CN114865752B - 一种储能设备的充放电控制方法及控制装置 - Google Patents

一种储能设备的充放电控制方法及控制装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种储能设备的充放电控制方法及控制装置。通过计算储能设备的第一充电/放电时间段和第二充电/放电时间段；判断第二充电/放电时间段的时间长度是否小于第一充电/放电时间段的时间长度；若是，则获取第一充电/放电时间段内的预测环境温度；结合预测环境温度，在第一充电/放电时间段内选出至少一个可执行时间段。本申请选出至少一个可执行时间段，优化了储能电池的充电/放电时间区间，降低了储能设备中空调的能耗，节约了成本。并且，在选出的至少一个可执行时间段对储能电池进行充电/放电，能够在更加合适的环境中对储能电池进行充电/放电，避免了储能电池温度剧烈波动，从而影响充放电效率和储能电池的寿命。

Description

一种储能设备的充放电控制方法及控制装置
技术领域
本申请属于电能存储技术领域，具体涉及一种储能设备的充放电控制方法及控制装置。
背景技术
储能行业中的关键元件是储能设备，而储能设备中存储电能、实现充放电基础的是储能电池。目前有很多储能电池需要放置在冬夏温差、昼夜温差极大的地方。众所周知环境温度对电池容量、电池输出功率等有着十分巨大的影响。同时，不稳定的环境温度也会使得电池质量急剧下降。而为了保证电池能够在良好的环境温度下工作，电池集装箱内一般都会配备空调或散热元件。
然而，空调或散热元件仅仅能实现储能电池升温后的被动温度调整，并不能主动的根据环境参数的变化，提前设计储能电池的充放电策略，以使得储能电池能在更加合适的环境中进行充放电。
发明内容
本申请的目的是为了克服现有技术存在的不能主动的根据环境参数的变化，提前设计储能电池的充放电策略的缺陷，提供一种储能设备的充放电控制方法，该控制方法可以结合预测环境温度，选择合适的充放电时间，使得储能电池能够在更加合适的环境中进行充放电，避免储能电池温度剧烈波动，从而影响充放电效率和储能电池的寿命等情况。
为了实现上述目的，本申请提供了一种储能设备的充放电控制方法，包括：
S10，结合第一因素计算储能设备可选择进行充放电的第一充电/放电时间段Time1；
S20，结合储能设备中储能电池的当前电量，计算所述储能电池充满电或所述储能电池放完电所需的第二充电/放电时间段Time2；
S30，判断所述第二充电/放电时间段Time2的时间长度是否小于所述第一充电/放电时间段Time1的时间长度；
S40，若是，则获取所述第一充电/放电时间段Time1内的预测环境温度；
S50，结合所述预测环境温度，在所述第一充电/放电时间段Time1内选出至少一个可执行时间段，所有所述可执行时间段的时间长度之和等于所述第二充电/放电时间段Time2的时间长度。
一种储能设备的充放电控制装置，包括：
第一充电/放电时间段计算模块，用于结合第一因素计算储能设备可选择进行充放电的第一充电/放电时间段Time1；
第二充电/放电时间段计算模块，用于结合储能设备中储能电池的当前电量，计算所述储能电池充满电或所述储能电池放完电所需的第二充电/放电时间段Time2；
时间长度判断模块，分别与所述第一充电/放电时间段计算模块和所述第二充电/放电时间段计算模块连接，用于判断所述第二充电/放电时间段Time2的时间长度是否小于所述第一充电/放电时间段Time1的时间长度；
预测环境温度获取模块，用于获取所述第一充电/放电时间段Time1内的预测环境温度；以及
可执行时间段选择模块，分别与所述第一充电/放电时间段计算模块、所述第二充电/放电时间段计算模块和预测环境温度获取模块连接，用于结合所述预测环境温度，并在所述第一充电/放电时间段Time1内选出至少一个可执行时间段，所有所述可执行时间段的时间长度之和等于所述第二充电/放电时间段Time2的时间长度。
本申请通过，计算储能设备可选择进行充放电的第一充电/放电时间段Time1；计算所述储能电池充满电或所述储能电池放完电所需的第二充电/放电时间段Time2；判断所述第二充电/放电时间段Time2的时间长度是否小于所述第一充电/放电时间段Time1的时间长度；若是，则获取所述第一充电/放电时间段Time1内的预测环境温度；结合所述预测环境温度，在所述第一充电/放电时间段Time1内选出至少一个可执行时间段。本申请中，通过选出至少一个可执行时间段，优化了储能电池的充电/放电时间区间，降低了储能设备中空调的能耗，节约了成本。并且，在选出的至少一个可执行时间段对储能电池进行充电/放电，能够在更加合适的环境中对储能电池进行充电/放电，避免了储能电池温度剧烈波动，从而影响充放电效率和储能电池的寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一个实施例提供的储能设备的充放电控制方法的步骤流程图；
图2为本申请另一个实施例提供的储能设备的充放电控制方法的步骤流程图；
图3为本申请一个实施例提供的储能设备的充放电控制方法中第一充放电策略的步骤流程图；
图4为本申请一个实施例提供的储能设备的充放电控制方法中第一充放电策略的过程示意图；
图5为本申请一个实施例提供的储能设备的充放电控制方法中第二充放电策略的步骤流程图；
图6为本申请一个具体的实施例提供的储能设备的充放电控制方法中第二充放电策略的一种过程示意图；
图7为本申请一个具体的实施例提供的储能设备的充放电控制方法中第二充放电策略的另一种过程示意图；
图8为本申请一个实施例提供的储能设备的充放电控制装置的结构框图。
