CN110120680B - 一种储能系统的功率分配方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的储能系统的功率分配方法及装置，首先根据目标功率确定储能系统将进入的阶段；若储能系统将进入放电阶段，则判断目标功率是否大于储能系统的总最大可用功率；若目标功率小于等于总最大可用功率，则根据储能系统中各个储能设备的最大可用功率在总最大可用功率中的占比进行均衡计算，得到各个储能设备的参考功率；若目标功率大于总最大可用功率，则以储能系统中各个储能设备的最大可用功率作为相应储能设备的参考功率，确保快速放电；最后将各个参考功率下发至相应的储能设备，控制各个储能设备按照相应的参考功率工作，解决了现有技术中放电阶段无法实现快速放电的问题。

Description

一种储能系统的功率分配方法及装置
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种储能系统的功率分配方法及装置。
背景技术
目前，储能系统在用户侧的应用场景主要为削峰填谷和需量管理，并呈现功率和容量越来越大的趋势；由多储能设备构成的储能系统，其实现功率调度时的功率分配方法主要流程为：接收来自电网调度或其他设备传来的目标功率指令，根据被管理的储能设备的状态做出判断，再对各个储能设备进行功率的分配。
然而，现有技术对于储能系统各个储能设备的功率分配方案中，在充电阶段和放电阶段，均为根据各个储能设备的相应参数进行计算，再采取均衡分配的方式进行功率分配；而这种方式将会使各个储能设备的响应时长增长，尤其不适用于放电阶段。
发明内容
本发明提供一种储能系统的功率分配方法及装置，以解决现有技术中放电阶段无法实现快速放电的问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
本发明一方面提供一种储能系统的功率分配方法，包括：
根据目标功率确定所述储能系统将进入的阶段；
若所述储能系统将进入放电阶段，则判断所述目标功率是否大于所述储能系统的总最大可用功率；
若所述目标功率大于所述总最大可用功率，则以所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率作为相应储能设备的参考功率；
若所述目标功率小于等于所述总最大可用功率，则根据所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率在所述总最大可用功率中的占比进行均衡计算，得到各个储能设备的参考功率；
将各个参考功率下发至相应的储能设备，控制各个储能设备按照相应的参考功率工作。
优选的，在根据目标功率确定所述储能系统将进入的阶段之后，以及，将各个参考功率下发至相应的储能设备之前，还包括：
若所述储能系统将进入充电阶段，则根据所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率，计算得到各个储能设备的充电最短时间；
根据各个储能设备的充电最短时间中的最大值，计算得到各个储能设备的参考功率。
优选的，根据所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率，计算得到各个储能设备的充电最短时间，包括：
若Pei>0，则通过公式Ti＝[(SOCmaxi-SOCi)×CAPAi]/Pei，计算得到各个储能设备的充电最短时间；
若Pei≤0，则通过公式Ti＝0，计算得到各个储能设备的充电最短时间；
其中，Pei为第i个储能设备的最大可用功率，Ti为第i个储能设备的充电最短时间，SOCmaxi为第i个储能设备的剩余电量最大值，SOCi为第i个储能设备的剩余电量当前值，CAPAi为第i个储能设备的电池容量。
优选的，根据各个储能设备的充电最短时间中的最大值，计算得到各个储能设备的参考功率，包括：
若Pei>0，则通过公式Pissuei＝(1-SOCi)×CAPAi/MAX[Ti]，计算得到各个储能设备的参考功率；
若Pei≤0，则通过公式Pissuei＝0，计算得到各个储能设备的参考功率；
其中，Pissuei为第i个储能设备的参考功率，MAX[Ti]为各个储能设备的充电最短时间中的最大值。
优选的，在根据目标功率确定所述储能系统将进入的阶段之后，若所述储能系统将进入充电阶段，则所述储能系统的功率分配方法还包括：
判断所述目标功率是否大于所述储能系统的总最大可用功率；
