CN116404677B - 一种电力储能系统的管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力储能技术领域，且公开了一种电力储能系统的管理系统，包括电力储能系统管理平台，所述电力储能系统管理平台电性连接有安全管理模块、调度管理模块、风险预测模块、安防模块、故障分析模块、故障处理模块、实时数据显示模块、数据记录模块和负荷预测模块，通过数据记录模块对电力储能系统管理平台中每天充电时的储存电量和放电时的输出电量进行记录，负荷预测模块通过记录的数据进行数学期望分析,对下一次的电网产电端产电量和电网负荷端用电量进行预测，调度管理模块优化负荷预测模块对下一次的电网产电端产电量和电网负荷端用电量的预测结果,对储能电池的下次充电和放电进行运行优化和调度。

Description

一种电力储能系统的管理系统
技术领域
本发明涉及电力储能技术领域，具体为一种电力储能系统的管理系统。
背景技术
储能系统是电力生产过程“采-发-输-配-用-储”六大环节中一个重要组成部分，储能系统可以实现能量搬移，促进新能源的应用，可以建立微电网，为无电地区提供电力，可以调峰调频，提高电力系统运行稳定性，储能系统对智能电网的建设具有重大的战略意义，电能储存的方式有：电池型储能、电感器型储能、电容器型储能及其他类型储能。
其中电池型储能是常见的，并且是重要的电力储能方式，目前大多数储能电站里的储能电池为新能源汽车上的退役储能电池，这些储能电池由于使用的年限较长，往往会出现热失控等问题，造成安全事故，同时在对电力储能系统管理时，往往缺少对电能的合理调度，为此，我们提出了一种电力储能系统的管理系统。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种电力储能系统的管理系统，解决了上述背景技术中的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电力储能系统的管理系统，包括电力储能系统管理平台，其特征在于：所述电力储能系统管理平台电性连接有安全管理模块、调度管理模块、风险预测模块、安防模块、故障分析模块、故障处理模块、实时数据显示模块、数据记录模块和负荷预测模块，所述电力储能系统管理平台为电力储能系统的一体化集成配套的管理平台，用于处理各个模块发送来的请求数据，并控制对应的模块做出相应的请求动作，所述安全管理模块对电力储能系统中的各种电子设备的正常使用进行安全管理，所述调度管理模块安排储能系统中的储能变流器工作，根据电网峰谷平特点，实现电能调度和潮流控制等功能，所述风险预测模块能够对电力储能系统在运行时的风险进行预测，所述风险预测模块包括温度预警模块和容量预测模块，所述温度预警模块用于对储能电池在进行充电或者放电过程中的温度进行预警，所述安防模块用于对电力储能系统中的各种基础设施进行安防保护，所述故障分析模块用于对电力储能系统在运行时遇到的问题种类进行辨别分析，所述故障处理模块根据所述故障分析模块所分析出的问题提出解决方案，并通知工作人员前去处理，所述实时数据显示模块用于将电力储能系统在运行时的各种实时数据信息进行直观地显示，方便工作人员快速知晓电力储能系统的运行状态，所述数据记录模块用于对电力储能系统在运行时产生的各种数据进行记录，所述负荷预测模块用于对电力储能系统在运作时需要的放电量、充电量以及电网的负载进行预测。
优选的，所述安全管理模块包括储能电池安全管理模块和设备安全模块，所述储能电池安全管理模块用于对储能电池进行安全监测管理，所述设备安全模块用于对电力储能系统中的除了储能电池外的电子设备进行安全监测管理。
优选的，所述储能电池安全管理模块包括热管理模块、电流管理模块和电压管理模块，所述热管理模块用于对电力储能系统中的储能电池在运行时的温度进行监测和管理，所述电流管理模块用于对电力储能系统中的储能电池在运行时的电流进行监测和管理，所述电压管理模块用于对电力储能系统中的储能电池在运行时的电压进行监测和管理。
