CN116742667A - 一种新能源储能系统的soc状态偏移控制方法、系统及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法、系统及装置，所述方法包括：采集储能系统当前的SOC值；将当前的SOC值输入预测模型中，获得下一时间段的预测SOC值；判断预测SOC值否则在合理区间内；当预测SOC值不在合理区间内时，利用SOC范围优化模型计算出最优SOC范围；根据最优SOC范围调整储能系统的SOC值。本发明能够实时预测、实施协调控制修正储能系统的SOC状态，提高了SOC状态的调控效率。

Description

一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及新能源功率波动平抑技术领域，更具体的说是涉及一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法、系统及装置。
背景技术
近年来，风力发电凭借其环保、资源丰富等优势，得到了大力推广。但是由于风能有不稳定性和间歇性，并网会引起电力系统的频率稳定性降低。新能源储能系统能够通过储能系统的充放能量使系统达到功率平衡的效果。为新能源配上储能装置，具有增加能源转换路径，平滑新能源发电出力，提高电能质量、降低电压波动，保证电网的稳定性等优点。
现有的电池储能系统在运行过程，受到充放电次数、充放电功率变化等因素的影响，可能会导致电池储能系统的SOC逐渐发生偏离。为了保证储能系统参与电网互动的需求响应和过充过放导致电池服役寿命减少等问题，电池储能的荷电状态需要被维持在计划范围之内。
当前，普通采用的储能系统的SOC状态调控方法是：读取短期风电预测处理数据，制定调度计划出力上下限范围，基于公式模拟当日实际风力发电出力，并设定当日跟踪风力发电控制目标值，设置种群内的位置及速度信息，经过多次迭代，再次计算出每个粒子该时刻所对应的目标值，并且通过和上一次迭代的目标值进行比较，最终判断出是否需要更新个体极值或者整体极值，判断是否收敛。但是，上述方法在执行过程中，收敛时间较长，无法快速准确的求出储能系统的最优SOC范围，导致调控效率不高。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法、系统及装置，能够实时预测、实施协调控制修正储能系统的SOC状态，提高了SOC状态的调控效率。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法，包括：
采集储能系统当前的SOC值；
将当前的SOC值输入预测模型中，获得下一时间段的预测SOC值；
判断预测SOC值否则在合理区间内；
当预测SOC值不在合理区间内时，利用SOC范围优化模型计算出最优SOC范围；根据最优SOC范围调整储能系统的SOC值。
进一步，所述采集储能系统当前的SOC值具体为：
采集储能系统当前的SOC值和储能系统的对外功率。
进一步，所述将当前的SOC值输入预测模型中，获得下一时间段的预测SOC值，包括：
将储能系统当前的SOC值和储能系统的对外功率输入公式中，以获得下一时间段的预测SOC值；
其中，△t为功率采样的时间间隔，在该时间间隔内默认储能系统的对外功率保持恒定(h)，SoC(t)为第t时刻的荷电状态，ζ为充放电系数，Pb.t为第t时刻储能系统的对外功率。
进一步，所述判断预测SOC值否则在合理区间内，包括：
判断预测SOC值是否在区间(49.98％，50％)中。
进一步，所述利用SOC范围优化模型计算出最优SOC范围，包括：
根据当前储能系统正常工作的SOC上限值和SOC下限值，利用SOC范围优化模型的目标函数，计算出最优SOC范围；
根据最优SOC范围计算出荷电状态偏移比率。
进一步，所述SOC范围优化模型的目标函数具体为：
minF(x)＝λ1f1+λ2f2+λ3f3+λ4f4
minf3＝|SoCoptmin-SoCmin|
minf4＝|SoCoptmax-SoCmax|
其中，SoCoptmin表示储能系统最优范围的下限值，SoCoptmax表示储能系统最优范围的上限值，SoCmin表示储能系统正常工作的下限值，SoCmax表示储能系统正常工作的上限值，uoptSoCmin(ti)表示初始时刻荷电状态SoC(t0)为SoCoptmin时，ti时刻的储能系统是否出现过充或过放；uoptSOCmax(ti)表示初始时刻荷电状态SoC(t0)为SoCoptmax时，ti时刻的储能系统是否出现过充或过放；
f1为最优SOC范围的上限SoCoptmax的目标函数；
f2为最优SOC范围的下限SoCoptmin的目标函数；
f3为最小化最优SOC范围下限SoCoptmin储能系统正常工作范围下限SoCmin间的距离的目标函数；
f4为最小化最优SOC范围上限SoCoptmax与储能系统正常工作范围上限SoCmax间的距离的目标函数；
λ1、λ2、λ3、λ4为相对应分项目标函数的权重系数，均大于0且权重系数之和为1。