若所述目标功率大于所述总最大可用功率，则以所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率作为相应储能设备的参考功率，再执行将各个参考功率下发至相应的储能设备的步骤；
若所述目标功率小于等于所述总最大可用功率，则执行根据所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率，计算得到各个储能设备的充电最短时间的步骤。
优选的，在根据目标功率确定所述储能系统将进入的阶段之前，还包括：
判断所述储能系统中储能设备的在线数量是否正常；
若所述在线数量正常，则执行根据目标功率确定所述储能系统将进入的阶段的步骤；
若所述在线数量不正常，则以零作为各个储能设备的参考功率；再执行将各个参考功率下发至相应的储能设备的步骤。
优选的，判断所述储能系统中储能设备的在线数量是否正常，包括：
判断所述在线数量是否大于零且小于等于所述储能系统中储能设备的实际装机数量；
若所述在线数量大于零且小于等于所述实际装机数量，则判定所述在线数量正常；否则，判定所述在线数量不正常。
优选的，在根据目标功率确定所述储能系统将进入的阶段之前，或者，在判断所述储能系统中储能设备的在线数量是否正常之前，还包括：
读取目标功率指令中的功率值，上一时刻的目标功率，以及，所述储能系统的总执行功率；
计算所述上一时刻的目标功率与所述总执行功率之间的差值，得到储能功率差额；
以所述储能功率差额对所述目标功率指令中的功率值进行修正，得到所述目标功率。
本发明另一方面还提供一种储能系统的功率分配装置，与所述储能系统中的各个储能设备通讯连接，用于执行如上述任一所述的储能系统的功率分配方法。
优选的，所述储能设备为储能变流器PCS时，所述功率分配装置为控制各个PCS的能量管理系统EMS；
所述储能设备为EMS时，所述功率分配装置为控制各个EMS的协同管理系统。
本发明提供的储能系统的功率分配方法，首先根据目标功率确定所述储能系统将进入的阶段；若所述储能系统将进入放电阶段，则判断所述目标功率是否大于所述储能系统的总最大可用功率；若所述目标功率小于等于所述总最大可用功率，则根据所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率在所述总最大可用功率中的占比进行均衡计算，得到各个储能设备的参考功率；若所述目标功率大于所述总最大可用功率，则以所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率作为相应储能设备的参考功率，确保快速放电；最后将各个参考功率下发至相应的储能设备，控制各个储能设备按照相应的参考功率工作，解决了现有技术中放电阶段无法实现快速放电的问题。
并且，鉴于在储能系统的实际运用中，其放电的需求是比较急迫的，需要快速准确的响应，不适合在该阶段进行均衡；而充电是比较缓慢的，可以在本阶段进行均衡。因此，本申请还将充电、放电两种工况分开考虑，执行不同的功率分配策略，即在放电时优先保证执行，在充电时进行SOC(StateofCharge,电池荷电状态/剩余电量)的均衡，保证均衡和准确性。
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是本发明申请实施例提供的储能系统的功率分配方法的流程图；
图2是本发明申请另一实施例提供的储能系统的功率分配方法的流程图；
图3是本发明申请另一实施例提供的储能系统的功率分配方法的流程图；
图4是本发明申请另一实施例提供的储能系统的功率分配方法的流程图；
图5a和图5b是本发明申请另一实施例提供的储能系统的功率分配方法的流程图。
具体实施方式
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，都属于本申请保护的范围。
本发明提供一种储能系统的功率分配方法，以解决现有技术中放电阶段无法实现快速放电的问题。
具体的，请参见图1，该储能系统的功率分配方法包括：
S101、根据目标功率确定储能系统将进入的阶段；
实际应用中，可以对该目标功率进行正负定义，比如正值表示充电目标功率，负值表示放电目标功率；当然，也可采用相反或者其他方式来进行定义，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
根据对于该目标功率的预设定义方式，即可判断储能系统需要进入的阶段为充电阶段还是放电阶段。
若储能系统将进入放电阶段，则执行步骤S102；
S102、判断目标功率是否大于储能系统的总最大可用功率；
