CN113644675B - 一种5g基站光储电源的削峰填谷控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种5G基站光储电源削峰填谷控制方法，动态计算储能电池备电时长作为整流削峰功率约束，精确控制储能电池充放电功率以及整流模块补充输入功率，全天候保持最大化光伏功率。白天正值峰时段，最大化发挥了光伏的补充作用和储能电池的削峰作用；夜晚谷时段对储能电池充电，提高了系统能效，节约了基站电源用电成本。同时削峰填谷模式还具备自动切换至传统备电模式或者停电光储模式能力，提高了基站电源系统的备电可靠性和经济性。
Description
技术领域
本发明属于新型5G基站电源技术领域，尤其涉及一种5G基站光储电源的削峰填谷控制方法。
背景技术
传统的基站电源系统主要采用开关整流电源加储能备电的方式供应和保障基站负载电源需求，储能电池大多采用铅酸电池，少数基站采用锂电池，且储能一般作为纯后备电源使用，实际利用次数极少，无法真正发挥储能的能效作用。
随着5G基站的大规模部署，基站耗电量成倍增长，基站电源能效问题成为了基站电源改造升级的当务之急，特别是如何引入新能源供电系统、充分利用新能源系统发挥系统能效尤为关键。
针对新能源引入，切实可行的一种方案为市电光储能源一体化方案，但如何基于此方案实现光储能效最大化控制是当下迫切需要解决的问题，其关键点为如何实现综合能源一体化削峰填谷控制并基于此扩展构建多能互补协同控制策略。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种5G基站光储电源的削峰填谷控制方法，实现基站电源系统全天对市电光储综合能源的协同控制并达到能效最大化。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种5G基站光储电源的削峰填谷控制方法，包括如下步骤：
S11：判断市电是否正常；若市电停电或者故障，则进入步骤S12，若市电正常，则进入步骤S13；
S12：切换至光伏+储能供电后备模式；
S13：获取削峰填谷状态参数；
S14：判断是否处于谷时段；若正处于谷时段，则进入步骤S15，若不处于谷时段，则进入步骤S17；
S15：计算充电功率，接步骤S16；
S16：设置整流模块功率至储能电池充满；
S17：判断是否处于峰时段；若不处于峰时段，则进入步骤S18，若处于峰时段，则进入步骤S19；
S18：切换至光伏+整流供电标准模式；
S19：计算动态备电时长，计算整流模块目标功率，接步骤S20；
S20：根据整流模块目标功率设置整流模块输出功率；接步骤S11进入控制循环。
进一步的改进，所述5G基站光储电源包括整流模块，所述整流模块电连接有光伏模块和储能模块，整流模块、光伏模块及储能模块采用直流侧耦合的方式并接于直流母排连接，所述整流模块、光伏模块和储能模块均与管控单元通讯连接。
进一步的改进，所述的光伏+储能供电后备模式控制方式如下：
设置光伏模块中的MPPT的输出为最大功率；储能模块中的储能电池自动补偿负载差额功率，与光伏模块协同供应负载。
进一步的改进，所述的峰时段和谷时段通过管控单元远程或者本地设置读取，所述谷时段为TL，所述峰时段为TG。
进一步的改进，所述步骤S15中整流模块充电功率Pc目标值的计算方法如下：
Pc＝PL+Pb-Pv＝PZ+PB+Pb；
其中，Pc表示的是该状态下整流模块需要提供的总功率，Pb表示给储能电池充电的最大允许充电功率、Pv表示光伏当前实时发电功率、PL表示负载功率、PZ表示整流模块当前实时功率、PB表示储能电池实时充放功率，
转换为充电电流则满足：
其中Ic为充电电流，UD为母线电压。
进一步的改进，在所述步骤16设置整流模块功率对储能电池充电至满电后，母线电压UD等于均充电压UG，进入浮充模式，设置整流模块输出电压Uz＝Up，并取消充电功率设置，其中Uz表示整流模块输出电压遥控值，Up表示储能电池预设浮充值。
进一步的改进，所述步骤S19计算动态备电时长，动态备电时长tD、当前剩余储能电量Qs、储能电池实时功率PB、当前时间tn、峰时段开始时间ts之间满足：
为峰时段开始后储能电池累计放电量；PBt表示的是储能电池瞬时功率值，Δt表示的是积分时间增量，tn-ts为峰时段历史时长。
进一步的改进，所述步骤S19计算整流模块功率，目标整流模块功率Ps、光伏当前实时发电功率Pv、负载功率PL、峰时段结束时间tf、当前时间tn之间满足：
时间约束函数：
T＝tf-tn；
T为剩余削峰时长；
功率约束函数：
动态约束函数：
tD＝T；
得到剩余峰值段储能电池的平均放电功率，
其中功率约束函数转换为电流约束函数为：
其中IS为整流模块目标电流。
本发明的优点：