进一步，所述根据最优SOC范围计算出荷电状态偏移比率，包括：
根据得到的最优SOC范围(SoCoptmin、SoCoptmax)和储能系统的实时SOC，利用以下公式计算荷电状态偏差比例Devsoc；
相应的，本发明还公开了一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制系统，包括：
采集模块，用于采集储能系统当前的SOC值；
预测模块，用于将当前的SOC值输入预测模型中，获得下一时间段的预测SOC值；判断模块，用于判断预测SOC值否则在合理区间内；
优化模块，用于当预测SOC值不在合理区间内时，利用SOC范围优化模型计算出最优SOC范围；
调整模块，用于根据最优SOC范围调整储能系统的SOC值。
相应的，本发明公开了一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制装置，包括：
存储器，用于存储新能源储能系统的SOC状态偏移控制程序；
处理器，用于执行所述新能源储能系统的SOC状态偏移控制程序时实现如上文任一项所述新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法的步骤。
对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明公开了一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法、系统及装置，能够在新能源(光伏、风电)储能系统运行的同时，得到实时的荷电状态。根据实时的荷电状态预测未来的荷电状态，当识别到未来的荷电状态异常后，采用Gurobi优化算法对SOC范围优化模型进行求解,得到储能系统最优的SOC的范围。最后，储能系统最优的SOC的范围，对新能源储能SOC进行修正，达到最佳SOC的范围，最终目的实现新能源系统达到最优的经济状态和稳定状态。
本发明在传统方案的基础上加上实时预测，实时协调控制修正工况，能够更快的优化储能系统的荷电状态。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式的方法流程图；
图2是本发明具体实施方式的系统结构图。
图中，1、采集模块；2、预测模块；3、判断模块；4、优化模块；5、调整模块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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所示，本实施例提供了一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法，包括如下步骤：
S1：采集储能系统当前的SOC值。
在具体实施方式中，本步骤具体为：采集储能系统当前的SOC值和储能系统的对外功率。
S2：将当前的SOC值输入预测模型中，获得下一时间段的预测SOC值。
在具体实时方式中，将储能系统当前的SOC值和储能系统的对外功率输入公式中，以获得下一时间段的预测SOC值。
其中，Δt为功率采样的时间间隔，在该时间间隔内默认储能系统的对外功率保持恒定(h)，SoC(t)为第t时刻的荷电状态，ζ为充放电系数，Pb.t为第t时刻储能系统的对外功率。放电时ζ＞1，说明放电过程中存在一定损耗，充电时ζ＜1，说明充电过程中也存在一定损耗。
S3：判断预测SOC值否则在合理区间内。
在具体实施方式中，判断预测SOC值是否在区间(49.98％，50％)中。若是，则无需进行调控，否则通过以下步骤进行SOC值的调整。
S4：当预测SOC值不在合理区间内时，利用SOC范围优化模型计算出最优SOC范围。
具体来说，首先根据当前储能系统正常工作的SOC上限值和SOC下限值，利用SOC范围优化模型的目标函数，计算出最优SOC范围；然后，根据最优SOC范围计算出荷电状态偏移比率。
在具体实施方式中，SOC范围优化模型的目标函数具体为：
minF(x)＝λ1f1+λ2f2+λ3f3+λ4f4
minf3＝|SoCoptmin-SoCmin|
minf4＝|SoCoptmax-SoCmax|
其中，SoCoptmin表示储能系统最优范围的下限值，SoCoptmax表示储能系统最优范围的上限值，SoCmin表示储能系统正常工作的下限值，SoCmax表示储能系统正常工作的上限值，uoptSoCmin(ti)表示初始时刻荷电状态SoC(t0)为SoCoptmin时，ti时刻的储能系统是否出现过充或过放；uoptSOCmax(ti)表示初始时刻荷电状态SoC(t0)为SoCoptmax时，ti时刻的储能系统是否出现过充或过放；
f1为最优SOC范围的上限SoCoptmax的目标函数；
f2为最优SOC范围的下限SoCoptmin的目标函数；
f3为最小化最优SOC范围下限SoCoptmin储能系统正常工作范围下限SoCmin间的距离的目标函数；