Pe＝Pe1+Pe2+Pe3+…+Pen，其中Pe1、Pe2、Pe3…Pen为各个储能设备的最大可用功率，Pe为储能系统的总最大可用功率，n为储能系统中储能设备的在线数量。
若目标功率大于总最大可用功率，则说明放电需求较为紧迫，需要储能系统实现快速准确的响应，所以不适合在该阶段进行均衡，此时需要执行步骤S103；而若目标功率小于等于总最大可用功率，则说明放电需求并不大，则可对各个储能设备进行功率的均衡分配，即执行步骤S104；
S103、以储能系统中各个储能设备的最大可用功率作为相应储能设备的参考功率；
以正值表示充电、负值表示放电为例，此时，第i个储能设备的参考功率Pissuei＝-Pei；其中，Pei为第i个储能设备的最大可用功率，i＝1,2,3…n。
S104、根据储能系统中各个储能设备的最大可用功率在总最大可用功率中的占比进行均衡计算，得到各个储能设备的参考功率；
以正值表示充电、负值表示放电为例，此时，第i个储能设备的参考功率Pissuei＝(Pei×Pgoalc)/Pe；其中，Pei为第i个储能设备的最大可用功率，i＝1,2,3…n。Pgoalc为目标功率，Pe为储能系统的总最大可用功率。
在步骤S103或者S104之后，执行步骤S105。
S105、将各个参考功率下发至相应的储能设备，控制各个储能设备按照相应的参考功率工作。
本实施例提供的该储能系统的功率分配方法，在储能系统将进入放电阶段，且目标功率大于储能系统的总最大可用功率，则以储能系统中各个储能设备的最大可用功率作为相应储能设备的参考功率，确保快速放电，进而解决了现有技术中放电阶段无法实现快速放电的问题。
实际应用中，在步骤S101、根据目标功率确定储能系统将进入的阶段之后，以及，步骤S105、将各个参考功率下发至相应的储能设备之前，还包括储能系统将进入充电阶段的情况，此时，优选的，如图2所示，执行步骤S201和S202。
S201、根据储能系统中各个储能设备的最大可用功率，计算得到各个储能设备的充电最短时间；
由于充电阶段一般是比较缓慢的，因此，可以在本阶段进行功率均衡分配；并且，实际应用中，可以根据各个储能设备的SOC来进行功率均衡分配，还可以根据各个储能设备的最大可用功率来进行功率均衡分配。
具体的，若Pei>0，则通过公式Ti＝[(SOCmaxi-SOCi)×CAPAi]/Pei，计算得到各个储能设备的充电最短时间；
若Pei≤0，则通过公式Ti＝0，计算得到各个储能设备的充电最短时间；
其中，Pei为第i个储能设备的最大可用功率，Ti为第i个储能设备的充电最短时间，SOCmaxi为第i个储能设备的剩余电量最大值，SOCi为第i个储能设备的剩余电量当前值，CAPAi为第i个储能设备的电池容量。
S202、根据各个储能设备的充电最短时间中的最大值，计算得到各个储能设备的参考功率。
以各个储能设备的最大可用功率为分配依据进行功率均衡分配时，为了确保各个储能设备均能充满，应当以其充电速度最慢的一个储能设备为准，计算各个储能设备进行充电时的参考功率。
具体的，若Pei>0，则通过公式Pissuei＝(1-SOCi)×CAPAi/MAX[Ti]，计算得到各个储能设备的参考功率；
若Pei≤0，则通过公式Pissuei＝0，计算得到各个储能设备的参考功率；
其中，Pissuei为第i个储能设备的参考功率，MAX[Ti]为各个储能设备的充电最短时间中的最大值，i＝1,2,3…n。
另外，充电阶段也不排除存在充电需求较大的情况，因此，优选的，如图3所示，在步骤S101、根据目标功率确定储能系统将进入的阶段之后，若储能系统将进入充电阶段，则先执行：
S301、判断目标功率是否大于储能系统的总最大可用功率；
若目标功率大于总最大可用功率，则执行步骤S302，再执行步骤S105。若目标功率小于等于总最大可用功率，则执行步骤S201。
S302、以储能系统中各个储能设备的最大可用功率作为相应储能设备的参考功率；
在储能系统实际运用中，鉴于放电的需求是比较急迫的，需要快速准确的响应，不适合在该阶段进行均衡；而充电是比较缓慢的，可以在本阶段进行均衡。因此，本实施例将充电、放电两种工况分开考虑，执行不同的功率分配策略，即在放电时优先保证执行，在充电时进行SOC的均衡，保证均衡和准确性。
图3给出了该储能系统的功率分配方法在不同阶段不同目标功率的情况下，各种优选的功率分配方式；当然，图3仅为一种示例，并不仅限于此，只要能够在放电阶段大目标功率下能够实现快速放电的方案均在本申请的保护范围内。
