CN112421660A - 电力服务控制方法、装置、系统、控制器和计算机可读存储介质 - Google Patents

电力服务控制方法、装置、系统、控制器和计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例提供了一种电力服务控制方法、装置、系统、控制器和计算机可读存储介质，涉及控制技术领域，方法包括获取电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备的运行状态并获取控制指令，该控制指令包括对电池储能设备进行充电或放电的控制指令以及对电解水制氢设备进行制氢功率控制的控制指令，基于运行状态和控制指令对电池储能设备和电解水制氢设备进行控制，进而经济性较佳地满足电力服务系统的调度要求。

Description

电力服务控制方法、装置、系统、控制器和计算机可读存储 介质
技术领域
本发明涉及控制技术领域，具体而言，涉及一种电力服务控制方法、装置、系统、控制器和计算机可读存储介质。
背景技术
电力服务系统的稳定对于电力服务系统的安全可靠运行具有至关重要的价值。目前主要依赖于火电发电机组和水力发电机组进行电力调频调峰等辅助服务。火力发电机组的调频过程存在机组调节性能差、调节成本高、污染排放高的问题，导致使用火力发电机组参与调频辅助服务的积极性差。水力发电机组主要位于西南地区，只能服务于西南地区的电力服务系统。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种电力服务控制方法、装置、系统及存储介质，其能够较为经济地满足电力服务系统的调度要求。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明实施例提供一种电力服务控制方法，应用于电力服务系统中的控制器，所述控制器与所述电力服务系统中的电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备通信连接，所述方法包括：
获取所述电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备的运行状态；
获取控制指令，所述控制指令包括对所述电池储能设备进行充电或放电的控制指令以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的控制指令；
基于所述运行状态和控制指令，对所述电池储能设备和电解水制氢设备进行控制，以满足所述电力服务系统的调度要求。
在可选的实施方式中，所述辅助设备包括电网调度信号数据传输单元，所述控制器通过所述电网调度信号数据传输单元与电网调度中心通信连接；
所述获取控制指令包括：
接收所述电网调度信号数据传输单元传递的用于调频调峰的调度指令，所述调度指令由所述电网调度中心下发至所述电网调度信号数据传输单元；
将所述调度指令转换成对所述电池储能设备进行充电或放电的第一控制指令，以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的第二控制指令；
其中，所述第一控制指令对应的控制功率值与所述第二控制指令对应的控制功率值之和等于所述调度指令对应的功率值。
在可选的实施方式中，所述将所述调度指令转换成对所述电池储能设备进行充电或放电的第一控制指令，以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的第二控制指令，包括：
获得电能使用设备的电能需求量和氢能使用设备的氢能需求量以及电力交易中心提供的交易信息；
根据所述电能需求量、氢能需求量和交易信息计算调频收益、调峰收益、电池储能设备调频成本、制氢设备调频成本、电池储能设备调峰成本及制氢设备调峰成本；
根据所述调频收益、调峰收益、电池储能设备调频成本、制氢设备调频成本、电池储能设备调峰成本及制氢设备调峰成本得到调控策略；
基于所述调控策略将所述调度指令转换成对所述电池储能设备进行充电或放电的第一控制指令，以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的第二控制指令。
在可选的实施方式中，所述辅助设备包括储气罐，所述储气罐与所述电解水制氢设备连通，用于对所述电解水制氢设备产生的氢气和氧气进行分装，所述控制器与所述储气罐通信连接；
所述调控策略包括在各时间段所述电池储能设备对应的运行功率值范围、剩余容量范围，在各时间段所述电解水制氢设备对应的运行功率值范围、所述储气罐的容量范围，以及约束条件。
在可选的实施方式中，所述辅助设备包括储能逆变器和制氢单向逆变器，所述控制器与所述储能逆变器和制氢单向逆变器通信连接；
所述对所述电池储能设备和电解水制氢设备进行控制，包括：
所述控制器通过所述储能逆变器对所述电池储能设备进行充电和放电控制，通过控制所述制氢单向逆变器的输出功率对所述电解水制氢设备的制氢功率进行控制。
在可选的实施方式中，所述辅助设备包括储气罐和加氢设备，所述储气罐与所述电解水制氢设备连通，用于对所述电解水制氢设备产生的氢气和氧气进行分装，所述控制器与所述储气罐和加氢设备通信连接；所述方法还包括：
响应加氢请求，控制所述加氢设备按照设定流量向氢能使用设备加氢。
第二方面，本发明实施例提供一种电力服务控制装置，应用于电力服务系统中的控制器，所述控制器与所述电力服务系统中的电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备通信连接，所述电力服务控制装置包括：