附图标记说明
储能设备的充放电控制装置10；第一充电/放电时间段计算模块11；第二充电/放电时间段计算模块12；时间长度判断模块13；预测环境温度获取模块14；可执行时间段选择模块15。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
目前，在储能设备中存在用于保证储能电池工作在合适范围内的控制器件，如空调或散热元件等，但是空调或散热元件仅仅能实现储能电池升温后的被动温度调整，并不能主动的根据环境参数的变化，提前设计储能电池的充放电策略，以使得储能电池能在更加合适的环境中进行充放电。
请参阅图1，图1为本申请提供的一种储能设备的充放电控制方法，包括：
S10，结合第一因素计算储能设备可选择进行充放电的第一充电/放电时间段Time1。第一充电/放电时间段Time1包括第一充电时间段T1或第一放电时间段T2。
本步骤中，在一个实施例中，第一因素包括但不仅限于用电峰值时间、用电谷值时间、储能设备的成本、储能设备中温度调节元件的能耗或储能设备的利润中的一种或多种。第一因素的设置用于保证第一充电/放电时间段Time1选取的合理性。比如，储能设备可以在一天24小时中的用电低谷期从电网中获取电能进行储能，而在用电高峰期将自身储存的电量供给到电网中。因此第一充电时间段T1可以从用电低谷期选取，而第一放电时间段T2可以从用电高峰期选取。储能设备再根据不同用户的用电规律，合理地、有计划地安排和组织各类用户的用电时间。再比如，在紧急情况下，电网可能要求储能设备用于扩容，此时储能设备将进入放电时间段。电网的控制优先级高于储能设备的控制优先级。还比如，在其他情况下，第一充电/放电时间段Time1还可以根据其他情况进行调整设计。
S20，结合储能设备中储能电池的当前电量，计算储能电池充满电或储能电池放完电所需的第二充电/放电时间段Time2。第二充电/放电时间段Time2包括第二充电时间段t1或第二放电时间段t2。
本步骤中，储能电池的满电电量减去储能电池的当前电量即为储能电池充满电所需的第二充电时间段t1。储能电池的当前电量减去储能电池的电量耗尽时的数值即为储能电池放完电所需的第二放电时间段t2。
S30，判断第二充电/放电时间段Time2的时间长度是否小于第一充电/放电时间段Time1的时间长度。
本步骤中包括：判断第二充电时间段t1的时间长度是否小于第一充电时间段T1的时间长度，或判断第二放电时间段t2的时间长度是否小于第一放电时间段T2的时间长度。
本步骤中，若第二充电时间段t1的时间长度大于或等于第一充电时间段T1的时间长度，则在整个第一充电时间段T1内对储能电池执行充电。或者，若第二放电时间段t2的时间长度大于或等于第一放电时间段T2的时间长度，则在整个第一放电时间段T2内对储能电池执行放电。
S40，若是，则获取第一充电/放电时间段Time1内的预测环境温度。
本步骤中，在一个实施例中，预测环境温度可以通过访问当地天气预报信息系统获得。比如，第一充电时间段T1在凌晨1:00至凌晨5:00和14:00-16:00。而第一放电时间段T2在中午11:00至14：00和19:00至22:00。储能设备的充放电控制装置至少需要访问当地天气预报信息系统获得以上4个时间段的天气情况。进一步地在一个实施例中，可以采用统计其前后各一天、该4个时间段内的天气情况，以对预测环境温度进行校正。
S50，结合预测环境温度，在第一充电/放电时间段Time1内选出至少一个可执行时间段，所有可执行时间段的时间长度之和等于第二充电/放电时间段Time2的时间长度。
本步骤中，由于第二充电/放电时间段Time2的时间长度小于第一充电/放电时间段Time1的时间长度，因此结合预测环境温度，在第一充电/放电时间段Time1内，选出充放电温度更合适的至少一个可执行时间段。当包括多个充放电温度更合适的可执行时间段时，多个可执行时间段的时间长度之和等于第二充电/放电时间段Time2的时间长度。储能电池能够在充放电温度更合适的第二充电/放电时间段Time2内进行充放电，降低了储能设备中空调的能耗，节约了成本。
本实施例中，在计算得出第一充电/放电时间段Time1的基础上，进一步计算第二充电/放电时间段Time2。当第二充电/放电时间段Time2的时间长度小于第一充电/放电时间段Time1的时间长度时，结合预测环境温度选出至少一个可执行时间段对储能电池进行充电/放电。储能电池能够在充放电温度更合适的第二充电/放电时间段Time2内进行充放电，避免了储能电池温度剧烈波动，从而影响充放电效率和储能电池的寿命。
请参阅图2，在一个实施例中，在步骤S50之前，还包括：
S410，判断第二充电/放电时间段Time2的时间长度是否小于或等于阈值时间段，阈值时间段根据第二因素进行设置。
本步骤中，阈值时间段可以进一步包括充电阈值时间段和放电阈值时间段。充电阈值时间段和放电阈值时间段的时间长度可以不相等。在一个实施例中，第二因素包括但不仅限于储能设备运行过程中的利润率。第二因素与第一因素相似，可以是一个综合因素。该综合因素需要考虑到储能设备的成本、安全性、利润率等。比如，阈值时间段的时间长度不能太短，如果太短可能导致利润率为负值，也可能导致储能电池/储能设备中的其他器件的寿命降低。在一个实施例中，阈值时间段的时间长度可以为20分钟至60分钟。优选地，阈值时间段的时间长度为20分钟、30分钟、40分钟、45分钟、50分钟、55分钟或60分钟中的任意一个。比如，在一个实施例中，阈值时间段可以设置为25分钟、35分钟、40分钟或者其他值。
