CN114498824A - 一种可持续储能电池充放电功率均衡分配方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可持续储能电池充放电功率均衡分配方法及系统，包括：获取影响储能功率分配的相关参数数据；结合储能系统的工作模式，实时确定储能需求为充电或放电；根据储能充放电需求，结合各电池组、PCS状态及SOC数据等，计算储能可分配需求功率；根据各电池组SOC大小，对电池组及其SOC值进行排序；将储能可分配需求功率根据电池组SOC的大小依次分配给各电池组，实现储能功率分配。本发明实现了实时调整充放电功率分配；降低了PCS充放电次数及频率，能够有效延长电池的使用寿命，且最大程度的保证各电池组运行均衡，避免了因部分电池组充满或放完导致储能实时最大可充放电功率降低的不良现象，保证了储能最大程度的可达额定功率。

Description

一种可持续储能电池充放电功率均衡分配方法及系统
技术领域
本发明属于储能电池管理的技术领域，更具体地，涉及一种可持续储能电池充放电功率均衡分配方法及系统。
背景技术
由于风能、太阳能等新能源发电固有的间歇性、随机性特点，会对电网的安全、稳定运行带来不利影响。新能源场站通过联合储能系统，可以优化其并网运行特性，然而储能系统应用于发电侧所需的电池规模大、成本高，合理高效的电池充放电功率分配对电池堆的寿命、储能系统的可持续运行，以及整个储能系统的安全性有着至关重要的作用，因此如何充分利用储能电池的容量延长其使用寿命，是储能项目长期运营与发展的重中之重。
目前常用的储能功率分配方法大多采用根据额定功率及SOC大小按比例分配功率的方式，这种方式在储能系统每次充放电时都对所有电池进行充放电，电池充放电的次数多、频率高，因此降低了电池的使用寿命。
现有的储能分配方法还包括仅根据电池额定功率按比例分配功率的方法，这种方式不但电池充放电频率高缩短电池寿命，同时会造成各电池运行不均衡，时常出现无法达到最大额定功率的情况。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，该方法综合考虑提高电池寿命、各PCS均衡运行及储能最大程度可达额定功率的要求，实现合理、实用的储能充电放电分配。
本发明采用如下的技术方案。
一种可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，包括以下步骤：
步骤1：获取有关储能功率分配的参数数据，包括实时运行参数及储能系统相关确定性参数；
步骤2：根据获取到的储能功率分配参数数据，结合储能系统的工作模式，实时确定储能需求功率，并判断储能需实现的功能为充电功能或放电功能；
步骤3，根据储能充放电功能需求，结合各电池组、PCS状态及SOC数据，计算储能可分配需求功率；
步骤4，根据各电池组SOC大小，对电池组及其SOC值进行排序；
步骤5，根据各电池组及其SOC值的排序结果，将储能可分配需求功率依次分配给各电池组，实现储能功率的分配。
优选地，所述步骤1中，实时运行参数包括：电网AGC指令、场站实发功率、各PCS当前运行状态、PCS故障情况、各电池组实时SOC；
储能系统相关确定性参数包括：电网功率波动考核范围、新能源场站功率预测曲线、新能源场站装机容量、新能源场站功率波动范围规定、各PCS额定功率。
优选地，所述步骤2还包括：
步骤201，判断储能系统的工作模式，工作模式包括计划跟踪模式、二次调频模式、系统调峰模式、波动平抑模式；
步骤202，根据储能系统的工作模式计算储能需求功率；
步骤203，根据储能需求功率值判断储能需实现的功能为充电功能或放电功能。
优选地，所述步骤202还包括：
当工作模式为计划跟踪模式或二次调频模式时，若AGC指令与新能源场站实发功率的偏差小于偏差死区，则储能不出力；否则储能需求功率为AGC指令与新能源场站实发功率之差；
当工作模式为系统调峰模式时，若AGC指令与新能源场站短期预测功率的偏差小于偏差死区，则储能不出力；否则储能需求功率为AGC指令与新能源场站短期预测功率之差；
当工作模式为波动平抑模式时，若新能源场站实发功率当前值与上一时刻值的偏差小于偏差死区，则储能不出力；否则如新能源场站实发功率当前值与上一时刻值的偏差大于偏差死区，则储能需求功率需要根据新能源场站实发功率当前值、上一时刻值及偏差死区进行计算。
