CN116093985A - 一种基于能量平衡法的储能系统配置方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提出一种基于能量平衡法的储能系统配置方法及装置，该方法包括基于能量平衡法确定电力系统的电量周期和初始时间步长，将初始时间步长作为当前时间步长；获取当前时间步长的发电量和耗电量，基于发电量和耗电量获得当前时间步长的净余电量；根据净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余；迭代更新当前时间步长，若更新的当前时间步长处于电量周期内，则对更新的当前时间步长的净余电量、电量赤字和电量冗余进行更新，否则基于电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，从而对储能系统进行配置。根据本公开的方法，能够更好地优化储能系统容量的配置。

Description

一种基于能量平衡法的储能系统配置方法及装置
技术领域
本公开属于电力系统中储能系统配置技术领域，尤其涉及一种基于能量平衡法的储能系统配置方法及装置。
背景技术
随着2020年9月明确提出的2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，我国风能、光伏发电发电量占全社会用电量的比重逐年增加，但因为光伏和风能发电的输出功率和日照辐射、风速等天气条件密切相关，因此此类能源(可再生能源)的发电功率具有不稳定性，电能质量较差。随着可再生能源的比重上升，整个电网面临的调度挑战也逐渐增大，因此在火电厂比例逐年下降的背景下，储能设备变得十分重要，因此国家能源局出台了相关政策，要求新能源发电必须配备一定比例的储能设备。
为了应对可再生能源的波动性并确保可靠稳定的能源供应，储能系统的合理容量配置非常重要。而国家规定的范围较大，如果在规定范围内随机配置储能容量则可能出现容量冗余浪费或特殊情况下电能不足的后果，且不合理的容量配置不仅导致了资源的浪费，还可能出现过负荷运行导致的风险或储能电池寿命缩短，因此急需一种合理的储能系统容量配置方法。
发明内容
本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本公开提供了一种基于能量平衡法的储能系统配置方法及装置，主要目的在于更好地优化储能系统容量的配置。
根据本公开的第一方面实施例，提供了一种基于能量平衡法的储能系统配置方法，包括：
基于能量平衡法确定电力系统的电量周期，基于所述电量周期获得初始时间步长，将初始时间步长作为当前时间步长；
获取所述当前时间步长的发电量和耗电量，基于所述发电量和所述耗电量获得所述当前时间步长的净余电量；
根据所述净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余；
迭代更新当前时间步长，若更新的当前时间步长处于所述电量周期内，则对更新的当前时间步长的净余电量、电量赤字和电量冗余进行更新，否则基于所述电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，从而对储能系统进行配置。
在本公开的一个实施例中，所述基于所述电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，包括：从所述电量周期内的所有电量赤字中选择绝对值最大的电量赤字，所述绝对值最大的电量赤字等于储能系统最小容量；基于相邻步长的净余电量的斜率获得储能系统最大功率。
在本公开的一个实施例中，所述基于相邻步长的净余电量的斜率获得储能系统最大功率，包括：计算所有相邻步长的净余电量的斜率；从所有斜率中选择绝对值最大的斜率，所述绝对值最大的斜率等于储能系统最大功率。
在本公开的一个实施例中，所述根据所述净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余，包括：若所述净余电量为负，则将电量冗余更新为零，并基于储能系统的放电效率更新当前时间步长的电量赤字；若所述净余电量为非负，则基于净余电量和充电效率获得电量判定条件，基于所述电量判定条件的正负情况，更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余。
在本公开的一个实施例中，所述基于所述电量判定条件的正负情况，更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余，包括：若所述电量判定条件为负，则将电量冗余更新为零，并基于储能系统的充电效率更新当前时间步长的电量赤字；若所述电量判定条件为非负，则将电量赤字更新为零，并基于净余电量更新电量冗余。
在本公开的一个实施例中，基于储能系统最小容量和预设比例获得备用容量，基于所述备用容量对储能系统进行配置。
根据本公开的第二方面实施例，还提供了一种基于能量平衡法的储能系统配置装置，包括：
获取模块，用于基于能量平衡法确定电力系统的电量周期，基于所述电量周期获得初始时间步长，将初始时间步长作为当前时间步长；
计算模块，用于获取所述当前时间步长的发电量和耗电量，基于所述发电量和所述耗电量获得所述当前时间步长的净余电量；
更新模块，用于根据所述净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余；
控制模块，用于迭代更新当前时间步长，若更新的当前时间步长处于所述电量周期内，则对更新的当前时间步长的净余电量、电量赤字和电量冗余进行更新，否则基于所述电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，从而对储能系统进行配置。
