CN114069676A - 一种基于soc均分的电池储能电站agc控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，电池储能电站包括：若干个储能设备，包括如下步骤：获取并解析AGC调度指令的目标交换有功功率值；依据目标交换有功功率值，计算电池储能电站的总目标输出功率；依据总目标输出功率，基于SOC均分方式计算每台储能设备的功率分配值及相应的控制执行阶段。根据各个储能设备实时SOC值之间的相对大小按比例进行目标输出功率的分配，使各台储能设备在运行中自动将SOC值调整到基本相同的状况，更久地维持储能电站拥有较高的充放电调节能力；减少了储能设备的充放电切换次数，提高储能设备的使用寿命，适用于各种类型的电池储能电站的AGC控制系统软件，满足储能电站的需求。
Description
技术领域
本发明涉及新能源存储控制技术领域，特别涉及一种基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法。
背景技术
为促进能源产业优化升级，实现清洁低碳发展，近年来，我国大力发展清洁能源，风电、光伏实现跨越式大发展，新能源装机容量占比日益提高。然而风电、光伏发电具有波动性、间歇性，它们的并网给电网从调控运行到安全控制等诸多方面带来了不利影响，极大地限制了清洁能源的有效利用。为了促进新能源发电的消纳，目前世界各国都投入了大量的人力物力进行大规模电池储能技术的研究。电池储能作为电能存储的重要方式，具有效率高、应用灵活、响应速度快等优点，它的功率和能量可根据不同应用需求灵活配置，并且不受地理资源等外部条件的限制，适合大规模应用和批量化生产。所以它在配合新能源并网发电，电网运行辅助等方面具有不可替代的地位。
电池储能电站作为电网侧的“充电宝”，可以为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应等多种服务，有效实地现电网削峰填谷，缓解高峰供电压力，促进新能源消纳，为电网安全稳定运行提供了新的途径。它不仅有利于电网的安全稳定运行，而且当出现极端天气状况时，还能够保护重要用户的持续供电。因此，电池储能电站与集中/分布式新能源发电联合应用，是解决风电、光伏等新能源发电并网问题的有效途径之一，将成为支撑我国清洁能源发展战略的重大关键技术。
电池储能电站的主要设备是储能电池，也称为蓄电池，过去以铅酸电池为主，它的造价成本低，但是对环境危害较大；因此逐渐被锂离子电池、铅炭电池、钠硫电池、液流电池等所替代。
电池储能电站虽然具有占地面积少，消峰填谷效果明显，对调度命令响应速度快等优点；但是它的缺点也很明显，就是蓄电池的购买价钱高，使用寿命短，且单体容量有限，导致电站对蓄电池的需求量大，前期投资也大，成为了困扰电池储能电站建设的一大痛点。对于已建设好的电池储能电站，如何维护与保养好蓄电池，提高蓄电池的利用效率，增加蓄电池的使用寿命，也成为电池储能电站业主的关注点之一。因此，在电池储能电站自动发电控制(AGC)策略的有功功率分配方案中，要求考虑各组蓄电池的当前剩余容量百分值(SOC)，已成为大多数储能电站业主的共同需求。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，根据各个储能设备实时SOC值之间的相对大小按比例进行目标输出功率的分配，使各台储能设备在运行中自动将SOC值调整到基本相同的状况，更久地维持储能电站拥有较高的充放电调节能力；减少了储能设备的充放电切换次数，提高储能设备的使用寿命，适用于各种类型的电池储能电站的AGC控制系统软件，满足储能电站的需求。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，所述电池储能电站包括：若干个储能设备，包括如下步骤：
获取并解析AGC调度指令的目标交换有功功率值；
依据所述目标交换有功功率值，计算电池储能电站的总目标输出功率；
依据所述总目标输出功率，基于SOC均分方式计算每台储能设备的功率分配值及相应的控制执行阶段。
进一步地，所述计算电池储能电站的总目标输出功率，包括：
依据所述目标交换有功功率值，结合实际交换有功功率值计算AGC目标功率增量；
