CN112448048A - 储能电池舱布局方法、温度调节方法及布局装置 - Google Patents

储能电池舱布局方法、温度调节方法及布局装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种储能电池舱布局方法、温度调节方法及布局装置。该储能电池舱布局方法包括：根据储能电站建设地的历史气象数据，仿真储能电站运行时的环境参数和功率参数，其中，环境参数包括储能电站的储能电池舱的内外温度以及储能电池舱的外部风速和风向，功率参数包括储能变流器的运行功率和主耗电器件的耗电功率；根据环境参数和功率参数建立储能电池舱的外部有效风速与主耗电器件的耗电功率的函数关系，其中，有效风速为平行于储能电池舱方向的风速分量；根据函数关系确定主耗电器件的耗电量最小时的有效风速方向；将主耗电器件的耗电量最小时的有效风速方向确定为储能电池舱的目标布局方向。使得不同建设地的储能电站都能够高效运行。

Description

储能电池舱布局方法、温度调节方法及布局装置
技术领域
本发明实施例涉及储能技术，尤其涉及一种储能电池舱布局方法、温度调节方法及布局装置。
背景技术
储能电池舱中由于配置有电池等设备，在储能充放电过程中会产生大量的热量，因此需要对储能电池舱内的温度调节，保证储能系统安全运行。
现行的温控方案多是以空调为主，但由于空调布局、运行策略、配套风道等方面设计并没有充分考虑储能电池的工作特性，使得空调耗电量过大，导致储能电站的运行效率偏低。
在储能电站建设地点，由于场地限制，储能电池舱间距较小，不利于空调外机出风口散热，进一步导致了空调耗电量的增加。
现有方案(《空调外机用导风装置》-CN204665609U)提供了空调外机用导风装置，用于改变外机出风口的方向以利于空调出风口散热。但具体到储能电站的场景中，各个储能电池舱的空调外机处于狭小且两面甚至三面吹风受阻的环境中，即使改变空调外机出风口方向，散热作用也极其有限。
发明内容
本发明实施例提供一种储能电池舱布局方法、温度调节方法及布局装置，以降低储能电站的耗电量，提高储能电站的运行效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种储能电池舱布局方法，包括：
根据储能电站建设地的历史气象数据，仿真所述储能电站运行时的环境参数和功率参数，其中，所述环境参数包括所述储能电站的储能电池舱的内外温度以及所述储能电池舱的外部风速和风向，所述功率参数包括储能变流器的运行功率和运行设备的耗电功率；
根据所述环境参数和所述功率参数建立所述储能电池舱的外部风速与所述运行设备的耗电功率的函数关系；
根据所述函数关系确定所述运行设备的耗电量最小时的风速方向；
将所述运行设备的耗电量最小时的风速方向确定为所述储能电池舱的目标布局方向。
可选的，所述根据所述环境参数和所述功率参数建立所述储能电池舱的外部风速与所述运行设备的耗电功率的函数关系，包括：
根据预设的时间间隔分别确定所述储能变流器的平均运行功率，所述储能电池舱的平均内外温差和所述运行设备中主耗电器件的平均耗电功率；
对所述平均运行功率、所述平均内外温差和所述平均耗电功率组成的数据集按照预设方法进行分类；
根据分类结果，分别建立所述储能电站运行时所述有效风速与所述主耗电器件的耗电功率的第一函数关系以及所述储能电站待机时所述有效风速与所述主耗电器件的耗电功率的第二函数关系，其中，所述有效风速为平行于储能电池舱方向的风速分量。
可选的，所述对所述平均运行功率、所述平均内外温差和所述平均耗电功率组成的数据集按照预设方法进行分类，包括：
根据所述平均运行功率的不同，将各所述平均运行功率所对应的所述平均耗电功率和有效风速进行分类，得到第一数据集；或者，
根据所述平均内外温差的不同，将各所述平均内外温差所对应的所述平均耗电功率和有效风速进行分类，得到第二数据集；
相应地，所述根据分类结果，分别建立所述储能电站运行时所述有效风速与所述主耗电器件的耗电功率的第一函数关系以及所述储能电站待机时所述有效风速与所述主耗电器件的耗电功率的第二函数关系，包括：
根据所述第一数据集建立所述储能电站运行时所述有效风速与所述主耗电器件的耗电功率的第一函数关系；或者，
根据所述第二数据集建立所述储能电站待机时所述有效风速与所述主耗电器件的耗电功率的第二函数关系。
可选的，所述根据所述函数关系确定所述运行设备的耗电量最小时的风速方向，包括：
根据所述第一函数关系和所述第二函数关系确定所述主耗电器件的日累计耗电量模型；
根据所述日累计耗电量模型确定所述主耗电器件的年累计耗电量模型；
