CN114374243B - 一种储能电池控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种储能电池控制装置和方法。所述装置包括:控制模块,与所述控制模块相连的计算模块和接口模块;所述控制模块主要用于对计算模块进行控制,通过接口模块接收来自调控中心的调频指令、接收储能电池的工作状态数据、发送储能电池的切换指令;所述计算模块主要由DSP和FPGA组成,DSP主要用于实现数据的实时处理,FPGA主要用于进行DSP之间的任务调配,并根据所述调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池。所述装置采用ARM+FPGA+DSP架构,可大大提高数据处理能力,实现储能电池的低时延控制。本发明通过FPGA根据调控中心发送的调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池,能够实现对储能电池的最优控制。

Description

一种储能电池控制装置和方法
技术领域
本发明属于能源控制技术领域,具体涉及一种储能电池控制装置和方法。
背景技术
近年来风电接入系统中的比例不断增加,导致电网的调峰调频性能受到了一定的影响。为了避免常规机组频繁启停或者深度调峰,需要提高系统对风电的消纳能力。针对这种需求,可以借助储能系统来提高电力系统对风电的消纳能力,因此储能技术在电网调峰调频中已经广泛应用。但在电网调频中,要求对调频指令的时间响应为毫秒级,也就是说电网调度中心从下达调频指令开始,到储能并入/切除电网结束,全链条时延为毫秒级,一般为300毫秒以内。全程时延包括通信网络传输时延、调度指令处理时延、控制动作时延三部分,其中通信网络传输时延和控制动作时延为刚性时延,可压缩的裕度较小;调度指令的处理时延主要受处理器性能、指令分解算法影响,不同的处理性能和算法,对数据处理时间差别很大,能够到达100毫秒左右的差异。因此,设计高性能、低时延的储能电池控制装置,提高对电网调频的实时响应能力尤为重要。
电网安全运行要求保证电网频率稳定在在50Hz左右,电源发电量和负荷用电量应随时保持平衡。如果发电网超过负荷太多,电网频率就会急剧增加;反之,电网频率就会急剧下降。因此,应将储能电池作为可控负荷通过控制储能电池的充电或放电保证供需的平衡,从而稳定电网频率。如果在某一时间段,用电量突然急剧增加,就应将储能电池状态由充电状态改为放电状态,通过向电网送电平衡新增的用电负荷,从而保持电网频率稳定;反之,则应将储能电池状态由放电状态改为充电状态。不仅如此,还应确定能够保证电网频率稳定所需的储能电池数量和容量。因此,设计最优的储能电池控制策略非常重要。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明提供一种储能电池控制装置和方法。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案。
一种储能电池控制装置,包括:控制模块,与所述控制模块相连的计算模块和接口模块;所述控制模块主要用于对计算模块进行控制,通过接口模块接收来自调控中心的调频指令、接收储能电池的工作状态数据、发送储能电池的切换指令;所述计算模块主要由DSP和FPGA组成,DSP主要用于实现数据的实时处理,FPGA主要用于进行DSP之间的任务调配,并根据所述调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池。
进一步地,所述控制模块主要由ARM处理器组成,其主要功能单元包括数据输入控制单元、输出显示控制单元、音频处理控制单元、通信控制单元、SD控制单元、针对计算模块的数据收发控制单元和指令发送控制单元。
更进一步地,所述控制模块的ARM与计算模块的FPGA和DSP之间通过总线直接互连,控制模块对计算模块可直接进行控制和数据传输;ARM与DSP之间还通过HPI接口构成ARM+DSP的主从结构,ARM作为主机,可直接访问DSP的所有存储空间。
进一步地,所述计算模块还包括局部存储器;所述局部存储器的容量与DSP的内存容量有关,DSP的内存容量越大,所述局部存储器的容量越小;DSP的内存容量越小,所述局部存储器的容量越大。
进一步地,所述装置还包括与计算模块相连的扩展模块,用于连接扩展的计算模块;每个计算模块内部的FPGA和DSP之间直接互连,相邻计算模块的FPGA之间、DSP之间分别通过扩展模块互连。
