CN114725970B - 一种实现平滑光伏的储能系统智能soc管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现平滑光伏的储能系统智能SOC管理方法，所述储能系统包括储能电池和双向逆变器，所述实现平滑光伏的方法包括以下步骤：S1：实时获取所述储能电池的运行数据；S2：获取所述储能电池的SOC参数，结合所述储能电池的SOC参数和实时获取的所述储能电池的运行数据来判断所述储能电池所处的状态；S3：根据所述储能电池所处的状态生成所述双向逆变器的目标电流，并根据所述双向逆变器的目标电流来调整所述双向逆变器的输出功率。本发明可以使储能电池剩余电量保持在一个合适的范围内，时刻满足平滑光伏的需求，同时减少用户主动从电网买电以及避免降低光伏输出功率，从而为用户创造更多的价值。

Description

一种实现平滑光伏的储能系统智能SOC管理方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其是一种实现平滑光伏的储能系统智能SOC管理方法。
背景技术
随着光伏装机量的增加，可入网的光伏容量在不断提高，光伏能量属于不稳定的能量，光伏发电的不稳定，将给局部电网带来较大的压力，因而提出了平滑光伏输出功率的要求。
近年来，储能产品被越来越多的应用于光伏平滑中，应用过程中，常关注的是平滑过程中的响应速度和响应精度，通过储能系统检测光伏波动，并提供功率上的粗调和微调，最终达到平滑光伏的目的。应用此类算法，无论粗调或微调都会存在光伏功率波动影响电网稳定性的现象；同时储能产品仅起到功率平滑的作用，必要时还需要主动从电网取电为电池补充电量，这样大大的降低了储能系统的性价比。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
为了弥补上述背景技术的不足，本发明提出一种实现平滑光伏的储能系统智能SOC管理方法，以使储能电池剩余电量保持在一个合适的范围内，时刻满足平滑光伏的需求，同时减少用户主动从电网买电以及避免降低光伏输出功率，从而为用户创造更多的价值。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决：
本发明的一方面公开了一种实现平滑光伏的储能系统智能SOC管理方法，所述储能系统包括储能电池和双向逆变器，所述实现平滑光伏的方法包括以下步骤：S1：实时获取所述储能电池的运行数据；S2：获取所述储能电池的SOC参数，结合所述储能电池的SOC参数和实时获取的所述储能电池的运行数据来判断所述储能电池所处的状态；S3：根据所述储能电池所处的状态生成所述双向逆变器的目标电流，并根据所述双向逆变器的目标电流来调整所述双向逆变器的输出功率。
在一些实施例中，步骤S2中所述储能电池的SOC参数包括所述储能电池的电池上限SOC值
Figure 358903DEST_PATH_IMAGE001
、电池下限SOC值
Figure 19692DEST_PATH_IMAGE002
。
进一步地，所述储能电池的电池上限SOC值
Figure 99643DEST_PATH_IMAGE001
、电池下限SOC值
Figure 922106DEST_PATH_IMAGE002
根据以下公式计算得到：
Figure 454718DEST_PATH_IMAGE003
Figure 919198DEST_PATH_IMAGE004
或
Figure 853656DEST_PATH_IMAGE005
Figure 847019DEST_PATH_IMAGE006
式中，
Figure 866928DEST_PATH_IMAGE007
为所述储能电池的额定容量，
Figure 135098DEST_PATH_IMAGE008
为所述储能电池最低保留SOC值，
Figure 924063DEST_PATH_IMAGE009
为所述储能电池的功率恢复回差SOC值，
Figure 88328DEST_PATH_IMAGE010
为所述储能电池最大保有SOC值，
Figure 598462DEST_PATH_IMAGE011
为所述储能电池SOC估计误差补偿值，
Figure 404744DEST_PATH_IMAGE012
为通过所述双向逆变器获取的光伏额定功率，
Figure 48215DEST_PATH_IMAGE013
为通过所述双向逆变器获取的光伏平滑时间。
在一些实施例中，步骤S1中实时获取的所述储能电池的运行数据包括所述储能电池的当前SOC值
Figure 914540DEST_PATH_IMAGE014
；步骤S2中结合所述储能电池的SOC参数和实时获取的所述储能电池的运行数据来判断所述储能电池所处的状态具体包括：当满足条件A1时，则判断所述储能电池处于第一状态；当满足条件A3时，则判断所述储能电池处于第二状态；当条件A1、A3均不满足时，则判断所述储能电池处于第三状态；其中条件A1为
Figure 377882DEST_PATH_IMAGE014
≥
Figure 987855DEST_PATH_IMAGE001
，条件A3为
Figure 485833DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 523059DEST_PATH_IMAGE002
。
在一些实施例中，步骤S2中所述储能电池的SOC参数还包括功率恢复SOC值