根据目标交换有功功率值、储能电站的规模、储能设备配置信息及相关的配置参数，计算电站需要额外补偿的有功功率；
根据每一台储能的充放电闭锁情况，计算可调节的储能集合，同时统计它们的总当前输出功率、总灵敏度功率；
计算可调节储能集合的总目标输出功率。
进一步地，所述基于SOC均分方式计算每台储能设备的功率分配值及相应的控制执行阶段，包括：
判断所述总目标输出功率是否大于总灵敏度功率；
如是则按照所述SOC均分方式执行所述储能设备的有功功率放电操作；
如否，则判断所述总目标输出功率是否小于所述总灵敏度的负值；
当所述总目标输出功率小于所述总灵敏度的负值时，按照所述SOC均分方式执行所述储能设备的有功功率充电操作；
当所述总目标输出功率大于或等于所述总灵敏度的负值时，将所述储能设备的有功功率调节为零。
进一步地，所述按照所述SOC均分方式执行所述储能设备的有功功率放电操作，包括：
计算待调节所述储能设备的总可减容量和可持续放电时间；
判断所述总目标输出功率是否小于0或所述单台储能设备的剩余容量是否小于所述储能设备的允许剩余容量下限；
如是，则将所述单台储能设备的有功功率调零；
如否，则计算所述单台储能设备的计划有功功率，并按照所述计划有功功率调节所述储能设备的有功出力。
进一步地，所述储能设备的总可减容量和所述可持续放电时间分别为：
其中，第i(i＝1,2,…,n)台所述单台储能设备的容量为Si、当前剩余容量为SOCi、所述允许剩余容量下限为minSOCi，所述总目标输出功率为aimOP，所述总可减容量为curDS，所述可持续放电时间为td。
进一步地，所述储能设备的计划有功功率为：
其中，第i(i＝1,2,…,n)台所述单台储能设备的容量为Si、当前剩余容量为SOCi、所述允许剩余容量下限为minSOCi，所述总目标输出功率为aimOP，所述可持续放电时间为td。
进一步地，所述计算所述储能设备的计划有功功率之后，还包括：
判断所述计划有功功率是否小于零值死区功率或大于最大放电有功功率；
如是，则修正所述计划有功功率；
若所述计划有功功率小于零值死区功率，则计划有功功率修正为零值死区功率；
若所述计划有功功率大于最大放电有功功率，则计划有功功率修正为最大放电有功功率。
进一步地，所述按照所述SOC均分方式执行所述储能设备的有功功率充电操作，包括：
计算待调节所述储能设备的总可增容量和可持续充电时间；
判断所述总目标输出功率是否大于0或所述单台储能设备的剩余容量是否大于所述储能设备的允许剩余容量上限；
如是，则将所述单台储能设备的有功功率调零；
如否，则计算所述单台储能设备的计划有功功率，并按照所述计划有功功率调节所述单台储能设备的有功出力。
进一步地，所述总可增容量和所述可持续充电时间分别为：
其中，第i(i＝1,2,…,n)台所述单台储能设备的容量为Si、当前剩余容量为SOCi、所述允许剩余容量上限为maxSOCi，所述总目标输出功率为aimOP，总储能目标充电功率为aimCP，总可增容量为curCS，可持续充电时间为tc。
进一步地，所述单台储能设备的计划有功功率为：
其中，第i(i＝1,2,…,n)台所述单台储能设备的容量为Si、当前剩余容量为SOCi、所述允许剩余容量上限为maxSOCi，所述总目标输出功率为aimOP，可持续充电时间为tc。
进一步地，所述计算所述储能设备的计划有功功率之后，还包括：
判断所述计划有功功率是否大于零值死区功率的负值或小于最大放电有功功率的负值；
如是，则修正所述计划有功功率；
若所述计划有功功率大于零值死区功率的负值，则计划有功功率修正为零值死区功率的负值；
若所述计划有功功率小于最大放电有功功率的负值，则计划有功功率修正为最大放电有功功率的负值。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
根据各个储能设备实时SOC值之间的相对大小按比例进行目标输出功率的分配，使各台储能设备在运行中自动将SOC值调整到基本相同的状况，更久地维持储能电站拥有较高的充放电调节能力；减少了储能设备的充放电切换次数，提高储能设备的使用寿命，适用于各种类型的电池储能电站的AGC控制系统软件，满足储能电站的需求。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法流程图；