根据所述年累计耗电量模型确定所述主耗电器件的耗电量最小时的有效风速方向。
可选的，在所述根据所述第一函数关系和所述第二函数关系确定所述主耗电器件的日累计耗电量模型之前，所述方法还包括：
按照季节确定各典型日；
获取各所述典型日的环境参数。
可选的，所述根据所述第一函数关系和所述第二函数关系确定所述主耗电器件的日累计耗电量模型，包括：
根据各所述典型日的环境参数确定所述主耗电器件在各所述典型日的第一函数关系和第二函数关系；
对所述主耗电器件在各所述典型日的第一函数关系和第二函数关系进行积分计算，确定所述主耗电器件在各所述典型日的累计耗电量模型；
相应地，所述根据所述日累计耗电量模型确定所述主耗电器件的年累计耗电量模型，包括：
将各所述典型日的累计耗电量模型进行求和计算，得到所述主耗电器件的年累计耗电量模型。
可选的，在所述根据所述环境参数和所述功率参数建立所述储能电池舱的外部风速与所述运行设备的耗电功率的函数关系之前，所述方法还包括：
建立储能电池舱的风阻模型，其中，所述风阻模型包括储能电池舱单面吹风受阻模型，所述储能电池舱两面吹风受阻模型以及所述储能电池舱三面吹风受阻模型；
根据所述风阻模型确定所述储能电池舱的外部有效风速，其中，所述有效风速为平行于储能电池舱方向的风速分量。
可选的，根据所述风阻模型采用如下公式确定所述储能电池舱的外部有效风速：
Figure BDA0002793445000000041
式中：v1为所述储能电池舱的外部风速，v2所述储能电池舱的外部有效风速，α1为所述储能电池舱的外部风向，α20为所述储能电池舱的初始布设方向。
第二方面，本发明实施例还提供了一种储能电池舱温度调节方法，所述储能电池舱基于本发明任意实施例所述的储能电池舱布局方法建立，所述方法包括：
在所述储能电站运行过程中，根据预设的风向采集装置获取所述储能电池舱的外部风向；
控制所述储能电池舱的风向调节装置的出风方向与所述储能电池舱的外部风向一致。
第三方面，本发明实施例还提供了一种储能电池舱布局装置，该装置包括：
仿真模块，用于根据储能电站建设地的历史气象数据，仿真所述储能电站运行时的环境参数和功率参数，其中，所述环境参数包括所述储能电站的储能电池舱的内外温度以及所述储能电池舱的外部风速和风向，所述功率参数包括储能变流器的运行功率和运行设备的耗电功率；
耗电功率函数建立模块，用于根据所述环境参数和所述功率参数建立所述储能电池舱的外部风速与所述运行设备的耗电功率的函数关系；
有效风速方向确定模块，用于根据所述函数关系确定所述运行设备的耗电量最小时的风速方向；
目标布局方向确定模块，用于将所述运行设备的耗电量最小时的风速方向确定为所述储能电池舱的目标布局方向。
本发明实施例所提供的储能电池舱布局方法，通过获取储能电池舱建设地的历史气象数据，仿真得到储能电站运行时运行设备的耗电参数和储能电池舱的环境参数，再基于这些环境参数确定出储能电池舱的外部风速与运行设备耗电功率的函数关系，以通过该函数关系来表征风速方向对运行设备耗电量的影响。对该函数关系求解极值而得到运行设备耗电量最小时的有效风速方向，可见，储能电池舱按照该方向进行布局建设，会使得储能电站的运行设备的耗电量最小，使得储能电站发挥出最佳的储能效率。由此，解决了现有技术因为空调布局、运行策略、配套风道等方面设计没有充分考虑储能电池的工作特性，使得空调耗电量过大，导致储能电站的运行效率偏低的问题；同时，因为布局方向是根据建设地的历史气象数据仿真储能电站实际运行得到，其真实反映了建设地的风速风向对储能电站的耗电量的影响，因而依据本发明实施例提供的布局方法在不同建设地建立的储能电站均能够发挥最佳的储能效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种储能电池舱布局方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种储能电池舱布局方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的两面吹风受阻模型示意图；
图4为本发明实施例提供的三面吹风受阻模型示意图；
图5为本发明实施例提供的一种储能电池舱温度调节方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的一种储能电池舱布局装置的结构框图；
图7为本发明实施例提供的一种储能电池舱功耗调节系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
