CN112731803A - 储能系统充放电的控制方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及城市轨道交通的能量管理技术领域，公开了一种储能系统充放电的控制方法、装置、设备及可读存储介质。其中，该方法包括：获取储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量，电量包括充电量和放电量，电量变化量包括充电量变化量和放电量变化量；对储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定电压调整量，电压调整量包括充电调整量和放电调整量；基于充电调整量和放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值；基于充电阈值和放电阈值，控制储能系统的充放电状态。通过实施本发明，实现了充放电阈值的自适应调整，避免储能系统出现“充而不放”或“无法充电”的现象，提升了储能系统的节能效果。

Description

储能系统充放电的控制方法、装置、设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及城市轨道交通的能量管理技术领域，具体涉及一种储能系统充放电的控制方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
由于地铁站间距短，列车启停频繁，制动时产生的制动能量相当可观。现有城轨交通牵引供电系统中的变电所一般采用具有单向性的二极管不控整流器为列车提供能量。当有制动能量产生时，若附近没有正在牵引的列车，制动能量会被车载制动电阻转换为热能或者通过闸瓦摩擦消耗，造成了制动能量的浪费。再生制动的利用，既可以减少列车机械制动，延缓闸瓦磨损，降低闸瓦维护成本，又可以回收制动能量，达到节能减排的目的。为了能够充分利用再生制动能量，通常在城市轨道交通中使用储能系统，通过储能系统将牵引网中多余的能量吸收，并在列车牵引时释放能量从而达到能量回收利用的效果。
目前，城轨地面式储能系统通常采用固定阈值（充放电阈值为定值）的控制方式。但是受城市电网的影响，实际上空载电压是实时波动的，采用固定阈值的控制方式无法根据空载电压实时变化进行能量控制，导致储能系统“充而不放”或“无法充电”的现象发生。此外，目前还存在10kV侧电压换算的充放电阈值控制方式，由于10kV侧电压会受到城市电网和牵引电网侧的影响，利用10kV侧电压换算控制方式并不能准确反映出空载电压值；以及空载电压辨识控制方式，实际过程中牵引变电站的电流波动剧烈，对电压和电流的时间一致性要求较高，空载电压辨识控制方式推算空载电压值误差较大。由此可见，采用当前的充放电阈值控制方式对储能系统的充放电状态进行控制，难以达到较优的节能效果。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种储能系统充放电的控制方法、装置、设备及可读存储介质，以解决采用当前的充放电阈值控制方式对储能系统的充放电状态进行控制，节能效果较差的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种储能系统充放电的控制方法，包括如下步骤：获取储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量；所述电量包括充电量和放电量，所述电量变化量包括充电量变化量和放电量变化量；对所述储能系统的电量及电量变化量，以及所述变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定电压调整量；所述电压调整量包括充电调整量和放电调整量；基于所述充电调整量和所述放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值；基于所述充电阈值和所述放电阈值，控制所述储能系统的充放电状态。
本发明实施例提供的储能系统充放电的控制方法，通过获取储能系统的电量、电量变化量以及变电站输出量变化量，其中，电量包括充电量和放电量，电量变化量包括充电量变化量和放电量变化量；对储能系统的充电量、充电量变化量以及变电站输出量变化量进行模糊化处理进行模糊化处理，得到充电调整量；对放电量、放电量变化量以及变电站输出量变化量进行模糊化处理，得到放电调整量；基于充电调整量和放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值，并根据经过修正的充电阈值和放电阈值，对储能系统的充放电状态进行控制。该方法基于模糊控制对充电阈值和放电阈值进行实时修正，实现了储能系统充电阈值和放电阈值的自适应调整。在难以获得准确空载电压的情况下自适应调节储能系统的充电阈值和放电阈值，并基于该充电阈值和放电阈值控制储能系统的充放电状态，避免储能系统出现“充而不放”或“无法充电”的现象，提升了储能系统的节能效果。
结合第一方面，在第一方面的第一实施方式中，所述对所述储能系统的电量及电量变化量，以及所述变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定电压调整量，包括：获取预设模糊规则；基于所述预设模糊规则对所述储能系统的电量及电量变化量，以及所述变电站输出量变化量进行模糊化处理，得到对应于所述电量的第一隶属度、对应于所述电量变化量的第二隶属度以及对应于所述变电站输出量变化量的第三隶属度；基于所述第一隶属度、所述第二隶属度以及所述第三隶属度，推理模糊电压调整量，所述模糊电压调整量包括模糊充电调整量和模糊放电调整量；对所述模糊电压调整量进行解模糊化处理，分别得到所述模糊充电调整量对应的充电调整量，以及所述模糊放电调整量对应的放电调整量。