获取模块，用于获取所述电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备的运行状态，以及获取控制指令，所述控制指令包括对所述电池储能设备进行充电或放电的控制指令以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的控制指令；
控制模块，用于基于所述运行状态和控制指令，对所述电池储能设备和电解水制氢设备进行控制，以满足所述电力服务系统的调度要求。
第三方面，本发明实施例提供一种电力服务系统，包括控制器、电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备，所述控制器与所述电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备通信连接；
所述电池储能设备用于进行充电和放电，以及将所述电池储能设备的运行状态发送至所述控制器；
所述电解水制氢设备用于产生氢气和氧气，并将所述电解水制氢设备的运行状态发送至所述控制器；
所述辅助设备用于辅助实现所述电力服务系统的运行，并将自身的运行状态发送至所述控制器；
所述控制器用于获取控制指令，以及所述电池储能设备、电解水制氢设备和辅助设备的运行状态，所述控制指令包括对所述电池储能设备进行充电或放电的控制指令以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的控制指令，并基于所述运行状态和控制指令，对所述电池储能设备和电解水制氢设备进行控制，以满足所述电力服务系统的调度要求。
第四方面，本发明实施例提供一种控制器，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述实施方式任一项所述的电力服务控制方法。
第五方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括计算机程序，所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在控制器执行前述实施方式任一项所述的电力服务控制方法。
本发明实施例的有益效果包括，例如：相较于现有技术中采用火电发电机组和水力发电机组进行电力服务调节，本发明实施例巧妙地采用电池储能设备、电解水制氢设备等具备良好调节性能的设备进行电力服务系统的调度，实现较为便捷、成本较低且能够显著改善污染排放问题，符合实际需求，适合大规模推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电力服务系统的示意性结构框图；
图2为本发明实施例提供的一种电力服务系统的另一示意性结构框图；
图3为本发明实施例提供的一种电力服务系统中各辅助设备的示意性结构框图；
图4为本发明实施例提供的一种控制器的示意性结构框图；
图5为本发明实施例提供的一种电力服务控制方法的示例性流程示意图；
图6为本发明实施例提供的一种电力服务控制装置的示例性结构框图。
图标：1-电力服务系统；11-控制器；111-存储器；112-处理器；113-通信模块；12-电池储能设备；13-电解水制氢设备；14-辅助设备；114-电力服务控制装置；1141-获取模块；1142-控制模块。
具体实施方式
经研究发现，采用火电发电机组和水力发电机组进行电力服务调度存在调节性能差、调节成本高、污染排放高、服务范围较为局限的技术问题。为了在一定程度上改善上述至少一个技术问题，本发明实施例对电力服务系统的应用场景进行了分析，综合分析后得出，电池储能设备(如电池储能电站、电池仓)和电解水制氢设备具有良好的调节性能，能够作为电力服务如调频调峰辅助服务的优质供应资源。
其中，电池储能设备和电解水制氢设备均为能够灵活控制的设备，可以参与电力调频调峰辅助服务，服务于电力系统的安全可靠地运行。电池储能设备如电池储能电站通常辅助火电发电机组进行电力调频辅助服务，但面临储能电池执行高强度调节任务容易发生性能快速衰减的问题。电解水制氢设备整体造价更便宜且可调控性较好，是一种能够延缓储能电池快速衰减的设备。电池储能设备和电解水制氢设备的原理和运行模式差异较大，通过耦合控制，可以提升两者之间性能和经济性之间的互补性。
基于上述研究，本发明实施例创新性地提出基于电池储能和电解水制氢联合提供电力服务控制的方案，能够控制电池储能设备和电解水制氢设备联合提供电力服务。相较于基于火力发电机组进行电力服务调度，经济性较好且较为环保，相较于基于水力发电机组进行电力服务调度，突破了局限性，适合大规模推广应用。
针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在发明过程中做出的贡献。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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、物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、物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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参照图1，是本实施例提供的一种电力服务系统1的示意性结构框图，该电力服务系统1包括控制器11、电池储能设备12、电解水制氢设备13及辅助设备14，控制器11与电池储能设备12、电解水制氢设备13及辅助设备14通信连接。