更进一步地,所述计算模块在进行数据处理时,将计算模块将数据处理任务分成多个子任务分配给多个DSP并行执行。
更进一步地,所述计算模块在进行数据处理时,由FPGA设定一个DSP完成数据处理任务的最大时间阈值,如果达到设定的最大时间阈值时没有收到DSP反馈的表示任务完成的信息,FPGA将剩余的任务发送到其它计算模块。
进一步地,所述接口模块主要包括:视频接口,音频接口,USB接口,UART接口,网络接口,存储器接口。
进一步地,根据所述调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池的方法包括:
实时获取各个储能电池的电流和电压,并分别计算每个采集周期内每个储能电池的的放电功率和充电功率;
采用迭代法计算每个储能电池的剩余容量,公式如下:
E(t)=E(t-1)+ρPc(t)×T-Pd(t)×T/ρ
式中,E(t)为第t个采集周期储能电池的剩余容量,E(t-1)为第(t-1)个采集周期储能电池的剩余容量,T为采集周期,ρ为储能电池的充放电效率,Pc(t)、Pd(t)分别为第t个采集周期储能电池的充电功率和放电功率;
确定每个储能电池的可充电容量Ec(t)和可放电容量Ef(t),公式如下:
Ef(t)=E(t)
Ec(t)=Ecap-E(t)
式中,Ecap为储能电池的额定容量;
如果调频指令为上调,需控制储能电池放电,按照从大到小的顺序对储能电池的放电容量排序得到:Ecap≥Ef1(t)≥Ef2(t)≥…≥EfN(t)≥0,N为储能电池的数量;计算满足下列不等式的n的最小值,从而得到需要放电的n个储能电池的放电容量,所述不等式为:
式中,Efned为调频指令要求的放电容量;
如果调频指令为下调,需控制储能电池充电,按照从大到小的顺序对储能电池的充电容量排序得到:Ecap≥Ec1(t)≥Ec2(t)≥…≥EcN(t)≥0;计算满足下列不等式的n的最小值,从而得到需要充电的n个储能电池的充电容量,所述不等式为:
式中,Ecned为调频指令要求的充电容量。
一种储能电池控制方法,包括:
接收来自调控中心的调频指令、接收储能电池的工作状态数据;
根据所述调频指令和所述工作状态数据确定需要接入的数量最少的储能电池。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果。
本发明通过设置控制模块和由DSP、FPGA组成的计算模块,建立了一种ARM+FPGA+DSP的SoC架构,由ARM实现对外设接口及数据传输和处理方式的控制,由FPGA实现DSP之间的分任务协作机制及部分算法的并行实现,由DSP实现数据的实时高速处理,可大大提高数据处理能力,实现储能电池的低时延控制,解决了单一ARM架构终端因数据处理能力有限,无法实现数据处理的低时延、存在卡顿现象等问题。本发明通过FPGA根据调控中心发送的调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池,能够实现对储能电池的最优控制。
附图说明
图1为本发明实施例一种储能电池控制装置的组成框图,图中:1-控制模块,2-计算模块,3-接口模块,4-储能电池。
图2为本发明另一实施例的结构示意图。
图3为现有数据处理方式示意图。
图4为本发明实施例数据处理方式示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白,以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然,所描述的实施例仅仅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,本领域普通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。
图1为本发明实施例一种储能电池控制装置的组成框图,包括:控制模块1,与所述控制模块1相连的计算模块和接口模块3;所述控制模块1主要用于对计算模块2进行控制,通过接口模块3接收来自调控中心的调频指令、接收储能电池4的工作状态数据、发送对储能电池4进行切换的指令;所述计算模块2主要由DSP和FPGA组成,DSP主要用于实现数据的实时处理,FPGA主要用于进行DSP之间的任务调配,并根据所述调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池。
