发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题,为达上述目的,第一方面,本发明提供了一种储能功率调节方法,其包括:
获取储能系统的工作状态,并根据所述工作状态获取对应检测信号,所述工作状态包括能量释放状态和/或充能状态,其中所述能量释放状态对应的检测信号包括逆流信号和逆流功率信号,所述充能状态对应的检测信号包括充能功率信号;
根据所述检测信号判断所述储能系统是否满足储能功率调整条件;
当满足所述储能功率调整条件时,根据所述检测信号生成与所述检测信号的数值对应的信号编码;以及
根据所述信号编码确定控制信号,并根据所述控制信号调整所述储能系统的能量交换方式。
进一步地,所述储能功率调整条件包括:能量释放状态下,所述逆流信号显示存在逆流和/或,充能状态下所述充能功率信号超过预设阈值,所述预设阈值根据所述储能系统的变压器上限和储能总额定功率确定。
进一步地,所述根据所述检测信号生成与所述检测信号的数值对应的信号编码包括:
根据所述检测信号的取值区间对所述检测信号的数值进行归一标准化,得到标准化的检测值;
根据所述标准化的检测值生成对应的信号编码。
进一步地,所述根据所述信号编码确定控制信号包括:
根据所述信号编码确定所述检测信号的数值所处的数值区间;
根据每个所述数值区间设定对应的能量交换调整数值;
根据所述能量交换调整数值生成所述控制信号。
进一步地,所述根据所述控制信号调整所述储能系统的能量交换方式包括:
当所述工作状态为所述能量释放状态时,根据所述控制信号确定对应的能量交换调整数值,并根据所述能量交换调整数值降低所述储能系统的输出功率,直至所述逆流信号消失;
当所述工作状态为所述充能状态时,根据所述能量交换调整数值降低所述储能系统的充电功率。
进一步地,所述根据所述能量交换调整数值降低所述储能系统的输出功率,直至所述逆流信号消失包括:
根据所述能量交换调整数值降低所述储能系统的输出功率;
判断下一周期所述逆流信号是否消失;
当所述逆流信号未消失时,根据所述能量交换调整数值的下一级能量交换调整数值继续降低所述输出功率,直至所述逆流信号消失,其中,所述下一级能量交换调整数值大于当前所述能量交换调整数值。
进一步地,所述根据所述能量交换调整数值降低所述储能系统的输出功率,直至所述逆流信号消失还包括:
当所述输出功率降低至零而所述逆流信号仍未消失时,则发出异常报警信号。
进一步地,所述根据所述能量交换调整数值降低所述储能系统的充电功率之后,还包括:
重新获取所述充能功率信号,并判断是否满足所述储能功率调整条件。
进一步地,所述控制信号包括类型字段和调整数值字段,所述类型字段根据所述检测信号为所述逆流信号或所述功率信号来确定,所述数值字段根据对应的能量交换调整数值来确定。
进一步地,所述控制信号还包括检测数值字段,所述检测数值字段根据所述检测信号的数值来确定。
进一步地,所述根据所述信号编码确定控制信号包括:
根据所述检测信号的类型和所述信号编码基于A律13折进行编码,确定所述控制信号。
为达上述目的,第二方面,本发明提供了一种储能系统,其包括至少一个储能设备,所述储能系统应用如上所述的储能功率调节方法进行控制。
为达上述目的,第三方面,本发明提供了一种储能功率调节装置,其包括:
获取模块,用于获取储能系统的工作状态,并根据所述工作状态获取对应检测信号,所述工作状态包括能量释放状态和/或充能状态,其中所述能量释放状态对应的检测信号包括逆流信号和逆流功率信号,所述充能状态对应的检测信号包括充能功率信号;
处理模块,用于根据所述检测信号判断所述储能系统是否满足储能功率调整条件;还用于当满足所述储能功率调整条件时,根据所述检测信号生成与所述检测信号的数值对应的信号编码;
控制模块,用于根据所述信号编码确定控制信号,并根据所述控制信号调整所述储能系统的能量交换方式。
