CN110768241A - 储能装置的控制数据处理及控制系统和方法、设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种储能装置的控制数据处理及控制系统和方法、设备及介质，所述储能装置耦合于能源系统以能获取能量供应，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值。所述控制数据处理系统包括：第一数据处理模块，用于确定储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值以最小化各预留能量的成本，以得到理想预留值序列；其中，所述理想预留值序列用于作为对储能装置的控制依据。通过控制数据处理系统确定储能装置的储能策略及储能装置的容量，从而在减少用能成本的同时减轻能源系统在用能高峰时段的供能压力。

Description

储能装置的控制数据处理及控制系统和方法、设备及介质
技术领域
本申请涉及数据处理系统及方法技术领域，特别是涉及一种储能装置的控制数据处理及控制系统和方法、设备及介质。
背景技术
分阶能源价格是将能源量设置为若干阶梯，分阶梯确定能量供应价格并计算总能源费用。以电能为例，分阶电价是指把用电量设置为若干阶梯，分阶梯定价和结算电费的电价制度。在一些电价机制中，分阶电价按照各地供电能力按照日、月甚至年进行设置。对于工业用电来说，分阶电价通常按照天分阶。工业企业为减少在高价期间的用电量，可选择购买储电装置，如电容电池，在低价期间执行储电操作，在高价执行放电操作以补偿高价期间的用电量。由此实现了削峰填谷的用电策略，减轻电网在高峰时期的发电负担，同时也为企业减少了用电成本。然而，随着电价机制的不断改革，一些地区针对工业用电采用多阶电价机制，即电价在一周期内呈不断变化的趋势。
不仅电网如此，一些诸如热能等其他能源系统也存在多阶能源价格的机制。在这种机制下，储能装置的用能策略就变得十分复杂，即难以确定合适的充放能策略以达到使用能成本最优化的效果。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种储能装置的控制数据处理及控制系统和方法、设备及介质，用于解决现有技术中多阶能源价格下难以确定储能装置控制策略的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种储能装置的控制数据处理系统，所述储能装置耦合于能源系统以能获取能量供应，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值；所述控制数据处理系统包括：第一数据处理模块，用于确定储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值以最小化各预留能量的成本，以得到理想预留值序列；其中，所述理想预留值序列用于作为对储能装置的控制依据。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，包括：第二数据处理模块，用于根据所述理想预留值序列、及投资所述储能装置的容量的收益最大条件对所述储能装置的容量约束，得到所述储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述第一数据处理模块的确定储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值以最小化各预留能量的成本，以得到理想预留值序列，包括：A、若当前时段的能源供应价格高于下一时段，则确定当前时段的理想预留值为0；B、若当前时段的能源供应价格低于下一时段，则确定所述当前时段的理想预留值以令其满足当前预留边际收益与当前预留边际成本相等；其中，当前预留边际成本通过当前能源供应价格表征；基于表示所述当前时段的预留能量被耗尽的之后出现的首次充电的边际参考时段，所述当前预留边际收益也是根据当前时段之后的各剩余时段为所述边际参考时段的预留概率分布、及各剩余时段相应的能源供应价格的综合结果；所述预留概率分布是根据已知的用能需求累积概率分布在当前时段的预留能量对之后各时段的要求能量的满足情况等价于该边际参考时段的存在而得到的；所述要求能量由预留能量的实际预留值和用能需求量所确定，所述实际预留值为对应时段的理想预留值和容量值中的较小值。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，则每个当前时段的理想预留值为对其相应的预留边际收益进行二分法查找搜索以令当前预留边际收益等于或最接近于当前预留边际成本的结果。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述第二数据处理模块的根据所述理想预留值序列、及投资所述储能装置的容量的收益最大条件对所述储能装置的容量约束，得到所述储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值，包括：根据在理想容量值作用下的单位用能周期中各个时段的部分容量边际收益之和应与投资该理想容量值的容量边际成本相同的约束，得到所述理想容量值；其中，一容量值作用下的每个当前时段的当前预留边际收益为：在当前时段的理想预留值等于或最接近于该容量值情况下的当前预留边际收益扣除当前预留边际成本的结果。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述理想容量值是在容量边际成本受限于最大成本阈值的情况下得到的，所述最大成本阈值为单位用能周期中所出现的能源供应价格的各对局部峰值和局部谷值之差的总和；其中，所述局部峰值指的是一时段高于其各相邻时段的能源供应价格；所述局部谷值指的是一时段低于其各相邻时段的能源供应价格。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，则理想容量值为对其相应的容量边际收益进行二分法查找搜索以令容量边际收益等于或最接近于容量边际成本的结果。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，每个单位用能周期的最后一个时段的能源供应价格为周期谷值。
本申请的第二方面还提供一种储能装置的控制系统，所述储能装置耦合于能源系统而能获取能量，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值；所述控制系统包括：第一获取模块，用于获取由储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值构成的理想预留值序列；所述理想预留值序列的设置能最小化各预留能量的成本；预留控制模块，用于根据所述理想预留值序列控制所述储能装置在对应时段中的实际预留能量。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，包括：第二获取模块，用于获取储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值；容量控制模块，用于根据所获取的储能装置的理想容量值调整其实际容量值；其中，所述储能装置的理想容量值是根据所述理想预留值序列、及投资所述储能装置的容量的收益最大条件对所述储能装置的容量约束而得到的。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述理想预留值的确定方式包括：A、若当前时段的能源供应价格高于下一时段，则确定当前时段的理想预留值为0；B、若当前时段的能源供应价格低于下一时段，则确定所述当前时段的理想预留值以令其满足当前预留边际收益与当前预留边际成本相等；其中，当前预留边际成本通过当前能源供应价格表征；基于表示所述当前时段的预留能量被耗尽的之后出现的首次充电的边际参考时段，所述当前预留边际收益也是根据当前时段之后的各剩余时段为所述边际参考时段的预留概率分布、及各剩余时段相应的能源供应价格的综合结果；所述预留概率分布是根据已知的用能需求累积概率分布在当前时段的预留能量对之后各时段的要求能量的满足情况等价于该边际参考时段的存在而得到的；所述要求能量由预留能量的实际预留值和用能需求量所确定，所述实际预留值为对应时段的理想预留值和容量值中的较小值。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，则每个当前时段的理想预留值为对其相应的预留边际收益进行二分法查找搜索以令当前预留边际收益等于或最接近于当前预留边际成本的结果。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述理想容量值的确定方式包括：根据在理想容量值作用下的单位用能周期中各个时段的部分容量边际收益之和应与投资该理想容量值的容量边际成本相同的约束，得到所述理想容量值；其中，一容量值作用下的每个当前时段的当前预留边际收益为：在当前时段的理想预留值等于或最接近于该容量值情况下的当前预留边际收益扣除当前预留边际成本的结果。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述理想容量值是在容量值的边际成本受限于最大成本阈值的情况下得到的，所述最大成本阈值为该摊销成本对应的单位用能周期中所出现的能源供应价格的各对局部峰值和局部谷值之差的总和；其中，所述局部峰值指的是一时段高于其各相邻时段的能源供应价格；所述局部谷值指的是一时段低于其各相邻时段的能源供应价格。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，则每个当前时段的理想预留值为对其相应的预留边际收益进行二分法查找搜索以令当前预留边际收益等于或最接近于当前预留边际成本的结果。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，每个单位用能周期的最后一个时段的能源供应价格为周期谷值。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述预留控制模块的根据所获取的储能装置的理想容量值调整其实际容量值，包括：当理想预留值小于储能装置的容量值时，实际预留能量的取值为所述理想预留值；当理想预留值不小于储能装置的容量值时，所述实际预留能量的取值为所述容量值，且从能源系统获取对应理想预留值与所述容量值间差值的能量。
本申请的第三方面还提供一种储能装置的控制数据处理方法，所述储能装置耦合于能源系统以能获取能量供应，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值；所述控制数据处理方法包括：确定储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值以最小化各预留能量的成本，以得到理想预留值序列；其中，所述理想预留值序列用于作为对储能装置的控制依据。
本申请的第四方面还提供一种储能装置的控制方法，所述储能装置耦合于能源系统而能获取能量，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值；所述控制方法包括：获取由储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值构成的理想预留值序列；所述理想预留值序列的设置能最小化各预留能量的成本；根据所述理想预留值序列控制所述储能装置在对应时段中的实际预留能量。
在本申请的第四方面的某些实施方式中，包括：获取储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值；根据所获取的储能装置的理想容量值调整其实际容量值；其中，所述储能装置的理想容量值是根据所述理想预留值序列、及投资所述储能装置的容量的收益最大条件对所述储能装置的容量约束而得到的。
本申请的第五方面还提供一种计算机系统，包括：一或多个存储器，用于存储至少一程序；一或多个处理器，用于调用所述至少一程序，以执行如本申请第三方面所述的控制数据处理方法。
本申请的第六方面还提供一种控制装置，用于控制储能装置；其中，所述储能装置耦合于能源系统以能获取能量供应，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值；所述控制装置包括：一或多个存储器，用于存储至少一程序；一或多个处理器，用于调用所述至少一程序，以执行如本申请第四方面所述的控制方法。
本申请的第七方面还提供一种储能系统，包括：如本申请第六方面所述的控制装置；至少一个储能装置，连接并受控于所述控制装置；或者，集成所述控制装置。
本申请的第八方面还提供一种计算机可读存储介质，存储有至少一程序，所述至少一程序在被调用时执行并实现如本申请第三方面所述的控制数据处理方法。
本申请的第九方面还提供一种计算机可读存储介质，存储有至少一程序，所述至少一程序在被调用时执行并实现如本申请第四方面所述的控制方法。
如上所述，本申请的储能装置的控制数据处理及控制系统和方法、设备及介质，具有以下有益效果：本申请通过确定每个时段预留至下一时段使用的各理想预留值，进而能确定多阶能源价格下对储能装置的的充放能的控制策略、以及为降低成本而对储能装置设置的理想容量值，提升了储能装置的控制效率，并有效降低用能成本，且减少能源浪费并同时减少了能源系统在用能高峰期的供能负荷。
附图说明
图1显示为本申请实施例中的应用场景示意图。
图2显示为本申请实施例中的一种单位用能周期中多阶能源供应价格变化的示意图。
图3显示为本申请实施例中的控制数据处理系统的模块示意图。
图4显示为本申请一实施例中单位用能周期中局部峰值和局部谷值的表示示意图。
图5显示为本申请中储能装置的控制系统在一方式中的架构示意图。
图6显示为本申请储能装置控制方法的流程示意图。
图7显示为本申请储能装置控制方法的另一流程示意图。
图8显示为本申请中计算机系统的结构示意图。
图9显示为本申请中控制装置在一实施方式中的结构示意图。
图10显示为本申请中控制装置在另一实施方式中的结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种模块，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一数据处理模块可以被称作第二数据处理模块，并且类似地，第二数据处理模块可以被称作第一数据处理模块，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一数据处理模块和数据处理模块均是在描述一个数据处理模块，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个数据处理模块。相似的情况还包括第一获取模块与第二获取模块。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