S420，若是，则步骤S50中采用第一充放电策略，选出一个可执行时间段。第一充放电策略可以为连续型充放电策略。本步骤中，采用第一充放电策略，即结合预测环境温度，从第一充电/放电时间段Time1中选出一个在时间上连续的可执行时间段，作为第二充电/放电时间段Time2。
S430，若否，则步骤S50中采用第二充放电策略，选出至少一个可执行时间段。本步骤中，第二充放电策略可以为间断型充放电策略。采用第二充放电策略，即结合预测环境温度，从第一充电/放电时间段Time1中选出至少一个可执行时间段。当采用第二充放电策略时，可能从第一充电/放电时间段Time1中选出一个在时间上连续的可执行时间段。当采用第二充放电策略时，也可能从第一充电/放电时间段Time1中选出两个或以上的可执行时间段，每一个可执行时间段在时间上是连续的，两个可执行时间段之间有一定的时间间隔，该时间间隔的长度不确定。
本实施例中，在结合预测环境温度的基础上，进一步通过第二因素设置了阈值时间段，当第二充电/放电时间段Time2的时间长度小于或等于阈值时间段则采用第一充放电策略。当第二充电/放电时间段Time2的时间长度大于阈值时间段则采用第二充放电策略。这样设置即可以提高可执行时间段的计算效率，避免无用的重复型计算，又可以保证储能设备的成本及利润。
请参阅图3，在一个实施例中，第一充放电策略包括：
S510，以第二充电/放电时间段Time2为滑动窗口，以最小充电/放电单位时间段t0为步长，从第一充电/放电时间段Time1的开始进行滑动，到第一充电/放电时间段Time1的结束停止滑动，以得到多个备选执行时间段。
本步骤中，具体可以是：以第二充电时间段t1或第二放电时间段t2为滑动窗口，以最小充电/放电单位时间段t0为步长，从第一充电时间段T1或第一放电时间段T2的开始进行滑动到第一充电时间段T1或第一放电时间段T2的结束停止滑动，以得到多个备选执行时间段。其中多个备选执行时间段的个数可以等于=[(T1÷t0)-t1]+1。在一些实施例中，最小充电/放电单位时间段t0可以设置为5分钟、10分钟、12分钟、15分钟或者其他时间长度。在一个具体的实施例中，最小充电/放电单位时间段t0可以设置为5分钟。
本步骤中，如图4所示的一个具体实施例中，滑动窗口的长度为第二充电时间段t1的时间长度或第二放电时间段t2为的时间长度。本步骤中得到的多个备选执行时间段，是在时间上连续的多个备选时间段。
S511，计算每一个备选执行时间段内的温度偏移量Va，温度偏移量Va为一个备选执行时间段内的预测环境温度Wi与储能电池正常工作的温度范围的偏移幅度。
本步骤中，每一个备选执行时间段内的温度偏移量Va的计算方法可以有多种，以能够实现选出最优的可执行时间段为准。
S512，从多个备选执行时间段中选择温度偏移量Va最小的备选执行时间段，作为可执行时间段。在可执行时间段内，对储能电池进行连续型充放电。本步骤中，温度偏移量Va最小的备选执行时间段，其预设环境温度与储能电池正常工作的温度范围的温度相差最小。
本实施例中，给出了结合预测环境温度，采用第一充放电策略计算得出一个连续的可执行时间段作为第二充电/放电时间段Time2的具体步骤。本实施例中提供的具体步骤，简化了可执行时间段的计算过程、同时使得可执行时间段内的温度更贴近储能电池正常工作的温度范围，从而降低了储能设备中空调等散热元件的能耗，节约了成本，同时可以使得储能电池在更合适的温度范围内进行充放电，避免了储能电池温度剧烈波动，从而影响充放电效率和储能电池的寿命。
在一个实施例中，每一个备选执行时间段内的温度偏移量Va，的运算步骤包括：
S511a，按照最小充电/放电单位时间段t0的时间长度，将第二充电/放电时间段Time2分割为m个时间段。比如，m=t1÷t0或m=t2÷t0。以最小充电/放电单位时间段t0为5分钟，第二充电/放电时间段Time2为2小时为例，则m=2*60/5=24。如果将第二充电/放电时间段Time2分割为m个时间段时，不能直接整除，则m等于Time2除以t0的商加1。
S511b，获取第二充电/放电时间段Time2内m个时间段t0对应的预测环境温度Wi，i=1,2,3...m。参照上述步骤中提供的具体实施例，本步骤中可以得到24个预测环境温度Wi。每一个预测环境温度Wi可以是5分钟内环境温度的平均值。
S511c，分别将预测环境温度Wi与储能电池正常工作的温度范围进行比较，以得到m个时间段对应的温度评估值Vi，i=1，2，3...m。
本步骤中，将预测环境温度Wi与储能电池正常工作的温度范围进行比较时，可以分为三种情况：（1）预测环境温度Wi低于储能电池正常工作的最低温度。（2）预测环境温度Wi在储能电池正常工作的温度范围内。（3）预测环境温度Wi高于储能电池正常工作的最高温度。考虑到在储能电池充放电时，储能电池自身会发热，因此，对于上述第（1）种情况比上述第（3）种情况更有利于保持储能电池的正常工作。
S511d，每一个备选执行时间段内所包括的m个时间段对应的温度评估值Vi之和，即为温度偏移量Va。
本实施例中，给出了每一个备选执行时间段内的温度偏移量Va的运算步骤，并且细化了温度评估值Vi的计算方法，使得从多个备选执行时间段内选出一个可执行时间段的方法更简单、可行性更强。
在一个实施例中，在步骤S511c，分别将预测环境温度Wi与储能电池正常工作的温度范围进行比较，以得到m个时间段对应的温度评估值Vi，i=1，2，3...m，的步骤包括：
