供需平衡的约束条件，并根据该约束条件，对各液流电池储能机组的功率命令值的和进行判断，如果违反约束条件，通过第十八计算子模块重新确定各液流电池储能机组的功率命令值；
第十八计算子模块，用于计算其余没有被限制在最大允许充电功率的各液流电池储能机组的功率命令值，以最终确定各液流电池储能机组的功率命令值。
所述第八执行模块包括：
第十九计算子模块，用于计算零功率的热备用状态时，各液流电池储能机组的功率命令值；
第十八判断子模块，用于设置液流电池储能机组最大允许充电功率约束条件，并根据该约束条件对液流电池储能机组的有功功率命令值进行判断，如果违反约束条件，则通过执行第九执行模块；
所述第九执行模块包括：
第十九判断子模块，用于设置电网供电的约束条件，，并根据该约束条件对电网供电条件进行判断，如果允许从电网侧取电给液流电池储能机组，以维持零功率热备运行状态时，则执行第十执行模块，否则执行第十一执行模块；所述第十执行模块，用于设置各液流电池储能机组的功率命令值为零，并使用电网侧供电来供给液流电池储能机组功耗；
所述第十一执行模块，于设置各液流电池储能机组的功率命令值为零，并对液流电池储能机组做停机处理。
图3示出了本发明基于贪婪算法的锂-液流电池联合储能电站实时功率控制算法框图。下面结合具体实施步骤，对实施方式进行详细说明，该方法包括下述步骤：
步骤A、通过通讯模块10读取数据是读取上位机下发的锂-液流电池联合储能电站总有功功率实时需求值和电池储能电站系统运行的实时数据，主要包括：电池储能电站总有功功率实时需求值、电池储能电站中各锂电池储能机组的可控信号、各液流电池储能机组的可控信号、各锂电池储能机组和液流电池储能机组的SOC值信号以及各锂电池储能机组和液流电池储能机组的最大允许放电功率和最大允许充电功率等，然后将数据传至数据存储与管理模块20进行存储和管理。
步骤B、基于总功率协调控制模块实时计算储能电站中锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值；
步骤C、基于实时功率分配模块，对锂电池储能子站和液流电池储能子站的功率命令值进行实时分配，以确定出各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值；
步骤D、将步骤C计算出的各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值在数据存储与管理模块进行汇总后，通过通讯模块输出。
在步骤B中，所述锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值的计算方法如下：
B1)基于滤波算法对电池储能电站总有功功率实时需求值P储能全站进行滤波处理。例如可采用加权移动平均滤波器或低通滤波器等控制方案。例如，对P储能全站滤波后的低频部分功率可由锂电池储能子站来分担。即，锂电池储能子站的有功功率命令值如下式所示计算。
P锂子站＝f滤波(P储能全站)                                     (1)
即：
Figure BDA0000128041640000161
B2)对P储能全站滤波处理后的剩余部分功率由液流电池储能子站来分担。即，液流电池储能子站的有功功率命令值如下式所示计算。
P液流子站＝P储能全站-f滤波(P储能全站)                         (3)
上式(2)中，WMA表示加权移动平均，T滤波表示一阶滤波常数。
B3)判断锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值P锂子站和P液流子站，是否满足下列锂电池储能子站和液流电池储能子站有功功率的最大允许放电功率和最大允许充电功率约束条件；
Figure BDA0000128041640000162
Figure BDA0000128041640000163
Figure BDA0000128041640000164
B4)如果有违上述反约束条件(4)-(7)的锂电池储能子站或液流电池储能子站的功率命令值，则执行下列步骤B5，否则结束。
B5)所述锂电池储能子站和液流电池储能子站有功功率命令值计算方法如下：
(1)当电池储能电站总有功功率实时需求值P储能全站为正值时，
Figure BDA0000128041640000166
Figure BDA0000128041640000167
(2)当电池储能电站总有功功率实时需求值P储能全站为负值时，