优选地，所述步骤203还包括：若储能需求功率P_XQ＞0，表示储能需实现放电功能；若储能需求功率P_XQ＜0，表示储能需实现充电功能；若储能需求功率P_XQ＝0，表示储能不需要实现充放电功能，静置即可。
优选地，所述步骤3还包括：
步骤301，根据储能需要实现的功能，结合电池组、PCS当前运行状态及各电池组的SOC值的数据，计算各PCS的实际可用SOC及可用PCS数量；
步骤302，结合可用SOC和可用PCS数量，计算储能最大可用功率；
步骤303，根据储能需求功率与储能最大可用功率，计算储能可分配需求功率。
优选地，所述步骤303中，储能可分配需求功率的计算式为：
Figure BDA0003467074110000031
其中，P_XQ_VALID为储能可分配需求功率；
P_XQ为储能需求功率；
P_MAX_VALID为储能最大可用功率，ABS为求取绝对值函数。
优选地，所述步骤5还包括：
步骤501，根据储能需要实现的功能，选择使用相对应的SOC排序结果；
步骤502，对剩余未分配储能功率赋初值；
步骤503，在未分配功率的PCS中选出需要进行功率指令分配的PCS，并统计其个数；
步骤504，在未分配功率的PCS中选出需要进行功率指令分配的PCS，进行功率分配；
步骤505：计算剩余未分配储能功率；
步骤506：循环步骤503至步骤505，将剩余未分配储能功率优先向未分配功率的PCS中SOC最小的分配充电功率，或将剩余未分配储能功率优先向未分配功率的PCS中SOC最大的分配放电功率，直至储能功率分配完成。
优选地，所述步骤503还包括：
若储能需实现充电功能，则在未分配功率的PCS中选出最小的SOC，统计最小SOC的个数num_min，如未分配功率的PCS中只有一个最小SOC，则num_min＝1，如未分配功率的PCS中有多个相同大小的最小SOC，则num_min＞1；
若储能需实现放电功能，则在未分配功率的PCS中选出最大的SOC，统计最大SOC的个数num_max，如未分配功率的PCS中只有一个最大SOC，则num_max＝1，如未分配功率的PCS中有多个相同大小的最大SOC，则num_max＞1。
优选地，所述步骤504还包括：
步骤5041，根据储能可分配需求功率P_XQ_VALID的正负情况，确定以下各公式中使用的SOC个数num，num的获取公式为：
Figure BDA0003467074110000041
其中，若储能可分配需求功率P_XQ_VALID大于0，即储能需实现放电功能时，SOC个数num使用最大SOC个数num_max；
若储能可分配需求功率P_XQ_VALID小于0，即储能需要实现充电功能时，SOC个数num使用最小SOC个数num_min。
步骤5042，根据各PCS的额定功率是否相同，进行功率分配计算。
具体的，各PCS额定功率相同时的功率分配计算式为：
PCSOUT[K][1]＝sorted_PCSData[K][1]
Figure BDA0003467074110000042
其中，K表示储能功率第K个向PCS分配功率；
PCSOUT[K][1]为PCS编号，sorted_PCSData[K][1]表示经过排序后相应位置的PCS编号；
PCSOUT[K][2]表示向PCS分配的功率指令，P_XQ_LEFT为剩余未分配储能功率，P_RATED_PCS为单个PCS额定功率；
上式表示当多个PCS的SOC相同，且额定功率相同时，P_XQ_LEFT分配采用平均分配的方式；
各PCS额定功率不同时的功率分配计算式为：
PCSOUT[K][1]＝sorted_PCSData[K][1]
Figure BDA0003467074110000043
n＝PCSOUT[K][1]
n2＝PCSOUT[K+num][1]
其中，K表示储能功率第K个向PCS分配功率；
PCSOUT[K][1]为PCS编号，sorted_PCSData[K][1]表示经过排序后相应位置的PCS编号；
n为PCS编号，n2为SOC相同的PCS编号，用于PCSOUT[K][2]计算；
PCSOUT[K][2]表示向PCS分配的功率指令，P_XQ_LEFT为剩余未分配储能功率，P_RATED_PCS(n)为单个PCS额定功率；
上式表示当多个PCS的SOC相同，但额定功率不同时，P_XQ_LEFT分配根据PCS的额定功率采用按比例分配的方式；
