CN104716693A - 一种分布式储能电池的能量管理方法及控制器、系统 - Google Patents

一种分布式储能电池的能量管理方法及控制器、系统 Download PDF

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Abstract

一种分布式储能电池的能量管理方法及控制器、系统，该方法包括：获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据；根据预设的能量管理目标选取能量管理模型；基于选取的能量管理模型，根据电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据计算至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率；根据预设时段以及计算得到的充电功率和/或放电功率制定电池充放电时间表；发送电池充放电时间表给电池管理器，以使电池管理器根据电池充放电时间表控制储能电池工作。可根据多个用户单元储能电池的不同状态控制储能电池充放电，延长电池寿命。

Description

一种分布式储能电池的能量管理方法及控制器、系统
技术领域
本发明涉及能源控制领域，尤其涉及一种分布式储能电池的能量管理方法及控制器、系统。
背景技术
随着经济的发展，石化能源逐渐紧张，含有复合式新型能源的微电网技术得到了越来越多的重视与应用，微电网是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。而储能电池是保证系统安全稳定运行的重要组成，通过对储能电池的充放电控制，可提高供电可靠性、改善电能质量等。基于系统运行成本、能源效率等因素，对于储能电池实行能量管理能够有效地使电池的充放电以及各种电源的能量分配得到优化。
然而，电池的频繁充放和过充过放将会对电池本体造成极大的损害。在现有技术中，通过在微电网的运行过程中实时监测储能电池的荷电状态，并根据大电网的负荷情况或者电价在用电的峰时段、谷时段与平时段的变化采用不同的能量优化策略，从而控制储能电池的充放电。现有技术所采用的能量优化策略只考虑储能电池的容量状态，忽略了电池在不同老化程度下的充放电功率和充放电次数限制，影响电池寿命。此外，能量管理的实施监测对象单一，仅仅针对单个用户单元中的储能电池进行监测，并不能面向多个用户单元中的储能电池，阻碍了微电网的快速发展和应用。
发明内容
本发明实施例提供一种储能电池的能量管理的方法及控制器、系统，可根据多个用户单元的储能电池的不同状态控制储能电池充放电，延长电池寿命。
本发明实施例第一方面提供一种储能电池的能量管理的方法，包括：
获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据；
根据预设的能量管理目标选取能量管理模型；
基于所述选取的能量管理模型，根据所述电价数据、所述可再生能源发电功率数据、所述负载功率数据以及所述储能电池状态数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率；
根据所述预设时段以及所述计算得到的充电功率和/或放电功率制定电池充放电时间表；
发送所述电池充放电时间表给电池管理器，以使所述电池管理器根据所述电池充放电时间表控制所述储能电池工作。
在本发明实施例第一方面的第一种可能的实现方式中，所述获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据包括：
向所述至少一个用户单元的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及所述电池管理器发送获取数据指令；
接收所述至少一个用户单元的电价获取计算器发送的电价数据、所述可再生能源发电功率计算器发送的所述可再生能源发电功率数据、所述负载功率计算器发送的所述负载功率数据以及所述电池管理器发送的所述储能电池状态数据。
结合本发明实施例第一方面的实现方式，在本发明实施例第一方面的第二种可能的实现方式中，所述能量管理模型包括削峰填谷模型以及差价收益模型，所述削峰填谷模型以所述至少一个用户单元的电网输入功率与负载功率平均值的差值的累加值最小作为目标函数，所述差价收益模型以根据所述至少一个用户单元的所述可再生能源发电功率的平均值、所述储能电池的充电功率和放电功率而得到的收益最大为目标函数。
结合本发明实施例第一方面的第二种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第三种可能的实现方式中，若所述能量管理模型为所述削峰填谷模型，则所述削峰填谷模型的目标函数的表达式为：
F = min ( Σ j = 1 m Σ i = 1 n ( P Lij - P Liavg - P Rij - P Bij ) 2 )
其中，各符号定义如下：n为所述用户单元的数量，m为所述电池充放电时间表平均划分的时段数，PLij为第i个用户单元在第j时段的所述用户单元的负载功率，PLiavg为所述第i个用户单元在所述电池充放电时间表中所述用户单元的负载功率平均值，且PRij为所述第i个单元在所述第j时段的所述可再生能源发电功率，PBij为所述第i个单元在所述第j时段的所述储能电池的充放电功率，所述PBij为正值时表示所述储能电池在所述第j时段的放电功率，所述PBij为负值时表示所述储能电池在所述第j时段的充电功率。
结合本发明实施例第一方面的第二种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第四种可能的实现方式中，若所述能量管理模型为所述差价收益模型，则所述差价收益模型的目标函数的表达式为：
F = max ( Σ i = 1 n Σ j = 1 m p ( j ) · t · ( P Rij ‾ + P disij - P chij ) )
其中，各符号定义如下：n为所述用户单元的数量，m为所述电池充放电时间表平均划分的时段数，t为每个时段的时间长度，p(j)为第j时段的电价，为第i个单元在所述第j时段的所述可再生能源发电功率的平均值，且Pdisij为所述第i个单元在所述第j时段的放电功率，Pchij为所述第i个单元在所述第j时段的充电功率。
结合本发明实施例第一方面的实现方式，在本发明实施例第一方面的第五种可能的实现方式中，所述基于所述选取的能量管理模型，根据所述电价数据、所述可再生能源发电功率数据、所述负载功率数据以及所述储能电池状态数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率包括：
基于所述选取的能量管理模型，根据所述至少一个用户单元的电价数据、所述可再生能源发电功率数据以及所述负载功率数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率；
根据预设的限定参数调整所述计算得到的充电功率和/或放电功率，所述预设的限定参数是根据所述储能状态数据确定的。
结合本发明实施例第一方面的第五种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第六种可能的实现方式中，所述限定参数包括：预设的总容量阈值、预设的备电容量阈值、预设的充放电功率阈值以及预设的充放电循环次数，其中：
所述预设的总容量阈值限定所述储能电池的总荷电容量的使用范围；
所述预设的备电容量阈值要求在调度所述储能电池时所述储能电池的荷电容量大于或等于预设的备电容量；
所述预设的充放电功率阈值要求所述充电功率小于或等于所述储能电池当前老化程度下的充电功率的上限，所述放电功率小于或等于所述储能电池当前老化程度下的放电功率的上限；
所述预设的充放电循环次数要求所述储能电池的充放电循环次数小于或等于所述储能电池当前老化程度下的充放电循环次数的上限。
本发明实施例第二方面提供一种能量管理控制器，包括：
获取模块，用于获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据；
选取模块，用于根据预设的能量管理目标选取能量管理模型；