图2是本发明实施例提供的基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法逻辑图；
图3是本发明实施例提供的储能设备有功功率放电操作流程图；
图4是本发明实施例提供的储能设备有功功率充电操作流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
电池储能电站的储能系统由电池系统、储能逆变器设备(PCS)、电池管理系统(BMS)、配电装置等组成。电池储能电站中，多个单体电池串联构成一个电池簇，多个电池簇并联构成一个电池堆，所有这些电池构成了电站的电池系统。一个储能逆变器设备(PCS)负责管理一个或两个电池堆的交直流转换及充放电功率的大小，一个储能电站包含多个可以调节一组蓄电池输出功率大小的储能逆变器设备。本文中提到的一台储能设备，是指一个储能逆变器设备及其控制的电池系统，以及他们的附属设备。调节储能设备的充放电功率，均是通过给储能逆变器下发功率控制命令来实现的。
电池储能技术是指以蓄电池为载体，将电能以化学能形式进行储存和释放的一系列相关技术。蓄电池不同于风电、光伏等新能源发电电源，它既可以输出电能(称为放电)，也可以吸收电能(称为充电)。蓄电池进行充电过程中，从电网吸收电能，将电能转化为化学能，并储存在自身中；蓄电池进行放电过程中，往电网释放电能，将自身的化学能转化为电能，并输送给电网。
一台储能设备的蓄电池堆从电网吸收电能的总电流容量是有限的，称为额定容量(单位为Ah)；由于蓄电池堆设计好后的额定电压(单位为kV)是确定的，所以它的总电能容量(单位为kWh，数值为额定电压与额定容量的乘积)也是确定的。本文中的储能设备容量是指它的总电能容量。储能设备实际存储的电能容量占它的总电能容量的百分比值，称为当前剩余容量百分值，简称为剩余容量，缩写为SOC，单位为％，取值范围为[0～100]。
当储能设备充电时，它的SOC值会逐渐增大，增大到100时就不能再增大了，也不能再充电了(处于浮充或禁止充电状态)；当储能设备放电时，它的SOC值会逐渐减小，减小到0时就不能再减小了，也不能再放电了(处于禁止放电状态)。储能设备在SOC值很低时进行放电，它输出的电能质量较差，并且蓄电池存储的化学能很难以全部转化为电能释放出来；储能设备在SOC值很高时进行充电，设备存在受损甚至爆炸的隐患。为了电网的安全稳定运行，也为了维护与保养好储能设备，防止储能设备受损，延长它的使用寿命，要求储能设备充电过程中SOC值增长到一定的高度时停止充电，这个SOC临界值称为允许剩余容量上限；要求储能设备放电过程中SOC值减小到一定的数值时停止放电，这个SOC临界值称为允许剩余容量下限。
只有储能设备的SOC值位于允许剩余容量下限与允许剩余容量上限之间时，才允许储能设备正常进行充放电操作及充放电形式转换。SOC值大于等于允许剩余容量上限，则禁止储能设备充电操作；SOC值小于等于允许剩余容量下限，则禁止储能设备放电操作。除了允许剩余容量上下限值的限制外，储能设备还有许多充电闭锁、放电闭锁条件的限制。当某个储能设备既禁止了充电操作，又禁止了放电操作时，该储能设备就处于有功功率不可调节状态。
储能设备在额定电压下，理论上允许的充放电电流范围是很大的，但是为了维护储能设备的各项性能指标，提高能量的转换效率，并保证输出的电能质量，会给储能设备设定一个允许最大放电电流，对应的输出有功功率称为最大放电有功功率；会给储能设备设定一个允许最大充电电流，对应的流入有功功率称为最大充电有功功率。电网正常运行中，应该维持储能设备的充放电有功功率在最大充电有功功率与最大放电有功功率之间。
某些类型的储能设备在充放电有功功率的绝对值很小时，输出的电能质量很差，此时会给它设定一个零值死区功率，要求储能设备正常的充放电有功功率绝对值大于等于零值死区功率。
在给定的功率调节命令下，储能设备输出的有功功率与命令值之间存在一定偏差及波动性，这个偏差的最大幅度，称为有功功率灵敏度。