若储能可分配需求功率P_XQ_VALID的值为0以上，即储能需实现放电功能，则PCS分配功率为正；若储能可分配需求功率P_XQ_VALID小于0，即储能需实现充电功能，则PCS分配功率为负。
本发明还提供了一种可持续储能电池充放电功率均衡分配系统，包括：采集模块、储能需求判定模块、处理模块、排序模块和功率分配模块；
其中，采集模块用于获取影响储能功率分配的所有相关参数数据，包括实时运行参数和储能系统相关确定性参数，还能够获取储能系统的工作模式，各电池组、能量转换系统状态及电池组剩余电量数据；
储能需求判定模块与采集模块相连接，并通过结合储能系统的工作模式和获取到的参数信息，判定当前储能需求为实现充电功能或放电功能；
处理模块能够结合采集模块的数据以及储能需求判定模块的判定结果，计算得到储能需求功率与储能最大可用功率，并根据储能需求功率与储能最大可用功率计算储能可分配需求功率；
排序模块根据采集模块所采集的各电池组SOC的大小，对电池组及其SOC值进行排序；
功率分配模块结合处理模块和排序模块的处理结果，将储能可分配需求功率依次分配给各电池组，实现根据电池组SOC的大小合理分配储能功率。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明针对储能系统能量调度中需要综合考虑提高电池寿命、各PCS均衡运行及储能最大程度可达额定功率的要求，提出一种合理、实用的储能充电放电分配方法。该方法实时控制储能PCS的出力从而实现电池组的充电放电，充电状态优先使用SOC较小的电池组，放电状态优先使用SOC较大的电池组，根据储能需求功率及SOC大小合理分配充放电电池组对应的PCS数量及功率。本发明提出的方法降低了PCS所控制电池组的充放电次数及频率，能够有效延长电池的使用寿命，同时能够最大程度的保证各PCS所控电池组的运行均衡，避免了因部分电池组充满或放完导致储能实时最大可充放电功率降低的不良现象，保证了储能最大程度的可达额定功率。
本发明至少包括以下有益效果：
1.本发明的方法能够实时调整充放电功率分配。
2.本发明的方法根据储能需求功率及SOC大小合理分配充放电PCS数量及功率，一定程度上降低了PCS充放电次数及频率，能够有效延长电池的使用寿命。
3.本发明的方法能够最大程度的保证各电池组运行均衡，避免了因部分电池组充满或放完导致储能实时最大可充放电功率降低的不良现象，保证了储能最大程度的可达额定功率。
4.本发明的方法逻辑严密，步骤合理，具备较好的可操作性和实用性。
附图说明
图1为本发明提出的可持续储能电池充放电功率均衡分配方法的整体流程示意图；
图2为本发明中储能各电池组充电功率指令分配算法示意图；
图3为本发明中储能各电池组放电功率指令分配算法示意图。
图4为本发明提出的可持续储能电池充放电功率均衡分配系统的系统架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1所示，本发明提出了一种可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1：获取有关储能功率分配的参数数据，参数包括实时运行参数及储能系统相关确定性参数；
其中，实时运行参数包括：电网AGC指令、场站实发功率、各PCS当前运行状态、PCS故障情况、各电池组实时SOC；
储能系统相关确定性参数包括：电网功率波动考核范围、新能源场站功率预测曲线、新能源场站装机容量、新能源场站功率波动范围规定、各PCS额定功率。
步骤2：根据获取到的储能功率分配参数数据，结合储能系统的工作模式，实时确定储能需求功率，并判断储能需实现的功能为充电功能或放电功能；
具体的，步骤2还包括：
步骤201，判断储能系统的工作模式，其中，工作模式包括计划跟踪模式、二次调频模式、系统调峰模式、波动平抑模式；
步骤202，根据储能系统的工作模式计算储能需求功率；
具体的，当工作模式为计划跟踪模式或二次调频模式时，若AGC指令与新能源场站实发功率的偏差小于偏差死区，则储能不出力；否则储能需求功率为AGC指令与新能源场站实发功率之差。该模式下的偏差死区，设置为AGC指令与偏差比例限值的乘积。此时储能需求功率值的计算公式为：
Figure BDA0003467074110000071
其中，P_XQ为储能需求功率，AGC为AGC指令值，P_Station_REAL为新能源场站实发功率，Threshold表示计划跟踪模式或二次调频模式下的偏差比例限值。偏差比例限值根据储能系统的工作模式进行设置，具体可以由本领域技术人员参考各地区的电网相关政策细则进行设置。