其中，电池储能设备12用于进行充电和放电，以及将电池储能设备12的运行状态发送至控制器11。
电解水制氢设备13用于产生氢气和氧气，并将电解水制氢设备13的运行状态发送至控制器11。
辅助设备14用于辅助实现电力服务系统1的运行，并将自身的运行状态发送至控制器11。
控制器11用于获取控制指令，以及电池储能设备12、电解水制氢设备13和辅助设备14的运行状态，控制指令包括对电池储能设备12进行充电或放电的控制指令以及对电解水制氢设备13进行制氢功率控制的控制指令，并基于运行状态和控制指令，对电池储能设备12和电解水制氢设备13进行控制，以满足电力服务系统1的调度要求。
控制器11可以对单个制氢加氢与充电站内的电池储能设备12和电解水制氢设备13进行耦合控制以提供电力辅助服务。相应地，控制器11可以基于单个制氢加氢与充电站的需求和电力辅助服务调度需求综合分析得出控制方案，旨在提升单站设备的综合控制性能和经济收益。示例性地，控制器11可以设置于制氢加氢与充电站内。
基于上述架构，可以针对不同应用需求，基于电池储能设备12实现充电服务，基于电解水制氢设备13实现加氢服务，基于对辅助设备14及电池储能设备12、电解水制氢设备13的综合控制实现电力调频调峰等辅助服务，协调电力服务系统1经济高效地运行。
本发明实施例中，根据不同应用需求，辅助设备14可以为多种，例如，辅助设备14可以包括进行数据传输的单元、能够对电池储能设备12和电解水制氢设备13进行直接控制的设备、执行充电交互的设备、进行充电功率控制的设备、对电解水制氢设备13产生的气体进行存储的设备、对电解水制氢设备13产生的气体进行应用的设备等。控制器11可以获取上述各辅助设备14、电池储能设备12和电解水制氢设备13的运行状态，向上述设备发送控制指令，通过对电力服务系统1中各设备的调度与控制，实现充电服务、加氢服务、电力调频调峰服务等。
示例性地，请结合参阅图2，为本发明实施例提供的电力服务系统1的另一示意性结构框图。如图2所示，辅助设备14可以包括电网调度信号数据传输单元、计量表、储能逆变器、储气罐、直流充电桩、直流控制器、制氢单向逆变器、加氢设备、空分装置等。
其中，控制器11与电网调度信号数据传输单元可以进行无线数据传输，控制器11通过电网调度信号数据传输单元接收调度指令并控制电力服务系统1响应该调度指令。其中，调度指令可以灵活设定，例如，调度指令可以为自动增益控制(Automatic GainControl，AGC)指令。该调度指令可以由电网调度中心下发至电网调度信号数据传输单元。
控制器11与计量表可以进行无线数据传输，计量表可以为多个，用于对电力服务系统1中的信息进行监测，并将监测得到的信息上报至控制器11，例如，多个计量表可以向控制器11循环上报各自监测到的信息，控制器11根据计量表上报的信息即可获知电力服务系统1的工作情况。
控制器11与储能逆变器可以进行有线数据传输，控制器11通过储能逆变器对电池储能设备12进行充电和放电操作。储能逆变器可以用于将低压交流电转换为直流电，控制电池储能设备12进行充电和放电操作。
电池储能设备12的类型不限，示例性地，电池储能设备12可以为电池舱，相应地，控制器11通过储能逆变器对电池舱的电池系统(如储能蓄电池)进行充电和放电操作。控制器11与电池舱可以进行无线数据传输，电池舱向控制器11循环上报储能蓄电池的荷电状态(State ofcharge，SOC)、电池状态等信息。
控制器11与直流充电桩可以进行无线数据传输，直流充电桩可以连接到储能逆变器的交流母线侧，直流充电桩用于控制其对电能使用设备的充电功率。直流充电桩可以向控制器11循环上报直流充电桩的充电功率等信息，并可以在控制器11的控制下对电能使用设备如电动汽车充电。
控制器11与直流控制器可以进行有线数据传输，控制器11可以通过直流控制器控制直流充电桩的充电功率。
控制器11与制氢单向逆变器可以进行有线数据传输，控制器11可以通过控制制氢单向逆变器的输出功率来控制电解水制氢设备13的运行，如控制电解水制氢设备13的制氢功率。制氢单向逆变器可以用于将低压交流电转换为直流电，以及控制电解水制氢设备13的运行功率。
控制器11与电解水制氢设备13可以进行无线数据传输，电解水制氢设备13可以利用直流电将水电解为氧气和氢气，向控制器11循环上报电解水制氢设备13的用电功率、产氢量等信息。
控制器11与空分装置可以进行无线数据传输。鉴于电解水制氢设备13可以利用直流电将水电解为氧气和氢气，在该种情况下，通过空分装置的设置，可以实现氧气和氢气的分装，空分装置可以向控制器11循环上报氢气与氧气的流量等信息。
控制器11可以与储气罐进行有线或无线数据传输。储气罐可以通过空分装置与电解水制氢设备13连通，基于空分装置对电解水制氢设备13产生的氢气和氧气进行分装。相应地，储气罐可以包括储氧罐和储氢罐，为了确保存储的氧气和氢气品质，还可以在储气罐入口路径中增加纯化设备，将空分装置分装后的氧气和氢气进行纯化处理后再分别装入储氧罐和储氢罐。储气罐可以向控制器11循环上报储氢罐与储氧罐的气体储量等信息。采用氧气罐进行氧气存储，从而可以以氧气罐的形式销售高纯度的氧气。
