CN107706935A - 一种储能式电源系统的功率自适应控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能式电源系统的功率自适应控制方法，通过在变压器功率大于负载功率时，利用变压器功率余量给储能单元充电，这样可以在系统负载功率较小或用电低谷期时，利用变压器功率余量给储能单元充电，增加用电低谷期的用电，降低充电成本；而当变压器功率小于负载的功率时，控制储能单元进入放电状态，以满足负载的功率需求，这样可以在系统负载功率较大或用电高峰期时，通过储能单元放电以给系统提供所需功率，减缓变压器增容，降低变压器运行容量费，同时也会降低电网峰值。可见，该方法有利于降低储能式电源运行成本，实现电网消峰填谷。本发明还公开了一种储能式电源系统的功率自适应控制系统，同样具有上述有益效果。

Description

一种储能式电源系统的功率自适应控制方法及系统

技术领域

本发明涉及储能式电源技术领域，特别涉及一种储能式电源系统的功率自适应控制方法及系统。

背景技术

随着储能式电源技术的发展进步，储能式电源已广泛应用于各个领域。

储能式电源中又以不间断电源(Uninterruptible Power System，UPS)最具代表性。UPS一般可以包括电源输入电路、整流器、逆变器、逆变和旁路输出切换电路及蓄能电池等部分。储能式电源可以实现不间断供电，即在市电交流输入正常时，储能式电源把交流电整流成直流电，然后再把直流电逆变成稳定无杂质的交流电，给负载使用；在断电时，储能式电源会启用储能单元，把储能单元的直流电逆变成稳定无杂质的交流电，继续给负载供电。

但是，现有的储能式电源对储能单元的充放电时机没有相应控制，即无论是储能式电源充电或放电时，都没有考虑当前时刻是用电高峰期还是用电低谷器。储能式电源的充放电时刻没有进行相应控制，无法实现电力系统消峰填谷，可能会导致储能式电源的运行成本增加。例如，用电高峰期时电价较高，如果这个时候还给电池充电，势必会使变压器扩容，增加变压器运行容量费，同时也会使充电成本升高，进而使UPS运行成本增加；且也会增加电网波峰，使得电网负荷更高。因此，如何利用储能式电源实现电网的消费填谷，降低储能式电源运行成本是本领域需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种储能式电源系统的功率自适应控制方法及系统，以解决现有储能式电源运行成本较高、无法实现电力系统消峰填谷的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种储能式电源系统的功率自适应控制方法，该储能式电源系统包括变压器及不间断电源；所述不间断电源包括整流器、逆变器、储能单元及旁路模块；所述变压器一端与电网相连，所述变压器另一端分别与所述整流器的一端和所述旁路模块的一端相连，所述旁路模块的另一端与负载相连，所述整流器的另一端与所述逆变器的一端相连，所述逆变器的另一端与所述负载相连，所述储能单元与所述整流器的另一端相连；该方法包括：

获取变压器功率和负载功率；

比较所述变压器功率和所述负载功率的大小；

当所述变压器功率大于所述负载功率时，根据所述变压器功率在满足所述负载的功率需求后的剩余功率，调整储能单元充电功率，以给所述储能单元充电；

当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以满足所述负载功率的需求。

可选地，所述当所述变压器功率大于所述负载功率时，根据所述变压器功率在满足所述负载的功率需求后的剩余功率，调整储能单元充电功率，以给所述储能单元充电，包括：

当所述变压器功率大于所述负载功率时，根据所述剩余功率自适应调整所述储能单元充电功率的大小，以使所述储能单元充电功率小于或等于所述剩余功率。

可选地，所述当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以满足所述负载功率的需求，包括：

当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以使所述储能单元放电功率和所述变压器功率相加得出的总功率大于或等于所述负载功率。

可选地，所述当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以使所述储能单元放电功率和所述变压器功率相加得出的总功率大于或等于所述负载功率，包括：

当所述变压器功率为零时，控制所述储能单元进入放电状态，以使所述储能单元放电功率等于所述负载功率。

可选地，在所述当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以满足所述负载功率的需求之后，还包括：

实时监测所述储能单元的剩余电量；

当所述剩余电量小于或等于预设阈值时，切断所述储能单元向所述负载的供电。

一种储能式电源系统的功率自适应控制系统，该储能式电源系统包括变压器及不间断电源；所述不间断电源包括整流器、逆变器、储能单元及旁路模块；所述变压器一端与电网相连，所述变压器另一端分别与所述整流器的一端和所述旁路模块的一端相连，所述旁路模块的另一端与负载相连，所述整流器的另一端与所述逆变器的一端相连，所述逆变器的另一端与所述负载相连，所述储能单元与所述整流器的另一端相连；该控制系统包括：

