储能系统控制方法、装置及储能系统
技术领域
本发明涉及储能技术领域,特别涉及一种储能系统控制方法、装置及储能系统。
背景技术
储能系统中,通常设置有多个储能单元,各个储能单元在充电或者放电的过程中,可能会出现过载或者逆流等故障。目前对储能系统的控制中,在解决这些故障时,仅仅是关注单个储能单元的故障,而在多个储能单元出现故障时,则不能统一进行调度控制,也即在储能能单元中的子变压器的边界保护中大多未给出解决方案,不能考虑到对主变压器和多个储能单元的整体保护,在对多个子变压器的保护系统也涉及较少,这样将使得储能系统的稳定性较差,本方案侧重于子变压器的过载和逆流保护策略,提供了解决方案,以保证储能系统的稳定性。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种储能系统控制方法、装置及储能系统,旨在提高储能系统的稳定性。
为实现上述目的,本发明提出一种储能系统控制方法,所述储能系统包括具有主变压器的主供电系统和具有至少一个子变压器的储能单元;所述储能单元为多个,所述储能系统控制方法包括以下步骤:
获取供电系统的公共连接计量点的有功功率,以及各所述储能单元并网计量点的有功功率;
根据储能系统的工作模式,以及获取的所述公共连接计量点的有功功率,以及各所述储能单元并网计量点的有功功率确定所述主变压器和/或所述子变压器是否出现逆流或者过载;
在确定所述主变压器和/或所述子变压器出现逆流或者过载时,生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制。
可选地,所述储能系统的当前工作模式包括充电模式和放电模式;
在所述储能系统工作于充电模式下时,当获取的所述公共连接计量点的有功功率大于所述可用充电功率时,则确定所述主变压器出现过载;
在所述储能系统工作于放电模式下时,当获取的所述公共连接计量点的有功功率小于所述主变压器的逆流余量或者第一逆流阈值时,则确定所述主变压器出现逆流。
可选地,在确定所述主变压器出现过载时,所述生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制的步骤具体包括:
获取所述公共连接计量点的功率因素,以及获取各所述储能单元的储能计量点有功功率及可用充电功率;
根据所述公共连接计量点的功率因素,以及各所述储能单元的储能计量点的有功功率及可用充电功率,计算所述主供电系统的可充电功率边界;
根据所述主供电系统的可充电功率边界以及各储能单元的可充电边界计算出所述储能系统的可用充电功率;
将计算出的所述可用充电功率更新为当前最大可充电功率,并将所述最大可充电功率作为目标功率控制各个所述储能单元充电。
可选地,所述计算所述主供电系统的可充电功率边界的公式为:
Pch-boundary=∑Pi-bms+Ctrans-capacity*Kcoefficient*|PF|-Ppcc–Ccharge;其中,Pch-boundary为所述可充电功率边界;Pi-bms为第i个储能单元的储能计量点的有功功率;Ctrans-capacity为所述主变压器的额定容量;Kcoefficient为所述主变压器的降额系数;PF为所述公共连接计量点的功率因素;Ppcc为公共连接计量点的有功功率;Ccharge为主变压器处的过载余量;
所述计算所述储能系统的可用充电功率的公式为:
Pi-ch-station=min{∑Pi-ch-boundary,Pch-boundary};
其中,Pi-ch-station为所述可用充电功率;∑Pi-ch-boundary为各所述储能单元的可充电功率边界之和。
可选地,在确定所述主变压器出现逆流或者过载时,所述生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制的步骤具体包括:
控制各所述储能单元不充电不放电,并延时第一预设保护时间后执行对所述主供电系统和各所述储能单元的调度策略。
可选地,所述第一预设保护时间满足以下关系:
Tdelay>2*Tmax;
Tmax=max{Tc,To,Ti};
其中,Tdelay为第一所述预设保护时间,Tc为获取所述为公共连接计量点有功功率的周期;To为获取集并网计量点、储能计量点有功功率的周期;Ti为所述主供电系统获取各所述储能单元信息的周期。
可选地,在确定所述主变压器出现逆流时,所述生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制的步骤还包括;
获取所述公共连接计量点的有功功率,以及获取各所述储能单元的储能计量点的有功功率及可用放电功率;
根据所述公共连接计量点的有功功率,以及各所述储能单元的储能计量点的有功功率及可用放电功率,计算出所述主供电系统的可放电功率边界;
