CN115833197A - 一种储能系统功率跟随控制方法及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能系统功率跟随控制方法，包括：根据预设的负载功率趋近系数和功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正，得到优化功率，并下发所述优化功率至PCS。可以看出，本发明优化了传统的削峰填谷策略调控，既能满足功率跟随要求的逐步跟随效果，也能满足防止电流逆流上电网，储能系统会根据EMS采集数据实时调控功率，确保储能电量能够放完，增加储能系统使用的经济效益。

Description

一种储能系统功率跟随控制方法及终端

技术领域

本发明涉及储能系统管理技术领域，特别涉及一种储能系统功率跟随控制方法及终端。

背景技术

居民家中日益增加的用电需求，各类新型功率器件如智能地暖、智能投影等在居民家中越来越普及，每户居民的日用电量以及高峰时的功率在日益增长，同时，工厂中的设备也逐渐进入更新换代的步伐中，用更加智能和更大功率的设备替代老旧设备，商业用电的日用电量和峰值功率也在日益增长。

电网负荷的压力随着居民、工业和商业用电的增加与日俱增，同时出于环保及电力转型的需求，火电厂在逐渐关停，电力供应日渐紧张。

在这种商业用电出现限电的情况下，使用储能系统和绿色发电设备如光伏、风电或者氢燃料发电系统组成智能微网，通过调控能量流动能够有效降低电网峰值的负荷，减轻电网的负荷压力，起到调峰的作用。

现有的储能系统直接接入交流母线进行使用时，通常求取负载需求和削峰填谷策略功率计算差值，并以此进行调节，然而真实负载是一个波动的值，在设定固定削峰填谷的储能功率值时，当实际负载大于储能的输出功率时，会出现在固定时段内储能电量无法全部放完，经济效率不高；当实际负载小于储能的输出功率时，可能会出现储能电量逆流向电网的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种储能系统功率跟随控制方法及终端，能保证对功率慢跟随且储能系统电流不会逆流上电网。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种储能系统功率跟随控制方法，包括：

根据预设的负载功率趋近系数和功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正，得到优化功率，并下发所述优化功率至PCS。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种储能系统功率跟随控制终端，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计算机程序时实现以下方法：

根据预设的负载功率趋近系数和功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正，得到优化功率，并下发所述优化功率至PCS。

本发明的有益效果在于：一种储能系统功率跟随控制方法及终端，其优化了传统的削峰填谷策略调控，既能通过功率跟随系数满足功率跟随要求的逐步跟随趋近的效果，保证在功率跟随过程中即使负载功率出现突变也不会对电网产生大的冲击，同时通过可设置的趋近系数的设置，能够控制盒调整趋近的速度；也能通过设定的功率余量参数满足防止电流逆流上电网，在负载功率变化的同时能够保证储能系统会根据EMS采集数据实时调控功率，根据当地负载波动的情况调整余量的设置，确保储能电量能够放完，增加储能系统使用的经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例的储能系统的结构示意图；

图2为现有技术的削峰填谷策略的设定示意图；

图3为本发明实施例的一种储能系统功率跟随控制终端的结构示意图。

标号说明：

1、一种储能系统功率跟随控制终端；2、处理器；3、存储器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图2，一种方法，

一种储能系统功率跟随控制方法，包括：

根据预设的负载功率趋近系数和功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正，得到优化功率，并下发所述优化功率至PCS。

本发明的有益效果在于：一种储能系统功率跟随控制方法及终端，其优化了传统的削峰填谷策略调控，既能通过功率跟随系数满足功率跟随要求的逐步跟随趋近的效果，保证在功率跟随过程中即使负载功率出现突变也不会对电网产生大的冲击，同时通过可设置的趋近系数的设置，能够控制盒调整趋近的速度；也能通过设定的功率余量参数满足防止电流逆流上电网，在负载功率变化的同时能够保证储能系统会根据EMS采集数据实时调控功率，根据当地负载波动的情况调整余量的设置，确保储能电量能够放完，增加储能系统使用的经济效益。