本发明另一实施例还提供了另外一种储能系统的功率分配方法，在上述实施例以及图1-图3的基础之上，优选的，如图4所示(以在图1的基础上为例进行展示)，在其步骤S101、根据目标功率确定储能系统将进入的阶段之前，还包括：
S401、判断储能系统中储能设备的在线数量是否正常；
具体的，可以通过判断在线数量是否大于零且小于等于储能系统中储能设备的实际装机数量，来判定储能设备的在线数量是否正常。若在线数量大于零且小于等于实际装机数量，则判定储能设备的在线数量正常，此时执行步骤S101、根据目标功率确定储能系统将进入的阶段；否则，判定储能设备的在线数量不正常，执行步骤S402后再执行步骤S105。
实际应用中，还可以通过判断在线数量是否为一个预设值，或者是否在一个预设范围内，来判定储能设备的在线数量是否正常。此处不做限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
S402、以零作为各个储能设备的参考功率。
当储能系统中的储能设备在线数量为零，或者，大于其实际装机数量时，禁止目标功率的分配，避免分配错误以及后续问题。
实际应用中，还可以在判定在线数量不正常时，同时生成并输出告警信号，以待操作人员进行检查和维护。
值得说明的是，在一定的荷电状态下，储能功率进行一次分配之后可能无法满足储能总功率指令值的要求，因此本实施例在上述实施例及图1-图4的基础之上，通过引入储能功率二次分配，充分利用储能容量，填补功率指令偏差。
具体的，该储能系统的功率分配方法，在步骤S101、根据目标功率确定储能系统将进入的阶段之前(如图5a，以在图4的基础上为例进行展示)，或者，在步骤S401、判断储能系统中储能设备的在线数量是否正常之前(如图5b，以在图4的基础上为例进行展示)，还包括：
S501、读取目标功率指令中的功率值，上一时刻的目标功率，以及，储能系统的总执行功率。
实际应用中，由电网调度或其他控制设备传来的目标功率指令中，会明确说明其需要储能系统放电或充电的功率值Pgoal，为便于说明，将充电时的功率值视为正值，将放电时的功率值视为负值。
上一时刻的目标功率Pgt-1是上一时刻进行功率分配时所采用的目标功率。
储能系统的总执行功率Pexec是执行完上一时刻的功率分配之后，采集得到的实际总执行功率。
S502、计算上一时刻的目标功率与总执行功率之间的差值，得到储能功率差额。
该储能功率差额是上一时刻进行功率分配后，未完成分配的剩余部分，其计算公式为ΔP＝Pgt-1-Pexec。
其中，Pgt-1是上一时刻的目标功率，Pexec为读取到的储能设备总的执行功率。
S503、以储能功率差额对目标功率指令中的功率值进行修正，得到目标功率。
当前时刻的目标功率的计算公式为Pgoalc＝Pgoal+ΔP，并且到下一时刻时，该Pgoalc将用作新的Pgt-1。
本实施例对每一次功率分配的下发功率和下发后的执行功率进行了二次分配，降低了因设备误差造成的执行不精确的情况。
本发明另一实施例还提供了一种储能系统的功率分配装置，该功率分配装置与储能系统中的各个储能设备通讯连接，用于执行如上述任一实施例所述的储能系统的功率分配方法。
该功率分配方法的具体过程及原理参见上述实施例即可，此处不再一一赘述。
值得说明的是，该储能设备可以是PCS(PowerConversionSystem，储能变流器)，也可以是控制各个PCS的EMS(EngineManagementSystem，能量管理系统)；该功率分配装置为控制各个储能设备的上级控制器即可，比如：当该储能设备是PCS时，该功率分配装置为控制各个PCS的EMS；而当储能设备为EMS时，功率分配装置为控制各个EMS的协同管理系统。
实际应用中，该储能设备和功率分配装置的具体选择，视其应用环境而定即可，此处仅为示例，并不是限定于此，能够对各个储能设备进行上述功率分配的方案均在本申请的保护范围内。
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 (9)

1.一种储能系统的功率分配方法，其特征在于，包括：
根据目标功率确定所述储能系统将进入的阶段；
若所述储能系统将进入放电阶段，则判断所述目标功率是否大于所述储能系统的总最大可用功率；
若所述目标功率大于所述总最大可用功率，则以所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率作为相应储能设备的参考功率；
