CN109286199A - 并网式光储充系统的储能控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种并网式光储充系统及储能控制方法，市电模块分别与储能模块、光伏发电模块、用户侧模块相连，市电模块用于提供持续稳定的电源，光伏发电模块与市电模块用于光伏并网；储能模块包含多个梯次电池储能机构和多个新电池储能机构；用户侧模块包括充电桩机构、照明机构。本发明从并网式光储充系统入手，充分考虑并网式光储充系统中光伏发电模块和储能模块的性能发挥，根据用户侧用电量的多少，合理调整光伏发电模块的发电功率以及输电方向，充分利用储能模块的削峰填谷的功效，尽最大可能发挥储能模块的发电功率；控制策略简单有效，具有很高的工程化应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及光储充领域，具体地，涉及一种并网式光储充系统的储能控制方法和系统，尤其是涉及一种并网式光储充及其混杂储能系统的控制策略。
背景技术
随着国家对新能源、智慧能源、储能等行业或领域的重视，这些行业在近几年获得了较快速的发展。以动力电池为例，目前较早一批车用动力电池面临退役后梯次利用还是回收利用的问题，在梯次利用方面，储能产品是一个热点之一。
在智慧能源中的微电网中，光储充是一个梯次电池利用的热点领域。光储充通过在用户侧，既可以直接与大电网联网运行，又可以与大电网断开独立运行，具有较高的灵活性和可调度性。因此光储充系统的控制策略以及混杂有梯次电池和新电池的储能系统的控制策略，以及光储充系统及混杂储能系统间的协调控制，是光储充系统能够长期高效运行的基本要求。然而目前微电网系统刚刚起步不久，在离网和并网之间的平滑切换是一大技术难题。另外，离网时混杂储能电池系统间的控制策略又是一个技术难题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种并网式光储充系统的储能控制方法和系统。
根据本发明提供的一种并网式光储充系统的储能控制方法，包括如下步骤：
采集步骤：分别采集市电电网的运行功率、并网式光储充系统的放电功率、并网式光储充系统的充电功率；
控制步骤：根据运行功率与设定阈值的大小关系，决定市电电网对充电桩供电或者光伏发电对充电桩充电；或者，根据运行功率与设定阈值的大小关系，光伏发电和并网式光储充系统同时对充电桩充电。
优选地，所述控制步骤包括：
当运行功率小于设定阈值时，市电电网小功率运行，市电电网优先对充电桩充电，同时在满足削峰填谷的基础上降低放电功率，增加充电功率，光伏发电优先对并网式光储充系统供电；
当运行功率超过设定阈值时，市电电网大功率运行，光伏发电给充电桩充电，同时在满足削峰填谷的基础上增加放电功率，降低充电功率，光伏系统同时给并网式光储充系统的供电；
当运行功率满负荷运行时，光伏发电满负荷给充电桩充电，同时在满足削峰填谷的基础上增加放电功率，降低充电功率，光伏发电不对并网式光储充系统供电；
优选地，所述控制步骤还包括：
当并网式光储充系统达到调节极限时，光伏发电和并网式光储充系统满负荷给充电桩供电。
根据本发明提供的一种并网式光储充系统的储能控制方法，包括以下步骤：
采集步骤：分别采集市电电网的运行功率、并网式光储充系统的放电功率、并网式光储充系统的发热量；
充电控制步骤：将光伏发电均分给未处于放电状态的并网式光储充系统充电；
放电控制步骤：根据并网式光储充系统的放电功率、发热量的变化差异，对并网式光储充系统中的电池进行顺序放电。
优选地，所述顺序放电为先以低功率发热量大的电池放电，后以低功率发热量大的电池放电，再以高功率发热量小的电池放电，最后以高功率发热量小的电池放电；
所述充电控制步骤包括：
当运行功率小于设定阈值时，市电电网小功率运行，光伏发电优先对并网式光储充系统充电；
当运行功率超过设定阈值时，市电电网大功率运行，光伏发电给充电桩充电，光伏系统同时给并网式光储充系统的充电；
当运行功率满负荷运行时，光伏发电停止对并网式光储充系统充电；
当并网式光储充系统达到充电上限时，自动停止充电。