本发明实施例提供的储能系统充放电的控制方法，基于预设模糊规则对储能系统的电量、电量变化量以及变电站输出量变化量进行模糊化处理，得到对应于电量的第一隶属度、对应于电量变化量的第二隶属度以及对应于变电站输出量变化量的第三隶属度；基于第一隶属度、第二隶属度以及第三隶属度，推理出模糊电压调整量，其中，模糊电压调整量包括模糊充电调整量和模糊放电调整量；对模糊电压调整量进行解模糊化处理，分别得到模糊充电调整量对应的充电调整量以及模糊放电调整量对应的放电调整量。该方法通过储能系统的电量、电量变化量以及变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定储能系统的充电调整量以及放电调整量，实现了充电调整量以及放电调整量的自适应调整，从而保证了储能系统充电阈值和放电阈值的自适应调节，进而保证了储能系统充放电状态的控制准确性。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面的第二实施方式中，获取预设模糊规则，包括：获取储能系统投入时的变电站输出电量、储能系统不投入时的变电站输出电量、轨道列车再生失效能量以及轨道列车制动能量；基于所述储能系统投入时的变电站输出电量，以及所述储能系统不投入时的变电站输出电量，确定节能率；基于所述储能系统的充电量、所述轨道列车再生失效能量以及所述轨道列车制动能量，确定再生能量交互率；基于所述节能率和所述再生能量交互率，确定所述预设模糊规则。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面的第三实施方式中，所述节能率的计算公式为：
Figure 58026DEST_PATH_IMAGE001
其中，J 1 表示节能率，E sub_sc 表示储能系统投入时变电站的输出电量，E sub_nosc 表示储能系统不投入时变电站的输出电量；
所述再生能量交互率的计算公式为：
Figure 137977DEST_PATH_IMAGE002
其中，J 2 表示再生能量交互率，E sc_in 表示储能系统的充电量，E bra_res 表示轨道列车再生失效能量，所述轨道列车再生失效能量包括车载电阻消耗电量和空气制动消耗能量，E bra 表示轨道列车制动能量。
本发明实施例提供的储能系统充放电的控制方法，以储能系统投入时的变电站输出电量以及储能系统不投入时的变电站输出电量，确定节能率；以储能系统的充电量、轨道列车再生失效能量以及轨道列车制动能量，确定再生能量交互率。基于节能率和再生能量交互率确定预设模糊规则。该方法以节能率和再生能量交互率作为确定预设模糊规则的优化目标，进一步保证了储能系统的节能效果以及再生能量的利用率。
结合第一方面，在第一方面的第四实施方式中，所述基于所述充电调整量和所述放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值，包括：获取上一周期对应的历史充电阈值以及历史放电阈值，其中，所述周期为轨道列车的发车间隔；基于所述历史充电阈值以及所述充电调整量，修正当前周期的充电阈值；基于所述历史放电阈值以及所述放电调整量，修正当前周期的放电阈值。
结合第一方面第四实施方式，在第一方面的第五实施方式中，所述充电阈值和放电阈值的修正表达式如下：
Figure 366964DEST_PATH_IMAGE003
其中，ΔU char (k)表示为当前周期的充电调整量；ΔU dis (k)表示为当前周期的放电调整量；U char (k-1)表示上一周期的历史充电阈值；U dis (k-1)表示上一周期的历史放电阈值；U char (k)表示当前周期的充电阈值；U dis (k)表示当前周期的放电阈值。
本发明实施例提供的储能系统充放电的控制方法，通过获取上一周期对应的历史充电阈值以及历史放电阈值，并基于历史充电阈值以及充电调整量，修正当前周期的充电阈值，基于历史放电阈值以及放电调整量，修正当前周期的放电阈值。其中，周期为轨道列车的发车间隔。该方法通过轨迹列车的发车间隔作为周期对充电阈值和放电阈值进行自适应调整，避免储能系统出现“充而不放”或“无法充电”的现象，保证了储能系统充放电状态的控制准确性，提升了储能系统的节能效果。
结合第一方面，在第一方面的第六实施方式中，所述基于所述充电阈值和所述放电阈值，控制所述储能系统的充放电状态，包括：基于当前周期的所述充电阈值、所述放电阈值以及电压反馈信号，确定输出电流信号；基于电流反馈信号以及所述输出电流，确定储能系统的状态控制信号；基于所述状态控制信号，控制所述储能系统的充放电状态。
本发明实施例提供的储能系统充放电的控制方法，通过当前周期的充电阈值、放电阈值以及电压反馈信号，确定输出电流信号，基于电流反馈信号以及输出电流，确定储能系统的状态控制信号，通过该状态控制信号对储能系统的充放电状态进行控制。该方法基于双闭环控制系统对储能系统的充放电状态进行控制，实现了储能系统充放电状态的准确控制。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种储能系统充放电的控制装置，包括：获取模块，用于获取储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量；所述电量包括充电量和放电量，所述电量变化量包括充电量变化量和放电量变化量；模糊处理模块，用于对所述储能系统的电量及电量变化量，以及所述变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定电压调整量；所述电压调整量包括充电调整量和放电调整量；修正模块，用于基于所述充电调整量和所述放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值；控制模块，用于基于所述充电阈值和所述放电阈值，控制所述储能系统的充放电状态。