本实施例中,所述装置主要由控制模块1、计算模块2和接口模块3组成,它们的连接关系如图1所示。下面分别对每个模块进行介绍。
控制模块1是所述装置的控制中心,通过在其处理器(如ARM)上运行嵌入式操作系统(如Linux),负责整个装置的数据流控制和资源管理。比如,对计算模块2进行控制,通过接口模块3接收来自调控中心的调频指令、接收储能电池4的工作状态数据、发送储能电池4的投切指令等。
计算模块2主要用于完成数据处理任务。计算模块2采用FPGA+DSP结构。DSP的数据运算能力是处理器中最强的,适合用于运算量大的应用场景。但DSP的逻辑控制功能有限,如果用DSP自己产生时序去控制硬件芯片,在高速设计里会有很多的障碍。因此通常采用FPGA+DSP结构,利用FPGA的逻辑控制功能(如产生标准的时序去驱动硬件芯片)保证DSP的运算能力。FPGA+DSP结构的最大优点是结构灵活,有较强的通用性,适合模块化设计,从而提高算法执行效率。本实施例中,计算模块2的DSP主要用于实现高速数据处理;FPGA主要用于进行DSP之间的任务调配,还完成一些必要的算法,如根据调控中心发送的调频指令按照一定的算法确定需要接入的储能电池的数量和容量,争取以最少数量的储能电池4完成调控中心下达的调频任务。如前述,所述调频是指通过使一定数量的储能电池4工作在充电或放电状态,使电网频率稳定在50HZ左右。FPGA将需要接入的储能电池4的信息发送到控制模块1,控制模块1通过接口模块3发送切换指令控制所述储能电池4进行充电或放电。
接口模块3主要用于实现控制模块1与外设的数据交互。比如,将实时采集的储能电池4的工作状态数据传送到控制模块1,工作状态数据包括电池充放电工作状态、充放电电流等;控制模块1通过接口模块3的网络接口可与调度中心进行数据通信。
本实施例的控制模块1和计算模块2构成了一种ARM+FPGA+DSP的SoC架构,由ARM实现对外设接口及数据传输和处理方式的控制,由FPGA实现DSP之间的分任务协作机制及部分算法的并行实现,由DSP实现数据的实时高速处理,相对只由ARM实现所有的逻辑控制和数据处理任务的单一ARM架构,可大大提高数据处理效能,从而实现储能电池4的低时延控制。本实施例的计算模块2还能根据调控中心发送的调频指令,确定接入的数量最少的储能电池4,能够实现对储能电池4的最优控制。
作为一可选实施例,所述控制模块1主要由ARM处理器组成,其主要功能单元包括数据输入控制单元、输出显示控制单元、音频处理控制单元、通信控制单元、SD控制单元、针对计算模块2的数据收发控制单元和指令发送控制单元。
本实施例给出了控制模块1的一种技术方案。本实施例的控制模块1主要由ARM处理器及一些外围电路组成。ARM处理器是英国Acorn有限公司设计的低功耗成本的一款RISC微处理器,全称为Advanced RISC Machine。ARM处理器的三大特点是:耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多。本实施例的ARM处理器主要由数据输入控制单元、输出显示控制单元、音频处理控制单元、通信控制单元、SD控制单元、数据收发控制单元和指令发送控制单元等组成。
作为一可选实施例,所述控制模块1的ARM与计算模块2的FPGA和DSP之间通过总线直接互连,控制模块1对计算模块2可直接进行控制和数据传输;ARM与DSP之间还通过HPI接口构成ARM+DSP的主从结构,ARM作为主机,可直接访问DSP的所有存储空间。
本实施例给出了控制模块1与计算模块2的连接方法。本实施例中,控制模块1与计算模块2通过总线相连,计算模块2相当控制模块1的外设。控制模块1的ARM与计算模块2的FPGA和DSP之间通过总线直接互连,可使控制模块1对计算模块2直接进行控制和数据传输。另外,ARM与DSP之间还通过HPI接口构成ARM+DSP的主从结构,ARM为主机,DSP为从机,ARM可直接访问DSP的所有存储空间,实现对DSP的初始化引导、程序加载和数据传输等操作。
作为一可选实施例,所述计算模块2还包括局部存储器;所述局部存储器的容量与DSP的内存容量有关,DSP的内存容量越大,所述局部存储器的容量越小;DSP的内存容量越小,所述局部存储器的容量越大。