优选地，所述放电控制步骤包括：
当运行功率小于设定阈值时，市电电网小功率运行，放电顺序依次为梯次磷酸铁锂电池储能装置、新磷酸铁锂电池储能装置、梯次三元电池储能装置、新三元电池储能装置、梯次钛酸锂电池储能装置、新钛酸锂电池储能装置；
当运行功率超过设定阈值时，市电电网大功率运行，放电顺序依次为新磷酸铁锂电池储能装置、梯次三元电池储能装置、新三元电池储能装置、梯次钛酸锂电池储能装置、新钛酸锂电池储能装置；
当运行功率满负荷运行时，放电顺序依次为梯次三元电池储能装置、新三元电池储能装置、梯次钛酸锂电池储能装置、新钛酸锂电池储能装置。
优选地，所述放电控制步骤还包括：
当并网式光储充系统达到调节极限时，放电顺序依次为梯次钛酸锂电池储能装置、新钛酸锂电池储能装置。
优选地，所述并网式光储充系统包括市电模块、储能模块、光伏发电模块、用户侧模块；
所述市电模块分别与储能模块、光伏发电模块、用户侧模块相连，市电模块用于提供持续稳定的电源，所述光伏发电模块与市电模块用于光伏并网；
所述储能模块包含多个梯次电池储能机构和多个新电池储能机构；
所述用户侧模块包括充电桩机构、照明机构中的任一种或任多种；
所述并网式光储充系统中，所述梯次电池储能机构包括梯次磷酸铁锂电池储能装置、梯次三元电池储能装置、梯次钛酸锂电池储能装置中的任一种或任多种；
所述新电池储能机构包括新磷酸铁锂电池储能装置、新三元电池储能装置、新钛酸锂电池储能装置中的任一种或任多种。
根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
根据本发明提供的一种并网式光储充系统的储能控制系统，包括如下模块：
采集模块：分别采集市电电网的运行功率、并网式光储充系统的放电功率、并网式光储充系统的充电功率；
控制模块：根据运行功率与设定阈值的大小关系，决定市电电网对充电桩供电或者光伏发电对充电桩充电；或者，根据运行功率与设定阈值的大小关系，光伏发电和并网式光储充系统同时对充电桩充电。
根据本发明提供的一种并网式光储充系统的储能控制系统，包括以下模块：
采集模块：分别采集市电电网的运行功率、并网式光储充系统的放电功率、并网式光储充系统的发热量；
充电控制模块：将光伏发电均分给未处于放电状态的并网式光储充系统充电；
放电控制模块：根据并网式光储充系统的放电功率、发热量的变化差异，对并网式光储充系统中的电池进行顺序放电。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、充分考虑到并网式光储充中光伏和储能的性能发挥，根据用户侧用电量的多少，合理调整光伏发电功率以及输电方向，充分利用储能的削峰填谷的功效，尽最大可能发挥储能的发电功率；
2、充分考虑到了不同储能电池间的充放电控制策略，而且还考虑到梯次电池储能和新电池储能间的充放电控制策略；
3、根据不同储能间的放电功率及发热量的不同，随着用电需求的增加，混杂储能中用于放电的储能也不同；
4、本发明的控制策略简单有效，具有很高的工程化应用价值。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的光储充系统的结构示意图；
图2为本发明的光储充系统的控制策略流程图；
图3为本发明的混杂储能电池系统间的控制策略流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明的目的在于提供一种并网式光储充及其混杂储能系统的控制策略，从并网式光储充系统入手，解决了其控制策略；同时也对混杂有梯次电池和新电池的储能系统根据各种电池性能的差异给出了控制策略。本发明最大的优势在于最大化利用光储系统的前提下并网使用，保障了光储充系统长期运行的稳定性和可靠性。
根据本发明提供的一种并网式光储充系统，包括市电模块、储能模块、光伏发电模块、用户侧模块；
所述市电模块分别与储能模块、光伏发电模块、用户侧模块相连，市电模块用于提供持续稳定的电源，所述光伏发电模块与市电模块用于光伏并网；
所述储能模块包含多个梯次电池储能机构和多个新电池储能机构；