进一步地，所述根据负载功率趋近系数在上一时刻EMS系统下发至PCS的功率的基础上进行修正，具体是：

由削峰填谷策略计算本时刻EMS系统应下发至PCS的功率，得到评估功率E，计算历史功率E’和E的差，计算E’和E的差与预设的负载功率趋近系数的乘积，并将历史功率E’加上所述乘积，得优化功率。

系数可以根据要求进行设置，调整趋近的速度。

有上述描述可知，实现了满足功率跟随要求的逐步跟随效果。

进一步地，所述根据功率余量参数在上一时刻EMS系统下发至PCS的功率的基础上进行修正，具体是

将所述评估功率减去功率余量参数，得到优化功率。

有上述描述可知，保证储能系统电流不会逆流上电网。

进一步地，所述根据预设的负载功率趋近系数和功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正，具体是：

当前电网功率大于或等于设定值时，根据预设的负载功率趋近系数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正；

当前电网功率小于设定值时，根据预设的功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正。

有上述描述可知，给出了两种优化方法的适用范围。

进一步地，所述根据负载功率趋近系数和功率余量参数在上一时刻EMS系统下发至PCS的功率的基础上进行修正，具体包括：

若历史功率E’>＝0且当前电网功率A>＝0，本时刻EMS系统下发至PCS的功率E”＝((C-D)-E’)*λ+E’；

式中，C为当前时刻负载所需功率，D为当前交流发电系统输入功率，λ为负载功率趋近系数；

若历史功率E’>＝0且当前电网功率A<0，本时刻EMS系统下发至PCS的功率E”＝C-D-α；

式中，α为负载波动相关的功率余量参数，α>0；

若历史功率E’<0且当前电网功率A<α+β，本时刻EMS系统下发至PCS的功率根据下式：

E”＝E’+((C-D)-α)；

式中，β为交流发电系统相关的判断阈值功率余量参数；

余量参数可以根据当地电网情况进行调整和设置，确保适配以及不会超过余量设置。

若历史功率E’<0且当前电网功率A>＝α+β，本时刻EMS系统下发至PCS的功率根据下式：

E”＝((C’-D’)-(C-D))*λ+E’。

有上述描述可知，实现了电池系统放电过程中，既能满足功率跟随要求的逐步跟随效果，也能满足防止电流逆流上电网。

一种储能系统功率跟随控制终端，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计算机程序时实现以下方法：

根据预设的负载功率趋近系数和功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正，得到优化功率，并下发所述优化功率至PCS。

有上述描述可知，本发明的有益效果在于：一种储能系统功率跟随控制方法及终端，其优化了传统的削峰填谷策略调控，既能通过功率跟随系数满足功率跟随要求的逐步跟随趋近的效果，保证在功率跟随过程中即使负载功率出现突变也不会对电网产生大的冲击，同时通过可设置的趋近系数的设置，能够控制盒调整趋近的速度；也能通过设定的功率余量参数满足防止电流逆流上电网，在负载功率变化的同时能够保证储能系统会根据EMS采集数据实时调控功率，根据当地负载波动的情况调整余量的设置，确保储能电量能够放完，增加储能系统使用的经济效益。

进一步地，所述根据负载功率趋近系数在上一时刻EMS系统下发至PCS的功率的基础上进行修正，具体是：

由削峰填谷策略计算本时刻EMS系统应下发至PCS的功率，得到评估功率E，计算历史功率E’和E的差，计算E’和E的差与预设的负载功率趋近系数的乘积，并将历史功率E’加上所述乘积，得优化功率。

有上述描述可知，实现了满足功率跟随要求的逐步跟随效果。

进一步地，所述根据功率余量参数在上一时刻EMS系统下发至PCS的功率的基础上进行修正，具体是

将所述评估功率减去功率余量参数，得到优化功率。

有上述描述可知，保证储能系统电流不会逆流上电网。

进一步地，所述根据预设的负载功率趋近系数和功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正，具体是：

