CN116230038B - 一种储能系统充放电控制方法、系统、设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能系统充放电控制方法、系统、设备和存储介质，通过采集储能系统运行的相关数据，然后设置储能系统的效益计算公式和储能系统影响因子的计算公式，并依据储能系统的效益计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统最大收益的控制方法，再依据储能系统最大收益的控制方法生成充放电控制指令和热管理控制指令，从而能够实现储能系统最大收益的同时，还能够延长电池寿命，并且降低储能系统的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及储能系统技术领域，尤其涉及一种储能系统充放电控制方法、系统、设备和存储介质。
背景技术
近年来，为应对日益严峻的能源危机和环境污染，实现低碳经济和可持续发展，各个国家和地区大量开发利用以风力和光伏为代表的分布式可再生能源，但由于可再生能源出力具有随机性、间歇性和波动性等特点，随着其渗透率不断提高，电网的安全稳定运行也会受到威胁，在此背景下，储能系统因其平抑可再生能源发电的波动性、提高电网可靠性和改善电能质量等作用受到广泛关注。
目前，储能系统的充放电控制方式主要采用需量及储能系统最大充放电能力进行控制，即在填谷时段，如果净负荷小于填谷计划功率值，且电池满足充电条件，储能以系统当前的最大充电能力充电，否则储能待机；在削峰时段，如果净负荷大于削峰计划功率值，且电池满足放电条件，储能根据需量及系统当前的最大放电能力进行放电，否则储能待机，然而，现有储能系统的充放电控制方式由于长期采用大功率充放电，会降低电池寿命，同时，在大功率充放电的过程中会启动电池热管理，造成储能系统损耗，此外，无法实现储能系统的收益最大化。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种储能系统充放电控制方法、系统、设备和存储介质，可以解决现有技术所存在的会降低电池寿命、造成储能系统损耗和无法实现收益最大化的缺陷。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种储能系统充放电控制方法，具体包括：
采集储能系统运行的相关数据；
设置储能系统的效益计算公式和储能系统影响因子的计算公式；
依据储能系统的效益计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统最大收益的控制方法；
依据储能系统最大收益的控制方法生成充放电控制指令和热管理控制指令，并依据充放电指令和热管理控制指令对储能系统进行控制。
作为所述储能系统充放电控制方法的进一步可选方案，所述储能系统运行的相关数据包括充放电循环的时间、电池充放电功率、电压变化、电芯温度变化、电池充放电电流、循环次数、容量变化、SOC值、交流测充放电电流、热管理系统能耗等的储能系统内部数据，以及外部环境温度、外接部件需量等储能系统外部数据。
作为所述储能系统充放电控制方法的进一步可选方案，所述方法还包括：
对采集好的储能系统运行的相关数据进行数据清洗。
作为所述储能系统充放电控制方法的进一步可选方案，所述数据清洗包括空余赋值处理、错值去除处理和交叉检验处理。
作为所述储能系统充放电控制方法的进一步可选方案，所述依据储能系统的效益计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统最大收益的控制方法，具体包括：
构建单目标优化模型；
单目标优化模型获取储能系统的效益计算公式和储能系统影响因子的计算公式；
单目标优化模型依据储能系统的效益计算公式和储能系统影响因子的计算公式对储能系统运行的相关数据进行处理，得到储能系统最大收益的控制方法。
一种储能系统充放电控制系统，所述系统包括：
采集模块，用于采集储能系统运行的相关数据；
云端服务器，用于设置储能系统的效益计算公式和储能系统影响因子的计算公式，并依据储能系统的效益计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统最大收益的控制方法；
中央控制单元，用于依据储能系统最大收益的控制方法生成充放电控制指令和热管理控制指令，并依据充放电指令和热管理控制指令对储能系统进行控制。
作为所述储能系统充放电控制系统的进一步可选方案，所述采集模块包括：
变流器，用于采集充放电数据及充放电功率执行；
电池堆，用于采集电池数据及电池数据综合计算；
热管理装置，用于采集储能系统的温度数据及对储能系统的温度控制执行。
一种计算设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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上述任意一种储能系统充放电控制方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种储能系统充放电控制方法的步骤。