表1为本发明实施例提供的江苏泰兴扬子鑫福储能电站主要设备及其功耗占比情况，由表1可知，调节储能电池舱温度的空调的功耗在站用变总功耗中占到了37.19％，空调的耗电量过大，大大降低了储能电站的储能效率。
表1
Figure BDA0002793445000000071
而改善空调外机出风口环境能够提高空调的散热效率、降低空调功耗。本发明实施例通过对储能电池舱的布局方向进行优化，使得储能电池舱按照建设地的气象情况进行布局，以此改善空调的散热效率，降低空调的耗电量，从而提高储能电站的运行效率。以上为本发明的核心思想，下面结合附图对本发明实施例进行具体介绍。
图1为本发明实施例提供的一种储能电池舱布局方法的流程图，本实施例可适用于通过改善散热条件来提高储能电站运行效率的情况。例如，通过预先配置储能电池舱的布局方向来提高储能电池舱中空调的散热效率，从而降低储能电站的能量消耗。该方法可由运行有计算软件的电子设备来执行，参考图1，该方法具体包括如下步骤：
S110、根据储能电站建设地的历史气象数据，仿真储能电站运行时的环境参数和功率参数，其中，环境参数包括储能电站的储能电池舱的内外温度以及储能电池舱的外部风速和风向，功率参数包括储能变流器的运行功率和运行设备的耗电功率。
其中，历史气象数据包括历史的温度数据，历史的风速数据以及历史的风向数据等。
本实施例因为要确定储能电池舱的外部的风速、风向对储能电池舱散热的影响，因而这里仿真出的环境参数需要至少包括储能电池舱的外部风速和风向。
由上述分析可知，储能电站中运行设备的耗电功率主要由主耗电器件的耗电功率所决定，因而本本实施例中通过对主耗电器件的耗电功率进行统计，以通过主耗电器件的耗电功率来反映储能电站的耗电功率。主耗电器件即为功耗占比最高的耗电器件。通常，储能电池舱采用空调作为温度调节的主要器件，因此本实施例仅以空调作为主耗电器件进行说明。
储能变流器的运行功率用于表征储能电站的充放电情况，不同的储能变流器的运行功率下储能电站所产生的热量也会不同，相应地，主耗电器件也具有不同的耗电表现，因而需要根据储能变流器的运行功率对应统计出主耗电器件的耗电情况。
示例性的，可通过在储能电站建设地布置实验用储能电池舱，通过该实验用储能电池舱输出储能电站实际运行时电池、储能变流器、空调的功率、电量等数据。其中电池和储能变流器的数据可通过本地监控平台导出，空调的数据需要加装电表进行计量。储能电池舱的内外温度数据均可以采用测温仪测量记录。本实施例中的储能电池舱外部温度是指储能电池舱外部靠近空调外机出风口的温度，以考虑空调外机出风口散发热量对周围环境温度的影响。储能电池舱的风速风向数据可以由风速风向传感器测量导出。
示例性的，还可以在获取到储能电站建设地的历史温度、风速、风向等数据后，在储能实验平台(非储能电站建设地)附近维持与电站建设地相同或相近的温度、风速、风向环境，进行储能充放电实验而获取上述储能变流器、空调功率以及储能电池舱内、外温度等实验数据。
示例性的，还可以通过建立储能电站仿真模型，向仿真模型输入电站建设地的历史温度、风速、风向数据进行储能电站模拟运行实验仿真而获取上述储能变流器、空调功率以及储能电池舱内、外温度等实验数据。
S120、根据环境参数和功率参数建立储能电池舱的外部风速与运行设备的耗电功率的函数关系。
其中，因为垂直于储能电池舱方向的风速分量对主耗电器件出风口的散热几乎没有影响，而平行于储能电池舱方向的风速分量能够最大程度地转移出风口的热量，因而本实施例中可具体建立平行于储能电池舱的风速分量与运行设备的耗电功率的函数关系来表征储能电池舱的外部风速与运行设备的耗电功率的函数关系。其中平行于储能电池舱的风速分量即为有效风速分量，即有效风速是用于降低主耗电器件功耗的风速方向。可将风速作为矢量沿平行和垂直于储能电池舱的方向进行分解，求解与储能电池舱平行的有效风速。
进一步的，由上述分析可知，可使用主耗电器件的耗电功率来表征运行设备的耗电功率，因而可进一步建立储能电池舱外部的有效风速与主耗电器件的耗电功率的函数关系来表征储能电池舱外部风速与运行设备的耗电功率的函数关系。
本实施例中仿真得到的环境参数和功率参数构成了样本数据，可通过对这些样本数据按照一定的方法进行拟合，而得到有效风速与主耗电器件的函数关系，以通过该函数关系来表征主耗电器件的耗电量与有效风速的对应关系。例如可以使用最小二乘法进行曲线拟合，当然，本实施例对于建立函数关系的具体方法不作限定。
S130、根据函数关系确定运行设备的耗电量最小时的风速方向。
其中，因为该函数关系是关于运行设备的耗电量与风速方向的函数关系，不同的吹风方向对储能电池舱出风口的热量流动产生不同的影响，因而对该函数求解极小值，得到能够充分改善出风口散热效率的吹风方向，即为运行设备的耗电量最小时的风速方向。