设置储能电池正常工作的温度范围为[WL,WH]。其中，WL为储能电池正常工作时的最低温度，WH为储能电池工作时的最高温度，WL＜WH。即，WL≤储能电池正常工作的温度≤WH。比如[WL,WH]可以设置为[18℃，28℃]、[20℃，30℃]、[22℃，32℃]、[25℃，35℃]，或者其他可实施的温度范围。
判断预测环境温度Wi是否在储能电池正常工作的温度范围为WL-WH。本步骤中，包括：比较预测环境温度Wi与储能电池工作的最低温度WL，并且比较预测环境温度Wi与储能电池工作的最高温度WH。
若预测环境温度Wi是否在储能电池正常工作的温度范围内，则温度评估值Vi=0。
若预测环境温度Wi不在储能电池正常工作的温度范围内，则当Wi＞WH时，则温度评估值Vi=|Wi-WH|。当Wi＜WL时，则温度评估值Vi=|Wi-WL|。
比如，具体的当预测环境温度Wi大于30℃时，则温度评估值Vi为Wi-30。
当预测环境温度Wi小于20℃时，则温度评估值Vi为20-Wi。
当预测环境温度Wi大于或等于20℃，且小于或等于30℃时，则温度评估值Vi为0。参照上述步骤中提供的具体实施例，本步骤中可以得出m个温度评估值Vi。
在其他实施例中，当Wi＞WH时，则所述温度评估值Vi=b1|Wi-WH|；当Wi＜WL时，则所述温度评估值Vi=b2|Wi-WL|，其中b1＞b2。本实施例中，可以通过调整b1和b2的不同惩罚值，来体现预测环境温度低于20℃时的时间段，比预测环境温度高于30℃时的时间段更利于作为可执行充放电的时间段。比如b1和b2的关系可以是b1＞1，b2＜1、b1=5，b2=1.2、b1=1.5，b2=0.4或者其他情况。
请参阅图5，在一个实施例中，第二充放电策略包括：
S520，设置最小充电/放电单位时间段t0，并按照最小充电/放电单位时间段t0的时间长度，将第一充电/放电时间段Time1分割为n份，将第二充电/放电时间段Time2分割为m份，其中，n=Time1÷t0，m=Time2÷t0。具体的，当m=t1÷t0时，n=T1÷t0。当m=t2÷t0时，n=T2÷t0。
本步骤中可以参阅图6和图7提供的一个具体实施例中，最小充电/放电单位时间段t0为5分钟。第一充电/放电时间段Time1为3小时，则n等于36。第二充电/放电时间段Time2为2小时，则m等于24。
S521，计算得出经分割后的各时间段tj所对应的温度评估值Vj，j=1，2，3...n。
本步骤中，计算得出经分割后的各时间段tj所对应的温度评估值Vj，的步骤具体可以包括：S521a，获取第一充电/放电时间段Time1内n个最小充电/放电单位时间段t0对应的预测环境温度Wj，j=1,2,3...n。
S521b，分别将预测环境温度Wj与储能电池正常工作的温度范围进行比较，以得到n个最小充电/放电单位时间段t0对应的温度评估值Vj。
比如，在一个具体的实施例中，得出的温度评估值Vj为V1=0，V2=1，V3=2，V4=3，V5=4，V6=0，…V12=0，V13=2，V14=4，V15=0，V16=2，V17=3，…V31=0，V32=2，V33=4，V34=0，V35=2，V36=3。
在上述S521a和S521b组成的实施例中，给出了n个最小充电/放电单位时间段t0对应的温度评估值Vj的运算步骤，使得第二充放电策略的方法更简单、可行性更强，并且运算得出的温度评估值Vj误差更小，更贴近实际应用。
S522，将每一个时间段tj，以及每一个时间段tj对应的温度评估值Vj作为运算数据，对运算数据进行排列组合，以得到C(n,m)个数据集。每一个数据集中包括m个（tj，Vj）的数据对，其中，
Figure M_220705100136606_606720001
本步骤中，
Figure M_220705100136655_655468001
表示从n个不同数据集中取出m(m≤n）个数据集的所有组合（所有数据集）的个数，又称为从n个不同数据集中取出m个数据集的组合数。C(n,m)个数据集中的每一个数据集中均可能包括至少一个可执行时间段，每一个数据集中所有可执行时间段的时间长度之和等于第二充电/放电时间段Time2的时间长度。
S523，根据每一个数据集中m个数据对之间的差异，计算得出限定值Fk，k=1,2,3...C(n,m)。
本步骤中，m个数据对之间的差异可以是‘与温度相关联的差异’，也可以是‘与时间相关联的差异’，还可以是‘与温度相关联的差异’和‘与时间相关联的差异’的综合因素。具体的限定值Fk的计算方法可以有多种，在此并不限定。
S524，比较C(n,m)个限定值Fk的大小，将限定值Fk最小的数据集，确定为第二充电/放电的数据集。其中，第二充电/放电的数据集即为间断充电/放电的数据集。本步骤中，限定值Fk最小的数据集中包括至少一个可执行时间段。
本实施例中，给出了结合预测环境温度，采用第二充放电策略计算得出至少一个可执行时间段作为第二充电/放电时间段Time2的具体步骤。至少一个可执行时间段在时间上可能是连续的，也可能是间断的。本实施例中明确了第二充放电策略的具体步骤，同时使得至少一个可执行时间段内的温度更贴近储能电池正常工作的温度范围，从而降低了储能设备中空调等散热元件的能耗，节约了成本，同时可以使得储能电池在更合适的温度范围内进行充放电，避免了储能电池温度剧烈波动，从而影响充放电效率和储能电池的寿命。
请参阅图6和图7，图6为采用第二充放电策略得出的间断充电的数据集，其中包括两个可执行时间段。其中，n=36、m=24、x=1，第一个可执行时间段t11的长度=5×6=30分钟，第二个可执行时间段t12的长度=5×18=90分钟，t1=t11+t12=2小时。即，图6中展示了从第一充电时间段T1=3小时中，选出了第二充电时间段t1=2小时，并且第二充电时间段t1包括t11和t12两个可执行时间段。