在本公开的一个实施例中，所述控制模块，具体用于：从所述电量周期内的所有电量赤字中选择绝对值最大的电量赤字，所述绝对值最大的电量赤字等于储能系统最小容量；基于相邻步长的净余电量的斜率获得储能系统最大功率。
在本公开的一个实施例中，所述更新模块，具体用于：若所述净余电量为负，则将电量冗余更新为零，并基于储能系统的放电效率更新当前时间步长的电量赤字；若所述净余电量为非负，则基于净余电量和充电效率获得电量判定条件，基于所述电量判定条件的正负情况，更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余。
根据本公开的第三方面实施例，还提供了一种基于能量平衡法的储能系统配置设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开的第一方面实施例提出的基于能量平衡法的储能系统配置方法。
在本公开一个或多个实施例中，基于能量平衡法确定电力系统的电量周期，基于电量周期获得初始时间步长，将初始时间步长作为当前时间步长；获取当前时间步长的发电量和耗电量，基于发电量和耗电量获得当前时间步长的净余电量；根据净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余；迭代更新当前时间步长，若更新的当前时间步长处于电量周期内，则对更新的当前时间步长的净余电量、电量赤字和电量冗余进行更新，否则基于电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，从而对储能系统进行配置。在这种情况下，针对能量平衡法下确定的电量周期，综合考虑电量周期的时间步长的发电量、耗电量、电量赤字和电量冗余多种因素对储能系统进行配置，由此，能够更好地优化储能系统容量的配置。
本公开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，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
本公开上述的和/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示出本公开实施例提供的一种基于能量平衡法的储能系统配置方法的流程示意图；
图2示出本公开实施例提供的另一种基于能量平衡法的储能系统配置方法的流程示意图；
图3示出本公开实施例提供的基于能量平衡法的储能系统配置装置的框图；
图4是用来实现本公开实施例的基于能量平衡法的储能系统配置方法的基于能量平衡法的储能系统配置设备的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
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公开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。
此外，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至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。还应当理解，本公开中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面详细描述本公开的实施例，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，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
本公开提供了一种基于能量平衡法的储能系统配置方法及装置，本公开提供的基于能量平衡法的储能系统配置方法及装置可以简称为储能系统配置方法及装置。本公开提供的储能系统配置方法及装置，主要目的在于更好地优化储能系统容量的配置。该储能系统配置方法及装置可适用于任一区域或能源系统，并网或独立系统均可。例如风电场，光伏电站或者智能大厦，智能社区等系统，另外这些系统产生与消耗的能源类型不会影响到本公开的方法及装置的计算过程。本公开的方法及装置在确定容量的过程中以可靠性为第一准则，通过本公开的方法及装置获得的容量配置参考数据可为进一步的经济分析提供有力的数据支撑。
在第一个实施例中，图1示出本公开实施例提供的一种基于能量平衡法的储能系统配置方法的流程示意图。图2示出本公开实施例提供的另一种基于能量平衡法的储能系统配置方法的流程示意图。如图1所示，该基于能量平衡法的储能系统配置方法，包括：
步骤S11，基于能量平衡法确定电力系统的电量周期，基于电量周期获得初始时间步长，将初始时间步长作为当前时间步长。
易于理解地，将电量周期均匀分成若干个子区间，每个子区间的长度为时间步长。
在步骤S11中，电量周期对应的区间无硬性要求，电量周期对应的区间越大或设置的时间步长越小，则计算结果越精确并具有更高的可靠性。
在步骤S11中，电量周期中的第一个时间步长即为初始时间步长。电量周期中的最后一个时间步长为终止时间步长。电量周期可以用[T1，T2]表示，其中T1表示初始时间步长，T2表示终止时间步长。电量周期[T1，T2]可以基于能量平衡法预配置获得。
在步骤S11中，基于电量周期获得初始时间步长，将初始时间步长作为当前时间步长。当前时间步长用符号T表示。例如图2所示的获得电量周期[T1，T2]后，还进行初始化设置，初始化时将当前时间步长T赋值为初始时间步长T1，当前时间步长的电量赤字D(后续描述)赋值为0，当前时间步长的电量冗余E(后续描述)赋值为0。
步骤S12，获取当前时间步长的发电量和耗电量，基于发电量和耗电量获得当前时间步长的净余电量。