Figure BDA0000128041640000168
Figure BDA0000128041640000171
式(1)-(11)中，
Figure BDA0000128041640000172
为锂电池储能子站的最大允许放电功率；
Figure BDA0000128041640000173
为锂电池储能子站的最大允许充电功率；
Figure BDA0000128041640000174
为液流电池储能子站的最大允许放电功率；
Figure BDA0000128041640000175
为液流电池储能子站的最大允许充电功率。
在步骤C中，所述锂电池储能机组有功功率命令值的计算方法如下：
步骤C1、当锂电池储能子站有功功率需求P锂子站为正值时，表示该锂电池储能子站将处于放电状态，则基于各锂电池储能机组的荷电状态(State of Charge：SOC)和最大允许放电功率值，通过下列步骤计算各锂电池储能机组有功功率命令值P锂i：
C11)设定锂电池储能子站中被限制在最大允许放电功率的锂电池储能机组数量为M＝0，并计算各锂电池储能机组i的功率命令值；
Figure BDA0000128041640000176
C12)判断各锂电池储能机组i的有功功率P锂i是否满足下列锂电池储能机组有功功率的最大允许放电功率约束条件：
如果有违上述反约束条件(13)的锂电池储能机组，则M＝M+1，并执行下列步骤C13；否则跳转至步骤C15；
C13)基于下式计算出违反最大允许放电功率约束条件的各锂电池储能机组i的放电功率特征值：
Figure BDA0000128041640000178
C14)基于以下量度标准，应用贪婪算法，从违反最大允许放电功率约束条件的储能机组中选出一个电池储能机组k。具体实施方法如下：首先从违反最大允许放电功率约束条件的相应机组中找出放电功率特征值最大的电池储能机组k。如果有若干个满足条件储能机组时，从满足条件储能机组中选取SOC锂k为最大的锂电池储能机组k。
选定的液流电池储能机组k的有功功率命令值如下列公式计算：
Figure BDA0000128041640000179
其他没有被限制在最大允许放电功率的锂电池储能机组j的功率命令值如下式计算：
Figure BDA0000128041640000181
跳转至步骤C12。
C15)判断步骤C11或C14计算得出的各锂电池储能机组i的功率命令值P锂i的和是否满足下列约束条件；
如果不满足式(17)所示的判断条件，则基于下式重新计算其余没有被限制在最大允许放电功率的各锂电池储能机组j的功率命令值：
Figure BDA0000128041640000183
步骤C2、当锂电池储能子站有功功率需求P锂子站为负值时，表示该锂电池储能子站将处于充电状态，则基于各锂电池储能机组的放电状态和最大允许充电功率值，通过下列步骤计算各锂电池储能机组有功功率命令值P锂i：
C21)设定锂电池储能子站中被限制在最大允许充电功率的锂电池储能机组数量为N＝0，并计算各锂电池储能机组i的功率命令值；
Figure BDA0000128041640000184
C22)判断各锂电池储能机组i的有功功率P锂i是否满足下列储能机组有功功率的最大允许充电功率约束条件：
Figure BDA0000128041640000185
如果有违反上述约束条件(20)的锂电池储能机组时，则N＝N+1，执行下列步骤C23；否则跳转至步骤C25。
C23)基于下式计算出违反最大允许充电功率约束条件的各锂电池储能机组i的充电功率特征值：
Figure BDA0000128041640000186
C24)基于以下量度标准，应用贪婪算法从违反最大允许充电功率约束条件的锂电池储能机组中选出一个电池储能机组k。具体实施方法如下：首先从违反最大允许充电功率约束条件的储能机组中找出充电功率特征值最大的锂电池储能机组k。如果有若干个满足条件机组时，从满足条件机组中选取一个SOC锂k为最小的锂电池储能机组k。
选定的锂电池储能机组k的有功功率命令值如下列公式计算：
其他没有被限制在最大允许充电功率的锂电池储能机组j的有功功率命令值如下列公式计算：
SOD锂j＝1-SOC锂j                                (24)
跳转至步骤C22。
C25)判断步骤C21或C24计算得出的各锂电池储能机组i的功率命令值P锂i的和是否满足下列约束条件；
Figure BDA0000128041640000193