Figure 473697DEST_PATH_IMAGE015
。
进一步地，
Figure 621782DEST_PATH_IMAGE015
根据以下公式计算得到：
Figure 239845DEST_PATH_IMAGE016
式中，
Figure 447972DEST_PATH_IMAGE009
为所述储能电池的功率恢复回差SOC值。
在一些实施例中，步骤S1中实时获取的所述储能电池的运行数据包括所述储能电池的当前SOC值
Figure 885907DEST_PATH_IMAGE014
和上一时刻SOC值
Figure 837682DEST_PATH_IMAGE017
；步骤S2中结合所述储能电池的SOC参数和实时获取的所述储能电池的运行数据来判断所述储能电池所处的状态具体包括：当满足条件A1或A2时，则判断所述储能电池处于第一状态；当满足条件A3或A4时，则判断所述储能电池处于第二状态；当条件A1、A2、A3、A4均不满足时，则判断所述储能电池处于第三状态；其中条件A1为
Figure 310252DEST_PATH_IMAGE014
≥
Figure 689281DEST_PATH_IMAGE001
，条件A2为
Figure 880091DEST_PATH_IMAGE015
<
Figure 104399DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 697054DEST_PATH_IMAGE001
且
Figure 981405DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 659511DEST_PATH_IMAGE017
，条件A3为
Figure 953089DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 400251DEST_PATH_IMAGE002
，条件A4为
Figure 121082DEST_PATH_IMAGE002
≤
Figure 20905DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 587016DEST_PATH_IMAGE015
且
Figure 154263DEST_PATH_IMAGE014
>
Figure 45996DEST_PATH_IMAGE017
。
进一步地，步骤S3中根据所述储能电池所处的状态生成所述双向逆变器的目标电流具体包括：若所述储能电池处于第一状态，则将所述双向逆变器上一周期的目标电流加上单位电流调节值作为所述双向逆变器的目标电流；若所述储能电池处于第二状态，则将所述双向逆变器上一周期的目标电流减去单位电流调节值作为所述双向逆变器的目标电流；若所述储能电池处于第三状态，则判断所述双向逆变器上一周期的目标电流是否大于所述储能电池的最小启动电流，如果是，则将所述双向逆变器上一周期的目标电流减去单位电流调节值作为所述双向逆变器的目标电流，如果否，则判断所述双向逆变器上一周期的目标电流是否小于所述储能电池的最小启动电流的相反数，如果是，则将所述双向逆变器上一周期的目标电流加上单位电流调节值作为所述双向逆变器的目标电流，如果否，则直接将所述双向逆变器上一周期的目标电流作为所述双向逆变器的目标电流。
更进一步地，所述单位电流调节值根据下述公式计算得到：
Figure 433115DEST_PATH_IMAGE018
式中，
Figure 68496DEST_PATH_IMAGE019
为通过所述双向逆变器获取的光伏额定功率，
Figure 490250DEST_PATH_IMAGE013
为通过所述双向逆变器获取的光伏平滑时间，U为电网电压，
Figure 552884DEST_PATH_IMAGE020
为调节周期。
在一些实施例中，步骤S3中在生成所述双向逆变器的目标电流之后还判断所述双向逆变器的目标电流是否在预定的范围内，如果是，再根据所述双向逆变器的目标电流来调整所述双向逆变器的输出功率。
本发明的另一方面还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，所述计算机可执行指令促使处理器实现如上任一项所述的实现平滑光伏的储能系统智能SOC管理方法的步骤。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明提供的实现平滑光伏的储能系统智能SOC管理方法，通过双向逆变器实时获取储能电池的运行数据，并获取储能电池的SOC参数，结合储能电池的SOC参数和实时获取的储能电池的运行数据来判断储能电池所处的状态，再根据储能电池所处的状态生成双向逆变器的目标电流，并根据双向逆变器的目标电流来调整双向逆变器的输出功率，从而可以使储能电池剩余电量一直保持在一个合适的范围内，时刻满足平滑光伏的需求，避免储能电池电量较高且光伏能量增加太大，或者储能电池电量较低且光伏能量输出减小非常大等情形造成光伏平滑无法实现的工况，同时减少用户主动从电网买电以及避免降低光伏输出功率，从而为用户创造更多的价值。
另外引入储能电池的功率恢复回差SOC值
Figure 427299DEST_PATH_IMAGE009
（即：引入功率恢复SOC值
Figure 600791DEST_PATH_IMAGE015