本实施例中,计算模块2内部还设置了局部存储器,用于存储数据处理过程中的数据或指令。比如,计算模块2收到控制模块1发送的控制指令后,首先将数据信息保存到局部存储器。由于不同的计算模块2可能用于不同的计算任务,因此不同计算模块2内部的存储资源配置也不同,以便与所述计算模块2所要执行的任务以及DSP性能相匹配。比如,在DSP芯片内存小、同时又需要保存大量中间结果的计算模块2,需要配置较大容量的局部存储器;而对实时性要求高、DSP芯片内存较大的计算模块2,可以配置较小容量的局部存储器。
作为一可选实施例,所述装置还包括与计算模块2相连的扩展模块,用于连接扩展的计算模块2;每个计算模块2内部的FPGA和DSP之间直接互连,相邻计算模块2的FPGA之间、DSP之间分别通过扩展模块互连。
本实施例给出了提高计算能力的一种技术方案。为了提高所述装置的计算能力,本实施例设置了与计算模块2相连的扩展模块3。扩展模块3主要是通过扩展接口增加系统的计算模块2,实现不同计算模块2的DSP间、FPGA间的高速直接互连通信,如图2所示。DSP通过外部存储器扩展接口连接到FPGA。相邻计算模块2的FPGA通过其可用IO直接互连;每个计算模块2的DSP提供高速串行IO通道,为了充分利用快速IO资源形成尽可能灵活的多DSP互连结构,计算模块2上每个DSP提供多个快速IO通道用于扩展连接。本实施例计算模块2的这种全互连结构可提高数据传输访问速度,有利于实现储能电池4的低时延控制。
更进一步地,所述计算模块2在进行数据处理时,计算模块2将数据处理任务分成多个子任务分配给多个DSP并行执行。
本实施例给出了降低储能电池控制时延的一种技术方案。如前述,储能电池4控制时延有三种,其中第二种是调控指令处理时延。影响调控指令处理时延的主要是计算模块2的数据处理速度。现有的数据处理方法一般是将数据处理任务分解成多个子任务,由于受到硬件资源限制,分解后的各个子任务依次按照顺序执行,不断进行迭代,总的处理时间为FPGA与总线的通信时间与各子任务处理时间之和。为提高数据处理速度,本实施例将分解后的各个子任务分配给多个DSP并行执行,总的处理时间等于FPGA与总线的通信时间与最大子任务处理时间之和,与现有的数据处理方法相比,明显降低了数据处理时间。两种数据处理方式分别如图3、4所示。
更进一步地,所述计算模块2在进行数据处理时,由FPGA设定一个DSP完成数据处理任务的最大时间阈值,如果达到设定的最大时间阈值时没有收到DSP反馈的表示任务完成的信息,FPGA将剩余的任务发送到其它计算模块2。
本实施例给出了降低储能电池控制时延的又一技术方案。本实施例仍然通过提高数据处理速度来降低时延。计算模块2的DSP在完成分配的数据处理任务后,会反馈一个信号给FPGA。为了减小由于数据处理任务分配不合理引起的时延,本实施例由FPGA设定一个DSP完成数据处理任务所用时间的最大值,即时间阈值,如果超过所述时间阈值后没有收到DSP的反馈信号,说明所述计算模块2的DSP的数据处理任务过重,由FPGA将剩余的任务发送其它闲置的计算模块2。这样就可以减小因为数据处理任务分配不合理造成的时延。
作为一可选实施例,所述接口模块3主要包括:视频接口,音频接口,USB接口,UART接口,网络接口,存储器接口。
本实施例给出了接口模块3的一种技术方案。本实施例的接口模块3主要由视频接口、音频接口、USB接口、UART接口、网络接口和存储器接口等组成。不同接口用于连接不同的外设。网络接口可以是内部网络接口,也可以是互联网接口,用于连接调度中心的云服务器,实现调度中心与所述装置(控制模块1)的数据通信。
作为一可选实施例,根据所述调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池4的方法包括:
步骤1,实时获取各个储能电池4的电流和电压,并分别计算每个采集周期内每个储能电池4的的放电功率和充电功率;
步骤2,采用迭代法计算每个储能电池4的剩余容量,公式如下:
E(t)=E(t-1)+ρPc(t)×T-Pd(t)×T/ρ
式中,E(t)为第t个采集周期储能电池4的剩余容量,E(t-1)为第(t-1)个采集周期储能电池4的剩余容量,T为采集周期,ρ为储能电池4的充放电效率,Pc(t)、Pd(t)分别为第t个采集周期储能电池4的充电功率和放电功率;
步骤3,确定每个储能电池4的可充电容量Ec(t)和可放电容量Ef(t),公式如下:
Ef(t)=E(t)
Ec(t)=Ecap-E(t)
式中,Ecap为储能电池4的额定容量;
