CN106356938A - 一种混合储能系统及其充电方法和装置 - Google Patents

一种混合储能系统及其充电方法和装置 Download PDF

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柳萌
金灵辉
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    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
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Abstract

本发明提供的所述混合储能系统及其充电方法和装置，实现判断混合储能系统的当前状态是否满足第一预设条件；若所述混合储能系统的当前状态满足所述第一预设条件，则在预设时间段内，以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电；所述第一预设条件为接收使能指令或者发电功率供负载后有剩余和/或当前电价小于预设数值；使得所述混合储能系统的充电方法，结合了发电情况及阶梯电价的规律，通过设置合适的充电时间段及充电量对所述混合充电系统的电池进行充电，较现有技术中整个系统的工作状态而言更为优化。

Description

一种混合储能系统及其充电方法和装置
技术领域
本发明涉及混合储能系统技术领域，特别涉及一种混合储能系统及其充电方法和装置。
背景技术
电池是储能系统的主要组成部分，纯储能系统或混合储能系统都要对电池的充放电进行管理。
现有技术中，一般采用基于发电量预测、负载预测等方法对电池的充放电进行管理，比如根据PV发电功率、负载功率来调节充放电功率大小。
但是，基于发电量预测、负载预测等方法的能量管理方案，由于精度低等问题不能做到所有工况最优，因此对于电池充电的管理方案还需优化。
发明内容
本发明提供一种混合储能系统及其充电方法和装置，通过设置充电时间段来优化系统的工作状态。
为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种混合储能系统的充电方法，包括：
判断混合储能系统的当前状态是否满足第一预设条件；所述第一预设条件为接收使能指令或者发电功率供负载后有剩余和/或当前电价小于预设数值；
若所述混合储能系统的当前状态满足所述第一预设条件，则在预设时间段内，以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电。
优选的，在所述以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电之前，还包括：
根据计算得到电池充电功率Pcharge，并作为所述预设充电功率；
其中，Tstart为充电时间段的开始时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_start为电池荷电能量的起始值。
优选的，在所述以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电之前，还包括：
根据计算得到电池充电功率Pcharge，并作为所述预设充电功率；
在所述以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电的同时，还包括：
根据计算得到电池充电功率Pcharge，并根据当前得到的电池充电功率Pcharge实时调整所述预设充电功率；
其中，Tnow为充电时间段的当前时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_now为电池荷电能量的当前值，k为充电系数，且k＞1。
优选的，在所述根据计算得到电池充电功率Pcharge之后，还包括：
计算得到剩余功率Pexport；
取电池充电功率Pcharge与剩余功率Pexport之间较大的值作为述所述预设充电功率。
优选的，计算得到剩余功率Pexport所采用的公式为：
Pexport＝Ppv-Pload；
其中，Ppv为所述发电功率，Pload为负载功率。
一种混合储能系统的充电装置，包括：
判断单元，用于判断混合储能系统的当前状态是否满足第一预设条件；所述第一预设条件为接收使能指令或者发电功率供负载后有剩余和/或当前电价小于预设数值；
充电单元，用于若所述混合储能系统的当前状态满足所述第一预设条件，则在预设时间段内，以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电。
优选的，还包括：
第一计算单元，用于根据计算得到电池充电功率Pcharge，并作为所述预设充电功率；
其中，Tstart为充电时间段的开始时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_start为电池荷电能量的起始值。
优选的，还包括：
第二计算单元，用于根据计算得到电池充电功率Pcharge，并根据当前得到的电池充电功率Pcharge实时调整所述预设充电功率；
其中，Tnow为充电时间段的当前时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_now为电池荷电能量的当前值，k为充电系数，且k＞1。