在步骤S12中，当前时间步长的发电量表示在当前时间步长内各种能源产生的可用能量总和，其中各种能源例如为电力系统中的风力发电、光伏发电、柴油发电机、电网来源等电源。当前时间步长的发电量可以用G表示，当前时间步长的发电量G的计算公式为：
G＝a1*η1+a2*η2+…+an*ηn
式中，n表示电源的数量，a1表示第一电源，a2表示第二电源，an表示第n电源，η1表示第一发电效率，η2表示第二发电效率，ηn表示第n发电效率。
在步骤S12中，当前时间步长的耗电量表示在当前时间步长内所有负载的总能量消耗值。当前时间步长的耗电量可以用C表示，当前时间步长的耗电量C的计算公式为：
C＝b1/η11+b2/η22+…+bn/ηnn
式中，nn表示负载的数量，b1表示第一负载，b2表示第二负载，bn表示第nn负载，η11表示第一供电效率，η22表示第二供电效率，ηnn表示第nn供电效率。
在步骤S12中，当前时间步长的净余电量表示在当前时间步长内发电量G与耗电量C的瞬时差值。也即当前时间步长的净余电量N满足：N＝G-C。
在步骤S12中，净余电量N可以为正值或负值，当净余电量N持续为负值时，说明发电量G小于耗电量C，此时电力系统需从储能系统获取一定的电量以维持电量的供需平衡，其中，从储能系统获取的电量即为电量赤字D；当净余电量N持续为正值时，说明发电量G大于耗电量C，此时电力系统的发电量有冗余，为了维持发电量与用电量的平衡，冗余的电量将储存在储能系统(即储能系统的充电过程)或输送至电网，其中，冗余的电量即为电量冗余E。
在步骤S12中，除了获得当前时间步长的净余电量，还需要获取当前时间步长的上一个时间步长的电量赤字。其中，在初始时间步长为当前时间步长时，上一个时间步长即为上一个电量周期的终止时间步长。
步骤S13，根据净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余。
在步骤S13中，根据净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余，包括：若净余电量为负，则将电量冗余更新为零，并基于储能系统的放电效率更新当前时间步长的电量赤字；若净余电量为非负，则基于净余电量和充电效率获得电量判定条件，基于电量判定条件的正负情况，更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余。
在一些实施例中，如图2所示，若当前时间步长的净余电量N<0，说明需从储能系统获取一定的电量，考虑到传输电量的效率，则更新后的当前时间步长的电量冗余为E＝0，更新后的当前时间步长的电量赤字为D＝D(T-1)+N/ηOUT，其中ηOUT为储能系统的放电效率(也称释放效率)，D(T-1)为当前时间步长的上一个时间步长的电量赤字。若当前时间步长的净余电量N≥0，说明当前时间步长内储能系统处于充电过程，则需要结合上一个时间步长的电量赤字进行进一步的电量判断。
在一些实施例中，电量判定条件为D(T-1)+N*ηin，基于电量判定条件的正负情况，更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余。其中，ηin为储能系统的充电效率(也称存储效率)。储能系统的放电效率和储能系统的充电效率会根据储能电池的类型、使用时间、材质及工作环境等条件发生改变。
在步骤S13中，基于电量判定条件的正负情况，更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余，包括：若电量判定条件为负，则将电量冗余更新为零，并基于储能系统的充电效率更新当前时间步长的电量赤字；若电量判定条件为非负，则将电量赤字更新为零，并基于净余电量更新电量冗余。
在一些实施例中，如图2所示，若D(T-1)+N*ηin<0，说明当前时间步长的净余电量N仍无法弥补已存在的电量赤字D，则更新后的当前时间步长的电量冗余为E＝0，更新后的当前时间步长的电量赤字为D＝D(T-1)+N*ηin，若D(T-1)+N*ηin≥0，说明在当前时间步长后，电力系统已不存在电量赤字，意味着电力系统的发电量持续大于用电量，则更新后的当前时间步长的电量赤字为D＝0，更新后的当前时间步长的电量冗余为E＝D(T-1)+N。
在步骤S13中，在更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余后，进入后续步骤进行下一个时间步长的运算。
步骤S14，迭代更新当前时间步长，若更新的当前时间步长处于电量周期内，则对更新的当前时间步长的净余电量、电量赤字和电量冗余进行更新，否则基于电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，从而对储能系统进行配置。
在步骤S14中，将当前时间步长增加1后作为新的当前时间步长，若更新的当前时间步长处于电量周期内，则返回步骤S12，重新获得新的当前时间步长的净余电量、电量赤字和电量冗余。
考虑到当前时间步长T的初始值为初始时间步长，故判断当前时间步长是否处于电量周期内时，判断当前时间步长是否大于终止时间步长。如图2所示，判断新的当前时间步长T是否满足T＞T2，若不满足，则返回重新获得净余电量、电量赤字和电量冗余，若满足，则确定最小配置储能容量(即最小容量)和确定配置储能功率(即最大功率)，另外，还可以绘制全过程的电量简图。
在步骤S14中，基于电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，包括：从电量周期内的所有电量赤字中选择绝对值最大的电量赤字，绝对值最大的电量赤字等于储能系统最小容量；基于相邻步长的净余电量的斜率获得储能系统最大功率。其中，基于相邻步长的净余电量的斜率获得储能系统最大功率，包括：计算所有相邻步长的净余电量的斜率；从所有斜率中选择绝对值最大的斜率，绝对值最大的斜率等于储能系统最大功率。