本发明的有益效果是：通过采集储能系统运行的相关数据，然后设置储能系统的效益计算公式和储能系统影响因子的计算公式，并依据储能系统的效益计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统最大收益的控制方法，再依据储能系统最大收益的控制方法生成充放电控制指令和热管理控制指令，从而能够实现储能系统最大收益的同时，还能够延长电池寿命，并且降低储能系统的损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明一种储能系统充放电控制方法的流程示意图；
图2为本发明一种储能系统充放电控制系统的组成示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1-2，一种储能系统充放电控制方法，具体包括：
采集储能系统运行的相关数据；
设置储能系统的效益计算公式和储能系统影响因子的计算公式；
依据储能系统的效益计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统最大收益的控制方法；
依据储能系统最大收益的控制方法生成充放电控制指令和热管理控制指令，并依据充放电指令和热管理控制指令对储能系统进行控制。
在本实施例中，通过采集储能系统运行的相关数据，然后设置储能系统的效益计算公式和储能系统影响因子的计算公式，并依据储能系统的效益计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统最大收益的控制方法，再依据储能系统最大收益的控制方法生成充放电控制指令和热管理控制指令，从而能够实现储能系统最大收益的同时，还能够延长电池寿命，并且降低储能系统的损耗。
优选的，所述储能系统运行的相关数据包括充放电循环的时间、电池充放电功率、电压变化、电芯温度变化、电池充放电电流、循环次数、容量变化、SOC值、交流测充放电电流、热管理系统能耗等的储能系统内部数据，以及外部环境温度、外接部件需量等储能系统外部数据。
优选的，所述方法还包括：
对采集好的储能系统运行的相关数据进行数据清洗。
优选的，所述数据清洗包括空余赋值处理、错值去除处理和交叉检验处理。
在本实施例中，通过进行数据清洗，可以降低数据异常而影响实际充放电评估效果的风险；需要说明的是，所述空余赋值处理为：电池数据在采集或传输过程中发生掉包或采集失败导致电池变量缺失，通过采用该变量缺失前后一段时间内的平均值或相邻特征值进行插值赋值；所述错值去除处理为：当传输到云端大数据平台的变量值超过或小于特定阈值的数据予以纠正，若不满足设定的纠正规则则予以删除；所述交叉检验处理为：将采集的电池数据进行相互逻辑比对，若存在逻辑上不合理或矛盾的数据予以删除或纠正，作为交叉校验的一种实施例，如在储能端未发生电池单体电压故障信息，而传输到云端大数据的某个单体电压数据存在异常情况，可将该个单体电压剔除后进行后续处理。此外，在云端大数据平台统计进行数据清洗的比例，记录下数据清洗比例值，当数据清洗比例值＜第一数据清洗比例值，如2％时，可假定该段时间内统计的数据有效，云端大数据该段数据的置信度为100％；当第一数据清洗比例值≤数据清洗比例值＜第二数据清洗比例值，如5％，云端大数据该段数据的置信度为50％；当数据清洗比例值≥第二数据清洗比例值，如5％，云端大数据该段数据的置信度为0％。应该明确的是，在此实施例使用的为3段区间，作为可选项，该区间可根据实际实施例进行匹配后调整。
优选的，所述依据储能系统的效益计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统最大收益的控制方法，具体包括：
构建单目标优化模型；
单目标优化模型获取储能系统的效益计算公式和储能系统影响因子的计算公式；
单目标优化模型依据储能系统的效益计算公式和储能系统影响因子的计算公式对储能系统运行的相关数据进行处理，得到储能系统最大收益的控制方法。
在本实施例中，效益计算公式＝尖电网端实际放电量*尖价+峰电网端实际放电量*峰价+平电网端实际放电量*平价-谷电网端实际充电量*谷价–平电网端实际充电量*平价；
尖电网端实际放电量＝尖储能系统电池端消耗电量*储能系统放电效率–储能系统耗电量；
尖储能系统电池端消耗电量由充电放电功率*尖时间得到；
储能系统放电效率由历史充放电数据统计得到；
储能系统耗电量依据每个工况下的系统耗电功率得到，目标为该值最小，判断得到储能系统各控制部件的启停时间和功率控制；例如尖时间1h，①起始温度28℃时，若放电起始开启热管理的平均功率为1kW，即在尖的放电时间段的耗电量为1kW*1h＝1kWh；②若判断放电30min后开启热管理的起始温度为30℃，平均功率为1.3kW，即在尖的放电时间段的耗电量为1.3kW*(1-0.5)h＝0.65kWh；因此，在本实施例中，选择28℃不开启热管理，等待30min后系统达到30℃时再开启热管理的方案为放电控制会实现该段的最优收益。
其余峰电网端实际放电量、平电网端实际放电量、谷电网端实际充电量与平电网端实际充电量同理得到。
一种储能系统充放电控制系统，所述系统包括：
采集模块，用于采集储能系统运行的相关数据；
云端服务器，用于设置储能系统的效益计算公式和储能系统影响因子的计算公式，并依据储能系统的效益计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统最大收益的控制方法；