当工作模式为系统调峰模式时，若AGC指令与新能源场站短期预测功率的偏差小于偏差死区，则储能不出力；否则储能需求功率为AGC指令与新能源场站短期预测功率之差。该模式下的偏差死区，设置为新能源场站装机容量与偏差比例限值的乘积。此时储能需求功率值的计算公式为：
Figure BDA0003467074110000072
其中，P_XQ为储能需求功率，AGC为AGC指令值，P1_Predict_D为新能源场站短期预测功率，Threshold为系统调峰模式下的偏差比例限值。
当工作模式为波动平抑模式时，若新能源场站实发功率当前值与上一时刻值的偏差小于偏差死区，则储能不出力；否则如新能源场站实发功率当前值与上一时刻值的偏差大于偏差死区，则储能需求功率需要根据新能源场站实发功率当前值、上一时刻值及偏差死区进行计算。此时储能需求功率值的计算公式如下：
Figure BDA0003467074110000081
其中，P_XQ为储能需求功率，P_Station_REAL为新能源场站实发功率当前值，P_Station_HIS为新能源场站实发功率前一时刻值，BiasDeadline为波动平抑模式下的偏差死区。该模式下的偏差死区，根据新能源场站装机容量大小进行设置。
本领域领域技术人员可以理解的是，以上几种工作模式为非限制的举例，储能系统还存在其他工作模式，本领域领域技术人员能够根据其他工作模式得到相应的储能需求功率。
步骤203，根据储能需求功率值判断储能需实现的功能为充电功能或放电功能。
其中，若储能需求功率P_XQ＞0，表示储能需实现放电功能；若储能需求功率P_XQ＜0，表示储能需实现充电功能；若储能需求功率P_XQ＝0，表示储能不需要实现充放电功能，静置即可。
步骤3，根据储能充放电功能需求，结合各电池组、PCS状态及SOC数据，计算储能可分配需求功率；
具体的，步骤3还包括：
步骤301，根据储能需要实现的功能，结合电池组、PCS当前运行状态及各电池组的SOC值的数据，计算各PCS的实际可用SOC及可用PCS数量num_valid；
其中，储能需实现的功能包括充电功能和放电功能，当储能需实现的功能为放电功能时，步骤301还包括：
分别判断各PCS是否满足处于运行状态、无运行故障、且SOC＞0.1三个条件，若同时满足以上各条件，则判断该PCS对应的电池组可用于放电功能，此时可用SOC即为实际SOC，可用PCS数量num_valid增加1；若不能同时满足以上各条件，即PCS未处于运行状态、或有运行故障、或SOC＜＝0.1时，则判断该PCS对应的电池组不可用于放电功能，此时可用SOC设置为0，可用PCS数量num_valid不增加。
当储能需实现的功能为充电功能时，步骤301还包括：
分别判断各PCS是否满足处于运行状态、无运行故障、且SOC＜0.9三个条件，若同时满足以上各条件，则判断该PCS对应的电池组可用于充电功能，此时可用SOC即为实际SOC，可用PCS数量num_valid增加1；若不能同时满足以上各条件，即PCS未处于运行状态、或有运行故障、或SOC＞＝0.9，则判断该PCS对应的电池组不可用于充电功能，此时可用SOC设置为1，可用PCS数量hum_valid不增加。
步骤302，结合PCS额定功率和可用PCS数量，计算储能最大可用功率；
具体的，若各PCS具有相同额定功率，则储能最大可用功率的计算式为：
P_MAX_VALID＝P_RATED_PCS*num_valid
其中，P_MAX_VALID为储能最大可用功率，P_RATED_PCS为单个PCS额定功率，num_valid为可用PCS数量。
若各PCS额定功率不同，则储能最大可用功率的计算式为：
Figure BDA0003467074110000091
其中，P_MAX_VALID为储能最大可用功率，P_RATED_PCS(i)为各可用PCS的额定功率，储能最大可用功率为各可用PCS的额定功率总和。
步骤303，根据储能需求功率与储能最大可用功率，计算储能可分配需求功率。
具体的，储能可分配需求功率的计算式为：
Figure BDA0003467074110000092
其中，P_XQ_VALID为储能可分配需求功率，P_XQ为储能需求功率，P_MAX_VALID为储能最大可用功率，ABS为求取绝对值函数。