如果不满足式(25)所示的判断条件，则基于下式重新计算其余没有被限制在最大允许充电功率的各锂电池储能机组j的功率命令值：
Figure BDA0000128041640000194
式(12)-(26)中，u锂i为i号锂电池储能机组的可控状态，该状态通过步骤A读取，当该锂电池储能机组远程可控时，此状态值为1，其他值为0；SOC锂i为i号锂电池储能机组的荷电状态；SOD锂i为i号锂电池储能机组的放电状态；
Figure BDA0000128041640000195
为i号锂电池储能机组的最大允许放电功率；
Figure BDA0000128041640000196
为i号锂电池储能机组的最大允许充电功率；N为锂电池储能机组个数。
步骤C3、当锂电池储能子站有功功率需求为零时，表示该锂电池储能子站将处于零功率状态，则直接将所有锂电池储能机组的有功功率命令值均设置为0。
在步骤C中，所述液流电池储能机组有功功率命令值的计算方法如下：
步骤C4、当液流电池储能子站有功功率需求P液流子站为正值时，表示该液流电池储能子站将处于放电状态，则基于各液流电池储能机组的荷电状态(State of Charge：SOC)和最大允许放电功率值，通过下列步骤计算各液流电池储能机组有功功率命令值P液流i：
C41)设定液流电池储能子站中被限制在最大允许放电功率的液流电池储能机组数量为M’＝0，并计算各液流电池储能机组i的功率命令值；
Figure BDA0000128041640000201
C42)判断各液流电池储能机组i的有功功率P液流i是否满足下列液流电池储能机组有功功率的最大允许放电功率约束条件：
Figure BDA0000128041640000202
如果有违反上述约束条件的液流电池储能机组，则M’＝M′+1，并执行下列步骤C43；否则跳转至步骤C45；
C43)基于下式计算出违反最大允许放电功率约束条件的各液流电池储能机组i的放电功率特征值：
C44)基于以下量度标准，应用贪婪算法，从违反最大允许放电功率约束条件的液流电池储能机组中选出一个液流电池储能机组i。具体实施方法如下：首先找出放电功率特征值最大的液流电池储能机组i。如果有若干个满足条件液流电池储能机组时，从满足条件储能机组中选取SOC液流i为最大的液流电池储能机组i。
选定的液流电池储能机组i的有功功率命令值如下列公式计算：
其他没有被限制在最大允许放电功率的液流电池储能机组j的功率命令值如下列公式计算：
Figure BDA0000128041640000205
Figure BDA0000128041640000206
跳转至步骤C42。
C45)判断上述步骤计算得出的各液流电池储能机组i的功率命令值P液流i总和是否满足下列约束条件：
如果不满足式(33)所示的判断条件，则基于下式重新计算其余没有被限制在最大允许放电功率的各液流电池储能机组j的功率命令值：
Figure BDA0000128041640000213
式(31)-(35)中，P液流i为被限制在最大允许放电功率值的M′个液流电池储能机组的功率命令值。
步骤C5、当液流电池储能子站有功功率需求P液流子站为负值时，表示该液流电池储能子站将处于充电状态，则基于各液流电池储能机组的放电状态和最大允许充电功率值，通过下列步骤计算各液流电池储能机组有功功率命令值P液流i：
C51)设定液流电池储能子站中被限制在最大允许充电功率的液流电池储能机组数量为N’＝0，并计算各液流电池储能机组i的功率命令值；
Figure BDA0000128041640000214
Figure BDA0000128041640000215
C52)判断各液流电池储能机组i的有功功率P液流i是否满足下列液流电池储能机组的最大允许充电功率约束条件：
Figure BDA0000128041640000216
如果有违反上述约束条件的液流电池储能机组时，则N’＝N’+1，执行下列步骤C53；否则结束。
C53)基于下式计算出违反最大允许充电功率约束条件的各液流电池储能机组i的充电功率特征值：
Figure BDA0000128041640000221
C54)基于以下量度标准，应用贪婪算法从违反最大允许充电功率约束条件的储能机组中选出一个液流电池储能机组i。具体实施方法如下：首先从违反最大允许充电功率约束条件的储能机组中找出充电功率特征值最大的液流电池储能机组i。如果有若干个满足条件机组时，从满足条件机组中选取一个SOC液流i为最小的液流电池储能机组i。
选定的液流电池储能机组i的有功功率命令值如下列公式计算：