若所述目标功率小于等于所述总最大可用功率，则根据所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率在所述总最大可用功率中的占比进行均衡计算，得到各个储能设备的参考功率；
若所述储能系统将进入充电阶段，则根据所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率、剩余电量最大值、剩余电量当前值以及电池容量，计算得到各个储能设备的充电最短时间；
根据各个储能设备的充电最短时间中的最大值、剩余电量当前值以及电池容量，计算得到各个储能设备的参考功率；
将各个参考功率下发至相应的储能设备，控制各个储能设备按照相应的参考功率工作。
2.根据权利要求1所述的储能系统的功率分配方法，其特征在于，根据所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率、剩余电量最大值、剩余电量当前值以及电池容量，计算得到各个储能设备的充电最短时间，包括：
若Pei>0，则通过公式Ti＝[(SOCmaxi-SOCi)×CAPAi]/Pei，计算得到各个储能设备的充电最短时间；
若Pei≤0，则通过公式Ti＝0，计算得到各个储能设备的充电最短时间；
其中，Pei为第i个储能设备的最大可用功率，Ti为第i个储能设备的充电最短时间，SOCmaxi为第i个储能设备的剩余电量最大值，SOCi为第i个储能设备的剩余电量当前值，CAPAi为第i个储能设备的电池容量。
3.根据权利要求2所述的储能系统的功率分配方法，其特征在于，根据各个储能设备的充电最短时间中的最大值、剩余电量当前值以及电池容量，计算得到各个储能设备的参考功率，包括：
若Pei>0，则通过公式Pissuei＝(1-SOCi)×CAPAi/MAX[Ti]，计算得到各个储能设备的参考功率；
若Pei≤0，则通过公式Pissuei＝0，计算得到各个储能设备的参考功率；
其中，Pissuei为第i个储能设备的参考功率，MAX[Ti]为各个储能设备的充电最短时间中的最大值。
4.根据权利要求1所述的储能系统的功率分配方法，其特征在于，在根据目标功率确定所述储能系统将进入的阶段之后，若所述储能系统将进入充电阶段，则所述储能系统的功率分配方法还包括：
判断所述目标功率是否大于所述储能系统的总最大可用功率；
若所述目标功率大于所述总最大可用功率，则以所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率作为相应储能设备的参考功率，再执行将各个参考功率下发至相应的储能设备的步骤；
若所述目标功率小于等于所述总最大可用功率，则执行根据所述储能系统中各个储能设备的最大可用功率、剩余电量最大值、剩余电量当前值以及电池容量，计算得到各个储能设备的充电最短时间的步骤。
5.根据权利要求1-4任一所述的储能系统的功率分配方法，其特征在于，在根据目标功率确定所述储能系统将进入的阶段之前，还包括：
判断所述储能系统中储能设备的在线数量是否正常；
若所述在线数量正常，则执行根据目标功率确定所述储能系统将进入的阶段的步骤；
若所述在线数量不正常，则以零作为各个储能设备的参考功率；再执行将各个参考功率下发至相应的储能设备的步骤。
6.根据权利要求5所述的储能系统的功率分配方法，其特征在于，判断所述储能系统中储能设备的在线数量是否正常，包括：
判断所述在线数量是否大于零且小于等于所述储能系统中储能设备的实际装机数量；
若所述在线数量大于零且小于等于所述实际装机数量，则判定所述在线数量正常；否则，判定所述在线数量不正常。
7.根据权利要求5所述的储能系统的功率分配方法，其特征在于，在根据目标功率确定所述储能系统将进入的阶段之前，或者，在判断所述储能系统中储能设备的在线数量是否正常之前，还包括：
读取目标功率指令中的功率值，上一时刻的目标功率，以及，所述储能系统的总执行功率；
计算所述上一时刻的目标功率与所述总执行功率之间的差值，得到储能功率差额；
以所述储能功率差额对所述目标功率指令中的功率值进行修正，得到所述目标功率。
8.一种储能系统的功率分配装置，其特征在于，与所述储能系统中的各个储能设备通讯连接，用于执行如权利要求1-7任一所述的储能系统的功率分配方法。
9.根据权利要求8所述的储能系统的功率分配装置，其特征在于，所述储能设备为储能变流器PCS时，所述功率分配装置为控制各个PCS的能量管理系统EMS；
所述储能设备为EMS时，所述功率分配装置为控制各个EMS的协同管理系统。
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