可以看出，若储能需求功率P_XQ的绝对值在储能最大可用功率P_MAX_VALID以内，则储能可分配需求功率P_XQ_VALID等于储能需求功率P_XQ；
若储能需求功率P_XQ的绝对值超过最大可用功率P_MAX_VALID，则进一步根据储能需求功率P_XQ的正负情况，确定储能可分配需求功率P_XQ_VALID为正储能最大可用功率P_MAX_VALID或负储能最大可用功率-P_MAX_VALID。
步骤4，根据各电池组SOC大小，对电池组及其SOC值进行排序；
具体的，本发明采用冒泡排序法，将各电池组按照当前SOC从小到大的顺序排列得到sorted_LH_PCSData，再按照SOC从大到小的顺序排列得到sorted_HL_PCSData。
值得注意的是，本领域技术人员可以清楚地认识到，冒泡排序法仅是一种非限制的举例，可以采用任意其它排序方法，实现排序的技术效果。
步骤5，根据各电池组及其SOC值的排序结果，将储能可分配需求功率P_XQ_VALID依次分配给各电池组，实现储能功率的分配。
具体的，参照图2和图3的示意，步骤5还包括：
步骤501，根据储能需要实现的功能，选择使用相对应的SOC排序结果；
其中，若储能可分配需求功率P_XQ_VALID小于0，即储能需要实现充电功能时，则选择从小到大的SOC排序结果使用；
若储能可分配需求功率P_XQ_VALID大于0，即储能需要实现放电功能时，则选择从大到小的SOC排序结果使用。
步骤502，对剩余未分配储能功率P_XQ_LEFT赋初值；
其中，所有PCS均未分配功率指令时，剩余未分配储能功率P_XQ_LEFT即为储能可分配需求功率P_XQ_VALID。
步骤503，在未分配功率的PCS中选出需要进行功率指令分配的PCS，并统计其个数；
具体的，步骤503还包括：
若储能需实现充电功能，则在未分配功率的PCS中选出最小的SOC，统计最小SOC的个数num_min。由于各PCS的SOC值可能存在相等的情况，因此要统计最小SOC的个数num_min，如未分配功率的PCS中只有一个最小SOC，则num_min＝1；如未分配功率的PCS中有多个相同大小的最小SOC，则num_min＞1。
若储能需实现放电功能，则在未分配功率的PCS中选出最大的SOC，统计最大SOC的个数num_max。由于各PCS的SOC值可能存在相等的情况，因此要统计最大SOC的个数num_max，如未分配功率的PCS中只有一个最大SOC，则num_max＝1；如未分配功率的PCS中有多个相同大小的最大SOC，则num_max＞1。
进一步的，由于SOC数据本身可能存在一定的不准确性；充放电过程中难以保证控制各SOC完全相等，不设置死区时可能会出现PCS交替充电或放电行为，导致充放电指令分配频繁变化的情况，不利于电池的长期运行使用。
因此本发明中在统计相同大小的SOC时，需设置SOC辨识死区，并根据SOC辨识死区的大小对最小SOC个数num_min和最大SOC个数num_max进行调整。例如当统计最小SOC个数时，若某SOC值与最小SOC值之间的偏差小于SOC辨识死区时，则认为该SOC值也算作最小SOC，此时最小SOC个数num_min也需要相应增加。
具体的，SOC辨识死区的设置可以通过计算PCS以额定功率运行1min的电量变化值，将其折算成电池SOC变化量，该SOC变化量的值即可设置为SOC辨识死区。在实际项目中本领域技术人员可根据PCS功率、电池容量、系统通讯速率及实际需求等情况，对SOC辨识死区进行计算及个性化调整。
步骤504，在未分配功率的PCS中选出需要进行功率指令分配的PCS，进行功率分配；
其中，步骤504还包括：
步骤5041，根据储能可分配需求功率P_XQ_VALID的正负情况，确定以下各公式中使用的SOC个数num，num的获取公式为：
Figure BDA0003467074110000111
其中，若储能可分配需求功率P_XQ_VALID大于0，即储能需实现放电功能时，SOC个数num使用最大SOC个数num_max；
若储能可分配需求功率P_XQ_VALID小于0，即储能需要实现充电功能时，SOC个数num使用最小SOC个数num_min。
步骤5042，根据各PCS的额定功率是否相同，进行功率分配计算。
具体的，各PCS额定功率相同时的功率分配计算式为：
PCSOUT[K][1]＝sorted_PCSData[K][1]
Figure BDA0003467074110000121