其他没有被限制在最大允许充电功率的液流电池储能机组j的有功功率命令值如下列公式计算：
Figure BDA0000128041640000224
SOD液流j＝1-SOC液流j                                (43)
跳转至步骤C52。
C55)判断上述步骤计算得出的各液流电池储能机组i的有功功率命令值P液流i总和是否满足下列约束条件：
Figure BDA0000128041640000225
如果不满足式(44)所示的判断条件，则基于下式重新计算其余没有被限制在最大允许充电功率的各液流电池储能机组j的功率命令值：
Figure BDA0000128041640000226
Figure BDA0000128041640000231
式(41)-(46)中，P液流i为被限制在最大允许充电功率值的N′个液流电池储能机组的功率命令值。
步骤C6、当液流电池储能子站有功功率命令值P液流子站为零时，表示该液流电池储能子站将处于零功率的热备用状态。如果能判断出这种状态持续时间不是很长，则为了使液流电池储能机组交流并网侧的有功功率值保持零，通过下列步骤计算各液流电池储能机组有功功率命令值P液流i：
C61)基于下式计算各液流电池储能机组i的有功功率命令值；
Figure BDA0000128041640000232
C62)判断各液流电池储能机组i的有功功率命令值P液流i是否满足下列液流电池储能机组的最大允许放电功率约束条件；
Figure BDA0000128041640000233
如果有违反上述约束条件的液流电池储能机组时，执行下列步骤C63，否则结束。
C63)基于以下判断条件，进行处理：
如果允许从电网侧取电给液流电池储能机组，以维持零功率热备运行状态时，另P液流i为零，并使用电网侧供电来供给液流电池储能机组功耗。
如果不允许从电网侧取电给液流电池储能机组，以维持零功率热备运行状态时，另P液流i为零，并对液流电池储能机组做停机处理。
式(27)-(48)中，u液流i为i号液流电池储能机组的可控状态，该状态通过步骤A读取，当该液流电池储能机组远程可控时，此状态值为1，其他值为0；SOC液流i为i号液流电池储能机组的荷电状态；SOD液流i为i号液流电池储能机组的放电状态；
Figure BDA0000128041640000234
为i号液流电池储能机组的最大允许放电功率；
Figure BDA0000128041640000235
为i号液流电池储能机组的最大允许充电功率；R为液流电池储能子站中液流电池储能机组的总数量；
Figure BDA0000128041640000236
Figure BDA0000128041640000237
分别为i号、j号液流电池储能机组的系统功耗值，该系统功耗值均通过查表法得到。
上面各公式中所提及的功耗值均属于系统功耗值，在实际实施本专利过程中，可通过实验方法来确定不同液流电池储能机组的系统功耗值与充放电功率之间的对应关系图表。该实验方法的具体步骤为：首先、通过手动设定液流电池储能子单元的充放电功率，在离线综合实验中分别确定出液流电池储能机组在充电或放电状态下，不同充放电功率值与系统功耗值之间的对应关系以及液流电池储能机组在零功率状态下的系统功耗值。然后、基于这些试验数据，即可确定出不同液流电池储能机组的图表。
本例中，采用上述实验方法对某175kW液流电池储能机组进行实验，得到如图4所示充放电功率与系统功耗之间的对应关系图表，该机组的实时系统功耗值可采用查表法查找图4的关系图表得出系统功耗值。本例中，以上述公式(32)的系统功耗值为例进行说明，先求得上式等号右边大括号中的功率值(其中P液流i在式(30)中求得)，再到图4中查找该功率值(横坐标)所对应的纵坐标值，该纵坐标值即为某175kW液流电池储能机组的系统功耗值
Figure BDA0000128041640000241
其余机组的系统功耗值也按照该查表法获得，在此不再赘述。
图4中，纵坐标为该机组的系统功耗值，横坐标为某175kW液流电池储能机组的充放电功率值，其中横坐标为0时代表175KW液流电池储能机组处于零功率的热备用状态；横坐标为正值代表175KW液流电池储能机组处于放电状态；横坐标为负值代表175KW液流电池储能机组处于充电状态。
本发明的方法和系统通过工控机和通信平台完成锂-液流电池联合储能电站的实时功率分配方法，可实现对锂-液流电池联合储能电站实时功率的有效控制和分配目的。采用上述技术方案，本发明具有实时分配锂-液流电池联合储能电站的总有功功率需求，实时监控SOC值等功能，从而可以准确、便捷、有效的实施锂-液流电池联合储能电站实时功率控制功能。