），避免了并网功率在目标电流最大和目标电流最小间频繁切换，降低电网侧功率震荡发生的频率，进而减小对电网的损害。引入储能电池SOC估计误差补偿值
Figure 877052DEST_PATH_IMAGE011
，弥补了SOC估计所存在的误差，使得结果更准确。
附图说明
图1是本发明实施例中的实现平滑光伏的储能系统智能SOC管理方法的流程图。
图2是本发明实施例一的储能系统的结构示意图。
图3是本发明实施例一的储能系统的通讯拓扑结构图。
图4是本发明实施例二的储能系统的结构示意图。
图5是本发明实施例三的储能系统的通讯拓扑结构图。
图6是本发明具体实施例中的最大功率标志、最小功率标志组织的流程图。
图7是本发明具体实施例中的SOC值变化曲线图。
图8是本发明具体实施例中的执行最小功率目标算法的流程图。
图9是本发明具体实施例中的执行最大功率目标算法的流程图。
图10是本发明具体实施例中的执行输出光伏功率算法的流程图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
缩略语及关键术语定义：
平滑光伏：减缓由于光伏发电不稳定带来的电网端口功率波动的现象。
光伏充电器：一种DC/DC电路，实现使用光伏输出功率给电池充电的目的。
双向逆变器：可以实现DC/AC并网放电，也可以AC/DC并网给电池充电的换流器设备。
电池下限SOC：为避免电池电量低于电池安全电量而提出该参数，当电池SOC低于此值时，置位“功率最小”标志，逆变器输出功率开始往0KW功率降低。
电池上限SOC：为避免出现电池最大充电电流和光伏输出功率冲突而提出该参数，当电池SOC大于此参数时，置位“功率最大”标志，逆变器输出功率开始向光伏额定功率增加。
功率恢复SOC：如上面两个参数描述，当满足相关条件后，逆变器输出功率会主动增加或降低，而本参数是用来清除这两个参数置位的“功率最大”标志和“功率最小”标志，逆变器输出功率按“功率平滑速度”重新逼近此时的光伏功率。
现有的储能系统多关注功率层面的光伏平滑效果，比如平滑光伏的响应速度和响应精度等，很少会把光伏平滑需求和电池应用结合在一起设计针对整个系统的平滑算法，这就会有以下几个突出缺点：1、未能充分考虑电池充电过程的特性，在电池电量较高且光伏能量增加非常大的这个工况下，无法实现光伏平滑需要，这是由于当前电池电量距离满充状态(如SOC 100)的电量不足以吸收光伏突变产生的能量差；2、未能充分考虑电池放电过程的特性，在电池电量较低且光伏输出功率减小非常大的这个工况下，无法实现光伏平滑的需要，这是由于当前电池可供平滑使用的能量小于光伏平滑需要补充的能量。当然为了避免上述两个严重缺点，也有公司采用电池电量低时主动采用电网给电池补电，电池电量高时主动向电网卖电，这块常采用粗放的方式，有时会需要主动降低光伏输出甚至需要暂时停掉光伏，但这种解决方法同样有以下几个主要缺点：1、会有主动从电网买电的时刻，增加用户成本；2、会出现降低光伏输出的时刻，降低用户的收益。
本发明实施例提供一种实现平滑光伏的储能系统智能SOC管理方法，如图1所示，储能系统包括储能电池和双向逆变器，实现平滑光伏的方法包括以下步骤：
S1：实时获取储能电池的运行数据。
具体地，步骤S1中实时获取的储能电池的运行数据包括储能电池的当前SOC值
Figure 845008DEST_PATH_IMAGE014
，或者当前SOC值
Figure 206719DEST_PATH_IMAGE014
和上一时刻SOC值
Figure 183902DEST_PATH_IMAGE017
。
S2：获取储能电池的SOC参数，结合储能电池的SOC参数和实时获取的储能电池的运行数据来判断储能电池所处的状态。
具体地，步骤S2中储能电池的SOC参数包括储能电池的电池上限SOC值
Figure 311739DEST_PATH_IMAGE021
和电池下限SOC值
Figure 716176DEST_PATH_IMAGE022
这两个参数。
其中，电池上限SOC值
Figure 299604DEST_PATH_IMAGE001
和电池下限SOC值
Figure 80478DEST_PATH_IMAGE002
具体根据以下公式进行计算得到：
Figure 65752DEST_PATH_IMAGE023
Figure 641090DEST_PATH_IMAGE004
式中，
Figure 977393DEST_PATH_IMAGE024
为储能电池的额定容量，
Figure 296379DEST_PATH_IMAGE025
为储能电池最低保留SOC值（根据电池性能设定），
Figure 401738DEST_PATH_IMAGE010
为储能电池最大保有SOC值（根据电池性能设定），
Figure 147977DEST_PATH_IMAGE019
为通过双向逆变器获取的光伏额定功率，
Figure 971577DEST_PATH_IMAGE013
为通过双向逆变器获取的光伏平滑时间（根据实际需求设定）。
考虑到实际应用中电池SOC准确性等因素，将电池上限SOC值
Figure 563095DEST_PATH_IMAGE001
和电池下限SOC值
Figure 522961DEST_PATH_IMAGE022
浮动一定的范围以进行误差补偿，故，电池上限SOC值
Figure 705680DEST_PATH_IMAGE001
和电池下限SOC值