根据所述主供电系统的可放电功率边界以及各储能单元的可放电边界计算所述储能系统的可用放电功率;
将所述可用充电功率更新为当前最大可放电功率,并将所述最大可放电功率作为目标功率控制各个所述储能单元放电。
可选地,所述计算所述主供电系统的可放电功率边界的公式为:
Pdisch-boundary=Ppcc-∑Pi-bms–Csafe;
其中,Pdisch-boundary为可放电功率边界;Ppcc为公共连接计量点的有功功率;∑Pi-bms为各个储能单元储能计量点的有功功率;Csafe为主变压器处的逆流余量;
所述计算所述储能系统的可用放电功率的公式为:
Pi-disch-station=min{∑Pi-disch-boundary,Pdisch-boundary};
其中,Pi-disch-station为所述可用放电功率;∑Pi-ch-boundary为各所述储能单元的可放电功率边界之和。
可选地,所述储能系统的当前工作模式包括充电模式和放电模式;
在所述储能系统工作于充电模式下时,当获取的第i个并网计量点的有功功率大于第i个子变压器的最大安全可用充电功率时,则确定第i个所述子变压器出现过载;
在所述储能系统工作于放电模式下时,当获取的所述公共连接计量点的有功功率小于第i个所述子变压器的逆流余量或者第一逆流阈值时,则确定第i个所述子变压器出现逆流;其中,i≥1。
可选地,在确定所述主变压器出现过载时,所述生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制的步骤具体包括:
获取第i个所述储能计量点的有功功率,以及第i个所述并网计量点的功率因素;
根据第i个所述储能计量点的有功功率,以及第i个所述并网计量点的功率因素,计算第i个所述储能单元的可充电功率边界;
获取储能系统的最大安全可用充电功率,并根据第i个所述储能单元的可充电功率边界以及各储能系统的最大安全可用充电功率计算出第i个所述储能单元的可用充电功率;
将计算出的第i个所述储能单元的可用充电功率更新为当前最大可充电功率,并将所述最大可充电功率作为目标功率控制第i个所述储能单元充电。
可选地,所述计算第i个所述储能单元的可用充电边界的公式为:
Pi-ch-boundary=Pi-bms+Ci-trans-capacity*Ki-coefficient*|PFi-dot|-Pi-dot–Ci-charge;
其中,Pi-ch-boundary为第i个所述储能单元的可充电功率边界;Pi-bms为第i个储能单元的储能计量点的有功功率;Ci-trans-capacity为第i个所述子变压器的额定容量;Ki-coefficient为第i个所述子变压器的降额系数;PFi-dot为所述第i个并网点计量点的功率因素;Pi-dot为第i个并网计量点的有功功率;Ci-charge为第i个所述子变压器点的过载余量;
所述计算第i个所述储能单元的可用充电功率的公式为:
Pi-ch-station=min{P1,Pi-ch-boundary};
其中,Pi-ch-station为第i个所述储能单元的可用充电功率;Pi-ch-boundary为第i个所述储能单元的可充电功率边界;P1为储能单元的最大安全可用充电功率。
可选地,在确定所述主变压器出现逆流时,所述生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制的步骤具体包括:
控制各所述储能单元不充电不放电;
或者,获取第i个所述储能计量点的有功功率,以及第i个所述并网计量点的功率因素;
根据第i个所述储能计量点的有功功率,以及第i个所述并网计量点的有功功率,计算第i个所述储能单元的可放电功率边界;
获取储能系统的最大安全可用放电功率,并根据第i个所述储能单元的可放电功率边界以及各储能系统的最大安全可用放电功率计算出第i个所述储能单元的可用放电功率;
将计算出的第i个所述储能单元的可用放电功率更新为当前最大可放电功率,并将所述最大可放电功率作为目标功率控制第i个所述储能单元放电。
可选地,所述计算所述主供电系统的可放电功率边界的公式为:
Pi-disch-boundary=Pi-dot–Pi-bms–Ci-safe;
其中,Pi-disch-boundary为第i个储能单元的可放电功率边界;Pi-dot为第i个并网计量点的有功功率;Pi-bms为第i个储能单元储能计量点的有功功率;Ci-safe为第i个子变压器处的逆流余量;
所述计算所述储能单元的可用放电功率的公式为:
Pi-disch-station=min{P2,Pi-disch-boundary};