诚如背景技术中所述，随着能源价格机制的不断改革，一些地区针对工业用电采用多阶能源价格机制，即电价在一个周期中不断变化。在二阶能源价格下，工业企业可利用削峰填谷方式选择使用尽量降低高峰用能成本的储能系统提供相应的用能补偿。而当能源价格机制为多阶能源价格时，则会存在周期谷值、周期峰值以及局部峰值，这就使得储能装置的用电策略变得十分复杂，例如仅在周期谷值时段预留的能源可能不足以对其他时段的用能进行补偿等情况。
另一方面，虽然储能装置可以存储的能量越大则在周期谷值时存储的可供其他时段使用的能源越多，但储能装置的容量增加也会增加成本的投入。
在本申请的方案中，能通过确定在每个时段的充放能数据即控制策略、储能设备容量的大小以使用能成本最低。
以下通过多个实施例的附图及文字描述加以说明。
首先，请参阅图1，其显示为本申请实施例中的应用场景示意图。
如图所示，展示有储能装置12、用能系统13及能源系统11。所述储能装置12耦合于能源系统11以获取能量供应，即能量从能源系统通过传输介质传播到储能装置中。所述能源的类型包括但不限于为电能、热能等，所述能源系统11、储能装置12的类型以及传输介质可根据能源的类型而确定。例如，当所述能源为电能时，所述能源系统包括但不限于为电网，所述传输介质包括但不限于为电线，所述储能装置包括但不限于为蓄电池、超级电容器等。其中，所述蓄电池可为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、钠硫电池、锂电池或燃料电池等。所述储能装置可以被应用在家庭、企业、学校等任何用能场所。
需说明的是，所述储能装置和能源系统之间的耦合关系指的直接或间接的连接关系，只要能令储能装置从能源系统获得能量即可，而并不限制其具体实现形式。
所述储能装置被配置为与用能系统、能源系统之间互相耦合。其中，所述用能系统指一个或多个需要用能的设备，例如制造/加工设备、流水线设备等工业设备；又如电视、冰箱、空调等家用电器设备，再如照明系统等的灯具。
在一些实施例中，所述用能系统可以是接入同一计量装置的至少一个用能设备的总称，或所述用能系统为由同一储能装置进行用能补偿的至少一个用能设备的总称。所述用能设备与所述储能设备位于同一侧，例如所述用能设备与储能设备均位于同一用户侧；在还有一些情况下，所述用能设备与所述储能设备位于不同侧，例如所述用能设备位于用户A侧，所述储能设备位于用户B侧，用户A可向用户B提供其存储自能源系统的能量。其中，所述用能系统可以包括一个用户，也可以包括多个用户。例如，所述用能系统仅包括用户C，所述储能设备仅向用户C提供用能补偿。又如，所述用能系统包括用户C、用户D、用户E，所述储能设备分别耦合于所述用户C、用户D、用户E侧的用电设备，从而向用户C、用户D、用户E提供用能补偿。
请参阅图2，其显示为本申请实施例中的一种单位用能周期中多阶能源供应价格变化的示意图。
所述单位用能周期是指用能系统的用能量在周期性变化中一个周期内的用能时长；所述用能时长包括但不限于：一日、一周、一月或一年。
如图可见，所述能源供应价格在该单位用能周期内可以形成有一个或多个周期峰值，其中，所述周期峰值是指在一个单位用能周期内能源供应价格的最高值。
并且，所述能源供应价格在该单位用能周期内还可以形成一或多个周期谷值；其中，所述周期谷值是指在一个单位用能周期内能源供应价格的最低值。
在可能的实现方式中，当一个单位用能周期为n个时段时，末尾时段n的能源供应价格可以是周期谷值，而储能装置在此时段中可以得到充满；故可以理解的是，在每个单位用能周期的起始时段的能源供应价格也可以是周期谷值。
在图2所示的示例中，单位用能周期为一天(24小时)，在一个单位用能周期内按能量供应价格不同分为五个时段，即：0AM～7AM时段、7AM～11PM时段、11PM～5PM时段、5PM～7PM时段、7PM～12PM时段，并分别在7AM～11AM以及5PM～7PM时达到周期峰值，在0AM～7AM以及7PM～12PM时达到周期谷值。需要说明的是，所述单位用能周期内各能源价格时段的时序分配仅为举例而非对本申请所适用的多阶能源价格用能环境的限制。
如图3所示，展示本申请实施例中的控制数据处理系统的模块示意图。
本申请实施例中可以提供储能装置的控制数据处理系统，以用于实现确定在每个时段的充放能数据即控制策略、储能设备容量的大小以使用能成本最低。
所述充放能数据可以将每个时段需要预留能量的量值作为控制依据。其中，所述预留能量指的是每个时段预留给下一时段使用的能量值。
相应的，所述控制数据处理系统3包括第一数据处理模块31；所述第一数据处理模块31用于确定储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值以最小化各预留能量的成本，从而得到理想预留值序列
Figure BDA0002252567540000082
理想预留值序列
Figure BDA0002252567540000083
即能用于构建用能控制策略来控制能装置在对应时段的充能和放能值。
由于单位用能周期内的总成本是由单位用能周期内每个时段对应的理想预留值的成本确定的，因此当单位用能周期内每个时段对应的各理想预留值
Figure BDA0002252567540000085
的成本最小化时，即可使所述储能装置在单位用能周期内的总成本最小化。在本实施例中，理想预留值
Figure BDA0002252567540000086
是预留能量的各取值中可使预留能量成本最低的最佳取值。单位用能周期内每个时段对应的各理想预留值
Figure BDA0002252567540000087
构成的序列即为理想预留值序列，所述理想预留值序列用于作为对储能装置的控制依据，即将理想预留值序列中的各理想预留值作为与其对应的时段的能量预留值，从而确定所述储能装置在每个时段的控制策略。
在此，单位用能周期内的总成本Ji可以表示为：Jj(Mi)，其中，Mi为单位用能周期中第i个时段预留至下一时段使用的预留能量。
需说明的是，在现实场景中，每个时段的能量实际预留值应当受限于储能装置的容量值。其中，可以假设所述储能装置的容量值为C，C可以为预设或已知的任意值。在一些情况下，用户已拥有一储能装置，则C可以为该储能装置目前的容量值；在还有一些情况下，还可以通过自定义的方式预先随机设置C。然而，在本申请中所称的“理想预留值”，其大小并不受限于C即可能会大于C，而任意的C的取值均不会对理想预留值的确认造成影响。
且应当理解，的取值还应受限于能量供应价格的变化趋势。
具体来讲，在当前时段的能量供应价格高于下一时段的能量供应价格时，即例如在能量供应价格下降的时间段落中，应令
Figure BDA00022525675400000810
的值为0，因为越多预留能量则会在下一时段“贬值”；若当前时段的能量供应价格等于下一时段的能量供应价格时，预留或不预留能量皆可。
只有在当前时段的能量供应价格低于下一时段的能量供应价格时，才有需要确定
Figure BDA00022525675400000811
具体取值的意义。
因此，根据当边际成本等于边际收益时实现利益最大化的原理，可以得到：若当前时段的能源供应价格高于下一时段，则确定当前时段的理想预留值为0；若当前时段的能源供应价格低于下一时段，则确定所述当前时段的理想预留值以令其满足当前预留边际收益与当前预留边际成本相等。
其中，所述当前预留边际成本通过当前能源供应价格表征，可以通过额外预留单位能量的成本即为当前能源供应价格来理解。
在一些实施方式中，所述当前预留边际成本等于当前时段i的能量供应价格πi，所述预留边际成本表示每增加一个单位的预留能量所增加的总成本；所述当前预留边际收益为
Figure BDA0002252567540000091
即另一种预留边际成本的表示形式且等于预留边际收益，其通过负数来体现，所述预留边际收益表示每增加一个单位的预留能量所能产生的收益，则根据当前预留边际成本等于当前预留边际收益得到公式1：
Figure BDA0002252567540000092
应当理解，由于为了表达成本与收益之间的差异，所以尽管两者的数量相等，但在数学通过负数表征。
在还有一些实施方式中，所述当前预留边际成本也可以表示为当前时段的能量供应价格πi与单位用能周期内最低的能量供应价格即例如周期谷值πl的差值，即
Figure BDA0002252567540000093
相应的其它能量的边际成本都可以在原当前能量供应价格的基础上减去πl来表示，因此并非以上述表示为限。
在本申请后续实施例中将以
Figure BDA0002252567540000094
以确定理想预留值序列，但本领域技术人员在本申请所记载的实施例的基础上也可以以
Figure BDA0002252567540000095
确定理想预留值序列进行推导。
而且，基于表示所述当前时段的预留能量被耗尽的之后出现的首次充电的边际参考时段，所述当前预留边际收益也是根据当前时段之后的各剩余时段为所述边际参考时段的预留概率分布、及各剩余时段相应的能源供应价格的综合结果。
具体的，所述当前时段的预留能量的额外单位能量指在当前时段对应的预留能量的基础上多预留一个单位的能量。将边际参考时段即当前时段i的预留能量值耗尽的之后出现的首次充电的时段定义为第j个时段，则所述额外单位能量在第i个时段之后的各剩余时段均具有一被使用的概率(即每个剩余时段成为第j个时段的概率)，例如：所述额外单位能量在第i+1个时段被使用的概率为0.2，即边际参考时段j为第i+1个时段的概率为0.2；所述额外单位能量在第i+2个时段被使用的概率为0.3等，这些概率构成预留概率分布。在本实施例中，为了解当前时段的预留能量的额外单位能量在第i个时段到第j个时段间被使用产生的边际收益，则需要知道其中每一个可能发生时段的相应概率，即预留概率分布P(Mi)。在此，若用户在第i个时段预留了Mi，则该时段预留能量的边际收益可表示为公式2：
Figure BDA0002252567540000096
公式2可以与公式1联立而求出理想预留值
Figure BDA0002252567540000101
其中，
Figure BDA0002252567540000102
为预留给未来时段使用的概率，第j个时段为边际参考时段即当前时段的预留值耗尽的之后出现的首次充电的时段，πj为第j个时段的能源供应价格。
其中，所述预留概率分布是根据已知的用能需求累积概率分布在当前时段的预留能量对之后各时段的要求能量的满足情况等价于该边际参考时段的存在而得到的。即所述当前时段的预留能量应当大于当前时段之后到边际参考时段之前的范围内各时段中的要求能量；所述要求能量由预留能量的实际预留值和用能需求量所确定，所述实际预留值为对应时段的理想预留值和容量值中的较小值。
在一实施例中，公式3.1给出在存在边际参考时段即j时段的情况下，根据用能需求累积概率分布Pr{X}得到
Figure BDA0002252567540000104
公式3.1：
Figure BDA0002252567540000105
其中，在上述公式中，i为时段，x为积分变量；X为用能需求量；N为实际预留值，
Figure BDA0002252567540000107
fj(·)为用能需求量X的概率分布，具体来讲，f(·)为用能需求的概率密度分布(PDF)，而Pr{X}则为用能需求满足条件下的累积概率分布(CDF)。
另外，解释该公式3.1的含义：式中的Xi+1＜Mi-Ni+1,Xi+1+Xi+2＜Mi-Ni+2,…,Xi+1+Xi+2+…+Xj＞Mi-Nj的条件，定义了与Mi作用下存在j时段第一条件等价的第二条件，即当前时段i的预留能量Mi对之后j时段之前各时段的要求能量(即预留能量的实际预留值N和用能需求量X)的能满足、且不能满足j时段时的要求能量的条件，从而由此条件等价下由Pr{X}得到
Figure BDA0002252567540000108
在一些实施例中，可选的，当不存在边际参考时段时，在单位用能周期内的每一时段中，上一时段预留给当前时段的预留能量应当大于当前时段用户的随机需求与当前时段实际预留值之和，公式3.2给出不存在边际参考时段的情况下，根据用能需求累积概率分布Pr{X}得到预留概率分布
Figure BDA0002252567540000109
公式3.2：
Figure BDA00022525675400001010
根据
Figure BDA0002252567540000111
可以推导出上述式3.1和3.2中的N皆可以通过M*来表示，则进而可知实际上是需要根据之后时段的
Figure BDA0002252567540000113
来计算得到的。
在求取每个
Figure BDA0002252567540000114
的值时，可以利用逆向归纳法以确定各理想预留值
Figure BDA0002252567540000115
即例如逐一求取
Figure BDA0002252567540000116
Figure BDA0002252567540000117
直至求到
Figure BDA0002252567540000118
即定义经过了i个时段后的总期望成本为：
Figure BDA0002252567540000119
其中，Mi为单位用能周期中第i个时段预留至下一时段使用的预留能量，
Figure BDA00022525675400001110
为单位用能周期中第i个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想值，
Figure BDA00022525675400001111
为单位用能周期中第i+1个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想值……，
Figure BDA00022525675400001112
为单位用能周期中第n个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想值。
在一些实施方式中，所述用能需求的概率密度分布f(·)可以为基于离散区间而确定的概率分布，例如，所述用能需求的概率密度分布为基于所获取的用能时序进行分段统计而得到的。在另一些实施方式中，所述用能需求的概率密度分布为基于用能量的分布而确定的连续概率分布等。例如，技术人员根据所获取的用能量时序拟合成如随机概率分布等概率分布函数，并按照所得到的概率分布函数设计可执行所述概率分布函数的程序并保存在存储器中。