使用本发明的储能功率调节方法或装置,通过获取工作状态来确定对应的检测信号,并根据检测信号判断是否在放电时出现逆流或充电时总功率接近变压器上限,并在满足储能功率调整条件时,根据逆流信号或充能功率信号的数值,根据预设规则进行编码生成信号编码,并根据信号编码确定控制信号来调整储能系统的能量交换方式,可有效避免功率调节下发控制精度的偏差,并根据控制信号阶梯式的调整储能功率,以消除逆流或避免出现变压器超额运行,且在出现逆流时,无需多次进行计算,当一次调整功率后仍存在逆流信号时,直接进行下一级的功率调节,实现功率控制调节的简单和快速响应,有效提高系统运行的稳定性和可靠性。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述根据本发明的实施例,描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同附图标记表示相同或相似的要素。要说明的是,以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表本发明的所有实施方式。它们仅是与如权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的装置和方法的例子,本发明的范围并不局限于此。在不矛盾的前提下,本发明各个实施例中的特征可以相互组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
由于化石能源的日益枯竭,以及大量燃烧化石能源所带来的环境问题日益严重,人们越来越重视可再生新能源的开发利用。然而大多可再生能源受环境限制较大,输出的功率具有明显的随机性和波动性。储能系统能够缓冲功率波动,被广泛认为是解决可再生能源输出功率波动的有效手段。
然而现有的对于储能出力的控制方案,在储能在进行放电时,当负荷突变很低而导致出现电能逆流的时候,针对储能或者光伏出力的降低基本都是直接将储能出力降为0,待一段时间逆流消失再恢复储能出力,这样不利于储能效率的利用。而在储能在进行充电时,由于没有针对逼近变压器的额定功率的预见性功率控制,导致增大了超厂区变压器额定功率运行的风险。且在实际情况中,算法的执行周期以及功率的下发控制精度都有很大的偏差,这就造成了不可控性,影响系统运行的稳定性和可靠性。
本发明通过模糊处理进行快速编码,在控制方案的简单和响应快速的基础上进行功率的控制调节,在储能充电和放电阶段,都进行阶梯式的功率控制策略,有效减少厂区出现逆流和超变压器运行的情况,提高系统运行的稳定性和可靠性。
图1所示为根据本发明实施例的储能功率调节方法的流程示意图,包括步骤S1至S4。
在步骤S1中,获取储能系统的工作状态,并根据所述工作状态获取对应检测信号,所述工作状态包括能量释放状态和/或充能状态,其中所述能量释放状态对应的检测信号包括逆流信号和逆流功率信号,所述充能状态对应的检测信号包括充能功率信号。在本发明实施例中,可参考储能削峰填谷时刻分配确定储能系统此时处于能量释放状态(例如放电状态)和/或充能状态(例如充电状态),并根据工作状态确定对应的检测信号,例如通过获取关口电表的读数来检测储能系统出口的瞬时有功功率。当储能系统处于放电状态,读取关口电表出现有功负值时,则表明出现电能上网,判断此时出现逆流,即此时的检测信号包括逆流信号(表明出现逆流)和逆流功率信号(表明逆流功率数值)。当储能系统处于充电状态时,读取关口电表的总有功功率,即为负荷和储能总功率,即此时的检测信号包括充能功率信号,在本发明实施例中,充能功率信号包括负荷和储能的总功率信号。可以理解的是,在本发明实施例中,检测周期可为毫秒级,但并不以此为限。