计算模块，用于基于所述选取模块选取的能量管理模型，根据所述电价数据、所述可再生能源发电功率数据、所述负载功率数据以及所述储能电池状态数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率；
制定模块，用于根据所述预设时段以及所述计算得到的充电功率和/或放电功率制定电池充放电时间表；
发送模块，用于发送所述电池充放电时间表给电池管理器，以使所述电池管理器根据所述电池充放电时间表控制所述储能电池工作。
结合本发明实施例第一方面的实现方式，在本发明实施例第二方面的第一种可能的实现方式中，所述获取模块包括：
发送单元，用于向所述至少一个用户单元的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及所述电池管理器发送获取数据指令；
接收单元，用于接收所述至少一个用户单元的电价获取计算器发送的电价数据、所述可再生能源发电功率计算器发送的所述可再生能源发电功率数据、所述负载功率计算器发送的所述负载功率数据以及所述电池管理器发送的所述储能电池状态数据。
结合本发明实施例第二方面的实现方式，在本发明实施例第二方面的第二种可能的实现方式中，所述选取模块选取的能量管理模型包括削峰填谷模型以及差价收益模型，所述削峰填谷模型以所述至少一个用户单元的电网输入功率与负载功率平均值的差值的累加值最小作为目标函数，所述差价收益模型以根据所述至少一个用户单元的所述可再生能源发电功率的平均值、所述储能电池的充电功率和放电功率而得到的收益最大为目标函数。
结合本发明实施例第二方面的第二种可能的实现方式，在本发明实施例第二方面的第三种可能的实现方式中，若所述选取模块选取的能量管理模型为所述削峰填谷模型，则所述削峰填谷模型的目标函数的表达式为：
F = min ( Σ j = 1 m Σ i = 1 n ( P Lij - P Liavg - P Rij - P Bij ) 2 )
其中，各符号定义如下：n为所述用户单元的数量，m为所述电池充放电时间表平均划分的时段数，PLij为第i个用户单元在第j时段的所述用户单元的负载功率，PLiavg为所述第i个用户单元在所述电池充放电时间表中所述用户单元的负载功率平均值，且PRij为所述第i个单元在所述第j时段的所述可再生能源发电功率，PBij为所述第i个单元在所述第j时段的所述储能电池的充放电功率，所述PBij为正值时表示所述储能电池在所述第j时段的放电功率，所述PBij为负值时表示所述储能电池在所述第j时段的充电功率。
结合本发明实施例第二方面的第二种可能的实现方式，在本发明实施例第二方面的第四种可能的实现方式中，若所述选取模块选取的能量管理模型为所述差价收益模型，则所述差价收益模型的目标函数的表达式为：
F = max ( Σ i = 1 n Σ j = 1 m p ( j ) · t · ( P Rij ‾ + P disij - P chij ) )
其中，各符号定义如下：n为所述用户单元的数量，m为所述电池充放电时间表平均划分的时段数，t为每个时段的时间长度，p(j)为第j时段的电价，为第i个单元在所述第j时段的所述可再生能源发电功率的平均值，且Pdisij为所述第i个单元在所述第j时段的放电功率，Pchij为所述第i个单元在所述第j时段的充电功率。
结合本发明实施例第二方面的实现方式，在本发明实施例第二方面的第五种可能的实现方式中，所述计算模块包括：
计算单元，用于基于所述选取的能量管理模型，根据所述至少一个用户单元的电价数据、所述可再生能源发电功率数据以及所述负载功率数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率；
调整单元，用于根据预设的限定参数调整所述计算单元计算得到的充电功率和/或放电功率，所述预设的限定参数是根据所述储能状态数据确定的。
结合本发明实施例第二方面的第五种可能的实现方式，在本发明实施例第二方面的第六种可能的实现方式中，所述限定参数包括：预设的总容量阈值、预设的备电容量阈值、预设的充放电功率阈值以及预设的充放电循环次数，其中：
所述预设的总容量阈值限定所述储能电池的总荷电容量的使用范围；
所述预设的备电容量阈值要求在调度所述储能电池时所述储能电池的荷电容量大于或等于预设的备电容量；
所述预设的充放电功率阈值要求所述充电功率小于或等于所述储能电池当前老化程度下的充电功率的上限，所述放电功率小于或等于所述储能电池当前老化程度下的放电功率的上限；
所述预设的充放电循环次数要求所述储能电池的充放电次数小于或等于所述储能电池当前老化程度下的充放电循环次数的上限。
本发明实施例第三方面提供一种能量管理系统，包括：能量管理控制器、电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器，其中：
所述能量管理控制器，用于获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据，根据预设的能量管理目标选取能量管理模型，基于所述选取的能量管理模型，根据所述电价数据、所述可再生能源发电功率数据、所述负载功率数据以及所述储能电池状态数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率，根据所述预设时段以及所述计算得到的充电功率和/或放电功率制定电池充放电时间表，发送所述电池充放电时间表给电池管理器，以使所述电池管理器根据所述电池充放电时间表控制储能电池工作；
所述电价获取计算器，用于接收所述能量管理控制器发送的获取数据指令，根据所述获取数据指令将所述至少一个用户单元的电价数据发送给所述能量管理控制器；
所述可再生能源发电功率计算器，用于接收所述能量管理控制器发送的所述获取数据指令，根据所述获取数据指令将所述至少一个用户单元的所述可再生能源发电功率数据发送给所述能量管理控制器；
所述负载功率计算器，用于接收所述能量管理控制器发送的所述获取数据指令，根据所述获取数据指令将所述至少一个用户单元的负载功率数据发送给所述能量管理控制器；
所述电池管理器，用于接收所述能量管理控制器发送的所述电池充放电时间表，根据所述电池充放电时间表控制所述储能电池工作。
在本发明实施例第三方面的第一种可能的实现方式中，所述能量管理控制器，还用于基于所述选取的能量管理模型，根据所述至少一个用户单元的电价数据、所述可再生能源发电功率数据以及所述负载功率数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率，根据预设的限定参数调整所述计算得到的充电功率和/或放电功率，所述预设的限定参数是根据所述储能状态数据确定的；
所述电池管理器，还用于接收所述能量管理控制器发送的所述获取数据指令，根据所述获取数据指令将所述至少一个用户单元的所述储能电池状态数据发送给所述能量管理控制器。
本发明实施例中，能量管理控制器能够向能量管理系统的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器发送获取数据指令，每个用户单元的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器接收到能量管理控制器发送的指令之后，各自向能量管理控制器发送每个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据。能量管理控制器接收到这些数据后，根据预设的能量管理目标选取能量管理模型，包括削峰填谷模型以及差价收益模型。其中削峰填谷模型以至少一个用户单元的电网输入功率与负载功率平均值的差值的累加值最小作为目标函数，差价收益模型以根据至少一个用户单元的可再生能源发电功率的平均值、储能电池的充电功率和放电功率而得到的收益最大为目标函数。
此外，通过实施本发明，能量管理模型以预设的总容量阈值、备电容量阈值、功率阈值以及充放电循环次数阈值作为约束条件，在满足这些条件下控制储能电池充放电，能够延长储能电池的寿命。
进一步地，通过实施本发明，能量管理控制器能够同时对多个用户单元进行监测控制，所选取的模型也能适应实时变化的电价，节省了能量管理控制器的运营成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种分布式储能电池的能量管理方法的流程示意图；
图2是本发明实施例公开的另一种分布式储能电池的能量管理方法的流程示意图；