其中，K表示储能功率第K个向PCS分配功率；
PCSOUT[K][1]为PCS编号，sorted_PCSData[K][1]表示经过排序后相应位置的PCS编号；
PCSOUT[K][2]表示向PCS分配的功率指令，P_XQ_LEFT为剩余未分配储能功率，P_RATED_PCS为单个PCS额定功率；
上式表示当多个PCS的SOC相同，且额定功率相同时，P_XQ_LEFT分配采用平均分配的方式。
各PCS额定功率不同时的功率分配计算式为：
PCSOUT[K][1]＝sorted_PCSData[K][1]
Figure BDA0003467074110000122
n＝PCSOUT[K][1]
n2＝PCSOUT[K+num][1]
其中，K表示储能功率第K个向PCS分配功率；
PCSOUT[K][1]为PCS编号，sorted_PCSData[K][1]表示经过排序后相应位置的PCS编号；
n为PCS编号，n2为SOC相同的PCS编号，用于PCSOUT[K][2]计算；
PCSOUT[K][2]表示向PCS分配的功率指令，P_XQ_LEFT为剩余未分配储能功率，P_RATED_PCS(n)为单个PCS额定功率；
上式表示当多个PCS的SOC相同，但额定功率不同时，P_XQ_LEFT分配根据PCS的额定功率采用按比例分配的方式。
若储能可分配需求功率P_XQ_VALID的值为0以上，即储能需实现放电功能，则PCS分配功率为正；若储能可分配需求功率P_XQ_VALID小于0，即储能需实现充电功能，则PCS分配功率为负。
步骤505：计算剩余未分配储能功率；
具体的，剩余未分配储能功率P_XQ_LEFT的计算式为：
Figure BDA0003467074110000131
可以看出，剩余未分配储能功率P_XQ_LEFT为本次分配前未分配功率减去本次分配给num个PCS的功率后的值。
步骤506：循环步骤503至步骤505，将剩余未分配储能功率优先向未分配功率的PCS中SOC最小的分配充电功率，或将剩余未分配储能功率优先向未分配功率的PCS中SOC最大的分配放电功率，直至储能功率分配完成。
步骤6，当储能功率分配完成后，再次实时获取有关储能功率分配的参数数据，程序进入下一个运行周期，根据实时获取的最新参数数据，进行下一周期的储能功率分配。
参照图4的示意，本发明还提出了一种可持续储能电池充放电功率均衡分配系统，上述可持续储能电池充放电功率均衡分配方法能够基于该系统实现，该系统具体包括：采集模块、储能需求判定模块、处理模块、排序模块和功率分配模块；
其中，采集模块用于获取影响储能功率分配的所有相关参数数据，包括实时运行参数和储能系统相关确定性参数，还能够获取储能系统的工作模式，各电池组、能量转换系统状态及电池组剩余电量数据；
储能需求判定模块与采集模块相连接，并通过结合储能系统的工作模式和获取到的参数信息，判定当前储能需求为实现充电功能或放电功能；
处理模块能够结合采集模块的数据以及储能需求判定模块的判定结果，计算得到储能需求功率与储能最大可用功率，并根据储能需求功率与储能最大可用功率计算储能可分配需求功率；
排序模块根据采集模块所采集的各电池组SOC的大小，对电池组及其SOC值进行排序；
功率分配模块结合处理模块和排序模块的处理结果，将储能可分配需求功率依次分配给各电池组，实现根据电池组SOC的大小合理分配储能功率。
名词释义：
PCS(power conversion system)：能量转换系统；
SOC(State of Charge)：荷电状态。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
1.本发明的方法能够实时调整充放电功率分配，使功率保持合理的分配模式。
2.本发明的方法根据储能需求功率及SOC大小合理分配充放电PCS数量及功率，一定程度上降低了PCS充放电次数及频率，能够有效延长电池的使用寿命。
3.本发明的方法能够最大程度的保证各电池组运行均衡，避免了因部分电池组充满或放完导致储能实时最大可充放电功率降低的不良现象，保证了储能最大程度的可达额定功率。
4.本发明的方法具备严密的逻辑性，良好的合理性与实用性。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取有关储能功率分配的参数数据，包括实时运行参数及储能系统相关确定性参数；