当前电网功率大于或等于设定值时，根据预设的负载功率趋近系数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正；

当前电网功率小于设定值时，根据预设的功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正。

有上述描述可知，给出了两种优化方法的适用范围。

进一步地，所述根据负载功率趋近系数和功率余量参数在上一时刻EMS系统下发至PCS的功率的基础上进行修正，具体包括：

若历史功率E’>＝0且当前电网功率A>＝0，本时刻EMS系统下发至PCS的功率E”＝((C-D)-E’)*λ+E’；

式中，C为当前时刻负载所需功率，D为当前交流发电系统输入功率，λ为负载功率趋近系数；

若历史功率E’>＝0且当前电网功率A<0，本时刻EMS系统下发至PCS的功率E”＝C-D-α；

式中，α为负载波动相关的功率余量参数，α>0；

若历史功率E’<0且当前电网功率A<α+β，本时刻EMS系统下发至PCS的功率根据下式：

E”＝E’+((C-D)-α)；

式中，β为交流发电系统相关的判断阈值功率余量参数；

若历史功率E’<0且当前电网功率A>＝α+β，本时刻EMS系统下发至PCS的功率根据下式：

E”＝((C’-D’)-(C-D))*λ+E’。

有上述描述可知，实现了电池系统放电过程中，既能满足功率跟随要求的逐步跟随效果，也能满足防止电流逆流上电网。

本发明用于储能系统中，控制储能系统的电池系统充放电功率，以即增强经济效率，也防止逆流上电网。

请参照图1至图2，本发明的实施例一为：

一种储能系统功率跟随控制方法，其应用于如图1所示的储能系统架构之中，所处储能系统包括EMS系统、交流总线、电池系统、电网系统、负载和交流发电系统，其中，电网系统包括升压变压器、交流接触器和交流互感器，电池系统包括直流总线、隔离变压器、PCS和多个电柜。

所述交流总线电连接负载和发电系统，交流总线经交流接触器和升压变压器后连接外部的电网以从电网取电，交流互感器套设在交流总线和电网之间的线路上以获取电网输入的功率，交流总线经隔离变压器和PCS电连接直流总线，多个电柜电连接直流总线，EMS系统电连接PCS总线、交流互感器和交流接触器。

该架构中，电池系统的能量经过储能逆变器和隔离变压器转成交流电能，输出给负载供电，或者储能逆变器转换交流电到直流电，给储能充电；电池系统可以是多个，由EMS系统来统一调度能量的输入或者输出；

负载可以是民用负载，也可以是商用负载，负载可以是多种组合，不同负载拟合在一起的总值，其负载值始终处于波动状态。

交流发电系统可以是光伏发电，风能发电、柴油发电或者是氢燃料发电等不同的发电系统，也可以是多种发电系统的组合，不同发电功率拟合在一起的总值，其输入功率也是始终处于波动状态的；

EMS系统通过实时采集电网侧的功率，根据真实的负载值的大小对储能的输出功率进行调控，确保在这个架构下不会出现过载或者逆流的情况，同时确保储能的经济性得到释放。

设储能上一时刻电网输入功率为A’，电池系统输出功率为B’，负载所需功率为C’，发电系统输入功率为D’，EMS系统下发的功率为E’，当前时刻状态电网输入功率为A，电池系统输出功率为B，负载所需功率为C，发电系统输入功率为D，EMS系统下发的功率为E，优化后当前时刻EMS发送给PCS的功率为E”。

在理想状态下作为负载跟随，电池系统对外输出功率支撑负载，电网功率A需要为0，交流内网总功率和为0，即：A+B-C+D＝0，A+B＝C-D，B＝C-D；

请参照图2，现有技术中，为了满足负载跟随，当前时刻下电池系统应该输出的功率：B＝E’＝C’-D’，即当前时刻电池功率＝上一时刻EMS下发功率＝其它设备功率总和；

但由于实际使用过程中C和D是在不断变化的，当前时刻的电池功率应该为B＝E’＝C’-D’，即当前电池功率B＝上一时刻EMS下发功率E’，而上一时刻的EMS下发功率＝上一时刻其它设备的总和，当前电池B输出不足的部分会由电网A补足或B输出多余的功率会逆流到电网；