Figure 750997DEST_PATH_IMAGE022
改进为以下公式进行计算得到：
Figure 411785DEST_PATH_IMAGE026
Figure 491737DEST_PATH_IMAGE006
式中，
Figure 579779DEST_PATH_IMAGE011
为储能电池SOC估计误差补偿值（根据实际需求设定），一般情况下该参数设置为不小于3%。
结合储能电池的SOC参数和实时获取的储能电池的运行数据来判断储能电池所处的状态包括：根据储能电池的当前SOC值
Figure 112391DEST_PATH_IMAGE014
以及电池上限SOC值
Figure 576870DEST_PATH_IMAGE001
和电池下限SOC值
Figure 245749DEST_PATH_IMAGE022
来判断储能电池所处的状态。具体为：当满足条件A1时，则判断所述储能电池处于第一状态（显示功率最大标志）；当满足条件A3时，则判断所述储能电池处于第二状态（显示功率最小标志）；当条件A1、A3均不满足时，则判断所述储能电池处于第三状态（既不显示功率最大标志，也不显示功率最小标志）；其中条件A1为
Figure 504692DEST_PATH_IMAGE014
≥
Figure 524601DEST_PATH_IMAGE001
，条件A3为
Figure 527192DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 316156DEST_PATH_IMAGE002
。
在另外一些情况中，考虑到电网侧功率震荡发生的频率，引入功率恢复SOC值
Figure 11580DEST_PATH_IMAGE015
，其根据以下公式进行计算得到：
Figure 518785DEST_PATH_IMAGE016
式中，
Figure 59487DEST_PATH_IMAGE009
为所述储能电池的功率恢复回差SOC值。
当引入功率恢复SOC值
Figure 968538DEST_PATH_IMAGE015
后，则结合所述储能电池的SOC参数和实时获取的所述储能电池的运行数据来判断所述储能电池所处的状态包括：根据储能电池的当前SOC值
Figure 569283DEST_PATH_IMAGE014
、和上一时刻SOC值
Figure 298205DEST_PATH_IMAGE017
、电池上限SOC值
Figure 642598DEST_PATH_IMAGE001
、电池下限SOC值
Figure 406155DEST_PATH_IMAGE027
以及功率恢复SOC值
Figure 443381DEST_PATH_IMAGE015
来判断储能电池所处的状态。具体为：当满足条件A1或A2时，则判断储能电池处于第一状态（显示功率最大标志）；当满足条件A3或A4时，则判断储能电池处于第二状态（显示功率最小标志）；当条件A1、A2、A3、A4均不满足时，则判断储能电池处于第三状态（既不显示功率最大标志，也不显示功率最小标志）；其中条件A1为
Figure 659599DEST_PATH_IMAGE014
≥
Figure 807683DEST_PATH_IMAGE001
，条件A2为
Figure 428676DEST_PATH_IMAGE015
<
Figure 636804DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 340318DEST_PATH_IMAGE001
且
Figure 26514DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 499083DEST_PATH_IMAGE017
，条件A3为
Figure 878112DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 68922DEST_PATH_IMAGE022
，条件A4为
Figure 558809DEST_PATH_IMAGE002
≤
Figure 885885DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 435815DEST_PATH_IMAGE015
且
Figure 848342DEST_PATH_IMAGE014
>
Figure 141920DEST_PATH_IMAGE017
。
S3：根据储能电池所处的状态生成双向逆变器的目标电流，并根据双向逆变器的目标电流来调整双向逆变器的输出功率。
根据目标电流来调整双向逆变器的输出功率的原理为：功率等于电压乘以电流，并网下一段时间内可认为电网电压是固定的，即调节电流就是调节功能。
具体地，步骤S3中根据储能电池所处的状态生成双向逆变器的目标电流具体包括：
若储能电池处于第一状态（显示功率最大标志），则将双向逆变器上一周期的目标电流加上单位电流调节值作为双向逆变器的目标电流；
若储能电池处于第二状态（显示功率最小标志），则将双向逆变器上一周期的目标电流减去单位电流调节值作为双向逆变器的目标电流；
若储能电池处于第三状态（既不显示功率最大标志也不显示功率最小标志），则判断双向逆变器上一周期的目标电流是否大于储能电池的最小启动电流，如果是，则将双向逆变器上一周期的目标电流减去单位电流调节值作为双向逆变器的目标电流，如果否，则判断双向逆变器上一周期的目标电流是否小于储能电池的最小启动电流的相反数，如果是，则将双向逆变器上一周期的目标电流加上单位电流调节值作为双向逆变器的目标电流，如果否，则直接将双向逆变器上一周期的目标电流作为双向逆变器的目标电流。