所述用户侧模块包括充电桩机构、照明机构中的任一种或任多种。
具体地，所述梯次电池储能机构包括新磷酸铁锂电池储能装置、新三元电池储能装置、新钛酸锂电池储能装置中的任一种或任多种。
具体地，所述新电池储能机构包括新磷酸铁锂电池储能装置、新三元电池储能装置、新钛酸锂电池储能装置中的任一种或任多种。
根据本发明提供的一种并网式光储充系统的储能控制方法，所述并网式光储充系统包括市电模块、储能模块、光伏发电模块、用户侧模块；
所述市电模块分别与储能模块、光伏发电模块、用户侧模块相连，市电模块用于提供持续稳定的电源，所述光伏发电模块与市电模块用于光伏并网；
所述储能模块包含多个梯次电池储能机构和多个新电池储能机构；
所述用户侧模块包括充电桩机构、照明机构中的任一种或任多种；
当市电模块的电网小功率运行时，电网优先对充电桩供电；同时在满足削峰填谷的基础上降低储能模块的放电功率，增加充电功率，光伏发电模块优先对储能模块供电；
具体地，当储能模块达到充电上限时，停止或限制光伏发电模块的光伏发电。
具体地，当电网大功率运行时，光伏发电模块给充电桩机构充电，同时在满足削峰填谷的基础上增加储能模块的放电功率，降低充电功率，光伏发电模块同时给储能模块供电；
具体地，当电网满负荷运行时，首先光伏发电模块满负荷发电供给充电桩机构，同时在满足削峰填谷的基础上增加储能模块的放电功率，降低充电功率，光伏发电模块不对储能模块供电；
具体地，当光储充模块达到调节极限时，光伏发电模块和储能模块满负荷发电供给充电桩机构，同时逐渐切出可控的充电桩机构。
根据本发明提供的一种并网式光储充系统的储能控制方法，所述并网式光储充系统包括市电模块、储能模块、光伏发电模块、用户侧模块；
所述市电模块分别与储能模块、光伏发电模块、用户侧模块相连，市电模块用于提供持续稳定的电源，所述光伏发电模块与市电模块用于光伏并网；
所述储能模块包含多个梯次电池储能机构和多个新电池储能机构；
所述用户侧模块包括充电桩机构、照明机构中的任一种或任多种；
充电控制策略是，所述光伏发电模块均分给未处于放电状态的储能模块充电；
放电控制策略是，根据储能模块的放电功率和发热量的差异，先以低功率发热量大的梯次电池储能机构放电，后以低功率发热量大的新电池储能机构放电，再以高功率发热量小的梯次利用电池储能机构放电，最后以高功率发热量小的新电池储能机构放电。
具体地，当某个储能模块达到充电上限时，自动停止所述储能模块的充电；
具体地，当光伏发电模块有条件为储能模块充电时，未放电的混杂储能模块根据光伏发电能力选择充电或静置；
主要由梯次电池储能机构和新电池储能机构组成的混杂储能电池机构随着放电功率的增加，放电顺序依次为：梯次磷酸铁锂电池储能机构、新磷酸铁锂电池储能机构、梯次三元电池储能机构、新三元电池储能机构、梯次钛酸锂电池储能机构、新钛酸锂电池储能机构。
在并网情况下，用电需求低时，电网对充电桩机构供电，光伏发电模块对储能模块供电；用电需求增加时，电网和光伏发电模块同时对充电桩机构供电；用电需求进一步增加时，电网、光伏发电模块及储能模块同时对充电桩机构供电；用电需求超过光储充负荷时，逐渐切断充电桩负载。
其中，当电网小功率运行时，光伏发电模块优先为未处于放电状态的混杂储能模块充电，同时应先以先以低功率发热量大的梯次电池储能机构放电，后以低功率发热量大的新电池储能机构放电，再以高功率发热量小的梯次利用电池储能机构放电，最后以高功率发热量小的新电池储能机构放电；
其中，当电网大功率运行时，充电桩需混杂储能模块以较大的功率输入，则应先以低功率发热量大的新电池储能机构放电，再以高功率发热量小的梯次利用电池储能机构放电，最后以高功率发热量小的新电池储能机构放电；
其中，当电网满负荷运行时，光伏发电模块停止为储能模块充电，此时应先以高功率发热量小的梯次利用电池储能机构放电，最后以高功率发热量小的新电池储能机构放电；其中，当光储充系统达到调节极限时，以高功率发热量小的新电池储能机构放电。
在光储充系统中，存在监控单元EMS(能源控制系统)，所述监控单元EMS的功能是检测用电端和发电端的情况，合理调整充放电功率。控制策略中的电网功率的设定，是通过预先设定值，明确功率小于某个设定值时为小功率运行。