图3是本发明实施例在图2所示的另一种分布式储能电池的能量管理方法的基础上的功率曲线示意图；
图4是本发明实施例公开的再一种分布式储能电池的能量管理方法的流程示意图；
图5是本发明实施例公开的一种通信连接的架构示意图；
图6是本发明实施例公开的另一种通信连接的架构示意图；
图7是本发明实施例公开的一种能量管理控制器的结构示意图；
图8是本发明实施例公开的一种能量管理控制器的获取模块的结构示意图；
图9是本发明实施例公开的一种能量管理控制器的计算模块的结构示意图；
图10是本发明实施例的一种能量管理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种分布式储能电池的能量管理方法及控制器、系统，可根据多个用户单元的储能电池的不同状态控制储能电池充放电，延长电池寿命。以下分别进行详细说明。
请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种分布式储能电池的能量管理方法的流程示意图。在图1所描述的分布式储能电池的能量管理的方法中，为了实现对多个用户单元的储能电池的控制，本发明实施例在能量管理控制器的基础上，引入了几类数据检测计算器，即电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器。
需要说明的是，本发明实施例中，能量管理控制器可以为智能设备，并要求具有与这几类数据检测计算器进行通信交互的能力，以及将这几类数据检测计算器发送的下一调度周期的数据根据预设的能量管理目标选取能量管理模型并制定出电池充放电时间表的计算能力。作为一种可实施的方式，能量管理控制器还具备根据这几类数据检测计算器发送的原始数据计算出下一调度周期的数据的运算能力。能量管理控制器在一个能量管理系统中的数量可设置为一个。能量管理控制器制定出的电池充放电时间表可以通过GPRS网络、以太网或者RS485通信方式等传输方式传输至这几类数据检测计算器。本发明实施例所涉及的用户单元可以是社区中的每一个家庭、店铺或者通信基站等单元。
本发明实施例中，电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器均具有响应能量控制管理器下发的获取数据指令的能力。同时，均具有采集原始数据的采集能力，或者，均具有通过采集原始数据而计算预测出下一调度周期的数据的计算能力。本发明实施例则以这几类数据检测计算器均具有通过采集原始数据而计算预测出下一调度周期的数据的计算能力进行举例说明。
如图1所示，本发明实施例的一种分布式储能电池的能量管理方法可以包括以下步骤。
步骤100，获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据。
一个实施例中，能量管理控制器获取至少一个用户单元中每一个用户单元在下一个调度周期的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据。
其中，电价数据是由电价获取计算器通过大电网直接获取或者通过实时采集预测所需的数据而计算得到的，电价获取计算器在一个能量管理系统中的数量可设置为一个。当电价获取计算器在接收到能量管理控制器下发的获取数据指令之后，将计算出的下一调度周期的电价数据发送给能量管理控制器。
可再生能源发电功率数据由可再生能源发电功率计算器通过预测下一调度周期的可再生能源的发电功率而得。可再生能源包括太阳能、风能等任意新能源。本发明实施例既可以设置能够同时预测多种可再生能源的发电功率的可再生能源发电功率计算器，也可以设置不同可再生能源发电功率计算器对多种可再生能源的发电功率进行针对性地预测。可再生能源发电功率计算器的数量既可根据可再生能源发电装置的地点、环境等因素进行配置，也可以对至少一个可再生能源发电装置进行系统地预测。可再生能源发电功率计算器在接收到能量管理控制器下发的获取数据指令之后，将计算出的下一调度周期的可再生能源发电功率数据发送给能量管理控制器。
负载功率数据由负载功率计算器通过预测至少一个用户单元在下一调度周期的发电功率而得。负载功率计算器的数量可根据负载功率计算器的计算能力和系统配置进行设置。作为一种可实施的方式，一个负载功率计算器可预测至少一个用户单元的负荷功率。负载功率计算器在接收到能量管理控制器下发的获取数据指令之后，将计算出的下一调度周期的每一个用户单元的负载功率数据发送给能量管理控制器。
储能电池状态数据由电池管理器通过预测每个用户单元的储能电池的状态而得。电池管理器具有电池电量检测、电池保护、电池均衡、以及计算电池荷电状态、健康状态、当前老化程度下的充放电功率和循环次数约束等功能。通过综合计算电池荷电状态、健康状态、当前老化程度下的充放电功率和循环次数约束等数据得到限定参数，限定参数用于调整能量管理控制器根据能量管理模型所计算出的充电功率和/或放电功率。电池管理器在接收到能量管理控制器下发的获取数据指令之后，将计算出的下一调度周期的每一个用户单元的限定参数发送给能量管理控制器。此外，电池管理器还能根据能量管理控制器下发的电池充放电时间表控制储能电池在下一调度周期每个预设时段的充放电。每个用户单元可以设置至少一个电池管理器。
步骤101，根据预设的能量管理目标选取能量管理模型。
具体实现中，能量管理模型包括削峰填谷模型以及差价收益模型，每个模型都对应一个目标函数。能量管理控制器可根据预设的能量管理目标选取最适合的能量管理模型。若以实现平抑功率波动，维持供电系统的安全性为目的则选取削峰填谷模型；若以针对实时电价，实现用户单元收益最大，即为用户节省付出的电价最大为目的则选取差价收益模型。
步骤102，基于选取的能量管理模型，根据电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据计算至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率。
具体实现中，能量管理控制器根据系统成本以及对时间设置的精度要求在下一调度周期设置等分的时段，根据选取的模型对应的目标函数将每个时段的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据中所需的数据代入目标函数，在满足储能电池的限定参数条件下，求得每一个用户单元储能电池最适合的充电功率和/或放电功率。
步骤103，根据预设时段以及计算得到的充电功率和/或放电功率制定电池充放电时间表。
具体实现中，当步骤102计算出每个预设时段储能电池的充电功率和/或放电功率之后，能量管理控制器根据每个预设时段储能电池的充电功率和/或放电功率制定出每个用户单元的电池充放电时间表。
步骤104，发送电池充放电时间表给电池管理器，以使电池管理器根据电池充放电时间表控制储能电池工作。
具体实现中，当能量管理控制器完成制定电池充放电时间表之后，发送电池充放电时间表给电池管理器，电池管理器则根据电池充放电时间表内每个用户单元每个时段的电池充电功率和/或放电功率控制对应的储能电池充放电。
通过实施图1所描述的方法，能量管理控制器能够向能量管理系统的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据。能量管理控制器接收到这些数据后，根据预设的能量管理目标选取能量管理模型。
基于选取的能量管理模型，根据电价数据、可再生能源发电功率数据以及负载功率数据计算每个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率，在满足储能电池的限定参数条件下，求得每一个用户单元储能电池最适合的充电功率和/或放电功率，并制定相应的电池充放电时间表，再将电池充放电时间表发送给每个用户单元的电池管理器，通过电池管理器控制储能电池的充放电。以实现同时对多个用户单元进行监测控制，所选取的模型也能适应实时变化的电价，在计算储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率充分考虑了储能电池多种状态，延长储能电池寿命，节省了能量管理控制器的运营成本。