控制器11与加氢设备如压缩机/加氢枪可以进行有线数据传输，压缩机可以连接至储氢罐，加氢枪可以与压缩机连接，控制器11通过压缩机控制加氢枪的流量来控制其为氢能使用设备如氢能汽车的加氢(流)量。
以上对于辅助设备14的列举仅为举例说明，根据应用需求，本发明实施例中的辅助设备14还可以包括其他，例如，辅助设备14还可以包括变压器，变压器用以将电网提供的电能转换为电力服务系统1所需的稳定电能，如将电网提供的高压交流电转变为电力服务系统1能够使用的低压交流电。请结合参阅图3，为本发明实施例提供的一种各辅助设备14的示意性结构框图。根据不同应用需求，辅助设备14可以为其他，例如，辅助设备14可以包括消防设备、空调设备等，从而通过消防设备实现火灾防控，通过空调设备实现温度控制。
本发明实施例中，控制器11可以为站级设备控制器，控制器11中可以集成利用电池储能设备12的充电功能和电解水制氢设备13的加氢功能联合提供电力辅助服务的控制方案、调度策略。从而基于上述架构的电力服务系统1，控制器11可以利用电池储能设备12的充电功能和电解水制氢设备13的加氢功能联合提供电力辅助服务。
例如，基于电网调度中心下发的调度指令，控制器11可以协调控制变压器、储能逆变器、电池舱(含电池管理系统)、直流充电桩、制氢单向逆变器、电解水制氢设备13、储气罐、加氢压缩机和加氢枪、消防和空调等辅助设备14。控制器11能够与上述各设备进行通讯，获取上述各设备的运行状态，并能够对上述各设备发送控制指令，从而对电力服务系统1中的各设备进行调度与控制，进而满足各种应用需求，如提供电力调频辅助服务、电力调峰服务、充电服务、加氢服务，以经济性最优为目标对电力服务系统1的运行进行控制与调度。
本发明实施例中，基于上电力服务系统1进行的控制与调度可以根据实际情况按照一定时间间隔执行，亦可以实时执行，本实施例中对此不做限制。
又例如，控制器11可接收电网调度中心下发到电网调度信号数据传输单元的、用于调频/调峰的调度指令，并将调度指令转换成对电池储能设备12的充电或放电控制指令(亦称第一控制指令)和对电解水制氢设备13的制氢功率控制指令(亦称第二控制指令)，并根据设备的运行状态动态优化电池储能设备12相关类型的设备和电解水制氢设备13相关类型的设备的运行状态，如使得储能逆变器和制氢单向逆变器的运行功率能够满足调频/调峰调度指定的要求，获取电力辅助服务收益。
其中，控制器11可以根据电池储能设备12和电解水制氢设备13的运行状态将调度指令分解成第一控制指令和第二控制指令，使得电池储能设备12和电解水制氢设备13的联合功率调节值等于调度指令所对应的调频/调峰的功率值(第一控制指令对应的控制功率值与第二控制指令对应的控制功率值之和等于调度指令对应的功率值)。
为了提高电力服务控制的经济性，在一种实现方式中，可以通过以下方式将调度指令转换成对电池储能设备进行充电或放电的第一控制指令，以及对电解水制氢设备进行制氢功率控制的第二控制指令：获得电能使用设备的电能需求量和氢能使用设备的氢能需求量以及电力交易中心提供的交易信息；根据电能需求量、氢能需求量和交易信息计算调频收益、调峰收益、电池储能设备调频成本、制氢设备调频成本、电池储能设备调峰成本及制氢设备调峰成本；根据调频收益、调峰收益、电池储能设备调频成本、制氢设备调频成本、电池储能设备调峰成本及制氢设备调峰成本得到调控策略；基于调控策略将调度指令转换成对电池储能设备进行充电或放电的第一控制指令，以及对电解水制氢设备进行制氢功率控制的第二控制指令。
其中，调控策略可以包括在各时间段电池储能设备对应的运行功率值范围、剩余容量范围，在各时间段制氢设备对应的运行功率值范围、储气罐的容量范围，以及约束条件。
以电能使用设备为电动汽车、氢能使用设备为氢能汽车为例，为了提高经济性，可以通过以下流程实现电力服务控制。
控制器计算联合能源供应站次日的电动汽车充电和氢能汽车加氢服务的需求量。示例性地，控制器可以根据前一个月日均运营数据进行预测分析，计算次日电动汽车的充电曲线和氢能汽车加氢负荷曲线，从而进一步计算次日电动汽车充电量和充电负荷高峰时间段、氢能汽车加氢量和加氢负荷高峰时间段。
控制器接收电力交易中心提供的交易信息，如该联合能源供应站次日调频辅助服务出清结果和交易价格，计算电力辅助服务的收益。示例性地，可以根据电力交易中心公布的市场需求量预测数据和前一个月日均运营数据进行预测分析，计算电力调频和调峰过程中转移电量和调节里程。电力调频辅助服务和电力调峰辅助服务收益计算公式根据区域市场规则灵活设定，其中电力调频辅助服务可以包含调节容量收益和调频里程收益两种，电力调峰辅助服务可以按调峰电量计算收益。
以一示例性场景为例，电力辅助服务收益的计算公式可以如下：
调频收益
Sfr＝D×KP×CD+LAGC×CAGC×PAGC×Min(KP，2)
式中，Sfr为设备提供调频辅助服务的收益，单位元；D为设备的有效调频里程，为正确跟踪调频信号的功率调节量的绝对值累加和，单位MW；KP为设备调频服务的综合性能指标，反映设备功率跟踪调频信号的准确性；CD为调频市场中调频里程单价，单位元/MW；LAGC为设备调频投运率，为AGC调频状态的时间与设备并网运行时间的比值；CAGC为调频容量补偿价格，单位为元/MW；PAGC为设备的调频容量值，设备功率上限与下限的差值，单位为MW。
调峰收益
Sps＝Eps×Cps
式中，Sps为设备提供调峰辅助服务的收益，单位为元；Eps为设备的有效调峰电量，接受电网调度信号之后额外增加的发电量或减少的发电量，单位为MWh；Cps为设备调峰的价格，单位为元/MWh。