S140、将运行设备的耗电量最小时的风速方向确定为储能电池舱的目标布局方向。
显然，基于该目标布局方向建立的储能电池舱具有最低的耗电表现，相应地，具有最优的储能效率。
本实施例储能电池舱布局方法综合项目建设地情况(周围建筑布局、历史气象数据等)及储能电站电池舱情况(内部设备布局、选型、结构设计等)，充分利用自然风提升空调外机出风口散热效果，相当于改善了储能电池舱空调外机出风口环境，达到降低空调(或站用变)能耗、提高储能电站效率的目的。且本方法对已经建成的储能电站的布局调整也具有指导意义，例如，针对上述扬子鑫福储能电站进行初步测算(围墙需拆除，即前述双面吹风受阻场景)，预计调整到最佳布局方向(192°)时能提升电站效率1个百分点。
本发明实施例所提供的储能电池舱布局方法，通过获取储能电池舱建设地的历史气象数据，仿真得到储能电站运行时运行设备的耗电参数和储能电池舱的环境参数，再基于这些环境参数确定出储能电池舱的外部风速与运行设备耗电功率的函数关系，以通过该函数关系来表征风速方向对运行设备耗电量的影响。对该函数关系求解极值而得到运行设备耗电量最小时的有效风速方向，可见，储能电池舱按照该方向进行布局建设，会使得储能电站的运行设备的耗电量最小，使得储能电站发挥出最佳的储能效率。由此，解决了现有技术因为空调布局、运行策略、配套风道等方面设计没有充分考虑储能电池的工作特性，使得空调耗电量过大，导致储能电站的运行效率偏低的问题；同时，因为布局方向是根据建设地的历史气象数据仿真储能电站实际运行得到，其真实反映了建设地的风速风向对储能电站的耗电量的影响，因而依据本发明实施例提供的布局方法在不同建设地建立的储能电站均能够发挥最佳的储能效率。
可选的，图2为本发明实施例提供的另一种储能电池舱布局方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进行了优化。参考图2，该方法包括如下步骤：
S210、根据储能电站建设地的历史气象数据，仿真储能电站运行时的环境参数和功率参数，其中，环境参数包括储能电站的储能电池舱的内外温度以及储能电池舱的外部风速和风向，功率参数包括储能变流器的运行功率和运行设备的耗电功率。
根据上述实施例分析可知，储能电站中的主耗电器件的耗电功率决定了储能电站的耗电功率，因而本实施例在统计运行设备的耗电功率时，仅统计主耗电器件的耗电功率。
S220、建立储能电池舱的风阻模型，其中，风阻模型包括储能电池舱单面吹风受阻模型，储能电池舱两面吹风受阻模型以及储能电池舱三面吹风受阻模型。
具体地，因为相邻的储能电池舱以及储能电池舱周边的建筑物均会影响风的流动，而阻挡或削弱风吹向储能电池舱的散热位置，从而对储能电池舱的散热造成影响，因而需要建立不同工况下的风阻模型，以针对性分析不同风阻情况下的有效风速。
示例性的，图3为本发明实施例提供的两面吹风受阻模型示意图，图4为本发明实施例提供的三面吹风受阻模型示意图，参考图3和图4，当储能电池舱的另一面被相邻储能电池舱的舱壁阻挡时，此时对应着两面吹风受阻模型；当储能电池舱同时受到相邻储能电池舱的舱壁以及垂直储能电池舱方向的墙体所阻挡时，对应着三面吹风受阻模型。
单面吹风受阻即风速仅受到储能电池舱本身阻挡，而因为垂直于储能电池舱方向的风速分量对空调的散热几乎没有影响，因而单面吹风受阻模型可按照与两面吹风受阻模型相同的方法进行分析。
S230、根据风阻模型确定储能电池舱的外部有效风速，其中，有效风速为平行于储能电池舱方向的风速分量。
具体地，将风速作为矢量沿储能电池舱平行和垂直方向进行分解，求解与储能电池舱平行的有效风速。
其中，两面受阻场景风速有效角度范围为360°，三面受阻场景风速有效角度范围为180°。定义储能电池舱布局方向为α2，且储能电池舱布局方向的初始值为α20，则可采用如下公式计算储能电池舱的外部有效风速：
Figure BDA0002793445000000131
式中：v1为储能电池舱的外部风速，v2储能电池舱的外部有效风速，α1为储能电池舱的外部风向，α20为储能电池舱的初始布设方向。
需要注意的是，本实施例中的α20可以为当前已有的储能电池舱对应的布局方向，则通过本发明实施例确定出的目标布局方向可用于指导调整当前储能电池舱的布局朝向。
可以看出，本实施例使用公式(1)计算得到的有效风速是关于风速和风向的函数，即在风速确定时，有效风速与风向之间具有确定的对应关系。
S240、根据环境参数和功率参数建立储能电池舱的外部有效风速与主耗电器件的耗电功率的函数关系。