本发明实施例提供的储能系统充放电的控制装置，基于模糊控制对充电阈值和放电阈值进行实时修正，实现了储能系统充电阈值和放电阈值的自适应调整。在难以获得准确空载电压的情况下自适应调节储能系统的充电阈值和放电阈值，并基于该充电阈值和放电阈值控制储能系统的充放电状态，避免储能系统出现“充而不放”或“无法充电”的现象，提升了储能系统的节能效果。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或第一方面任一实施方式所述的储能系统充放电的控制方法。
根据第四方面，本发明实施例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存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行第一方面或第一方面任一实施方式所述的储能系统充放电的控制方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1示出了本发明实施例中地面式储能系统的拓扑结构图；
图2是根据本发明实施例的储能系统充放电的控制方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的储能系统充放电的控制方法的另一流程图；
图4是根据本发明实施例的储能系统充放电的控制方法的另一流程图；
图5是根据本发明实施例的储能系统充放电的控制方法的示意图；
图6是根据本发明实施例的预设模糊规则的示意图；
图7是根据本发明实施例的输入量与输出量的隶属度函数的示意图；
图8是根据本发明实施例的储能系统充放电的控制装置的结构框图；
图9是本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
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。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做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。
目前，城轨地面式储能系统通常采用固定阈值的控制方式。但是受城市电网的影响，实际上空载电压是实时波动的，采用固定阈值的控制方式无法根据空载电压实时变化进行能量控制，导致储能系统“充而不放”或“无法充电”的现象发生。因此，单纯的采用固定阈值的控制方式对储能系统的充放电状态进行控制，难以达到较优的节能效果。
基于此，本发明技术方案通过对充电阈值和放电阈值进行自适应调整，基于自适应调整的充电阈值和放电阈值控制储能系统的充放电状态，避免储能系统出现“充而不放”或“无法充电”的现象，提升了储能系统的节能效果。
根据本发明实施例，提供了一种储能系统充放电的控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种储能系统充放电的控制方法，可用于电子设备，例如电脑、平板电脑、地面式储能系统等，图2是根据本发明实施例的储能系统充放电的控制方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
S11，获取储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量，其中，电量包括充电量和放电量，电量变化量包括充电量变化量和放电量变化量。
储能系统为地面式储能系统，该地面式储能系统并联在直流母线上，其拓扑结构如图1所示。其中，地面式储能系统包括至少一组串联设置的储能元件和DCDC变换器。
基于图1所示的拓扑结构，电子设备可以获取储能系统在各个周期的充电量、放电量以及变电站输出量。根据各个周期的充电量、放电量以及变电站输出量可以获取到储能系统的充电量变化量、放电量变化量以及变电站输出量变化量。例如，当前周期的储能系统的充电量为E sc_in (k)、放电量为E sc_out (k)、变电站输出量为E sc_out (k)，则当前周期的充电量变化量ΔE sc_in (k)、放电量变化量ΔE sc_out (k)以及变电站输出量ΔE sub (k)的确定式如下：
Figure 837260DEST_PATH_IMAGE004
Figure 973843DEST_PATH_IMAGE005
S12，对储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定电压调整量，其中，电压调整量包括充电调整量和放电调整量。
地面式储能系统可以的包括充电模糊控制模块和放电模糊控制模块。充电模糊控制模块以储能系统的充电量、充电量变化量以及变电站输出量变化量作为输入，以充电调整量作为输出，将地面式储能系统的充电量、充电量变化量以及变电站输出量变化量输入充电模糊控制模块进行模糊处理，输出当前对应于地面式储能系统的充电调整量。