其中,Pi-disch-station为所述可用放电功率;Pi-ch-boundary为第i个所述储能单元的可放电功率边界;P2为储能单元的最大安全可用放电功率。
本发明还提出一种储能系统控制装置,所述储能系统包括具有主变压器的主供电系统和具有至少一个子变压器的储能单元;所述储能单元为多个;所述储能系统控制装置包括:
中央控制器以及分别设置在每个储能单元中的本地控制器;
所述中央控制器,用于获取供电系统的公共连接计量点的有功功率;根据储能系统的工作模式,以及获取的所述公共连接计量点的有功功率确定所述主变压器是否出现逆流或者过载;在确定所述主变压器出现逆流或者过载时,生成对应的逆流或者过载保护控制策略,所述逆流或者过载保护控制策略包括下发目标功率至各个本地控制器;
第i个所述本地控制器,用于根据所述中央控制器下发的目标功率,控制第i个所述储能单元进行放电或者充电;
所述中央控制器或第i个所述本地控制器,还用于获取第i个所述储能单元并网计量点的有功功率,并根据第i个所述储能单元并网计量点的有功功率确定第i个所述子变压器是否出现逆流或者过载;在确定第i个所述子变压器出现逆流或者过载时,调整第i个所述储能单元的充电功率或者放电功率。
可选地,第i个所述本地控制器,还用于获取所述中央控制器和第i个所述本地控制器的通讯状态;
在根据所述通讯状态确定所述中央控制器和第i个所述本地控制器通讯失败时间超过预设保护时间时,控制第i个所述储能单元停止工作。
本发明还提出一种储能系统,所述储能系统包括具有主变压器的主供电系统、具有至少一个子变压器的储能单元及储能变流器以及如上所述的储能系统控制装置;
其中,所述储能单元为多个。
本发明储能系统控制方法通过获取供电系统的公共连接计量点的有功功率,以及各个储能单元并网计量点的有功功率,再根据储能系统的工作模式,以及获取的公共连接计量点的有功功率,以及各个储能单元并网计量点的有功功率确定所述主变压器和/或所述子变压器是否出现逆流或者过载;在确定主变压器和/或子变压器出现逆流或者过载时,生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制,以对储能系统进行逆流保护或者过载保护。本发明有利于提高主变压器和各子变压器的安全性和可靠性,可以延长变压器的使用寿命,从而提高储能系统稳定性。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明储能系统控制方法一实施例的流程示意图;
图2为图1中步骤S300一实施例的细化流程示意图;
图3为图1中步骤S300另一实施例的细化流程示意图;
图4为图1中步骤S300又一实施例的细化流程示意图;
图5为图1中步骤S300再一实施例的细化流程示意图;
图6为本发明储能系统一实施例的结构示意图;
图7为本发明储能系统控制装置一实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,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,都属于本发明保护的范围。
需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明提出一种储能系统控制方法。
本发明实施例中,储能系统包括具有主变压器的主供电系统和具有至少一个子变压器的储能单元;所述储能单元为多个。
其中,每个储能单元包括储能变流器、电池,例如超级电容阵列等,每个储能变流器的交流侧通过一个子变压器连接和电网母线连接主变压器的一侧,每个储能变流器的直流侧连接一个或多个储能电池;所述储能变流器的个数与所述电池个数相等;主变压器的另一侧连接电网母线;主变压器和子变压器的电压等级可以为不同的电压等级。每个储能变流器交流侧连接的子变压器可以为相同的变压器,也可以为不同的变压器,具体可以根据实际需求进行设置次数不做限定。在各个储能单元的电网母线上还并联有用电负荷,用电负荷的功率也可以是相同功率的负荷,也可以是不同功率的用电负荷。可以理解的是,储能变流器为双向变流器,既可以将超级电容阵列等电池存储的直流电逆变为交流电,也可以将电网的交流电整流为直流电为超级电容阵列等电池进行充电。例如,在大电网正常供电时,储能系统可以工作在给各个储能单元充电的充电模式,而在大电网遭遇故障停电时,储能系统也可以工作在通过各个储能单元给负荷供电的放电模式,当然还可以工作在待机模式。在给各个储能单元的电池充电时,各个储能单元相当于负荷,若此时用电负荷并进电网母线,和储能单元同时需要输送电能,可能会使得主变压器和/或对应的子变压器出现过载的现象。而在各个储能单元的电池放电时,各个储能单元相当于供电装置,若用电负荷断开与电网母线的连接,可能会使储能单元的电能通过电网母线回流至电网而使得主变压器和/或对应的子变压器出现逆流的现象。