中央控制单元，用于依据储能系统最大收益的控制方法生成充放电控制指令和热管理控制指令，并依据充放电指令和热管理控制指令对储能系统进行控制。
优选的，所述采集模块包括：
变流器，用于采集充放电数据及充放电功率执行；
电池堆，用于采集电池数据及电池数据综合计算；
热管理装置，用于采集储能系统的温度数据及对储能系统的温度控制执行。
在本实施例中，云端服务器依据储能系统的效益计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统最大收益的控制方法，中央控制器下发充放电功率给变流器和下发启动/关闭热管理指令给热管理系统，从而实现储能系统充放电的控制。
一种装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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上述任意一种储能系统充放电控制方法的步骤。
一种可存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种储能系统充放电控制方法的步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种储能系统充放电控制方法，其特征在于，具体包括：
采集储能系统运行的相关数据；
设置储能系统的优化目标计算公式和储能系统影响因子的计算公式；
依据储能系统的优化目标计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统的控制方法；
依据储能系统的控制方法生成充放电控制指令和热管理控制指令，并依据充放电指令和热管理控制指令对储能系统进行控制；
其中，所述储能系统运行的相关数据包括包含充放电循环的时间、电池充放电功率、电压变化、电芯温度变化、电池充放电电流、循环次数、容量变化、SOC值、交流侧充放电电流、热管理系统能耗的储能系统内部数据，以及包含外部环境温度、外接部件需量的储能系统外部数据；
所述储能系统的优化目标计算公式包括：
效益计算公式＝尖电网端实际放电量*尖价+峰电网端实际放电量*峰价+平电网端实际放电量*平价-谷电网端实际充电量*谷价–平电网端实际充电量*平价；
所述储能系统影响因子的计算公式包括：
尖电网端实际放电量＝尖储能系统电池端消耗电量*储能系统放电效率–储能系统耗电量；
尖储能系统电池端消耗电量由充电放电功率*尖时间得到；
储能系统放电效率由历史充放电数据统计得到；
储能系统耗电量依据每个工况下的系统耗电功率得到，目标为该值最小，判断得到储能系统各控制部件的启停时间和功率控制；
其余峰电网端实际放电量、平电网端实际放电量、谷电网端实际充电量与平电网端实际充电量同理得到。
2.根据权利要求1所述的一种储能系统充放电控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
对采集好的储能系统运行的相关数据进行数据清洗。
3.根据权利要求2所述的一种储能系统充放电控制方法，其特征在于，所述数据清洗包括空余赋值处理、错值去除处理和交叉检验处理。
4.根据权利要求3所述的一种储能系统充放电控制方法，其特征在于，所述储能系统的控制方法包括储能系统最大电池寿命目标控制方法、储能系统收益最大目标控制方法和储能系统最佳性能运行目标控制方法。
5.根据权利要求4所述的一种储能系统充放电控制方法，其特征在于，所述依据储能系统的优化目标计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统的控制方法，具体包括：
构建多目标优化模型；
多目标优化模型获取储能系统的优化目标计算公式和储能系统影响因子的计算公式；
多目标优化模型依据储能系统的优化目标计算公式和储能系统影响因子的计算公式对储能系统运行的相关数据进行处理，得到储能系统的控制方法。
6.一种储能系统充放电控制系统，其特征在于，所述系统包括：
采集模块，用于采集储能系统运行的相关数据；
云端服务器，用于设置储能系统的优化目标计算公式和储能系统影响因子的计算公式，并依据储能系统的优化目标计算公式、储能系统影响因子的计算公式和储能系统运行的相关数据，得到储能系统的控制方法；
中央控制单元，用于依据储能系统的控制方法生成充放电控制指令和热管理控制指令，并依据充放电指令和热管理控制指令对储能系统进行控制。
7.根据权利要求6所述的一种储能系统充放电控制系统，其特征在于，所述采集模块包括：
变流器，用于采集充放电数据及充放电功率执行；
电池堆，用于采集电池数据及电池数据综合计算；
热管理装置，用于采集储能系统的温度数据及对储能系统的温度控制执行。
8.一种计算设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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权利要求1-5中任意一种储能系统充放电控制方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任意一种储能系统充放电控制方法的步骤。
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