CN115002237B - 一种基于动力电池应用于工业园区储能柔性负荷调度的智能网关控制方法及系统 - Google Patents

一种基于动力电池应用于工业园区储能柔性负荷调度的智能网关控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于动力电池应用于工业园区储能柔性负荷调度的智能网关控制方法及系统，该方法包括的步骤为：智能网关控制模块基于不同的协议采集动力电池储能、柔性负荷和可再生能源产生的数据，并进行数据提取后，再将提取的数据进行数据格式转化，将格式转化之后的数据上传至云平台；云平台对从智能网关控制模块上传的数据进行分析，下发任务调度指令；智能网关控制模块基于任务调度指令解析控制对象、控制命令和控制数据；智能网关控制模块基于控制对象的不同和控制数据执行相应的控制命令完成工业园区储能柔性负荷调度。本发明可降低动力电池在储能上的使用成本，使得动力电池更加安全，能有效延长动力电池的寿命及合理调节能源使用率。

Description

一种基于动力电池应用于工业园区储能柔性负荷调度的智能 网关控制方法及系统
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及基于动力电池应用于工业园区储能柔性负荷调度的智能网关控制技术。
背景技术
将动力电池与工业园区储能柔性负荷调度结合，对于实现碳中和，碳达峰有积极意义，但随着动力电池的接入，可再生能源在储能上的应用，数据量的不断增多，采用的协议也不近相同，若能采用集中式的监测和管理，实现柔性负荷调度管理，不尽有助于延长储能系统的寿命，更能响应国家的号召，充分的利用电能，减少过程成本，有利于该模式的持续推进。
目前行业中对于动力电池用于储能领域的模式主要为改变电池控制系统，让电池系统匹配储能，改造成本过高，同时柔性负荷调度，对于工业园区存在可再生能源的接入，园区内负荷变化大，数据传输稳定性等因素的影响，传统单一协议的控制逻辑无法满足工业园区储能柔性负荷调度的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于动力电池应用于工业园区储能柔性负荷调度的智能网关控制方法及系统，解决的技术问题：目前行业中对于动力电池用于储能领域的模式主要为改变电池控制系统，让电池系统匹配储能，改造成本过高；
柔性负荷调度，对于工业园区存在可再生能源的接入，园区内负荷变化大，数据传输稳定性等因素的影响，传统单一协议的控制逻辑无法满足工业园区储能柔性负荷调度的要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于动力电池应用于工业园区储能柔性负荷调度的智能网关控制方法，基于动力电池信号协议修订储能系统协议使动力电池与储能系统通信，所述方法包括的步骤为：
S01，智能网关控制模块基于不同的协议采集动力电池储能、柔性负荷和可再生能源产生的数据，并进行所述数据提取后，再将提取的所述数据进行数据格式转化，将格式转化之后的所述数据上传至云平台；
S02，所述云平台对从所述智能网关控制模块上传的所述数据进行分析，下发任务调度指令；
S03，所述智能网关控制模块基于任务调度指令解析控制对象、控制命令和控制数据；
S04，所述智能网关控制模块基于所述控制对象的不同和控制数据执行相应的控制命令完成工业园区储能柔性负荷调度。
优选地，
在所述S04中，若所述控制对象为柔性负载，将所述柔性负载的电压信息、电流信息、功率信息同相应的控制数据进行比对，若保持一致，则执行相应的控制指令。
优选地，
在所述S04中，若所述控制对象为发电装置时，通过获取动力电池储能、柔性负载和发电装置的实时运行数据，当动力电池储能满时，柔性负载较小的，根据相应的控制数据，选择控制光伏弃光。
优选地，
在所述S04中，若所述控制对象为动力电池储能，则根据柔性负载产生的总功率和光伏产生的电量确定动力电池储能的充放电。
优选地，
在所述S01中，所述智能网关控制模块分别通过第一CAN协议、第二CAN协议、Modus协议获取动力电池储能、发电装置及柔性负载的实时运行数据，然后所述智能网关控制模块在对所述第一CAN协议、第二CAN协议及Modus协议做相应的协议转化再进行sha256加密后，将所述实时运行数据通过tcp传输至所述云平台。
本发明还提供一种基于动力电池应用于工业园区储能柔性负荷调度的智能网关控制系统，基于动力电池信号协议修订储能系统协议使动力电池与储能系统通信，所述系统包括：
采集模块，用于智能网关控制模块基于不同的协议采集动力电池储能、柔性负荷和可再生能源产生的数据，并进行所述数据提取后，再将提取的所述数据进行数据格式转化；