储能系统中包括一个主变压器和多个子变压器,而由于各个储能单元的用电负荷而不一样,可能会出现在储能系统工作在充电模式时,多个子变压器中的某一个或者部分或者全部出现过载的情况,在所有全部的储能单元啊出现过载时,则可以确定主变压器也出现过载,而在储能系统工作在放电模式时,多个子变压器中的某一个或者部分或者全部出现逆流的情况,在全部的储能单元均出现逆流时,则可以确定主变压器出现逆流。因此,需要在不同的工作模式下,保证储能系统各个主变压器和子变压器均安全可靠的工作。
参照图1,本发明提出一种储能系统控制方法,在本发明一实施例中,该所述储能系统控制方法包括以下步骤:
步骤S100、获取供电系统的公共连接计量点的有功功率,以及各所述储能单元并网计量点的有功功率;
本实施例中,可以在在公共连接计量点和各个并网点上设置电流互感器、电压互感器以采集计量点的电压、电流等参量,在根据采集的电流、电压计算各个计量点的有功功率。子变压器用于将主变压器输出的电能进行降压/升压后,输出给电池和用电负荷,当第i个储能单元中,用电负荷的数量或者用电负荷的功率增加时,可能会导致用该储能单元上的子变压器过载,多个子变压器同时过载时甚至会引起主变压器过载。当第i个储能单元上的电池给用电负荷供电时,则在用电负荷的数量或者用电负荷的功率减少时,则可能会导致电池输出的功率过大而将电能倒流至子变压器和主变压器,从而出现逆流。在逆流或者过载时,均会引起公共连接计量点和各个并网点的有功功率的变化,因此可以通过有功功率的变化来确定是否过载或者逆流。
步骤S200、根据储能系统的工作模式、获取的所述公共连接计量点的有功功率,以及各所述储能单元并网计量点的有功功率确定所述主变压器和/或所述子变压器是否出现逆流或者过载;
可以理解的是,用电负荷是动态的,也即用电负荷可能会增加或者减少,因此储能系统需要实时调整输出的电能,以保证输出的电能等于负荷所需的电能。在储能系统工作于放电模式时,系统正常运行时功率的方向由储能单元流向负荷,也即各个储能单元的电能通过储能变流器进行逆变之后,变成与电网同频同相的工频交流供给本地的用电负荷,此时储能单元的作用等同于大电网。若在储能单元的输出电能等于用电负荷的需求电能,则储能系统正常工作。若此时一些用电负荷停止工作,则会使得储能单元的电能大于用电负荷的需求电能,而使得储能单元的电能倒流至大电网而出现逆流。
在储能系统工作于充电模式时,系统正常运行时功率的方向由电网流向负荷和各个储能单元,也即在经主变压器和子变压器进行降压/升压,再经变流器进行变流后,变成直流电压供给电池和负荷。若主变压器和/或子变压器输出的电能等于电池和用电负荷的需求电能,则储能系统正常工作,若此时新增用电负荷,则会使得输出的电能小于电池和用电负荷的需求电能而出现过载。
在系统出现逆流或者过载时,例如电能倒流至电网时或者电能小于系统或者需求时,均使得主变压器和/或子变压器的功率发生变化。因此,可以通过获取公共连接计量点的有功功率,以及各所述储能单元并网计量点的有功功率确定所述主变压器和/或所述子变压器是否出现逆流或者过载。
当然,根据储能系统的工作模式、获取的所述公共连接计量点的有功功率,以及各所述储能单元并网计量点的有功功率确定所述主变压器和/或所述子变压器工作正常时,则无需调整输出的目标功率,也即可以正常执行存储系统的控制策略。
步骤S300、在确定所述主变压器和/或所述子变压器出现逆流或者过载时,生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制。
本实施例中,逆流或者过载保护控制策略可以为:在确定主变压器和/或子变压器出现逆流时,也即可能出现负荷的数量减小或者所需功率较少,因此可以减小输出至系统主变压器和/子变压器的功率,或者控制对应的储能单元减少放电,以适应负荷数量的减少,或者所需功率的减少,在逆流严重时,也可以控制对应的储能单元停止放电。而在确定主变压器和/或子变压器出现过载时,也即可能出现负荷的数量增加或者所需功率增加,因此可以增大输出至主变压器和/或子变压器的功率,或者控制对应的储能单元减少充电,以适应负荷的数量增加,或者所需功率的增加,在过载严重时也可以过载停止储能对储能单元进行充电。
本发明储能系统控制方法通过获取供电系统的公共连接计量点的有功功率,以及各个储能单元并网计量点的有功功率,再根据储能系统的工作模式,以及获取的公共连接计量点的有功功率,以及各个储能单元并网计量点的有功功率确定所述主变压器和/或所述子变压器是否出现逆流或者过载;在确定主变压器和/或子变压器出现逆流或者过载时,生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制,以对储能系统进行逆流保护或者过载保护。本发明有利于提高主变压器和各子变压器的安全性和可靠性,可以延长变压器的使用寿命,从而提高储能系统稳定性。