请参阅图2，图2是本发明实施例公开的另一种分布式储能电池的能量管理方法的流程示意图。本发明实施例继续以这几类数据检测计算器均具有通过采集原始数据而计算预测出下一调度周期的数据的计算能力进行举例说明。本发明实施涉及的能量管理模型包括削峰填谷模型以及差价收益模型，而实施例图2则从平抑功率波动的角度进行对分布式储能电池的能量管理，即以能量管理模型为削峰填谷模型进行举例说明。
如图2所示，本发明实施例的另一种分布式储能电池的能量管理方法可以包括以下步骤。
步骤200，能量管理控制器向至少一个用户单元的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器发送获取数据指令。
具体实现中，当能量管理控制器需要控制下一调度周期的储能电池充放电时，则向电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器发送获取数据指令。其中，电价获取计算器在一个能量管理系统中的数量可设置为一个，可再生能源发电功率计算器的数量既可根据可再生能源发电装置的地点、环境等因素进行配置，也可以对至少一个可再生能源发电装置进行系统地预测，负载功率计算器的数量可根据负载功率计算器的计算能力和系统配置进行设置，而每个用户单元可以设置至少一个电池管理器。
步骤201，能量管理控制器接收至少一个用户单元的电价获取计算器发送的电价数据、可再生能源发电功率计算器发送的可再生能源发电功率数据、负载功率计算器发送的负载功率数据以及电池管理器发送的储能电池状态数据。
具体实现中，当电价获取计算器在接收到能量管理控制器下发的获取数据指令之后，将计算出的下一调度周期的每个预设时段的电价数据发送给能量管理控制器。可再生能源发电功率计算器在接收到能量管理控制器下发的获取数据指令之后，将计算出的下一调度周期的每个预设时段的可再生能源发电功率数据发送给能量管理控制器。负载功率计算器在接收到能量管理控制器下发的获取数据指令之后，将计算出的下一调度周期的每个预设时段的每一个用户单元的负载功率数据发送给能量管理控制器。电池管理器在接收到能量管理控制器下发的获取数据指令之后，将计算出的下一调度周期的每个预设时段的每一个用户单元的储能电池状态数据发送给能量管理控制器。具体实施过程参见实施例图1的步骤100。
步骤202，能量管理控制器根据预设的能量管理目标选取能量管理模型。
作为一种可实施的方式，本发明实施例从平抑功率波动的角度进行对分布式储能电池的能量管理，即以能量管理模型为削峰填谷模型进行举例说明。削峰填谷模型的目标函数的表达式为：
F = min ( Σ j = 1 m Σ i = 1 n ( P Lij - P Liavg - P Rij - P Bij ) 2 )
其中，各符号定义如下：n为用户单元的数量，m为电池充放电时间表平均划分的时段数，PLij为第i个用户单元在第j时段的用户单元的负载功率，PLiavg为第i个用户单元在电池充放电时间表中用户单元的负载功率平均值，且PRij为第i个单元在第j时段的可再生能源发电功率，PBij为第i个单元在第j时段的储能电池的充放电功率，PBij为正值时表示储能电池在第j时段的放电功率，PBij为负值时表示储能电池在第j时段的充电功率。式中ΔPij＝PLij-PLiavg-PRij-PBij，其中ΔPij表示在进行削峰填谷之后电网提供的功率与用户单元的负载功率平均值的差值，ΔPij越小，用户单元的设备对电网提供的功率需求的变化越小，从而使电网提供的功率无限趋近于用户单元的负载功率平均值，防止电网输入超出最大功率导致用户单元跳闸停电，维护用户单元的用电安全。
步骤203，能量管理控制器基于选取的能量管理模型，根据至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据以及负载功率数据计算至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率或放电功率。
具体实现中，一个能量管理系统既可以选择管理系统中的至少一个用户单元，也能够同时管理该系统中的所有用户单元，结合图5所示的能量管理系统中能量管理控制器与每个计算器以及各个用户单元的通信连接的架构图进行举例说明。
本发明实施例可设置能量管理系统管理的用户单元的数量为20个，即n为20。其中对这20个用户单元中的第3个用户单元（i=3）进行举例说明。
结合图3，图3所示的功率曲线图为第3个用户单元在一个调度周期内的功率曲线图。其中，一个调度周期的时间长度可设置为一天、一周或者一个月，每个调度周期都被平均划分为时长相等的时段，其数量由能量管理系统运营成本以及精度要求决定。本发明实施例则将一个调度周期设置为一天，每个时段划分为1个小时，即下一个调度周期包括24个时段。每个时段第3个用户单元的负载功率都不同，如若第3个用户单元在一天的负载功率平均值PL3avg为2千瓦（负载功率平均值可由能量管理控制器根据接收的每个时段的负载功率计算而得），在第3个小时第3个用户单元的负载功率高于负载功率平均值时电池放电，在第12个小时第3个用户单元的负载功率低于负载功率平均值时则电池通过大电网以及可再生能源发电装置充电，以此达到削峰填谷的作用。
具体实现中，当能量管理控制器接收到电池管理器发送的储能电池状态数据时，则根据储能电池状态数据设置限定参数。其中，限定参数包括储能电池的总容量、备电容量、充放电功率以及充放电循环次数。其中，储能电池的总容量表示储能电池的荷电总容量，储能电池的备电容量表示储能电池在放电时储能电池的荷电容量不低于一个预设的容量值，充放电功率表示储能电池当前老化程度下的充电功率和放电功率，充放电循环次数表示储能电池当前老化程度下最大充放电次数。
作为一种可实施的方式，限定参数还包括电价以及用户单元的电力线路的视在功率。其中电价的高低决定储能电池的充放电状态，视在功率为用户单元单口网络端钮电压和电流有效值的乘积，根据视在功率给设备提供电能才能保证设备正常工作。
根据削峰填谷模型，将第3个用户单元在下一天的调度周期每个时段的负载功率、负载功率平均值、可再生能源发电功率代入削峰填谷模型的目标函数，以目标函数的结果最小，或者以ΔP3j的值最小为原则，计算出第3个用户单元每个时段的储能电池的充放电功率，即目标函数中PB3j的值。PB3j为正值时表示储能电池在第j时段的放电功率，PB3j为负值时表示储能电池在第j时段的充电功率。最终得出第3个用户单元每个时段储能电池的充放电功率。同时在负载功率高于负载功率平均值时电池储能放电，负载功率低于负载功率平均值时电池储能充电，以避免电网因输入功率过大导致用户跳闸停电。
步骤204，能量管理控制器根据预设的限定参数调整计算得到的充电功率或放电功率，预设的限定参数是根据储能状态数据确定的。
当计算得出每个时段的充放电功率之后，能量管理控制器根据电池管理器发送的预设的限定参数调整计算得到的充电功率或放电功率。限定参数包括：预设的总容量阈值、预设的备电容量阈值、预设的充放电功率阈值以及预设的充放电循环次数。
作为一种可实施的方式，限定参数还包括预设的电价阈值以及预设的用户单元的电力线路的视在功率值。
其中，预设的总容量阈值限定储能电池的总荷电容量的使用范围，即第3个用户单元的各个储能电池的总容量小于或等于荷电使用的上限，并大于或等于荷电使用的下限。例如，若储能电池的总容量的上限为90%的荷电量，下限为10%的荷电量，当储能电池的总容量在10%至90%的区间时，则允许储能电池工作，保证了储能电池的安全性，延长储能电池寿命。
预设的备电容量阈值要求在调度储能电池时储能电池的荷电容量大于或等于预设的备电容量。例如，将备电容量设置为60%的荷电量，基于储能电池的总容量的上限，储能电池只有在总容量为60%至90%的区间时才能放电，若总容量低于60%则控制储能电池充电，可加强电源系统的可靠性。
预设的充放电功率阈值要求充电功率小于或等于储能电池当前老化程度下的充电功率的上限，放电功率小于或等于储能电池当前老化程度下的放电功率的上限，即根据储能电池的老化程度限定充放电功率的上限。以预设的充电功率为例，如若电池管理系统计算得到储能电池在当前老化程度下的充电功率为300瓦，而通过削峰填谷模型计算得出某个时段的充电功率大于300瓦，则将充电功率控制在300瓦以下，以延长电池寿命。
预设的充放电循环次数要求储能电池的充放电次数小于或等于储能电池在当前老化程度下下一调度周期的充放电循环次数的上限，如若储能电池在当前老化程度下下一调度周期的充放电循环次数的上限为15次，则电池管理器控制储能电池在下一调度周期内充放电循环次数不得大于15次，同样起到延长电池寿命的作用。