获取模块，用于获取变压器功率和负载功率；

比较模块，用于比较所述变压器功率和所述负载功率的大小；

充电模块，用于当所述变压器功率大于所述负载功率时，根据所述变压器功率在满足所述负载的功率需求后的剩余功率，调整储能单元充电功率，以给所述储能单元充电；

放电模块，用于当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以满足所述负载功率的需求。

可选地，所述充电模块包括：

自适应调整子模块，用于当所述变压器功率大于所述负载功率时，根据所述剩余功率自适应调整所述储能单元充电功率的大小，以使所述储能单元充电功率小于或等于所述剩余功率。

可选地，所述放电模块包括：

放电子模块，用于当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以使所述储能单元放电功率和所述变压器功率相加得出的总功率大于或等于所述负载功率。

可选地，所述放电子模块包括：

放电单元，用于当所述变压器功率为零时，控制所述储能单元进入放电状态，以使所述储能单元放电功率等于所述负载功率。

可选地，还包括：

监测模块，用于实时监测所述储能单元的剩余电量；

切断模块，用于当所述剩余电量小于或等于预设阈值时，切断所述储能单元向所述负载的供电。

本发明所提供的储能式电源系统的功率自适应控制方法，通过获取变压器功率和负载功率；比较变压器功率和负载功率的大小；当变压器功率大于负载功率时，根据变压器功率在满足负载的功率需求后的剩余功率，调整储能单元充电功率，以给储能单元充电；当变压器功率小于负载功率时，控制储能单元进入放电状态，以满足负载功率的需求。

该方法在变压器功率大于负载功率时，利用变压器功率余量给储能单元充电，这样可以在系统负载功率较小或用电低谷期时，利用变压器功率余量给储能单元充电，增加用电低谷期的用电，降低充电成本；而当变压器功率小于负载的功率时，控制储能单元进入放电状态，以满足负载的功率需求，这样可以在系统负载功率较大或用电高峰期时，通过储能单元放电以给系统提供所需功率，减缓变压器增容，降低变压器运行容量费，同时也会降低电网峰值。可见，该方法有利于降低储能式电源运行成本，实现电网消峰填谷。本发明所提供的储能式电源系统的功率自适应控制系统同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的储能式电源系统的功率自适应控制方法的一种具体实施方式流程示意图；

图2为本发明实施例提供的储能式电源系统的结构示意框图；

图3为本发明实施例提供的储能式电源系统的一种能量流向示意图；

图4为本发明实例施提供的储能式电源系统的功率自适应控制系统的结构示意框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

请参考图1和图2，图1为本发明实施例提供的储能式电源系统的功率自适应控制方法的一种具体实施方式流程示意图。图2为本发明实施例提供的储能式电源系统的结构示意框图。

其中，储能式电源系统包括变压器21及不间断电源22；不间断电源22包括整流器221、逆变器222、储能单元223及旁路模块224；变压器21一端与电网相连，变压器21另一端分别与整流器221的一端和旁路模块224的一端相连，旁路模块224的另一端与负载相连，整流器221的另一端与逆变器222的一端相连，逆变器222的另一端与负载相连，储能单元223与整流器221的另一端相连。该方法可以包括以下步骤：

步骤101、获取变压器功率和负载功率。

可以理解，控制模块可以通过设置于储能式电源系统中的功率监控单元可实时获取到各个部分的实时功率。根据实时的变压器功率和负载功率的大小，实时调整储能电源系统各部分的实时功率。

上述负载为储能式电源系统优先满足功率需求的负载，其优先级比其它负载高，即储能式电源系统优先保证该负载的功率，在此基础上才保证其它负载的功率。

步骤102、比较变压器功率和负载功率的大小。

步骤103、当变压器功率大于负载功率时，根据变压器功率在满足负载的功率需求后的剩余功率，调整储能单元充电功率，以给储能单元充电。

需要说明，上述储能单元包含储能电池，且储能电池可以具体但不限于新型储能型电池，例如，铅碳电池和锂电池等。

可以理解，在不考虑变压器增容的情况下，当变压器功率大于负载功率时，变压器功率能满足负载功率需求，此时一般是变压器功率较大或系统负载功率较小，也即当前时刻为用电低谷期。