图7为采用第二充放电策略得出的间断放电的数据集，其中包括四个可执行时间段。其中，n=36、m=24、x=3，第一个可执行时间段t21的长度、第二个可执行时间段t22的长度、第三个可执行时间段t23的长度、第四个可执行时间段t24的长度均=5×6=30分钟，t1=t21+t22+t23+t24=2小时。即，图7中示意了从第一放电时间段T2=3小时中，选出了第二放电时间段t2=2小时的一种数据集，并且第二放电时间段t2包括t21、t22、t23和t24四个可执行时间段。
在一个实施例中，步骤S523中，根据每一个数据集中m个数据对之间的差异，计算得出限定值Fk，k=1,2,3...C(n,m)的步骤具体包括：
S523a，设置限定函数F=
Figure M_220705100136687_687232001
。其中，
Figure M_220705100136718_718532002
为一个数据集中每一个时间段tj的温度偏移量Vb。其中，温度偏移量Vb为每一个时间段tj内，预测环境温度与储能电池正常工作的温度范围的偏移幅度。
Figure M_220705100136749_749750001
，其中，
Figure M_220705100136780_780988002
为一个数据集中m个时间段tj之间存在间断时间点的个数。若一个数据集内间断时间点的个数x=1，则该数据集中包括两个可执行时间段。若一个数据集内间断时间点的个数x=5，则该数据集中包括六个可执行时间段。
Figure M_220705100136796_796636003
为可调整参数或者理解为一个数据集中m个时间段tj之间存在间断时间点的惩罚因子，q的数值可以适当的进行调整，以使得
Figure M_220705100136812_812266004
对间隔出现时候的影响因子在一个合理的范围，从而使得限定函数F最小的数据集即为最合适执行间断充电/放电的数据集。
S523b，根据限定函数F计算得出C(n,m)个数据集分别对应的限定值Fk。
本实施例中，只是给出了一种限定函数F的具体形式，在其他的实施例中，还可以设置其他形式的限定函数F。
在一个实施例中，步骤S521中，计算得出经分割后的各时间段tj所对应的温度评估值Vj，的步骤包括：
S521a，获取第一充电/放电时间段Time1内时间段tj对应的预测环境温度Wj，j=1,2,3...n。
S521b，分别将预测环境温度Wj与储能电池正常工作的温度范围进行比较，以得到时间段tj对应的温度评估值Vj，j=1，2，3...n。
在一个实施例中，将预测环境温度Wj与储能电池正常工作的温度范围进行比较，的步骤具体包括：
设置储能电池正常工作的温度范围为[WL1,WH1]，其中，WL1为储能电池正常工作时的最低温度，WH1为储能电池工作时的最高温度，WL1＜WH1；
判断预测环境温度Wi1是否在储能电池正常工作的温度范围为WL1-WH1；
若是，则温度评估值Vj为0；
若否，则当预测环境温度Wj大于储能电池工作时的最高温度WH1时，则温度评估值Vj为a1|Wj-WH1|；当预测环境温度Wj小于储能电池工作时的最低温度WL1时，则温度评估值Vj为a2|WL1-Wj|，其中a1＞a2。
本实施例中，可以通过调整a1和a2的不同惩罚值，来实现预测环境温度低于20℃时的时间段，比预测环境温度高于30℃时的时间段更利于作为可执行充放电的时间段。比如a1和a2的关系可以是a1＞1，a2＜1；a1=6，a2=1；a1=1.5，a2=0.5或者其他能够体现不同温度差程度的其他情况。
在一个实施例中，一个数据集中每一个时间段tj的温度偏移量Vb等于一个数据集中每一个时间段tj的温度评估值Vj之和。
本实施例中，可以设置储能电池正常工作的温度范围为20℃-30℃。当预测环境温度Wj大于30℃时，则温度评估值Vj为Wj-30。当预测环境温度Wj小于20℃时，则温度评估值Vj为20-Wj。当预测环境温度Wj大于或等于20℃，且小于或等于30℃时，则温度评估值Vj为0。在一些实施例中，由于储能电池的电芯在充放电时，本身是会发热，因此，对于低于WL（如20℃）的温度区间实际上是比高于WH（如30℃）的区间更有利的。比如，夏天选择更低的温度，冬天选择更高的温度。
在一个实施例中，在步骤S50中，确定至少一个可执行时间段之后，在至少一个可执行时间段开始充电/放电之前，还包括：
控制储能电池所处的环境温度降低至第一温度，第一温度低于储能电池工作的最低温度。
本实施例中，由于储能电池开始充电时，电芯温度瞬间升高可能达到高于储能电池正常工作的温度范围中的最高温度WH（比如电芯温度50℃高于30℃）。因此可以在充电动作进行之前，先打开空调或其他散热元件将环境温度降低至充电环境温度（比如20℃-30℃）。具体的比如：在第二充电时间段t1确定之后，至少一个可执行时间段开始充电之前，打开空调器将充电环境温度设置为15℃。电芯温度（50℃）与充电环境温度（15℃）通过热交换达到一个平衡的状态，适合储能电池的合适环境温度（30℃左右）。本实施例中，步骤的设置可以起到充分保护电芯，延长储能电池电芯的使用寿命。
在一个实施例中，电网随时获取储能设备中的电量。电网具有最高的优先级。电网可以在任何紧急的情况下，向储能设备发送放电指令。当储能设备接收到电网的放电指令时，立即执行电网的放电指令。