优选的，还包括：
第三计算单元，用于根据Pexport＝Ppv-Pload计算得到剩余功率Pexport；其中，Ppv为所述发电功率，Pload为负载功率；
第四计算单元，用于取Pcharge与Pexport之间较大的值作为述所述预设充电功率。
一种混合储能系统，包括：电池、功率转换器、控制器及电表；其中：
所述功率转换器分别与所述控制器、所述电池、发电装置、负载及电网相连；
所述控制器与所述电表相连，用于执行上述任一所述的混合储能系统的充电方法。
本发明提供的所述混合储能系统的充电方法，实现判断混合储能系统的当前状态是否满足第一预设条件；若所述混合储能系统的当前状态满足所述第一预设条件，则在预设时间段内，以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电；所述第一预设条件为接收使能指令或者发电功率供负载后有剩余和/或当前电价小于预设数值；使得所述混合储能系统的充电方法，结合了发电情况及阶梯电价的规律，通过设置合适的充电时间段及充电量对所述混合充电系统的电池进行充电，较现有技术中整个系统的工作状态而言更为优化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅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是本发明实施例提供的混合储能系统的充电方法的流程图；
图2是本发明另一实施例提供的混合储能系统的充电方法的另一流程图；
图3是本发明另一实施例提供的电池充电的信号波形图；
图4是本发明另一实施例提供的混合储能系统的充电方法的另一流程图；
图5是本发明另一实施例提供的电池充电的另一信号波形图；
图6是本发明另一实施例提供的混合储能系统的充电方法的另一流程图；
图7是本发明另一实施例提供的混合储能系统的充电装置的结构示意图；
图8是本发明另一实施例提供的混合储能系统的充电装置的另一结构示意图；
图9是本发明另一实施例提供的混合储能系统的充电装置的另一结构示意图；
图10是本发明另一实施例提供的混合储能系统的充电装置的另一结构示意图；
图11是本发明另一实施例提供的混合储能系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明提供一种混合储能系统的充电方法，通过设置充电时间段来优化系统的工作状态。
具体的，所述混合储能系统的充电方法，如图1所示，包括：
S101、判断混合储能系统的当前状态是否满足第一预设条件；所述第一预设条件为接收使能指令或者发电功率供负载后有剩余和/或当前电价小于预设数值；
若所述混合储能系统的当前状态满足所述第一预设条件，则执行步骤S102、在预设时间段内，以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电。
在具体的实际应用中，通过控制电池的充放电，实现对于整个混合储能系统的能量管理；比如，当发接收使能指令或者电功率偏大或电价较低时向电池充电，而当发电功率偏小、负载较大时可以选择从电池放电。也即，在现有技术基于发电量预测、负载预测等方法的能量管理方案的基础之上，综合考虑发电、负载用电、阶梯电价等因素，在发电功率偏大、电网电价较低的时间段，选取一段时间对电池进行充电，优化系统工况。
本实施例提供的所述混合储能系统的充电方法，通过上述过程，结合了发电情况及阶梯电价的规律，通过设置合适的充电时间段及充电量对所述混合充电系统的电池进行充电，较现有技术中整个系统的工作状态而言更为优化。
本发明另一实施例还提供了另外一种具体的混合储能系统的充电方法，如图2所示，包括：
S201、判断混合储能系统的当前状态是否满足第一预设条件；所述第一预设条件为接收使能指令或者发电功率供负载后有剩余和/或当前电价小于预设数值；
若所述混合储能系统的当前状态满足所述第一预设条件，则执行步骤：
S202、根据计算得到电池充电功率Pcharge，并作为所述预设充电功率；
其中，Tstart为充电时间段的开始时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_start为电池荷电能量的起始值。
S203、在预设时间段内，以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电。
采用上述充电公式，理想情况下的电池充电功率Pcharge、电池荷电能量Esoc随时间变化曲线如图3所示。
由图3可以得到，采用上述公式计算得到电池充电功率Pcharge对所述混合充电系统的电池进行充电，其电池荷电能量Esoc随时间线性增长，其电池充电功率Pcharge持续稳定。在具体的实际应用中，若发电功率偏大，也可以采用大于电池充电功率Pcharge的功率对所述混合充电系统的电池进行充电，此处不做具体限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
但是采用图2所示的混合储能系统的充电方法，由于测量计算的过程中不可避免的会存在误差，导致可能出现电池不能按时充满，或者充电过程不光滑的风险。
因此，进一步优化充电方法，得到另一具体的混合储能系统的充电方法，参见图4，包括：
S401、判断混合储能系统的当前状态是否满足第一预设条件；所述第一预设条件为接收使能指令或者发电功率供负载后有剩余和/或当前电价小于预设数值；