如果只是根据锂-液流电池联合储能电站总功率需求和各电池储能机组荷电状态SOC直接计算电池储能电站中各电池储能机组的功率命令值，则可能出现电池储能机组功率命令值超过其允许充、放电功率(深度)上下极限的情况，当出现这种超限情况时，如不及时进行自适应修正和在线处理，会因下发功率命令值超出设备工作能力而导致各电池储能机组分配功率误差变大，并存在难以满足整个电池储能电站总功率需求的弊端；正由于本发明增加了“通过滤波方法和锂、液流电池储能子站允许充放电功率约束条件来确定锂、液流电池储能子站的功率命令值，然后根据锂、液流电池储能子站的功率命令值来分别判断锂、液流电池储能电站的状态，并通过相应控制策略以及贪婪算法来计算锂、液流电池储能子站中各电池储能机组的功率命令值，同时有效考虑可表示锂、液流电池储能机组实时功率特性的允许充放电功率约束条件(即，各锂、液流电池储能机组最大允许放电功率，各锂、液流电池储能机组最大允许充电功率等约束条件)以及各液流电池储能机组的系统功耗至控制算法和系统中”等步骤，所以不仅克服了上述弊端，还对大规模兆瓦级锂-液流电池联合储能电站的中的各锂电池储能机组和各液流电池储能机组产生了更好的在线分配和实时监控的效果，更便于应用及实现。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，结合上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (9)

1.一种锂-液流电池联合储能电站的实时功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、读取并存储电池储能电站总有功功率实时需求值及该电站的相关运行数据；
B、根据步骤A读取的总有功功率实时需求值和实时数据，计算出电池储能电站中锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值；
C、对锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值进行再分配后，分别确定各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值；
D、对各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值进行汇总后输出至电池储能电站。
2.如权利要求1所述的实时功率分配方法，其特征在于，在步骤A中，所述电池储能电站的相关运行数据包括：电池储能电站中各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的可控状态、荷电状态值、最大允许放电功率以及最大允许充电功率。
3.如权利要求1所述的实时功率分配方法，其特征在于，所述步骤B包括如下步骤：
B1)对电池储能电站总有功功率实时需求值进行滤波处理，滤波后的低频部分功率即为锂电池储能子站的有功功率命令值；
B2)经过步骤B1滤波后，除了低频部分功率以外的剩余部分功率即为液流电池储能子站的有功功率命令值；
B3)判断锂电池储能子站的有功功率命令值是否满足相应子站的最大允许放、充电功率约束条件以及判断液流电池储能子站的有功功率命令值是否满足相应子站的最大允许放、充电功率约束条件；
B4)如果有锂电池储能子站或液流电池储能子站的有功功率命令值违反约束条件的，则执行步骤B5，否则结束判断；
B5)通过电池储能电站总有功功率实时需求值、锂电池储能子站和液流电池储能子站的最大允许放电功率以及锂电池储能子站和液流电池储能子站的最大允许充电功率重新计算步骤B4中违反约束条件的锂电池储能子站或液流电池储能子站的有功功率命令值；
所述锂电池储能子站的最大允许放电功率为各可控锂电池储能机组的最大允许放电功率之和，所述液流电池储能子站的最大允许放电功率为各可控液流电池储能机组的最大允许放电功率之和，所述锂电池储能子站的最大允许充电功率为各可控锂电池储能机组的最大允许充电功率之和，所述液流电池储能子站的最大允许充电功率为各可控液流电池储能机组的最大允许充电功率之和。
4.如权利要求3所述的实时功率分配方法，其特征在于，所述步骤B3中的约束条件为：
当锂电池储能子站的有功功率命令值大于零时，则锂电池储能子站的有功功率命令值小于等于锂电池储能子站的最大允许放电功率；