其中，单位电流调节值根据下述公式计算得到：
Figure 589082DEST_PATH_IMAGE028
式中，
Figure 44334DEST_PATH_IMAGE012
为通过双向逆变器获取的光伏额定功率，
Figure 944157DEST_PATH_IMAGE013
为通过双向逆变器获取的光伏平滑时间，U为电网电压，
Figure 775847DEST_PATH_IMAGE020
为调节周期。
进一步地，步骤S3中在生成双向逆变器的目标电流之后还判断双向逆变器的目标电流是否在预定的范围内，如果是，再根据双向逆变器的目标电流来调整双向逆变器的输出功率。
在上述实施例中，通过获取储能电池当前SOC值
Figure 343095DEST_PATH_IMAGE014
，智能计算并同时管理“下限SOC”、“上限SOC”等重要参数，可以达到以下效果：1、电池剩余电量一直保持在一个合适的范围内，时刻满足平滑光伏的需求；2、避免储能电池电量较高且光伏能量增加太大，或者储能电池电量较低且光伏能量输出减小非常大等情形造成光伏平滑无法实现的工况；3、减少用户主动从电网买电以及避免降低光伏输出功率，从而为用户创造更多的价值。
通过引入储能电池SOC估计误差补偿值
Figure 969248DEST_PATH_IMAGE011
，弥补了SOC估计所存在的误差，使得结果更准确。
通过引入储能电池的功率恢复回差SOC值
Figure 356367DEST_PATH_IMAGE009
（即：引入功率恢复SOC值
Figure 991748DEST_PATH_IMAGE015
），避免了并网功率在目标电流最大和目标电流最小间频繁切换，降低电网侧功率震荡发生的频率，进而减小对电网的损害。
本发明的另一优选实施例公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，所述计算机可执行指令促使处理器实现如上所述的实现平滑光伏的储能系统智能SOC管理方法的步骤。
以下通过实施例对应用于储能系统的实现平滑光伏的方法进行具体说明。
如图2和图3所示，本实施例一的储能系统包括：电池1、双向逆变器2、电网3、光伏充电器4，电池1与双向逆变器2通过连接电路5连接，双向逆变器2与电网3通过连接电路6连接，电池1与光伏充电器4通过连接电路7连接。其中光伏充电器4可以接入单路或多路PV（光伏），各路PV可以是独立输入模式或并联输入模式；双向逆变器2可以是单相逆变器、三相逆变器或双火线(单相三线)逆变器；电网3和相应的逆变器型号匹配。储能系统对应的通讯拓扑包括：光伏充电器、BMS（电池中的电池管理系统）、双向逆变器、HMI（Human MachineInterface，人机接口）、APP和电表，双向逆变器分别通过RS232、RS485或CAN总线与光伏充电器和BMS连接，并分别通过RS485总线与HMI和电表连接，还通过WIFI或蓝牙与APP连接。
如图4所示，本实施例二的储能系统包括：控制器、光伏系统、电池和电网，光伏系统包括逆变控制电路和光伏组件，控制器分别与光伏系统、电池、电网连接，逆变控制电路分别与光伏组件、电池和电网连接。
如图5所示，本实施例三的另一种通讯拓扑，其可以对应于图2的储能系统，包括：光伏充电器、BMS、EMS（能量管理系统）、双向逆变器、HMI、APP和电表，其中双向逆变器可以把负责通讯和算法管理的部分独立出来定为能量管理系统EMS。控制器分别通过RS232、RS485或CAN总线与光伏充电器和BMS连接，并分别通过RS485总线与HMI和电表连接，还通过WIFI或蓝牙与APP连接，以及通过RS232、RS485、SCI、SPI或CAN总线与双向逆变器连接。
其中，本发明提供的实现平滑光伏的方法不仅能应用于上述两个实施例的储能系统，也能适用于现有技术的其他的储能系统，只要是能实现光伏和电网的隔离的电路即可。
在一个具体的实施例中，应用于上述储能系统的实现平滑光伏的方法的步骤具体如下：
步骤1：双向逆变器通过和储能电池BMS间的通讯电路，收集储能电池额定容量、储能电池SOC、储能电池电流、储能电池最小启动电流等信息。其中储能电池最小启动电流特指储能电池的零电流调节精度，如储能电池由于采样误差、调节误差，导致目标为零电流，但实际偏差[-2A，2A]，则储能电池最小启动电流为2A。
步骤2：双向逆变器提供EEPROM等带掉电存储功能的芯片，记录通过人机接口HMI或手机APP设置的“光伏平滑时间”（秒为单位）、光伏额定功率、电池最低保留SOC值、功率恢复回差SOC值。其中，双向逆变器可以控制功率大小，光伏额定功率是根据用户现场安装光伏面板的实际配置情况来确定的。
步骤3：双向逆变器通过和电表间的通讯电路，收集电网端的电网电压、电网电流等信息。其中电网电流用作知悉目标电流后的电流调节的闭环反馈。
步骤4：计算功率调节速度。具体的需要利用“光伏额定功率”、“光伏平滑时间”、“电网电压”，详细步骤如下：
例如：光伏额定功率10KW、光伏平滑时间600秒、电池额定容量10KWh、电网电压每一相为220V。因电网电压是固定的，故要想获得“功率调节速度”则可以先获得“电流调节速度”。