优选的，所述温度预警模块在运行时，首先单位时间t内热管理模块对储能电池在进行充放电的温度进行监控，测得储能电池的实际温度值为T1，并且温度预警模块根据储能电池的实际参数设有预期温度值T2，在温度预警模块检测单位时间t内,判断|T1-T2|在时间t内中的积分量是否大于阈值X，即∫td(|T1-T2|)是否大于X，若不大于则该储能电池在充放电时温度正常，可继续充放电，若大于该储能电池在充放电时温度异常,停止对该储能电池继续充放电，其中阈值X根据储能电池的实际参数和电池储能所处环境因素共同决定。
优选的，所述容量预测模块包括最大容量监测和剩余容量监测，所述最大容量监测用于对电力储能系统中的储能电池的最大储电容量进行监测，所述剩余容量监测用于对电力储能系统中的储能电池中的剩余电量进行监测。
优选的，所述剩余容量监测包括SOC监测模块，SOC为电池的荷电状态。
优选的，所述负荷预测模块包括电网产电端产电量预测和电网负荷端用电量预测，所述电网产电端产电量预测用于对电网系统中的火电、水电和风电产电量进行预测，所述电网负荷端用电量预测用于对电网系统中的总负荷用电量进行预估，通过将所述电网产电端产电量预测和所述电网负荷端用电量预测的预测结果反馈给所述调度管理模块，从而实现所述调度管理模块合理安排储能电站的电能调度。
优选的，所述安防模块包括传感器、摄像头和安保人员，所述传感器用于对电力储能系统中的各种安全数据进行采集，所述摄像头用于对电力储能系统中的各种基础设施进行监控，所述安保人员用于对电力储能系统中的各种基础设施进行巡逻检查。
优选的，所述调度管理模块包括储能电池充电管理模块和储能电池放电管理模块，所述储能电池充电管理模块能够在电网用电低谷期时根据储能电池的储电能力进行合理充电，所述储能电池放电管理模块能够在电网用电高峰期时根据储能电池的已储存电能的容量进行合理放电。
优选的，所述负荷预测模块根据电力储能系统以往在进行运作时需要的放电量、充电量进行预测，并将预测结果反馈给所述风险预测模块，所述风险预测模块能够对负荷预测模块预测后得到的结果再次进行分析估计，判断后续可能会出现的风险并将其反馈到所述电力储能系统管理平台，让其提前做出处理。
(三)有益效果
本发明提供了一种电力储能系统的管理系统，具备以下有益效果：
(1)、本发明在使用时，首先通过热管理模块对电力储能系统中的储能电池在运行时的温度进行监测和管理，电流管理模块对电力储能系统中的储能电池在运行时的电流进行监测和管理，电压管理模块对电力储能系统中的储能电池在运行时的电压进行监测和管理，温度预警模块能够对储能电池在进行充电或者放电过程中的温度进行预警。
(2)、本发明在使用时，温度预警模块能够对储能电池在进行充电或者放电过程中的温度进行预警，在单位时间t内热管理模块对储能电池在进行充放电的温度进行监控，测得储能电池的实际温度值为T1，温度预警模块根据储能电池的实际参数设有预期温度值T2，在温度预警模块检测单位时间t内,判断|T1-T2|在时间t内中的积分量是否大于阈值X，若不大于则该储能电池在充放电时温度正常，可继续充放电，若大于该储能电池在充放电时温度异常,停止对该储能电池继续充放电，其中阈值X应根据储能电池的实际参数和电池储能所处环境因素共同决定。
(3)、本发明在使用时，通过数据记录模块对电力储能系统管理平台中每天充电时的储存电量和放电时的输出电量进行记录，负荷预测模块通过记录的数据进行数学期望分析,对下一次的电网产电端产电量和电网负荷端用电量进行预测，调度管理模块通过负荷预测模块对下一次的电网产电端产电量和电网负荷端用电量的预测结果,对储能电池的下次充电和放电进行运行优化和调度。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图；
图2为本发明温度预警模块的工作流程图；