根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
如图1所示，本发明包括市电、储能系统、光伏系统和用户侧四部分。其中，储能系统同时包含多个梯次电池储能系统和多个新电池储能系统。
进一步的，梯次电池储能系统包括梯次磷酸铁锂电池储能系统、梯次三元电池储能系统、梯次钛酸锂电池储能系统；
进一步的，新电池储能系统包括新磷酸铁锂电池储能系统、新三元电池储能系统、新钛酸锂电池储能系统。
如图2所示，所述的一种光储充系统的控制策略如下：
当电网小功率运行时，电网优先对充电桩供电；同时在满足削峰填谷的基础上降低储能系统的放电功率，增加充电功率，光伏系统优先对储能系统供电；
进一步的，当储能系统达到充电上限时，停止或限制光伏发电；
当电网大功率运行时，光伏系统给充电桩充电，同时在满足削峰填谷的基础上增加储能系统的放电功率，降低充电功率，光伏系统同时给储能系统供电；
当电网满负荷运行时，首先光伏系统满负荷发电供给充电桩，同时在满足削峰填谷的基础上增加储能系统的放电功率，降低充电功率，光伏系统不对储能系统供电；
当光储充系统达到调节极限时，光伏系统和储能系统满负荷发电供给充电桩，同时逐渐切出可控充电桩负载。
如图3所示，一种混杂储能电池系统间的控制策略如下：
其充电控制策略为用光伏系统均分给未处于放电状态的混杂储能系统充电；
进一步的，当某个储能系统达到充电上限时，其EMS自动停止充电功能；
其放电控制策略为根据储能系统的放电功率和发热量的差异，先以低功率发热量大的梯次电池储能系统放电，后以低功率发热量大的新电池储能系统放电，再以高功率发热量小的梯次利用电池储能系统放电，最后以高功率发热量小的新电池储能系统放电。
进一步的，所述的混杂储能电池系统随着放电功率的增加其放电顺序依次为：梯次磷酸铁锂电池储能系统、新磷酸铁锂电池储能系统、梯次三元电池储能系统、新三元电池储能系统、梯次钛酸锂电池储能系统、新钛酸锂电池储能系统。
当电网小功率运行时，光伏系统优先为未处于放电状态的混杂储能系统充电，同时储能系统的放电顺序依次为梯次磷酸铁锂电池储能系统、新磷酸铁锂电池储能系统、梯次三元电池储能系统、新三元电池储能系统、梯次钛酸锂电池储能系统、新钛酸锂电池储能系统；
当电网大功率运行时，充电桩需混杂储能系统以较大的功率输入，则储能系统的放电顺序依次为新磷酸铁锂电池储能系统、梯次三元电池储能系统、新三元电池储能系统、梯次钛酸锂电池储能系统、新钛酸锂电池储能系统；
当电网满负荷运行时，光伏系统停止为储能系统充电，同时储能系统的放电顺序依次为梯次三元电池储能系统、新三元电池储能系统、梯次钛酸锂电池储能系统、新钛酸锂电池储能系统；
当光储充系统达到调节极限时，储能系统的放电顺序依次为梯次钛酸锂电池储能系统、新钛酸锂电池储能系统。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种并网式光储充系统的储能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
采集步骤：分别采集市电电网的运行功率、并网式光储充系统的放电功率、并网式光储充系统的充电功率；
控制步骤：根据运行功率与设定阈值的大小关系，决定市电电网对充电桩供电或者光伏发电对充电桩充电；或者，根据运行功率与设定阈值的大小关系，光伏发电和并网式光储充系统同时对充电桩充电。
2.根据权利要求1所述的并网式光储充系统的储能控制方法，其特征在于，所述控制步骤包括：
当运行功率小于设定阈值时，市电电网小功率运行，市电电网优先对充电桩充电，同时在满足削峰填谷的基础上降低放电功率，增加充电功率，光伏发电优先对并网式光储充系统供电；
当运行功率超过设定阈值时，市电电网大功率运行，光伏发电给充电桩充电，同时在满足削峰填谷的基础上增加放电功率，降低充电功率，光伏系统同时给并网式光储充系统的供电；