上传模块，用于将格式转化之后的所述数据上传至云平台；
分析模块，用于所述云平台从所述智能网关控制模块上传的所述数据进行分析，下发任务调度指令；
解析模块，用于所述智能网关控制模块基于任务调度指令解析控制对象、控制指令和控制数据；
执行模块，用于所述智能网关控制模块基于所述控制对象的不同和控制数据执行相应的控制命令完成工业园区储能柔性负荷调度。
优选地，
在所述执行模块中，若所述控制对象为柔性负载，将所述柔性负载的电压信息、电流信息、功率信息同相应的控制数据进行比对，若保持一致，则执行相应的控制指令。
优选地，
在所述执行模块中，若所述控制对象为发电装置时，通过获取动力电池储能、柔性负载和发电装置的实时运行数据，当动力电池储能满时，柔性负载较小的，根据相应的控制数据，选择控制光伏弃光；
在所述执行模块中，若所述控制对象为动力电池储能，则根据柔性负载产生的总功率和光伏产生的电量确定动力电池储能的充放电。
优选地，
所述动力电池信号包括电压信号、温度信号、安全信号及上下电指令信号，通过所述储能系统与动力电池管理系统外网协议进行匹配，实现信号采集及充放电控制。
优选地，
在所述采集模块和上传模块中，所述智能网关控制模块分别通过第一CAN协议、第二CAN协议、Modus协议获取动力电池储能、发电装置及柔性负载的实时运行数据，然后所述智能网关控制模块在对所述第一CAN协议、第二CAN协议及Modus协议做相应的协议转化再进行sha256加密后，将所述实时运行数据通过tcp传输至所述云平台。
通过采用上述技术方案，本发明可达到的有益技术效果为：
第一，通过基于动力电池信号协议修订储能系统协议使动力电池与储能系统通信可降低动力电池应用于储能系统的成本，并提高电池管理水平，延长电池使用寿命；
第二，通过实时数据采集，提高电池和储能系统的能源利用率；
第三，通过协议转换，将柔性负载和动力电池储能及发电装置的实时运行数据格式统一，即将柔性负荷、储能及发电装置的数据格式统一，便于平台统一处理；
第四，通过数据采集和协议转换，有助于上层面云平台对电力系统预测提供实时数据，提高预测的准确性。
附图说明
图1为不同协议转化上传云平台示意图；
图2为柔性功率控制示意图；
图3为智能网关模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明首先需要实现动力电池与储能系统的通信对接，然后采集柔性负荷和光伏等可再生能源产生的数据，上传云平台进行数据分析，下发控制可再生能源的接入和柔性负荷的功率调节，本发明可降低动力电池在储能上的使用成本，提高动力电池安全、延长寿命，可合理调节能源利用率。
在本发明中，需要进行动力电池匹配通信、数据采集及传输协议转化，然后通过控制策略实现工业园区储能柔性负荷调度。
动力电池匹配通信：基于动力电池信号协议，修订储能系统相关协议；数据采集：采集柔性负荷和风电，光伏等实际运行数据，包括电池电压、电池温度、功率等可用数据，实现柔性控制；传输协议转化：根据不同协议采集的数据，做相应的数据提取后，进行数据格式转化，以便于上传云平台；控制策略：接受云平台的控制计划，以及实时采集的数据，控制对应柔性负荷的功率控制，以及发电装置的启停和储能的充放电。
如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种基于动力电池应用于工业园区储能柔性负荷调度的智能网关控制方法，基于动力电池信号协议修订储能系统协议使动力电池与储能系统通信，方法包括的步骤为：
如图3所示，S01，智能网关控制模块基于不同的协议采集动力电池储能、柔性负荷和可再生能源产生的数据，并进行数据提取后，再将提取的数据进行数据格式转化，将格式转化之后的数据上传至云平台。在本方法中采集园区内各个柔性负荷的实时数据，包括负载运行的电压、电流、功率、状态、报警信息等数据，数据采集时间间隔为1s，值取时间间隔最新值。根据不同的负载，采用modus协议和can协议，获取柔性负载和逆变器等实时数据，在本地做相应的协议转化再进行sha256加密后，通过tcp传输到云平台。
S02，云平台对从智能网关控制模块上传的所述数据进行分析，下发任务调度指令，云平台通过分析数据，以便发送任务调度指令给智能网关控制模块执行相关的控制指令。
S03，智能网关控制模块基于任务调度指令解析控制对象、控制命令和控制数据。
S04，智能网关控制模块基于控制对象的不同和控制数据执行相应的控制命令完成工业园区储能柔性负荷调度。
具体地，
如图2所示，在S04中，若控制对象为柔性负载，将柔性负载的电压信息、电流信息、功率信息同相应的控制数据进行比对，若保持一致，则执行相应的控制指令，即若控制对象为柔性负载，通过对比负载的电压、电流、功率等信号和云平台下发的控制数据，如果保持一致，则执行相应的控制指令，否则响应云平台，比如反馈不一致信号给云平台。