放电模糊控制模块以储能系统的放电量、放电量变化量以及变电站输出量变化量作为输入，以放电调整量作为输出，将地面式储能系统的放电量、放电量变化量以及变电站输出量变化量输入放电模糊控制模块进行模糊处理，输出当前对应于地面式储能系统的放电调整量。
S13，基于充电调整量和放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值。
充电阈值用于判断当前地面式储能系统是否存在可回收能量或是否需要充电；放电阈值用于判断当前地面式储能系统是否需要放电。具体地，将充电阈值与当前牵引电压进行比较，当牵引电压大于充电阈值时，判定存在可回收能量，当牵引电压小于所述充电阈值时，判定地面式储能系统需要充电。将放电阈值与当前牵引电压进行比较，当牵引电压小于放电阈值时，判定当前供电不足，地面式储能系统需要放电。其中，充电阈值和放电阈值通常选取在空载电压的附近，即放电阈值≤空载电压≤充电阈值。
由于空载电压的变化，充电阈值和放电阈值亦会发生改变，通过计算当前周期相对于上一周期的充电调整量以及放电调整量，并以充电调整量修正上一周期的充电阈值，得到当前周期的充电阈值，以放电调整量修正上一周期的放电阈值，得到当前周期的放电阈值。
S14，基于充电阈值和放电阈值，控制储能系统的充放电状态。
将当前周期的充电阈值及放电阈值分别与牵引电压进行比较，确定充电阈值与牵引电压之间的关系，以及放电阈值与牵引电压之间的关系。基于充电阈值与牵引电压的关系以及放电阈值与牵引电压的关系，确定地面式储能系统是否需要充电/放电，由此实现了充点阈值和放电阈值的自适应调整，从而实现了控制地面式储能系统的充放电状态的自适应调节。
本实施例提供的储能系统充放电的控制方法，通过获取储能系统的电量、电量变化量以及变电站输出量变化量，其中，电量包括充电量和放电量，电量变化量包括充电量变化量和放电量变化量；对储能系统的充电量、充电量变化量以及变电站输出量变化量进行模糊化处理进行模糊化处理，得到充电调整量；对放电量、放电量变化量以及变电站输出量变化量进行模糊化处理，得到放电调整量；基于充电调整量和放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值，并根据经过修正的充电阈值和放电阈值，对储能系统的充放电状态进行控制。基于模糊控制对充电阈值和放电阈值进行实时修正，实现了储能系统充电阈值和放电阈值的自适应调整。在难以获得准确空载电压的情况下自适应调节储能系统的充电阈值和放电阈值，并基于该充电阈值和放电阈值控制储能系统的充放电状态，避免储能系统出现“充而不放”或“无法充电”的现象，提升了储能系统的节能效果。
在本实施例中提供了一种储能系统充放电的控制方法，可用于地面式储能系统，图3是根据本发明实施例的储能系统充放电的控制方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：
S21，获取储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量，其中，电量包括充电量和放电量，电量变化量包括充电量变化量和放电量变化量。详细说明参见上述实施例对应步骤S11的相关描述，此处不再赘述。
S22，对储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定电压调整量，其中，电压调整量包括充电调整量和放电调整量。
具体地，上述步骤S22可以包括如下步骤：
S221，获取预设模糊规则。
预设模糊规则是用于进行模糊处理的模糊控制规则。具体地，如图5所示，上述步骤S221可以包括如下步骤：
（1）获取储能系统投入时的变电站输出电量、储能系统不投入时的变电站输出电量、轨道列车再生失效能量以及轨道列车制动能量。
储能系统投入时的变电站输出电量，是储能系统为牵引提供电量时变电站的输出电量；储能系统不投入时的变电站输出电量，是储能系统并未为牵引提供电量时变电站的输出电量；轨道列车再生失效能量包括车载电阻消耗电量和空气制动消耗能量，即轨道列车用制动能量回收的电能量，而该电能量并未转换为自身制动，而是在行驶过程中转换为车载电阻以及空气制动的消耗能量；轨道列车制动能量为列车行驶过程所需的制动能量。
（2）基于储能系统投入时的变电站输出电量，以及储能系统不投入时的变电站输出电量，确定节能率。
具体地，节能率的计算公式为：
Figure 580405DEST_PATH_IMAGE006
其中，J 1 表示节能率，E sub_sc 表示储能系统投入时变电站的输出电量，E sub_nosc 表示储能系统不投入时变电站的输出电量。
（3）基于储能系统的充电量、轨道列车再生失效能量以及轨道列车制动能量，确定再生能量交互率。
具体地，再生能量交互率的计算公式为：
Figure 839348DEST_PATH_IMAGE007
其中，J 2 表示再生能量交互率，E sc_in 表示储能系统的充电量，E bra_res 表示轨道列车再生失效能量，该轨道列车再生失效能量包括车载电阻消耗电量和空气制动消耗能量，E bra 表示轨道列车制动能量。
（4）基于节能率和再生能量交互率，确定预设模糊规则。
通过仿真不同充放电阈值下，地面式储能系统的充放电量和变电站输出电量的变化趋势，并以节能率J 1和再生能量交互率J 2为优化目标，确定充放电阈值与电量变化之间的规律，得到预设模糊规则。