在此，所述用能需求的概率密度分布可在所述储能系统进行用能补偿的能源供应价格期间通过统计用能系统的用能量的分布而确定。
其中，所述用能量包括在所述储能系统待使用的多阶能源供应价格的用能环境下，用能系统在非周期谷值期间分别消耗的瞬时用能量。在此，所述用能量与用能系统的使用时段、用能系统的排产信息、用能系统的能参数等相关。为了得到所述用能需求的概率密度分布，需获取用能系统的用能量时序。在一些实施方式中，所述用能系统的用能量可由计量装置测量而得，即按时序采集的在各能价期间测得的用能系统的历史用能量。例如，在未安装储能系统期间，采集工业企业的计量装置所计量的用能量，并按照采集的时序予以保存。在又一些实施方式中，基于用能系统的用能相关信息预测用能系统的用能量。其中，所述用能相关信息为与用能计划相关的信息，其包括但不限于：用能系统的能参数、用能系统的排产信息、影响用能系统的其他信息中的至少一种。所述能参数举例包括：额定功率、最大功率、变频参数等。所述排产信息举例包括生产计划、对应生产计划的用能系统的运行状态变化等。所述其他信息举例包括天气信息等。按照所述用能相关信息预测用能系统在执行用能计划期间在各阶能价期间的用能量，并按照各能源价格时段的时序对所预测的用能量进行保存。在又一些实施方式中，所述用能量为基于行业的历史用能量而确定的。例如，采用行业内公开的按照时序记录的历史用能量。
应当理解，所述时序描述了单位用能周期内各时段的顺序。在此，所述控制数据处理系统可提供一获取用电量时序的操作界面或操作接口，利用所述操作界面或操作接口导入所述用电量时序；再将所得到的用电量时序进行在多阶能源价格用能量的统计。
预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，则每个当前时段的理想预留值为对其相应的预留边际收益进行二分法查找搜索以令当前预留边际收益等于或最接近于当前预留边际成本的结果。在此，我们对当前预留边际收益
Figure BDA0002252567540000121
二次求导后，可以得出：当用户在第i个时段预留Mi时，则
Figure BDA0002252567540000122
由此可知边际收益为单调递减，即边际收益随预留能量Mi的预留值的递增而单调递减。并且由于边际收益的单调递减，我们可通过二分法查找的方式确定每个当前时段的理想预留值。基于边际收益等于边际成本时利润最大化的原理，我们利用二分法查找将Mi代入
Figure BDA0002252567540000124
并以能使πi与
Figure BDA0002252567540000125
相等或最接近的Mi值作为理想预留值
Figure BDA0002252567540000126
其中，定义第i个时段的能量供应价格为πi，仅当πi+1＞πi时，存在预留能量，否则而无需预留能量，在下一时段直接购买使用能源系统的能源即可。例如在一些实施方式中，我们可以假设一Mi的值并将其代入
Figure BDA0002252567540000128
中，如果计算得出的
Figure BDA0002252567540000129
与πi相差较大，则按二分法查找改变Mi的取值并继续代入
Figure BDA00022525675400001210
中，如此反复尝试直到
Figure BDA00022525675400001211
与πi相等或
Figure BDA00022525675400001212
与πi最接近，所谓最接近也可以通过误差小于预定误差阈值来表示。例如，令误差阈值为ε，在当没有Mi的值使得时，可取能够满足的Mi值作为理想预留值，例如所述误差阈值可以为0.00001等。
在一些实施方式中，在一个单位用能周期中，最后一个时段的能源供应价格可以为周期谷值，即πn＝min{πi}。则根据最小化用能成本的原理，储能装置的容量在该最后一个时段中得到装满。同时，根据仅当πi+1＞πi时，存在预留能量，否则则无需预留能量，在下一时段直接购买使用能源系统的能源即可的原理，我们可以推导出
Figure BDA00022525675400001215
并由此可通过逆向归纳法，逐步求出
Figure BDA00022525675400001216
的值。
还可以推得，在时段j>i时，对于
Figure BDA00022525675400001217
在确定的取值才起作用；当时，我们在确定
Figure BDA00022525675400001220
时，不需要的实际值。对此，我们可以通过以下过程来求证：应当理解，当j＜i时，由于预留能量的值只取决于未来的需求，因此的值不会对
Figure BDA00022525675400001223
的值产生影响；当j＞i且πi+1≤πi时，由于第i+1个时段的能源供应价格低于第i个时段的能源供应价格，或者第i+1个时段的能源供应价格与第i个时段的能源供应价格相等，介于在第i个时段预留能量并不会减少用能成本，因此我们无需在第i个时段为第i+1个预留能量，直接在第i+1个时段购买使用能源系统的能源即可，即
Figure BDA00022525675400001224
故
Figure BDA00022525675400001225
的值也不会对
Figure BDA00022525675400001226
的值产生影响；否则(即不属于j＜i，也不属于j＞i且πi+1≤πi的情况下)，根据边际收益等于边际成本时利润最大化的原理所得出的公式2：中，
Figure BDA0002252567540000132
为公式2的唯一解；其中，
Figure BDA0002252567540000133
为Mi作用下的i时段之后各个时段分别为用户需要为储能装置首次充电的边际参考时段j的概率，在此我们假设一任意时段k，通过公式2可见，当k＜j且
Figure BDA0002252567540000134
时，所有的
Figure BDA0002252567540000135
均与
Figure BDA0002252567540000136
无关，即：当时，同理通过公式2还可见，当j＜k时，
Figure BDA0002252567540000139
也与
Figure BDA00022525675400001310
无关；当k＝j时，由于
Figure BDA00022525675400001311
而
Figure BDA00022525675400001312
可见当k＝j时，
Figure BDA00022525675400001313
也与
Figure BDA00022525675400001314
无关。由此我们确定，当时，我们在确定
Figure BDA00022525675400001316
时，不需要
Figure BDA00022525675400001317
和
Figure BDA00022525675400001318
的实际值，仅当
Figure BDA00022525675400001319
时，我们利用公式1确定
Figure BDA00022525675400001320
的值。
由于储能装置的容量在该最后一个时段中得到装满，因此在最后一个时段的理想预留值为C，假设在第i+1个时段到最后一个时段的预留值均为理想预留值，那么在第i个时段时：如果
Figure BDA00022525675400001321
则边际收益一定大于0，即预留值取C的值时为理想预留值；否则，基于在后理想预留值大于在前理想预留值而对其取值并无影响的结论，我们可知
Figure BDA00022525675400001322
的取值不受的影响。因此，可以证明当
Figure BDA00022525675400001324
时，则对于任意值的C，我们都可以利用公式1求出理想预留值序列
在一些实施例中，控制数据处理系统可以将所述理想预留值序列
Figure BDA00022525675400001326
输出以用于构建对储能装置的控制策略；或者，构建该控制策略后输出。
请继续参阅图3，在本实施例中，可选的，所述储能装置的控制数据处理系统3还包括：第二数据处理模块32；在得到了单位用能周期内各时段对应的理想预留值序列后，藉由所述第二数据处理模块32根据所述理想预留值序列、及投资所述储能装置的容量的收益最大条件对所述储能装置的容量约束，得到所述储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值。合理的容量值意味着合理的能量留存，依据理想容量值来构建容量设定的策略，在执行时也能有效提升储能装置带来的收益。
定义当储能装置容量的边际成本(即为每增加一个单位的容量时所产生的边际成本)等于该储能装置的摊销成本(可以表征为该单位容量的建设/投资成本)时收益最大。基于这样的收益最大条件，可以建立公式4：
Figure BDA00022525675400001327
其中，πs为容量边际成本，即每增加一个单位的容量时所产生的边际成本，所述容量边际成本为储能装置在单位用能周期的摊销成本；MRi(C)为设储能装置的容量值为C时在第i个时段的部分容量边际收益；相应的，
Figure BDA00022525675400001328
即为容量C作用下每个时段的部分容量边际收益和。
在公式4中，我们可以通过已得到的
Figure BDA0002252567540000141
求导出MRi(C)的值。
应当理解，当
Figure BDA0002252567540000142
时，在i时段即使投入更多的成本即增加更多单位能量的容量值，亦不会产生更多的收益。仅当理想预留值比C的值大时，才会使投入更多的成本产生更多的收益。对此，若当前时段的理想预留值
Figure BDA0002252567540000144
不大于一预设容量值C，则C的边际收益为0而不受限制；若当前时段的理想预留值
Figure BDA0002252567540000145
大于一预设容量值C，则根据在理想容量值C*作用下的单位用能周期中各个时段的部分容量边际收益之和应与投资该理想容量值的容量边际成本相同的约束，得到所述理想容量值。其中，一容量值作用下的每个当前时段的当前预留边际收益为：在当前时段的理想预留值等于或最接近于该容量值情况下的当前预留边际收益扣除当前预留边际成本的结果。
基于这样的理解，可以构建公式6：
其中，
Figure BDA0002252567540000147
根据式1、2来表示；由于预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，故在中，由于在Mi的单调增加下，单调降低。可以将公式2和公式6联立并通过二分法查找来求得理想容量值，即理想容量值为对其相应的容量边际收益进行二分法查找搜索以令容量边际收益等于或最接近于容量边际成本的结果。
例如在一些实施方式中，可以假设一理想容量值并将其代入公式2和公式6中，如果计算得出的
Figure BDA00022525675400001410
的值与πs相差较大，则按照二分法查找改变理想容量值的取值并继续代入中，如此反复尝试直到
Figure BDA00022525675400001412
与πs相等或
Figure BDA00022525675400001413
与πs的差值在误差阈值之内。在此，令误差阈值为r，在当没有理想容量值使得时，可取能够满足
Figure BDA00022525675400001415
的理想容量值，例如所述误差阈值可以为0.00001等。
需说明的是，上述实施例中的理想预留值和理想容量值求取所采用的二分法查找只是为了加速得到结果的过程，在其它实施例中完全可以采用其它的试错算法得到相同或相近结果，并非以二分法为限。
需特别说明的是，所述理想容量值是在容量边际成本受限于最大成本阈值的情况下得到的，即若πs的成本远超单位能量所能实现的收益，则根本不必增加容量；因此，πs需能被单位能量所能实现的收益所覆盖。
这也就是在国家对储能产业的大力扶持下，实现降低储能装置的投资成本至一定程度时，才能通过储能装置的存储能量能起到补偿作用的关键原因。
在可能的实现方式中，单位容量的最大成本阈值可以设为在单位用能周期中根据价格波动可以获得的最大收益，表示为单位用能周期中所出现的能源供应价格的各对局部峰值和局部谷值之差的总和；其中，所述局部峰值指的是一时段高于其各相邻时段的能源供应价格；所述局部谷值指的是一时段低于其各相邻时段的能源供应价格。
请参阅图4，其显示为本申请一实施例中单位用能周期中局部峰值和局部谷值的表示示意图。
如图所示，纵轴表示为能源供应价格，横轴表示为单位用能周期内按时序排布的各时段，在图4对应的示例中，横轴10～12处对应的能源供应价格出现一局部峰值，横轴12～17处对应的能源供应价格出现一局部谷值。在此，将单位用能周期的能源供应价格中较高的价格即局部峰值定义为H1，……Hm，将单位用能周期的能源供应价格中较低的价格即局部谷值定义为L1，……Lm，则仅当
Figure BDA0002252567540000151
时，可通过公式2来计算理想容量值，其中：πmax是储能装置增加一个单位的容量时所能达到的最大边际收益。其中，局部峰值用以描述在至少三个连续时段中能源供应价格最高的时段，局部谷值用以描述在至少三个连续时段中能源供应价格最低的时段。应当理解，在相邻的多个时段中，当局部谷值期间买入的能源在局部峰值期间被予以使用时，收益可达到最大化，因此将单位用能周期中所出现的能源供应价格的各对局部峰值和局部谷值之差全部相加后，即可得到最大成本阈值。当容量边际成本小于等于最大成本阈值时，可通过公式2求解理想容量值。
本申请的储能装置的控制数据处理系统通过确定每个时段预留至下一时段使用的各理想预留值，进而能确定多阶能源价格下对储能装置的的充放能的控制策略、以及为降低成本而对储能装置设置的理想容量值，从而为储能装置的控制策略提供理想数据，有效降低了用能成本，减少了能源系统在用能高峰期的供能负荷。
如图5所示，其显示为本申请中储能装置的控制系统在一方式中的架构示意图，所述储能装置耦合于能源系统而能获取能量，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值，所述控制系统5包括第一获取模块51和预留控制模块52。其中，所述控制系统耦合于储能装置，所述储能装置耦合于能源系统而获取能量。在一些实施方式中，所述控制系统可根据所接收的理想预留值序列控制储能装置在对应时段中的实际预留能量。在另一些实施方式中，所述控制系统还可根据前述实施例中的原理，自行生成理想预留值序列并根据理想预留值序列控制储能装置在对应时段中的实际预留能量。
在本实施例中，以控制系统根据所接收的理想预留值序列
Figure BDA0002252567540000155