此时，控制模块可以根据剩余功率的大小，调整储能单元充电功率，以给储能单元充电。如果剩余功率足够支持储能单元的最大充电功率，可以将充电功率调整至最大充电功率，也可以将充电功率调整至预先设定的功率值；如果剩余功率不足以支撑储能单元的最大充电功率时，可以将充电功率调整至小于或等于剩余功率的功率值。

一般地，可以优先保证储能单元充电，即将储能单元充电功率调整至最大，利用用电低估期的低电价给电池充电。

利用剩余功率给储能电池充电，可以降低储能电池充电成本，同时也可以提高电网波谷，为电网作贡献。

在一些可行实施方式中，本步骤可以具体为：当变压器功率大于负载功率时，根据剩余功率自适应调整储能单元充电功率的大小，以使储能单元充电功率小于或等于剩余功率。具体参见图3示出的储能式电源系统的一种能量流向示意图，其中，变压器功率为P1，负载功率为P2，储能单元充放电功率为P3，整流器输出功率为P4。当储能单元充电功率等于剩余功率时，变压器功率P1等于负载功率P2和储能单元充电功率P3之和，即P1＝P2+P3。

步骤104、当变压器功率小于负载功率时，控制储能单元进入放电状态，以满足负载功率的需求。

可以理解，当变压器功率小于负载功率，即变压器功率不能满足负载功率需求，此时一般是欠压或系统负载功率较大，也即当前时刻为用电高峰期。

具体地，可以通过调整整流器的输出功率，控制储能单元进入放电状态，给系统提供储能单元放电功率，满足负载功率需求。此处，通过调整储能单元放电功率，使得变压器功率和储能单元放电功率之和可以满足负载功率需求，这样可以减缓变压器增容，降低变压器运行容量费，同时也可以降低电网峰值，为电网作贡献。

在一些可行实施方式中，本步骤可以具体为：当变压器功率小于负载功率时，控制储能单元进入放电状态，以使储能单元放电功率和变压器功率相加得出的总功率大于或等于负载功率。即此时变压器功率P1小于变压器容量。

其中，变压器功率可能为零，也可能不为零。变压器功率为零时，可能是电网发生故障，也可能是电网与变压器间的开关已断开。此时，由储能单元提供负载所需功率。

进一步地，当变压器功率为零时，控制储能单元进入放电状态，以使储能单元放电功率等于负载功率。即P3＝P2。此时，储能单元通过逆变器给负载供电。

在一些可行实施方式中，在当变压器功率小于负载功率时，控制储能单元进入放电状态，以满足负载功率的需求之后，还可以包括：实时监测储能单元的剩余电量；当剩余电量小于或等于预设阈值时，切断储能单元向负载的供电。

上述预设阈值可以根据需求进行设定，例如可以设置为20％-30％的电池容量。

本实施例中，在变压器功率大于负载功率时，利用变压器功率余量给储能单元充电，这样可以在系统负载功率较小或用电低谷期时，利用变压器功率余量给储能单元充电，增加用电低谷期的用电，降低充电成本；而当变压器功率小于负载的功率时，控制储能单元进入放电状态，以满足负载的功率需求，这样可以在系统负载功率较大或用电高峰期时，通过储能单元放电以给系统提供所需功率，减缓变压器增容，降低变压器运行容量费，同时也会降低电网峰值。可见，有利于降低储能式电源运行成本，实现电网消峰填谷。

下面对本发明实施例提供的储能式电源系统的功率自适应控制系统进行介绍，下文描述的储能式电源系统的功率自适应控制系统与上文描述的储能式电源系统的功率自适应控制方法可相互对应参照。