步骤4,根据调频指令确定需要的储能电池4,方法如下:
如果调频指令为上调,需控制储能电池4放电,按照从大到小的顺序对储能电池4的放电容量排序得到:Ecap≥Ef1(t)≥Ef2(t)≥…≥EfN(t)≥0,N为储能电池4的数量;计算满足下列不等式的n的最小值,从而得到需要放电的n个储能电池4的放电容量,所述不等式为:
式中,Efned为调频指令要求的放电容量;
如果调频指令为下调,需控制储能电池4充电,按照从大到小的顺序对储能电池4的充电容量排序得到:Ecap≥Ec1(t)≥Ec2(t)≥…≥EcN(t)≥0;计算满足下列不等式的n的最小值,从而得到需要充电的n个储能电池4的充电容量,所述不等式为:
式中,Ecned为调频指令要求的充电容量。
本实施例给出了根据调频任务确定最优的储能电池控制策略的一种技术方案。所述最优策略就是用数量最少的储能电池4实现调控中心下达的调频任务。
步骤1主要用于根据实时采集的各个储能电池4的电流和电压,分别计算每个采集周期内每个储能电池4的的放电功率和充电功率。放电功率和充电功率均可通过电流和电压的积求得,所不同的是充电电流和放电电流方向相反(一个流入电池正极,一个从电池正极流出),可用正负进行区分,如假定放电电流为正、充电电流为负。
步骤2主要用于根据放电功率和充电功率计算储能电池4的剩余容量。本实施例采用迭代法进行计算,即用上一采集周期的剩余容量加上当前采集周期内增加的容量得到当前时刻的剩余容量。增加的容量等于充电容量与放电容量的差。充电容量和放电容量通过充电功率和放电功率与采集周期T的积考虑充放电效率ρ的影响得到。充电效率是指电池在充电过程中转化成电池所能储蓄的化学能与所消耗的电能之比;放电效率是指在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与额定容量之比。为了简化计算,认为充电效率和放电效率近似相等,称为充放电效率。
步骤3主要用于确定储能电池4的可放电容量和可充电容量。储能电池4的剩余容量就是它的可放电容量;储能电池4的额定容量减去剩余容量就是它的可充电容量。
步骤4主要用于根据调频指令确定需要的储能电池4。为了保证电网频率稳定,调控中心会根据电网负荷情况确定是对储能电池4充电还是放电,并核算出需要的充电容量或放电容量,然后向所述装置发送包含这些信息的调频指令。所述装置收到所述调频指令后,根据每个储能电池4充电容量或放电容量计算出需要的最少的储能电池4。调频指令包括上调指令和下调指令,上调指令需要控制储能电池4放电,下调指令需要控制储能电池4充电。上调和下调确定需要的储能电池4的方法相同,下面以上调为例说明其技术原理。首先根据剩余容量的大小确定能够用来放电的储能电池4。如果储能电池4的剩余容量Ef(t)满足0≤Ef(t)≤Ecap,则可以用来进行放电。然后对能够用来放电的储能电池4按照剩余容量从大到小的顺序排序,计算排在最前面的几个储能电池4的剩余容量的和,如果前n个的和刚能超过(前n-1个的和不能超过)调频指令要求的放电容量,则这n个储能电池4即为所求。
本发明一实施例的储能电池控制方法,包括:
接收来自调控中心的调频指令、接收储能电池的工作状态数据;
根据调频指令和工作状态数据确定需要接入的数量最少的储能电池。
具体的确定需要接入的数量最少的储能电池的过程参见上述实施例中的根据调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池的方法步骤。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种储能电池控制装置,其特征在于,包括:控制模块,与所述控制模块相连的计算模块和接口模块;所述控制模块主要用于对计算模块进行控制,通过接口模块接收来自调控中心的调频指令、接收储能电池的工作状态数据、发送储能电池的切换指令;所述计算模块主要由DSP和FPGA组成,DSP主要用于实现数据的实时处理,FPGA主要用于进行DSP之间的任务调配,并根据所述调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池。
2.根据权利要求1所述的储能电池控制装置,其特征在于,所述控制模块主要由ARM处理器组成,其主要功能单元包括数据输入控制单元、输出显示控制单元、音频处理控制单元、通信控制单元、SD控制单元、针对计算模块的数据收发控制单元和指令发送控制单元。