在一些实施例中，在整个的电量周期结束时，储能系统的最小容量等于电量赤字D在电量周期中出现的最大绝对值，最大功率为每一时刻与上一时刻净余电量N所连成直线的斜率最大绝对值。
在一些实施例中，考虑到计算的最小容量的配置值一般不包含备用容量，如需考虑备用容量，容量配置值应相应增加，此时基于能量平衡法的储能系统配置方法还包括进行备用容量考虑(参见图2)。进行备用容量考虑包括：基于储能系统最小容量和预设比例获得备用容量，基于备用容量对储能系统进行配置。一般可以预留额定容量的5％-10％的备用容量。此时储能系统的容量为最小容量加备用容量。
在本公开实施例的基于能量平衡法的储能系统配置方法中，基于能量平衡法确定电力系统的电量周期，基于电量周期获得初始时间步长，将初始时间步长作为当前时间步长；获取当前时间步长的发电量和耗电量，基于发电量和耗电量获得当前时间步长的净余电量；根据净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余；迭代更新当前时间步长，若更新的当前时间步长处于电量周期内，则对更新的当前时间步长的净余电量、电量赤字和电量冗余进行更新，否则基于电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，从而对储能系统进行配置。在这种情况下，针对能量平衡法下确定的电量周期，综合考虑电量周期的时间步长的发电量、耗电量、电量赤字和电量冗余多种因素对储能系统进行配置，由此，能够更好地优化储能系统容量的配置。另外，本公开的方法基于电量平衡，而非电气领域经常使用的功率平衡，对于单一或混合能源系统，如拥有柴油发电机，风力发电机，光伏板等为能源供给的电力系统，本公开在收集系统中的特征时间段(即电量周期的各时间步长)的各项数据(即相关电量数据)之后，分析在此区间内的每种电力来源的发电量总和，以及所有负载的用电量总和，建立运算模型，还采用了特征时间段内的容量需求峰值来考虑，确定储能系统配置的最小容量(例如储能电站的最小容量分配，或自行安装的最小储能容量确定)，并在此基础上考虑了备用容量来获取适合的储能容量配置值及功率，因此可靠性高。且相比于其他现有的方法，需求计算量较小，程序运行快，效率高；有助于确定一个系统所需配置的合理储能容量大小；基于对给定设计周期内能量平衡的评估，适用于独立或并网系统中储能系统的配置容量；计算储能容量的同时，优先考虑系统的可靠性及任何工况下的适用性；与现有技术中过多的对于经济性的考虑有所不同，准确性有大大的提高。
下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。
请参见图3，图3示出本公开实施例提供的基于能量平衡法的储能系统配置装置的框图。该基于能量平衡法的储能系统配置装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为系统的全部或一部分。本实施例的基于能量平衡法的储能系统配置装置可以简称为储能系统配置装置。该基于能量平衡法的储能系统配置装置10包括获取模块11、计算模块12、更新模块13和控制模块14，其中：
获取模块11，用于基于能量平衡法确定电力系统的电量周期，基于电量周期获得初始时间步长，将初始时间步长作为当前时间步长；
计算模块12，用于获取当前时间步长的发电量和耗电量，基于发电量和耗电量获得当前时间步长的净余电量；
更新模块13，用于根据净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余；
控制模块14，用于迭代更新当前时间步长，若更新的当前时间步长处于电量周期内，则对更新的当前时间步长的净余电量、电量赤字和电量冗余进行更新，否则基于电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，从而对储能系统进行配置。
可选地，控制模块14，具体用于：从电量周期内的所有电量赤字中选择绝对值最大的电量赤字，绝对值最大的电量赤字等于储能系统最小容量；基于相邻步长的净余电量的斜率获得储能系统最大功率。
可选地，更新模块13，具体用于：若净余电量为负，则将电量冗余更新为零，并基于储能系统的放电效率更新当前时间步长的电量赤字；若净余电量为非负，则基于净余电量和充电效率获得电量判定条件，基于电量判定条件的正负情况，更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余。
可选地，更新模块13，具体用于：若电量判定条件为负，则将电量冗余更新为零，并基于储能系统的充电效率更新当前时间步长的电量赤字；若电量判定条件为非负，则将电量赤字更新为零，并基于净余电量更新电量冗余。
可选地，控制模块14，具体用于：计算所有相邻步长的净余电量的斜率；从所有斜率中选择绝对值最大的斜率，绝对值最大的斜率等于储能系统最大功率。
可选地，控制模块14，还用于：基于储能系统最小容量和预设比例获得备用容量，基于备用容量对储能系统进行配置。