其中，因为储能电站在运行状态和待机状态时，储能电站所产生的热量是不同的，因而需要分别计算这两种工况下储能电池舱的外部有效风速与主耗电器件的耗电功率的函数关系。
具体而言，先计算储能电池舱内外温差△T(△T＝T2-T1，T1、T2分别为储能电池舱的内、外温度)，将相同温差下的储能电站分为待机状态和运行状态。当储能运行时，根据储能变流器平均功率P1值的不同将对应状态时的主耗电器件平均功率P2及此时的有效风速v2数据进行分类整理；当储能待机时，根据储能电池舱内外温差△T的不同将对应状态时的主耗电器件平均功率P2及此时的有效风速v2数据进行分类整理。基于上述数据建立有效风速v2与空调平均功率P2的函数关系：
Figure BDA0002793445000000141
由上述分析可知，有效风速是关于风向的函数，因而在经过本步骤后，相当于建立了主耗电器件的耗电量与风速和风向的函数关系。
在一个实施例中，建立储能电池舱的外部有效风速与主耗电器件的耗电功率的函数关系可细化如下：
根据预设的时间间隔分别确定储能变流器的平均运行功率，储能电池舱的平均内外温差和主耗电器件的平均耗电功率；
对平均运行功率、平均内外温差和平均耗电功率组成的数据集按照预设方法进行分类；
根据分类结果，分别建立储能电站运行时有效风速与主耗电器件的耗电功率的第一函数关系以及储能电站待机时有效风速与主耗电器件的耗电功率的第二函数关系，其中，有效风速为平行于储能电池舱方向的风速分量。
其中，进行分类的目的在于得到反映储能电站运行情况的运行数据和反映储能电站待机状态的运行数据。由此，该过程可进一步优化为：
根据平均运行功率的不同，将各平均运行功率所对应的平均耗电功率和有效风速进行分类，得到第一数据集；或者，
根据平均内外温差的不同，将各平均内外温差所对应的平均耗电功率和有效风速进行分类，得到第二数据集；
相应地，根据分类结果，分别建立储能电站运行时有效风速与主耗电器件的耗电功率的第一函数关系以及储能电站待机时有效风速与主耗电器件的耗电功率的第二函数关系，包括：
根据第一数据集建立储能电站运行时有效风速与主耗电器件的耗电功率的第一函数关系；或者，
根据第二数据集建立储能电站待机时有效风速与主耗电器件的耗电功率的第二函数关系。
本实施例通过建立储能电站在储能运行和储能待机时主耗电器件的耗电量与有效风速的函数关系，而因为有效风速与风向之间具有预设的函数关系，因而相当于建立了主耗电器件的耗电量与风速和风向的函数关系。
S250、根据函数关系确定主耗电器件的耗电量最小时的有效风速方向。
在经过上述步骤后，已经建立了主耗电器件的耗电量与风速和风向的函数关系，因而通过代入具体的风速值可得到耗电量与风向的对应关系，再通过该对应关系可计算出耗电量最小时对应的风速风向，即为有效风速风向。
在一个实施例中，该步骤可具体细化如下：
根据第一函数关系和第二函数关系确定主耗电器件的日累计耗电量模型；
根据日累计耗电量模型确定主耗电器件的年累计耗电量模型；
根据年累计耗电量模型确定主耗电器件的耗电量最小时的有效风速方向。
其中，日累计耗电量模型反映了主耗电器件在当日的累积耗电量与风速和风向之间的对应关系，年累计耗电量模型反映了主耗电器件全年的总耗电量与风速和风向的对应关系，通过对年累计耗电量模型进行极值计算，可得到全年总耗电量最小时的有效风速方向。
在一具体实施方式中，通过选取典型日来确定日累计耗电量模型，即通过代入典型日储能电池舱外的温度、风速、风向数据，得到主耗电器件的耗电量与风向之间的对应关系，进而通过函数极值计算，得到主耗电器件全年总耗电量最小时的有效风速方向。由此，该步骤可进一步优化如下：
按照季节确定各典型日；
获取各典型日的环境参数；
根据各典型日的环境参数确定主耗电器件在各典型日的第一函数关系和第二函数关系；
对主耗电器件在各典型日的第一函数关系和第二函数关系进行积分计算，确定主耗电器件在各典型日的累计耗电量模型；
将各典型日的累计耗电量模型进行求和计算，得到主耗电器件的年累计耗电量模型；
根据年累计耗电量模型确定主耗电器件的耗电量最小时的有效风速方向。
其中，典型日的选取需要考虑储能电站所在地的天气状况，寻找天气情况比较稳定的日期，以通过典型日来反映该季节的温度、风速、风向情况。通过选取典型日，对典型日储能电站的运行数据进行分析，可以避开气象因素对日累计耗电量模型的干扰。
可选的，可具体按照如下公式计算典型日的第一函数关系和第二函数关系：
Figure BDA0002793445000000161