为此设置一种储能系统功率跟随控制方法，具体而言，其包括：

根据设定负载功率趋近系数和功率余量参数调节EMS系统下发至PCS的功率。

具体而言，当前时刻需要去调整下一时刻的电池输出功率B＝E’＝C’-D’，为了满足功率跟随要求反应速度慢逐步跟随，但是防逆流要求反应速度快，立刻满足功率要求，两者在各场景下策略必须平衡，根据设定如下优化策略：

当上一时刻EMS系统下发功率E’>＝0且当前电网输入功率A>＝0时，当前时刻EMS系统下发PCS的优化功率E”＝((C-D)-E’)*λ+E’，λ为0～1的负载功率趋近系数，具体数值根据项目进行配置；

当上一时刻EMS下发功率E’>＝0且当前电网功率A<0时，当前时刻EMS下发PCS的优化功率E”＝C-D-α，α为大于0的功率余量参数，根据项目进行配置；

当上一时刻EMS下发功率E’<0且当前电网功率A<α+β时，当前时刻EMS下发PCS的优化功率E”＝E’+((C-D)-α)，α和β为大于0的功率余量参数，其中，α为负载波动相关的功率余量参数，β为交流发电系统相关的判断阈值功率余量参数，根据项目进行配置；

当上一时刻EMS下发功率E’<0且当前电网功率A>＝α+β时，当前时刻EMS下发PCS的优化功率E”＝((C’-D’)-(C-D))*λ+E’，λ为0～1的负载功率趋近系数。

上述优化策略中，λ用来调节PCS功率趋近于负载的速度，λ越大，趋近负载的速度越快，λ越大，趋近负载的速度越慢，ɑ和β用来保证当前PCS的功率始终大于逆流功率，实际需求功率和实际发出功率的差*趋近系数再加上上次的实际功率，保证每次增加或者减少的功率缓慢趋近实际需要功率，λ越大，趋近速度越快，越小，趋近速度越慢越平缓；α越大，留的余量就越多，防逆流余量大，但是电量损耗大，越小，留的余量小，同时电量损耗小。β留的余量越大，系统越不容易报故障，但是电量损耗大，越小系统越容易报故障，但是电量损耗小，所以每个参数都需根据实际项目进行配置，达到最适配的效果。在本实施例中，λ具体为0.5，ɑ具体为10KW，β具体为5KW。

优化策略后既能满足功率跟随要求又能满足防逆流要求。

请参照图3，本发明的实施例二为：

一种储能系统功率跟随控制终端1，包括存储器3、处理器2及存储在存储器3上并可在处理器2上运行的计算机程序，处理器2执行计算机程序时实现上述实施例一的方法。

综上所述，本发明提供的一种储能系统功率跟随控制方法及终端，其优化了传统的削峰填谷策略调控，既能满足功率跟随要求的逐步跟随效果，也能满足防止电流逆流上电网，储能系统会根据EMS采集数据实时调控功率，确保储能电量能够放完，增加储能系统使用的经济效益。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种储能系统功率跟随控制方法，其特征在于，包括：

根据预设的负载功率趋近系数和功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正，得到优化功率，并下发所述优化功率至PCS。

2.根据权利要求1所述的一种储能系统功率跟随控制方法，其特征在于，所述根据负载功率趋近系数在上一时刻EMS系统下发至PCS的功率的基础上进行修正，具体是：

由削峰填谷策略计算本时刻EMS系统应下发至PCS的功率，得到评估功率E，计算历史功率E’和E的差，计算E’和E的差与预设的负载功率趋近系数的乘积，并将历史功率E’加上所述乘积，得优化功率。

