CN114552610A - 储能配置方法及系统、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能配置方法及系统、电子设备及存储介质。所述储能配置方法包括:在配置有储能电池的情况下,获取历史时间段内除所述储能电池之外的负荷、分时电价以及单位需量电费;以所述历史时间段内的总电费最小为目标函数,并根据约束条件计算所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量;根据所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量计算所述历史时间段内的总电费;根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费选取最优容量的储能电池,基于所述最优容量的储能电池可以最大限度地降低用户的用电成本。
Description
技术领域
本发明涉及电池储能技术领域,特别涉及一种储能配置方法及系统、电子设备及存储介质。
背景技术
电池储能在电力系统中有着极为广泛的应用,可以应用于调峰等辅助服务、移峰填谷和新能源消纳等场景。电池储能是指在用户电力负荷及电价较低的时候存储电能,以及在用户电力负荷及电价较高的时候放出电能,因此电池储能采用的是低储高放的策略,不仅可以削减用户负荷的最大需量,还可以减少用户的电费。
发明内容
本发明提供一种可以最大限度降低用户用电成本的储能配置方法及系统、电子设备及存储介质。
本发明的第一方面提供一种储能配置方法,包括以下步骤:
在配置有储能电池的情况下,获取历史时间段内除所述储能电池之外的负荷、分时电价以及单位需量电费;其中,所述历史时间段均分为若干个不同的时段;
以所述历史时间段内的总电费最小为目标函数,并根据约束条件计算所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量;其中,所述约束条件基于所述储能电池的最大充电功率、最大放电功率、最小电量、最大电量、开始储能时的电量、结束储能时的电量、容量以及电网提供的功率进行设置;
根据所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量计算所述历史时间段内的总电费;
根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费选取最优容量的储能电池。
可选地,所述目标函数的公式为:
其中,t表示将所述历史时间段T均分之后的时段,N表示时段的数量,表示第t时段除所述储能电池之外的负荷,表示所述储能电池在第t时段的充电功率,表示所述储能电池在第t时段的放电功率,Ct表示第t时段的分时电价,Δt=T/N,C1表示单位需量电费,PM表示所述历史时间段内的最大需量;
所述约束条件包括:
其中,PC,Max表示所述储能电池的最大充电功率,PD,Max表示所述储能电池的最大放电功率,xt+yt≤1,且xt和yt均为整数,SOCt表示第t时段所述储能电池的电量,Smin表示所述储能电池的最小电量,Smax表示所述储能电池的最大电量,SOCStart表示所述储能电池开始储能时的电量,SOCEnd表示所述储能电池结束储能时的电量,E表示所述储能电池的容量,表示电网提供的功率,表示所述最大需量的下限值,表示所述最大需量的上限值。
可选地,若所述储能电池为一天两充放,则在所述储能电池第一次充电与放电之间且第t时段的电价为平价的情况下,xt+yt=0。
可选地,若所述储能电池为一天一充放且第t时段的电价为平价,则xt+yt=0。
可选地,所述根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费选取最优容量的储能电池的步骤具体包括:
根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费、未配置储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费以及所述储能电池的成本选取最优容量的储能电池。
可选地,所述历史时间段为历史月度。
可选地,所述储能配置方法还包括以下步骤:
若当前负荷超过所述历史时间段内的最大需量,则控制所述储能电池进行放电。
本发明的第二方面提供一种储能配置系统,包括:
获取模块,用于在配置有储能电池的情况下,获取历史时间段内除所述储能电池之外的负荷、分时电价以及单位需量电费;其中,所述历史时间段均分为若干个不同的时段;
第一计算模块,用于以所述历史时间段内的总电费最小为目标函数,并根据约束条件计算所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量;其中,所述约束条件基于所述储能电池的最大充电功率、最大放电功率、最小电量、最大电量、开始储能时的电量、结束储能时的电量、容量以及电网提供的功率进行设置;
第二计算模块,用于根据所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量计算所述历史时间段内的总电费;
选取模块,用于根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费选取最优容量的储能电池。
本发明的第三方面提供一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的储能配置方法。
本发明的第四方面提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的储能配置方法。
本发明的积极进步效果在于:通过以历史时间段内的总电费最小为目标函数,并根据设置的约束条件可以计算出储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量,进而计算出所述历史时间段内的总电费,根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费选取最优容量的储能电池,基于所述最优容量的储能电池可以最大限度地降低用户的用电成本。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种储能配置方法的流程示意图。
图2为本发明实施例1提供的一种采集的用户负荷的示意图。
图3为本发明实施例1提供的一种分时电价的示意图。