以八通线土桥站到果园站线路为例，通过仿真不同充放电阈值下，地面式储能系统的充放电量和变电站输出电量的变化趋势，并以节能率J 1和再生能量交互率J 2为优化目标，确定充放电阈值与电量变化之间的规律，可以确定出预设模糊规则如图6所示。其中，图6a为充电量变化量ΔE sc_in 的模糊集合是“NB”时，充电量E sc_in 与变电站输出量变化量ΔE sub 和充电调整量ΔU char 之间的模糊集合关系对应图，例如，若ΔE sc_in 的模糊集合是“NB”，且E sc_in 的模糊集合是“VS”，且ΔE sub 的模糊集合是“NB”，那么ΔU char 的模糊集合是“NS”；若Δ E sc_in 的模糊集合是“NB”，且E sc_in 的模糊集合是“VB”，且ΔE sub 的模糊集合是“PB”，那么Δ U char 的模糊集合是“PS”。
图6b为ΔE sc_in 的模糊集合是“O”时，E sc_in 与ΔE sub 和ΔU char 之间的模糊集合关系对应图；图6c为ΔE sc_in 的模糊集合是“PB”时，E sc_in 与ΔE sub 和ΔU char 之间的模糊集合关系对应图；图6d为ΔE sc_out 的模糊集合是“NB”时，E sc_out 与ΔE sub 和ΔU dis 之间的模糊集合关系对应图；图6e为ΔE sc_out 的模糊集合是“O”时，E sc_out 与ΔE sub 和ΔU dis 之间的模糊集合关系对应图；图6f为ΔE sc_out 的模糊集合是“PB”时，E sc_out 与ΔE sub 和ΔU dis 之间的模糊集合关系对应图。其中，逻辑语言NB、O、PB分别代表负大、零、正大；逻辑语言VS、M、VB分别代表非常小、中等、非常大；逻辑语言NS、PS分别代表负小、正小。
S222，基于预设模糊规则对储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量进行模糊化处理，得到对应于电量的第一隶属度、对应于电量变化量的第二隶属度以及对应于变电站输出量变化量的第三隶属度。
充电模糊控制模块将上一周期内的充电量E sc_in 、充电量变化量ΔE sc_in 和变电站输出量变化量ΔE sub 进行模糊化处理，将其转换为论域的数值；同时，放电模糊控制模块将上一周期内的放电量E sc_out 、放电量变化量ΔE sc_out 和变电站输出量变化量ΔE sub 进行模糊化处理，将其转换为论域的数值。由此，可以分别确定出对应于电量的第一隶属度、对应于电量变化量的第二隶属度以及对应于变电站输出量变化量的第三隶属度。
以列车发车间隔作为一个周期k，计算全天时段的E sc_in (k)、ΔE sc_in (k)、E sc_out (k)、ΔE sc_out (k)以及ΔE sub (k)，根据其变化趋势确定合理的隶属度。隶属度函数中，对储能系统辅的充放电量的变化量（ΔE sc_in (k)、ΔE sc_out (k)）设计逻辑语言“NB、O、PB”分别代表“负大、零、正大”，对储能系统充放电量（E sc_in (k)、E sc_out (k)）设计逻辑语言“VS、M、VB”分别代表“非常小、中等、非常大”，对变电站输出量变化量ΔE sub (k)设计逻辑语言“NB、O、PB”分别代表“负大、零、正大”。根据实际负荷变化增加各输入量的模糊集合，对输出量（ΔU char 、ΔU dis ）设计逻辑语言“NB、NS、O、PS、PB”分别代表“负大，负小、零、正小、正大”。
以八通线梨园站安装1MW地面式储能装置为例，输入量与输出量的隶属度函数如图7所示，图7a确定储能系统的充电量变化量ΔE sc_in 或放电量变化量ΔE sc_out 的模糊集合为{NB,O,PB}，图7b确定储能系统的充电量E sc_in 或放电量E sc_out 的模糊集合为{VS,M,VB}，图7c确定变电站输出量变化量ΔE sub 的模糊集合为{NB,O,PB}，图7d确定充电调整量ΔU char 或放电调整量ΔU dis 的模糊集合为{NB,O,PB}。
S223，基于第一隶属度、第二隶属度以及第三隶属度，推理模糊电压调整量，其中，模糊电压调整量包括模糊充电调整量和模糊放电调整量。
利用模糊逻辑，通过模糊规则库对第一隶属度、第二隶属度以及第三隶属度进行模糊推理，将各个推理结果进行整合得到最终的模糊推理结果，即模糊电压调整量。
S224，对模糊电压调整量进行解模糊化处理，分别得到模糊充电调整量对应的充电调整量，以及模糊放电调整量对应的放电调整量。
通过预设模糊规则确定与其对应的解模糊规则，基于解模糊规则对模糊充电调整量和模糊放电调整量进行解模糊化处理，由此得到对应于模糊充电调整量的充电调整量，以及对应于模糊放电调整量的放电调整量。
S23，基于充电调整量和放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值。详细说明参见上述实施例对应步骤S13的相关描述，此处不再赘述。
S24，基于充电阈值和放电阈值，控制储能系统的充放电状态。详细说明参见上述实施例对应步骤S14的相关描述，此处不再赘述。
本发明实施例提供的储能系统充放电的控制方法，以储能系统投入时的变电站输出电量以及储能系统不投入时的变电站输出电量，确定节能率；以储能系统的充电量、轨道列车再生失效能量以及轨道列车制动能量，确定再生能量交互率。基于节能率和再生能量交互率确定预设模糊规则。以节能率和再生能量交互率作为确定预设模糊规则的优化目标，进一步保证了储能系统的节能效果以及再生能量的利用率。基于预设模糊规则对储能系统的电量、电量变化量以及变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定储能系统的充电调整量以及放电调整量，实现了充电调整量以及放电调整量的自适应调整，从而保证了储能系统充电阈值和放电阈值的自适应调节，进而保证了储能系统充放电状态的控制准确性。