预设的电价阈值要求当电价获取计算器获取的电价大于预设的电价阈值时，则电池管理器控制储能电池只放电不充电，如第5用户单元是处于住宅区中的家庭单元，设定电价阈值为每度1.3元，在电价处于高峰的时段，若电价获取计算器获取到的电价超出1.3元，则控制储能电池只放电不充电，或者将储能电池设置为空闲状态，以节省用户单元的电费付出，增强收益。
预设的用户单元的电力线路的视在功率值要求每个用户单元的负载功率、可再生能源发电功率和储能电池的充放电功率的代数和小于或等于预设的用户单元的电力线路的视在功率值，如若预设的视在功率值为4.5千瓦，当计算出某时段的储能电池的充放电功率之后，判断用户单元的负载功率、可再生能源发电功率和储能电池的充放电功率的代数和是否大于预设的视在功率值，若判断结果为是，则调整储能电池的充放电功率，以使三者的代数和小于或等于预设的实在功率值，以保证用户单元的用电安全。
步骤205，能量管理控制器根据预设时段以及计算得到的充电功率或放电功率制定电池充放电时间表。
具体实现中，当能量管理控制器将能量管理系统中每一个可选的用户单元在下一调度周期内的每个时段储能电池的充放电功率时，制定出电池充放电时间表，电池充放电时间表包括所有用户单元在下一调度周期的所有时段以及每个时段计算得出的储能电池的充放电功率。其中，储能电池的充放电功率是在经过削峰填谷模型计算后，通过步骤204的限定参数进行进一步的调整得出的。
步骤206，能量管理控制器发送电池充放电时间表给电池管理器，以使电池管理器根据电池充放电时间表控制储能电池工作。
继步骤205，能量管理控制器将制定后的电池充放电时间表发送给每一个用户单元的电池管理器，电池管理器则从电池充放电时间表中提取所属用户单元的时间表，根据时间表中每一个时段储能电池的充电功率或放电功率控制储能电池工作。
通过实施图2所描述的方法，能量管理控制器能够向能量管理系统的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器获取至少一个用户单元的预测电价数据、预测可再生能源发电功率数据、预测负载功率数据以及预测储能电池状态数据，并选取削峰填谷模型。
基于削峰填谷模型，根据电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据计算每个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率或放电功率，并根据限定参数进一步调整充电功率或放电功率。最后制定相应的电池充放电时间表，再将电池充放电时间表发送给每个用户单元的电池管理器，通过电池管理器控制储能电池的充放电。以实现同时对多个用户单元进行监测控制，所选取的削峰填谷模型能平抑功率波动，防止用户单元跳闸停电，维护能量管理系统的用电安全。此外，在计算储能电池在预设时段内的充电功率或放电功率充分考虑了储能电池多种状态，延长储能电池寿命，节省了能量管理控制器的运营成本。
请参阅图4，图4是本发明实施例公开的再一种分布式储能电池的能量管理方法的流程示意图。本发明实施例所涉及的可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器将以仅具有采集原始数据的采集能力进行举例说明，相应的，能量管理控制器则具备根据这几类数据检测计算器发送的原始数据计算出下一调度周期的数据的运算能力。此外，本发明实施例省去电价获取计算器，由能量管理控制器直接从大电网获取或者通过实时采集预测所需的数据而计算下一调度周期的电价数据。
本发明实施涉及的能量管理模型包括削峰填谷模型以及差价收益模型，而实施例图4则以针对实时电价，实现用户单元收益最大进行对分布式储能电池的能量管理，即以能量管理模型为差价收益模型进行举例说明。
如图4所示，本发明实施例的再一种分布式储能电池的能量管理方法可以包括以下步骤。
步骤400，能量管理控制器向至少一个用户单元的可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器发送获取数据指令，并获取电价数据。
具体实现中，当能量管理控制器需要控制下一调度周期的储能电池充放电时，则向可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器发送获取数据指令，并直接从大电网获取或者通过实时采集预测所需的数据而计算下一调度周期的电价数据。可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器的数量配置详见实施例图2中步骤200。
步骤401，能量管理控制器接收至少一个用户单元可再生能源发电功率计算器发送的可再生能源发电功率数据、负载功率计算器发送的负载功率数据以及电池管理器发送的储能电池状态数据。
结合图6所示的能量管理系统中能量管理控制器与每个计算器以及各个用户单元的通信连接的架构图进行举例说明。可再生能源发电功率计算器用于采集能量管理控制器计算每个用户单元在下一调度周期中每个预设时段的可再生能源发电功率所需的原始数据。如计算风能输入的功率时则需要采集风速、风向、云量以及气压等原始数据；如计算光能输入的功率时则需要采集光照强度、光照角度、温度等原始数据。此外，还包括采集地理空间数据、环境数据、可再生能源装置的状态数据等。
负载功率计算器用于采集例如每个用户单元的各种用电设备的实时功率、用户用电计划等原始数据，以便于能量管理控制器计算每一个用户单元在下一调度周期中每个预设时段的负载功率限定参数。
电池管理器用于采集能量管理控制器计算限定参数所需要的储能电池状态原始数据，如电池电压、电流、温度、内阻以及循环次数等原始数据，以便于能量管理控制器根据电池管理器发送的原始数据计算出限定参数，以根据限定参数调整计算出的储能电池的充电功率和放电功率。
步骤402，能量管理控制器根据接收的各类原始数据计算下一调度周期所需的可再生能源发电功率数据及限定参数。
具体实现中，能量管理控制器直接从大电网获取或者通过实时采集预测所需的数据而计算下一调度周期的电价数据，根据各类可再生能源发电功率计算器发送的原始数据计算出下一调度周期每个预设时段的各类可再生能源发电功率数据，以及根据负载功率计算器和电池管理器发送的原始数据计算限定参数。
步骤403，能量管理控制器根据预设的能量管理目标选取能量管理模型。
作为一种可实施的方式，本发明实施例针对实时电价，实现用户单元收益最大进行对分布式储能电池的能量管理，即以能量管理模型为差价收益模型进行举例说明。差价收益模型的目标函数的表达式为：
F = max ( Σ i = 1 n Σ j = 1 m p ( j ) · t · ( P Rij ‾ + P disij - P chij ) )
其中，各符号定义如下：n为用户单元的数量，m为电池充放电时间表划分的时段数，t为每个时段的时间长度，p(j)为第j时段的电价，为第i个单元在第j时段的可再生能源发电功率的平均值，且Pdisij为第i个单元在第j时段的放电功率，Pchij为第i个单元在第j时段的充电功率。式中表示在j时段第i个用户单元所使用的免费的电量，与p(j)相乘后即为j时段第i个用户单元所省去的电价。
步骤404，能量管理控制器基于选取的能量管理模型，根据至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据以及负载功率数据计算至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和放电功率。
与实施例图2中各变量的举例相同，可设置能量管理系统管理的用户单元的数量为20个，即n为20。其中对这20个用户单元中的第3个用户单元（i=3）进行举例说明。本发明实施例则将一个调度周期设置为一天，每个时段划分为1个小时，即下一个调度周期包括24个时段。能量管理控制器根据第3个用户单元在一天内每个时段内可再生能源发电功率计算器发送的风速、风向、云量以及气压等原始数据计算出风能输入的功率，根据每个时段发送的光照强度、光照角度、温度等原始数据计算出光能输入的功率。除此之外，还可以计算出其他可再生能源输入的功率。将该时段的可再生能源输入的功率、电价以及该时段的时间长度代入差价收益模型，为使每个时段的受益最大而计算出最恰当的储能电池的充电功率以及放电功率，将每个时间端的收益经过累加之后得出第3个用户单元在下一调度周期的总收益。