联合能源供应站根据电池储能设备和电解水制氢设备投资、使用寿命、电价等数据计算电池储能设备和电解水制氢设备提供调频辅助服务的调节成本。调节成本分为设备调节过程中支出电费成本和设备寿命的折旧摊销成本。
电池储能设备的电力调频辅助服务调节成本
Figure BDA0002761408900000161
式中，CESfr为电池储能设备调频辅助服务的调节成本，单位为元/h；INESfr为电池储能设备的投资，单位为元；NESfr为电池储能设备在调频模式下等效使用寿命，单位为h；Eefr为电池储能设备调频过程中损耗的电量，包括充电和放电损耗电量，单元为kWh；Cefr为调频过程对应用户侧电价，单位为元/kWh。
电解水制氢设备的电力调频辅助服务调节成本
Figure BDA0002761408900000171
式中，CHPfr为电解水制氢设备调频辅助服务的调节成本，单位为元/h；INHPfr为电解水制氢设备的投资，单位为元；NHPfr为电解水制氢设备在调频模式下等效使用寿命，单位为h；Ehfr为电解水制氢设备调频过程中损耗的电量，单元为kWh；Cefr为调频过程对应用户侧电价，单位为元/kWh。
电池储能设备的电力调峰辅助服务调节成本
Figure BDA0002761408900000172
式中，CESps为电池储能设备调峰辅助服务的调节成本，单位为元/h；INESps为电池储能设备的投资，单位为元；NESps为电池储能设备在调峰过程中等效使用寿命，单位为h；Eeps为电池储能设备调峰过程中损耗的电量，单元为kWh；Ceps为调峰过程对应用户侧电价，单位为元/kWh。
电解水制氢设备的电力调峰辅助服务调节成本
Figure BDA0002761408900000173
式中，CHPps为电解水制氢设备调峰辅助服务的调节成本，单位为元/h；INHPps为电解水制氢设备的投资，单位为元；NHPps为电解水制氢设备在调峰过程中等效使用寿命，单位为h；Ehps为电池储能设备调峰过程中损耗的电量，单元为kWh；Ceps为调峰过程对应用户侧电价，单位为元/kWh。
控制器根据调度指令、设备运行状态、调度时间段等自动制定次日设备运行调度计划方法，相应流程如下。
输入市场交易出清结果，包括交易容量、调用时间段、交易价格；输入电池储能设备和电解水制氢设备状态；输入次日的加氢和充电的负荷曲线。
根据次日市场交易出清结果和设备状态，计算次日电池储能设备和电解水制氢设备的收益和成本。如果电力辅助服务收益大于设备调节成本，则执行电力辅助服务。如果电力辅助服务收益小于设备调节成本，则比较设备调剂成本和设备不执行调度指令罚款之间关系，如果罚款成本更好则执行调度指令，否则不执行调度指令。计算得出次日电池储能设备和电解水制氢设备初步的调控策略。
将次日加氢和充电负荷曲线，带入到初步调控策略进行校验。如果判断设备在提供电力辅助服务过程中不影响加氢和充电服务，则输出次日设备调控策略。如果判断设备在提供电力辅助服务过程中影响加氢和充电服务，则根据两者收益比值重新计算设备的次日设备调控策略。
可选实施方案中，计算出次日内设备调控策略的流程如下：
电池储能设备和电解水制氢设备的调节容量根据电价水平而动态变化。将电池储能设备和电解水制氢设备的运行时间段分为低谷电价时段和峰/平电价时段。电池储能设备和电解水制氢设备在用户侧的低谷电价时段，电池储能设备的运行功率范围为[-储能额定功率，+储能额定功率]，电池荷电荷电状态SOC范围为[10％，90％]；电解水制氢设备的功率范围为[20％制氢额定功率，110％制氢额定功率]，储氢罐的容量范围为[0％，100％]。电池储能设备和电解水制氢设备在用户侧的峰电价和平电价时段，电池储能设备的运行功率范围为[-储能额定功率，+储能额定功率]，电池荷电荷电状态SOC范围为[10％，90％]；而电解水制氢设备不参与调频辅助服务、调峰辅助服务，但是电解水制氢设备会根据电池储能设备运行状态相应维持20％制氢额定功率运行，其功率为电池储能设备放电功率减去辅助服务调度指令数值。谷电价时段电解水制氢设备调节功率范围[20％，110％]，电解水制氢设备待调度状态为75％额定功率运行；电池储能设备SOC为10％，其调节范围[P1，+储能额定功率]，电池储能设备待调度状态为(P1+储能额定功率)/2，其中约束条件为(P1+储能额定功率)/2＝(80％储能电量)/谷电时间长度。
在可选的实施方式中，谷电时间段结束后电池储能设备SOC为90％。电池储能设备和电解水制氢设备进行调频服务，功率调节为[P2，+储能额定功率]。以联合能源供应站表计为节点响应AGC调频信号，约束条件为(P2+储能额定功率)/2＝20％电解水制氢设备额定功率。电池储能设备待调度状态为20％电解水制氢设备额定功率，接受调频/调峰信号调节功率，而电解水制氢设备按20％低负荷运行，到电池储能设备为50％的时候，电解水制氢设备停机。之后电池储能设备单独提供调频服务，调频功率范围为[-储能额定功率，+储能额定功率]，其待调度状态为待机状态，即不充电且不放电状态。当还有t小时距离谷电时段开始，电解水制氢设备启动并按20％功率运行，储能待调度状态为20％电解水制氢设备额定功率运行，储能的功率调节范围为[P3，+储能额定功率]，直至进入谷电时段电池储能设备SOC到达10％。其中t＝(4×40％储能电量)/(20％制氢额定功率)；P3＝2*20％电解水制氢设备额定功率-电池储能设备额定功率。