因此，电池储能电站的AGC控制系统中，一台储能设备至少具有以下属性：容量S、当前剩余容量SOC、允许剩余容量上限maxSOC、允许剩余容量下限minSOC、最大放电有功功率maxDP、最大充电有功功率maxCP、实际有功功率curP、零值死区功率deadP，有功功率灵敏度zeroP。
在电池储能电站的AGC控制系统中，传统的储能AGC均分控制调节方法是：当需要所有储能设备放电时，每一台储能设备的目标放电功率，是按照它的最大放电功率在总的最大放电功率中的占比成比例分配总的储能目标放电功率；当需要所有储能设备充电时，每一台储能设备的目标充电功率，是按照它的最大充电功率在总的最大充电功率中的占比成比例分配总的储能目标充电功率。
设储能电站共有n台可参与放电功率调节的储能设备，第i(i＝1,2,…,n)台储能设备的最大放电有功功率为maxDPi，最大充电有功功率为maxCPi，实际有功功率为curPi，根据AGC目标功率需要所有储能设备增加的有功功率为addP，则储能设备总的最大放电功率为maxDP，总的最大充电功率为maxCP，总的目标输出功率为aimOP，有
若aimOP>0，则需要所有储能设备放电，总的储能目标放电功率aimDP＝aimOP。第i(i＝1,2,…,n)台储能设备的目标放电功率为planPi，有
若aimOP<0，则需要所有储能设备充电，总的储能目标充电功率aimCP＝-aimOP。第i(i＝1,2,…,n)台储能设备的目标输出功率为planPi，有
上式中，由于aimOP<0，故planPi<0。planPi的负号表示需要充电，其绝对值为目标充电功率aimCPi的大小，aimCPi＝-planPi。
当所有储能设备的最大放电功率、最大充电功率彼此相等时，则储能AGC均分控制调节策略中，每一台储能设备调节的放电功率都相同，都为总放电功率目标值的n分之一；每一台储能设备调节的充电功率都相同，都为总充电功率目标值的n分之一。
在传统的储能AGC均分控制调节方法中，也会考虑每一台储能设备的SOC值，但是它只用于判断SOC值是否超出了允许剩余容量下限与允许剩余容量上限之间的范围，从而决定该储能设备是否参与放电功率或充电功率的分配方案及功率调节。在参与功率分配方案的所有储能设备中，不考虑各台储能设备之间的SOC值差异。所以储能设备的SOC值与储能设备之间的功率分配方案不相干。
这种调节方式的优点是：计算简单，易于测试与验收时进行检验。它的缺点是：没有考虑不同储能之间SOC的差异。因此，持续放电过程中SOC值小的储能设备较早地将SOC下降到允许剩余容量下限，从而退出放电储能设备列表，导致储能电站总的放电能力下降；持续充电过程中SOC值大的储能设备较早地将SOC上升到允许剩余容量上限，从而退出充电储能设备列表，导致储能电站总的充电能力下降。并且，这种功率控制方案会增加储能设备的充放电切换次数，会导致储能设备之间SOC值长期处于不均衡状态。
请参照图1和图2，本发明实施例提供了一种基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，电池储能电站包括：若干个储能设备，包括如下步骤：
步骤S100，获取并解析AGC调度指令的目标交换有功功率值。
步骤S200，依据目标交换有功功率值，计算电池储能电站的总目标输出功率。
步骤S300，依据总目标输出功率，基于SOC均分方式计算每台储能设备的功率分配值及相应的控制执行阶段。
进一步地，步骤S200，计算电池储能电站的总目标输出功率，具体包括如下步骤：
步骤S210，依据目标交换有功功率值，结合实际交换有功功率值计算AGC目标功率增量。
步骤S220，根据目标交换有功功率值、储能电站的规模、储能设备配置信息及相关的配置参数，计算电站需要额外补偿的有功功率。
步骤S230，根据每一台储能的充放电闭锁情况，计算可调节的储能集合，同时统计它们的总当前输出功率、总灵敏度功率。
步骤S240，计算可调节储能集合的总目标输出功率。
进一步地，步骤S300中，基于SOC均分方式计算每台储能设备的功率分配值及相应的控制执行阶段，具体包括如下步骤：
步骤S310，判断总目标输出功率是否大于总灵敏度功率。
步骤S320，如是则按照SOC均分方式执行储能设备的有功功率放电操作。
步骤S330，如否，则判断总目标输出功率是否小于总灵敏度的负值。