步骤405，能量管理控制器根据预设的限定参数调整计算得到的充电功率和放电功率，预设的限定参数是根据储能状态数据确定的。
在本发明实施例中，由于能量管理控制器具备根据可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器发送的原始数据计算出下一调度周期的数据的运算能力。因此能量管理控制器根据接收的原始数据计算出对应的限定参数。
当计算得出每个时段的充放电功率之后，根据电池管理器发送的预设的限定参数调整计算得到的充电功率和放电功率。限定参数包括：预设的总容量阈值、预设的备电容量阈值、预设的充放电功率阈值以及预设的充放电循环次数。
作为一种可实施的方式，限定参数还包括预设的用户单元的电力线路的视在功率值。
其中，预设的总容量阈值限定储能电池的总荷电容量的使用范围，即第3个用户单元的各个储能电池的总容量小于或等于荷电使用的上限，并大于或等于荷电使用的下限。例如，若储能电池的总容量的上限为90%的荷电量，下限为10%的荷电量，当储能电池的总容量在10%至90%的区间时，则允许储能电池工作，保证了储能电池的安全性，延长储能电池寿命。
预设的备电容量阈值要求在调度储能电池时储能电池的荷电容量大于或等于预设的备电容量。例如，将备电容量设置为60%的荷电量，基于储能电池的总容量的上限，储能电池只有在总容量为60%至90%的区间时才能放电，若总容量低于60%则控制储能电池充电，可加强电源系统的可靠性。
预设的充放电功率阈值要求充电功率小于或等于储能电池当前老化程度下的充电功率的上限，放电功率小于或等于储能电池当前老化程度下的放电功率的上限，即根据储能电池的老化程度限定充放电功率的上限。以预设的充电功率为例，如若电池管理系统计算得到储能电池在当前老化程度下的充电功率为300瓦，而通过削峰填谷模型计算得出某个时段的充电功率大于300瓦，则将充电功率控制在300瓦以下，以延长电池寿命。
预设的充放电循环次数要求储能电池的充放电次数小于或等于储能电池在当前老化程度下下一调度周期的充放电循环次数的上限，如若储能电池在当前老化程度下下一调度周期的充放电循环次数的上限为15次，则电池管理器控制储能电池在下一调度周期内充放电循环次数不得大于15次，同样起到延长电池寿命的作用。
预设的用户单元的电力线路的视在功率值要求每个用户单元的负载功率、可再生能源发电功率和储能电池的充放电功率的代数和小于或等于预设的用户单元的电力线路的视在功率值，如若预设的视在功率值为4.5千瓦，当计算出某时段的储能电池的充放电功率之后，判断用户单元的负载功率、可再生能源发电功率和储能电池的充放电功率的代数和是否大于预设的视在功率值，若判断结果为是，则调整储能电池的充放电功率，以使三者的代数和小于或等于预设的实在功率值，以保证用户单元的用电安全。
步骤406，能量管理控制器根据预设时段以及计算得到的充电功率和放电功率制定电池充放电时间表。
具体实现中，当能量管理控制器将能量管理系统中每一个可选的用户单元在下一调度周期内的每个时段储能电池的充放电功率时，制定出电池充放电时间表，电池充放电时间表包括所有用户单元在下一调度周期的所有时段以及每个时段计算得出的储能电池的充放电功率。其中，储能电池的充放电功率是在经过差价收益模型计算后，通过限定参数进行进一步的调整得出的。
步骤407，能量管理控制器发送电池充放电时间表给电池管理器，以使电池管理器根据电池充放电时间表控制储能电池工作。
继步骤406，能量管理控制器将制定后的电池充放电时间表发送给每一个用户单元的电池管理器，电池管理器则从电池充放电时间表中提取所属用户单元的时间表，根据时间表中每一个时段储能电池的充电功率和放电功率控制储能电池工作。
通过实施图4所描述的方法，能量管理控制器能够根据能量管理系统的可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器发送的至少一个用户单元的原始电价数据、原始可再生能源发电功率数据、原始负载功率数据以及原始储能电池状态数据计算出所需预测数据以及限定参数，并直接从大电网获取或计算出预测电价数据，以及选取差价收益模型。
基于差价收益模型，根据各类预测数据计算每个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和放电功率，并根据计算而得的限定参数进一步调整充电功率和放电功率。最后制定相应的电池充放电时间表，再将电池充放电时间表发送给每个用户单元的电池管理器，通过电池管理器控制储能电池的充放电。以实现同时对多个用户单元进行监测控制，所选取的差价收益模型能以针对实时电价，实现用户单元收益最大进行对分布式储能电池的能量管理。此外，在计算储能电池在预设时段内的充电功率和放电功率充分考虑了储能电池多种状态，延长储能电池寿命，节省了能量管理控制器的运营成本。
请参阅图7，图7是本发明实施例公开的一种能量管理控制器的结构示意图。如图7所示的能量管理控制器包括：获取模块700、选取模块710、计算模块720、制定模块730以及发送模块740。
获取模块700，用于获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据。
选取模块710，用于根据预设的能量管理目标选取能量管理模型。
计算模块720，用于基于选取模块710选取的能量管理模型，根据电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据计算至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率。
制定模块730，用于根据预设时段以及计算得到的充电功率和/或放电功率制定电池充放电时间表。
发送模块740，用于发送电池充放电时间表给电池管理器，以使电池管理器根据电池充放电时间表控制储能电池工作。
通过实施图7所描述的能量管理控制器，能够向能量管理系统的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器获取对应的每个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据。能量管理控制器接收到这些数据后，根据预设的能量管理目标选取能量管理模型，并基于选取的模型计算出储能电池在下一调度周期中每一个预设时段的充电功率和/或放电功率，从而控制储能电池充放电，能够延长储能电池的寿命。
进一步地，能量管理控制器能够同时对多个用户单元进行监测控制，所选取的模型也能适应实时变化的电价，节省了能量管理控制器的运营成本。
请参阅图8，图8是本发明实施例公开的一种能量管理控制器的获取模块700的结构示意图。如图8所示的能量管理控制器的获取模块700包括：发送单元800以及接收单元810。
发送单元800，用于向至少一个用户单元的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器发送获取数据指令。
接收单元810，用于接收至少一个用户单元的电价获取计算器发送的电价数据、可再生能源发电功率计算器发送的可再生能源发电功率数据、负载功率计算器发送的负载功率数据以及电池管理器发送的储能电池状态数据。
通过实施图8所描述的能量管理控制器的获取模块，能使得能量管理控制器在需要获取数据时向电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器发送获取数据指令，以获得计算储能电池的充电功率和/或放电功率所需的预测数据，使能量管理的效益增高。
请参阅图9，图9是本发明实施例公开的一种能量管理控制器的计算模块720的结构示意图。如图9所示的能量管理控制器的计算模块720包括：计算单元900以及调整单元910。
计算单元900，用于基于选取的能量管理模型，根据至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据以及负载功率数据计算至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率。