步骤2：根据获取到的储能功率分配参数数据，结合储能系统的工作模式，实时确定储能需求功率，并判断储能需实现的功能为充电功能或放电功能；
步骤3，根据储能充放电功能需求，结合各电池组、PCS状态及SOC数据，计算储能可分配需求功率；
步骤4，根据各电池组SOC大小，对电池组及其SOC值进行排序；
步骤5，根据各电池组及其SOC值的排序结果，将储能可分配需求功率依次分配给各电池组，实现储能功率的分配。
2.根据权利要求1所述的可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，其特征在于，
所述步骤1中，实时运行参数包括：电网AGC指令、场站实发功率、各PCS当前运行状态、PCS故障情况、各电池组实时SOC；
储能系统相关确定性参数包括：电网功率波动考核范围、新能源场站功率预测曲线、新能源场站装机容量、新能源场站功率波动范围规定、各PCS额定功率。
3.根据权利要求1所述的可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，其特征在于，
所述步骤2还包括：
步骤201，判断储能系统的工作模式，工作模式包括计划跟踪模式、二次调频模式、系统调峰模式、波动平抑模式；
步骤202，根据储能系统的工作模式计算储能需求功率；
步骤203，根据储能需求功率值判断储能需实现的功能为充电功能或放电功能。
4.根据权利要求3所述的可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，其特征在于，
所述步骤202还包括：
当工作模式为计划跟踪模式或二次调频模式时，若AGC指令与新能源场站实发功率的偏差小于偏差死区，则储能不出力；否则储能需求功率为AGC指令与新能源场站实发功率之差；
当工作模式为系统调峰模式时，若AGC指令与新能源场站短期预测功率的偏差小于偏差死区，则储能不出力；否则储能需求功率为AGC指令与新能源场站短期预测功率之差；
当工作模式为波动平抑模式时，若新能源场站实发功率当前值与上一时刻值的偏差小于偏差死区，则储能不出力；否则如新能源场站实发功率当前值与上一时刻值的偏差大于偏差死区，则储能需求功率需要根据新能源场站实发功率当前值、上一时刻值及偏差死区进行计算。
5.根据权利要求3或4所述的可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，其特征在于，
所述步骤203还包括：若储能需求功率P_XQ＞0，表示储能需实现放电功能；若储能需求功率P_XQ＜0，表示储能需实现充电功能；若储能需求功率P_XQ＝0，表示储能不需要实现充放电功能，静置即可。
6.根据权利要求1所述的可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，其特征在于，
所述步骤3还包括：
步骤301，根据储能需要实现的功能，结合电池组、PCS当前运行状态及各电池组的SOC值的数据，计算各PCS的实际可用SOC及可用PCS数量；
步骤302，结合可用SOC和可用PCS数量，计算储能最大可用功率；
步骤303，根据储能需求功率与储能最大可用功率，计算储能可分配需求功率。
7.根据权利要求1所述的可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，其特征在于，
所述步骤303中，储能可分配需求功率的计算式为：
Figure FDA0003467074100000021
其中，P_XQ_VALID为储能可分配需求功率；
P_XQ为储能需求功率；
P_MAX_VALID为储能最大可用功率，ABS为求取绝对值函数。
8.根据权利要求1所述的可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，其特征在于，
所述步骤5还包括：
步骤501，根据储能需要实现的功能，选择使用相对应的SOC排序结果；
步骤502，对剩余未分配储能功率赋初值；
步骤503，在未分配功率的PCS中选出需要进行功率指令分配的PCS，并统计其个数；
步骤504，在未分配功率的PCS中选出需要进行功率指令分配的PCS，进行功率分配；
步骤505：计算剩余未分配储能功率；
步骤506：循环步骤503至步骤505，将剩余未分配储能功率优先向未分配功率的PCS中SOC最小的分配充电功率，或将剩余未分配储能功率优先向未分配功率的PCS中SOC最大的分配放电功率，直至储能功率分配完成。