电池储能设备和电解水制氢设备根据前一天的情况确定调度策略，接受调度指令控制设备运行。条件一，电力辅助服务指令跟日前估算有偏差；条件二，加氢和充电服务跟日前预估算有偏差。上述条件出现时，控制器根据联合能源供应站实时运行需求优化调度策略。
实时调度：充电和加氢服务优先。动态优化电池储能设备和电解水制氢设备运行状态。电动汽车充电高峰期且储能SOC低于30％时候，充电量计算和储能剩余电量计算。若足够，按照日前确定模式运行。若不足，调频模式中电池储能设备调节范围上移，电解水制氢设备扩大调节范围；调峰模式中电池储能设备提高充电功率；电解水制氢设备降低制氢功率。
氢能汽车加氢高峰期且加氢量和剩余氢气量比较。若足够，按日前运行模式运行。若不足，调频模式，降低电解水制氢设备调频信号，调节任务转移到电池储能设备中。调峰模式：电解水制氢设备提到最大制氢功率，电池储能设备根据电解水制氢设备和调峰的偏差运行。从而使得如何分配变成数学公式。
设备发生故障告警和安全预警的情况下，联合能源供应站内设备优化调控方法。电池储能设备内部电池簇紧急切除和系统降功率运行，电解水制氢设备提高调节范围[20％额定功率，120％额定功率]。电解水制氢设备故障情况下紧急停机，储能进入[-储能额定功率，+储能额定功率]。
在可选的实施方式中，每日重复上述循环，并且在市场投标过程按上述对应时间的功率调节范围进行投标，以保证调度信号长度均在相应时间段的调节范围内。
在可选的实施方式中，在联合能源供应站内需要为氢能汽车加氢时，压缩机连接到储氢罐和加氢枪，不影响电解水制氢设备的运行功率；在联合能源供应站内需要为电动汽车充电时，储能逆变器和直流充电桩需要通信，以便能够共同控制电池舱内电池管理系统，保证储能逆变器和直流充电桩均能达到所需控制功率。储能逆变器为主控设备，直流充电桩的控制器设备为辅控设备，其控制信息传输到储能逆变器的控制器，然后将该控制信息下发给电池管理系统。
在可选的实施方式中，在电力服务系统运行过程中，根据电价曲线、加氢负荷预测曲线、充电负荷预测曲线，以日内总运行收益最大化为目标函数，使用模型预测控制(ModelPredictive Control，MPC)方法，对电力服务系统内各设备的运行进行实时的调度控制优化与自动调节，以实现电力服务系统的经济性最优运行。
基于上述方案，本发明实施例具有设备调度控制管理，能够控制电池储能设备、电解水制氢设备、辅助设备等经济高效地实现加氢和充电联合提供电力调频辅助服务的功能。能够根据设备运行状态及边际价格信息对设备运行方式进行自动智能调节，以实现电池储能设备和电解水制氢设备的加氢和充电联合提供电力调频辅助服务系统的最优经济运行。
请参照图4，是本实施例提供的一种控制器11的方框示意图，本实施例中的控制器11可以为能够进行信息交互、分析、处理的任意设备。控制器11包括存储器111、处理器112及通信模块113。存储器111、处理器112以及通信模块113各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。
其中，存储器111用于存储程序或者数据。存储器111可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM)等。
处理器112用于读/写存储器111中存储的数据或程序，并执行相应地功能。
通信模块113用于通过网络建立控制器11与其它通信终端之间的通信连接，并用于通过网络收发数据。
应当理解的是，图4所示的结构仅为控制器11的结构示意图，控制器11还可包括比图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图4所示不同的配置。图4中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
请结合参阅图5，为本发明实施例提供的一种电力服务控制方法的流程示意图，可以由图1至图4中的、应用于电力服务系统1中的控制器11执行，例如可以由控制器11中的处理器112执行，该控制器11与电力服务系统1中的电池储能设备12、电解水制氢设备13及辅助设备14通信连接。该电力服务控制方法包括S110、S120和S130。
S110，获取所述电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备的运行状态。
S120，获取控制指令，所述控制指令包括对所述电池储能设备进行充电或放电的控制指令以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的控制指令。
S130，基于所述运行状态和控制指令，对所述电池储能设备和电解水制氢设备进行控制，以满足所述电力服务系统的调度要求，实现对单个制氢加氢与充电站的电力服务控制。
在一种实现方式中，所述辅助设备包括电网调度信号数据传输单元，所述控制器通过所述电网调度信号数据传输单元与电网调度中心通信连接。所述获取控制指令包括：接收所述电网调度信号数据传输单元传递的用于调频调峰的调度指令，所述调度指令由所述电网调度中心下发至所述电网调度信号数据传输单元；将所述调度指令转换成对所述电池储能设备进行充电或放电的第一控制指令，以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的第二控制指令。其中，所述第一控制指令对应的控制功率值与所述第二控制指令对应的控制功率值之和等于所述调度指令对应的功率值。