式中：v2i为典型日的有效风速，α1i为典型日当天的风向，v1i为典型日当天的风速，α2为有效风速方向即储能电池舱的布局方向。
可选的，可通过如下公式确定日累计耗电量模型和年累计耗电量模型：
Figure BDA0002793445000000171
式中：Qi为日累计耗电量，P2i(t)为主耗电器件在各时段的平均耗电功率，Q为年累计耗电量，α2为有效风速方向。
显然累计耗电量Q是关于有效风速方向α2的函数，通过求解使得Q＝Qmin时的α2值，即可得到使得主耗电器件功耗最小的有效风速方向。求解函数最优值的方法包括但不限于采用Excel的模拟运算表功能进行计算。
S260、将主耗电器件的耗电量最小时的有效风速方向确定为储能电池舱的目标布局方向。
显然，按照该目标布局方向布局建设储能电池舱，可以使得主耗电器件的在全年的总耗电量最低，从而提高了储能电站的储能效率。
本发明实施例通过在各个季节分别选取典型日，并分别计算储能电站中主耗电器件在各个典型日的累积耗电量与有效风速的函数关系，再通过对各个典型日的函数关系进行累加计算而得到主耗电器件在全年的总耗电量与有效风速的函数关系，通过计算函数极值，得到总耗电量最小时的有效风速方向，进而将该方向确定为储能电池舱的目标布局方向，由此建立的储能电池舱的总耗电量在全年的总耗电最低，储能效率最高。
可选的，图5为本发明实施例提供的一种储能电池舱温度调节方法的流程图，本实施例温度调节方法可应用于根据上述任意实施例描述的布局方法所建立的储能电池舱，以在储能电池舱实际使用时，对储能电池舱的功耗进行实时调节。参考图5，该方法包括如下步骤：
S510、在储能电站运行过程中，根据预设的风向采集装置获取储能电池舱的外部风向。
S520、控制储能电池舱的风向调节装置的出风方向与储能电池舱的外部风向一致。
具体地，可在储能电池舱配置温度控制系统，由该温度控制系统实时调节储能电池舱内的温度。
示例性的，该温度控制系统可包含温度采集装置、温度控制单元、温度调节装置、风向采集装置、风向调节装置。其中，温度控制单元是温度控制系统的核心，包括但不限于能量管理系统。温度控制单元通过实时获取风向信息、电芯温度信息以及储能电池舱内温度信息，输出对应的温度调整指令至温度调节装置和风向调节装置，调节储能电池舱内温度，控制电池舱运行于最佳状态。
风向采集装置包括但不限于风向风速传感器，温度采集装置包括但不限于电池管理系统、温度传感器，温度调节装置包括但不限于空调、风扇。风向调节装置在接收到温度控制单元的指令后，自动调节空调外机出风方向以使得出风方向与储能电池舱的外部风向一致，以加速空调外机出风口热量散发。
本实施例通过在储能电池舱配置温度控制系统，通过在温度控制系统中增加风向采集装置实时采集储能电池舱外部的风向信息，便于温度控制系统中的温度控制单元控制风向调节装置实时调节出风口方向，改善空调出风口的温度，作为风扇、空调等温度调节设备的辅助，提高储能电池舱的散热能力，进一步降低储能电池舱的功耗，提升储能电池舱的储能效率。
可选的，该温度控制系统还可以包括消防报警装置，当温度控制单元确定在储能电池舱内温度失控时，温度控制单元可启动消防系统，并触发警报。
可选的，图6为本发明实施例提供的一种储能电池舱布局装置的结构框图，参考图6，该储能电池舱布局装置包括：仿真模块610、耗电功率函数建立模块620、有效风速方向确定模块630和目标布局方向确定模块640，其中，
仿真模块610，用于根据储能电站建设地的历史气象数据，仿真储能电站运行时的环境参数和功率参数，其中，环境参数包括储能电站的储能电池舱的内外温度以及储能电池舱的外部风速和风向，功率参数包括储能变流器的运行功率和运行设备的耗电功率；
耗电功率函数建立模块620，用于根据环境参数和功率参数建立储能电池舱的外部风速与运行设备的耗电功率的函数关系；
有效风速方向确定模块630，用于根据函数关系确定运行设备的耗电量最小时的风速方向；
目标布局方向确定模块640，用于将运行设备的耗电量最小时的风速方向确定为储能电池舱的目标布局方向。
可选的，在上述技术方案的基础上，耗电功率函数建立模块620包括：
平均功率计算单元，用于根据预设的时间间隔分别确定储能变流器的平均运行功率，储能电池舱的平均内外温差和主耗电器件的平均耗电功率；
分类单元，用于对平均运行功率、平均内外温差和平均耗电功率组成的数据集按照预设方法进行分类；
建模单元，用于根据分类结果，分别建立储能电站运行时有效风速与主耗电器件的耗电功率的第一函数关系以及储能电站待机时有效风速与主耗电器件的耗电功率的第二函数关系，其中，有效风速为平行于储能电池舱方向的风速分量。
可选的，在上述所述的基础上，分类单元具体包括：
