CN114765371A - 一种多支路储能系统的功率控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提出的多支路储能系统的功率控制方法、装置及存储介质，获取协调控制器的运行模式，运行模式包括远程模式，当运行模式为远程模式时，接收EMS发送的控制指令，根据控制指令，利用功率控制算法计算一组PCS中各个PCS的分配功率，通过协调控制器向控制的一组PCS中各个PCS下发分配功率。由此，本申请中通过功率控制算法对各个PCS的充放电功率进行控制，使各个PCS的有功功率、无功功率与充放电能力及SOC相匹配，进而使得电池组的充放电特性达到均衡状态，提高了电池的一致性。同时通过协调控制器对一组PCS进行集中控制管理，以使得当设备发生故障时，协调控制器可以及时响应并重新分配功率，降低了系统的安全风险。
Description
技术领域
本申请涉及储能领域，尤其涉及一种多支路储能系统的功率控制方法、装置及存储介质。
背景技术
随着大规模可再生能源及电网智能化的蓬勃发展，电池储能系统的开发与应用得到了快速发展。目前工程上的电池储能系统采用多支路集成方式，以解决由于电芯、电池簇并联引起的环流和簇间功率不平衡的问题，同时可以充分发挥不同电池设备的性能优势，满足电力系统不同层次的功率需求。
但是，多支路储能系统在运行过程中因电池衰减特性使SOH出现差异，导致电池一致性较差，且当几簇电池出现故障时，对于功率控制分配管理而言，存在较大的难题，因此亟需一种多支路储能系统的功率控制方法。
发明内容
本申请提供一种多支路储能系统的功率控制方法、系统及存储介质，以解决多支路储能系统中电池一致性差、充放电能力与SOC不匹配、安全风险高的技术问题。
本申请第一方面实施例提出一种多支路储能系统的功率控制方法，所述多支路储能系统包括协调控制器，且所述协调控制器用于对一组储能变流器PCS进行集中控制协调，所述方法包括：
获取协调控制器的运行模式，所述运行模式包括远程模式；
当所述运行模式为远程模式时，接收储能EMS控制指令；
根据所述控制指令，利用功率控制算法计算所述一组PCS中各个PCS的分配功率；
通过所述协调控制器向控制的一组PCS中各个PCS下发所述分配功率。
本申请第二方面实施例提出一种多支路储能系统的功率控制装置，包括：
获取模块，用于获取协调控制器的运行模式，所述运行模式包括远程模式；
接收模块，用于当所述运行模式为远程模式，接收储能EMS控制指令；
计算模块，用于根据所述控制指令，利用功率控制算法计算所述一组PCS中各个PCS的分配功率；
下发模块，用于通过所述协调控制器向控制的一组PCS中各个PCS下发功率。
本申请第三方面实施例提出的计算机设备，其中，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述程序时，能够实现如上第一方面所述的方法。
本申请第四方面实施例提出的计算机存储介质，其中，所述计算机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被处理器执行后，能够实现如上第一方面所述的方法。
本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本申请提出的多支路储能系统的功率控制方法、装置及存储介质，获取协调控制器的运行模式，运行模式包括远程模式，当运行模式为远程模式时，接收EMS发送的控制指令，根据控制指令，利用功率控制算法计算一组PCS中各个PCS的分配功率，通过协调控制器向控制的一组PCS中各个PCS下发分配功率。由此可知，本申请中的功率控制算法是在满足总需求功率的前提下，先按能力分配的总功率对各个PCS进行第一次分配功率，然后基于总剩余未分配功率对各个PCS进行第二次分配功率，从而可以对通过功率控制算法对各个PCS的充放电功率进行控制，使各个PCS的有功功率、无功功率与充放电能力及SOC相匹配，进而使得电池组的充放电特性达到均衡状态，提高了电池的一致性。