请参考图4，图4为本发明实例施提供的储能式电源系统的功率自适应控制系统的结构示意框图。其中，该储能式电源系统如图2示出的系统，在此不再赘述。该控制系统可以包括：

获取模块41，用于获取变压器功率和负载功率；

比较模块42，用于比较变压器功率和负载功率的大小；

充电模块43，用于当变压器功率大于负载功率时，根据变压器功率在满足负载的功率需求后的剩余功率，调整储能单元充电功率，以给储能单元充电；

放电模块44，用于当变压器功率小于负载功率时，控制储能单元进入放电状态，以满足负载功率的需求。

在一些可行实施方式中，充电模块43可以包括：

自适应调整子模块，用于当变压器功率大于负载功率时，根据剩余功率自适应调整储能单元充电功率的大小，以使储能单元充电功率小于或等于剩余功率。

在一些可行实施方式中，放电模块44可以包括：

放电子模块，用于当变压器功率小于负载功率时，控制储能单元进入放电状态，以使储能单元放电功率和变压器功率相加得出的总功率大于或等于负载功率。

在一些可行实施方式中，放电子模块包括：

放电单元，用于当变压器功率为零时，控制储能单元进入放电状态，以使储能单元放电功率大于等于负载功率。

在一些可行实施方式中，还可以包括：

监测模块，用于实时监测储能单元的剩余电量；

切断模块，用于当剩余电量小于或等于预设阈值时，切断储能单元向负载的供电。

本实施例中，该系统在变压器功率大于负载功率时，利用变压器功率余量给储能单元充电，这样可以在系统负载功率较小或用电低谷期时，利用变压器功率余量给储能单元充电，增加用电低谷期的用电，降低充电成本；而当变压器功率小于负载的功率时，控制储能单元进入放电状态，以满足负载的功率需求，这样可以在系统负载功率较大或用电高峰期时，通过储能单元放电以给系统提供所需功率，减缓变压器增容，降低变压器运行容量费，同时也会降低电网峰值。可见，有利于降低储能式电源运行成本，实现电网消峰填谷。

说明书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。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的储能式电源系统的功率自适应控制方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种储能式电源系统的功率自适应控制方法，该储能式电源系统包括变压器及不间断电源；所述不间断电源包括整流器、逆变器、储能单元及旁路模块；所述变压器一端与电网相连，所述变压器另一端分别与所述整流器的一端和所述旁路模块的一端相连，所述旁路模块的另一端与负载相连，所述整流器的另一端与所述逆变器的一端相连，所述逆变器的另一端与所述负载相连，所述储能单元与所述整流器的另一端相连；其特征在于，该方法包括：

获取变压器功率和负载功率；

比较所述变压器功率和所述负载功率的大小；

当所述变压器功率大于所述负载功率时，根据所述变压器功率在满足所述负载的功率需求后的剩余功率，调整储能单元充电功率，以给所述储能单元充电；

当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以满足所述负载功率的需求。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述变压器功率大于所述负载功率时，根据所述变压器功率在满足所述负载的功率需求后的剩余功率，调整储能单元充电功率，以给所述储能单元充电，包括：

当所述变压器功率大于所述负载功率时，根据所述剩余功率自适应调整所述储能单元充电功率的大小，以使所述储能单元充电功率小于或等于所述剩余功率。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以满足所述负载功率的需求，包括：

当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以使所述储能单元放电功率和所述变压器功率相加得出的总功率大于或等于所述负载功率。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以使所述储能单元放电功率和所述变压器功率相加得出的总功率大于或等于所述负载功率，包括：

当所述变压器功率为零时，控制所述储能单元进入放电状态，以使所述储能单元放电功率等于所述负载功率。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，在所述当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以满足所述负载功率的需求之后，还包括：

实时监测所述储能单元的剩余电量；

当所述剩余电量小于或等于预设阈值时，切断所述储能单元向所述负载的供电。

6.一种储能式电源系统的功率自适应控制系统，该储能式电源系统包括变压器及不间断电源；所述不间断电源包括整流器、逆变器、储能单元及旁路模块；所述变压器一端与电网相连，所述变压器另一端分别与所述整流器的一端和所述旁路模块的一端相连，所述旁路模块的另一端与负载相连，所述整流器的另一端与所述逆变器的一端相连，所述逆变器的另一端与所述负载相连，所述储能单元与所述整流器的另一端相连；其特征在于，该控制系统包括：

获取模块，用于获取变压器功率和负载功率；

比较模块，用于比较所述变压器功率和所述负载功率的大小；

充电模块，用于当所述变压器功率大于所述负载功率时，根据所述变压器功率在满足所述负载的功率需求后的剩余功率，调整储能单元充电功率，以给所述储能单元充电；

放电模块，用于当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以满足所述负载功率的需求。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述充电模块包括：

自适应调整子模块，用于当所述变压器功率大于所述负载功率时，根据所述剩余功率自适应调整所述储能单元充电功率的大小，以使所述储能单元充电功率小于或等于所述剩余功率。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述放电模块包括放电子模块，用于当所述变压器功率小于所述负载功率时，控制所述储能单元进入放电状态，以使所述储能单元放电功率和所述变压器功率相加得出的总功率大于或等于所述负载功率。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述放电子模块包括：

放电单元，用于当所述变压器功率为零时，控制所述储能单元进入放电状态，以使所述储能单元放电功率等于所述负载功率。

10.如权利要求6至9任一项所述的系统，其特征在于，还包括：

监测模块，用于实时监测所述储能单元的剩余电量；

切断模块，用于当所述剩余电量小于或等于预设阈值时，切断所述储能单元向所述负载的供电。