本发明提出的一种5G基站光储电源削峰填谷控制方法，动态计算储能电池备电时长作为整流削峰功率约束，精确控制储能电池充放电功率以及整流模块补充输入功率，全天候保持最大化光伏功率。白天正值峰时段，最大化发挥了光伏的补充作用和储能电池的削峰作用；夜晚谷时段对储能电池充电，提高了系统能效，节约了基站电源用电成本。同时削峰填谷模式还具备自动切换至传统备电模式或者停电光储模式能力，提高了基站电源系统的备电可靠性和经济性。
附图说明
图1为本发明本发明一种5G基站光储电源的削峰填谷控制方法流程图；
图2为本发明光储电源核心模块示意图；
图3为本发明峰时段、平时段、谷时段电价示意图。
图中：整流模块21、光伏模块22、储能模块23、线缆24、管控单元25。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
如图2所示，该方法所述5G基站光储电源核心模块主要包含光伏模块22(包含MPPT控制算法及DC/DC转换电路，具备最大输出限流遥调功能、开关机遥控功能)、整流模块21(包含AC/DC整流算法及电路，DC-48V输出，具备输出功率或电流遥调功能、开关机遥控功能、输出电压遥调功能)、储能模块23(含BMS电池管理系统的DC48V锂电池组)以及管控单元25(具备多种通信接口)。需要说明的是，5G基站光储电源除以上核心模块外还包含其他辅助模块，但以上核心模块说明不构成对本发明硬件模块的不当限制，其他实施例中可以对其进行当然性扩展，仍然属于本发明保护范畴。
如图1，步骤S12所述的光伏+储能供电后备模式为失去市电供应或者市电故障时，管控平台控制光伏模块MPPT为最大功率输出，储能电池自动补偿功率不足部分，与光伏模块协同供应负载。如此在失去市电的情况下依然能够优先利用光伏发电，延长储能电池后备供电时长。
如图1及图3，所述峰谷时间段可通过管控单元远程或者本地设置，通过步骤S13读取，一般分为谷时段TL，平时段TC，峰时段TG，各时段不连续，一天中交替出现，谷时段电价最低，峰时段电价最高，平时段按正常价计费。
如图1步骤S14判断在谷时段时进入步骤S15接S16，在设置整流模块功率至储能电池充满之前需要计算整流充电功率，充电功率PC、光伏功率PV、负载功率PL(等于光伏功率PV、整流模块实时功率PZ、储能电池实时功率PB之和)、储能最大允许充电功率Pb之间满足：
Pc＝PL+Pb-Pv＝PZ+PB+Pb；
转换为充电电流则满足：
(IC为充电电流，UD为母线电压)。
其中，Pc表示的是该状态下整流模块需要提供的总功率，Pb表示给储能电池充电的最大允许充电功率、Pv表示光伏当前实时发电功率、PL，表示负载功率、PZ表示整流模块当前实时功率、PB表示储能电池实时充放功率，表示储能电池当前或者充电或放电实际功率。
步骤S14判断在谷时段时进入步骤S15接S16，在设置整流模块功率对储能电池充电至满电后，特别地，判断母线电压UD等于均充电压UG(UG通过管控单元远程或者本地设置，通过步骤S13读取)，进入浮充模式，设置整流模块输出电压(预设值UF为浮充电压Uz＝Up；与UG类似)，取消充电功率设置，其中Uz表示整流模块输出电压遥控值，管控单元通过该值设置控制整流模块实际输出电压；Up表示储能电池预设浮充值，表示根据储能电池电压特性预先通过管控单元设定的系统浮充值，约表示该电压下电池处于满电压。
如此，谷时段计算充电功率，应考虑此时处于谷时段低电价，由市电+光伏协同供应基站负载和储能电池充电功率，且应当以最大允许充电功率对储能电池进行充电至满电，快速恢复储能电池的后备保障功能，一般而言，谷时段一般处于夜晚，光伏功率为零，主要的供电来源为市电，对此需要根据计算的充电功率PC设置整流模块输出功率。电池充至满电电压后需要转换为浮充模式，设置整流模块输出电压为系统母线电压，此时电池处于满电备电状态。
如图1步骤S18所述的光伏+整流供电标准模式为平时段TC时，基站负载由光伏模块及整流模块协同供电，管控平台控制光伏MPPT处于最大功率输出，此时需要设置整流模块输出功率限制值为负载功率，自动补偿光伏功率不足部分协同供应负载，此时储能电池处于静止后备状态，不对其进行充放电操作。如此，在平时段正常使用市电，不降低电池后备保障能力。
如图1在设置削峰整流功率之前需要根据所述的步骤S19计算动态备电时长，动态备电时长tD、当前剩余储能电量QS、储能电池实时功率PB、当前时间tn、峰时段开始时间ts之间满足：
为峰时段开始后储能电池累计放电量。
动态备电时长直接反应按照当前的负载功率水平储能电池的有效支撑时长，并作为后续整流模块削峰功率计算的约束条件。动态备电时长扩展应用后可在其它模式下(特别是市电故障后)作为系统救援时间参考。
进一步地，步骤S19需要计算整流模块功率，目标整流模块功率PS、光伏功率PV、负载功率PL(等于光伏功率PV、整流模块实时功率PZ、储能电池实时功率PB之和)、峰时段结束时间tf、当前时间tn之间满足：