控制储能装置在对应时段中的实际预留能量为例。
在此，为通过所述控制系统5控制储能装置在对应时段中的实际预留能量，所述第一获取模块获取由储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值
Figure BDA0002252567540000161
构成的理想预留值序列
Figure BDA0002252567540000162
所述理想预留值序列
Figure BDA0002252567540000163
的设置用于构建用能控制策略来控制能装置在对应时段的充能和放能值，并可最小化各预留能量的成本。所述预留控制模块52根据所述理想预留值序列
Figure BDA0002252567540000164
控制所述储能装置在对应时段中的实际预留能量。
由于单位用能周期内的总成本是由单位用能周期内每个时段对应的理想预留值
Figure BDA0002252567540000165
的成本确定的，因此当单位用能周期内每个时段对应的各理想预留值
Figure BDA0002252567540000166
的成本最小化时，即可使所述储能装置在单位用能周期内的总成本最小化。在本实施例中，理想预留值
Figure BDA0002252567540000167
是预留能量的各取值中可使预留能量成本最低的最佳取值。单位用能周期内每个时段对应的各理想预留值
Figure BDA0002252567540000168
构成的序列即为理想预留值序列
Figure BDA0002252567540000169
所述理想预留值序列
Figure BDA00022525675400001610
用于作为对储能装置的控制依据，即将理想预留值序列中的各理想预留值
Figure BDA00022525675400001611
作为与其对应的时段的能量预留值，从而确定所述储能装置在每个时段的控制策略。
在此，单位用能周期内的总成本Ji可以表示为：Ji(Mi)，其中，Mi为单位用能周期中第i个时段预留至下一时段使用的预留能量。需说明的是，在现实场景中，每个时段的能量实际预留值应当受限于储能装置的容量值。其中，可以假设所述储能装置的容量值为C，C可以为预设或已知的任意值。在一些情况下，用户已拥有一储能装置，则C可以为该储能装置目前的容量值；在还有一些情况下，还可以通过自定义的方式预先随机设置C。然而，在本申请中所称的“理想预留值”，其大小并不受限于C即可能会大于C，而任意的C的取值均不会对理想预留值的确认造成影响。
且应当理解，的取值还应受限于能量供应价格的变化趋势。
具体来讲，在当前时段的能量供应价格高于下一时段的能量供应价格时，即例如在能量供应价格下降的时间段落中，应令的值为0，因为越多预留能量则会在下一时段“贬值”；若当前时段的能量供应价格等于下一时段的能量供应价格时，预留或不预留能量皆可。
只有在当前时段的能量供应价格低于下一时段的能量供应价格时，才有需要确定
Figure BDA00022525675400001614
具体取值的意义。
因此，根据当边际成本等于边际收益时实现利益最大化的原理，可以得到：若当前时段的能源供应价格高于下一时段，则确定当前时段的理想预留值为0；若当前时段的能源供应价格低于下一时段，则确定所述当前时段的理想预留值以令其满足当前预留边际收益与当前预留边际成本相等。
其中，所述当前预留边际成本通过当前能源供应价格表征，可以通过额外预留单位能量的成本即为当前能源供应价格来理解。
在一些实施方式中，所述当前预留边际成本等于当前时段i的能量供应价格πi，所述预留边际成本表示每增加一个单位的预留能量所增加的总成本；所述当前预留边际收益即为
Figure BDA0002252567540000171
即另一种预留边际成本的表示形式且等于预留边际收益，则通过负数来体现，所述预留边际收益表示每增加一个单位的预留能量所能产生的收益，则根据当前预留边际成本等于当前预留边际收益得到公式1：
应当理解，由于为了表达成本与收益之间的差异，所以尽管两者的数量相等，但在数学通过负数表征。
在还有一些实施方式中，所述当前预留边际成本也可以表示为当前时段的能量供应价格πi与单位用能周期内最低的能量供应价格即例如周期谷值πl的差值，即
Figure BDA0002252567540000173
相应的其它能量的边际成本都可以在原当前能量供应价格的基础上减去πl来表示，因此并非以上述表示为限。
在本申请后续实施例中将以以确定理想预留值序列，但本领域技术人员在本申请所记载的实施例的基础上也可以以
Figure BDA0002252567540000175
确定理想预留值序列进行推导。
而且，基于表示所述当前时段的预留能量被耗尽的之后出现的首次充电的边际参考时段，所述当前预留边际收益也是根据当前时段之后的各剩余时段为所述边际参考时段的预留概率分布、及各剩余时段相应的能源供应价格的综合结果。
具体的，所述当前时段的预留能量的额外单位能量指在当前时段对应的预留能量的基础上多预留一个单位的能量。将边际参考时段即当前时段i的预留能量值耗尽的之后出现的首次充电的时段定义为第j个时段，则所述额外单位能量在第i个时段之后的各剩余时段均具有一被使用的概率(即每个剩余时段成为第j个时段的概率)，例如：所述额外单位能量在第i+1个时段被使用的概率为0.2，即边际参考时段j为第i+1个时段的概率为0.2；所述额外单位能量在第i+2个时段被使用的概率为0.3等，这些概率构成预留概率分布。在本实施例中，为了解当前时段的预留能量的额外单位能量在第i个时段到第j个时段间被使用产生的边际收益，则需要知道其中每一个可能发生时段的相应概率，即预留概率分布P(Mi)。在此，若用户在第i个时段预留了Mi，则该时段预留能量的边际收益可表示为公式2：
Figure BDA0002252567540000176
公式2可以与公式1联立而求出理想预留值其中，
Figure BDA0002252567540000178
为预留
Figure BDA0002252567540000179
给未来时段使用的概率，第j个时段为边际参考时段即当前时段的预留值耗尽的之后出现的首次充电的时段，πj为第j个时段的能源供应价格。
其中，所述预留概率分布是根据已知的用能需求累积概率分布在当前时段的预留能量对之后各时段的要求能量的满足情况等价于该边际参考时段的存在而得到的。即所述当前时段的预留能量应当大于当前时段之后到边际参考时段之前的范围内各时段中的要求能量；所述要求能量由预留能量的实际预留值和用能需求量所确定，所述实际预留值为对应时段的理想预留值和容量值中的较小值。
在一实施例中，公式3.1给出在存在边际参考时段即j时段的情况下，根据用能需求累积概率分布Pr{X}得到
Figure BDA0002252567540000181
公式3.1：
Figure BDA0002252567540000182
其中，在上述公式中，i为时段，x为积分变量；X为用能需求量；N为实际预留值，
Figure BDA0002252567540000183
Figure BDA0002252567540000184
fj(·)为用能需求量X的概率分布，具体来讲，f(·)为用能需求的概率密度分布(PDF)，而Pr{X}则为用能需求满足条件下的累积概率分布(CDF)。
另外，解释该公式3.1的含义：式中的Xi+1＜Mi-Ni+1,Xi+1+Xi+2＜Mi-Ni+2,…,Xi+1+Xi+2+…+Xj＞Mi-Nj的条件，定义了与Mi作用下存在j时段第一条件等价的第二条件，即当前时段i的预留能量Mi对之后j时段之前各时段的要求能量(即预留能量的实际预留值N和用能需求量X)的能满足、且不能满足j时段时的要求能量的条件，从而由此条件等价下由Pr{X}得到
Figure BDA0002252567540000185
在一些实施例中，可选的，当不存在边际参考时段时，在单位用能周期内的每一时段中，上一时段预留给当前时段的预留能量应当大于当前时段用户的随机需求与当前时段实际预留值之和，公式3.2给出不存在边际参考时段的情况下，根据用能需求累积概率分布Pr{X}得到预留概率分布
Figure BDA0002252567540000186
公式3.2：
根据
Figure BDA0002252567540000188
可以推导出上述式3.1和3.2中的N皆可以通过M*来表示，则进而可知
Figure BDA0002252567540000191
实际上是需要根据之后时段的
Figure BDA0002252567540000192
来计算得到的。
在求取每个
Figure BDA0002252567540000193
的值时，可以利用逆向归纳法以确定各理想预留值
Figure BDA0002252567540000194
即例如逐一求取
Figure BDA0002252567540000195
直至求到
Figure BDA0002252567540000197
即定义经过了i个时段后的总期望成本为：
Figure BDA0002252567540000198
其中，Mi为单位用能周期中第i个时段预留至下一时段使用的预留能量，为单位用能周期中第i个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想值，
Figure BDA00022525675400001910
为单位用能周期中第i+1个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想值……，
Figure BDA00022525675400001911
为单位用能周期中第n个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想值。
在一些实施方式中，所述用能需求的概率密度分布f(·)可以为基于离散区间而确定的概率分布，例如，所述用能需求的概率密度分布为基于所获取的用能时序进行分段统计而得到的。在另一些实施方式中，所述用能需求的概率密度分布为基于用能量的分布而确定的连续概率分布等。例如，技术人员根据所获取的用能量时序拟合成如随机概率分布等概率分布函数，并按照所得到的概率分布函数设计可执行所述概率分布函数的程序并保存在存储器中。
在此，所述用能需求的概率密度分布可在所述储能系统进行用能补偿的能源供应价格期间通过统计用能系统的用能量的分布而确定。
其中，所述用能量包括在所述储能系统待使用的多阶能源供应价格的用能环境下，用能系统在非周期谷值期间分别消耗的瞬时用能量。在此，所述用能量与用能系统的使用时段、用能系统的排产信息、用能系统的能参数等相关。为了得到所述用能需求的概率密度分布，需获取用能系统的用能量时序。在一些实施方式中，所述用能系统的用能量可由计量装置测量而得，即按时序采集的在各能价期间测得的用能系统的历史用能量。例如，在未安装储能系统期间，采集工业企业的计量装置所计量的用能量，并按照采集的时序予以保存。在又一些实施方式中，基于用能系统的用能相关信息预测用能系统的用能量。其中，所述用能相关信息为与用能计划相关的信息，其包括但不限于：用能系统的能参数、用能系统的排产信息、影响用能系统的其他信息中的至少一种。所述能参数举例包括：额定功率、最大功率、变频参数等。所述排产信息举例包括生产计划、对应生产计划的用能系统的运行状态变化等。所述其他信息举例包括天气信息等。按照所述用能相关信息预测用能系统在执行用能计划期间在各阶能价期间的用能量，并按照各能源价格时段的时序对所预测的用能量进行保存。在又一些实施方式中，所述用能量为基于行业的历史用能量而确定的。例如，采用行业内公开的按照时序记录的历史用能量。
应当理解，所述时序描述了单位用能周期内各时段的顺序。在此，所述储能装置的控制系统可提供一获取用电量时序的操作界面或操作接口，利用所述操作界面或操作接口导入所述用电量时序；再将所得到的用电量时序进行在多阶能源价格用能量的统计。
预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，则每个当前时段的理想预留值为对其相应的预留边际收益进行二分法查找搜索以令当前预留边际收益等于或最接近于当前预留边际成本的结果。在此，我们对当前预留边际收益
Figure BDA0002252567540000201
二次求导后，可以得出：当用户在第i个时段预留Mi时，则
Figure BDA0002252567540000202
由此可知边际收益为单调递减，即边际收益
Figure BDA0002252567540000203
随预留能量Mi的预留值的递增而单调递减。并且由于边际收益的单调递减，我们可通过二分法查找的方式确定每个当前时段的理想预留值。基于边际收益等于边际成本时利润最大化的原理，我们利用二分法查找将Mi代入
Figure BDA0002252567540000204
并以能使πi与
Figure BDA0002252567540000205
相等或最接近的Mi值作为理想预留值
Figure BDA0002252567540000206
其中，定义第i个时段的能量供应价格为πi，仅当πi+1＞πi时，存在预留能量，否则
Figure BDA0002252567540000207
而无需预留能量，在下一时段直接购买使用能源系统的能源即可。例如在一些实施方式中，我们可以假设一Mi的值并将其代入
Figure BDA0002252567540000208
中，如果计算得出的
Figure BDA0002252567540000209
与πi相差较大，则按二分法查找改变Mi的取值并继续代入中，如此反复尝试直到
Figure BDA00022525675400002011
与πi相等或
Figure BDA00022525675400002012
与πi最接近，所谓最接近也可以通过误差小于预定误差阈值来表示。例如，令误差阈值为ε，在当没有Mi的值使得
Figure BDA00022525675400002013
时，可取能够满足
Figure BDA00022525675400002014
的Mi值作为理想预留值，例如所述误差阈值可以为0.00001等。
在一些实施方式中，在一个单位用能周期中，最后一个时段的能源供应价格可以为周期谷值，即πn＝min{πi}。则根据最小化用能成本的原理，储能装置的容量在该最后一个时段中得到装满。同时，根据仅当πi+1＞πi时，存在预留能量，否则则无需预留能量，在下一时段直接购买使用能源系统的能源即可的原理，我们可以推导出
Figure BDA00022525675400002015
并由此可通过逆向归纳法，逐步求出
Figure BDA00022525675400002016
的值。