参照图2,在一实施例中,在所述储能系统工作于充电模式下时,当获取的所述公共连接计量点的有功功率大于所述可用充电功率时,则确定所述主变压器出现过载;
在确定主变压器出现过载时,生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制的步骤具体包括:
步骤S311、获取所述公共连接计量点的功率因素,以及获取各所述储能单元的储能计量点有功功率及可用充电功率;
可以理解的是,储能系统的用电负荷是动态变化的,因此需要以较短的周期对各个数据进行实时获取,本实施例中,公共连接计量点的功率因素,以及各所述储能单元的储能计量点有功功率及可用充电功率可以与公共连接计量点的有功功率同时获取,或者在确定储能系统中出现过载或者逆流时,再去获取上述数据。
步骤S312、根据所述公共连接计量点的功率因素,以及各所述储能单元的储能计量点的有功功率及可用充电功率,计算所述主供电系统的可充电功率边界;
本实施例中,可以利用边缘计算技术对主供电系统的可充电功率边界进行计算,具体的计算公式为:
Pch-boundary=∑Pi-bms+Ctrans-capacity*Kcoefficient*|PF|-Ppcc–Ccharge;其中,Pch-boundary为所述可充电功率边界;Pi-bms为第i个储能单元的储能计量点的有功功率;Ctrans-capacity为所述主变压器的额定容量;Kcoefficient为所述主变压器的降额系数;PF为所述公共连接计量点的功率因素;Ppcc为公共连接计量点的有功功率;Ccharge为主变压器处的过载余量;
步骤S313、根据所述主供电系统的可充电功率边界以及各储能单元的可充电边界计算出所述储能系统的可用充电功率;
所述计算所述储能系统的可用充电功率的公式为:
Pi-ch-station=min{∑Pi-ch-boundary,Pch-boundary};
其中,Pi-ch-station为所述储能系统的可用充电功率;∑Pi-ch-boundary为各所述储能单元的可充电功率边界之和。
本实施例中,可用充电功率为主变压器的可充电功率边界与各所述储能单元的可充电功率边界之和两者之间的较小者。
步骤S314、将计算出的所述可用充电功率更新为所述储能系统的当前最大可充电功率,并将所述最大可充电功率作为目标功率控制各个所述储能单元充电。
本实施例中,上述安全边界计算可以以较快的周期T0执行,也即可以循环执行上述步骤来计算实时可充电功率边界,通过安全边界计算,计算出可充电功率边界,再通过充电安全边界检测,得到当前需要输出的最大安全可用充电功率,并将改最大安全可用充电功率作为目标功率进行下发,并控制各个储能系统进行充电。此外,上述对存储系统的监测控制执性周期小与中和调度策略的保护执行周期一般在秒级左右,可以对存储系统实现快速保护。
在所述储能系统工作于放电模式下时,当获取的所述公共连接计量点的有功功率小于所述主变压器的逆流余量或者第一逆流阈值时,则确定所述主变压器出现逆流。
其中,第一逆流阈值可以设置为0,或者接近于0的数值,例如0.001,或者0.01等。主变压器的逆流余量可以通过储能系统进行配置,具体可以根据储能系统的额定功率,主变压器的额定容量等进行设置,此处不做限制。当然在其他实施例中,也可以将第一逆流阈值设置得较大一些,以确保储能系统中各个变流器输出的功率输出不会超过该限值,从而保证各个储能单元输出小于等于负荷的需求功率,有利于减少储能系统发生逆流的可能性。
本实施例中,在确定主变压器出现过载或者逆流时,可以控制各储能单元不充电不放电,并延时第一预设保护时间Tdelay后执行对所述主供电系统和各所述储能单元的调度策略。
其中,所述第一预设保护时间满足以下关系:
Tdelay>2*Tmax;
Tmax=max{Tc,To,Ti};
其中,Tdelay为所述第一预设保护时间,Tc为获取所述为公共连接计量点有功功率的周期;To为获取集并网计量点、储能计量点有功功率的周期;Ti为所述主供电系统获取各所述储能单元信息的周期。
本实施例中,通过延时第一预设保护时间,可以有效的规避所有计量点的数据没有全部更新为最新数据的风险,因此,在第一预设保护时间内可以获取更新为最新数据的各个计量数据,并根据获取的最新数据重新计算目标功率,再下发目标功率,以控制各个储能单元充电/放电以提高系统控制策略的稳定性。