时间约束函数：
T＝tf-tn；
(T为剩余削峰时长)；
功率约束函数：
动态约束函数：
tD＝T；
其中功率约束函数转换为电流约束函数为：
(IS为目标整流模块电流)
如此，系统能够根据当前峰时段累计放电量计算出历史峰时段平均功率，进而可计算出当前动态储能备电时长，进一步地，计算出储能满足全峰值段覆盖支撑的最小市电输入，最大化储能峰值时段能效，同时兼顾后备保障能力。
综述，本发明提出一种5G基站光储电源削峰填谷控制方法，能够动态计算储能电池备电时长作为整流功率约束，精确控制储能电池充放电功率以及整流模块补充输入功率，全天候保持最大化光伏功率。实现了白天峰时段，最大化发挥了光伏的补充作用和储能电池的削峰作用；夜晚谷时段对储能电池充电，提高了系统能效，节约了基站电源用电成本。同时削峰填谷模式还具备自动切换至传统备电模式或者停电光储模式能力，提高了基站电源系统的备电可靠性和经济性。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示。
Claims (1)
1.一种5G基站光储电源的削峰填谷控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S11：判断市电是否正常；若市电停电或者故障，则进入步骤S12，若市电正常，则进入步骤S13；
S12：切换至光伏+储能供电后备模式；
S13：获取削峰填谷状态参数；
S14：判断是否处于谷时段；若正处于谷时段，则进入步骤S15，若不处于谷时段，则进入步骤S17；
S15：计算充电功率，接步骤S16；
S16：设置整流模块功率至储能电池充满；
S17：判断是否处于峰时段；若不处于峰时段，则进入步骤S18，若处于峰时段，则进入步骤S19；
S18：切换至光伏+整流供电标准模式；
S19：计算动态备电时长，计算整流模块目标功率，接步骤S20；
S20：根据整流模块目标功率设置整流模块输出功率；接步骤S11进入控制循环；
所述5G基站光储电源包括整流模块，所述整流模块电连接有光伏模块和储能模块，整流模块、光伏模块及储能模块采用直流侧耦合的方式并接于直流母排连接，所述整流模块、光伏模块和储能模块均与管控单元通讯连接；
所述的光伏+储能供电后备模式控制方式如下：
设置光伏模块中的MPPT的输出为最大功率；储能模块中的储能电池自动补偿负载差额功率，与光伏模块协同供应负载；
所述的峰时段和谷时段通过管控单元远程或者本地设置读取，所述谷时段为TL，所述峰时段为TG；
所述步骤S15中整流模块充电功率Pc目标值的计算方法如下：
Pc＝PL+Pb-Pv＝PZ+PB+Pb；
其中，Pc表示的是该状态下整流模块需要提供的总功率，Pb表示给储能电池充电的最大允许充电功率、Pv表示光伏当前实时发电功率、PL表示负载功率、PZ表示整流模块当前实时功率、PB表示储能电池实时充放功率，
转换为充电电流则满足：
其中Ic为充电电流，UD为母线电压；
在所述步骤16设置整流模块功率对储能电池充电至满电后，母线电压UD等于均充电压UG，进入浮充模式，设置整流模块输出电压Uz＝Up，并取消充电功率设置，其中Uz表示整流模块输出电压遥控值，Up表示储能电池预设浮充值；
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所述步骤S19计算整流模块功率，目标整流模块功率Ps、光伏当前实时发电功率Pv、负载功率PL、峰时段结束时间tf、当前时间tn之间满足：
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T＝tf-tn；
T为剩余削峰时长；
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| CN113644675A (zh) | 2021-11-12 |
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| PB01 | Publication | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 411201 28 Bai Shi Road, Jing Kai District, Xiangtan, Hunan Applicant after: Weisheng Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 411201 28 Bai Shi Road, Jing Kai District, Xiangtan, Hunan Applicant before: WASION ELECTRIC Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |