CN108336726A - 电能参数确定方法和装置 - Google Patents

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CN108336726A CN201711484818.5A CN201711484818A CN108336726A CN 108336726 A CN108336726 A CN 108336726A CN 201711484818 A CN201711484818 A CN 201711484818A CN 108336726 A CN108336726 A CN 108336726A
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Abstract

本发明公开了一种电能参数确定方法和装置。该方法包括：基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型；根据目标函数模型计算电价为第一计费方式时的第一负荷最大值；根据目标函数模型计算电价为第二计费方式时的第二负荷最大值；根据第一负荷最大值和第二负荷最大值确定电价的计费方式。通过本发明，达到了降低充电站电池储能配置成本的效果。

Description

电能参数确定方法和装置
技术领域
本发明涉及电网领域，具体而言，涉及一种电能参数确定方法和装置。
背景技术
直流充电机功率和电流很大，直接入网会对电网产生较大的冲击，充电站负荷波动较大会对电网造成电压偏移，严重影响配电系统的安全运行。充电站包含有多台充电机和充电桩，对电网的影响与每个充电站的配电容量的大小有关，配电容量越大，需补充电量越高，电池充电功率越大，单位时间对电网的影响越大。如何构建充电站，能够大幅度提高设备利用率、降低对电网冲击、降低投资成本是非常值得关注的问题。
针对相关技术中充电站电池储能配置成本高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电能参数确定方法和装置，以解决充电站电池储能配置成本高的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电能参数确定方法，其特征在于，包括：基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型；根据所述目标函数模型计算电价为第一计费方式时的第一负荷最大值；根据所述目标函数模型计算电价为第二计费方式时的第二负荷最大值；根据所述第一负荷最大值和所述第二负荷最大值确定电价的计费方式。
进一步地，在基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型之后，所述方法还包括：获取所述充电站及储能单元的运行和维护参数；将所述充电站及储能单元的运行和维护参数代入所述目标函数模型计算得到电池储能容量对应的总费用。
进一步地，根据所述第一负荷最大值和所述第二负荷最大值确定电价的计费方式之后，所述方法还包括：在电网电价波谷时从电网蓄电至蓄电池中；在电网电价波峰时控制蓄电池中放电以供用电设备使用。
进一步地，所述第一计费方式在不同时段费用相同，所述第二计费方式在不同时段费用不同。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种电能参数确定装置，其特征在于，包括：建立单元，用于基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型；第一计算单元，用于根据所述目标函数模型计算电价为第一计费方式时的第一负荷最大值；第二计算单元，用于根据所述目标函数模型计算电价为第二计费方式时的第二负荷最大值；确定单元，用于根据所述第一负荷最大值和所述第二负荷最大值确定电价的计费方式。
进一步地，所述装置还包括：获取单元，用于在基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型之后，获取所述充电站及储能单元的运行和维护参数；代入单元，用于将所述充电站及储能单元的运行和维护参数代入所述目标函数模型计算得到电池储能容量对应的总费用。
进一步地，所述装置还包括：第一处理单元，用于根据所述第一负荷最大值和所述第二负荷最大值确定电价的计费方式之后，在电网电价波谷时从电网蓄电至蓄电池中；第二处理单元，用于在电网电价波峰时控制蓄电池中放电以供用电设备使用。
进一步地，所述第一计费方式在不同时段费用相同，所述第二计费方式在不同时段费用不同。
本发明通过基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型；根据目标函数模型计算电价为第一计费方式时的第一负荷最大值；根据目标函数模型计算电价为第二计费方式时的第二负荷最大值；根据第一负荷最大值和第二负荷最大值确定电价的计费方式，解决了充电站电池储能配置成本高的问题，进而达到了降低充电站电池储能配置成本的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的电能参数确定方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的总费用与储能容量的关联系数曲线图；
图3是根据本发明实施例的充电站输出功率曲线图；
图4是根据本发明实施例的储能充放电功率曲线图；
图5是根据本发明实施例的储能容量变化曲线图；
图6是根据本发明实施例的费用与储能容量的关联系数曲线图；
图7是根据本发明实施例的充电站输出功率曲线图；
图8是根据本发明实施例的储能充放电功率曲线图；
图9是根据本发明实施例的储能容量变化曲线图；
图10是根据本发明实施例的从电网购电功率曲线图；
图11是根据本发明实施例的电能参数确定装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例提供了一种电能参数确定方法。