图4为本发明实施例1提供的一种功率曲线图。
图5为本发明实施例1提供的储能电池一天两充放的示意图。
图6为本发明实施例1提供的储能电池一天一充放的示意图。
图7为本发明实施例1提供的一种储能配置系统的结构框图。
图8为本发明实施例2提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
图1为本实施例提供的一种储能配置方法的流程示意图,该储能配置方法可以由储能配置系统执行,该储能配置系统可以通过软件和/或硬件的方式实现,该储能配置系统可以为电子设备的部分或全部。其中,本实施例中的电子设备可以为个人计算机(PersonalComputer,PC),例如台式机、一体机、笔记本电脑、平板电脑等,还可以为手机、可穿戴设备、掌上电脑(Personal Digital Assistant,PDA)等终端设备。
在具体实施中,本实施例提供的储能配置方法可以应用于楼宇、场站等场所。下面以电子设备为执行主体介绍本实施例提供的储能配置方法。如图1所示,本实施例提供的储能配置方法可以包括以下步骤S1~S4:
步骤S1、在配置有储能电池的情况下,获取历史时间段内除所述储能电池之外的负荷、分时电价以及单位需量电费。
其中,所述历史时间段均分为若干个不同的时段。在可选的一种实施方式中,所述历史时间段为历史月度,也即过去的一个月。例如可以按照时间间隔为15min,将过去的一个月均分为30*24*60/15=2880个时段。
在具体实施中,可以在楼宇、场站等场所配置储能电池,并控制配置的储能电池在电价为低价时进行充电,以及在电价为高价时进行放电。
在一个具体的例子中,采集过去一个月内除储能电池之外的负荷也即用户负荷,如图2所示,用户负荷的峰值达到了1330kW。
在一个具体的例子中,工商业分时电价如表1和图3所示。
表1
时段(h) | 0-7 | 7-10 | 10-15 | 15-18 | 18-21 | 21-24 |
电价(元/kWh) | 0.316 | 0.678 | 1.106 | 0.678 | 1.106 | 0.678 |
其中,上述分时电价包括低价、平价和高价,具体地,低价为0.316元/kWh,平价为0.678元/kWh,高价为1.106元/kWh。
步骤S2、以所述历史时间段内的总电费最小为目标函数,并根据约束条件计算所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量。
在具体实施中,将步骤S1获取的负荷、分时电价以及单位需量电费代入所述目标函数,并根据约束条件计算所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量。
其中,所述约束条件基于所述储能电池的最大充电功率、最大放电功率、最小电量、最大电量、开始储能时的电量、结束储能时的电量、容量以及电网提供的功率进行设置。具体地,储能电池开始储能时的电量和结束储能时的电量可以根据实际情况进行设置。
在可选的一种实施方式中,工商业用户按照两部收费制收取电费,总电费包括基本电费即实际产生的电费,以及电量电费即由最大需量产生的额外电费。上述目标函数的公式为:
其中,t表示将所述历史时间段T均分之后的时段,N表示时段的数量,表示第t时段除所述储能电池之外的负荷,表示所述储能电池在第t时段的充电功率,表示所述储能电池在第t时段的放电功率,Ct表示第t时段的分时电价,Δt=T/N,C1表示单位需量电费,PM表示所述历史时间段内的最大需量。
上述约束条件包括:
其中,PC,Max表示所述储能电池的最大充电功率,PD,Max表示所述储能电池的最大放电功率,xt+yt≤1,且xt和yt均为整数,SOCt表示第t时段所述储能电池的电量,Smin表示所述储能电池的最小电量,Smax表示所述储能电池的最大电量,SOCStart表示所述储能电池开始储能时的电量,SOCEnd表示所述储能电池结束储能时的电量,E表示所述储能电池的容量,表示电网提供的功率,表示所述最大需量的下限值,表示所述最大需量的上限值。其中,上述约束条件中SOC1+n*N/T=SOCStart表示每天储能电池开始储能时的容量均相同,SOCN/T+n*N/T=SOCEnd表示每天储能电池结束储能时的容量均相同。
在一个具体的例子中,T=30天,N=30*24*60/15=2880,SOCStart=0.1,SOCEnd=0.1,Smin=0.1,Smax=1,PC,Max=0.5C,PD,Max=0.5C,C1=40元/KW(以上海市为例)。则有:0.1≤SOCt≤1;SOC1+n*96=0.1;SOC96+n*96=0.1。
图4用于示出一种功率曲线图。如图4所示,根据采集的储能电池之外的负荷以及上述约束条件可以计算出储能电池在不同时段的充电功率和放电功率。
在可选的一种实施方式中,所述储能电池为一天两充放,依次包括充电、放电、再充电、再放电四个过程。在储能电池第一次充电与放电之间且第t时段的电价为平价的情况下,储能电池既不进行充电也不进行放电,xt+yt=0,也即xt=0,且yt=0;而在其余情况下均为xt+yt=1,当xt=1且yt=0时,储能电池进行充电,当xt=0且yt=1时,储能电池进行放电。在如图5所示的例子中,储能电池一天两充放,实线代表储能电池的SOC值即电量,实线上升说明储能电池处于充电状态,实线下降说明储能电池处于放电状态。虚线代表分时电价,由低到高依次为低价、平价和高价。
在可选的另一种实施方式中,所述储能电池为一天一充放,依次包括充电和放电两个过程。在第t时段的电价为平价的情况下,储能电池既不进行充电也不进行放电,xt+yt=0,也即xt=0,且yt=0;而在电价为低价的情况下储能电池进行充电,xt=1且yt=0,在电价为高价的情况下储能电池进行放电,xt=0且yt=1。在如图6所示的例子中,储能电池一天一充放,实线代表储能电池的SOC值即电量,实线上升说明储能电池处于充电状态,实线下降说明储能电池处于放电状态。虚线代表分时电价,由低到高依次为低价、平价和高价。
步骤S3、根据所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量计算所述历史时间段内的总电费。
在具体实施中,可以将步骤S2中计算得到的储能电池在不同时段的充电功率和放电功率以及所述历史时间段内的最大需量代入以下公式,以计算所述历史时间段内的总电费Sum_Charge:
步骤S4、根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费选取最优容量的储能电池。在具体实施中,配置所述最优容量的储能电池可以最大限度地降低用户的用电成本,从而提升用户体验。
在一个具体的例子中,分别配置以下容量的储能电池:200kW、300kW、400kW、500kW、600kW、700kW、800kW,并在配置每种容量的储能电池的情况下计算所述历史时间段内的总电费,根据计算的所有总电费选取最优容量的储能电池。
在可选的一种实施方式中,所述最优容量的储能电池为配置该容量的储能电池之后产生的总电费最少。
在可选的另一种实施方式中,所述最优容量的储能电池为配置该容量的储能电池之后产生的收益率最大。步骤S4具体包括:根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费、未配置储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费以及所述储能电池的成本选取最优容量的储能电池。本实施方式中,收益率=收益/成本=(配置有储能电池产生的总电费-未配置储能电池产生的总电费)/储能电池的成本。
在可选的一种实施方式中,上述储能配置方法还包括以下步骤:若当前负荷超过所述历史时间段内的最大需量,则控制所述储能电池进行放电。本实施方式中,根据历史时间段内的最大需量控制储能电池当前的充放电状态。在一个具体的例子中,根据过去一个月内的最大需量控制本月内储能电池的充放电状态,若当前负荷超过过去一个月内的最大需量,无论电价是否为高价,均控制储能电池进行放电,从而达到降低负荷的目的。
本实施例还提供一种储能配置系统70,如图7所示,包括获取模块71、第一计算模块72、第二计算模块73以及选取模块74。
获取模块71用于在配置有储能电池的情况下,获取历史时间段内除所述储能电池之外的负荷、分时电价以及单位需量电费;其中,所述历史时间段均分为若干个不同的时段。
第一计算模块72用于以所述历史时间段内的总电费最小为目标函数,并根据约束条件计算所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量;其中,所述约束条件基于所述储能电池的最大充电功率、最大放电功率、最小电量、最大电量、开始储能时的电量、结束储能时的电量、容量以及电网提供的功率进行设置。
第二计算模块73用于根据所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量计算所述历史时间段内的总电费;
选取模块74用于根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费选取最优容量的储能电池。
在可选的一种实施方式中,所述选取模块具体用于根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费、未配置储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费以及所述储能电池的成本选取最优容量的储能电池。
在可选的一种实施方式中,所述储能配置系统还包括放电控制模块,用于在当前负荷超过所述历史时间段内的最大需量的情况下,控制所述储能电池进行放电。
需要说明的是,本实施例中的储能配置系统具体可以是单独的芯片、芯片模组或电子设备,也可以是集成于电子设备内的芯片或者芯片模组。
关于本实施例中描述的储能配置系统包含的各个模块/单元,其可以是软件模块/单元,也可以是硬件模块/单元,或者也可以部分是软件模块/单元,部分是硬件模块/单元。
实施例2
图8为本实施例提供的一种电子设备的结构示意图。所述电子设备包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器。其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器运行的计算机程序,所述计算机程序被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行实施例1的储能配置方法。本实施例提供的电子设备可以为个人计算机,例如台式机、一体机、笔记本电脑、平板电脑等,还可以为手机、可穿戴设备、掌上电脑等终端设备。图8显示的电子设备3仅仅是一个示例,不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
电子设备3的组件可以包括但不限于:上述至少一个处理器4、上述至少一个存储器5、连接不同系统组件(包括存储器5和处理器4)的总线6。
总线6包括数据总线、地址总线和控制总线。
存储器5可以包括易失性存储器,例如随机存取存储器(RAM)51和/或高速缓存存储器52,还可以进一步包括只读存储器(ROM)53。
存储器5还可以包括具有一组(至少一个)程序模块54的程序/实用工具55,这样的程序模块54包括但不限于:操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据,这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
处理器4通过运行存储在存储器5中的计算机程序,从而执行各种功能应用以及数据处理,例如上述储能配置方法。
电子设备3也可以与一个或多个外部设备7(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口8进行。并且,电子设备3还可以通过网络适配器9与一个或者多个网络(例如局域网(LAN),广域网(WAN)和/或公共网络,例如因特网)通信。如图8所示,网络适配器9通过总线6与电子设备3的其它模块通信。应当明白,尽管图8中未示出,可以结合电子设备3使用其它硬件和/或软件模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
应当注意,尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块,但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上,根据本发明的实施方式,上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之,上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