第一数据集建立单元，用于根据平均运行功率的不同，将各平均运行功率所对应的平均耗电功率和有效风速进行分类，得到第一数据集；
第二数据集建立单元，用于根据平均内外温差的不同，将各平均内外温差所对应的平均耗电功率和有效风速进行分类，得到第二数据集；
可选的，在上述所述的基础上，建模单元具体包括：
第一函数关系建立单元，用于根据第一数据集建立储能电站运行时有效风速与主耗电器件的耗电功率的第一函数关系；以及，
第二函数关系建立单元，用于根据第二数据集建立储能电站待机时有效风速与主耗电器件的耗电功率的第二函数关系。
可选的，在上述技术方案的基础上，有效风速方向确定模块630包括：
日累计耗电量模型确定单元，用于根据第一函数关系和第二函数关系确定主耗电器件的日累计耗电量模型；
年累计耗电量模型确定单元，用于根据日累计耗电量模型确定主耗电器件的年累计耗电量模型；
有效风速方向确定单元，用于根据年累计耗电量模型确定主耗电器件的耗电量最小时的有效风速方向。
可选的，在上述技术方案的基础上，该储能电池舱布局装置还包括：
典型日确定模块，用于按照季节确定各典型日；
参数获取模块，用于获取各典型日的环境参数。
可选的，在上述技术方案的基础上，日累计耗电量模型确定单元具体用于：
根据各典型日的环境参数确定主耗电器件在各典型日的第一函数关系和第二函数关系；
对主耗电器件在各典型日的第一函数关系和第二函数关系进行积分计算，确定主耗电器件在各典型日的累计耗电量模型。
可选的，在上述技术方案的基础上，年累计耗电量模型确定单元具体用于：
将各典型日的累计耗电量模型进行求和计算，得到主耗电器件的年累计耗电量模型。
可选的，在上述技术方案的基础上，该储能电池舱布局装置还包括：
风阻模型建立模块，用于建立储能电池舱的风阻模型，其中，风阻模型包括储能电池舱单面吹风受阻模型，储能电池舱两面吹风受阻模型以及储能电池舱三面吹风受阻模型；
有效风速确定模块，用于根据风阻模型确定储能电池舱的外部有效风速，其中，有效风速为平行于储能电池舱方向的风速分量。
可选的，在上述技术方案的基础上，有效风速确定模块具体用于：采用如下公式确定储能电池舱的外部有效风速：
Figure BDA0002793445000000211
式中：v1为储能电池舱的外部风速，v2储能电池舱的外部有效风速，α1为储能电池舱的外部风向，α20为储能电池舱的初始布设方向。
上述储能电池舱布局装置可执行本发明实施例任意实施例所提供的储能电池舱布局方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
可选的，图7为本发明实施例提供的一种储能电池舱温度调节系统的结构框图，该储能电池舱温度调节系统可包括：温度控制单元710、温度采集装置720、温度调节装置730、风向采集装置740、风向调节装置750、消防报警装置760，其中，
温度控制单元710是储能电池舱温度控制系统的核心，包括但不限于能量管理系统。温度控制单元710实时获取风向、电芯温度、储能电池舱内温度信息，并据此对温度调节装置730以及风向调节装置750下发控制指令，调节储能电池舱内温度。在储能电池舱内温度失控时，消防报警装置760被启动触发警报。
可选的，风向采集装置740包括但不限于风向风速传感器，温度采集装置720包括但不限于电池管理系统、温度传感器，温度调节装置730包括但不限于空调、风扇。风向调节装置750在接收到温度控制单元710的指令后，自动调节空调外机出风方向以加速空调外机出风口热量散发。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种储能电池舱布局方法，其特征在于，包括：
根据储能电站建设地的历史气象数据，仿真所述储能电站运行时的环境参数和功率参数，其中，所述环境参数包括所述储能电站的储能电池舱的内外温度以及所述储能电池舱的外部风速和风向，所述功率参数包括储能变流器的运行功率和运行设备的耗电功率；
根据所述环境参数和所述功率参数建立所述储能电池舱的外部风速与所述运行设备的耗电功率的函数关系；
根据所述函数关系确定所述运行设备的耗电量最小时的风速方向；
将所述运行设备的耗电量最小时的风速方向确定为所述储能电池舱的目标布局方向。
2.根据权利要求1所述的储能电池舱布局方法，其特征在于，所述根据所述环境参数和所述功率参数建立所述储能电池舱的外部风速与所述运行设备的耗电功率的函数关系，包括：
根据预设的时间间隔分别确定所述储能变流器的平均运行功率，所述储能电池舱的平均内外温差和所述运行设备中主耗电器件的平均耗电功率；