要说明的是，上述实施例提供的基于能量平衡法的储能系统配置装置在执行基于能量平衡法的储能系统配置方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将基于能量平衡法的储能系统配置设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的基于能量平衡法的储能系统配置装置与基于能量平衡法的储能系统配置方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本公开实施例的基于能量平衡法的储能系统配置装置，获取模块基于能量平衡法确定电力系统的电量周期，基于电量周期获得初始时间步长，将初始时间步长作为当前时间步长；计算模块获取当前时间步长的发电量和耗电量，基于发电量和耗电量获得当前时间步长的净余电量；更新模块根据净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余；控制模块迭代更新当前时间步长，若更新的当前时间步长处于电量周期内，则对更新的当前时间步长的净余电量、电量赤字和电量冗余进行更新，否则基于电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，从而对储能系统进行配置。在这种情况下，针对能量平衡法下确定的电量周期，综合考虑电量周期的时间步长的发电量、耗电量、电量赤字和电量冗余多种因素对储能系统进行配置，由此，能够更好地优化储能系统容量的配置。另外，本公开的装置基于电量平衡，而非电气领域经常使用的功率平衡，对于单一或混合能源系统，如拥有柴油发电机，风力发电机，光伏板等为能源供给的电力系统，本公开在收集系统中的特征时间段(即电量周期的各时间步长)的各项数据(即相关电量数据)之后，分析在此区间内的每种电力来源的发电量总和，以及所有负载的用电量总和，建立运算模型，还采用了特征时间段内的容量需求峰值来考虑，确定储能系统配置的最小容量(例如储能电站的最小容量分配，或自行安装的最小储能容量确定)，并在此基础上考虑了备用容量来获取适合的储能容量配置值及功率，因此可靠性高。且相比于其他现有技术，需求计算量较小，程序运行快，效率高；有助于确定一个系统所需配置的合理储能容量大小；基于对给定设计周期内能量平衡的评估，适用于独立或并网系统中储能系统的配置容量；计算储能容量的同时，优先考虑系统的可靠性及任何工况下的适用性；与现有技术中过多的对于经济性的考虑有所不同，准确性有大大的提高。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种基于能量平衡法的储能系统配置设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
图4是用来实现本公开实施例的基于能量平衡法的储能系统配置方法的基于能量平衡法的储能系统配置设备的框图。基于能量平衡法的储能系统配置设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。基于能量平衡法的储能系统配置设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴基于能量平衡法的储能系统配置设备和其它类似的计算装置。本公开所示的部件、部件的连接和关系、以及部件的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本公开中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图4所示，基于能量平衡法的储能系统配置设备20包括计算单元21，其可以根据存储在只读存储器(ROM)22中的计算机程序或者从存储单元28加载到随机访问存储器(RAM)23中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 23中，还可存储基于能量平衡法的储能系统配置设备20操作所需的各种程序和数据。计算单元21、ROM22以及RAM23通过总线24彼此相连。输入/输出(I/O)接口25也连接至总线24。
基于能量平衡法的储能系统配置设备20中的多个部件连接至I/O接口25，包括：输入单元26，例如键盘、鼠标等；输出单元27，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元28，例如磁盘、光盘等，存储单元28与计算单元21通信连接；以及通信单元29，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元29允许基于能量平衡法的储能系统配置设备20通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他基于能量平衡法的储能系统配置设备交换信息/数据。
计算单元21可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元21的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元21执行上述所描述的各个方法和处理，例如执行基于能量平衡法的储能系统配置方法。例如，在一些实施例中，基于能量平衡法的储能系统配置方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元28。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 22和/或通信单元29而被载入和/或安装到基于能量平衡法的储能系统配置设备20上。当计算机程序加载到RAM23并由计算单元21执行时，可以执行上述描述的基于能量平衡法的储能系统配置方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元21可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行基于能量平衡法的储能系统配置方法。