若所述混合储能系统的当前状态满足所述第一预设条件，则执行步骤：
S402、根据计算得到电池充电功率Pcharge，并作为所述预设充电功率；
其中，Tnow为充电时间段的当前时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_now为电池荷电能量的当前值，k为充电系数，且k＞1。
在计算得到一个电池充电功率Pcharge之后，即可执行步骤：
S403、在预设时间段内，以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电。
在执行步骤S403的同时，实时的通过步骤S402计算当前的电池充电功率Pcharge，根据当前得到的电池充电功率Pcharge实时调整预设充电功率，对所述混合充电系统的电池进行充电。
当k>1时，电池充电功率Pcharge、电池荷电能量Esoc随时间变化曲线如图5所示，充电时间段的前期，电池荷电能量Esoc增长较快、电池充电功率Pcharge较大，而在充电时间段的后期，电池荷电能量Esoc增长趋于平缓、电池充电功率Pcharge逐渐减小为零；这样既能在预设时间段内将电池荷电能量Esoc充到电池荷电能量的目标值Esoc_end，又能使电池充电功率Pcharge光滑下降。在具体的实际应用中，若发电功率偏大，也可以采用大于电池充电功率Pcharge的功率对所述混合充电系统的电池进行充电，此处不做具体限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
然而，采用图4所示的混合储能系统的充电方法，当用上述电池充电功率Pcharge对电池进行充电期间，发电功率有可能偏大到除了电池充电功率、本地负载消耗功率外还有多余功率并网的程度；此时，对于能量管理系统，优选当地发电当地用掉，即尽可能提高光伏混合储能系统的自发自用率。
因此，进一步优化充电方法，得到另一具体的混合储能系统的充电方法，参见图6，包括：
S601、判断混合储能系统的当前状态是否满足第一预设条件；所述第一预设条件为接收使能指令或者发电功率供负载后有剩余和/或当前电价小于预设数值；
若所述混合储能系统的当前状态满足所述第一预设条件，则执行步骤：
S602、根据计算得到电池充电功率Pcharge；
其中，Tnow为充电时间段的当前时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_now为电池荷电能量的当前值，k为充电系数，且k＞1。
S603、根据Pexport＝Ppv-Pload计算得到剩余功率Pexport；
其中，Ppv为所述发电功率，Pload为负载功率。剩余功率Pexport，即发电功率Ppv满足当地负载后剩余的功率。
S604、取电池充电功率Pcharge与剩余功率Pexport之间较大的值作为述所述预设充电功率；
S605、在预设时间段内，以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电。
本实施例基于能量管理系统算法，计算出剩余功率Pexport，当然并不一定限定于此，在具体的实际应用中还可以根据其他计算方法得到剩余功率，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
比较电池充电功率Pcharge与剩余功率Pexport，选取其中较大的功率作为述所述预设充电功率向电池充电，这样既能够保证在预设时间段内平滑的将电池荷电能量Esoc充到电池荷电能量的目标值Esoc_end，又提高了系统的自发自用率、增加了系统收益。当然，在具体的实际应用中，若发电功率偏大，也可以采用大于电池充电功率Pcharge的功率对所述混合充电系统的电池进行充电，此处不做具体限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
本发明另一实施例还提供了一种混合储能系统的充电装置，如图7所示，包括：
判断单元101，用于判断混合储能系统的当前状态是否满足第一预设条件；所述第一预设条件为接收使能指令或者发电功率供负载后有剩余和/或当前电价小于预设数值；
充电单元102，用于若所述混合储能系统的当前状态满足所述第一预设条件，则在预设时间段内，以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电。
优选的，在图7的基础之上，如图8所示，所述混合储能系统的充电装置还包括：
第一计算单元103，用于根据计算得到电池充电功率Pcharge，并作为所述预设充电功率；
其中，Tstart为充电时间段的开始时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_start为电池荷电能量的起始值。
优选的，在图7的基础之上，如图9所示，所述混合储能系统的充电装置还包括：
第二计算单元104，用于根据计算得到电池充电功率Pcharge，并作为所述预设充电功率；
其中，Tnow为充电时间段的当前时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_now为电池荷电能量的当前值，k为充电系数，且k＞1。
优选的，在图9的基础之上，如图10所示，所述混合储能系统的充电装置还包括：