步骤S340，当总目标输出功率小于总灵敏度的负值时，按照SOC均分方式执行储能设备的有功功率充电操作。
步骤S350，当总目标输出功率大于或等于总灵敏度的负值时，将储能设备的有功功率调节为零。
进一步地，请参照图3，步骤S320中，按照SOC均分方式执行储能设备的有功功率放电操作，具体包括如下步骤：
步骤S321，计算待调节储能设备的总可减容量和可持续放电时间。
步骤S322，判断总目标输出功率是否小于0或单台储能设备的剩余容量是否小于储能设备的允许剩余容量下限。
步骤S323，如是，则将单台储能设备的有功功率调零。
步骤S324，如否，则计算单台储能设备的计划有功功率，并按照计划有功功率调节单台储能设备的有功出力。
具体的，若aimOP>0，则需要所有储能设备放电，总的储能目标放电功率aimDP＝aimOP。设储能电站总的可放电容量为curDS(单位为kWh)，储能电站的总可减容量和可持续放电时间分别为：
其中，第i(i＝1,2,…,n)台单台储能设备的容量为Si、当前剩余容量为SOCi、允许剩余容量下限为minSOCi，总目标输出功率为aimOP，总可减容量为curDS，可持续放电时间为td。
具体的，单台储能设备的计划有功功率为：
其中，第i(i＝1,2,…,n)台单台储能设备的容量为Si、当前剩余容量为SOCi、允许剩余容量下限为minSOCi，总目标输出功率为aimOP，可持续放电时间为td。
进一步地，步骤S324中计算储能设备的计划有功功率之后，还包括：
步骤S325，判断计划有功功率是否小于零值死区功率或大于最大放电有功功率。
步骤S326，如是，则修正计划有功功率。
若计划有功功率小于零值死区功率，则将计划有功功率修正为零值死区功率；若计划有功功率大于最大放电有功功率，则将计划有功功率修正为最大放电有功功率。
进一步地，请参照图4，步骤S340中，按照SOC均分方式执行储能设备的有功功率充电操作，具体包括如下步骤：
步骤S341，计算待调节储能设备的总可增容量和可持续充电时间。
步骤S342，判断总目标输出功率是否大于0或单台储能设备的剩余容量是否大于储能设备的允许剩余容量上限。
步骤S343，如是，则将单台储能设备的有功功率调零。
步骤S344，如否，则计算单台储能设备的计划有功功率，并按照计划有功功率调节单台储能设备的有功出力。
具体的，若aimOP<0，则需要所有储能设备充电，总的储能目标充电功率aimCP＝-aimOP。设储能电站总的可充电容量为curCS(单位为kWh)，总可增容量和可持续充电时间分别为：
其中，第i(i＝1,2,…,n)台单台储能设备的容量为Si、当前剩余容量为SOCi、允许剩余容量上限为maxSOCi，总目标输出功率为aimOP，总储能目标充电功率为aimCP，总可增容量为curCS，可持续充电时间为tc。
具体的，储能设备的计划有功功率为：
其中，第i(i＝1,2,…,n)台单台储能设备的容量为Si、当前剩余容量为SOCi、允许剩余容量上限为maxSOCi，总目标输出功率为aimOP，可持续充电时间为tc。
进一步地，步骤S344中，计算储能设备的计划有功功率之后，还包括：
步骤S345，判断计划有功功率是否大于零值死区功率的负值或小于最大放电有功功率的负值。
步骤S346，如是，则修正计划有功功率。
若所述计划有功功率大于零值死区功率的负值，则计划有功功率修正为零值死区功率的负值；
若所述计划有功功率小于最大放电有功功率的负值，则计划有功功率修正为最大放电有功功率的负值。
上式中，由于aimOP<0，故planPi<0。planPi的负号表示需要充电，其绝对值为目标充电功率aimCPi的大小，aimCPi＝-planPi。
按照上述内容计算的第i台储能设备的目标输出功率planPi，若它大于最大放电有功功率maxDPi，则取值为maxDPi；若它小于0，且其绝对值大于最大充电有功功率maxCPi，则取值为-maxCPi。当储能设备的SOC上升到允许剩余容量上限或下降到允许剩余容量下限时，储能设备的输出功率由最大充放电有功功率突然减为0，变动幅度大。为了减缓这种变动幅度，充电时若maxSOCi–SOCi≤2，则maxCPi取原值的一半，即planPi≥-maxCPi/2；放电时若SOCi–minSOCi≤2，则maxDPi取原值的一半，即planPi≤maxDPi/2。