当锂电池储能子站的有功功率命令值小于零时，则锂电池储能子站的有功功率命令值的绝对值小于等于锂电池储能子站的最大允许充电功率的绝对值；
当液流电池储能子站的有功功率命令值大于零时，则液流电池储能子站的有功功率命令值小于等于液流电池储能子站的最大允许放电功率；
当液流电池储能子站的有功功率命令值小于零时，则液流电池储能子站的有功功率命令值的绝对值小于等于液流电池储能子站的最大允许充电功率的绝对值。
5.如权利要求3所述的实时功率分配方法，其特征在于，所述步骤B5中，重新计算步骤B4中违反约束条件的锂电池储能子站或液流电池储能子站的有功功率命令值的方法包括：
当电池储能电站总有功功率实时需求值为正值时，通过锂电池或液流电池储能子站的最大允许放电功率占锂电池储能子站最大允许放电功率与液流电池储能子站最大允许放电功率总和的比例值、再乘以电池储能总站总有功功率实时需求值，分别得到锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值；
当电池储能电站总有功功率实时需求值为负值时，通过锂电池或液流电池储能子站的最大允许充电功率占锂电池储能子站最大允许充电功率与液流电池储能子站最大允许充电功率总和的比例值、再乘以电池储能总站总有功功率实时需求值，分别得到锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值。
6.如权利要求1所述的实时功率分配方法，其特征在于，在步骤C中，首先对步骤B计算出的锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值分别进行再分配，直接计算出各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值；在进行再分配过程中，判断是否有违反各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的最大允许充、放电功率限制的情况发生，如果有，则基于贪婪算法进行在线修正、并对各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值进行再计算；否则结束判断。
7.如权利要求1或6所述的实时功率分配方法，其特征在于，步骤C的具体步骤包括：
步骤C1、当锂电池储能子站有功功率需求为正值时，表示该锂电池储能子站将处于放电状态，则计算各锂电池储能机组有功功率命令值的方法包括：
C11)设定锂电池储能子站中被限制在最大允许放电功率的锂电池储能机组数量为M，并对该变量M进行初始化；通过可控锂电池储能机组的荷电状态占锂电池储能子站中所有可控锂电池储能机组的荷电状态总和的比例值、再乘以锂电池储能子站有功功率命令值，来计算所有锂电池储能机组的有功功率命令值；所述可控锂电池储能机组的荷电状态为该机组的荷电状态与其可控状态的乘积；
C12)判断所有锂电池储能机组的有功功率命令值是否满足最大允许放电功率约束条件，如果有锂电池储能机组违反该约束条件时，则进行M＝M+1，并执行步骤C13；否则跳转至步骤C15；
C13)通过计算违反最大允许放电功率约束条件的锂电池储能机组有功功率命令值占该机组最大允许放电功率的比例值，分别求得违反最大允许放电功率约束条件的各锂电池储能机组的放电功率特征值；
C14)从违反最大允许放电功率约束条件的各锂电池储能机组中挑选放电功率特征值最大的锂电池储能机组，如果有一个以上的储能机组满足条件时，再从中选取一个荷电状态值最大的锂电池储能机组，然后将该机组的最大允许放电功率设为其有功功率命令值；并通过下式重新计算其余没有被限制在最大允许放电功率的各锂电池储能机组的有功功率命令值后，跳转至步骤C12；
Figure FDA0000128041630000031
C15)判断上述步骤计算得出的各锂电池储能机组的功率命令值总和是否满足锂电池储能子站有功功率供需平衡约束条件，如果不满足判断条件，则重新计算其余没有被限制在最大允许放电功率的各锂电池储能机组的有功功率命令值：
Figure FDA0000128041630000032
步骤C2、当锂电池储能子站有功功率需求为负值时，表示该锂电池储能子站将处于充电状态，则计算各锂电池储能机组的有功功率命令值的方法包括：
C21)设定锂电池储能子站中被限制在最大允许充电功率的锂电池储能机组数量为N，并对该变量N进行初始化；通过可控锂电池储能机组的放电状态占锂电池储能子站中所有可控锂电池储能机组的放电状态总和的比例值、再乘以锂电池储能子站有功功率需求，来计算所有锂电池储能机组的有功功率命令值；所述可控锂电池储能机组的放电状态为该机组的放电状态与其可控状态的乘积；