在本实施例中提供了一种储能系统充放电的控制方法，可用于地面式储能系统，图4是根据本发明实施例的储能系统充放电的控制方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：
S31，获取储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量，其中，电量包括充电量和放电量，电量变化量包括充电量变化量和放电量变化量。详细说明参见上述实施例对应步骤S21的相关描述，此处不再赘述。
S32，对储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定电压调整量，其中，电压调整量包括充电调整量和放电调整量。详细说明参见上述实施例对应步骤S22的相关描述，此处不再赘述。
S33，基于充电调整量和放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值。
具体地，上述步骤S33可以包括如下步骤：
S331，获取上一周期对应的历史充电阈值以及历史放电阈值，其中，周期为轨道列车的发车间隔。
历史充电阈值为当前周期对应的上一周期的充电阈值，历史放电阈值为当前周期对应的上一周期的放电阈值。电子设备可以对地面式储能系统的电压/电流，以及变电站的电压/电流进行实时采样，每隔一个发车间隔计算一次变电站输出量变化量ΔE sub 、储能系统的充放电量（E sc_in (k)、E sc_out (k)）和储能系统的充放电量变化量（ΔE sc_in (k)、ΔE sc_out (k)）作为输入量，经过模糊化处理，即可得到修正下一周期的充电阈值的充电调整量Δ U char 以及修正下一周期的放电阈值的放电调整量ΔU dis 。即当前周期的充电阈值和放电阈值是在上一周期的历史充电阈值以及历史放电阈值为基础上计算得到的。
S332，基于历史充电阈值以及充电调整量，修正当前周期的充电阈值。
具体地，充电阈值的修正表达式如下：
Figure 531360DEST_PATH_IMAGE008
其中，ΔU char (k)表示为当前周期的充电调整量；U char (k-1)表示上一周期的历史充电阈值；U char (k)表示当前周期的充电阈值。
S333，基于历史放电阈值以及放电调整量，修正当前周期的放电阈值。
放电阈值的修正表达式如下：
Figure 471635DEST_PATH_IMAGE009
其中，ΔU dis (k)表示为当前周期的放电调整量；U dis (k-1)表示上一周期的历史放电阈值；U dis (k)表示当前周期的放电阈值。
S34，基于充电阈值和放电阈值，控制储能系统的充放电状态。
具体地，如图7所示，上述步骤S34可以包括如下步骤：
S341，基于当前周期的充电阈值、放电阈值以及电压反馈信号，确定输出电流信号。
将当前周期的充电阈值输入至双闭环控制系统的电压外环，电压外环采用PI反馈控制方式，以牵引电压U dc 作为电压反馈信号，结合当前周期的充电阈值以及牵引电压，通过电压外环可以得到输出电流信号i hess 。
同理，将当前周期的放电阈值输入至双闭环控制系统的电压环，电压环采用PI反馈控制方式，以牵引电压U dc 作为电压反馈信号，结合当前周期的放电阈值以及牵引电压，通过电压环得到输出电流信号i hess 。
S342，基于电流反馈信号以及输出电流，确定储能系统的状态控制信号。
以电压环输出的电流信号i hess 作为双闭环控制系统的电流内环的输入信号，电压外环采用PI反馈控制方式，以储能系统的电流信号i sc 和i bat 作为电流反馈信号，结合电流信号i hess 和储能系统的电流信号i sc 和i bat 可以得到控制DCDC变换器的PWM波，即充放电状态的状态控制信号。
S343，基于状态控制信号，控制储能系统的充放电状态。
电子设备可以基于充电状态对应的状态控制信号以及放电状态对应的状态控制信号，分别控制储能系统的充电状态和放电状态。由此，实现了储能系统充放电状态的灵活控制，避免了采用固定阈值的控制储能系统的充放电状态而导致储能系统出现“充而不放”或“无法充电”的现象。
本实施例提供的储能系统充放电的控制方法，通过以轨迹列车的发车间隔作为周期对充电阈值和放电阈值进行自适应调整，避免储能系统出现“充而不放”或“无法充电”的现象，保证了储能系统充放电状态的控制准确性，提升了储能系统的节能效果。通过当前周期的充电阈值、放电阈值以及电压反馈信号，确定输出电流信号，基于电流反馈信号以及输出电流，确定储能系统的状态控制信号，通过该状态控制信号对储能系统的充放电状态进行控制。基于双闭环控制系统对储能系统的充放电状态进行控制，进一步保证了储能系统充放电状态的准确控制。
在本实施例中还提供了一种储能系统充放电的控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本实施例提供一种储能系统充放电的控制装置，如图8所示，包括：
获取模块41，用于获取储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量，其中，电量包括充电量和放电量，电量变化量包括充电量变化量和放电量变化量。详细说明参见上述方法实施例对应的相关描述，此处不再赘述。
模糊处理模块42，用于对储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定电压调整量，其中，电压调整量包括充电调整量和放电调整量。详细说明参见上述方法实施例对应的相关描述，此处不再赘述。