在一种实现方式中，所述将所述调度指令转换成对所述电池储能设备进行充电或放电的第一控制指令，以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的第二控制指令，包括：获得电能使用设备的电能需求量和氢能使用设备的氢能需求量以及电力交易中心提供的交易信息。根据所述电能需求量、氢能需求量和交易信息计算调频收益、调峰收益、电池储能设备调频成本、制氢设备调频成本、电池储能设备调峰成本及制氢设备调峰成本。根据所述调频收益、调峰收益、电池储能设备调频成本、制氢设备调频成本、电池储能设备调峰成本及制氢设备调峰成本得到调控策略。基于所述调控策略将所述调度指令转换成对所述电池储能设备进行充电或放电的第一控制指令，以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的第二控制指令。
可选地，所述辅助设备包括储气罐，所述储气罐与所述电解水制氢设备连通，用于对所述电解水制氢设备产生的氢气和氧气进行分装，所述控制器与所述储气罐通信连接。所述调控策略包括在各时间段所述电池储能设备对应的运行功率值范围、剩余容量范围，在各时间段所述电解水制氢设备对应的运行功率值范围、所述储气罐的容量范围，以及约束条件。
在一种实现方式中，所述辅助设备包括储能逆变器和制氢单向逆变器，所述控制器与所述储能逆变器和制氢单向逆变器通信连接。所述对所述电池储能设备和电解水制氢设备进行控制，包括：所述控制器通过所述储能逆变器对所述电池储能设备进行充电和放电控制，通过控制所述制氢单向逆变器的输出功率对所述电解水制氢设备的制氢功率进行控制。
可选地，所述辅助设备包括储气罐和加氢设备，所述储气罐与所述电解水制氢设备连通，用于对所述电解水制氢设备产生的氢气和氧气进行分装，所述控制器与所述储气罐和加氢设备通信连接。所述方法还包括：响应加氢请求，控制所述加氢设备按照设定流量向氢能使用设备加氢。
本实施例中，控制器执行的方法、实现原理及工作流程可以参阅系统中的描述，在此不作赘述。
为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤，下面给出一种电力服务控制装置的实现方式。请参阅图6，图6为本发明实施例提供的一种电力服务控制装置114的功能模块图，该电力服务控制装置114可以应用于图1至图4所示控制器11。需要说明的是，本实施例所提供的电力服务控制装置114，其基本原理及产生的技术效果和上述方法流程侧的实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容，相应地，方法中的各步骤可以由电力服务控制装置114中的各模块执行。该电力服务控制装置114包括获取模块1141和控制模块1142。
获取模块1141用于获取所述电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备的运行状态，以及获取控制指令，所述控制指令包括对所述电池储能设备进行充电或放电的控制指令以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的控制指令。
控制模块1142用于基于所述运行状态和控制指令，对所述电池储能设备和电解水制氢设备进行控制，以满足所述电力服务系统的调度要求。
在上述基础上，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括计算机程序，所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在控制器执行上述控制器侧的方法。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、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，所述模块、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方式中，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，两个连续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，这依所涉及的功能而定。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，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块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，本发明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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力服务控制方法，其特征在于，应用于电力服务系统中的控制器，所述控制器与所述电力服务系统中的电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备通信连接，所述方法包括：
获取所述电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备的运行状态；
获取控制指令，所述控制指令包括对所述电池储能设备进行充电或放电的控制指令以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的控制指令；