图3为本发明负荷预测模块和调度管理模块的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1-2所示，一种电力储能系统的管理系统，包括电力储能系统管理平台，电力储能系统管理平台电性连接有安全管理模块、调度管理模块、风险预测模块、安防模块、故障分析模块、故障处理模块、实时数据显示模块、数据记录模块和负荷预测模块，电力储能系统管理平台为为电力储能系统的一体化集成配套的管理平台，用于处理各个模块发送来的请求数据，并控制对应的模块做出相应的请求动作，安全管理模块对电力储能系统中的各种电子设备的正常使用进行安全管理，调度管理模块合理安排储能系统中的储能变流器工作，根据电网峰谷平特点，实现电能调度和潮流控制等功能，风险预测模块用于对电力储能系统在运行时的隐藏潜在风险进行预测，风险预测模块包括温度预警模块和容量预测模块，温度预警模块用于对储能电池在进行充电或者放电过程中的温度进行预警，实现提前预警，安防模块用于对电力储能系统中的各种基础设施如储能电站等进行安防保护，故障分析模块用于对电力储能系统在运行时遇到的问题种类进行辨别分析，故障处理模块用于根据故障分析模块所分析出的问题提出解决方案，并通知工作人员前去处理，实时数据显示模块用于将电力储能系统在运行时的各种实时数据信息进行直观地显示出来，方便工作人员快速知晓电力储能系统的运行状态，数据记录模块用于对电力储能系统在运行时产生的各种详细数据进行记录收集，负荷预测模块用于对电力储能系统在进行运作时需要的放电量、充电量以及电网的负载进行预测，安全管理模块包括储能电池安全管理模块和设备安全模块，储能电池安全管理模块用于对电力储能系统中的用于储能的储能电池进行安全监测管理，设备安全模块用于对电力储能系统中的除了储能电池外的电子设备进行安全监测管理，如储能电站中的储能逆变器和配电柜等电子设备，储能电池安全管理模块包括热管理模块、电流管理模块和电压管理模块，热管理模块用于对电力储能系统中的储能电池在运行时的温度进行监测和管理，电流管理模块用于对电力储能系统中的储能电池在运行时的电流进行监测和管理，电压管理模块用于对电力储能系统中的储能电池在运行时的电压进行监测和管理，风险预测模块包括温度预警模块和容量预测模块，温度预警模块用于对储能电池在进行充电或者放电过程中的温度进行预警。
其中：在单位时间t内热管理模块对储能电池在进行充放电的温度进行监控，测得储能电池的实际温度值为T1，温度预警模块根据储能电池的实际参数设有预期温度值T2，温度预警模块检测单位时间t内,判断|T1-T2|在单位时间t内中的积分量是否大于阈值X，即∫td(|T1-T2|)是否大于X，若不大于则该储能电池在充放电时温度正常，可继续充放电，若大于该储能电池在充放电时温度异常,停止对该储能电池继续充放电，其中阈值X应根据储能电池的实际参数和电池储能所处环境因素共同决定。
实施例二
如图1和图3所示，一种电力储能系统的管理系统，容量预测模块包括最大容量监测和剩余容量监测，最大容量监测用于对电力储能系统中的储能电池的最大储电容量进行监测，剩余容量监测用于对电力储能系统中的储能电池中的剩余电量进行监测，剩余容量监测包括SOC监测模块，SOC即荷电状态,剩余容量监测主要通过对储能电池的SOC进行监测，其传统的计算公式为：
其中soc0为初始的soc值，I为储能电池充放电电流，t0和t为充放电的起始和终止时间，WA为储能电池的额定能量，E(soc)为储能电池的电动势，考虑到储能电池的充放电电流a、内部温度T和电池循环次数c对监测电池能量时的影响，可以得到改进后的能量预测算法：
其中改进后的能量预测法在考虑蓄电池总能量时，分别加入了电流、温度及循环次数等三方面主要因素的补偿系数使得预测的精度会进一步得到提高，从而对电池的能量测算更加精确，负荷预测模块包括电网产电端产电量预测和电网负荷端用电量预测，电网产电端产电量预测用于对电网系统中的火电、水电和风电等产电量进行预测，电网负荷端用电量预测用于对电网系统中的总的负荷用电量进行预估，通过将电网产电端产电量预测和电网负荷端用电量预测的预测结果反馈给调度管理模块，从而实现调度管理模块合理安排储能电站的电能调度，安防模块包括传感器、摄像头和安保人员，传感器用于对电力储能系统中的各种安全数据采集，摄像头用于对电力储能系统中的各种基础设施进行监控，安保人员用于对电力储能系统中的各种基础设施进行巡逻检查等工作，调度管理模块包括储能电池充电管理模块和储能电池放电管理模块，储能电池充电管理模块能够在电网用电低谷期时根据储能电池的储电能力进行合理充电，储能电池放电管理模块能够在电网用电高峰期时根据储能电池的已储存电能的容量进行合理放电。