此外，本申请提出的方法，可以通过协调控制器对一组PCS进行集中控制管理，并对一组PCS进行实时策略检测及控制，以使得当设备发生故障时，协调控制器可以及时响应并重新分配功率，降低了系统的安全风险。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请一个实施例提供的多支路储能系统的功率控制方法的流程示意图；
图2为根据本申请一个实施例提供的多支路储能系统的功率控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的多支路储能系统的功率控制方法及装置。
实施例一
图一为根据本申请一个实施例提供的多支路储能系统的功率控制方法的流程示意图，如图1所示，可以包括：
步骤101、获取协调控制器的运行模式。
其中，本申请实施例中多支路储能系统可以包括协调控制器，且该协调控制器用于对一组PCS（Power Conversion System，储能变流器）进行集中控制协调。具体的，在本申请的实施例中，上述协调控制器处于一组PCS及储能EMS主站之间，一组PCS可以包含不大于32个PCS，以及，一组PCS中各个PCS的型号可以相同，也可以不同。
具体的，在本申请的一个实施例中，协调控制器可以包括：箱体、控制主板和液晶显示屏，控制主板设于箱体内部，液晶显示屏设于箱体外表面，控制主板可以包括CPU、通讯采集模块，CPU与通讯采集模块通过电性连接，通信方式支持串口、以太网及CAN（Controller Area Network，控制器域网）。上述协调控制器还可以用于采集电网数据、PCS的参数信息、BMS（Battery Management System，电池管理系统）电池数据。
以及，在本申请的一个实施例中，上述协调控制器的箱体外表面还可以有固定机构、指示灯、按键和开关，固定机构用于固定安装协调控制器，指示灯用于指示运行状态，按键用于操作协调控制器，开关用于开启和关闭协调控制器。
其中，在本申请的实施例中，PCS的参数信息可以包括以下至少一种：实时有功、实时无功、实时最大充电有功、实时最大放电有功、实时最大容性无功、实时最大感性无功、SOC（State of charge，荷电状态）。
进一步地，在本申请的实施例中，协调控制器的运行模式可以包括远程模式。
步骤102、当运行模式为远程模式时，接收EMS（Energy Management System，能量管理系统）发送的控制指令。
其中，在本申请的实施例中，可以通过协调控制器与EMS进行通讯，并接收其控制指令，该协调控制器支持的通讯方式可以包括MODBUS、IEC104、IEC61850。
以及，在本申请的一个实施例中，控制指令可以包括以下至少一种：
有功指令；
无功指令；
电压指令；
均衡指令。
进一步地，在本申请的一个实施例中，上述控制指令还可以包括总需求功率。
步骤103、根据控制指令，利用功率控制算法计算一组PCS中各个PCS的分配功率。
其中，在本申请的实施例中，上述功率控制算法可以包括以下步骤：
步骤1031、根据控制指令获取总需求功率。
步骤1032、计算容量分配功率系数。
其中，在本申请的实施例中，计算容量分配功率系数的方法可以包括以下步骤：
步骤1、计算一组PCS的SOC不平衡度。
Ds=（Maxsoc-Minsoc）/100
其中，Ds为Soc不平衡度，Maxsoc为最大SOC，Minsoc为最小SOC。
步骤2、基于SOC不平衡度，得到容量分配功率系数。
Es = Ds
其中，Es为容量分配功率系数。
步骤1033、通过总需求功率和容量分配功率系数，得到按能力分配的总功率和按容量分配的总功率。
Pa = P*（1- Es）；
Pc = P* Es；
其中，P为总需求功率，Pa 为按能力分配的总功率，Pc为按容量分配的总功率。
步骤1034、利用按能力分配的总功率计算每个PCS第一次分配的功率。
其中，Pmax为一组PCS最大充放电能力之和，n为一组PCS中PCS的个数，Pmaxi为第i个PCS最大充放电能力，0≤i≤n，Pai为按能力为第i个PCS分配的功率。
步骤1035、利用按容量分配的总功率计算总剩余未分配功率。