参照图3,在一实施例中,在所述储能系统工作于充电模式下时,当获取的第i个并网计量点的有功功率大于第i个子变压器的最大安全可用充电功率时,则确定第i个所述子变压器出现过载;
本实施例中,在确定所述主变压器出现逆流时,所述生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制的步骤还包括;
步骤S321、获取所述公共连接计量点的有功功率,以及获取各所述储能单元的储能计量点的有功功率及可用放电功率;
步骤S322、根据所述公共连接计量点的有功功率,以及各所述储能单元的储能计量点的有功功率及可用放电功率,计算出所述主供电系统的可放电功率边界;
其中,所述计算所述主供电系统的可放电功率边界的公式为:
Pdisch-boundary=Ppcc-∑Pi-bms–Csafe;
其中,Pdisch-boundary为可放电功率边界;Ppcc为公共连接计量点的有功功率;∑Pi-bms为各个储能单元储能计量点的有功功率;Csafe为主变压器处的逆流余量;
步骤S323、根据所述主供电系统的可放电功率边界以及各储能单元的可放电边界计算所述储能系统的可用放电功率;
所述计算所述储能系统的可用放电功率的公式为:
Pi-disch-station=min{∑Pi-disch-boundary,Pdisch-boundary};
其中,Pi-disch-station为所述可用放电功率;∑Pi-ch-boundary为各所述储能单元的可放电功率边界之和。
步骤S324、将所述可用充电功率更新为当前最大可放电功率,并将所述最大可放电功率作为目标功率控制各个所述储能单元放电。
本实施例中,上述安全边界计算可以以较快的周期T0执行,也即可以循环执行上述步骤来计算实时可充电功率边界,通过安全边界计算,计算出可放电功率边界,再通过放电安全边界检测,得到当前需要输出的最大安全可用放电功率,并将改最大安全可用放电功率作为目标功率进行下发,并控制各个储能系统进行放电。此外,上述对存储系统的监测控制执性周期小与中和调度策略的保护执行周期一般在秒级左右,可以对存储系统实现快速保护。
参照图4,在所述储能系统工作于放电模式下时,当获取的所述公共连接计量点的有功功率小于第i个所述子变压器的逆流余量或者第一逆流阈值时,则确定第i个所述子变压器出现逆流;其中,i≥1。
本实施例中,在确定第i个所述子变压器出现过载时,所述生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制的步骤具体包括:
步骤S331、获取第i个所述储能计量点的有功功率,以及第i个所述并网计量点的功率因素;
可以理解的是,各个储能单元的用电负荷是动态变化的,因此需要以较短的周期对各个数据进行实时获取,本实施例中,并网计量点的功率因素,可以与各所述储能单元的储能计量点有功功率及可用充电功率同时获取,或者在确定第i个储能单元出现过载或者逆流时,再去获取上述数据。
步骤S332、根据第i个所述储能计量点的有功功率,以及第i个所述并网计量点的功率因素,计算第i个所述储能单元的可充电功率边界;
所述计算第i个所述储能单元的可用充电边界的公式为:
Pi-ch-boundary=Pi-bms+Ci-trans-capacity*Ki-coefficient*|PFi-dot|-Pi-dot–Ci-charge;
其中,Pi-ch-boundary为第i个所述储能单元的可充电功率边界;Pi-bms为第i个储能单元的储能计量点的有功功率;Ci-trans-capacity为第i个所述子变压器的额定容量;Ki-coefficient为第i个所述子变压器的降额系数;PFi-dot为所述第i个并网点计量点的功率因素;Pi-dot为第i个并网计量点的有功功率;Ci-charge为第i个所述子变压器点的过载余量;
步骤S333、获取储能系统的最大安全可用充电功率,并根据第i个所述储能单元的可充电功率边界以及各储能系统的最大安全可用充电功率计算出第i个所述储能单元的可用充电功率;
所述计算第i个所述储能单元的可用充电功率的公式为:
Pi-ch-station=min{P1,Pi-ch-boundary};
其中,Pi-ch-station为第i个所述储能单元的可用充电功率;Pi-ch-boundary为第i个所述储能单元的可充电功率边界;P1为储能系统的最大安全可用充电功率。
步骤S334、将计算出的第i个所述储能单元的可用充电功率更新为当前最大可充电功率,并将所述最大可充电功率作为目标功率控制第i个所述储能单元充电。
本实施例中,通过安全边界计算,计算出第i个储能单元的可充电功率边界,再通过充电安全边界检测,得到当前需要输出的最大安全可用充电功率,并将改最大安全可用放电功率作为目标功率控制第i个储能单元的电池对用电负荷进行充电电,过载严重的,也可以控制i个储能单元的电池停止充电。