其中；数据记录模块对电力储能系统管理平台中每天充电时的储存电量和放电时的输出电量进行记录，负荷预测模块通过记录的数据进行数学期望分析,对下一次的电网产电端产电量和电网负荷端用电量进行预测，调度管理模块通过负荷预测模块对下一次的电网产电端产电量和电网负荷端用电量的预测结果,对储能电池的下次充电和放电进行运行优化和调度，同时负荷预测模块根据电力储能系统以往在进行运作时需要的放电量、充电量进行预测，并将预测结果反馈给风险预测模块，风险预测模块能够对负荷预测模块预测后得到的结果再次进行分析估计，判断后续可能会出现的风险并将其反馈到电力储能系统管理平台，让其提前做出处理。
综上可得，本发明的工作流程：电力储能系统管理平台为电力储能系统的一体化集成配套的管理平台，用于处理各个模块发送来的请求数据，并控制对应的模块做出相应的请求动作，安全管理模块对电力储能系统中的各种电子设备的正常使用进行安全管理，调度管理模块合理安排储能系统中的储能变流器工作，根据电网峰谷平特点，实现电能调度和潮流控制等功能，风险预测模块能够对电力储能系统在运行时的隐藏潜在风险进行预测，实现提前预警，安防模块用于对电力储能系统中的各种基础设施如储能电站等进行安防保护，故障分析模块用于对电力储能系统在运行时产生遇到的问题种类进行辨别分析，故障处理模块根据故障分析模块所分析出的问题提出解决方案，并通知工作人员前去处理，实时数据显示模块用于将电力储能系统在运行时的各种实时数据信息进行直观地显示出来，方便工作人员快速知晓电力储能系统的运行状态，数据记录模块用于对电力储能系统在运行时产生的各种详细数据进行记录收集，负荷预测模块用于对电力储能系统在进行运作时需要的放电量、充电量以及电网的负载进行预测，储能电池安全管理模块包括热管理模块、电流管理模块和电压管理模块，热管理模块用于对电力储能系统中的储能电池在运行时的温度进行监测和管理，电流管理模块用于对电力储能系统中的储能电池在运行时的电流进行监测和管理，电压管理模块用于对电力储能系统中的储能电池的电压进行监测和管理，风险预测模块包括温度预警模块和容量预测模块，温度预警模块用于能够对储能电池在进行充电或者放电过程中的温度进行预警，在单位时间t内热管理模块对储能电池在进行充放电的温度进行监控，测得储能电池的实际温度值为T1，温度预警模块根据储能电池的实际参数设有预期温度值T2，温度预警模块检测单位时间t内,判断|T1-T2|在单位时间t内中的积分量是否大于阈值X时，即∫td(|T1-T2|)是否大于X，若不大于则该储能电池在充放电时温度正常，可继续充放电，若大于该储能电池在充放电时温度异常,停止对该储能电池继续充放电，其中阈值X应根据根据储能电池的实际参数和电池储能所处环境因素共同决定，负荷预测模块包括电网产电端产电量预测和电网负荷端用电量预测，电网产电端产电量预测用于对电网系统中的火电、水电和风电等产电量进行预测，电网负荷端用电量预测用于对电网系统中的总的负荷用电量进行预估，通过将电网产电端产电量预测和电网负荷端用电量预测的预测结果反馈给调度管理模块，从而实现调度管理模块合理安排储能电站的电能调度，其中数据记录模块对电力储能系统管理平台中每天充电时的储存电量和放电时的输出电量进行记录，负荷预测模块通过记录的数据进行数学期望分析,对下一次的电网产电端产电量和电网负荷端用电量进行预测，调度管理模块通过负荷预测模块对下一次的电网产电端产电量和电网负荷端用电量的预测结果,对储能电池的下次充电和放电进行运行优化和调度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种电力储能系统的管理系统，包括电力储能系统管理平台，其特征在于：所述电力储能系统管理平台电性连接有安全管理模块、调度管理模块、风险预测模块、安防模块、故障分析模块、故障处理模块、实时数据显示模块、数据记录模块和负荷预测模块，所述电力储能系统管理平台为电力储能系统的一体化集成配套的管理平台，用于处理各个模块发送来的请求数据，并控制对应的模块做出相应的请求动作，所述安全管理模块对电力储能系统中的各种电子设备的正常使用进行安全管理，所述调度管理模块安排储能系统中的储能变流器工作，根据电网峰谷特点，实现电能调度和潮流控制功能，所述风险预测模块用于对电力储能系统在运行时的风险进行预测，所述风险预测模块包括温度预警模块和容量预测模块，所述温度预警模块用于