在一个实施例中，假如计算得出第一放电时间段的时长为4个小时储能设备的第二放电时间段的时长为3个小时。即储能设备在特定的放电功率下，3个小时完成放电。在储能设备的3个小时的放电过程中，需要同时考虑用户端变压器的容量。如果用户端变压器的容量是800kw，当储能设备接收到用户变电器反馈的容量接近750kw时，储能设备可以适当的减少放电时间或者降低放电功率，以防止用户端的变压器损坏。
请参阅图8，本申请还提供一种储能设备的充放电控制装置10包括：第一充电/放电时间段Time1计算模块11、第二充电/放电时间段Time2计算模块12、时间长度判断模块13、预测环境温度获取模块14以及可执行时间段选择模块15。
第一充电/放电时间段Time1计算模块11用于结合第一因素计算储能设备的第一充电/放电时间段Time1所出的时间点。第一充电/放电时间段Time1为第一充电时间段T1或第一放电时间段T2。
第二充电/放电时间段Time2计算模块12用于结合储能设备中储能电池的当前电量，计算储能电池充满电或储能电池放完电所需的第二充电/放电时间段Time2，第二充电/放电时间段Time2为第二充电时间段t1或第二放电时间段t2。
时间长度判断模块13分别与第一充电/放电时间段Time1计算模块11和第二充电/放电时间段Time2计算模块12连接，用于判断第二充电/放电时间段Time2的时间长度是否小于第一充电/放电时间段Time1的时间长度，其包括：判断第二充电时间段t1的时间长度是否小于第一充电时间段T1的时间长度，或判断第二放电时间段t2的时间长度是否小于第一放电时间段T2的时间长度。
预测环境温度获取模块14用于获取第一充电/放电时间段Time1内的预测环境温度。
可执行时间段选择模块15分别与第一充电/放电时间段Time1计算模块11、第二充电/放电时间段Time2计算模块12和预测环境温度获取模块14连接，用于结合预测环境温度，并在第一充电/放电时间段Time1内选出至少一个可执行时间段，所有可执行时间段的时间长度之和等于第二充电/放电时间段Time2的时间长度。
相比于现有技术，本申请提供的储能设备的充放电控制装置10，可以根据预测环境温度选择至少一个可执行时间段，作为更优的充放电时间区间，降低了空调的能耗，节约了成本。并且，在选出的至少一个可执行时间段对储能电池进行充电/放电，能够在更加合适的环境中对储能电池进行充电/放电，避免了储能电池温度剧烈波动，从而影响充放电效率和储能电池的寿命。
可执行时间段选择模块包括：滑动窗口选择单元和间断时间段选择单元。其中，滑动窗口选择单元用于执行上述第一充放电策略，选出一个可执行时间段。
间断时间段选择单元用于执行上述第二充放电策略，选出至少一个可执行时间段。所有可执行时间段的时间长度之和等于第二充电/放电时间段Time2的时间长度。
整体上，本申请中的储能设备的充放电控制装置10可以结合第一因素在一天之中选取合适的第一充电/放电时间段Time1，通过获取预设环境温度（通过储能电池站当地的天气预报获取），预判在这一天之中第一充电/放电时间段Time1内的环境温度情况。进一步在第一充电/放电时间段Time1内去选择在温度合适的第二充电/放电时间段Time2来进行充电或放电，从而在确保电池性能的同时降低空调或其他温度调节元件的能耗及成本。在选择在温度合适的第二充电/放电时间段Time2时，采用滑动窗口选择单元或者间断时间段选择单元。
进一步的，现有技术中对储能电池的充放电策略通常是选择在用电低谷期，也就是电价低的时间段进行充电，而在用电高峰期，也就是电价高的时间段进行放电。但在低电价区间或者高电价区间，储能电池何时开始充电或放电，现有技术中并未给出相应的方案。而无序的充放电策略则会导致空调或其他温度调节元件的能耗及成本不可控。
本申请的储能设备的充放电控制方法提供了一种有序的充放电策略。先确定第一充电/放电时间段Time1。再结合实时的预测环境温度，在第一充电/放电时间段Time1内选出至少一个可执行时间段，所有可执行时间段的时间长度之和等于第二充电/放电时间段Time2的时间长度。因此，本申请在确定第一充电/放电时间段Time1（在低电价区间或者高电价区间）之后，还可以进一步地结合预设环境温度来确定储能电池何时开始充电或放电，即选出至少一个可执行时间段作为第二充电/放电时间段Time2。在第二充电/放电时间段Time2内进行充放电则会使得空调或其他温度调节元件的能耗及成本不可控。
在一些实施例中，第一充电/放电时间段Time1包括第一充电时间段T1或第一放电时间段T2。第一充电/放电时间段Time1根据电网中确定的用电峰值时间和用电谷值时间进行设置。优选地，在用电峰值时间内设置第一充电时间段T1，在用电谷值时间内设置第一放电时间段T2。
在一个实施例中，第二充电/放电时间段Time2包括第二充电时间段t1或第二放电时间段t2；当电网控制储能设备进入扩容状态时，扩容状态所处时间段为储能电池的第二放电时间段t2。
本申请在对电芯进行充电和放电时，充分考虑了当前的预测环境温度，避免在环境温度不适宜时，对电芯充放电而造成电芯损伤，延长电芯使用寿命。同时选择合适的充放电策略，有利于降低储能站温控设备的能耗，节约资源。在不同的充放电策略中，充放电时间段通过合理的计算得出，储能站的成本可控。
在一个更具体实施方式中，以配合削峰填谷的充放电策略为例：
1、充电示例：
假如当地用电低谷期在凌晨1点到6点之间，储能电池站充满电需要2个小时，通过预测环境温度（天气预报）分析后，对充放电时间的选择可能出现以下几种情况：
（1）连续充电
预判在1点到3点时温度最合适，则选择在1点启动充电两小时。
（2）间断充电
预判在1点到2点以及4点到5点时温度最合适，则选择在1点以及4点分别进行1小时的充电。