本公开中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑基于能量平衡法的储能系统配置设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或基于能量平衡法的储能系统配置设备使用或与指令执行系统、装置或基于能量平衡法的储能系统配置设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或基于能量平衡法的储能系统配置设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存基于能量平衡法的储能系统配置设备、磁储存基于能量平衡法的储能系统配置设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网和区块链网络。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务("Virtual Private Server"，或简称"VPS")中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本公开在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于能量平衡法的储能系统配置方法，其特征在于，包括：
基于能量平衡法确定电力系统的电量周期，基于所述电量周期获得初始时间步长，将初始时间步长作为当前时间步长；
获取所述当前时间步长的发电量和耗电量，基于所述发电量和所述耗电量获得所述当前时间步长的净余电量；
根据所述净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余；
迭代更新当前时间步长，若更新的当前时间步长处于所述电量周期内，则对更新的当前时间步长的净余电量、电量赤字和电量冗余进行更新，否则基于所述电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，从而对储能系统进行配置。
2.如权利要求1所述的基于能量平衡法的储能系统配置方法，其特征在于，所述基于所述电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，包括：
从所述电量周期内的所有电量赤字中选择绝对值最大的电量赤字，所述绝对值最大的电量赤字等于储能系统最小容量；
基于相邻步长的净余电量的斜率获得储能系统最大功率。
3.如权利要求2所述的基于能量平衡法的储能系统配置方法，其特征在于，所述基于相邻步长的净余电量的斜率获得储能系统最大功率，包括：
计算所有相邻步长的净余电量的斜率；从所有斜率中选择绝对值最大的斜率，所述绝对值最大的斜率等于储能系统最大功率。
4.如权利要求1所述的基于能量平衡法的储能系统配置方法，其特征在于，所述根据所述净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余，包括：
若所述净余电量为负，则将电量冗余更新为零，并基于储能系统的放电效率更新当前时间步长的电量赤字；
若所述净余电量为非负，则基于净余电量和充电效率获得电量判定条件，基于所述电量判定条件的正负情况，更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余。
5.如权利要求4所述的基于能量平衡法的储能系统配置方法，其特征在于，所述基于所述电量判定条件的正负情况，更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余，包括：
若所述电量判定条件为负，则将电量冗余更新为零，并基于储能系统的充电效率更新当前时间步长的电量赤字；
若所述电量判定条件为非负，则将电量赤字更新为零，并基于净余电量更新电量冗余。
6.如权利要求1所述的基于能量平衡法的储能系统配置方法，其特征在于，还包括：基于储能系统最小容量和预设比例获得备用容量，基于所述备用容量对储能系统进行配置。
7.一种基于能量平衡法的储能系统配置系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于基于能量平衡法确定电力系统的电量周期，基于所述电量周期获得初始时间步长，将初始时间步长作为当前时间步长；
计算模块，用于获取所述当前时间步长的发电量和耗电量，基于所述发电量和所述耗电量获得所述当前时间步长的净余电量；
更新模块，用于根据所述净余电量的正负情况，基于储能系统的放电效率和充电效率更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余；
控制模块，用于迭代更新当前时间步长，若更新的当前时间步长处于所述电量周期内，则对更新的当前时间步长的净余电量、电量赤字和电量冗余进行更新，否则基于所述电量周期内电量赤字和净余电量获得储能系统最小容量和最大功率，从而对储能系统进行配置。
8.如权利要求7所述的基于能量平衡法的储能系统配置系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于：
从所述电量周期内的所有电量赤字中选择绝对值最大的电量赤字，所述绝对值最大的电量赤字等于储能系统最小容量；基于相邻步长的净余电量的斜率获得储能系统最大功率。
9.如权利要求8所述的基于能量平衡法的储能系统配置系统，其特征在于，所述更新模块，具体用于：
若所述净余电量为负，则将电量冗余更新为零，并基于储能系统的放电效率更新当前时间步长的电量赤字；
若所述净余电量为非负，则基于净余电量和充电效率获得电量判定条件，基于所述电量判定条件的正负情况，更新当前时间步长的电量赤字和电量冗余。
10.一种基于能量平衡法的储能系统配置设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6中任一项所述的基于能量平衡法的储能系统配置方法。
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