在步骤S2中,根据所述检测信号判断是否满足储能功率调整条件。在本发明实施例中,所述储能功率调整条件包括:能量释放状态下,所述逆流信号显示存在逆流和/或,充能状态下所述充能功率信号超过预设阈值,所述预设阈值根据所述储能系统的变压器上限和储能总额定功率确定。可以理解的是,当在能量释放状态下,逆流信号显示存在逆流,即表明储能系统在放电状态已出现逆流,则认为满足储能功率调整条件,需要对储能系统的能量交换方式(例如输出功率)进行调整。当检测信号为充能功率信号时,则根据充能功率信号的数值大小与预设阈值进行比较,当在充能状态下,充能功率信号的数值大小超过预设阈值时,则认为满足储能功率调整条件,需要对储能系统的能量交换方式(例如充电功率)进行调整。在本发明实施例中,预设阈值根据储能系统的变压器上限和储能总额定功率确定,例如当充电功率距离变压器上限为一半的储能总额定功率(即
)时,认为满足储能功率调整条件,即此时储能系统的充电功率一定程度的接近了变压器上限,需要进行调整。
在步骤S3中,当满足所述储能功率调整条件时,根据所述检测信号生成与所述检测信号的数值对应的信号编码。图2所示为根据本发明实施例的确定信号编码的流程示意图,包括步骤S31至S32。
在步骤S31中,根据所述检测信号的取值区间对所述检测信号的数值进行归一标准化,得到标准化的检测值。本发明实施例中,获取的检测信号可能为模拟信号或数字信号,因而需对获取的检测信号进行处理,使之成为标准化的检测值,例如根据检测信号的取值区间对检测信号的数值进行归一标准化,得到标准化的检测值。可以理解的是,本发明对具体标准化的方法不做限制,能得到标准化的检测数值即可。
在步骤S32中,根据所述标准化的检测值生成对应的信号编码。本发明实施例中,经上述步骤得到了标准化的检测值后,则可根据预设规则对该检测值进行编码,生成对应的信号编码。可以理解的是,可根据实际应用需求设置不同的编码方式,例如根据二进制、十六进制或其他方式进行编码,使之符合系统的计算速度需求和精度需求即可,本发明对此不做限制,同样,对该信号编码的位数也不做限制,也以满足系统的计算速度需求和精度需求即可,例如当计算速度要求较高但是精度要求不太高时,信号编码可采用三或四位二进制编码表示。
在步骤S4中,根据所述信号编码确定控制信号,并根据所述控制信号调整所述储能系统的能量交换方式。图3所示为根据本发明实施例的确定控制信号的流程示意图,包括步骤S41至S43。
在步骤S41中,根据所述信号编码确定所述检测信号的数值所处的数值区间。在本发明实施例中,根据信号编码可确定检测信号的标准化检测数值,并由此确定检测信号的数值所处的数值区间,例如根据储能总额定功率P
储额将数值区间划分为0至
之间、
至
之间、
至
之间…
至P
储额之间。可以理解的是,本发明对数值区间的划分可根据实际应用需求进行设置,并不以此为限。
在步骤S42中,根据每个所述数值区间设定对应的能量交换调整数值。在本发明实施例中,例如可预先设置好与每个数值区间对应的能量交换调整数值。例如当检测信号的数值处于
至
之间时,其对应的能量交换调整数值均为
由此可实现对能量交换调整的模糊控制,可保证在一定精度范围内更快速地实现对储能系统的能量交换方式的控制调节。可以理解的是,对每个数值区间对应的能量交换调整数值可根据实际应用需求进行设置,本发明对此不做限制。
在步骤S43中,根据所述能量交换调整数值生成所述控制信号。在本发明实施例中,确定检测信号对应的能量交换调整数值后,可根据预设规则进行编码,生成所述控制信号。例如控制信号可包括类型字段和调整数值字段,类型字段可用于表示需进行何种操作,调整数值字段可用于表示该种操作所需要进行调整的数值。由此,无需过多复杂的计算步骤,直接根据控制信号进行解码即可根据调整数值进行相应的调整操作,实现快速响应,提高储能系统功率调节的效率。在本发明实施例中,例如以二进制编码为例,使用一位编码例如0或1作为类型字段,即可表示对应操作为在能量释放状态下进行调整或在充能状态下进行调整,使用三位编码例如001或101作为调整数值字段,即可表示需要调整的数值具体为多少。可以理解的是,如果对应两种以上的操作,类型字段可采用更多位数的编码,如果调整数值量需要更高精度,可采用其他编码形式或增加编码位数的方式来确定控制信号,能满足系统的计算速度需求和精度需求即可,以上只是示例性的给出说明,本发明对此不做限制。