3.根据权利要求1所述的一种储能系统功率跟随控制方法，其特征在于，所述根据功率余量参数在上一时刻EMS系统下发至PCS的功率的基础上进行修正，具体是

将所述评估功率减去功率余量参数，得到优化功率。

4.根据权利要求1所述的一种储能系统功率跟随控制方法，其特征在于，所述根据预设的负载功率趋近系数和功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正，具体是：

当前电网功率大于或等于设定值时，根据预设的负载功率趋近系数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正；

当前电网功率小于设定值时，根据预设的功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种储能系统功率跟随控制方法，其特征在于，所述根据负载功率趋近系数和功率余量参数在上一时刻EMS系统下发至PCS的功率的基础上进行修正，具体包括：

若历史功率E’>＝0且当前电网功率A>＝0，本时刻EMS系统下发至PCS的功率E”＝((C-D)-E’)*λ+E’；

式中，C为当前时刻负载所需功率，D为当前交流发电系统输入功率，λ为负载功率趋近系数；

若历史功率E’>＝0且当前电网功率A<0，本时刻EMS系统下发至PCS的功率E”＝C-D-α；

式中，α为负载波动相关的功率余量参数，α>0；

若历史功率E’<0且当前电网功率A<α+β，本时刻EMS系统下发至PCS的功率根据下式：

E”＝E’+((C-D)-α)；

式中，β为交流发电系统相关的判断阈值功率余量参数；

若历史功率E’<0且当前电网功率A>＝α+β，本时刻EMS系统下发至PCS的功率根据下式：

E”＝((C’-D’)-(C-D))*λ+E’。

6.一种储能系统功率跟随控制终端，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，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下方法：

根据预设的负载功率趋近系数和功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正，得到优化功率，并下发所述优化功率至PCS。

7.根据权利要求6所述的一种储能系统功率跟随控制终端，其特征在于，所述根据负载功率趋近系数在上一时刻EMS系统下发至PCS的功率的基础上进行修正，具体是：

由削峰填谷策略计算本时刻EMS系统应下发至PCS的功率，得到评估功率E，计算历史功率E’和E的差，计算E’和E的差与预设的负载功率趋近系数的乘积，并将历史功率E’加上所述乘积，得优化功率。

8.根据权利要求6所述的一种储能系统功率跟随控制终端，其特征在于，所述根据功率余量参数在上一时刻EMS系统下发至PCS的功率的基础上进行修正，具体是：

将所述评估功率减去功率余量参数，得到优化功率。

9.根据权利要求6所述的一种储能系统功率跟随控制终端，其特征在于，所述根据预设的负载功率趋近系数和功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正，具体是：

当前电网功率大于或等于设定值时，根据预设的负载功率趋近系数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正；

当前电网功率小于设定值时，根据预设的功率余量参数对上一时刻EMS系统下发至PCS的历史功率进行修正。

10.根据权利要求6-9任一项所述的一种储能系统功率跟随控制终端，其特征在于，所述根据负载功率趋近系数和功率余量参数在上一时刻EMS系统下发至PCS的功率的基础上进行修正，具体包括：

若历史功率E’>＝0且当前电网功率A>＝0，本时刻EMS系统下发至PCS的功率E”＝((C-D)-E’)*λ+E’；

式中，C为当前时刻负载所需功率，D为当前交流发电系统输入功率，λ为负载功率趋近系数；

若历史功率E’>＝0且当前电网功率A<0，本时刻EMS系统下发至PCS的功率E”＝C-D-α；

式中，α为负载波动相关的功率余量参数，α>0；

若历史功率E’<0且当前电网功率A<α+β，本时刻EMS系统下发至PCS的功率根据下式：

E”＝E’+((C-D)-α)；

式中，β为交流发电系统相关的判断阈值功率余量参数；

若历史功率E’<0且当前电网功率A>＝α+β，本时刻EMS系统下发至PCS的功率根据下式：

E”＝((C’-D’)-(C-D))*λ+E’。

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