修正模块43，用于基于充电调整量和放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值。详细说明参见上述方法实施例对应的相关描述，此处不再赘述。
控制模块44，用于基于充电阈值和放电阈值，控制储能系统的充放电状态。详细说明参见上述方法实施例对应的相关描述，此处不再赘述。
本实施例提供的储能系统充放电的控制装置，基于模糊控制对充电阈值和放电阈值进行实时修正，实现了储能系统充电阈值和放电阈值的自适应调整。在难以获得准确空载电压的情况下自适应调节储能系统的充电阈值和放电阈值，并基于该充电阈值和放电阈值控制储能系统的充放电状态，避免储能系统出现“充而不放”或“无法充电”的现象，提升了储能系统的节能效果。
本实施例中的储能系统充放电的控制装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种电子设备，具有上述图8所示的储能系统充放电的控制装置。
请参阅图9，图9是本发明可选实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：至少一个处理器501，例如CPU（Central Processing Unit，中央处理器），至少一个通信接口503，存储器504，至少一个通信总线502。其中，通信总线502用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口503可以包括显示屏（Display）、键盘（Keyboard），可选通信接口503还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器504可以是高速RAM存储器（Random Access Memory，易挥发性随机存取存储器），也可以是非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。存储器504可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器501的存储装置。其中处理器501可以结合图8所描述的装置，存储器504中存储应用程序，且处理器501调用存储器504中存储的程序代码，以用于执行上述任一方法步骤。
其中，通信总线502可以是外设部件互连标准（peripheral componentinterconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extended industry standardarchitecture，简称EISA）总线等。通信总线502可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器504可以包括易失性存储器（英文：volatile memory），例如随机存取存储器（英文：random-access memory，缩写：RAM）；存储器也可以包括非易失性存储器（英文：non-volatile memory），例如快闪存储器（英文：flash memory），硬盘（英文：hard diskdrive，缩写：HDD）或固态硬盘（英文：solid-state drive，缩写：SSD）；存储器504还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器501可以是中央处理器（英文：central processing unit，缩写：CPU），网络处理器（英文：network processor，缩写：NP）或者CPU和NP的组合。
其中，处理器501还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路（英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC），可编程逻辑器件（英文：programmable logic device，缩写：PLD）或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件（英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD），现场可编程逻辑门阵列（英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA），通用阵列逻辑（英文：generic arraylogic, 缩写：GAL）或其任意组合。
可选地，存储器504还用于存储程序指令。处理器501可以调用程序指令，实现如本申请图1和3实施例中所示的储能系统充放电的控制方法。
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的储能系统充放电的控制方法的处理方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OnlyMemory，ROM）、随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）、快闪存储器（FlashMemory）、硬盘（Hard Disk Drive，缩写：HDD）或固态硬盘（Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种储能系统充放电的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量；所述电量包括充电量和放电量，所述电量变化量包括充电量变化量和放电量变化量；