步骤4.1：计算最大功率变化速度，光伏额定功率/光伏平滑时间= 10KW/600s，转化为W/s为16.667W/s。
步骤4.2：计算最大电流调节速度，16.667/220=0.07576A/s，为增大精度，可选择更改单位，实际应用中使用0.07576(mA/ms)。
步骤4.3：应用步骤4.2计算得到的“最大电流调节速度”，调节周期为1ms（调节周期范围为：[100us,10s]，根据实际需要调整），则“单位电流调节值”为0.07576mA。功率等于电压和电流的乘积，电网电压一段时间内是稳定的，因此可以认为电流的调节速度就是功率的调节速度。
步骤5：计算电池下限SOC。应用上面的例子光伏从10KW变为0KW，平滑时间600秒，则需要消耗的电池电量为10KW*600s/3600/2=0.833KWh（式中单位KWh中的1小时对应3600秒），转化为电池SOC为0.833KWh/10KWh*100%=8.33%。假设设定的电池最低保留SOC值为20%，则理论“电池下限SOC”=20%+8.33%=28.33%，考虑实际应用中电池SOC准确性等因素，再将该输出上浮5%（一般情况下该参数
Figure 147922DEST_PATH_IMAGE011
设置为不小于3%），33.33%作为最终的“电池下限SOC”，即当SOC小于33.33%时，触发“功率最小”标志，同时双向逆变器输出功率开始往0KW降低功率，具体的目标值详见下述步骤8中的双向逆变器目标电流。
步骤6：计算功率恢复SOC。为避免功率震荡，功率恢复SOC值=电池下限SOC+功率恢复回差SOC，例如设置的“功率恢复回差SOC”为10%（一般情况下该参数
Figure 210556DEST_PATH_IMAGE009
设置为不小于5%），则“功率恢复SOC”为43.33%，当SOC大于43.33%时，双向逆变器输出功率按“电流调节速度”*电网电压来增加，具体的目标值详见下述步骤8中的双向逆变器目标电流。
步骤7：计算电池上限SOC。结合电池特性，尤其是锂电池，电池最大充电能力是动态变化的，当电池满电量时，电池最大充电电流为零，为避免出现电池最大充电电流和光伏输出功率冲突，限定SOC到达85%时（根据实际使用的电池特性调整，一般情况下不大于85%），电池电量不能再增加，当光伏由0KW变为10KW时，平滑时间600s，理论上给电池充电的容量为10KW*600s/3600/2=0.833KWh，转化为电池SOC则为0.833KWh/10KWh*100%=8.33%，同样的考虑电池SOC准确性等因素，则“电池上限SOC”=85%-8.33%-5% =71.67%，即当电池SOC大于71.67%时，触发“功率最大”标志，同时逆变器输出功率应往10KW增加，具体的目标值详见下述步骤8中的双向逆变器目标电流。
步骤8：双向逆变器目标电流生成。具体包括以下步骤：
步骤8.1：根据如上的储能电池的SOC参数，结合实时获取的储能电池的运行数据（当前SOC值
Figure 819392DEST_PATH_IMAGE014
和上一时刻SOC值
Figure 258464DEST_PATH_IMAGE017
）来判断储能电池所处的状态，即：判断储能电池是处于第一状态（最大功率标志）、第二状态（最小功率标志）、第三状态（既不是最大功率标志也不是最小功率标志）中的哪种状态。
储能电池所处状态判断（最大功率标志、最小功率标志组织）流程图如图6所示，具体为：判断是否有“功率最小”标志，如果有“功率最小”标志，则判断SOC是否大于功率恢复SOC值，如果是，则去除“功率最小”标志再结束本次循环，否则直接结束本次循环；如果没有“功率最小”标志，则判断是否有“功率最大”标志，如果有“功率最大”标志，则判断SOC是否小于功率恢复SOC值，如果是，则去除“功率最大”标志再结束本次循环，否则直接直接结束本次循环；如果没有“功率最大”标志，则判断SOC是否小于电池下限SOC，如果是，则显示“功率最小”标志再结束本次循环，如果否，再判断SOC是否大于电池上限SOC，如果是，则显示“功率最大”标志再结束本次循环，否则直接直接结束本次循环。例如，实时采集并计算获得的储能电池SOC值变化曲线以及储能电池所处状态判断结果如图7所示，由图中可看出：
t1时刻，SOC值为50%，既没有“功率最小”标志，也没有“功率最大”标志；
t2时刻，SOC值为72%，大于电池上限SOC值，则显示“功率最大”标志；
t3时刻，SOC值为60%，大于功率恢复SOC值，且<上一时刻SOC值，故“功率最大”标志仍存在；
t4时刻，SOC值为42%，小于功率恢复SOC值，则去除“功率最大”标志；
t5时刻，SOC值为32%，小于电池下限SOC，则显示“功率最小”标志；
t6时刻，SOC值为42%，小于功率恢复SOC值，且>上一时刻SOC值，故“功率最小”标志仍存在；
t7时刻，SOC值为50%，大于功率恢复SOC值，则去除“功率最小”标志。上述t1至t7时刻是指本地时间。
步骤8.2：若储能电池处于第二状态（最小功率标志），则执行步骤8.3；若储能电池处于第一状态（最小功率标志），则执行步骤8.4；若储能电池处于第三状态（既不是最大功率标志也不是最小功率标志），则执行步骤8.5。
步骤8.3：执行“最小功率目标”算法，流程图如图8所示，具体为：判断调节周期1ms是否到达，如果是，则将上一周期的目标电流减去单位电流调节值0.07576mA作为目标电流，如果调节周期1ms未到达，或在生成目标电流之后，判断目标电流是否在预定的范围内，如果是，再根据目标电流来调整双向逆变器的输出功率。