2、放电示例：
假如当地用电高峰期在白天12点到16点之间，共4个小时。
（1）储能设备的电容量大于4个小时，则直接按用电高峰期来进行放电。
（2）储能设备的电容量小于4个小时，比如只有2个小时，则可以根据预测环境温度进行充放电时间的选择，具体同充电示例中类似。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种储能设备的充放电控制方法，其特征在于，包括：
S10，结合第一因素计算储能设备可选择进行充放电的第一充电/放电时间段Time1；
S20，结合储能设备中储能电池的当前电量，计算所述储能电池充满电或所述储能电池放完电所需的第二充电/放电时间段Time2；
S30，判断所述第二充电/放电时间段Time2的时间长度是否小于所述第一充电/放电时间段Time1的时间长度；
S40，若是，则获取所述第一充电/放电时间段Time1内的预测环境温度；
S50，结合所述预测环境温度，在所述第一充电/放电时间段Time1内选出至少一个可执行时间段，所有所述可执行时间段的时间长度之和等于所述第二充电/放电时间段Time2的时间长度；
其中，在所述步骤S50之前，还包括：
S410，判断所述第二充电/放电时间段Time2的时间长度是否小于或等于阈值时间段，所述阈值时间段根据第二因素进行设置；
S420，若是，则所述步骤S50中采用第一充放电策略，选出一个所述可执行时间段；
其中，所述第一充放电策略为连续型充放电策略；采用第一充放电策略的具体步骤包括：结合所述预测环境温度，从第一充电/放电时间段Time1中选出一个在时间上连续的可执行时间段，作为第二充电/放电时间段Time2；
S430，若否，则所述步骤S50中采用第二充放电策略，选出至少一个所述可执行时间段；
其中，所述第二充放电策略为间断型充放电策略；采用第二充放电策略的具体步骤包括：结合所述预测环境温度，从第一充电/放电时间段Time1中选出至少一个所述可执行时间段；
其中，选出至少一个所述可执行时间段包括：从所述第一充电/放电时间段Time1中选出一个在时间上连续的所述可执行时间段；或者，从所述第一充电/放电时间段Time1中选出两个或以上的所述可执行时间段，每一个所述可执行时间段在时间上是连续的，两个可执行时间段之间有一定的时间间隔，所述时间间隔的长度不固定。
2.根据权利要求1所述的储能设备的充放电控制方法，其特征在于，所述阈值时间段的时间长度为20分钟至60分钟。
3.根据权利要求1所述的储能设备的充放电控制方法，其特征在于，所述第二因素至少包括储能设备运行过程中的利润率。
4.根据权利要求1所述的储能设备的充放电控制方法，其特征在于，所述第一充放电策略包括：
S510，以所述第二充电/放电时间段Time2为滑动窗口，以最小充电/放电单位时间段t0为步长，从所述第一充电/放电时间段Time1的开始进行滑动，到所述第一充电/放电时间段Time1的结束停止滑动，以得到多个备选执行时间段；
S511，计算每一个所述备选执行时间段内的温度偏移量Va，其中，所述温度偏移量Va为一个所述备选执行时间段内，所述预测环境温度与所述储能电池正常工作的温度范围的偏移幅度；
S512，从多个所述备选执行时间段中选择所述温度偏移量Va最小的备选执行时间段，作为所述可执行时间段。
5.根据权利要求4所述的储能设备的充放电控制方法，其特征在于，所述每一个所述备选执行时间段内的温度偏移量Va，的运算步骤包括：
S511a，按照所述最小充电/放电单位时间段t0的时间长度，将所述第二充电/放电时间段Time2分割为m个时间段ti；
S511b，获取每一个所述时间段ti对应的所述预测环境温度Wi，i=1,2,3...m；
S511c，分别将所述预测环境温度Wi与所述储能电池正常工作的温度范围进行比较，得到每一个所述时间段ti对应的温度评估值Vi，i=1，2，3...m;
S511d，每一个所述备选执行时间段内所包括的每一个所述时间段ti对应的所述温度评估值Vi之和，即为所述温度偏移量Va。
6.根据权利要求5所述的储能设备的充放电控制方法，其特征在于，所述S511c，分别将所述预测环境温度Wi与所述储能电池正常工作的温度范围进行比较，以得到每一个所述时间段ti对应的温度评估值Vi，i=1，2，3...m，的步骤包括：
设置所述储能电池正常工作的温度范围为[WL,WH]，其中，WL为所述储能电池正常工作时的最低温度，WH为所述储能电池工作时的最高温度，WL＜WH；
判断所述预测环境温度Wi是否在所述储能电池正常工作的温度范围；
若是，则所述温度评估值Vi=0；
若否，则当Wi＞WH时，则所述温度评估值Vi=|Wi-WH|；当Wi＜WL时，则所述温度评估值Vi=|Wi-WL|。
7.根据权利要求1所述的储能设备的充放电控制方法，其特征在于，所述第二充放电策略包括：
S520，设置最小充电/放电单位时间段t0，并按照所述最小充电/放电单位时间段t0的时间长度，将所述第一充电/放电时间段Time1分割为n个时间段，将第二充电/放电时间段Time2分割为m个时间段，其中，n=Time1÷t0，m=Time2÷t0；
S521，计算得出经分割后的各时间段tj所对应的温度评估值Vj，j=1，2，3...n；
S522，将每一个所述时间段tj，以及每一个所述时间段tj对应的所述温度评估值Vj作为运算数据，对所述运算数据进行排列组合，以得到C(n,m)个数据集；每一个所述数据集中包括m个（tj，Vj）的数据对，其中，
Figure 734472DEST_PATH_IMAGE001