实施例3
本实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质,所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1的储能配置方法。
其中,可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于:便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。
在可能的实施方式中,本发明还可以实现为一种程序产品的形式,其包括程序代码,当所述程序产品在电子设备上运行时,所述程序代码用于使所述电子设备执行实现实施例1的储能配置方法。
其中,可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码,所述程序代码可以完全地在电子设备上执行、部分地在电子设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在电子设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种储能配置方法,其特征在于,包括以下步骤:
在配置有储能电池的情况下,获取历史时间段内除所述储能电池之外的负荷、分时电价以及单位需量电费;其中,所述历史时间段均分为若干个不同的时段;
以所述历史时间段内的总电费最小为目标函数,并根据约束条件计算所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量;其中,所述约束条件基于所述储能电池的最大充电功率、最大放电功率、最小电量、最大电量、开始储能时的电量、结束储能时的电量、容量以及电网提供的功率进行设置;
根据所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量计算所述历史时间段内的总电费;
根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费选取最优容量的储能电池。
2.如权利要求1所述的储能配置方法,其特征在于,所述目标函数的公式为:
其中,t表示将所述历史时间段T均分之后的时段,N表示时段的数量,表示第t时段除所述储能电池之外的负荷,表示所述储能电池在第t时段的充电功率,表示所述储能电池在第t时段的放电功率,Ct表示第t时段的分时电价,Δt=T/N,C1表示单位需量电费,PM表示所述历史时间段内的最大需量;
所述约束条件包括:
3.如权利要求2所述的储能配置方法,其特征在于,若所述储能电池为一天两充放,则在所述储能电池第一次充电与放电之间且第t时段的电价为平价的情况下,xt+yt=0。
4.如权利要求2所述的储能配置方法,其特征在于,若所述储能电池为一天一充放且第t时段的电价为平价,则xt+yt=0。
5.如权利要求1所述的储能配置方法,其特征在于,所述根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费选取最优容量的储能电池的步骤具体包括:
根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费、未配置储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费以及所述储能电池的成本选取最优容量的储能电池。
6.如权利要求1所述的储能配置方法,其特征在于,所述历史时间段为历史月度。
7.如权利要求1-6中任一项所述的储能配置方法,其特征在于,所述储能配置方法还包括以下步骤:
若当前负荷超过所述历史时间段内的最大需量,则控制所述储能电池进行放电。
8.一种储能配置系统,其特征在于,包括:
获取模块,用于在配置有储能电池的情况下,获取历史时间段内除所述储能电池之外的负荷、分时电价以及单位需量电费;其中,所述历史时间段均分为若干个不同的时段;
第一计算模块,用于以所述历史时间段内的总电费最小为目标函数,并根据约束条件计算所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量;其中,所述约束条件基于所述储能电池的最大充电功率、最大放电功率、最小电量、最大电量、开始储能时的电量、结束储能时的电量、容量以及电网提供的功率进行设置;
第二计算模块,用于根据所述储能电池在不同时段的充电功率和放电功率,以及所述历史时间段内的最大需量计算所述历史时间段内的总电费;
选取模块,用于根据配置不同容量的储能电池的情况下所述历史时间段内的总电费选取最优容量的储能电池。
9.一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7中任一项所述的储能配置方法。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的储能配置方法。
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CN115049251A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-09-13 | 南通沃太新能源有限公司 | 用于储能系统的电力调度方法及其装置 |
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2022
- 2022-03-07 CN CN202210214418.7A patent/CN114552610A/zh active Pending
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CN115049251A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-09-13 | 南通沃太新能源有限公司 | 用于储能系统的电力调度方法及其装置 |
CN115049251B (zh) * | 2022-06-13 | 2024-02-13 | 南通沃太新能源有限公司 | 用于储能系统的电力调度方法及其装置 |
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