9.根据权利要求8所述的可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，其特征在于，
所述步骤503还包括：
若储能需实现充电功能，则在未分配功率的PCS中选出最小的SOC，统计最小SOC的个数num_min，如未分配功率的PCS中只有一个最小SOC，则num_min＝1，如未分配功率的PCS中有多个相同大小的最小SOC，则num_min＞1；
若储能需实现放电功能，则在未分配功率的PCS中选出最大的SOC，统计最大SOC的个数num_max，如未分配功率的PCS中只有一个最大SOC，则num_max＝1，如未分配功率的PCS中有多个相同大小的最大SOC，则num_max＞1。
10.根据权利要求8或9所述的可持续储能电池充放电功率均衡分配方法，其特征在于，
所述步骤504还包括：
步骤5041，根据储能可分配需求功率P_XQ_VALID的正负情况，确定以下各公式中使用的SOC个数num，num的获取公式为：
Figure FDA0003467074100000041
其中，若储能可分配需求功率P_XQ_VALID大于0，即储能需实现放电功能时，SOC个数num使用最大SOC个数num_max；
若储能可分配需求功率P_XQ_VALID小于0，即储能需要实现充电功能时，SOC个数num使用最小SOC个数num_min。
步骤5042，根据各PCS的额定功率是否相同，进行功率分配计算。
具体的，各PCS额定功率相同时的功率分配计算式为：
PCSOUT[K][1]＝sorted_PCSData[K][1]
Figure FDA0003467074100000042
其中，K表示储能功率第K个向PCS分配功率；
PCSOUT[K][1]为PCS编号，sorted_PCSData[K][1]表示经过排序后相应位置的PCS编号；
PCSOUT[K][2]表示向PCS分配的功率指令，P_XQ_LEFT为剩余未分配储能功率，P_RATED_PCS为单个PCS额定功率；
上式表示当多个PCS的SOC相同，且额定功率相同时，P_XQ_LEFT分配采用平均分配的方式；
各PCS额定功率不同时的功率分配计算式为：
PCSOUT[K][1]＝sorted_PCSData[K][1]
Figure FDA0003467074100000043
n＝PCSOUT[K][1]
n2＝PCSOUT[K+num][1]
其中，K表示储能功率第K个向PCS分配功率；
PCSOUT[K][1]为PCS编号，sorted_PCSData[K][1]表示经过排序后相应位置的PCS编号；
n为PCS编号，n2为SOC相同的PCS编号，用于PCSOUT[K][2]计算；
PCSOUT[K][2]表示向PCS分配的功率指令，P_XQ_LEFT为剩余未分配储能功率，P_RATED_PCS(n)为单个PCS额定功率；
上式表示当多个PCS的SOC相同，但额定功率不同时，P_XQ_LEFT分配根据PCS的额定功率采用按比例分配的方式；
若储能可分配需求功率P_XQ_VALID的值为0以上，即储能需实现放电功能，则PCS分配功率为正；若储能可分配需求功率P_XQ_VALID小于0，即储能需实现充电功能，则PCS分配功率为负。
11.一种可持续储能电池充放电功率均衡分配系统，其特征在于，包括：采集模块、储能需求判定模块、处理模块、排序模块和功率分配模块；
其中，采集模块用于获取影响储能功率分配的所有相关参数数据，包括实时运行参数和储能系统相关确定性参数，还能够获取储能系统的工作模式，各电池组、能量转换系统状态及电池组剩余电量数据；
储能需求判定模块与采集模块相连接，并通过结合储能系统的工作模式和获取到的参数信息，判定当前储能需求为实现充电功能或放电功能；
处理模块能够结合采集模块的数据以及储能需求判定模块的判定结果，计算得到储能需求功率与储能最大可用功率，并根据储能需求功率与储能最大可用功率计算储能可分配需求功率；
排序模块根据采集模块所采集的各电池组SOC的大小，对电池组及其SOC值进行排序；
功率分配模块结合处理模块和排序模块的处理结果，将储能可分配需求功率依次分配给各电池组，实现根据电池组SOC的大小合理分配储能功率。
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