f4为最小化最优SOC范围上限SoCoptmax与储能系统正常工作范围上限SoCmax间的距离的目标函数；
λ1、λ2、λ3、λ4为相对应分项目标函数的权重系数，均大于0且权重系数之和为1。
S5：根据最优SOC范围调整储能系统的SOC值。
本实施例提供了一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法，能够在新能源储能系统运行的同时，得到实时的荷电状态。根据实时的荷电状态预测未来的荷电状态，当识别到未来的荷电状态异常后，采用Gurobi优化算法对SOC范围优化模型进行求解，得到储能系统最优的SOC的范围。最后，储能系统最优的SOC的范围，对新能源储能SOC进行修正，达到最佳SOC的范围，最终目的实现新能源系统达到最优的经济状态和稳定状态。
实施例二：
基于实施例一，如图2所示，本发明还公开了一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制系统，包括：采集模块1、预测模块2、判断模块3、优化模块4和调整模块5。
采集模块1，用于采集储能系统当前的SOC值。
采集模块1具体用于：采集储能系统当前的SOC值和储能系统的对外功率。
预测模块2，用于将当前的SOC值输入预测模型中，获得下一时间段的预测SOC值。
预测模块2具体用于：将储能系统当前的SOC值和储能系统的对外功率输入公式中，以获得下一时间段的预测SOC值。
其中，Δt为功率采样的时间间隔，在该时间间隔内默认储能系统的对外功率保持恒定(h)，SoC(t)为第t时刻的荷电状态，ζ为充放电系数，Pb.t为第t时刻储能系统的对外功率。放电时ζ＞1，说明放电过程中存在一定损耗，充电时ζ＜1，说明充电过程中也存在一定损耗。
判断模块3，用于判断预测SOC值否则在合理区间内。
判断模块3具体用于：判断预测SOC值是否在区间(49.98％，50％)中。若是，则无需进行调控，否则通过优化模块4和调整模块5进行SOC值的调整。
优化模块4，用于当预测SOC值不在合理区间内时，利用SOC范围优化模型计算出最优SOC范围。
优化模块4具体用于：根据当前储能系统正常工作的SOC上限值和SOC下限值，利用SOC范围优化模型的目标函数，计算出最优SOC范围；根据最优SOC范围计算出荷电状态偏移比率。
调整模块5，用于根据最优SOC范围调整储能系统的SOC值。
调整模块5具体用于：根据最优SOC范围确定调频方案，生成针对所述新能源储能调频的指令，使得所属新能源储能系统执行响应的调频指令，调节系统频率，最终完成对新能源储能SOC的修正，达到最佳SOC的范围。
实施例三：
本实施例公开了一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制装置，包括处理器和存储器；其中，所述处理器执行所述存储器中保存的新能源储能系统的SOC状态偏移控制程序时实现以下步骤：
1、采集储能系统当前的SOC值。
2、将当前的SOC值输入预测模型中，获得下一时间段的预测SOC值。
3、判断预测SOC值否则在合理区间内。
4、当预测SOC值不在合理区间内时，利用SOC范围优化模型计算出最优SOC范围。
5、根据最优SOC范围调整储能系统的SOC值。
进一步的，本实施例中的新能源储能系统的SOC状态偏移控制装置，还可以包括：
输入接口，用于获取外界导入的新能源储能系统的SOC状态偏移控制程序，并将获取到的新能源储能系统的SOC状态偏移控制程序保存至所述存储器中，还可以用于获取外界终端设备传输的各种指令和参数，并传输至处理器中，以便处理器利用上述各种指令和参数展开相应的处理。本实施例中，所述输入接口具体可以包括但不限于USB接口、串行接口、语音输入接口、指纹输入接口、硬盘读取接口等。
输出接口，用于将处理器产生的各种数据输出至与其相连的终端设备，以便于与输出接口相连的其他终端设备能够获取到处理器产生的各种数据。本实施例中，所述输出接口具体可以包括但不限于USB接口、串行接口等。
通讯单元，用于在新能源储能系统的SOC状态偏移控制装置和外部服务器之间建立远程通讯连接，以便于新能源储能系统的SOC状态偏移控制装置能够将镜像文件挂载到外部服务器中。本实施例中，通讯单元具体可以包括但不限于基于无线通讯技术或有线通讯技术的远程通讯单元。
键盘，用于获取用户通过实时敲击键帽而输入的各种参数数据或指令。
显示器，用于运行服务器供电线路短路定位过程的相关信息进行实时显示。
鼠标，可以用于协助用户输入数据并简化用户的操作。
综上所述，本发明能够实时预测、实施协调控制修正储能系统的SOC状态，提高了SOC状态的调控效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。