具体地，
如图2所示，在S04中，若控制对象为发电装置时，通过获取动力电池储能、柔性负载和发电装置的实时运行数据，当动力电池储能满时，柔性负载较小的，根据相应的控制数据，选择控制光伏弃光，即若控制对象为发电装置，如光伏、风电等，通过获取储能，柔性负载和发电装置的数据，当储能满时，负载较小的，根据控制数据，选择控制光伏弃光。
具体地，
如图2所示，在S04中，若控制对象为动力电池储能，则根据柔性负载产生的总功率和光伏产生的电量确定动力电池储能的充放电，即若控制对象为储能，则根据柔性负荷产生的总功率和光伏等产生的电量确定储能的充放电。
具体地，
如图1所示，在S01中，智能网关控制模块分别通过第一CAN协议、第二CAN协议、Modus协议获取动力电池储能、发电装置及柔性负载的实时运行数据，然后智能网关控制模块在对第一CAN协议、第二CAN协议及Modus协议做相应的协议转化再进行sha256加密后，将实时运行数据通过tcp传输至所述云平台，即将传输协议转化，根据不同的负载，采用modus协议和can协议，获取柔性负载和逆变器等实时数据，在本地做相应的协议转化再进行sha256加密后，通过tcp传输到云平台。
在本发明中，利用动力电池本身管理系统，采用储能系统修订匹配，使得电池达到最大有效利用率，降低利用成本，提升电池管理水平；多对象通过不同的协议转化成统一的标准化数据提供给云平台。
本发明还提供一种基于动力电池应用于工业园区储能柔性负荷调度的智能网关控制系统，基于动力电池信号协议修订储能系统协议使动力电池与储能系统通信，系统包括：
采集模块，用于智能网关控制模块基于不同的协议采集动力电池储能、柔性负荷和可再生能源产生的数据，并进行数据提取后，再将提取的数据进行数据格式转化；在本系统中采集园区内各个柔性负荷的实时数据看，包括负载运行的电压、电流、功率、状态、报警信息等数据，数据采集时间间隔为1s，值取时间间隔最新值。根据不同的负载，采用modus协议和can协议，获取柔性负载和逆变器等实时数据，在本地做相应的协议转化再进行sha256加密后，通过TCP传输到云平台。上传模块，用于将格式转化之后的数据上传至云平台。
分析模块，用于云平台从智能网关控制模块上传的数据进行分析，下发任务调度指令。云平台通过分析数据，以便发送任务调度指令给智能网关控制模块执行相关的控制指令。
解析模块，用于智能网关控制模块基于任务调度指令解析控制对象、控制指令和控制数据。
执行模块，用于智能网关控制模块基于控制对象的不同和控制数据执行相应的控制命令完成工业园区储能柔性负荷调度。
在执行模块中，若控制对象为柔性负载，将柔性负载的电压信息、电流信息、功率信息同相应的控制数据进行比对，若保持一致，则执行相应的控制指令。若控制对象为柔性负载，通过对比负载的电压、电流、功率等信号和云平台下发的控制数据，如果保持一致，则执行相应的控制指令，否则响应云平台，比如反馈不一致信号给云平台。
在执行模块中，若控制对象为发电装置时，通过获取动力电池储能、柔性负载和发电装置的实时运行数据，当动力电池储能满时，柔性负载较小的，根据相应的控制数据，选择控制光伏弃光。若控制对象为发电装置，如光伏、光电等，通过获取储能，柔性负载和发电装置的数据看，当储能满时，负载较小的，根据控制数据，选择控制光伏弃光。
在执行模块中，若控制对象为动力电池储能，则根据柔性负载产生的总功率和光伏产生的电量确定动力电池储能的充放电。若控制对象为储能，则根据柔性负荷产生的总功率和光伏产生的电量确定储能的充放电。
动力电池信号包括电压信号、温度信号、安全信号及上下电指令信号，通过储能系统与动力电池管理系统外网协议进行匹配，实现信号采集及充放电控制。在动力电池匹配通信中，动力电池信号主要包含电压、温度、安全信号及上下电指令等基础功能信号，通过储能系统与电池管理系统外网协议进行匹配，实现信号采集、充放电控制，采集的信号主要用于评价电池本身性能及安全性，同时信号传输至云平台，方便记录及分析。
在采集模块和上传模块中，智能网关控制模块分别通过第一CAN协议、第二CAN协议、Modus协议获取动力电池储能、发电装置及柔性负载的实时运行数据，然后智能网关控制模块在对第一CAN协议、第二CAN协议及Modus协议做相应的协议转化再进行sha256加密后，将所述实时运行数据通过tcp传输至所述云平台，即传输协议的转化，根据不同的负载，采用modus协议和can协议，获取柔性负载和逆变器等实时数据，在本地做相应的协议转化再进行sha256加密后，通过tcp传输到云平台。