还可以推得，在时段j>i时，对于
Figure BDA00022525675400002017
在确定
Figure BDA00022525675400002018
的取值才起作用；当
Figure BDA00022525675400002019
时，我们在确定
Figure BDA00022525675400002020
时，不需要
Figure BDA00022525675400002021
的实际值。对此，我们可以通过以下过程来求证：应当理解，当j＜i时，由于预留能量的值只取决于未来的需求，因此
Figure BDA00022525675400002022
的值不会对的值产生影响；当j＞i且πi+1≤πi时，由于第i+1个时段的能源供应价格低于第i个时段的能源供应价格，或者第i+1个时段的能源供应价格与第i个时段的能源供应价格相等，介于在第i个时段预留能量并不会减少用能成本，因此我们无需在第i个时段为第i+1个预留能量，直接在第i+1个时段购买使用能源系统的能源即可，即
Figure BDA00022525675400002024
故的值也不会对
Figure BDA00022525675400002026
的值产生影响；否则(即不属于j＜i，也不属于j＞i且πi+1≤πi的情况下)，根据边际收益等于边际成本时利润最大化的原理所得出的公式2：
Figure BDA0002252567540000211
中，
Figure BDA0002252567540000212
为公式2的唯一解；其中，
Figure BDA0002252567540000213
为Mi作用下的i时段之后各个时段分别为用户需要为储能装置首次充电的边际参考时段j的概率，在此我们假设一任意时段k，通过公式2可见，当k＜j且
Figure BDA0002252567540000214
时，所有的均与
Figure BDA0002252567540000216
无关，即：当时，
Figure BDA0002252567540000218
同理通过公式2还可见，当j＜k时，
Figure BDA0002252567540000219
也与
Figure BDA00022525675400002110
无关；当k＝j时，由于
Figure BDA00022525675400002111
而可见当k＝j时，
Figure BDA00022525675400002113
也与
Figure BDA00022525675400002114
无关。由此我们确定，当时，我们在确定
Figure BDA00022525675400002116
时，不需要
Figure BDA00022525675400002117
和
Figure BDA00022525675400002118
的实际值，仅当
Figure BDA00022525675400002119
时，我们利用公式1确定的值。
由于储能装置的容量在该最后一个时段中得到装满，因此在最后一个时段的理想预留值为C，假设在第i+1个时段到最后一个时段的预留值均为理想预留值，那么在第i个时段时：如果
Figure BDA00022525675400002121
则边际收益一定大于0，即预留值取C的值时为理想预留值；否则，基于在后理想预留值大于在前理想预留值而对其取值并无影响的结论，我们可知
Figure BDA00022525675400002122
的取值不受
Figure BDA00022525675400002123
的影响。因此，可以证明当
Figure BDA00022525675400002124
时，则对于任意值的C，我们都可以利用公式1求出理想预留值序列
Figure BDA00022525675400002125
请继续参阅图5，如图所示，所述控制系统5还包括第二获取模块53和容量控制模块54。在一些实施方式中，所述控制系统可根据所接收的理想容量值设定储能装置在单位用能周期中的容量。在另一些实施方式中，所述控制系统还可自行生成理想容量值，并根据理想容量值设定储能装置在单位用能周期中的容量。
在本实施例中，以控制系统根据所接收的理想容量值设定储能装置在单位用能周期中的容量为例。
在此，所述第二获取模块用于获取储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值。在得到了单位用能周期内各时段对应的理想预留值序列后，可根据所述理想预留值序列、及投资所述储能装置的容量的收益最大条件对所述储能装置的容量约束，得到所述储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值。合理的容量值意味着合理的能量留存，依据理想容量值来构建容量设定的策略，在执行时也能有效提升储能装置带来的收益。
定义当储能装置容量的边际成本(即为每增加一个单位的容量时所产生的边际成本)等于该储能装置的摊销成本(可以表征为该单位容量的建设/投资成本)时收益最大。基于这样的收益最大条件，可以建立公式4：
Figure BDA00022525675400002126
其中，πs为容量边际成本，即每增加一个单位的容量时所产生的边际成本，所述容量边际成本为储能装置在单位用能周期的摊销成本；MRi(C)为设储能装置的容量值为C时在第i个时段的部分容量边际收益；相应的，
Figure BDA0002252567540000221
即为容量C作用下每个时段的部分容量边际收益和。
在公式4中，我们可以通过已得到的求导出MRi(C)的值。
应当理解，当
Figure BDA0002252567540000223
时，在i时段即使投入更多的成本即增加更多单位能量的容量值，亦不会产生更多的收益。仅当理想预留值
Figure BDA0002252567540000224
比C的值大时，才会使投入更多的成本产生更多的收益。对此，若当前时段的理想预留值
Figure BDA0002252567540000225
不大于一预设容量值C，则C的边际收益为0而不受限制；若当前时段的理想预留值
Figure BDA0002252567540000226
大于一预设容量值C，则根据在理想容量值C*作用下的单位用能周期中各个时段的部分容量边际收益之和应与投资该理想容量值的容量边际成本相同的约束，得到所述理想容量值。其中，一容量值作用下的每个当前时段的当前预留边际收益为：在当前时段的理想预留值等于或最接近于该容量值情况下的当前预留边际收益扣除当前预留边际成本的结果。
基于这样的理解，可以构建公式6：
Figure BDA0002252567540000227
其中，
Figure BDA0002252567540000228
根据式1、2来表示；由于预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，故在
Figure BDA0002252567540000229
中，由于在Mi的单调增加下，
Figure BDA00022525675400002210
单调降低。可以将公式2和公式6联立并通过二分法查找来求得理想容量值，即理想容量值为对其相应的容量边际收益进行二分法查找搜索以令容量边际收益等于或最接近于容量边际成本的结果。
例如在一些实施方式中，可以假设一理想容量值并将其代入公式2和公式6中，如果计算得出的
Figure BDA00022525675400002211
的值与πs相差较大，则按照二分法查找改变理想容量值的取值并继续代入
Figure BDA00022525675400002212
中，如此反复尝试直到
Figure BDA00022525675400002213
与πs相等或
Figure BDA00022525675400002214
与πs的差值在误差阈值之内。在此，令误差阈值为r，在当没有理想容量值使得
Figure BDA00022525675400002215
时，可取能够满足的理想容量值，例如所述误差阈值可以为0.00001等。
需说明的是，上述实施例中的理想预留值和理想容量值求取所采用的二分法查找只是为了加速得到结果的过程，在其它实施例中完全可以采用其它的试错算法得到相同或相近结果，并非以二分法为限。
需特别说明的是，所述理想容量值是在容量边际成本受限于最大成本阈值的情况下得到的，即若πs的成本远超单位能量所能实现的收益，则根本不必增加容量；因此，πs需能被单位能量所能实现的收益所覆盖。
这也就是在国家对储能产业的大力扶持下，实现降低储能装置的投资成本至一定程度时，才能通过储能装置的存储能量能起到补偿作用的关键原因。
在可能的实现方式中，单位容量的最大成本阈值可以设为在单位用能周期中根据价格波动可以获得的最大收益，表示为单位用能周期中所出现的能源供应价格的各对局部峰值和局部谷值之差的总和；其中，所述局部峰值指的是一时段高于其各相邻时段的能源供应价格；所述局部谷值指的是一时段低于其各相邻时段的能源供应价格。
请参阅图4，如图所示，纵轴表示为能源供应价格，横轴表示为单位用能周期内按时序排布的各时段，在图4对应的示例中，横轴10～12处对应的能源供应价格出现一局部峰值，横轴12～17处对应的能源供应价格出现一局部谷值。在此，将单位用能周期的能源供应价格中较高的价格即局部峰值定义为H1，……Hm，将单位用能周期的能源供应价格中较低的价格即局部谷值定义为L1，……Lm，则仅当
Figure BDA0002252567540000231
时，可通过公式2来计算理想容量值，其中：πmax是储能装置增加一个单位的容量时所能达到的最大边际收益。其中，局部峰值用以描述在至少三个连续时段中能源供应价格最高的时段，局部谷值用以描述在至少三个连续时段中能源供应价格最低的时段。应当理解，在相邻的多个时段中，当局部谷值期间买入的能源在局部峰值期间被予以使用时，收益可达到最大化，因此将单位用能周期中所出现的能源供应价格的各对局部峰值和局部谷值之差全部相加后，即可得到最大成本阈值。当容量边际成本小于等于最大成本阈值时，我们可通过公式2求解理想容量值。
在一些实施方式中，得到了理想容量值后，所述容量控制模块用于根据所获取的储能装置的理想容量值调整其实际容量值。其中，当理想预留值小于储能装置的容量值时，实际预留能量的取值为所述理想预留值；当理想预留值不小于储能装置的容量值时，所述实际预留能量的取值为所述容量值，且从能源系统获取对应理想预留值与所述容量值间差值的能量。在此，当理想预留值小于储能装置的容量值时，储能装置的容量能够满足实际能量需求，则将理想预留值作为实际预留能量的取值。当理想预留值不小于储能装置的容量值时，储能装置的容量可能无法满足实际能量需求，则容量值即可以预留的能量的最大值作为实际预留能量的取值，无法满足的部分可通过从能源系统获取的方式满足。
本申请的储能装置的控制系统通过获取或确定每个时段预留至下一时段使用的各理想预留值，进而能依据多阶能源价格下对储能装置的的充放能的控制策略、以及为降低成本而对储能装置设置的理想容量值对储能装置进行控制，有效降低了用能成本，减少了能源系统在用能高峰期的供能负荷。
应当理解，在上述实施例中对于储能装置理想预留值序列以及理想容量值的确定藉由系统来实现，在一些实施方式中，所述储能装置理想预留值以及理想容量值的确定还可通过储能数据处理方法来确定。基于这样的理解，本申请第三方面的实施例中提供储能装置的控制数据处理方法，以用于实现确定在每个时段的充放能数据即控制策略、储能设备容量的大小以使用能成本最低，所述储能装置的控制数据处理方法可由储能装置的控制数据处理系统执行。
所述充放能数据可以将每个时段需要预留能量的量值作为控制依据。其中，所述预留能量指的是每个时段预留给下一时段使用的能量值。
所述储能装置耦合于能源系统以能获取能量供应，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值。所述控制数据处理方法包括：确定储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值
Figure BDA0002252567540000241
以最小化各预留能量的成本，从而得到理想预留值序列
Figure BDA0002252567540000242
理想预留值序列
Figure BDA0002252567540000243
即能用于构建用能控制策略来控制能装置在对应时段的充能和放能值。
由于单位用能周期内的总成本是由单位用能周期内每个时段对应的理想预留值
Figure BDA0002252567540000244
的成本确定的，因此当单位用能周期内每个时段对应的各理想预留值
Figure BDA0002252567540000245
的成本最小化时，即可使所述储能装置在单位用能周期内的总成本最小化。在本实施例中，理想预留值是预留能量的各取值中可使预留能量成本最低的最佳取值。单位用能周期内每个时段对应的各理想预留值
Figure BDA0002252567540000247
构成的序列即为理想预留值序列，所述理想预留值序列用于作为对储能装置的控制依据，即将理想预留值序列中的各理想预留值
Figure BDA0002252567540000248
作为与其对应的时段的能量预留值，从而确定所述储能装置在每个时段的控制策略。
在此，单位用能周期内的总成本Ji可以表示为：Ji(Mi)，其中，Mi为单位用能周期中第i个时段预留至下一时段使用的预留能量。
需说明的是，在现实场景中，每个时段的能量实际预留值应当受限于储能装置的容量值。其中，可以假设所述储能装置的容量值为C，C可以为预设或已知的任意值。在一些情况下，用户已拥有一储能装置，则C可以为该储能装置目前的容量值；在还有一些情况下，还可以通过自定义的方式预先随机设置C。然而，在本申请中所称的“理想预留值”，其大小并不受限于C即可能会大于C，而任意的C的取值均不会对理想预留值的确认造成影响。
且应当理解，
Figure BDA0002252567540000249
的取值还应受限于能量供应价格的变化趋势。
具体来讲，在当前时段的能量供应价格高于下一时段的能量供应价格时，即例如在能量供应价格下降的时间段落中，应令
Figure BDA00022525675400002410
的值为0，因为越多预留能量则会在下一时段“贬值”；若当前时段的能量供应价格等于下一时段的能量供应价格时，预留或不预留能量皆可。
只有在当前时段的能量供应价格低于下一时段的能量供应价格时，才有需要确定具体取值的意义。
因此，根据当边际成本等于边际收益时实现利益最大化的原理，可以得到：若当前时段的能源供应价格高于下一时段，则确定当前时段的理想预留值为0；若当前时段的能源供应价格低于下一时段，则确定所述当前时段的理想预留值以令其满足当前预留边际收益与当前预留边际成本相等。