当运行功率满负荷运行时，光伏发电满负荷给充电桩充电，同时在满足削峰填谷的基础上增加放电功率，降低充电功率，光伏发电不对并网式光储充系统供电。
3.根据权利要求2所述的并网式光储充系统的储能控制方法，其特征在于，所述控制步骤还包括：
当并网式光储充系统达到调节极限时，光伏发电和并网式光储充系统满负荷给充电桩供电。
4.一种并网式光储充系统的储能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集步骤：分别采集市电电网的运行功率、并网式光储充系统的放电功率、并网式光储充系统的发热量；
充电控制步骤：将光伏发电均分给未处于放电状态的并网式光储充系统充电；
放电控制步骤：根据并网式光储充系统的放电功率、发热量的变化差异，对并网式光储充系统中的电池进行顺序放电。
5.根据权利要求4所述的并网式光储充系统的储能控制方法，其特征在于，所述顺序放电为先以低功率发热量大的电池放电，后以低功率发热量大的电池放电，再以高功率发热量小的电池放电，最后以高功率发热量小的电池放电；
所述充电控制步骤包括：
当运行功率小于设定阈值时，市电电网小功率运行，光伏发电优先对并网式光储充系统充电；
当运行功率超过设定阈值时，市电电网大功率运行，光伏发电给充电桩充电，光伏系统同时给并网式光储充系统的充电；
当运行功率满负荷运行时，光伏发电停止对并网式光储充系统充电；
当并网式光储充系统达到充电上限时，自动停止充电。
6.根据权利要求4所述的并网式光储充系统的储能控制方法，其特征在于，所述放电控制步骤包括：
当运行功率小于设定阈值时，市电电网小功率运行，放电顺序依次为梯次磷酸铁锂电池储能装置、新磷酸铁锂电池储能装置、梯次三元电池储能装置、新三元电池储能装置、梯次钛酸锂电池储能装置、新钛酸锂电池储能装置；
当运行功率超过设定阈值时，市电电网大功率运行，放电顺序依次为新磷酸铁锂电池储能装置、梯次三元电池储能装置、新三元电池储能装置、梯次钛酸锂电池储能装置、新钛酸锂电池储能装置；
当运行功率满负荷运行时，放电顺序依次为梯次三元电池储能装置、新三元电池储能装置、梯次钛酸锂电池储能装置、新钛酸锂电池储能装置。
7.根据权利要求6所述的并网式光储充系统的储能控制方法，其特征在于，所述放电控制步骤还包括：
当并网式光储充系统达到调节极限时，放电顺序依次为梯次钛酸锂电池储能装置、新钛酸锂电池储能装置。
8.根据权利要求1所述的并网式光储充系统的储能控制方法或者根据权利要求4所述的并网式光储充系统的储能控制方法，其特征在于，所述并网式光储充系统包括市电模块、储能模块、光伏发电模块、用户侧模块；
所述市电模块分别与储能模块、光伏发电模块、用户侧模块相连，市电模块用于提供持续稳定的电源，所述光伏发电模块与市电模块用于光伏并网；
所述储能模块包含多个梯次电池储能机构和多个新电池储能机构；
所述用户侧模块包括充电桩机构、照明机构中的任一种或任多种；
所述并网式光储充系统中，所述梯次电池储能机构包括梯次磷酸铁锂电池储能装置、梯次三元电池储能装置、梯次钛酸锂电池储能装置中的任一种或任多种；
所述新电池储能机构包括新磷酸铁锂电池储能装置、新三元电池储能装置、新钛酸锂电池储能装置中的任一种或任多种。
9.一种并网式光储充系统的储能控制系统，其特征在于，包括如下模块：
采集模块：分别采集市电电网的运行功率、并网式光储充系统的放电功率、并网式光储充系统的充电功率；
控制模块：根据运行功率与设定阈值的大小关系，决定市电电网对充电桩供电或者光伏发电对充电桩充电；或者，根据运行功率与设定阈值的大小关系，光伏发电和并网式光储充系统同时对充电桩充电。
10.一种并网式光储充系统的储能控制系统，其特征在于，包括以下模块：
采集模块：分别采集市电电网的运行功率、并网式光储充系统的放电功率、并网式光储充系统的发热量；
充电控制模块：将光伏发电均分给未处于放电状态的并网式光储充系统充电；
放电控制模块：根据并网式光储充系统的放电功率、发热量的变化差异，对并网式光储充系统中的电池进行顺序放电。
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