在本发明实施例中,控制信号还可包括检测数值字段,所述检测数值字段根据所述检测信号的数值来确定。在有些应用场景中,可能需要根据实际的检测信号数值进行后续判断和操作,因此根据信号编码确定控制信号时,也可在控制信号中加入表示检测信号数值的编码,由此根据一条控制信号即可实现例如能量交换方式调整和其他控制功能,提高了控制速度。
以下给出一个具体示例,可以理解的是,该示例仅用于更好地解释本发明,但并不以此为限。
在本发明实施例中,根据所述检测信号的类型和所述信号编码基于A律13折进行编码,确定所述控制信号。图4所示为根据本发明实施例的基于A律13折进行编码的原理示意图,A律13折在正8段和负8段中,正1、2段和负1、2段斜率相同,合为一段。所以原来的16段折线变为13段折线,故又称A律13折线。基于A律13折的编码包括8位编码,其中第一位a8为极性码,第二位至第四位a7a6a5为段落码,第五位至第八位a4a3a2a1为段内码。下表1所示为本发明实施例中基于A律13折的编码规则表。
表1
在本发明实施例中,将八位编码的第一位(极性码a8)作为类型字段,可根据该第一位确定此时需进行何种操作,例如当极性码a8为0时表示储能系统处于能量释放状态出现逆流需要调整输出功率,当极性码a8为1时表示储能系统处于充能状态需根据负荷和储能的总功率调整充电功率。将八位编码的第二位至第四位(段落码a7a6a5)作为调整数值字段,表示对应的能量交换调整数值段落起位置以及范围。将八位编码的第五位至第八位(段内码a4a3a2a1)作为检测数值字段,表示检测信号的数值在范围内的具体位置。可以理解的是,基于A律13折的编码根据二进制的编码表示各数值(例如用段内码表示检测信号的数值),根据基于A律13折的编码进行数据传输和编解码具有更快的速度,能有效提升对功率调整的速度。
图5所示为根据本发明实施例的调整储能系统的能量交换方式的流程示意图,包括步骤S44至S45。
在步骤S44中,当所述工作状态为所述能量释放状态时,根据所述控制信号确定对应的能量交换调整数值,并根据所述能量交换调整数值降低所述储能系统的输出功率,直至所述逆流信号消失。在本发明实施例中,例如在放电时刻(可参考储能削峰填谷时刻分配)出现逆流信号,并且在检测周期内检测到逆流功率值达到储能总额定功率P
储额的1/4到1/2之间,则基于上述规则和表1可实现编码:0(表示出现逆流需进行储能功率降额)001(量化段序号为1,即储能系统的输出功率降低为
起始段落为2)0011(段内码,起始段落2+4*量化间隔(1/8)=2.5,取倒数为
),即表示在当前检测周期产生逆流信号,且逆流功率值为
控制输出功率降低
图6所示为根据本发明实施例的降低储能系统的输出功率的流程示意图,包括步骤S441至S443。
在步骤S441中,根据所述能量交换调整数值降低所述储能系统的输出功率。在本发明实施例中,确定存在逆流信号时的逆流功率数值所处的数值区间对应的能量交换调整数值,例如根据储能总额定功率P
储额确定对应的能量交换调整数值,例如当逆流功率数值处于P
储额的
至
之间时,调整储能系统的输出功率降低
(即降低至
),当逆流功率数值处于P
储额的
至
之间时,调整储能系统的输出功率降低
(即降低至
),以此类推。可以理解的是,当逆流功率数值处于P
储额的
至1之间时,调整储能系统的输出功率为0。