步骤8.4：执行“最大功率目标”算法，流程图如图9所示，具体为：判断调节周期1ms是否到达，如果是，则将上一周期的目标电流加上单位电流调节值0.07576mA作为目标电流；如果调节周期1ms未到达，或在生成目标电流之后，判断目标电流是否在预定的范围内，如果是，再根据目标电流来调整双向逆变器的输出功率。
步骤8.5：执行输出光伏功率算法，流程图如图10所示，具体为：判断调节周期1ms是否到达，如果是，则判断储能电池电流是否大于储能电池的最小启动电流，如果是，则将上一周期的目标电流减去单位电流调节值0.07576mA作为目标电流，如果否，则判断储能电池电流是否小于储能电池的最小启动电流的相反数，如果是，则将上一周期的目标电流加上单位电流调节值0.07576mA作为目标电流，如果否，则直接将上一周期的目标电流作为目标电流。如果调节周期1ms未到达，或储能电池电流不小于储能电池的最小启动电流的相反数，或在生成目标电流之后，判断目标电流是否在预定的范围内，如果是，再根据目标电流来调整双向逆变器的输出功率。
本发明实施例通过下限SOC管理，考虑光伏平滑需求的同时考虑了SOC估计的准确性，给予了必要的偏差补偿，故可以满足剩余SOC电量一直满足平滑光伏的需求。同样的参照上限SOC管理方式，不难看出有主动提前向电网馈入功率、避免电池电量过高的动作，当电量过高或充满时，为了安全起见，是需要降低或停止光伏输出的，本发明实施例避免了电量过高，就避免了降低光伏输出功率的发生概率，自然也就增加了用户利润。
本发明实施例的光伏充电器输出接在电池端，上网功率（向电网输出功率）通过双向逆变器来实现，可完全杜绝现有技术存在短时光伏波动而带来电网震荡的问题。本发明实施例还提供用户若干设置内容，并通过通讯电路，获得储能电池电量、电流等重要数据，在实际应用中，智能计算并管理“下限SOC”、“上限SOC”、“功率恢复SOC”等重要参数，可以达到以下效果：电池剩余电量一直保持在一个合适的范围内，时刻满足平滑光伏的需求；避免储能电池电量较高且光伏能量增加太大，或者储能电池电量较低且光伏能量输出减小非常大等情形造成光伏平滑无法实现的工况，同时减少用户主动从电网买电以及避免降低光伏输出功率，从而达到有效满足光伏平滑需求的同时为用户创造更多的价值。另外，避免了并网功率在目标电流最大和目标电流最小间频繁切换，降低电网侧功率震荡发生的频率，减小对电网的损害。
本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不是由其他人描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

Claims (8)

1.一种实现平滑光伏的储能系统智能SOC管理方法，其特征在于，所述储能系统包括储能电池和双向逆变器，所述实现平滑光伏的方法包括以下步骤：
S1：实时获取所述储能电池的运行数据；
S2：获取所述储能电池的SOC参数，结合所述储能电池的SOC参数和实时获取的所述储能电池的运行数据来判断所述储能电池所处的状态；
S3：根据所述储能电池所处的状态生成所述双向逆变器的目标电流，并根据所述双向逆变器的目标电流来调整所述双向逆变器的输出功率；
其中，步骤S2中所述储能电池的SOC参数包括所述储能电池的电池上限SOC值
Figure DEST_PATH_IMAGE001
、电池下限SOC值
Figure 887942DEST_PATH_IMAGE002
；且所述储能电池的电池上限SOC值
Figure 481603DEST_PATH_IMAGE001
、电池下限SOC值
Figure 510739DEST_PATH_IMAGE002
根据以下公式计算得到：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
Figure 610282DEST_PATH_IMAGE004
或
Figure DEST_PATH_IMAGE005
Figure 108390DEST_PATH_IMAGE006
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为所述储能电池的额定容量，
Figure 53213DEST_PATH_IMAGE008
为所述储能电池最低保留SOC值，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为所述储能电池最大保有SOC值，
Figure 717281DEST_PATH_IMAGE010
为所述储能电池SOC估计误差补偿值，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为通过所述双向逆变器获取的光伏额定功率，
Figure 722146DEST_PATH_IMAGE012
为通过所述双向逆变器获取的光伏平滑时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中实时获取的所述储能电池的运行数据包括所述储能电池的当前SOC值
Figure DEST_PATH_IMAGE013