对所述储能系统的电量及电量变化量，以及所述变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定电压调整量；所述电压调整量包括充电调整量和放电调整量；
基于所述充电调整量和所述放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值；
基于所述充电阈值和所述放电阈值，控制所述储能系统的充放电状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述储能系统的电量及电量变化量，以及所述变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定电压调整量，包括：
获取预设模糊规则；
基于所述预设模糊规则对所述储能系统的电量及电量变化量，以及所述变电站输出量变化量进行模糊化处理，得到对应于所述电量的第一隶属度、对应于所述电量变化量的第二隶属度以及对应于所述变电站输出量变化量的第三隶属度；
基于所述第一隶属度、所述第二隶属度以及所述第三隶属度，推理模糊电压调整量，所述模糊电压调整量包括模糊充电调整量和模糊放电调整量；
对所述模糊电压调整量进行解模糊化处理，分别得到所述模糊充电调整量对应的充电调整量，以及所述模糊放电调整量对应的放电调整量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取预设模糊规则，包括：
获取储能系统投入时的变电站输出电量、储能系统不投入时的变电站输出电量、轨道列车再生失效能量以及轨道列车制动能量；
基于所述储能系统投入时的变电站输出电量，以及所述储能系统不投入时的变电站输出电量，确定节能率；
基于所述储能系统的充电量、所述轨道列车再生失效能量以及所述轨道列车制动能量，确定再生能量交互率；
基于所述节能率和所述再生能量交互率，确定所述预设模糊规则。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述节能率的计算公式为：
Figure 119671DEST_PATH_IMAGE001
其中，J 1 表示节能率，E sub_sc 表示储能系统投入时变电站的输出电量，E sub_nosc 表示储能系统不投入时变电站的输出电量；
所述再生能量交互率的计算公式为：
Figure 240074DEST_PATH_IMAGE002
其中，J 2 表示再生能量交互率，E sc_in 表示储能系统的充电量，E bra_res 表示轨道列车再生失效能量，所述轨道列车再生失效能量包括车载电阻消耗电量和空气制动消耗能量，E bra 表示轨道列车制动能量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述充电调整量和所述放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值，包括：
获取上一周期对应的历史充电阈值以及历史放电阈值，其中，所述周期为轨道列车的发车间隔；
基于所述历史充电阈值以及所述充电调整量，修正当前周期的充电阈值；
基于所述历史放电阈值以及所述放电调整量，修正当前周期的放电阈值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述充电阈值和放电阈值的修正表达式如下：
Figure 285390DEST_PATH_IMAGE003
其中，ΔU char (k)表示为当前周期的充电调整量；ΔU dis (k)表示为当前周期的放电调整量；U char (k-1)表示上一周期的历史充电阈值；U dis (k-1)表示上一周期的历史放电阈值；U char (k)表示当前周期的充电阈值；U dis (k)表示当前周期的放电阈值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述充电阈值和所述放电阈值，控制所述储能系统的充放电状态，包括：
基于当前周期的所述充电阈值、所述放电阈值以及电压反馈信号，确定输出电流信号；
基于电流反馈信号以及所述输出电流，确定储能系统的状态控制信号；
基于所述状态控制信号，控制所述储能系统的充放电状态。
8.一种储能系统充放电的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取储能系统的电量及电量变化量，以及变电站输出量变化量；所述电量包括充电量和放电量，所述电量变化量包括充电量变化量和放电量变化量；
模糊处理模块，用于对所述储能系统的电量及电量变化量，以及所述变电站输出量变化量进行模糊化处理，确定电压调整量；所述电压调整量包括充电调整量和放电调整量；
修正模块，用于基于所述充电调整量和所述放电调整量分别修正充电阈值和放电阈值；
控制模块，用于基于所述充电阈值和所述放电阈值，控制所述储能系统的充放电状态。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-7任一项所述的储能系统充放电的控制方法。
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存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1-7任一项所述的储能系统充放电的控制方法。
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