参照图5,在一实施例中,在确定所述主变压器出现逆流时,所述生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制的步骤具体包括:
步骤S341、控制各所述储能单元不充电不放电;
本实施例中,当确定主变压器出现逆流时,可以控制各个储能系统的电池停止放电,从而迅速切断输出至各个变压器的电能,有利于减少储能单元发生逆流的可能性。
或者,在确定所述主变压器出现逆流时,生成对应的逆流或者过载保护控制策略对储能单元进行控制的步骤具体包括:步骤S342、获取第i个所述储能计量点的有功功率,以及第i个所述并网计量点的功率因素;
步骤S343、根据第i个所述储能计量点的有功功率,以及第i个所述并网计量点的有功功率,计算第i个所述储能单元的可放电功率边界;
所述计算所述主供电系统的可放电功率边界的公式为:
Pi-disch-boundary=Pi-dot–Pi-bms–Ci-safe;
其中,Pi-disch-boundary为第i个储能单元的可放电功率边界;Pi-dot为第i个并网计量点的有功功率;Pi-bms为第i个储能单元储能计量点的有功功率;Ci-safe为第i个子变压器处的逆流余量;
步骤S344、获取储能系统的最大安全可用放电功率,并根据第i个所述储能单元的可放电功率边界以及各储能系统的最大安全可用放电功率计算出第i个所述储能单元的可用放电功率;
所述计算所述储能单元的可用放电功率的公式为:
Pi-disch-station=min{P2,Pi-disch-boundary};
其中,Pi-disch-station为所述可用放电功率;Pi-ch-boundary为第i个所述储能单元的可放电功率边界;P2为储能系统的最大安全可用放电功率。
步骤S345、将计算出的第i个所述储能单元的可用放电功率更新为当前最大可放电功率,并将所述最大可放电功率作为目标功率控制第i个所述储能单元放电。
本实施例中,通过安全边界计算,计算出第i个储能单元的可充电功率边界,再通过充电安全边界检测,得到当前需要输出的最大安全可用充电功率,并将改最大安全可用放电功率作为目标功率控制第i个储能单元的电池对用电负荷进行充电,过载严重的,也可以控制i个储能单元的电池停止充电。
可以理解的是,由于在第i个储能单元的子变压器出现逆流时,可能其他储能单元仍工作于正常工作状态下,有可能个别的储能单元还出现了过载的情况,因此在第i个储能单元的子变压器出现逆流时,也可以不调整该储能单元的放电功率,通过能量自由流动,逆流可以为其他储能单元的负荷供电,有利于提高储能系统能源的利用率,并且可以减少对储能系统的调度。也即,本实施例可以仅根据储能系统的公共连接计量点的有功功率来确定是否出现逆流,而在单个的储能单元出现逆流时不进行调整,或者仅仅是对单个的储能单元进行不充不放控制。
本发明还提出一种储能系统控制装置。
参照图6和图7,所述储能系统包括具有主变压器的主供电系统和具有至少一个子变压器的储能单元;所述储能单元为多个;所述储能系统控制装置包括:
中央控制器以及分别设置在每个储能单元中的本地控制器;
所述中央控制器,用于获取供电系统的公共连接计量点的有功功率;根据储能系统的工作模式,以及获取的所述公共连接计量点的有功功率确定所述主变压器是否出现逆流或者过载;在确定所述主变压器出现逆流或者过载时,生成对应的逆流或者过载保护控制策略,所述逆流或者过载保护控制策略包括下发目标功率至各个本地控制器;
第i个所述本地控制器,用于根据所述中央控制器下发的目标功率,控制第i个所述储能单元进行放电或者充电;
所述中央控制器或第i个所述本地控制器,还用于获取第i个所述储能单元并网计量点的有功功率,并根据第i个所述储能单元并网计量点的有功功率确定第i个所述子变压器是否出现逆流或者过载;在确定第i个所述子变压器出现逆流或者过载时,调整第i个所述储能单元的充电功率或者放电功率。
本实施中,中央控制器和各个本地控制器之间通讯连接,在一些实施例中,中央控制器内集成有中央控制调度策略生成模块、安全边界计算模块、保护检测控制模块以及协调控制模块。本地控制器则集成有本地安全边界计算模块、本地保护检测控制模块以及本地协调控制模块。