；步骤S2中结合所述储能电池的SOC参数和实时获取的所述储能电池的运行数据来判断所述储能电池所处的状态具体包括：当满足条件A1时，则判断所述储能电池处于第一状态；当满足条件A3时，则判断所述储能电池处于第二状态；当条件A1、A3均不满足时，则判断所述储能电池处于第三状态；其中条件A1为
Figure 707551DEST_PATH_IMAGE014
≥
Figure DEST_PATH_IMAGE015
，条件A3为
Figure 190485DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 194213DEST_PATH_IMAGE016
。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述储能电池的SOC参数还包括功率恢复SOC值
Figure DEST_PATH_IMAGE017
；其中
Figure 353668DEST_PATH_IMAGE018
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为所述储能电池的功率恢复回差SOC值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S1中实时获取的所述储能电池的运行数据包括所述储能电池的当前SOC值
Figure 341215DEST_PATH_IMAGE014
和上一时刻SOC值
Figure 847414DEST_PATH_IMAGE020
；步骤S2中结合所述储能电池的SOC参数和实时获取的所述储能电池的运行数据来判断所述储能电池所处的状态具体包括：当满足条件A1或A2时，则判断所述储能电池处于第一状态；当满足条件A3或A4时，则判断所述储能电池处于第二状态；当条件A1、A2、A3、A4均不满足时，则判断所述储能电池处于第三状态；其中条件A1为
Figure 174490DEST_PATH_IMAGE014
≥
Figure 255579DEST_PATH_IMAGE015
，条件A2为
Figure 199264DEST_PATH_IMAGE017
<
Figure 492842DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 454851DEST_PATH_IMAGE015
且
Figure 175682DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 606663DEST_PATH_IMAGE020
，条件A3为
Figure 703932DEST_PATH_IMAGE014
<
Figure 287492DEST_PATH_IMAGE016
，条件A4为
Figure 179224DEST_PATH_IMAGE016
≤
Figure DEST_PATH_IMAGE021
<
Figure 628660DEST_PATH_IMAGE017
且
Figure 778888DEST_PATH_IMAGE014
>
Figure 935062DEST_PATH_IMAGE020
。
5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，步骤S3中根据所述储能电池所处的状态生成所述双向逆变器的目标电流具体包括：
若所述储能电池处于第一状态，则将所述双向逆变器上一周期的目标电流加上单位电流调节值作为所述双向逆变器的目标电流；
若所述储能电池处于第二状态，则将所述双向逆变器上一周期的目标电流减去单位电流调节值作为所述双向逆变器的目标电流；
若所述储能电池处于第三状态，则判断所述双向逆变器上一周期的目标电流是否大于所述储能电池的最小启动电流，如果是，则将所述双向逆变器上一周期的目标电流减去单位电流调节值作为所述双向逆变器的目标电流，如果否，则判断所述双向逆变器上一周期的目标电流是否小于所述储能电池的最小启动电流的相反数，如果是，则将所述双向逆变器上一周期的目标电流加上单位电流调节值作为所述双向逆变器的目标电流，如果否，则直接将所述双向逆变器上一周期的目标电流作为所述双向逆变器的目标电流。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述单位电流调节值根据下述公式计算得到：
Figure 263276DEST_PATH_IMAGE022
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
为通过所述双向逆变器获取的光伏额定功率，
Figure 685161DEST_PATH_IMAGE012
为通过所述双向逆变器获取的光伏平滑时间，U为电网电压，
Figure 389812DEST_PATH_IMAGE024
为调节周期。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中在生成所述双向逆变器的目标电流之后还判断所述双向逆变器的目标电流是否在预定的范围内，如果是，再根据所述双向逆变器的目标电流来调整所述双向逆变器的输出功率。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，所述计算机可执行指令促使处理器实现权利要求1至7任一项所述的实现平滑光伏的储能系统智能SOC管理方法的步骤。
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