调整单元910，用于根据预设的限定参数调整计算单元900计算得到的充电功率和/或放电功率，预设的限定参数是根据储能状态数据确定的。
通过实施图9所描述的能量管理控制器的计算模块，能使得能量管理控制器根据系统目标选取恰当的能量管理模型，并基于选取的能量管理模型以及预设的限定参数计算每一个用户单元的储能电池在下一调度周期中每个预设时段的充电功率和/或放电功率，提高储能电池充电功率和/或放电功率的精度，使能量管理的效益增高。
请参阅图10，图10是本发明实施例的一种能量管理系统的结构示意图。如图10所示的能量管理系统包括：能量管理控制器11、电价获取计算器12、可再生能源发电功率计算器13、负载功率计算器14以及电池管理器15。
能量管理控制器11，用于获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据，根据预设的能量管理目标选取能量管理模型，基于选取的能量管理模型，根据电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据计算至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率，根据预设时段以及计算得到的充电功率和/或放电功率制定电池充放电时间表，发送电池充放电时间表给电池管理器15，以使电池管理器15根据电池充放电时间表控制储能电池工作；
电价获取计算器12，用于接收能量管理控制器11发送的获取数据指令，根据获取数据指令将至少一个用户单元的电价数据发送给能量管理控制器11；
可再生能源发电功率计算器13，用于接收能量管理控制器11发送的获取数据指令，根据获取数据指令将至少一个用户单元的可再生能源发电功率数据发送给能量管理控制器11；
负载功率计算器14，用于接收能量管理控制器11发送的获取数据指令，根据获取数据指令将至少一个用户单元的负载功率数据发送给能量管理控制器11；
电池管理器15，用于接收能量管理控制器11发送的电池充放电时间表，根据电池充放电时间表控制储能电池工作。
作为一种可实施的方式，能量管理控制器11还用于基于选取的能量管理模型，根据至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据以及负载功率数据计算至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率，根据预设的限定参数调整计算得到的充电功率和/或放电功率，预设的限定参数是根据储能状态数据确定的；
作为一种可实施的方式，电池管理器15还用于接收能量管理控制器11发送的获取数据指令，根据获取数据指令将至少一个用户单元的储能电池状态数据发送给能量管理控制器11。
通过实施图10所描述的能量管理系统，能量管理控制器能够向能量管理系统的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器发送获取数据指令，每个用户单元的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器接收到能量管理控制器发送的指令之后，各自向能量管理控制器发送每个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据。能量管理控制器接收到这些数据后，根据预设的能量管理目标选取能量管理模型，包括削峰填谷模型以及差价收益模型，再根据选取的能量管理模型计算出储能电池在下一调度周期每个预设时段的充电功率和/或放电功率，从而控制储能电池充放电，能够延长储能电池的寿命。
进一步地，能量管理系统能够同时对多个用户单元进行监测控制，所选取的模型也能适应实时变化的电价，节省了能量管理控制器的运营成本。
本发明实施例进一步具有以下有益效果：
本发明实施例提出了一种分布式储能电池的能量管理方法，能同时监测并控制多个用户单元的储能电池，为每个用户单元的储能电池提供考虑系统综合效益下的能量管理方案。能量管理方案分为两种模型，一种从平抑功率波动的角度考虑，另一种则适用于实时变化的电网电价制度。能量管理系统根据系统目标选择恰当的模型计算出储能电池在下一调度周期的每个预设时段的充电功率和/或放电功率。每个能量管理方案都充分考虑储能电池的总容量状态以及备电容量状态，并根据储能电池的当前老化程度设置充放电功率约束以及充放电循环次数约束，根据以上各种约束来限定计算出的充电功率和/或放电功率，以延长储能电池的寿命。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
本发明实施例的模块或模块,可以以通用集成电路(如中央处理器CPU),或以专用集成电路(ASIC)来实现。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种分布式储能电池的能量管理方法，其特征在于，包括：
获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据；
根据预设的能量管理目标选取能量管理模型；
基于所述选取的能量管理模型，根据所述电价数据、所述可再生能源发电功率数据、所述负载功率数据以及所述储能电池状态数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率；
根据所述预设时段以及所述计算得到的充电功率和/或放电功率制定电池充放电时间表；
发送所述电池充放电时间表给电池管理器，以使所述电池管理器根据所述电池充放电时间表控制所述储能电池工作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据包括：
向所述至少一个用户单元的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及所述电池管理器发送获取数据指令；
接收所述至少一个用户单元的电价获取计算器发送的电价数据、所述可再生能源发电功率计算器发送的所述可再生能源发电功率数据、所述负载功率计算器发送的所述负载功率数据以及所述电池管理器发送的所述储能电池状态数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能量管理模型包括削峰填谷模型以及差价收益模型，所述削峰填谷模型以所述至少一个用户单元的电网输入功率与负载功率平均值的差值的累加值最小作为目标函数，所述差价收益模型以根据所述至少一个用户单元的所述可再生能源发电功率的平均值、所述储能电池的充电功率和放电功率而得到的收益最大为目标函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述能量管理模型为所述削峰填谷模型，则所述削峰填谷模型的目标函数的表达式为：
F = min ( Σ j = 1 m Σ i = 1 n ( P Lij - P Liavg - P Rij - P Bij ) 2 )
其中，各符号定义如下：n为所述用户单元的数量，m为所述电池充放电时间表平均划分的时段数，PLij为第i个用户单元在第j时段的所述用户单元的负载功率，PLiavg为所述第i个用户单元在所述电池充放电时间表中所述用户单元的负载功率平均值，且PRij为所述第i个单元在所述第j时段的所述可再生能源发电功率，PBij为所述第i个单元在所述第j时段的所述储能电池的充放电功率，所述PBij为正值时表示所述储能电池在所述第j时段的放电功率，所述PBij为负值时表示所述储能电池在所述第j时段的充电功率。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述能量管理模型为所述差价收益模型，则所述差价收益模型的目标函数的表达式为：
F = max ( Σ i = 1 n Σ j = 1 m p ( j ) · t · ( P Rij ‾ + P disij - P chij ) )
其中，各符号定义如下：n为所述用户单元的数量，m为所述电池充放电时间表平均划分的时段数，t为每个时段的时间长度，p(j)为第j时段的电价，为第i个单元在所述第j时段的所述可再生能源发电功率的平均值，且Pdisij为所述第i个单元在所述第j时段的放电功率，Pchij为所述第i个单元在所述第j时段的充电功率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述选取的能量管理模型，根据所述电价数据、所述可再生能源发电功率数据、所述负载功率数据以及所述储能电池状态数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率包括：