3.根据权利要求2所述的储能电池控制装置,其特征在于,所述控制模块的ARM与计算模块的FPGA和DSP之间通过总线直接互连,控制模块对计算模块可直接进行控制和数据传输;ARM与DSP之间还通过HPI接口构成ARM+DSP的主从结构,ARM作为主机,可直接访问DSP的所有存储空间。
4.根据权利要求1所述的储能电池控制装置,其特征在于,所述计算模块还包括局部存储器;所述局部存储器的容量与DSP的内存容量有关,DSP的内存容量越大,所述局部存储器的容量越小;DSP的内存容量越小,所述局部存储器的容量越大。
5.根据权利要求1所述的储能电池控制装置,其特征在于,所述装置还包括与计算模块相连的扩展模块,用于连接扩展的计算模块;每个计算模块内部的FPGA和DSP之间直接互连,相邻计算模块的FPGA之间、DSP之间分别通过扩展模块互连。
6.根据权利要求5所述的储能电池控制装置,其特征在于,所述计算模块在进行数据处理时,将计算模块将数据处理任务分成多个子任务分配给多个DSP并行执行。
7.根据权利要求5所述的储能电池控制装置,其特征在于,所述计算模块在进行数据处理时,由FPGA设定一个DSP完成数据处理任务的最大时间阈值,如果达到设定的最大时间阈值时没有收到DSP反馈的表示任务完成的信息,FPGA将剩余的任务发送到其它计算模块。
8.根据权利要求1所述的储能电池控制装置,其特征在于,所述接口模块主要包括:视频接口,音频接口,USB接口,UART接口,网络接口,存储器接口。
9.根据权利要求1所述的储能电池控制装置,其特征在于,根据所述调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池的方法包括:
实时获取各个储能电池的电流和电压,并分别计算每个采集周期内每个储能电池的放电功率和充电功率;
采用迭代法计算每个储能电池的剩余容量,公式如下:
E(t)=E(t-1)+ρPc(t)×T-Pd(t)×T/ρ
式中,E(t)为第t个采集周期储能电池的剩余容量,E(t-1)为第(t-1)个采集周期储能电池的剩余容量,T为采集周期,ρ为储能电池的充放电效率,Pc(t)、Pd(t)分别为第t个采集周期储能电池的充电功率和放电功率;
确定每个储能电池的可充电容量Ec(t)和可放电容量Ef(t),公式如下:
Ef(t)=E(t)
Ec(t)=Ecap-E(t)
式中,Ecap为储能电池的额定容量;
如果调频指令为上调,需控制储能电池放电,按照从大到小的顺序对储能电池的放电容量排序得到:Ecap≥Ef1(t)≥Ef2(t)≥…≥EfN(t)≥0,N为储能电池的数量;计算满足下列不等式的n的最小值,从而得到需要放电的n个储能电池的放电容量,所述不等式为:
式中,Efned为调频指令要求的放电容量;
如果调频指令为下调,需控制储能电池充电,按照从大到小的顺序对储能电池的充电容量排序得到:Ecap≥Ec1(t)≥Ec2(t)≥…≥EcN(t)≥0;计算满足下列不等式的n的最小值,从而得到需要充电的n个储能电池的充电容量,所述不等式为:
式中,Ecned为调频指令要求的充电容量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116014740B (zh) * 2023-03-22 2024-03-01 国网浙江义乌市供电有限公司 一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101360245A (zh) * 2008-09-19 2009-02-04 中国人民解放军国防科学技术大学 基于多dsp并行处理的大容量图像数据实时压缩设备及方法
CN201688851U (zh) * 2010-02-09 2010-12-29 北京自动化控制设备研究所 一种双dsp处理器平台导航计算机
CN204046728U (zh) * 2014-07-01 2014-12-24 中国人民解放军海军航空工程学院 一种基于视频信息采集处理的多dsp系统
CN105608048A (zh) * 2015-12-21 2016-05-25 北京时代民芯科技有限公司 一种星载dsp软件任务动态重构电路及重构方法
CN107681671A (zh) * 2017-11-03 2018-02-09 华泰慧能(北京)能源技术有限公司 一种考虑优先级别的电池储能系统参与电网调频的控制方法