第三计算单元105，用于根据Pexport＝Ppv-Pload计算得到剩余功率Pexport；其中，Ppv为所述发电功率，Pload为负载功率；
第四计算单元106，用于取Pcharge与Pexport之间较大的值作为述所述预设充电功率。
本实施例提供的所述混合储能系统的充电装置，结合了发电情况及阶梯电价的规律，通过设置合适的充电时间段及充电量对所述混合充电系统的电池进行充电，较现有技术中整个系统的工作状态而言更为优化。
具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明另一实施例还提供了一种混合储能系统，如图11所示，包括：电池201、功率转换器202、控制器203及电表204；其中：
功率转换器202分别与控制器203、电池201、发电装置、负载及电网相连；
控制器203与电表204相连，用于执行上述实施例任一所述的混合储能系统的充电方法。
在具体的实际应用中，所述发电装置可以为光伏组件也可以为风力发电机，此处不做具体限定，能够实现发电的装置均在本申请的保护范围内。
具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种混合储能系统的充电方法，其特征在于，包括：
判断混合储能系统的当前状态是否满足第一预设条件；所述第一预设条件为接收使能指令或者发电功率供负载后有剩余和/或当前电价小于预设数值；
若所述混合储能系统的当前状态满足所述第一预设条件，则在预设时间段内，以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的混合储能系统的充电方法，其特征在于，在所述以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电之前，还包括：
根据计算得到电池充电功率Pcharge，并作为所述预设充电功率；
其中，Tstart为充电时间段的开始时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_start为电池荷电能量的起始值。
3.根据权利要求1所述的混合储能系统的充电方法，其特征在于，在所述以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电之前，还包括：
根据计算得到电池充电功率Pcharge，并作为所述预设充电功率；
在所述以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电的同时，还包括：
根据计算得到电池充电功率Pcharge，并根据当前得到的电池充电功率Pcharge实时调整所述预设充电功率；
其中，Tnow为充电时间段的当前时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_now为电池荷电能量的当前值，k为充电系数，且k＞1。
4.根据权利要求3所述的混合储能系统的充电方法，其特征在于，在所述根据计算得到电池充电功率Pcharge之后，还包括：
计算得到剩余功率Pexport；
取电池充电功率Pcharge与剩余功率Pexport之间较大的值作为述所述预设充电功率。
5.根据权利要求4所述的混合储能系统的充电方法，其特征在于，计算得到剩余功率Pexport所采用的公式为：
Pexport＝Ppv-Pload；
其中，Ppv为所述发电功率，Pload为负载功率。
6.一种混合储能系统的充电装置，其特征在于，包括：
判断单元，用于判断混合储能系统的当前状态是否满足第一预设条件；所述第一预设条件为接收使能指令或者发电功率供负载后有剩余和/或当前电价小于预设数值；
充电单元，用于若所述混合储能系统的当前状态满足所述第一预设条件，则在预设时间段内，以大于等于预设充电功率的功率对所述混合充电系统的电池进行充电。
7.根据权利要求6所述的混合储能系统的充电装置，其特征在于，还包括：
第一计算单元，用于根据计算得到电池充电功率Pcharge，并作为所述预设充电功率；
其中，Tstart为充电时间段的开始时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_start为电池荷电能量的起始值。
8.根据权利要求6所述的混合储能系统的充电装置，其特征在于，还包括：
第二计算单元，用于根据计算得到电池充电功率Pcharge，并根据当前得到的电池充电功率Pcharge实时调整所述预设充电功率；
其中，Tnow为充电时间段的当前时间，Tend为充电时间段的结束时间，Esoc_end为电池荷电能量的目标值，Esoc_now为电池荷电能量的当前值，k为充电系数，且k＞1。
9.根据权利要求8所述的混合储能系统的充电装置，其特征在于，还包括：
第三计算单元，用于根据Pexport＝Ppv-Pload计算得到剩余功率Pexport；其中，Ppv为所述发电功率，Pload为负载功率；
第四计算单元，用于取Pcharge与Pexport之间较大的值作为述所述预设充电功率。
10.一种混合储能系统，其特征在于，包括：电池、功率转换器、控制器及电表；其中：
所述功率转换器分别与所述控制器、所述电池、发电装置、负载及电网相连；
所述控制器与所述电表相连，用于执行权利要求1至5任一所述的混合储能系统的充电方法。
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