在本发明中，利用动力电池本身管理系统，采用储能系统修订匹配，使得电池达到最大有效利用率，降低利用成本，提升电池管理水平；多对象通过不同的协议转化成统一的标准化数据提供给云平台。

Claims (10)

1.一种基于动力电池应用于工业园区储能柔性负荷调度的智能网关控制方法，其特征在于，基于动力电池信号协议修订储能系统协议使动力电池与储能系统通信，所述方法包括的步骤为：
S01，智能网关控制模块基于不同的协议采集动力电池储能、柔性负荷和可再生能源产生的数据，并进行所述数据提取后，再将提取的所述数据进行数据格式转化，将格式转化之后的所述数据上传至云平台；
S02，所述云平台对从所述智能网关控制模块上传的所述数据进行分析，下发任务调度指令；
S03，所述智能网关控制模块基于任务调度指令解析控制对象、控制命令和控制数据；
S04，所述智能网关控制模块基于所述控制对象的不同和控制数据执行相应的控制命令完成工业园区储能柔性负荷调度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述S04中，若所述控制对象为柔性负载，将所述柔性负载的电压信息、电流信息、功率信息同相应的控制数据进行比对，若保持一致，则执行相应的控制指令。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述S04中，若所述控制对象为发电装置时，通过获取动力电池储能、柔性负载和发电装置的实时运行数据，当动力电池储能满时，柔性负载较小的，根据相应的控制数据，选择控制光伏弃光。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述S04中，若所述控制对象为动力电池储能，则根据柔性负载产生的总功率和光伏产生的电量确定动力电池储能的充放电。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述S01中，所述智能网关控制模块分别通过第一CAN协议、第二CAN协议、Modus协议获取动力电池储能、发电装置及柔性负载的实时运行数据，然后所述智能网关控制模块在对所述第一CAN协议、第二CAN协议及Modus协议做相应的协议转化再进行sha256加密后，将所述实时运行数据通过tcp传输至所述云平台。
6.一种基于动力电池应用于工业园区储能柔性负荷调度的智能网关控制系统，其特征在于，基于动力电池信号协议修订储能系统协议使动力电池与储能系统通信，所述系统包括：
采集模块，用于智能网关控制模块基于不同的协议采集动力电池储能、柔性负荷和可再生能源产生的数据，并进行所述数据提取后，再将提取的所述数据进行数据格式转化；
上传模块，用于将格式转化之后的所述数据上传至云平台；
分析模块，用于所述云平台从所述智能网关控制模块上传的所述数据进行分析，下发任务调度指令；
解析模块，用于所述智能网关控制模块基于任务调度指令解析控制对象、控制指令和控制数据；
执行模块，用于所述智能网关控制模块基于所述控制对象的不同和控制数据执行相应的控制命令完成工业园区储能柔性负荷调度。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
在所述执行模块中，若所述控制对象为柔性负载，将所述柔性负载的电压信息、电流信息、功率信息同相应的控制数据进行比对，若保持一致，则执行相应的控制指令。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
在所述执行模块中，若所述控制对象为发电装置时，通过获取动力电池储能、柔性负载和发电装置的实时运行数据，当动力电池储能满时，柔性负载较小的，根据相应的控制数据，选择控制光伏弃光；
在所述执行模块中，若所述控制对象为动力电池储能，则根据柔性负载产生的总功率和光伏产生的电量确定动力电池储能的充放电。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述动力电池信号包括电压信号、温度信号、安全信号及上下电指令信号，通过所述储能系统与动力电池管理系统外网协议进行匹配，实现信号采集及充放电控制。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
在所述采集模块和上传模块中，所述智能网关控制模块分别通过第一CAN协议、第二CAN协议、Modus协议获取动力电池储能、发电装置及柔性负载的实时运行数据，然后所述智能网关控制模块在对所述第一CAN协议、第二CAN协议及Modus协议做相应的协议转化再进行sha256加密后，将所述实时运行数据通过tcp传输至所述云平台。
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