S523，根据每一个所述数据集中m个所述数据对之间的差异，计算得出限定值Fk，k=1,2,3...C(n,m)；
S524，比较C(n,m)个所述限定值Fk的大小，将所述限定值Fk最小的所述数据集，确定为第二充电/放电的数据集，所述第二充电/放电的数据集包括至少一个所述可执行时间段。
8.根据权利要求7所述的储能设备的充放电控制方法，其特征在于，所述步骤S523中，根据每一个所述数据集中m个所述数据对之间的差异，计算得出限定值Fk，k=1,2,3...C(n,m)的步骤具体包括：
S523a，设置限定函数：
Figure 67364DEST_PATH_IMAGE002
Figure 881736DEST_PATH_IMAGE003
其中，为一个所述数据集中每一个所述时间段tj的温度偏移量Vb，其中，所述温度偏移量Vb为每一个所述时间段tj内，所述预测环境温度与所述储能电池正常工作的温度范围的偏移幅度；
Figure 704199DEST_PATH_IMAGE004
其中，q为可调整参数，x为一个所述数据集中m个所述时间段tj之间存在间断时间点的个数；
S523b，根据所述限定函数F计算得出C(n,m)个所述数据集分别对应的所述限定值Fk。
9.根据权利要求8所述的储能设备的充放电控制方法，其特征在于，所述步骤S521中，计算得出经分割后的各时间段tj所对应的温度评估值Vj，的步骤包括：
S521a，获取所述第一充电/放电时间段Time1内所述时间段tj对应的所述预测环境温度Wj，j=1,2,3...n；
S521b，分别将所述预测环境温度Wj与所述储能电池正常工作的温度范围进行比较，以得到所述时间段tj对应的温度评估值Vj，j=1，2，3...n，其中，一个所述数据集中每一个所述时间段tj的所述温度评估值Vj之和等于一个所述数据集中每一个所述时间段tj的所述温度偏移量Vb。
10.根据权利要求9所述的储能设备的充放电控制方法，其特征在于，所述将所述预测环境温度Wj与所述储能电池正常工作的温度范围进行比较，的步骤具体包括：
设置所述储能电池正常工作的温度范围为[WL1,WH1]，其中，WL1为所述储能电池正常工作时的最低温度，WH1为所述储能电池工作时的最高温度，WL1＜WH1；
判断所述预测环境温度Wi是否在所述储能电池正常工作的温度范围为WL1-WH1；
若是，则所述温度评估值Vj为0；
若否，则当Wj＞WH1时，则所述温度评估值Vj=a1|Wj-WH1|；当Wj＜WL1时，则所述温度评估值Vj=a2|WL1-Wj|，其中a1和a2分别表示不同情况下所述温度评估值Vj的惩罚因子，a1＞a2。
11.根据权利要求1所述的储能设备的充放电控制方法，其特征在于，所述储能设备可选择进行充放电的第一充电/放电时间段Time1包括第一充电时间段T1或第一放电时间段T2；
所述第一充电/放电时间段Time1根据电网中确定的用电峰值时间和用电谷值时间进行设置；
在所述用电峰值时间内设置第一充电时间段T1，在所述用电谷值时间内设置所述第一放电时间段T2。
12.根据权利要求1所述的储能设备的充放电控制方法，其特征在于，所述第二充电/放电时间段Time2包括第二充电时间段t1或第二放电时间段t2；
当电网控制所述储能设备进入扩容状态时，所述扩容状态所处时间段为所述储能电池的第二放电时间段t2。
13.一种储能设备的充放电控制装置，其特征在于，包括：
第一充电/放电时间段计算模块，用于结合第一因素计算储能设备可选择进行充放电的第一充电/放电时间段Time1；
第二充电/放电时间段计算模块，用于结合储能设备中储能电池的当前电量，计算所述储能电池充满电或所述储能电池放完电所需的第二充电/放电时间段Time2；
时间长度判断模块，分别与所述第一充电/放电时间段计算模块和所述第二充电/放电时间段计算模块连接，用于判断所述第二充电/放电时间段Time2的时间长度是否小于所述第一充电/放电时间段Time1的时间长度；
预测环境温度获取模块，用于获取所述第一充电/放电时间段Time1内的预测环境温度；以及
可执行时间段选择模块，分别与所述第一充电/放电时间段计算模块、所述第二充电/放电时间段计算模块和预测环境温度获取模块连接，用于结合所述预测环境温度，并在所述第一充电/放电时间段Time1内选出至少一个可执行时间段，所有所述可执行时间段的时间长度之和等于所述第二充电/放电时间段Time2的时间长度；
所述可执行时间段选择模块包括：
滑动窗口选择单元，用于执行第一充放电策略，选出一个可执行时间段；
间断时间段选择单元，用于执行第二充放电策略，选出至少一个可执行时间段，所有所述可执行时间段的时间长度之和等于所述第二充电/放电时间段Time2的时间长度；
所述第一充放电策略为连续型充放电策略；采用第一充放电策略的具体步骤包括：结合所述预测环境温度，从第一充电/放电时间段Time1中选出一个在时间上连续的可执行时间段，作为第二充电/放电时间段Time2；
所述第二充放电策略为间断型充放电策略；采用第二充放电策略的具体步骤包括：结合所述预测环境温度，从第一充电/放电时间段Time1中选出至少一个所述可执行时间段；
其中，选出至少一个所述可执行时间段包括：从所述第一充电/放电时间段Time1中选出一个在时间上连续的所述可执行时间段；或者，从所述第一充电/放电时间段Time1中选出两个或以上的所述可执行时间段，每一个所述可执行时间段在时间上是连续的，两个可执行时间段之间有一定的时间间隔，所述时间间隔的长度不固定。
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