若该储能设备的零值死区功率deadPi>0，且planPi的绝对值小于deadPi，则planPi的数值大小取为deadPi，同时保留原正负符号不变。
基于SOC均分控制的储能电站AGC控制方法的优势在于：放电时SOC值小的储能设备的放电功率小、SOC下降速率慢，充电时SOC值大的储能设备的充电功率小、SOC上升速率慢。长时间运行后各台储能设备的SOC值基本上同时上升到允许剩余容量上限，或者同时下降到允许剩余容量下限，使得每一台储能设备的SOC均不会短期内到达允许剩余容量的限值，从而能更久地维持储能电站总的充放电能力不下降，能更好地应对调度AGC目标功率值的大幅度变化情况。此外，即使初始状况各台储能设备的SOC值相差很大，经过一段时间的运行后，各台储能设备的SOC值也会趋于等同；这样有利于储能设备的维护和保养，也可以减少储能设备的充放电切换次数，提高储能的使用寿命。
综上所述，基于SOC均分控制的储能电站AGC控制方法的整体流程分为两个阶段，储能设备的总目标输出功率计算阶段和每一台储能设备的功率分配及控制执行阶段。
在储能设备的总目标输出功率计算阶段，首先接收并解析AGC调度命令的目标交换有功功率值，并根据实际交换有功功率值计算AGC目标功率增量incP；其次根据目标交换有功功率值、储能电站的规模、储能设备配置信息及相关的配置参数，计算电站需要额外补偿的有功功率comP；然后根据每一台储能的充放电闭锁情况，计算可调节的储能集合，同时统计它们的总当前输出功率curP、总灵敏度功率zeroP；最后计算可调节储能集合的总目标输出功率aimP＝curP+incP+comP。
有了储能集合的总目标输出功率后，就进入每一台储能设备的功率分配及控制执行阶段。根据aimP的正负情况，决定采用储能设备的放电功率分配及其控制执行操作，还是采用储能设备的充电功率分配及其控制执行操作。
当储能集合的总目标输出功率aimP的绝对值不超过总的灵敏度功率zeroP时，对所有储能设备执行调零操作。对于单台储能设备，当其配置了零值死区功率deadPi>0时，储能设备的输出有功功率调节到零值死区功率，原先放电的设备调节到放电零值死区功率，原先充电的设备调节到充电零值死区功率；对于零值死区功率deadPi＝0的储能设备，直接将储能设备的输出有功功率调节到0。
当储能集合的总目标输出功率aimP大于总灵敏度功率zeroP时，实施按SOC均分方式执行储能设备的有功功率放电操作流程；当aimP<-zeroP时，实施按SOC均分方式执行储能设备的有功功率充电操作流程。
在按照SOC均分方式执行储能设备的有功功率放电或充电操作流程中，依据算式(5)或算式(7)来进行每一台储能设备的输出功率分配。由于按照式(5)或式(7)计算出来的单台储能设备目标输出功率planPi，有可能因为超出了该储能设备的正常功率取值范围，导致planPi的数值被修改，从而最终调节的储能输出功率总量不等于设定的储能设备总的目标有功功率，使储能电站的输出功率不再等于AGC目标交换功率值；所以在实际应用中可能需要进行两次循环调节。第一次循环调节处理所有的planPi值超出了正常功率取值范围的储能设备的有功功率调节；第二次循环调节才真正按照式(5)或式(7)计算出来的planPi去控制剩余的储能设备的有功功率出力。
为了加快程序的执行速度，我们将式(4)至式(7)中的常数100均改为1。这样处理后，总可充放电容量curCS、curDS的单位变为10Wh，可持续充放电时间tc、td的单位变为10-2hour，而目标输出功率planPi的单位不变(仍为kW)，每次计算不再除以100，计算量减小1/3。