对所述平均运行功率、所述平均内外温差和所述平均耗电功率组成的数据集按照预设方法进行分类；
根据分类结果，分别建立所述储能电站运行时所述有效风速与所述主耗电器件的耗电功率的第一函数关系以及所述储能电站待机时所述有效风速与所述主耗电器件的耗电功率的第二函数关系，其中，所述有效风速为平行于储能电池舱方向的风速分量。
3.根据权利要求2所述的储能电池舱布局方法，其特征在于，所述对所述平均运行功率、所述平均内外温差和所述平均耗电功率组成的数据集按照预设方法进行分类，包括：
根据所述平均运行功率的不同，将各所述平均运行功率所对应的所述平均耗电功率和有效风速进行分类，得到第一数据集；或者，
根据所述平均内外温差的不同，将各所述平均内外温差所对应的所述平均耗电功率和有效风速进行分类，得到第二数据集；
相应地，所述根据分类结果，分别建立所述储能电站运行时所述有效风速与所述主耗电器件的耗电功率的第一函数关系以及所述储能电站待机时所述有效风速与所述主耗电器件的耗电功率的第二函数关系，包括：
根据所述第一数据集建立所述储能电站运行时所述有效风速与所述主耗电器件的耗电功率的第一函数关系；或者，
根据所述第二数据集建立所述储能电站待机时所述有效风速与所述主耗电器件的耗电功率的第二函数关系。
4.根据权利要求3所述的储能电池舱布局方法，其特征在于，所述根据所述函数关系确定所述运行设备的耗电量最小时的风速方向，包括：
根据所述第一函数关系和所述第二函数关系确定所述主耗电器件的日累计耗电量模型；
根据所述日累计耗电量模型确定所述主耗电器件的年累计耗电量模型；
根据所述年累计耗电量模型确定所述主耗电器件的耗电量最小时的有效风速方向。
5.根据权利要求4所述的储能电池舱布局方法，其特征在于，在所述根据所述第一函数关系和所述第二函数关系确定所述主耗电器件的日累计耗电量模型之前，所述方法还包括：
按照季节确定各典型日；
获取各所述典型日的环境参数。
6.根据权利要求5所述的储能电池舱布局方法，其特征在于，所述根据所述第一函数关系和所述第二函数关系确定所述主耗电器件的日累计耗电量模型，包括：
根据各所述典型日的环境参数确定所述主耗电器件在各所述典型日的第一函数关系和第二函数关系；
对所述主耗电器件在各所述典型日的第一函数关系和第二函数关系进行积分计算，确定所述主耗电器件在各所述典型日的累计耗电量模型；
相应地，所述根据所述日累计耗电量模型确定所述主耗电器件的年累计耗电量模型，包括：
将各所述典型日的累计耗电量模型进行求和计算，得到所述主耗电器件的年累计耗电量模型。
7.根据权利要求1所述的储能电池舱布局方法，其特征在于，在所述根据所述环境参数和所述功率参数建立所述储能电池舱的外部风速与所述运行设备的耗电功率的函数关系之前，所述方法还包括：
建立储能电池舱的风阻模型，其中，所述风阻模型包括储能电池舱单面吹风受阻模型，所述储能电池舱两面吹风受阻模型以及所述储能电池舱三面吹风受阻模型；
根据所述风阻模型确定所述储能电池舱的外部有效风速，其中，所述有效风速为平行于储能电池舱方向的风速分量。
8.根据权利要求7所述的储能电池舱布局方法，其特征在于，根据所述风阻模型采用如下公式确定所述储能电池舱的外部有效风速：
Figure FDA0002793444990000041
式中：v1为所述储能电池舱的外部风速，v2所述储能电池舱的外部有效风速，α1为所述储能电池舱的外部风向，α20为所述储能电池舱的初始布设方向。
9.一种储能电池舱温度调节方法，其特征在于，所述储能电池舱基于权利要求1-8任一项所述的储能电池舱布局方法建立，所述方法包括：
在所述储能电站运行过程中，根据预设的风向采集装置获取所述储能电池舱的外部风向；
控制所述储能电池舱的风向调节装置的出风方向与所述储能电池舱的外部风向一致。
10.一种储能电池舱布局装置，其特征在于，包括：
仿真模块，用于根据储能电站建设地的历史气象数据，仿真所述储能电站运行时的环境参数和功率参数，其中，所述环境参数包括所述储能电站的储能电池舱的内外温度以及所述储能电池舱的外部风速和风向，所述功率参数包括储能变流器的运行功率和运行设备的耗电功率；
耗电功率函数建立模块，用于根据所述环境参数和所述功率参数建立所述储能电池舱的外部风速与所述运行设备的耗电功率的函数关系；
有效风速方向确定模块，用于根据所述函数关系确定所述运行设备的耗电量最小时的风速方向；
目标布局方向确定模块，用于将所述运行设备的耗电量最小时的风速方向确定为所述储能电池舱的目标布局方向。
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