其中，所述当前预留边际成本通过当前能源供应价格表征，可以通过额外预留单位能量的成本即为当前能源供应价格来理解。
在一些实施方式中，所述当前预留边际成本等于当前时段i的能量供应价格πi，所述预留边际成本表示每增加一个单位的预留能量所增加的总成本；所述当前预留边际收益即为即另一种预留边际成本的表示形式且等于预留边际收益，则通过负数来体现，所述预留边际收益表示每增加一个单位的预留能量所能产生的收益，则根据当前预留边际成本等于当前预留边际收益得到公式1：
Figure BDA0002252567540000253
应当理解，由于为了表达成本与收益之间的差异，所以尽管两者的数量相等，但在数学通过负数表征。
在还有一些实施方式中，所述当前预留边际成本也可以表示为当前时段的能量供应价格πi与单位用能周期内最低的能量供应价格即例如周期谷值πl的差值，即
Figure BDA0002252567540000254
相应的其它能量的边际成本都可以在原当前能量供应价格的基础上减去πl来表示，因此并非以上述表示为限。
在本申请后续实施例中将以
Figure BDA0002252567540000255
以确定理想预留值序列，但本领域技术人员在本申请所记载的实施例的基础上也可以以
Figure BDA0002252567540000256
确定理想预留值序列进行推导。
而且，基于表示所述当前时段的预留能量被耗尽的之后出现的首次充电的边际参考时段，所述当前预留边际收益也是根据当前时段之后的各剩余时段为所述边际参考时段的预留概率分布、及各剩余时段相应的能源供应价格的综合结果。
具体的，所述当前时段的预留能量的额外单位能量指在当前时段对应的预留能量的基础上多预留一个单位的能量。将边际参考时段即当前时段i的预留能量值耗尽的之后出现的首次充电的时段定义为第j个时段，则所述额外单位能量在第i个时段之后的各剩余时段均具有一被使用的概率(即每个剩余时段成为第j个时段的概率)，例如：所述额外单位能量在第i+1个时段被使用的概率为0.2，即边际参考时段j为第i+1个时段的概率为0.2；所述额外单位能量在第i+2个时段被使用的概率为0.3等，这些概率构成预留概率分布。在本实施例中，为了解当前时段的预留能量的额外单位能量在第i个时段到第j个时段间被使用产生的边际收益，则需要知道其中每一个可能发生时段的相应概率，即预留概率分布P(Mi)。在此，若用户在第i个时段预留了Mi，则该时段预留能量的边际收益可表示为公式2：
Figure BDA0002252567540000261
公式2可以与公式1联立而求出理想预留值
Figure BDA0002252567540000262
其中，
Figure BDA0002252567540000263
为预留
Figure BDA0002252567540000264
给未来时段使用的概率，第j个时段为边际参考时段即当前时段的预留值耗尽的之后出现的首次充电的时段，πj为第j个时段的能源供应价格。
其中，所述预留概率分布是根据已知的用能需求累积概率分布在当前时段的预留能量对之后各时段的要求能量的满足情况等价于该边际参考时段的存在而得到的。即所述当前时段的预留能量应当大于当前时段之后到边际参考时段之前的范围内各时段中的要求能量；所述要求能量由预留能量的实际预留值和用能需求量所确定，所述实际预留值为对应时段的理想预留值和容量值中的较小值。
在一实施例中，公式3.1给出在存在边际参考时段即j时段的情况下，根据用能需求累积概率分布Pr{X}得到
Figure BDA0002252567540000265
公式3.1：
其中，在上述公式中，i为时段，x为积分变量；X为用能需求量；N为实际预留值，
Figure BDA0002252567540000267
Figure BDA0002252567540000268
fj(·)为用能需求量X的概率分布，具体来讲，f(·)为用能需求的概率密度分布(PDF)，而Pr{X}则为用能需求满足条件下的累积概率分布(CDF)。
另外，解释该公式3.1的含义：式中的Xi+1＜Mi-Ni+1,Xi+1+Xi+2＜Mi-Ni+2,…,Xi+1+Xi+2+…+Xj＞Mi-Nj的条件，定义了与Mi作用下存在j时段第一条件等价的第二条件，即当前时段i的预留能量Mi对之后j时段之前各时段的要求能量(即预留能量的实际预留值N和用能需求量X)的能满足、且不能满足j时段时的要求能量的条件，从而由此条件等价下由Pr{X}得到
Figure BDA0002252567540000269
在一些实施例中，可选的，当不存在边际参考时段时，在单位用能周期内的每一时段中，上一时段预留给当前时段的预留能量应当大于当前时段用户的随机需求与当前时段实际预留值之和，公式3.2给出不存在边际参考时段的情况下，根据用能需求累积概率分布Pr{X}得到预留概率分布
Figure BDA0002252567540000271
公式3.2：
Figure BDA0002252567540000272
根据
Figure BDA0002252567540000273
可以推导出上述式3.1和3.2中的N皆可以通过M*来表示，则进而可知实际上是需要根据之后时段的
Figure BDA0002252567540000275
来计算得到的。
在求取每个的值时，可以利用逆向归纳法以确定各理想预留值
Figure BDA0002252567540000277
即例如逐一求取
Figure BDA0002252567540000278
Figure BDA0002252567540000279
直至求到
Figure BDA00022525675400002710
即定义经过了i个时段后的总期望成本为：其中，Mi为单位用能周期中第i个时段预留至下一时段使用的预留能量，
Figure BDA00022525675400002712
为单位用能周期中第i个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想值，
Figure BDA00022525675400002713
为单位用能周期中第i+1个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想值……，
Figure BDA00022525675400002714
为单位用能周期中第n个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想值。
在一些实施方式中，所述用能需求的概率密度分布f(·)可以为基于离散区间而确定的概率分布，例如，所述用能需求的概率密度分布为基于所获取的用能时序进行分段统计而得到的。在另一些实施方式中，所述用能需求的概率密度分布为基于用能量的分布而确定的连续概率分布等。例如，技术人员根据所获取的用能量时序拟合成如随机概率分布等概率分布函数，并按照所得到的概率分布函数设计可执行所述概率分布函数的程序并保存在存储器中。
在此，所述用能需求的概率密度分布可在所述储能系统进行用能补偿的能源供应价格期间通过统计用能系统的用能量的分布而确定。
其中，所述用能量包括在所述储能系统待使用的多阶能源供应价格的用能环境下，用能系统在非周期谷值期间分别消耗的瞬时用能量。在此，所述用能量与用能系统的使用时段、用能系统的排产信息、用能系统的能参数等相关。为了得到所述用能需求的概率密度分布，需获取用能系统的用能量时序。在一些实施方式中，所述用能系统的用能量可由计量装置测量而得，即按时序采集的在各能价期间测得的用能系统的历史用能量。例如，在未安装储能系统期间，采集工业企业的计量装置所计量的用能量，并按照采集的时序予以保存。在又一些实施方式中，基于用能系统的用能相关信息预测用能系统的用能量。其中，所述用能相关信息为与用能计划相关的信息，其包括但不限于：用能系统的能参数、用能系统的排产信息、影响用能系统的其他信息中的至少一种。所述能参数举例包括：额定功率、最大功率、变频参数等。所述排产信息举例包括生产计划、对应生产计划的用能系统的运行状态变化等。所述其他信息举例包括天气信息等。按照所述用能相关信息预测用能系统在执行用能计划期间在各阶能价期间的用能量，并按照各能源价格时段的时序对所预测的用能量进行保存。在又一些实施方式中，所述用能量为基于行业的历史用能量而确定的。例如，采用行业内公开的按照时序记录的历史用能量。
应当理解，所述时序描述了单位用能周期内各时段的顺序。在此，所述控制数据处理系统可提供一获取用电量时序的操作界面或操作接口，利用所述操作界面或操作接口导入所述用电量时序；再将所得到的用电量时序进行在多阶能源价格用能量的统计。
预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，则每个当前时段的理想预留值为对其相应的预留边际收益进行二分法查找搜索以令当前预留边际收益等于或最接近于当前预留边际成本的结果。在此，我们对当前预留边际收益
Figure BDA0002252567540000281
二次求导后，可以得出：当用户在第i个时段预留Mi时，则
Figure BDA0002252567540000282
由此可知边际收益为单调递减，即边际收益
Figure BDA0002252567540000283
随预留能量Mi的预留值的递增而单调递减。并且由于边际收益的单调递减，我们可通过二分法查找的方式确定每个当前时段的理想预留值。基于边际收益等于边际成本时利润最大化的原理，我们利用二分法查找将Mi代入
Figure BDA0002252567540000284
并以能使πi与
Figure BDA0002252567540000285
相等或最接近的Mi值作为理想预留值
Figure BDA0002252567540000286
其中，定义第i个时段的能量供应价格为πi，仅当πi+1＞πi时，存在预留能量，否则
Figure BDA0002252567540000287
而无需预留能量，在下一时段直接购买使用能源系统的能源即可。例如在一些实施方式中，我们可以假设一Mi的值并将其代入
Figure BDA0002252567540000288
中，如果计算得出的
Figure BDA0002252567540000289
与πi相差较大，则按二分法查找改变Mi的取值并继续代入
Figure BDA00022525675400002810
中，如此反复尝试直到
Figure BDA00022525675400002811
与πi相等或
Figure BDA00022525675400002812
与πi最接近，所谓最接近也可以通过误差小于预定误差阈值来表示。例如，令误差阈值为ε，在当没有Mi的值使得
Figure BDA00022525675400002813
时，可取能够满足
Figure BDA00022525675400002814
的Mi值作为理想预留值，例如所述误差阈值可以为0.00001等。
在一些实施方式中，在一个单位用能周期中，最后一个时段的能源供应价格可以为周期谷值，即πn＝min{πi}。则根据最小化用能成本的原理，储能装置的容量在该最后一个时段中得到装满。同时，根据仅当πi+1＞πi时，存在预留能量，否则则无需预留能量，在下一时段直接购买使用能源系统的能源即可的原理，我们可以推导出
Figure BDA00022525675400002815
并由此可通过逆向归纳法，逐步求出
Figure BDA00022525675400002816
的值。
还可以推得，在时段j>i时，对于在确定
Figure BDA00022525675400002818
的取值才起作用；当
Figure BDA00022525675400002819
时，我们在确定
Figure BDA00022525675400002820
时，不需要的实际值。对此，我们可以通过以下过程来求证：应当理解，当j＜i时，由于预留能量的值只取决于未来的需求，因此的值不会对
Figure BDA0002252567540000292
的值产生影响；当j＞i且πi+1≤πi时，由于第i+1个时段的能源供应价格低于第i个时段的能源供应价格，或者第i+1个时段的能源供应价格与第i个时段的能源供应价格相等，介于在第i个时段预留能量并不会减少用能成本，因此我们无需在第i个时段为第i+1个预留能量，直接在第i+1个时段购买使用能源系统的能源即可，即故
Figure BDA0002252567540000294
的值也不会对的值产生影响；否则(即不属于j＜i，也不属于j＞i且πi+1≤πi的情况下)，根据边际收益等于边际成本时利润最大化的原理所得出的公式2：
Figure BDA0002252567540000296
中，
Figure BDA0002252567540000298
为公式2的唯一解；其中，
Figure BDA0002252567540000297
为Mi作用下的i时段之后各个时段分别为用户需要为储能装置首次充电的边际参考时段j的概率，在此我们假设一任意时段k，通过公式2可见，当k＜j且
Figure BDA0002252567540000299
时，所有的
Figure BDA00022525675400002910
均与
Figure BDA00022525675400002911
无关，即：当
Figure BDA00022525675400002912
时，
Figure BDA00022525675400002913
同理通过公式2还可见，当j＜k时，
Figure BDA00022525675400002914
也与
Figure BDA00022525675400002915
无关；当k＝j时，由于而
Figure BDA00022525675400002917
可见当k＝j时，
Figure BDA00022525675400002918
也与
Figure BDA00022525675400002919
无关。由此我们确定，当
Figure BDA00022525675400002920
时，我们在确定时，不需要和
Figure BDA00022525675400002923
的实际值，仅当
Figure BDA00022525675400002924
时，我们利用公式1确定
Figure BDA00022525675400002925
的值。
由于储能装置的容量在该最后一个时段中得到装满，因此在最后一个时段的理想预留值为C，假设在第i+1个时段到最后一个时段的预留值均为理想预留值，那么在第i个时段时：如果
Figure BDA00022525675400002926
则边际收益一定大于0，即预留值取C的值时为理想预留值；否则，基于在后理想预留值大于在前理想预留值而对其取值并无影响的结论，我们可知的取值不受