其中，Paij为按能力分配后第i个PCS剩余的最大充放电功率，Par为按能力分配后一组PCS的总剩余功率，Pcr为总剩余未分配功率。
步骤1036、根据每个PCS的剩余可充放功率，通过总剩余未分配功率计算每个PCS进行第二次分配的功率，直至各个PCS无剩余可充放功率或总剩余未分配功率分配完成。
其中，
为有剩余充放电功率的第i个PCS的剩余可充可放容量，Ccd为一组PCS中有剩余充放电功率的PCS的剩余可充可放容量之和，Paijk为第i个PCS的第二次分配的功率，每个同时更新该PCS剩余充放电功率Paij和总剩余未分配功率Pcr，通过上述方法依次为一组PCS中每个PCS求得第二次分配的功率，直至各个PCS无剩余可充放功率或总剩余未分配功率分配完成。
步骤104、通过协调控制器向控制的一组PCS中各个PCS下发分配功率。
其中，在本申请的一个实施例中，协调控制器可以与其控制的一组PCS中各个PCS进行通讯，以向该组PCS中各个PCS下发分配功率。
具体的，协调控制器支持的通讯方式可以包括MODBUS、IEC104、IEC61850。以及，在本申请的一个实施例中，协调控制器还可以向一组中的PCS发送控制指令。
以及，在本申请的一个实施例中，远程模式可以在并网运行模式下实现有功功率跟踪、削峰填谷、计划曲线、调频、调压、平抑波动、逆功率控制的功能及策略。
此外，在本申请的一个实施例中，协调控制器的运行模式还可以包括本模式，当运行模式为本地模式时，多支路储能系统的功率控制方法可以包括以下步骤：
步骤a、接收协调控制器控制一组PCS中各个PCS的参数信息。
步骤b、对储能电站并网点的频率和电压进行监测。
步骤c、当储能电站并网点的频率和电压不合格时，基于各个PCS的参数信息计算整体偏差值D。
步骤d、基于整体偏差值计算每个协调控制器的偏差值。
其中，n为协调控制器的总数量， Di为第i个协调控制器的偏差值。
步骤e、根据有功频率特性/无功电压特性和每个协调控制器的偏差值，确定一组PCS中各个PCS的分配功率。
步骤f、通过协调控制器向控制的一组PCS中各个PCS下发功率。
其中，在本申请的一个实施例之中，当储能电站并网点的频率和电压不合格时，本地模式可以调整有功和无功出力，使频率和电压得到恢复和改善，从而提高储能电站的电能质量。
需要说明的是，在本申请的一个实施例中，协调控制器可以同时支持本地模式和远程模式，但本地模式和远程模式之间互相闭锁。具体的，当协调控制器接收到远程控制指令，则执行远程控制指令；当没有接收到远程控制指令时且有本地调节需求时执行本地模式。以及，在本申请的一个实施例中，协调控制器默认优先执行远程控制指令。
其中，在本申请的一个实施例之中，协调控制器具备毫秒级的策略检测及控制，无论协调控制器处于本地模式还是远程模式，都可以满足毫秒级的调节需求。
以及，在本申请的一个实施例之中，协调控制器的本地模式和远程模式均可以有效的对PCS进行充放电功率的控制，从而使得该组PCS的有功功率、无功功率与充放电能力及电池SOC可以相匹配，进而使电池组的充放电特性达到均衡状态。
进一步地，在本申请的一个实施例之中，协调控制器还可以内置保护条件（例如SOC上限/下限、单体电压上限/下限），当协调控制器中的告警信息达到上述保护条件时，协调控制器可以对控制的一组PCS中的PCS进行停机或限功率运行。以及，在本申请的一个实施例之中，协调控制器还支持编辑自定义保护逻辑，以满足不同用户的特定需求，当协调控制器中的告警信息达到自定义保护条件时，协调控制器可以对控制的一组PCS中的PCS进行停机或限功率运行。在本申请的另一实施例中，协调控制器还支持自定义系统级的保护条件，当协调控制器中的告警信息达到自定义系统级的保护条件时，协调控制器可以对整个策略系统进行动作(例如，整体停机或清零)。
综上，在本申请的一个实施例之中，协调控制器具有很强的扩展能力和高性能、高可靠性、高抗干扰能力，支持数字化、网络化的接口，强大的通讯和数据采集、传输功能，从而多支路储能系统可以通过该协调控制器有效的对PCS进行集中控制协调和管理，进而实现多支路储能系统的功率均衡调节及冗余控制。