例如,基于上述规则生成的控制信号的编码的第二位至第四位(即段落码)表示对应调节的能量交换调整数值,则根据控制信号的编码进行解码,可确定需要调整的能量交换调整数值,并根据该对应能量交换调整数值降低输出功率,例如控制信号的编码的第二位至第四位为001,则控制输出功率降低
(即输出功率降低为
)。
在步骤S442中,判断下一周期所述逆流信号是否消失。在本发明实施例中,在本周期调整了输出功率后,继续判断下一检测周期内是否还有逆流信号产生,若逆流信号消失则表示通过降低输出功率已消除逆流,无需继续调整,若逆流信号未消失则继续进行输出功率调整。
在步骤S443中,当所述逆流信号未消失时,根据所述能量交换调整数值的下一级能量交换调整数值继续降低所述输出功率,直至所述逆流信号消失,其中,所述下一级能量交换调整数值大于当前所述能量交换调整数值。在本发明实施例中,当逆流信号未消失时,则直接根据当前能量交换调整数值的下一级的数值继续降低输出功率,而不需重新进行计算和编码,有效提高控制效率。可以理解的是,在本发明实施例中,例如当前检测周期根据控制信号控制输出功率降低
若下一检测周期内逆流信号未消失,则直接控制输出功率降低
并以此类推,直至逆流信号消失,从而实现阶梯式的功率调整策略,有效减少出现逆流的情况。可以理解的是,能量交换调整数值的下一级的数值可为当前数值的倍数,或根据实际需求进行设置,本发明并不以此为限。设置下一级数值大于当前对应数值,可更快速消除逆流,保证整体系统运行的稳定性和可靠性。
在本发明实施例中,在步骤S443之后,还包括当所述输出功率降低至零而所述逆流信号仍未消失时,则发出异常报警信号。在本发明实施例中,若输出功率降为0时,逆流信号仍未消失,则表明可能有其他功率输出源导致逆流存在,则发出异常报警信号进行提示。
图7所示为根据本发明实施例的调整输出功率的具体流程示意图,根据周期性检测的检测信号判断是否出现逆流信号,并根据逆流功率值的大小所处的数值区间和对应的输出功率调整数值进行A律13折编码生成控制信号,并根据控制信号来降低输出功率(例如检测到逆流功率值处于
至
之间这个区间,则控制输出功率降低
),并在下一个检测周期判断逆流信号是否消失,若是则结束控制,否则直接进行下一级的输出功率调整(例如控制输出功率降低
),若下一检测周期逆流信号还未消失,则直接控制输出功率继续降低(例如控制输出功率降低
),以此类推,直至逆流信号消失,由此可实现对产生逆流的快速响应,有效消除逆流给系统带来的不利影响。
在步骤S45中,当所述工作状态为所述充能状态时,根据所述能量交换调整数值降低所述储能系统的充电功率。在本发明实施例中,根据所述充能功率信号的总功率数值所处的数值区间,确定对应的能量交换调整数值编码生成控制信号。在本发明实施例中,根据关口电表的有功功率读数可确定充能功率信号的总功率数值,根据储能系统的变压器上限和储能总额定功率P
储额确定对应的能量交换调整数值,例如划分多个数值区间为距离变压器上限为0至
之间、距离变压器上限为
至
之间、距离变压器上限为
至
之间…距离变压器上限为
以上。可以理解的是,在总功率数值距离变压器容量上限大于或等于
时,认为距离变压器上限还较远,则此时储能系统可进行全功率充电,对充电功率不做限制。
在本发明实施例中,当储能系统进行充能时,在厂区负载功率加上储能功率较为接近变压器上限时,需要降低充电功率以保证系统稳定运行。例如在充电时刻(可参考储能削峰填谷时刻分配)并且在检测周期内检测到总功率数值距离达到变压器上限的差值处于储能总额定功率P
储额的1/4到1/2之间,则基于上述规则和表1可实现编码:1(表示需进行储能充电功率降低)001(量化段序号为1,即储能系统的充电功率降低为
起始段落为2)0011(段内码,起始段落2+4*量化间隔(1/8)=2.5,取倒数为
),即表示在当前检测周期总功率数值差