图1是根据本发明实施例的电能参数确定方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S102：基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型；
步骤S104：根据目标函数模型计算电价为第一计费方式时的第一负荷最大值；
步骤S106：根据目标函数模型计算电价为第二计费方式时的第二负荷最大值；
步骤S108：根据第一负荷最大值和第二负荷最大值确定电价的计费方式。
该实施例采用基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型；根据目标函数模型计算电价为第一计费方式时的第一负荷最大值；根据目标函数模型计算电价为第二计费方式时的第二负荷最大值；根据第一负荷最大值和第二负荷最大值确定电价的计费方式，解决了充电站电池储能配置成本高的问题，进而达到了降低充电站电池储能配置成本的效果。
可选地，在基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型之后，获取充电站及储能单元的运行和维护参数；将充电站及储能单元的运行和维护参数代入目标函数模型计算得到电池储能容量对应的总费用。
可选地，根据第一负荷最大值和第二负荷最大值确定电价的计费方式之后，在电网电价波谷时从电网蓄电至蓄电池中；在电网电价波峰时控制蓄电池中放电以供用电设备使用。
可选地，第一计费方式在不同时段费用相同，第二计费方式在不同时段费用不同。
本发明实施例还提供了一种优选实施方式，下面结合该优选实施方式进行说明。
为了对含储能的快速充电站微网系统进行合理的优化，基于上述对快速充电站的输出功率和储能单元容量的分析，建立了目标函数模型。在满足系统安全性的前提下，使得系统总的费用最小，最大负荷降低20％以上，其目标函数表达式如式1所示。
其中系统容量优化配置的目的是在满足系统性能指标的前提下，要使得系统总成本最低，系统总成本包括充电站建站成本，储能电池购买、安装成本。
f1＝fcr(CcfPc+CefEss)
式中，m为系统的工作年限；r0为折旧率。
充电站、储能系统的年运行维护成本为：
f2＝fbr(CcfPc+CefEss)
式中，fbr为年运行维护系数。
每天的基本容量费为
f3＝(32/30)Pc
每天从电网购电成本为
式中，Cb(t)为配电网的实时电价，单位为“元/kWh”，Pb(t)为从电网吸收的功率。
通过调研，选取快速充电站及储能系统的参数如表1所示。
表1快速充电站及储能系统的参数
系统参数 数值
变压器价格/(元/kVA) 220
变压器寿命/年 20
储能电池价格/(元/kWh) 2500
储能电池寿命/年 7
运行维护系数 0.01
负荷比例系数k 0.8
荷电量SOC 0.1～0.95
贴现率r0 0.06
为简化计算在此假定充电机的功率因数为1.0，储能电池的放电效率为1.0。
下面主要从不考虑购电费用、考虑购电费用、充电站需扩容、电池梯次利用四方面实现储能容量配置。
1、不考虑购电费用
不考虑购电费用即f4＝0，将上述参数代入式1求得目标函数如式2。
F＝1.1252Ps+1.2954Ess (2)
对目标函数即式(2)用Lingo软件进行求解，得到系统容量的优化配置结果如表2所示。总费用与储能容量的关联系数曲线如图2所示。图2中，大的方块表示总费用，小的方块为负荷峰值，负荷峰值降低的越多，所需的储能容量越大，总费用越高；总费用与储能容量的关联系数为0.1703，y＝0.1703x+1276.9，负荷峰值与储能容量的关联系数为-1，y＝-x+1135。
表2储能容量优化配置结果
限制峰值功率/kW\ 1000 900 800 700 600 500 400
峰值功率/kW 940 877 777 700 600 477 377
总费用/元 1310 1321 1338 1351 1368 1389 1406
储能容量/kWh 195 258 358 435 535 658 758
限制充电站的峰值功率为900kW时，充电站输出功率曲线如图3所示，储能充放电功率曲线如图4所示，储能容量变化曲线如图5所示。
结果对比如表3所示。
表3结果对比
不加储能 加储能
总费用/元/天 1277 1321
负荷最大值/kW 1135 877
由表格3可看出加入储能后，初始购买成本有所增加，这是由于目前储能电池的价格较高；但加入储能系统后，负荷的最大值降低了20％，起到了平抑负荷波动的作用。
2、考虑购电费用
电网峰谷电价是根据用户需求以及电网在不同时段的实际负荷情况，将每天的时间划分为峰、谷、平3个时段，对各时段分别制定不同的电价水平，以鼓励用户和发电企业削峰填谷，提高电力资源的利用效率。充电站从电网购电的分时电价采用国内工业用电分时电价划分方式，配电网实时电价如表4所示。
表4配电网实时电价
配电网实时电价 元/kWh
谷时段(0-7h) 0.3946
平时段(7-10h) 0.6950
峰时段(10-15h) 1.0044
平时段(15-18h) 0.6950
峰时段(18-21h) 1.0044
平时段(21-23h) 0.6950
谷时段(23-24h) 0.3946
将上述参数代入式5.1.17求得目标函数如式3。
对目标函数即式(3)用Lingo软件进行求解，得到系统容量的优化配置结果如表5所示。总费用与储能容量的关联系数曲线如图6所示，由图6可看出负荷峰值降低的越多，所需的储能容量越大，总费用越低；总费用与储能容量的关联系数为-0.399，y＝-0.399x+5306.8，负荷峰值与储能容量的关联系数为-1，y＝-x+1135。
表5储能容量优化配置结果
限制峰值功率/kW 1000 900 800 700 600 500 400
峰值功率/kW 914 880 789 630 575 482 386
总费用/元 5209 5199 5181 5119 5081 5048 4998
储能容量/kWh 221 255 346 505 560 653 749
当限制充电站的峰值功率为900kW时，充电站输出功率曲线如图7所示，储能充放电功率曲线如图8所示，储能容量变化曲线如图9所示，从电网购电功率曲线如图10所示。
结果对比如表6所示。