以及，在本申请的一个实施例之中，上述多支路储能系统还可以包括界面化配置工具，用户可以进行多种参数的灵活配置，从而可以根据用户的需求进行定制化显示。上述多支路储能系统还可以自动检测到局域网内运行的协调控制器的IP地址，并进行在线控制，方便对该多支路储能系统中的协调控制器进行管理。其中，该多支路储能系统还支持多种即插即用通讯协议，包括IEC104、61850、Modbus、Goose，并且支持协议扩展，适用范围较广。
此外，在本申请的一个实施例中，上述多支路储能系统还可以对系统中的数据进行存储。示例的，可以连续记录系统中的设备发生故障前和故障后的一段时间内的故障数据信号，以便后续运维人员对故障数据进行分析，从而快速排查故障原因。
本申请提出的多支路储能系统的功率控制方法、装置及存储介质，获取协调控制器的运行模式，运行模式包括远程模式，当运行模式为远程模式时，接收EMS发送的控制指令，根据控制指令，利用功率控制算法计算一组PCS中各个PCS的分配功率，通过协调控制器向控制的一组PCS中各个PCS下发分配功率。由此可知，本申请中的功率控制算法是在满足总需求功率的前提下，先按能力分配的总功率对各个PCS进行第一次分配功率，然后基于总剩余未分配功率对各个PCS进行第二次分配功率，从而可以对通过功率控制算法对各个PCS的充放电功率进行控制，使各个PCS的有功功率、无功功率与充放电能力及SOC相匹配，进而使得电池组的充放电特性达到均衡状态，提高了电池的一致性。
此外，本申请提出的方法，可以通过协调控制器对一组PCS进行集中控制管理，并对一组PCS进行实时策略检测及控制，以使得当设备发生故障时，协调控制器可以及时响应并重新分配功率，降低了系统的安全风险。
实施例二
图二为根据本申请一个实施例提供的多支路储能系统的功率控制装置的结构示意图，如图2所示，可以包括：
获取模块201，用于获取协调控制器的运行模式，运行模式包括远程模式；
接收模块202，用于当运行模式为远程模式，接收储能EMS控制指令；
计算模块203，用于根据控制指令，利用功率控制算法计算一组PCS中各个PCS的分配功率；
下发模块204，用于通过协调控制器向控制的一组PCS中各个PCS下发功率。
本申请提出的多支路储能系统的功率控制方法、装置及存储介质，获取协调控制器的运行模式，运行模式包括远程模式，当运行模式为远程模式时，接收EMS发送的控制指令，根据控制指令，利用功率控制算法计算一组PCS中各个PCS的分配功率，通过协调控制器向控制的一组PCS中各个PCS下发分配功率。由此可知，本申请中的功率控制算法是在满足总需求功率的前提下，先按能力分配的总功率对各个PCS进行第一次分配功率，然后基于总剩余未分配功率对各个PCS进行第二次分配功率，从而可以对通过功率控制算法对各个PCS的充放电功率进行控制，使各个PCS的有功功率、无功功率与充放电能力及SOC相匹配，进而使得电池组的充放电特性达到均衡状态，提高了电池的一致性。
此外，本申请提出的方法，可以通过协调控制器对一组PCS进行集中控制管理，并对一组PCS进行实时策略检测及控制，以使得当设备发生故障时，协调控制器可以及时响应并重新分配功率，降低了系统的安全风险。
为了实现上述实施例，本公开还提出一种计算机存储介质。
本公开实施例提供的计算机存储介质，存储有可执行程序；所述可执行程序被处理器执行后，能够实现如图1任一所示的方法。
为了实现上述实施例，本公开还提出一种计算机设备。
本公开实施例提供的计算机设备，包括存储器、处理器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程序时，能够实现如图1任一所示的方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “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申请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。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种多支路储能系统的功率控制方法，其特征在于，所述多支路储能系统包括协调控制器，且所述协调控制器用于对一组储能变流器PCS进行集中控制协调，所述方法包括：