同理，在本发明各个实施例中的各处理单元可以集成在一个功能模块中，也可以是各个处理单元物理存在，也可以两个或两个以上处理单元集成在一个功能模块中。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后，还需要说明的是，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法、系统及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法，其特征在于，包括：
采集储能系统当前的SOC值；
将当前的SOC值输入预测模型中，获得下一时间段的预测SOC值；
判断预测SOC值否则在合理区间内；
当预测SOC值不在合理区间内时，利用SOC范围优化模型计算出最优SOC范围；
根据最优SOC范围调整储能系统的SOC值。
2.根据权利要求1所述的新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法，其特征在于，所述采集储能系统当前的SOC值具体为：
采集储能系统当前的SOC值和储能系统的对外功率。
3.根据权利要求1所述的新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法，其特征在于，所述将当前的SOC值输入预测模型中，获得下一时间段的预测SOC值，包括：
将储能系统当前的SOC值和储能系统的对外功率输入公式中，以获得下一时间段的预测SOC值；
其中，△t为功率采样的时间间隔，在该时间间隔内默认储能系统的对外功率保持恒定(h)，SoC(t)为第t时刻的荷电状态，ζ为充放电系数，Pb.t为第t时刻储能系统的对外功率。
4.根据权利要求1所述的新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法，其特征在于，所述判断预测SOC值否则在合理区间内，包括：
判断预测SOC值是否在区间(49.98％，50％)中。
5.根据权利要求1所述的新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法，其特征在于，所述利用SOC范围优化模型计算出最优SOC范围，包括：
根据当前储能系统正常工作的SOC上限值和SOC下限值，利用SOC范围优化模型的目标函数，计算出最优SOC范围；
根据最优SOC范围计算出荷电状态偏移比率。
6.根据权利要求5所述的新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法，其特征在于，所述SOC范围优化模型的目标函数具体为：
minF(x)＝λ1f1+λ2f2+λ3f3+λ4f4
minf3＝|SoCoptmin-SoCmin|
minf4＝|SoCoptmax-SoCmax|
其中，SoCoptmin表示储能系统最优范围的下限值，SoCoptmax表示储能系统最优范围的上限值，SoCmin表示储能系统正常工作的下限值，SoCmax表示储能系统正常工作的上限值，uoptSOCmin(ti)表示初始时刻荷电状态SoC(t0)为SoCoptmin时，ti时刻的储能系统是否出现过充或过放；uoptSOCmax(ti)表示初始时刻荷电状态SoC(t0)为SoCoptmax时，ti时刻的储能系统是否出现过充或过放；
f1为最优SOC范围的上限SoCoptmax的目标函数；
f2为最优SOC范围的下限SoCoptmin的目标函数；
f3为最小化最优SOC范围下限SoCoptmin储能系统正常工作范围下限SoCmin间的距离的目标函数；
f4为最小化最优SOC范围上限SoCoptmax与储能系统正常工作范围上限SoCmax间的距离的目标函数；
λ1、λ2、λ3、λ4为相对应分项目标函数的权重系数，均大于0且权重系数之和为1。
7.根据权利要求6所述的新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法，其特征在于，所述根据最优SOC范围计算出荷电状态偏移比率，包括：
根据得到的最优SOC范围(SoCoptmin、SoCoptmax)和储能系统的实时SOC，利用以下公式计算荷电状态偏差比例Devsoc；
8.一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集储能系统当前的SOC值；
预测模块，用于将当前的SOC值输入预测模型中，获得下一时间段的预测SOC值；判断模块，用于判断预测SOC值否则在合理区间内；
优化模块，用于当预测SOC值不在合理区间内时，利用SOC范围优化模型计算出最优SOC范围；
调整模块，用于根据最优SOC范围调整储能系统的SOC值。
9.一种新能源储能系统的SOC状态偏移控制装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储新能源储能系统的SOC状态偏移控制程序；
处理器，用于执行所述新能源储能系统的SOC状态偏移控制程序时实现如权利要求1至7任一项权利要求所述的新能源储能系统的SOC状态偏移控制方法的步骤。
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