Figure BDA00022525675400002928
的影响。因此，可以证明当
Figure BDA00022525675400002929
时，则对于任意值的C，我们都可以利用公式1求出理想预留值序列
Figure BDA00022525675400002930
在一些实施例中，控制数据处理系统可以将所述理想预留值序列
Figure BDA00022525675400002931
输出以用于构建对储能装置的控制策略；或者，构建该控制策略后输出。
在本实施例中，可选的，所述储能装置的控制数据处理方法在得到了单位用能周期内各时段对应的理想预留值序列后，还根据所述理想预留值序列、及投资所述储能装置的容量的收益最大条件对所述储能装置的容量约束，得到所述储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值。合理的容量值意味着合理的能量留存，依据理想容量值来构建容量设定的策略，在执行时也能有效提升储能装置带来的收益。
定义当储能装置容量的边际成本(即为每增加一个单位的容量时所产生的边际成本)等于该储能装置的摊销成本(可以表征为该单位容量的建设/投资成本)时收益最大。基于这样的收益最大条件，可以建立公式4：
Figure BDA0002252567540000301
其中，πs为容量边际成本，即每增加一个单位的容量时所产生的边际成本，所述容量边际成本为储能装置在单位用能周期的摊销成本；MRi(C)为设储能装置的容量值为C时在第i个时段的部分容量边际收益；相应的，
Figure BDA0002252567540000302
即为容量C作用下每个时段的部分容量边际收益和。
在公式4中，我们可以通过已得到的
Figure BDA0002252567540000303
求导出MRi(C)的值。
应当理解，当
Figure BDA0002252567540000304
时，在i时段即使投入更多的成本即增加更多单位能量的容量值，亦不会产生更多的收益。仅当理想预留值比C的值大时，才会使投入更多的成本产生更多的收益。对此，若当前时段的理想预留值
Figure BDA0002252567540000306
不大于一预设容量值C，则C的边际收益为0而不受限制；若当前时段的理想预留值
Figure BDA0002252567540000307
大于一预设容量值C，则根据在理想容量值C*作用下的单位用能周期中各个时段的部分容量边际收益之和应与投资该理想容量值的容量边际成本相同的约束，得到所述理想容量值。其中，一容量值作用下的每个当前时段的当前预留边际收益为：在当前时段的理想预留值等于或最接近于该容量值情况下的当前预留边际收益扣除当前预留边际成本的结果。
基于这样的理解，可以构建公式6：
其中，根据式1、2来表示；由于预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，故在
Figure BDA00022525675400003010
中，由于在Mi的单调增加下，
Figure BDA00022525675400003011
单调降低。可以将公式2和公式6联立并通过二分法查找来求得理想容量值，即理想容量值为对其相应的容量边际收益进行二分法查找搜索以令容量边际收益等于或最接近于容量边际成本的结果。
例如在一些实施方式中，可以假设一理想容量值并将其代入公式2和公式6中，如果计算得出的
Figure BDA00022525675400003012
的值与πs相差较大，则按照二分法查找改变理想容量值的取值并继续代入
Figure BDA00022525675400003013
中，如此反复尝试直到与πs相等或
Figure BDA00022525675400003015
与πs的差值在误差阈值之内。在此，令误差阈值为r，在当没有理想容量值使得
Figure BDA00022525675400003016
时，可取能够满足
Figure BDA00022525675400003017
的理想容量值，例如所述误差阈值可以为0.00001等。
需说明的是，上述实施例中的理想预留值和理想容量值求取所采用的二分法查找只是为了加速得到结果的过程，在其它实施例中完全可以采用其它的试错算法得到相同或相近结果，并非以二分法为限。
需特别说明的是，所述理想容量值是在容量边际成本受限于最大成本阈值的情况下得到的，即若πs的成本远超单位能量所能实现的收益，则根本不必增加容量；因此，πs需能被单位能量所能实现的收益所覆盖。
这也就是在国家对储能产业的大力扶持下，实现降低储能装置的投资成本至一定程度时，才能通过储能装置的存储能量能起到补偿作用的关键原因。
在可能的实现方式中，单位容量的最大成本阈值可以设为在单位用能周期中根据价格波动可以获得的最大收益，表示为单位用能周期中所出现的能源供应价格的各对局部峰值和局部谷值之差的总和；其中，所述局部峰值指的是一时段高于其各相邻时段的能源供应价格；所述局部谷值指的是一时段低于其各相邻时段的能源供应价格。
请参阅图4，如图所示，纵轴表示为能源供应价格，横轴表示为单位用能周期内按时序排布的各时段，在图4对应的示例中，横轴10～12处对应的能源供应价格出现一局部峰值，横轴12～17处对应的能源供应价格出现一局部谷值。在此，将单位用能周期的能源供应价格中较高的价格即局部峰值定义为H1，……Hm，将单位用能周期的能源供应价格中较低的价格即局部谷值定义为L1，……Lm，则仅当
Figure BDA0002252567540000311
时，可通过公式2来计算理想容量值，其中：πmax是储能装置增加一个单位的容量时所能达到的最大边际收益。其中，局部峰值用以描述在至少三个连续时段中能源供应价格最高的时段，局部谷值用以描述在至少三个连续时段中能源供应价格最低的时段。应当理解，在相邻的多个时段中，当局部谷值期间买入的能源在局部峰值期间被予以使用时，收益可达到最大化，因此将单位用能周期中所出现的能源供应价格的各对局部峰值和局部谷值之差全部相加后，即可得到最大成本阈值。当容量边际成本小于等于最大成本阈值时，我们可通过公式2求解理想容量值。
在得到理想容量值后，用户可以根据理想容量值选择所欲投入的储能装置的容量大小，或者用户还可以根据得到的理想容量值控制现有的储能装置中可供使用的容量大小，从而减少用能成本。
应当理解，上述实施例中仅展示对于单一用户的储能装置的控制策略的实现，而当用户越少时，其在每一时段的用能需求的随机性会更强，因此在一些实施方式中，可以通过多个用户之间构成团体，并采用合作共享的方式令整体用能需求的随机性被平均化而降低。其中，团体中的用户数量包括但不限于为2～20个用户，例如2个用户、3个用户、4个用户、5个用户、6个用户、7个用户、8个用户、9个用户、10个用户、11个用户、12个用户、13个用户、14个用户、15个用户、16个用户、17个用户、18个用户、19个用户、20个用户。
本申请的储能装置的控制数据处理方法通过确定每个时段预留至下一时段使用的各理想预留值，进而能确定多阶能源价格下对储能装置的的充放能的控制策略、以及为降低成本而对储能装置设置的理想容量值，从而为储能装置的控制策略提供理想数据，有效降低了用能成本，减少了能源系统在用能高峰期的供能负荷。
在通过上述方法得到所述储能装置的理想预留值序列以及理想容量值后，还可通过一控制方法实现利用所获取的理想预留值序列以及理想容量值对储能装置进行控制。基于这样的理解，本申请第四方面的实施例中还提供一种控制方法，所述控制方法可由控制系统执行。所述储能装置耦合于能源系统而能获取能量，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值。
在一个示例性的实施例中，请参阅图6，其显示为本申请储能装置控制方法的流程示意图，如图所示，在步骤S110中，首先获取由储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值构成的理想预留值序列，所述理想预留值序列的设置能最小化各预留能量的成本。在获取所述理想预留值序列后，在步骤S120中，再根据所述理想预留值序列控制所述储能装置在对应时段中的实际预留能量。在此，所述获取所述理想预留值序列的方法与所述控制数据处理方法中确定所述理想预留值序列的方法原理相同，故在此不再详述。
在一些实施方式中，请参阅图7，其显示为本申请储能装置控制方法的另一流程示意图，如图所示，所述控制方法还包括对储能装置的容量的控制。在步骤S130中，首先获取储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值，然后在步骤S140中，根据所获取的储能装置的理想容量值调整其实际容量值。其中，所述储能装置的理想容量值是根据所述理想预留值序列、及投资所述储能装置的容量的收益最大条件对所述储能装置的容量约束而得到的。在此，所述获取所述理想容量值的方法与所述控制数据处理方法中确定所述理想容量值的方法原理相同，故在此不再详述。
应当理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
其次，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
另外，本申请上述的附图中的流程图和系统框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。
举例来说，所述控制数据处理系统、及控制系统中的各个模块可以由依托在计算机系统中硬件而运行的软件实现；同样原理的，所述方法也可以由计算机系统中硬件运行软件实现。
其中，所述计算机系统可以是任何具有数学和逻辑运算、数据处理能力的一或多个计算装置，其包括但不限于：个人计算机、单台服务器、服务器集群、分布式服务端、基于云架构的服务端等。
在一个示例性的实施例中，请参阅图8，其显示为本申请中计算机系统的结构示意图，入股所示，所述计算机系统8包括一或多个存储器81、一个或多个处理器82、以及存储于所述存储器81中的一个或多个程序。
其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个处理器运行所述程序使得所述电子设备执行上述的储能装置的控制方法，即所述处理器82执行执行指令使得计算系统8执行如图6或图7所示的方法，藉此构建在多阶能源供应价格的用能环境下单位用能周期内储能装置在各阶能源供应价格时段的理想预留值序列，同时还可利用所述理想预留值序列确定储能系统的理想容量值，由此实现了为用户合理选择储能系统的容量大小以及储能系统在各时段的用能策略提供预测支持。
其中，所述存储器可包括高速随机存取存储器，并且还可包括非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。在某些实施例中，存储器还可以包括远离一个或多个处理器的存储器，例如经由RF电路或外部端口以及通信网络(未示出)访问的网络附加存储器，其中所述通信网络可以是因特网、一个或多个内部网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)、存储局域网(SAN)等，或其适当组合。所述存储器还包括存储器控制器可控制设备的诸如CPU和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。所述存储器用于存储至少一个程序，用以在执行时执行基于本申请技术思想而示例的各步骤。
所述一个或多个处理器可操作地与存储器和/或非易失性存储设备耦接。更具体地，处理器可执行在存储器和/或非易失性存储设备中存储的指令以在计算设备中执行操作，诸如生成图像数据和/或将图像数据传输到电子显示器。如此，处理器可包括一个或多个通用微处理器、一个或多个专用处理器(ASIC)、一个或多个现场可编程逻辑阵列(FPGA)、或它们的任何组合。一个或多个处理器还与接口单元可操作地耦接，通过接口单元，所述计算设备能够与各种其他电子设备进行交互，以及可使得用户能够与计算设备进行交互。其中，所述接口单元包括I/O端口、输入结构、网络端口等。其中，所述输入结构可包括按钮、键盘、鼠标、触控板等。
所述一个或多个处理器自存储器中读取所述至少一个程序，以实现各模块的功能。
此外，所述计算机系统还可以包含显示单元。所述电子显示器可包括触摸部件，该触摸部件通过检测对象触摸其屏幕(例如，电子显示器的表面)的发生和/或位置来促进用户输入。
在一个示例性的实施例中，本申请中储能装置的控制方法可由控制装置来完成。所述控制装置用于控制储能装置，所述储能装置耦合于能源系统以能获取能量供应，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值；所述控制装置包括一或多个存储器、一或多个处理器、以及存储于所述存储器中的一个或多个程序，其中，存储器存储执行指令，当控制装置运行时，处理器与存储器之间通信。
其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行指令，所述一个或多个处理器执行所述执行指令使得所述电子设备执行上述实施例中的储能装置的控制方法，藉此构建在多阶能源供应价格的用能环境下单位用能周期内储能装置在各阶能源供应价格时段的理想预留值序列，即例如在各时段控制储能装置按理想预留值执行充/放电动作等，当理想预留值超出容量值C时，可以在保留满C的情况下再从例如能源系统等处购入相差的能量；或者，还可利用获取的理想容量值来对应设置储能装置，例如通过发送指令来启用或关闭储能装置中的部分储能元件(例如电池，储热器等)，来调整储能装置以达到所述理想容量值，由此实现了为用户合理选择储能系统的容量大小以及储能系统在各时段的用能策略提供预测支持。
其中，所述存储器可包括高速随机存取存储器，并且还可包括非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。在某些实施例中，存储器还可以包括远离一个或多个处理器的存储器，例如经由RF电路或外部端口以及通信网络(未示出)访问的网络附加存储器，其中所述通信网络可以是因特网、一个或多个内部网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)、存储局域网(SAN)等，或其适当组合。所述存储器还包括存储器控制器可控制设备的诸如CPU和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。所述存储器用于存储至少一个程序，用以在执行时执行基于本申请技术思想而示例的各步骤。