C22)判断所有锂电池储能机组的有功功率命令值是否满足最大允许充电功率约束条件，如果有锂电池储能机组违反该约束条件时，则进行N＝N+1，并执行步骤C23；否则跳转至步骤C25；
C23)通过计算违反最大允许充电功率约束条件的锂电池储能机组有功功率命令值占该机组最大允许充电功率的比例值，分别求得违反最大允许充电功率约束条件的各锂电池储能机组的充电功率特征值；
C24)从违反最大允许充电功率约束条件的各锂电池储能机组中挑选充电功率特征值最大的锂电池储能机组，如果有一个以上的储能机组满足条件时，再从中选取一个荷电状态值最小的锂电池储能机组，然后将该机组的最大允许充电功率作为其有功功率命令值；并通过下式重新计算其余没有被限制在最大允许充电功率的各锂电池储能机组的有功功率命令值后，跳转至步骤C22；
Figure FDA0000128041630000041
C25)判断上述步骤计算得出的各锂电池储能机组的功率命令值的和是否满足锂电池储能子站有功功率供需平衡约束条件，如果不满足判断条件，则重新计算其余没有被限制在最大允许充电功率的各锂电池储能机组的有功功率命令值：
Figure FDA0000128041630000042
步骤C3、当锂电池储能子站有功功率需求为零时，表示该锂电池储能子站将处于零功率状态，则直接设置所有锂电池储能机组的有功功率命令值为0；
步骤C4、当液流电池储能子站有功功率需求为正值时，表示该液流电池储能子站将处于放电状态，则计算各液流电池储能机组的有功功率命令值的方法包括：
C41)设定液流电池储能子站中被限制在最大允许放电功率的液流电池储能机组数量为M’，并对该变量M’进行初始化；通过可控液流电池储能机组的荷电状态占液流电池储能子站中所有可控液流电池储能机组的荷电状态总和的比例值、再乘以液流电池储能子站有功功率需求，来计算所有液流电池储能机组的有功功率命令值；所述可控液流电池储能机组的荷电状态为该机组的荷电状态与其可控状态的乘积；
C42)判断所有液流电池储能机组的有功功率命令值是否满足最大允许放电功率约束条件，如果有液流电池储能机组违反该约束条件时，则进行M’＝M’+1，并执行步骤C43；否则跳转至步骤C45；
C43)通过计算违反最大允许放电功率约束条件的液流电池储能机组有功功率命令值占该机组最大允许放电功率的比例值，分别求得违反最大允许放电功率约束条件的各液流电池储能机组的放电功率特征值；
C44)从违反最大允许放电功率约束条件的各液流电池储能机组中挑选放电功率特征值最大的液流电池储能机组，如果有一个以上的储能机组满足条件时，再从中选取一个荷电状态值最大的液流电池储能机组，然后将该机组的最大允许放电功率作为其有功功率命令值；并通过下式重新计算其余没有被限制在最大允许放电功率的各液流电池储能机组的有功功率命令值后，跳转至步骤C42；
Figure FDA0000128041630000051
C45)判断上述步骤计算得出的各液流电池储能机组的功率命令值的和是否满足液流电池储能子站有功功率供需平衡的约束条件，如果不满足判断条件，则重新计算其余没有被限制在最大允许放电功率的各液流电池储能机组的功率命令值：
Figure FDA0000128041630000052
步骤C5、当液流电池储能子站有功功率需求为负值时，表示该液流电池储能子站将处于充电状态，则计算各液流电池储能机组的有功功率命令值的方法包括：
C51)设定液流电池储能子站中被限制在最大允许充电功率的液流电池储能机组数量为N’，并对该变量N’进行初始化；通过可控液流电池储能机组的放电状态占液流电池储能子站中所有可控液流电池储能机组放电状态总和的比例值、再乘以液流电池储能子站有功功率需求，来计算所有液流电池储能机组的有功功率命令值；所述可控液流电池储能机组的放电状态为该机组的放电状态与其可控状态的乘积；
C52)判断所有液流电池储能机组的有功功率命令值是否满足最大允许充电功率约束条件，如果有液流电池储能机组违反该约束条件时，则进行N’＝N’+1，并执行步骤C53；否则跳转至步骤C55；
C53)通过计算违反最大允许充电功率约束条件的液流电池储能机组有功功率命令值占该机组最大允许充电功率的比例值，分别求得违反最大允许充电功率约束条件的各液流电池储能机组的充电功率特征值；