按SOC均分方式执行储能设备的有功功率放电操作的主体流程如图2所示。首先根据算式(4)计算待调节储能总的可放电容量curDS和可持续放电时间td。其次对储能集合进行第一次循环调节操作，对每一台储能设备i，检查是否满足储能总目标输出功率aimP≤0或SOCi≤minSOCi，若满足，则将该储能设备的输出有功功率调节为0，并记录该储能设备为已处理，下次循环时不再理它；否则按照式(5)计算储能设备目标输出功率planPi，若planPi超出了该储能设备的正常放电功率取值范围，则修正planPi值，按新的planPi值调节储能设备的有功功率，并将aimP值减掉新的planPi，同时记录该储能设备为已处理(下次循环时不再理它)，记录动作的储能数a加上1；若planPi未超出正常放电功率取值范围则跳过。循环执行完毕时，检查动作的储能数a是否大于0。若a>0，则跳转到开头处继续第一次循环调节操作；若a＝0，则对未处理的储能集合进行第二次循环调节操作。第二次循环调节操作直接根据式(5)计算的planPi，对每一台未处理的储能设备执行放电调节操作。
按SOC均分方式执行储能设备的有功功率充电操作的主体流程如图3所示。首先根据算式(6)计算待调节储能总的可充电容量curCS和可持续充电时间tc。其次对储能集合进行第一次循环调节操作，对每一台储能设备i，检查是否满足储能总目标输出功率aimP≥0或SOCi≥maxSOCi，若满足，则将该储能设备的输出有功功率调节为0，并记录该储能设备为已处理，下次循环时不再理它；否则按照式(7)计算储能设备目标输出功率planPi，若planPi超出了该储能设备的正常充电功率取值范围，则修正planPi值，按新的planPi值调节储能设备的有功功率，并将aimP值减掉新的planPi，同时记录该储能设备为已处理(下次循环时不再理它)，记录动作的储能数a加上1；若planPi未超出正常充电功率取值范围则跳过。循环执行完毕时，检查动作的储能数a是否大于0。若a>0，则跳转到开头处继续第一次循环调节操作；若a＝0，则对未处理的储能集合进行第二次循环调节操作。第二次循环调节操作直接根据式(7)计算的planPi，对每一台未处理的储能设备执行充电调节操作。
本发明实施例旨在保护一种基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，具备如下效果：
根据各个储能设备实时SOC值之间的相对大小按比例进行目标输出功率的分配，使各台储能设备在运行中自动将SOC值调整到基本相同的状况，从而能更久地维持储能电站拥有较高的充放电调节能力；还可以减少储能设备的充放电切换次数，提高储能设备的使用寿命，适用于各种类型的电池储能电站的AGC控制系统软件，能够满足储能电站的需求。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (11)
1.一种基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，其特征在于，所述电池储能电站包括：若干个储能设备，包括如下步骤：
获取并解析AGC调度指令的目标交换有功功率值；
依据所述目标交换有功功率值，计算电池储能电站的总目标输出功率；
依据所述总目标输出功率，基于SOC均分方式计算每台储能设备的功率分配值及相应的控制执行阶段。
2.根据权利要求1所述的基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，其特征在于，所述计算电池储能电站的总目标输出功率，包括：
依据所述目标交换有功功率值，结合实际交换有功功率值计算AGC目标功率增量；
根据目标交换有功功率值、储能电站的规模、储能设备配置信息及相关的配置参数，计算电站需要额外补偿的有功功率；
根据每一台储能的充放电闭锁情况，计算可调节的储能集合，同时统计它们的总当前输出功率、总灵敏度功率；
计算可调节储能集合的总目标输出功率。
3.根据权利要求1所述的基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，其特征在于，所述基于SOC均分方式计算每台储能设备的功率分配值及相应的控制执行阶段，包括：
判断所述总目标输出功率是否大于总灵敏度功率；
如是则按照所述SOC均分方式执行所述储能设备的有功功率放电操作；
如否，则判断所述总目标输出功率是否小于所述总灵敏度的负值；
当所述总目标输出功率小于所述总灵敏度的负值时，按照所述SOC均分方式执行所述储能设备的有功功率充电操作；
当所述总目标输出功率大于或等于所述总灵敏度的负值时，将所述储能设备的有功功率调节为零。