所述一个或多个处理器可操作地与存储器和/或非易失性存储设备耦接。更具体地，处理器可执行在存储器和/或非易失性存储设备中存储的指令以在计算设备中执行操作，诸如生成图像数据和/或将图像数据传输到电子显示器。如此，处理器可包括一个或多个通用微处理器、一个或多个专用处理器(ASIC)、一个或多个现场可编程逻辑阵列(FPGA)、或它们的任何组合。一个或多个处理器还与接口单元可操作地耦接，通过接口单元，所述计算设备能够与各种其他电子设备进行交互，以及可使得用户能够与计算设备进行交互。其中，所述接口单元包括I/O端口、输入结构、网络端口等。其中，所述输入结构可包括按钮、键盘、鼠标、触控板等。
所述一个或多个处理器自存储器中读取所述至少一个程序，以实现各模块的功能。
在一些实施方式中，请参阅图9，其显示为本申请中控制装置在一实施方式中的结构示意图，如图所示，所述控制装置14a耦合于储能装置12a从而藉由处理器对所述储能装置予以控制。
在还有一些实施方式中，请参阅图10，其显示为本申请中控制装置在另一实施方式中的结构示意图，如图所示，所述控制装置14b集成于储能装置12b内从而执行控制方法。
在图9和图10所示的实施方式中，所述控制装置以及至少一个储能装置能构成储能系统。
需要说明的是，通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请的部分或全部可借助软件并结合必需的通用硬件平台来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，基于此，本申请再提供一种计算机可读写存储介质，其上存储有控制数据处理方法的计算机程序，所述存储有控制数据处理方法的计算机程序被处理器执行时实现上述控制数据处理方法的步骤。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
于本申请提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器(ROM，Read OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读写存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。
本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机可读存储介质中。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。
基于本申请的控制方法，本申请还提供一种计算机可读写存储介质，其上存储有控制方法的计算机程序，所述存储有控制方法的计算机程序被处理器执行时实现上述控制方法的步骤。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
于本申请提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器(ROM，Read OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读写存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。
本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机可读存储介质中。
本申请的储能装置的控制数据处理及控制系统和方法、设备及介质，具有以下有益效果：通过确定每个时段预留至下一时段使用的各理想预留值，进而能确定多阶能源价格下对储能装置的的充放能的控制策略、以及为降低成本而对储能装置设置的理想容量值，提升了储能装置的控制效率，并有效降低用能成本，且减少能源浪费并同时减少了能源系统在用能高峰期的供能负荷。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (25)

1.一种储能装置的控制数据处理系统，其特征在于，所述储能装置耦合于能源系统以能获取能量供应，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值；所述控制数据处理系统包括：
第一数据处理模块，用于确定储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值以最小化各预留能量的成本，以得到理想预留值序列；
其中，所述理想预留值序列用于作为对储能装置的控制依据。
2.根据权利要求1所述的储能装置的控制数据处理系统，其特征在于，包括：第二数据处理模块，用于根据所述理想预留值序列、及投资所述储能装置的容量的收益最大条件对所述储能装置的容量约束，得到所述储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值。
3.根据权利要求1所述的储能装置的控制数据处理系统，其特征在于，所述第一数据处理模块的确定储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值以最小化各预留能量的成本，以得到理想预留值序列，包括：
A、若当前时段的能源供应价格高于下一时段，则确定当前时段的理想预留值为0；
B、若当前时段的能源供应价格低于下一时段，则确定所述当前时段的理想预留值以令其满足当前预留边际收益与当前预留边际成本相等；
其中，当前预留边际成本通过当前能源供应价格表征；基于表示所述当前时段的预留能量被耗尽的之后出现的首次充电的边际参考时段，所述当前预留边际收益也是根据当前时段之后的各剩余时段为所述边际参考时段的预留概率分布、及各剩余时段相应的能源供应价格的综合结果；所述预留概率分布是根据已知的用能需求累积概率分布在当前时段的预留能量对之后各时段的要求能量的满足情况等价于该边际参考时段的存在而得到的；所述要求能量由预留能量的实际预留值和用能需求量所确定，所述实际预留值为对应时段的理想预留值和容量值中的较小值。
4.根据权利要求3所述的储能装置的控制数据处理系统，其特征在于，预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，则每个当前时段的理想预留值为对其相应的预留边际收益进行二分法查找搜索以令当前预留边际收益等于或最接近于当前预留边际成本的结果。
5.根据权利要求2所述的储能装置的控制数据处理系统，其特征在于，所述第二数据处理模块的根据所述理想预留值序列、及投资所述储能装置的容量的收益最大条件对所述储能装置的容量约束，得到所述储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值，包括：
根据在理想容量值作用下的单位用能周期中各个时段的部分容量边际收益之和应与投资该理想容量值的容量边际成本相同的约束，得到所述理想容量值；
其中，一容量值作用下的每个当前时段的当前预留边际收益为：在当前时段的理想预留值等于或最接近于该容量值情况下的当前预留边际收益扣除当前预留边际成本的结果。
6.根据权利要求5所述的储能装置的控制数据处理系统，其特征在于，所述理想容量值是在容量边际成本受限于最大成本阈值的情况下得到的，所述最大成本阈值为单位用能周期中所出现的能源供应价格的各对局部峰值和局部谷值之差的总和；其中，所述局部峰值指的是一时段高于其各相邻时段的能源供应价格；所述局部谷值指的是一时段低于其各相邻时段的能源供应价格。
7.根据权利要求5所述的储能装置的控制数据处理系统，其特征在于，预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，则理想容量值为对其相应的容量边际收益进行二分法查找搜索以令容量边际收益等于或最接近于容量边际成本的结果。
8.根据权利要求1所述的储能装置的控制数据处理系统，其特征在于，每个单位用能周期的最后一个时段的能源供应价格为周期谷值。
9.一种储能装置的控制系统，其特征在于，所述储能装置耦合于能源系统而能获取能量，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值；所述控制系统包括：
第一获取模块，用于获取由储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值构成的理想预留值序列；所述理想预留值序列的设置能最小化各预留能量的成本；
预留控制模块，用于根据所述理想预留值序列控制所述储能装置在对应时段中的实际预留能量。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，包括：
第二获取模块，用于获取储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值；
容量控制模块，用于根据所获取的储能装置的理想容量值调整其实际容量值；
其中，所述储能装置的理想容量值是根据所述理想预留值序列、及投资所述储能装置的容量的收益最大条件对所述储能装置的容量约束而得到的。
11.根据权利要求9所述的储能装置的控制系统，其特征在于，所述理想预留值的确定方式包括：
A、若当前时段的能源供应价格高于下一时段，则确定当前时段的理想预留值为0；
B、若当前时段的能源供应价格低于下一时段，则确定所述当前时段的理想预留值以令其满足当前预留边际收益与当前预留边际成本相等；
其中，当前预留边际成本通过当前能源供应价格表征；基于表示所述当前时段的预留能量被耗尽的之后出现的首次充电的边际参考时段，所述当前预留边际收益也是根据当前时段之后的各剩余时段为所述边际参考时段的预留概率分布、及各剩余时段相应的能源供应价格的综合结果；所述预留概率分布是根据已知的用能需求累积概率分布在当前时段的预留能量对之后各时段的要求能量的满足情况等价于该边际参考时段的存在而得到的；所述要求能量由预留能量的实际预留值和用能需求量所确定，所述实际预留值为对应时段的理想预留值和容量值中的较小值。
12.根据权利要求9所述的储能装置的控制系统，其特征在于，预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，则每个当前时段的理想预留值为对其相应的预留边际收益进行二分法查找搜索以令当前预留边际收益等于或最接近于当前预留边际成本的结果。
13.根据权利要求10所述的储能装置的控制系统，其特征在于，所述理想容量值的确定方式包括：
根据在理想容量值作用下的单位用能周期中各个时段的部分容量边际收益之和应与投资该理想容量值的容量边际成本相同的约束，得到所述理想容量值；
其中，一容量值作用下的每个当前时段的当前预留边际收益为：在当前时段的理想预留值等于或最接近于该容量值情况下的当前预留边际收益扣除当前预留边际成本的结果。
14.根据权利要求13所述的储能装置的控制系统，其特征在于，所述理想容量值是在容量值的边际成本受限于最大成本阈值的情况下得到的，所述最大成本阈值为该摊销成本对应的单位用能周期中所出现的能源供应价格的各对局部峰值和局部谷值之差的总和；其中，所述局部峰值指的是一时段高于其各相邻时段的能源供应价格；所述局部谷值指的是一时段低于其各相邻时段的能源供应价格。
15.根据权利要求9所述的储能装置的控制系统，其特征在于，预留能量的预留值的单调增加满足令其预留边际收益单调降低，则每个当前时段的理想预留值为对其相应的预留边际收益进行二分法查找搜索以令当前预留边际收益等于或最接近于当前预留边际成本的结果。
16.根据权利要求9所述的储能装置的控制系统，其特征在于，每个单位用能周期的最后一个时段的能源供应价格为周期谷值。
17.根据权利要求9所述的储能装置的控制系统，其特征在于，所述预留控制模块的根据所获取的储能装置的理想容量值调整其实际容量值，包括：
当理想预留值小于储能装置的容量值时，实际预留能量的取值为所述理想预留值；
当理想预留值不小于储能装置的容量值时，所述实际预留能量的取值为所述容量值，且从能源系统获取对应理想预留值与所述容量值间差值的能量。
18.一种储能装置的控制数据处理方法，其特征在于，所述储能装置耦合于能源系统以能获取能量供应，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值；所述控制数据处理方法包括：
确定储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值以最小化各预留能量的成本，以得到理想预留值序列；其中，所述理想预留值序列用于作为对储能装置的控制依据。
19.一种储能装置的控制方法，其特征在于，所述储能装置耦合于能源系统而能获取能量，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值；所述控制方法包括：
获取由储能装置在一所述单位用能周期中的每个时段预留至下一时段使用的预留能量的理想预留值构成的理想预留值序列；所述理想预留值序列的设置能最小化各预留能量的成本；
根据所述理想预留值序列控制所述储能装置在对应时段中的实际预留能量。
20.根据权利要求19所述的储能装置的控制方法，其特征在于，包括：
获取储能装置在所述单位用能周期中的理想容量值；
根据所获取的储能装置的理想容量值调整其实际容量值；
其中，所述储能装置的理想容量值是根据所述理想预留值序列、及投资所述储能装置的容量的收益最大条件对所述储能装置的容量约束而得到的。
21.一种计算机系统，其特征在于，包括：
一或多个存储器，用于存储至少一程序；
一或多个处理器，用于调用所述至少一程序，以执行如权利要求18所述的控制数据处理方法。
22.一种控制装置，其特征在于，用于控制储能装置；其中，所述储能装置耦合于能源系统以能获取能量供应，所述能源系统的能源供应价格在单位用能周期内形成有一个或多个周期峰值；所述控制装置包括：
一或多个存储器，用于存储至少一程序；
一或多个处理器，用于调用所述至少一程序，以执行如权利要求19或20所述的控制方法。
23.一种储能系统，其特征在于，包括：
如权利要求22所述的控制装置；
至少一个储能装置，连接并受控于所述控制装置；或者，集成所述控制装置。
24.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有至少一程序，所述至少一程序在被调用时执行并实现如权利要求18所述的控制数据处理方法。
25.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有至少一程序，所述至少一程序在被调用时执行并实现如权利要求19或20所述的控制方法。
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