逼近变压器上限,充电功率降低为
在本发明实施例中,在降低储能系统的充电功率之后,还包括重新获取所述充能功率信号,并判断是否满足所述储能功率调整条件。在充能状态下,每次调整充电功率后,需重新返回获取充能功率信号的总功率数值,并判断其逼近变压器上限的程度,由此进行相应控制,从而提高储能系统进行充电的稳定性和可靠性。
图8所示为根据本发明实施例的调整充电功率的具体流程示意图,在计算负荷和储能的总功率数值之后,判断其逼近变压器上限的程度,并根据总功率数值所处的数值区间和对应的充电功率调整数值进行A律13折编码生成控制信号,并根据控制信号来降低充电功率(例如总功率数值处于距离变压器上限
至
之间这个区间,则控制充电功率降低为
),并在下一个检测周期重新计算总功率数值,并进行相应控制,调整储能系统的充电功率(例如总功率数值处于距离变压器上限
至
之间这个区间,则控制充电功率降低为
),由此可有效消除超厂区变压器额定功率所带来的不利影响。
可以理解的是,本发明实施例所针对的储能形式不固定,可进行功率输入和输出的装置均可采用本发明实施例的储能功率调节方法进行控制。
采用本发明实施例的储能功率调节方法,通过获取工作状态来确定对应的检测信号,并根据检测信号判断是否在放电时出现逆流或充电时总功率接近变压器上限,并在满足储能功率调整条件时,根据逆流信号或充能功率信号的数值,根据预设规则进行快速编码生成信号编码,并根据信号编码确定控制信号来快速调整储能系统的能量交换方式,可有效避免功率调节下发控制精度的偏差,并根据控制信号阶梯式的调整储能功率,以消除逆流或避免出现变压器超额运行,且在出现逆流时,无需多次进行计算,当一次调整功率后仍存在逆流信号时,直接进行下一级的功率调节,实现功率控制调节的简单和快速响应,有效提高系统运行的稳定性和可靠性。
本发明第二方面的实施例还提供了一种储能系统,包括至少一个储能设备(例如储能集装箱或其他种类的储能设备),用于储存电能。在本发明实施例中,所储能系统应用如上所述的储能功率调节方法进行控制。
本发明第三方面的实施例还提供了一种储能功率调节装置。图9所示为根据本发明实施例的储能功率调节装置900的结构示意图,包括获取模块901、处理模块902和控制模块903。
获取模块901用于获取储能系统的工作状态,并根据所述工作状态获取对应检测信号,所述工作状态包括能量释放状态和/或充能状态,其中所述能量释放状态对应的检测信号包括逆流信号和逆流功率信号,所述充能状态对应的检测信号包括充能功率信号。
处理模块902用于根据所述检测信号判断所述储能系统是否满足储能功率调整条件;还用于当满足所述储能功率调整条件时,根据所述检测信号生成与所述检测信号的数值对应的信号编码。
控制模块903用于根据所述信号编码确定控制信号,并根据所述控制信号调整所述储能系统的能量交换方式。
在本发明实施例中,控制模块903还用于根据所述信号编码确定所述检测信号的数值所处的数值区间;根据每个所述数值区间设定对应的能量交换调整数值;根据所述能量交换调整数值生成所述控制信号。
在本发明实施例中,控制模块903还用于当所述工作状态为所述能量释放状态时,根据所述控制信号确定对应的能量交换调整数值,并根据所述能量交换调整数值降低所述储能系统的输出功率,直至所述逆流信号消失;当所述工作状态为所述充能状态时,根据所述能量交换调整数值降低所述储能系统的充电功率。
所述储能功率调节装置900的各个模块的更具体实现方式可以参见对于本发明的储能功率调节方法的描述,且具有与之相似的有益效果,在此不再赘述。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,应当理解的是,上述实施例是示例性的,不能解释为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。