4.根据权利要求3所述的基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，其特征在于，所述按照所述SOC均分方式执行所述储能设备的有功功率放电操作，包括：
计算待调节所述储能设备的总可减容量和可持续放电时间；
判断所述总目标输出功率是否小于0或所述单台储能设备的剩余容量是否小于所述储能设备的允许剩余容量下限；
如是，则将所述单台储能设备的有功功率调零；
如否，则计算所述单台储能设备的计划有功功率，并按照所述计划有功功率调节所述单台储能设备的有功出力。
5.根据权利要求4所述的基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，其特征在于，
所述储能设备的总可减容量和所述可持续放电时间分别为：
其中，第i(i＝1,2,…,n)台所述单台储能设备的容量为Si、当前剩余容量为SOCi、所述允许剩余容量下限为minSOCi，所述总目标输出功率为aimOP，所述总可减容量为curDS，所述可持续放电时间为td。
6.根据权利要求4所述的基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，其特征在于，
所述单台储能设备的计划有功功率为：
其中，第i(i＝1,2,…,n)台所述单台储能设备的容量为Si、当前剩余容量为SOCi、所述允许剩余容量下限为minSOCi，所述总目标输出功率为aimOP，所述可持续放电时间为td。
7.根据权利要求4所述的基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，其特征在于，所述计算所述储能设备的计划有功功率之后，还包括：
判断所述计划有功功率是否小于零值死区功率或大于最大放电有功功率；
如是，则修正所述计划有功功率；
若所述计划有功功率小于所述零值死区功率，则将所述计划有功功率修正为零值死区功率；
若所述计划有功功率大于所述最大放电有功功率，则将所述计划有功功率修正为最大放电有功功率。
8.根据权利要求3所述的基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，其特征在于，所述按照所述SOC均分方式执行所述储能设备的有功功率充电操作，包括：
计算待调节所述储能设备的总可增容量和可持续充电时间；
判断所述总目标输出功率是否大于0或所述单台储能设备的剩余容量是否大于所述储能设备的允许剩余容量上限；
如是，则将所述单台储能设备的有功功率调零；
如否，则计算所述单台储能设备的计划有功功率，并按照所述计划有功功率调节所述单台储能设备的有功出力。
9.根据权利要求8所述的基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，其特征在于，
所述总可增容量和所述可持续充电时间分别为：
其中，第i(i＝1,2,…,n)台所述单台储能设备的容量为Si、当前剩余容量为SOCi、所述允许剩余容量上限为maxSOCi，所述总目标输出功率为aimOP，总储能目标充电功率为aimCP，总可增容量为curCS，可持续充电时间为tc。
10.根据权利要求8所述的基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，其特征在于，
所述单台储能设备的计划有功功率为：
其中，第i(i＝1,2,…,n)台所述单台储能设备的容量为Si、当前剩余容量为SOCi、所述允许剩余容量上限为maxSOCi，所述总目标输出功率为aimOP，可持续充电时间为tc。
11.根据权利要求8所述的基于SOC均分的电池储能电站AGC控制方法，其特征在于，所述计算所述储能设备的计划有功功率之后，还包括：
判断所述计划有功功率是否大于零值死区功率的负值或小于最大放电有功功率的负值；
如是，则修正所述计划有功功率；
若所述计划有功功率大于所述零值死区功率的负值，则将所述计划有功功率修正为零值死区功率的负值；
若所述计划有功功率小于所述最大放电有功功率的负值，则将所述计划有功功率修正为最大放电有功功率的负值。
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