基于所述运行状态和控制指令，对所述电池储能设备和电解水制氢设备进行控制，以满足所述电力服务系统的调度要求。
2.根据权利要求1所述的电力服务控制方法，其特征在于，所述辅助设备包括电网调度信号数据传输单元，所述控制器通过所述电网调度信号数据传输单元与电网调度中心通信连接；
所述获取控制指令包括：
接收所述电网调度信号数据传输单元传递的用于调频调峰的调度指令，所述调度指令由所述电网调度中心下发至所述电网调度信号数据传输单元；
将所述调度指令转换成对所述电池储能设备进行充电或放电的第一控制指令，以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的第二控制指令；
其中，所述第一控制指令对应的控制功率值与所述第二控制指令对应的控制功率值之和等于所述调度指令对应的功率值。
3.根据权利要求2所述的电力服务控制方法，其特征在于，所述将所述调度指令转换成对所述电池储能设备进行充电或放电的第一控制指令，以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的第二控制指令，包括：
获得电能使用设备的电能需求量和氢能使用设备的氢能需求量以及电力交易中心提供的交易信息；
根据所述电能需求量、氢能需求量和交易信息计算调频收益、调峰收益、电池储能设备调频成本、制氢设备调频成本、电池储能设备调峰成本及制氢设备调峰成本；
根据所述调频收益、调峰收益、电池储能设备调频成本、制氢设备调频成本、电池储能设备调峰成本及制氢设备调峰成本得到调控策略；
基于所述调控策略将所述调度指令转换成对所述电池储能设备进行充电或放电的第一控制指令，以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的第二控制指令。
4.根据权利要求3所述的电力服务控制方法，其特征在于，所述辅助设备包括储气罐，所述储气罐与所述电解水制氢设备连通，用于对所述电解水制氢设备产生的氢气和氧气进行分装，所述控制器与所述储气罐通信连接；
所述调控策略包括在各时间段所述电池储能设备对应的运行功率值范围、剩余容量范围，在各时间段所述电解水制氢设备对应的运行功率值范围、所述储气罐的容量范围，以及约束条件。
5.根据权利要求1所述的电力服务控制方法，其特征在于，所述辅助设备包括储能逆变器和制氢单向逆变器，所述控制器与所述储能逆变器和制氢单向逆变器通信连接；
所述对所述电池储能设备和电解水制氢设备进行控制，包括：
所述控制器通过所述储能逆变器对所述电池储能设备进行充电和放电控制，通过控制所述制氢单向逆变器的输出功率对所述电解水制氢设备的制氢功率进行控制。
6.根据权利要求1所述的电力服务控制方法，其特征在于，所述辅助设备包括储气罐和加氢设备，所述储气罐与所述电解水制氢设备连通，用于对所述电解水制氢设备产生的氢气和氧气进行分装，所述控制器与所述储气罐和加氢设备通信连接；所述方法还包括：
响应加氢请求，控制所述加氢设备按照设定流量向氢能使用设备加氢。
7.一种电力服务控制装置，其特征在于，应用于电力服务系统中的控制器，所述控制器与所述电力服务系统中的电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备通信连接，所述电力服务控制装置包括：
获取模块，用于获取所述电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备的运行状态，以及获取控制指令，所述控制指令包括对所述电池储能设备进行充电或放电的控制指令以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的控制指令；
控制模块，用于基于所述运行状态和控制指令，对所述电池储能设备和电解水制氢设备进行控制，以满足所述电力服务系统的调度要求。
8.一种电力服务系统，其特征在于，包括控制器、电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备，所述控制器与所述电池储能设备、电解水制氢设备及辅助设备通信连接；
所述电池储能设备用于进行充电和放电，以及将所述电池储能设备的运行状态发送至所述控制器；
所述电解水制氢设备用于产生氢气和氧气，并将所述电解水制氢设备的运行状态发送至所述控制器；
所述辅助设备用于辅助实现所述电力服务系统的运行，并将自身的运行状态发送至所述控制器；
所述控制器用于获取控制指令，以及所述电池储能设备、电解水制氢设备和辅助设备的运行状态，所述控制指令包括对所述电池储能设备进行充电或放电的控制指令以及对所述电解水制氢设备进行制氢功率控制的控制指令，并基于所述运行状态和控制指令，对所述电池储能设备和电解水制氢设备进行控制，以满足所述电力服务系统的调度要求。
9.一种控制器，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至6任一项所述的电力服务控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括计算机程序，所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在控制器执行权利要求1至6任一项所述的电力服务控制方法。
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