获取协调控制器的运行模式，所述运行模式包括远程模式；
当所述运行模式为远程模式时，接收能量管理系统EMS发送的控制指令；
根据所述控制指令，利用功率控制算法计算所述一组PCS中各个PCS的分配功率；
通过所述协调控制器向控制的一组PCS中各个PCS下发所述分配功率。
2.根据权利要求1所述的多支路储能系统的功率控制方法，其特征在于，所述控制指令包括以下至少一种：
有功指令；
无功指令；
电压指令；
均衡指令。
3.根据权利要求1所述的多支路储能系统的功率控制方法，其特征在于，所述功率控制算法，包括：
根据所述控制指令获取总需求功率；
计算容量分配功率系数；
通过所述总需求功率和容量分配功率系数，得到按能力分配的总功率和按容量分配的总功率；
利用所述按能力分配的总功率计算每个PCS第一次分配的功率；
利用所述按容量分配的总功率计算总剩余未分配功率；
根据每个PCS的剩余可充放功率，通过总剩余未分配功率计算每个PCS进行第二次分配的功率，直至各个PCS无剩余可充放功率或总剩余未分配功率分配完成。
4.根据权利要求3所述的多支路储能系统的功率控制方法，其特征在于，所述计算容量分配功率系数，包括：
计算一组PCS的荷电状态SOC不平衡度，其中，
Ds=（Maxsoc-Minsoc）/100
其中，Ds为Soc不平衡度，Maxsoc为最大SOC，Minsoc为最小SOC；
基于所述SOC不平衡度，得到所述容量分配功率系数，其中，
Es = Ds
所述Es为容量分配功率系数。
5.根据权利要求3所述的多支路储能系统的功率控制方法，其特征在于，所述通过所述总需求功率和容量分配功率系数，得到按能力分配的总功率和按容量分配的总功率，包括：
Pa = P*(1- Es)；
Pc = P* Es；
其中，P为总需求功率，Pa 为按能力分配的总功率，Pc为按容量分配的总功率。
6.根据权利要求1所述的多支路储能系统的功率控制方法，其特征在于，所述运行模式包括本模式，当所述运行模式为本地模式，所述方法还包括：
接收所述协调控制器控制一组PCS中各个PCS的参数信息；
对储能电站并网点的频率和电压进行监测；
当所述储能电站并网点的频率和电压不合格时，基于各个PCS的参数信息计算整体偏差值D；
基于所述整体偏差值计算每个所述协调控制器的偏差值；
根据有功频率特性/无功电压特性和每个协调控制器的偏差值，确定一组PCS中各个PCS的分配功率；
通过所述协调控制器向控制的一组PCS中各个PCS下发功率。
7.根据权利要求1所述的多支路储能系统的功率控制方法，其特征在于，所述协调控制器包括通讯模块，所述通讯模块采用MODBUS/IEC104/IEC61850电力通讯规约。
8.一种多支路储能系统的功率控制装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取协调控制器的运行模式，所述运行模式包括远程模式；
接收模块，用于当所述运行模式为远程模式，接收储能EMS控制指令；
计算模块，用于根据所述控制指令，利用功率控制算法计算所述一组PCS中各个PCS的分配功率；
下发模块，用于通过所述协调控制器向控制的一组PCS中各个PCS下发功率。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器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程序时，实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
10.一种计算机存储介质，其中，所述计算机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被处理器执行后，能够实现权利要求1-7中任一所述的方法。
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