通过上述模块,中央控制器可以通过电流互感器、电压互感器等获取公共连接计量点出的电流、电压,进而根据获取的电流、电压计算公共连接计量点的有功功率。而各个储能单元的参数:第i个储能计量点处的有功功率、并网点计量处的有功功率、第i个子变压器的额定容量、第i个并网点计量处得功率因数、第i个子变压器处的逆流余量、第i个子变压器处的过载余量可以由本地控制器计算后,输出给中央控制器,也可以由中央控制器各个储能单元的参数获取点处获取后,计算获得。中央控制器可以实现对主变压器的防过载与防逆流功能,本地控制器则根据中央控制器下发的控制策略、调度策略等实现对本地各个子变压器实现防过载与防逆流功能。当本地控制器出现过载告警时,中央控制器可以将储能单元的最大安全可充电功率处理为0,作为中央控制调度策略输入;当出现逆流告警时则将最大安全可放电功率处理为0,作为中央控制调度策略输入。此时让出现告警的本地控制器对过载和逆流进行自治,提高系统稳定性,中央控制器利用调度策略及协调控制策略去管理无告警的所有本地控制器。当本地控制器过载逆流告警恢复正常时,中央控制器正常控制下属所有本地控制器。
或者,中央控制器可以实现储能单元中,每一个变压器(主变压器和子变压器)的防过载与防逆流功能,也即本地控制器无需要负责本地的逆流及过载边界,所有的变压器逆流过载边界由中央控制器控制。中央控制器采集本地控制器的所管辖的储能单元的最大安全可充电功率Pi-ch-local,最大安全可放电功率,以及本地控制器下的过载逆流、过载告警可全部作为中央控制器的中央控制调度输入,这些输入参数也使中央控制器具备保护子变压器的能力。可以理解的是,中央控制调度策略执行的时间周期可以设置得较保护监测及安全计算周期长。本发明通过设置中央控制器和多个本地控制器可以通过中央控制器下发目标功率指令,以使本地控制器根据下发的目标功率指令实现对主变压器/子变压器的过载、逆流保护。可以实现对储能系统的统一调度,有效解决了在储能系统,也即多变压器储能系统中,多子储能单元协调调度时,无法解决多子储能单元统一进行防逆流、过载保护。本发明利用本地控制器接入各个计量点的参数,再输出至中央控制器,还解决了中央控制器与多个变压器距离远无法接入并网计量点储能计量点问题,将保护下放至各个设置在边缘的本地控制器,实现边缘保护,实现自治能力。此外,本发明把各独立的储能有效的集成控制在一起,实现了统一管理,减少中央控制器设备接入数据,可较少中央控制器接口资源,减少了成本。
在一实施例中,第i个所述本地控制器,还用于获取所述中央控制器和第i个所述本地控制器的通讯状态;
在根据所述通讯状态确定所述中央控制器和第i个所述本地控制器通讯失败时间超过预设保护时间时,控制第i个所述储能单元停止工作。
可以理解的是,储能系统的控制装置中,中央控制器和本地控制器中,需要考虑通信失败情况,尤其是无人值守的储能系统,该保护最基本,也是最安全的一种保护机制,防止中央控制器在控制的过程中,通信失败失去控制大脑,然而本地控制器依然还在执行先前的控制,这样当控制装置自身异常时不能更好的保护储能系统,容易造成,充放电失控问题,使储能系统储能系统出现飞车现象。
为了解决通信失败导致飞车的问题,中央控制器与本地控制器可以实现心跳机制保护,当中央控制器控制“大脑”与本地控制器通信失败持续时间到达预设保护时间T后,此时该本地控制器需要下发下属所有变流器停机处理,并发出告警信号,以告知运维人员,及时反馈。该心跳功能防止储能系统飞车现场。当然在其他实施例中,本地控制器与储能变流器PCS、电池的管理系统之间也可以设置心跳机制保护,当本地控制器“局部大脑”与PCS、BMS通信失败持续时间到达预设保护时间T后,PCS自动停机,并发出告警信号通知运维人员,及时反馈。在实际应用时,本地控制器可以向中央控制器发送询问的通讯信号,当收到中央控制器的反馈信号时,则可以确定通讯正常,反之则可能出现通讯异常,因此在通信失败持续时间到达预设保护时间T则可以确定通讯失败,则可以对储能系统进行停机保护。
在一些实施例中,中央控制器作为储能电站大脑,对自身硬件模块进行实时自检,如果设备异常,则对整个储能电站停机处理,同时发出告警。本地控制器作为储能子电站大脑,对自身硬件模块进行实时自检,如果设备异常,则对子储能系统停机处理,同时发出告警。
本发明还提出一种储能系统,所述储能系统包括具有主变压器的主供电系统、具有至少一个子变压器的储能单元及储能变流器以及如上所述的储能系统控制装置;该储能系统控制装置的详细结构可参照上述实施例,此处不再赘述;可以理解的是,由于在本发明储能系统中使用了上述储能系统控制装置,因此,本发明储能系统的实施例包括上述储能系统控制装置全部实施例的全部技术方案,且所达到的技术效果也完全相同,在此不再赘述。
其中,所述储能单元为多个。每个储能单元包括储能变流器、电池,例如超级电容阵列等,每个储能变流器的交流侧通过一个子变压器连接和电网母线连接主变压器的一侧,每个储能变流器的直流侧连接一个或多个电池;所述储能变流器的个数与所述电池个数相等。
以上所述仅为本发明的可选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。