对储能电池在进行充电或者放电过程中的温度进行预警，所述安防模块用于对电力储能系统中的各种基础设施进行安防保护，所述故障分析模块用于对电力储能系统在运行时遇到的问题种类进行辨别分析，所述故障处理模块用于根据所述故障分析模块所分析出的问题提出解决方案，并通知工作人员前去处理，所述实时数据显示模块用于将电力储能系统在运行时的各种实时数据信息进行直观地显示，方便工作人员快速知晓电力储能系统的运行状态，所述数据记录模块用于对电力储能系统在运行时产生的各种数据进行记录，所述负荷预测模块用于对电力储能系统在运作时需要的放电量、充电量以及电网的负载进行预测；
所述温度预警模块在运行时，首先单位时间t内热管理模块对储能电池在进行充放电的温度进行监控，测得储能电池的实际温度值为T1，并且温度预警模块根据储能电池的实际参数设有预期温度值T2，在温度预警模块检测单位时间t内,判断|T1-T2|在时间t内中的积分量是否大于阈值X，即∫td(|T1-T2|)是否大于X，若不大于则该储能电池在充放电时温度正常，继续充放电，若大于该储能电池在充放电时温度异常,停止对该储能电池继续充放电，其中阈值X根据储能电池的实际参数和电池储能所处环境因素共同决定；
所述容量预测模块包括最大容量监测和剩余容量监测，所述最大容量监测用于对电力储能系统中储能电池的最大储电容量进行监测，所述剩余容量监测用于对电力储能系统中储能电池中的剩余电量进行监测，所述剩余容量监测包括SOC监测模块，SOC为电池的荷电状态，所述剩余容量监测通过对储能电池的SOC进行监测，其计算公式为：
其中，a为储能电池的充放电电流、T为内部温度，c为电池循环次数，soc0为初始的soc值，I为储能电池充放电电流，t0和t为充放电的起始和终止时间，WA为储能电池的额定能量，E(soc)为储能电池的电动势。
2.根据权利要求1所述的一种电力储能系统的管理系统，其特征在于：所述安全管理模块包括储能电池安全管理模块和设备安全模块，所述储能电池安全管理模块用于对储能电池进行安全监测管理，所述设备安全模块用于对电力储能系统中的除了储能电池外的电子设备进行安全监测管理。
3.根据权利要求1所述的一种电力储能系统的管理系统，其特征在于：所述储能电池安全管理模块包括热管理模块、电流管理模块和电压管理模块，所述热管理模块用于对电力储能系统中的储能电池在运行时的温度进行监测和管理，所述电流管理模块用于对电力储能系统中的储能电池在运行时的电流进行监测和管理，所述电压管理模块用于对电力储能系统中的储能电池在运行时的电压进行监测和管理。
4.根据权利要求1所述的一种电力储能系统的管理系统，其特征在于：所述负荷预测模块包括电网产电端产电量预测和电网负荷端用电量预测，所述电网产电端产电量预测用于对电网系统中的火电、水电和风电产电量进行预测，所述电网负荷端用电量预测用于对电网系统中的总负荷用电量进行预估，通过将所述电网产电端产电量预测和所述电网负荷端用电量预测的预测结果反馈给所述调度管理模块，从而实现所述调度管理模块合理安排储能电站的电能调度。
5.根据权利要求1所述的一种电力储能系统的管理系统，其特征在于：所述安防模块包括传感器、摄像头和安保人员，所述传感器用于对电力储能系统中的各种安全数据进行采集，所述摄像头用于对电力储能系统中的各种基础设施进行监控，所述安保人员用于对电力储能系统中的各种基础设施进行巡逻检查。
6.根据权利要求1所述的一种电力储能系统的管理系统，其特征在于：所述调度管理模块包括储能电池充电管理模块和储能电池放电管理模块，所述储能电池充电管理模块用于在电网用电低谷期时根据储能电池的储电能力进行合理充电，所述储能电池放电管理模块用于在电网用电高峰期时根据储能电池的已储存电能的容量进行合理放电。
7.根据权利要求1所述的一种电力储能系统的管理系统，其特征在于：所述负荷预测模块根据电力储能系统以往在进行运作时需要的放电量、充电量进行预测，并将预测结果反馈给所述风险预测模块，所述风险预测模块用于对负荷预测模块预测结果再次进行分析估计，判断后续会出现的风险并将其反馈到所述电力储能系统管理平台，让其提前做出处理。
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