基于所述选取的能量管理模型，根据所述至少一个用户单元的电价数据、所述可再生能源发电功率数据以及所述负载功率数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率；
根据预设的限定参数调整所述计算得到的充电功率和/或放电功率，所述预设的限定参数是根据所述储能状态数据确定的。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述限定参数包括：预设的总容量阈值、预设的备电容量阈值、预设的充放电功率阈值以及预设的充放电循环次数，其中：
所述预设的总容量阈值限定所述储能电池的总荷电容量的使用范围；
所述预设的备电容量阈值要求在调度所述储能电池时所述储能电池的荷电容量大于或等于预设的备电容量；
所述预设的充放电功率阈值要求所述充电功率小于或等于所述储能电池当前老化程度下的充电功率的上限，所述放电功率小于或等于所述储能电池当前老化程度下的放电功率的上限；
所述预设的充放电循环次数要求所述储能电池的充放电次数小于或等于所述储能电池当前老化程度下的充放电循环次数的上限。
8.一种能量管理控制器，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据；
选取模块，用于根据预设的能量管理目标选取能量管理模型；
计算模块，用于基于所述选取模块选取的能量管理模型，根据所述电价数据、所述可再生能源发电功率数据、所述负载功率数据以及所述储能电池状态数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率；
制定模块，用于根据所述预设时段以及所述计算得到的充电功率和/或放电功率制定电池充放电时间表；
发送模块，用于发送所述电池充放电时间表给电池管理器，以使所述电池管理器根据所述电池充放电时间表控制所述储能电池工作。
9.根据权利要求8所述的能量管理控制器，其特征在于，所述获取模块包括：
发送单元，用于向所述至少一个用户单元的电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及所述电池管理器发送获取数据指令；
接收单元，用于接收所述至少一个用户单元的电价获取计算器发送的电价数据、所述可再生能源发电功率计算器发送的所述可再生能源发电功率数据、所述负载功率计算器发送的所述负载功率数据以及所述电池管理器发送的所述储能电池状态数据。
10.根据权利要求8所述的能量管理控制器，其特征在于，所述选取模块选取的能量管理模型包括削峰填谷模型以及差价收益模型，所述削峰填谷模型以所述至少一个用户单元的电网输入功率与负载功率平均值的差值的累加值最小作为目标函数，所述差价收益模型以根据所述至少一个用户单元的所述可再生能源发电功率的平均值、所述储能电池的充电功率和放电功率而得到的收益最大为目标函数。
11.根据权利要求10所述的能量管理控制器，其特征在于，若所述选取模块选取的能量管理模型为所述削峰填谷模型，则所述削峰填谷模型的目标函数的表达式为：
F = min ( Σ j = 1 m Σ i = 1 n ( P Lij - P Liavg - P Rij - P Bij ) 2 )
其中，各符号定义如下：n为所述用户单元的数量，m为所述电池充放电时间表平均划分的时段数，PLij为第i个用户单元在第j时段的所述用户单元的负载功率，PLiavg为所述第i个用户单元在所述电池充放电时间表中所述用户单元的负载功率平均值，且PRij为所述第i个单元在所述第j时段的所述可再生能源发电功率，PBij为所述第i个单元在所述第j时段的所述储能电池的充放电功率，所述PBij为正值时表示所述储能电池在所述第j时段的放电功率，所述PBij为负值时表示所述储能电池在所述第j时段的充电功率。
12.根据权利要求10所述的能量管理控制器，其特征在于，若所述选取模块选取的能量管理模型为所述差价收益模型，则所述差价收益模型的目标函数的表达式为：
F = max ( Σ i = 1 n Σ j = 1 m p ( j ) · t · ( P Rij ‾ + P disij - P chij ) )
其中，各符号定义如下：n为所述用户单元的数量，m为所述电池充放电时间表平均划分的时段数，t为每个时段的时间长度，p(j)为第j时段的电价，为第i个单元在所述第j时段的所述可再生能源发电功率的平均值，且Pdisij为所述第i个单元在所述第j时段的放电功率，Pchij为所述第i个单元在所述第j时段的充电功率。
13.根据权利要求8所述的能量管理控制器，其特征在于，所述计算模块包括：
计算单元，用于基于所述选取的能量管理模型，根据所述至少一个用户单元的电价数据、所述可再生能源发电功率数据以及所述负载功率数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率；
调整单元，用于根据预设的限定参数调整所述计算单元计算得到的充电功率和/或放电功率，所述预设的限定参数是根据所述储能状态数据确定的。
14.根据权利要求13所述的能量管理控制器，其特征在于，所述限定参数包括：预设的总容量阈值、预设的备电容量阈值、预设的充放电功率阈值以及预设的充放电循环次数，其中：
所述预设的总容量阈值限定所述储能电池的总荷电容量的使用范围；
所述预设的备电容量阈值要求在调度所述储能电池时所述储能电池的荷电容量大于或等于预设的备电容量；
所述预设的充放电功率阈值要求所述充电功率小于或等于所述储能电池当前老化程度下的充电功率的上限，所述放电功率小于或等于所述储能电池当前老化程度下的放电功率的上限；
所述预设的充放电循环次数要求所述储能电池的充放电次数小于或等于所述储能电池当前老化程度下的充放电循环次数的上限。
15.一种能量管理系统，其特征在于，包括：能量管理控制器、电价获取计算器、可再生能源发电功率计算器、负载功率计算器以及电池管理器，其中：
所述能量管理控制器，用于获取至少一个用户单元的电价数据、可再生能源发电功率数据、负载功率数据以及储能电池状态数据，根据预设的能量管理目标选取能量管理模型，基于所述选取的能量管理模型，根据所述电价数据、所述可再生能源发电功率数据、所述负载功率数据以及所述储能电池状态数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率，根据所述预设时段以及所述计算得到的充电功率和/或放电功率制定电池充放电时间表，发送所述电池充放电时间表给电池管理器，以使所述电池管理器根据所述电池充放电时间表控制储能电池工作；
所述电价获取计算器，用于接收所述能量管理控制器发送的获取数据指令，根据所述获取数据指令将所述至少一个用户单元的电价数据发送给所述能量管理控制器；
所述可再生能源发电功率计算器，用于接收所述能量管理控制器发送的所述获取数据指令，根据所述获取数据指令将所述至少一个用户单元的所述可再生能源发电功率数据发送给所述能量管理控制器；
所述负载功率计算器，用于接收所述能量管理控制器发送的所述获取数据指令，根据所述获取数据指令将所述至少一个用户单元的负载功率数据发送给所述能量管理控制器；
所述电池管理器，用于接收所述能量管理控制器发送的所述电池充放电时间表，根据所述电池充放电时间表控制所述储能电池工作。
16.根据权利要求15所述的能量管理系统，其特征在于，
所述能量管理控制器，还用于基于所述选取的能量管理模型，根据所述至少一个用户单元的电价数据、所述可再生能源发电功率数据以及所述负载功率数据计算所述至少一个用户单元的储能电池在预设时段内的充电功率和/或放电功率，根据预设的限定参数调整所述计算得到的充电功率和/或放电功率，所述预设的限定参数是根据所述储能状态数据确定的；
所述电池管理器，还用于接收所述能量管理控制器发送的所述获取数据指令，根据所述获取数据指令将所述至少一个用户单元的所述储能电池状态数据发送给所述能量管理控制器。
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