C54)从违反最大允许充电功率约束条件的各液流电池储能机组中挑选充电功率特征值最大的液流电池储能机组，如果有一个以上的储能机组满足条件时，再从中选取一个荷电状态值最小的液流电池储能机组，然后将该机组的最大允许充电功率作为其有功功率命令值；并通过下式重新计算其余没有被限制在最大允许充电功率的各液流电池储能机组的有功功率命令值后，跳转至步骤C52；
Figure FDA0000128041630000061
C55)判断上述步骤计算得出的各液流电池储能机组的功率命令值的和是否满足液流电池储能子站有功功率供需平衡的约束条件，如果不满足判断条件，则重新计算其余没有被限制在最大允许充电功率的各液流电池储能机组的功率命令值：
Figure FDA0000128041630000062
步骤C6、当液流电池储能子站的有功功率需求为零时，表示该液流电池储能子站将处于零功率的热备用状态，则计算各液流电池储能机组的有功功率命令值的方法包括：
C61)通过查表法获得各液流电池储能机组的功耗值，并基于各液流电池储能机组的可控状态与功耗值计算各液流电池储能机组的有功功率命令值；
C62)判断各液流电池储能机组的有功功率命令值是否满足最大允许放电功率约束条件，如果有液流电池储能机组违反该约束条件时，则执行步骤C63，否则结束判断；
C63)基于以下判断条件，对各液流电池储能机组进行相应处理：
如果允许从电网侧取电给液流电池储能机组，以维持零功率热备运行状态时，则另该液流电池储能机组的有功功率命令值为零，并使用电网侧供电来供给该液流电池储能机组功耗；
如果不允许从电网侧取电给该液流电池储能机组，以维持零功率热备运行状态时，则另该液流电池储能机组的有功功率命令值为零，并对该液流电池储能机组做停机处理。
式中，u锂j、u液流j为j号锂电池、液流电池储能机组的可控状态值；SOC锂j、SOC液流j为j号锂电池、液流电池储能机组的荷电状态；SOD锂j和SOD液流j为j号锂电池、液流电池储能机组的放电状态，SOD锂j＝1-SOC锂j，SOD液流j＝1-SOC液流j；
Figure FDA0000128041630000063
和为i号锂电池储能机组的最大允许放电功率和最大允许充电功率；P锂子站和P液流子站为锂电池和液流电池储能子站的有功功率命令值；L、R为锂电池、液流储能机组的总数量；
Figure FDA0000128041630000065
为j号液流电池储能机组的功耗值。
8.如权利要求7所述的实时功率分配方法，其特征在于，
所述步骤C12中最大允许放电功率约束条件为：锂电池储能机组有功功率命令值小于等于该机组的最大允许放电功率；所述步骤C22中最大允许充电功率约束条件为：锂电池储能机组有功功率命令值的绝对值小于等于该机组最大允许充电功率的绝对值；所述步骤C15和C25中锂电池储能子站有功功率供需平衡约束条件为：各锂电池储能机组的功率命令值的和等于当前锂电池储能子站的有功功率需求；所述步骤C42中最大允许放电功率约束条件为：液流电池储能机组有功功率命令值小于等于该机组的最大允许放电功率；所述步骤C52中最大允许充电功率约束条件为：液流电池储能机组有功功率命令值的绝对值小于等于该机组最大允许充电功率的绝对值；所述步骤C45和C55中液流电池储能子站有功功率供需平衡约束条件为：各液流电池储能机组的功率命令值的和等于当前液流电池储能子站的有功功率需求；所述步骤C62中最大允许放电功率约束条件为：各液流电池储能机组有功功率命令值小于等于该液流电池储能机组的最大允许放电功率。
9.一种锂-液流电池联合储能电站的实时功率分配系统，其特征在于，该系统包括：
通讯模块，用于读取电池储能电站的总有功功率实时需求值及该电站的相关运行数据，以及将各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值输出至电池储能电站；
数据存储与管理模块，用于存储通讯模块所读取的总有功功率实时需求值和实时数据，以及将实时功率分配器返回的各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值汇总后传至通讯模块；
总功率协调控制模块，用于实时计算电池储能电站中锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值；和
实时功率分配模块，用于对锂电池储能子站和液流电池储能子站的有功功率命令值进行实时分配，以确定出各锂电池储能机组和各液流电池储能机组的有功功率命令值。
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