CN110289593A (zh) * 2019-07-25 2019-09-27 国网四川省电力公司阿坝供电公司 一种基于泛在物联网的智慧型农网漏电保护系统
CN110676889A (zh) * 2019-11-12 2020-01-10 上海豫源电力科技有限公司 一种用与储能联合火电调频的能量管理系统
CN111030175A (zh) * 2019-12-18 2020-04-17 国网智能科技股份有限公司 一种智能微电网的协调控制装置及其协调控制方法
CN112186822A (zh) * 2019-07-04 2021-01-05 北京德意新能科技有限公司 一种基于低压隔离电池单元的储能系统
CN112510743A (zh) * 2020-12-15 2021-03-16 西安奇点能源技术有限公司 一种储能变流器
CN112821381A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 国网山东省电力公司青岛供电公司 微电网中分布式电源自动发电控制方法及系统
CN113131502A (zh) * 2021-04-23 2021-07-16 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 一种集中式储能电站的双层功率协调分配方法及装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101360245A (zh) * 2008-09-19 2009-02-04 中国人民解放军国防科学技术大学 基于多dsp并行处理的大容量图像数据实时压缩设备及方法
CN201688851U (zh) * 2010-02-09 2010-12-29 北京自动化控制设备研究所 一种双dsp处理器平台导航计算机
CN204046728U (zh) * 2014-07-01 2014-12-24 中国人民解放军海军航空工程学院 一种基于视频信息采集处理的多dsp系统
CN105608048A (zh) * 2015-12-21 2016-05-25 北京时代民芯科技有限公司 一种星载dsp软件任务动态重构电路及重构方法
CN107681671A (zh) * 2017-11-03 2018-02-09 华泰慧能(北京)能源技术有限公司 一种考虑优先级别的电池储能系统参与电网调频的控制方法
CN112186822A (zh) * 2019-07-04 2021-01-05 北京德意新能科技有限公司 一种基于低压隔离电池单元的储能系统
CN110289593A (zh) * 2019-07-25 2019-09-27 国网四川省电力公司阿坝供电公司 一种基于泛在物联网的智慧型农网漏电保护系统
CN110676889A (zh) * 2019-11-12 2020-01-10 上海豫源电力科技有限公司 一种用与储能联合火电调频的能量管理系统
CN111030175A (zh) * 2019-12-18 2020-04-17 国网智能科技股份有限公司 一种智能微电网的协调控制装置及其协调控制方法
CN112510743A (zh) * 2020-12-15 2021-03-16 西安奇点能源技术有限公司 一种储能变流器
CN112821381A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 国网山东省电力公司青岛供电公司 微电网中分布式电源自动发电控制方法及系统
CN113131502A (zh) * 2021-04-23 2021-07-16 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 一种集中式储能电站的双层功率协调分配方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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"基于模块化多电平变流器的电池储能系统研究";郭龙;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》(第06期);第C042-643页 *

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