表6结果对比
不加储能 加储能
总费用/元/天 6434.4 5199
负荷最大值/kW 1135 880
由表格6可看出加入储能后，利用电网的峰谷电价差可以提高系统经济性；而且加入储能系统后，负荷的最大值降低至880kW，起到了平抑负荷波动的作用。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供了一种电能参数确定装置，该装置可以用于执行本发明实施例的电能参数确定方法。
图11是根据本发明实施例的电能参数确定装置的示意图，如图11所示，该装置包括：
建立单元10，用于基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型；
第一计算单元20，用于根据目标函数模型计算电价为第一计费方式时的第一负荷最大值；
第二计算单元30，用于根据目标函数模型计算电价为第二计费方式时的第二负荷最大值；
确定单元40，用于根据第一负荷最大值和第二负荷最大值确定电价的计费方式。
可选地，该装置还包括：获取单元，用于在基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型之后，获取充电站及储能单元的运行和维护参数；代入单元，用于将充电站及储能单元的运行和维护参数代入目标函数模型计算得到电池储能容量对应的总费用。
可选地，该装置还包括：第一处理单元，用于根据第一负荷最大值和第二负荷最大值确定电价的计费方式之后，在电网电价波谷时从电网蓄电至蓄电池中；第二处理单元，用于在电网电价波峰时控制蓄电池中放电以供用电设备使用。
可选地，第一计费方式在不同时段费用相同，第二计费方式在不同时段费用不同。
所述电能参数确定装置包括处理器和存储器，上述第一计算单元、第二计算单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来降低充电站电池储能配置成本。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述电能参数确定方法。
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述电能参数确定方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型；根据目标函数模型计算电价为第一计费方式时的第一负荷最大值；根据目标函数模型计算电价为第二计费方式时的第二负荷最大值；根据第一负荷最大值和第二负荷最大值确定电价的计费方式。本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型；根据目标函数模型计算电价为第一计费方式时的第一负荷最大值；根据目标函数模型计算电价为第二计费方式时的第二负荷最大值；根据第一负荷最大值和第二负荷最大值确定电价的计费方式。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电能参数确定方法，其特征在于，包括：
基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型；
根据所述目标函数模型计算电价为第一计费方式时的第一负荷最大值；
根据所述目标函数模型计算电价为第二计费方式时的第二负荷最大值；
根据所述第一负荷最大值和所述第二负荷最大值确定电价的计费方式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型之后，所述方法还包括：
获取所述充电站及储能单元的运行和维护参数；
将所述充电站及储能单元的运行和维护参数代入所述目标函数模型计算得到电池储能容量对应的总费用。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一负荷最大值和所述第二负荷最大值确定电价的计费方式之后，所述方法还包括：
在电网电价波谷时从电网蓄电至蓄电池中；
在电网电价波峰时控制蓄电池中放电以供用电设备使用。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一计费方式在不同时段费用相同，所述第二计费方式在不同时段费用不同。
5.一种电能参数确定装置，其特征在于，包括：
建立单元，用于基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型；
第一计算单元，用于根据所述目标函数模型计算电价为第一计费方式时的第一负荷最大值；
第二计算单元，用于根据所述目标函数模型计算电价为第二计费方式时的第二负荷最大值；
确定单元，用于根据所述第一负荷最大值和所述第二负荷最大值确定电价的计费方式。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
获取单元，用于在基于充电站的输出功率和储能单元容量建立目标函数模型之后，获取所述充电站及储能单元的运行和维护参数；
代入单元，用于将所述充电站及储能单元的运行和维护参数代入所述目标函数模型计算得到电池储能容量对应的总费用。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一处理单元，用于根据所述第一负荷最大值和所述第二负荷最大值确定电价的计费方式之后，在电网电价波谷时从电网蓄电至蓄电池中；
第二处理单元，用于在电网电价波峰时控制蓄电池中放电以供用电设备使用。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一计费方式在不同时段费用相同，所述第二计费方式在不同时段费用不同。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至4中任意一项所述的电能参数确定方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至4中任意一项所述的电能参数确定方法。
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