WO2013097489A1

WO2013097489A1 - 兆瓦级电池储能电站实时功率控制方法及其系统

Info

Publication number: WO2013097489A1
Application number: PCT/CN2012/081485
Authority: WO
Inventors: 李相俊; 惠东; 来小康; 闫忠平; 雷为民; 张亮; 李又宁
Original assignee: 中国电力科学研究院; 国网新源张家口风光储示范电站有限公司; 国家电网公司
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2013-07-04
Also published as: CN103187750A; CN103187750B

Abstract

一种兆瓦级电池储能电站实时功率控制方法及其系统，该方法包括：实时读取电池储能电站的总功率需求和电站相关运行数据，对总功率需求和运行数据进行存储和管理；获得电池储能电站中各电池储能子单元的初始功率命令值；对各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断和修正，以确定待分配给各电池储能子单元的功率命令值；对各电池储能子单元的功率命令值汇总后输出至电池储能电站，以实现对电池储能电站的实时功率控制。该系统包括通讯模块（10）、数据存储与管理模块（20）、总功率初始分配控制模块（30）和实时调节模块（40）。该方法和系统可方便有效地实现对兆瓦级锂离子电池储能电站实时功率的控制和分配。

Description

兆瓦级电池储能电站实时功率控制方法及其系统

技术领域本发明属于智能电网以及能量存储与转换技术领域，具体涉及一种基于规则的大功率大容量兆瓦级电池储能电站的实时功率控制方法及其系统，尤其适用于大规模风光储联合发电系统中兆瓦级电池储能电站的电池功率及电池能量管理方法。背景技术

国家风光储输示范工程是国家电网公司建设坚强智能电网首批试点工程，以 "电网友好型"新能源发电为目标，以 "先进性、灵活性、示范性、经济性"为特点，是目前世界上规模最大、集风电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的可再生能源综合示范工程。其中，国家风光储输示范工程（一期）拟建设风电 100丽、光伏发电 40丽和储能装置 20丽 (包含 14丽磷酸铁锂电池储能系统、 2丽全钒液流电池储能系统、 4丽钠硫电池储能系统）。

随着锂离子电池及其集成技术的不断发展，应用锂电池储能电站去实现平滑风光功率输出、跟踪计划发电、参与系统调频、削峰填谷、暂态有功出力紧急响应、暂态电压紧急支撑等多种应用，已成为了一种可行方案。其中关键问题之一，是掌握大规模锂电池储能电站综合控制技术。

从电池储能的角度来说，过度的充电和过度的放电都会对电池的寿命造成影响。因此，监控好电池荷电状态、在储能电站内部合理分配好总功率需求，并将电池的荷电状态控制在一定范围内是必要的。

目前有关基于兆瓦级大功率大容量锂离子电池储能电站的总功率实时控制方面的专利、文献、技术报告等非常少，需要深入研究和探索大规模电池储能电站综合控制和并网运行的核心技术，解决大规模电池储能电站协调控制及能量管理的关键问题。发明内容

针对上述问题，本发明的目的之一在于提供一种操作方便、易于实现的兆瓦级电池储能电站的实时功率控制方法，该方法能够同时满足储能电站的实时总功率需求和大容量电池储能电站存储能量的实时监管要求。

本发明的控制方法是通过如下技术方案实现的：一种兆瓦级电池储能电站实时功率控制方法，包括以下步骤：

步骤 A，实时读取电池储能电站的总功率需求和该电站的相关运行数据，并对上述总功率需求和运行数据进行存储和管理；

步骤 B，根据电池储能电站总功率需求来判断电池储能电站的状态，并通过相应的预设规则来获得电池储能电站中各电池储能子单元的初始功率命令值；

步骤 C，对各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断和修正，以确定待分配给各电池储能子单元的功率命令值；

步骤 D，对待分配给各电池储能子单元的功率命令值进行汇总后输出至电池储能电站，以实现对各电池储能子单元进行功率分配和对电池储能电站的实时功率控制。

其中，所述电池储能电站的相关运行数据包括：电池储能电站中各电池储能子单元的可控状态值、荷电状态值、最大允许放电功率、最大允许充电功率和额定功率。

其中，所述步骤 B包括如下步骤：

判断电池储能电站的状态；

当电池储能电站总功率需求为正值时，表示该电池储能电站将处于放电状态，则通过第一预设规则获得各电池储能子单元的初始功率命令值；

当电池储能电站总功率需求为负值时，表示该电池储能电站将处于充电状态，则通过第二预设规则获得各电池储能子单元的初始功率命令值；

当电池储能电站总功率需求为零时，表示该电池储能电站将处于零功率状态，则直接将所有电池储能子单元的功率命令值设置为零。

其中，所述第一预设规则包括：

1 )当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值; / ^¾时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为上述比例值与相应可控电池储能子单元最大允许放电功率的乘积；

2)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于预设值; / ^¾且小于 ^¾时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的荷电状态值占当前所有可控电池储能子单元荷电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站总功率需求；

3)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值小于等于预设值; / ^¾时，

首先，计算各电池储能子单元的当前可用最大放电功率特征值；然后，按照最大放电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前所有可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值;^ ^¾为条件，采用排除法计算出符合上述条件的最少个数电池储能子单元；

最后，上述最少个数电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的荷电状态值占当前最少个数可控电池储能子单元荷电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求；其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为 0。

所述第二预设规则包括：

1 )当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于等于预设值;^ ^¾时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为上述比例值与相应可控电池储能子单元最大允许充电功率的乘积；

2)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于预设值 ^¾且小于 ^¾时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的放电状态值占各可控电池储能子单元放电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求；

3)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值小于等于预设值； 7_S ^¾时，

首先，计算各电池储能子单元的当前可用最大充电功率特征值；

然后，按照最大充电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值;^ ^¾为条件，采用排除法计算出符合上述条件的最少个数电池储能子单元; 最后，上述最少个数电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的放电状态值占当前最少个数可控电池储能子单元放电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求；其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为 0;

上述步骤中，所述可控电池储能子单元最大允许放、充电功率总和为各可控电池储能子单元的最大允许放、充电功率之和，可控电池储能子单元荷电、放电状态值总和为各可控电池储能子单元的荷电、放电状态值之和。所述可控电池储能子单元最大允许放电功率为电池储能子单元的可控状态值与其最大允许放电功率的乘积，可控电池储能子单元的荷电状态值为电池储能子单元的可控状态值与其荷电状态值的乘积，可控电池储能子单元最大允许充电功率为电池储能子单元的可控状态值与其最大允许充电功率的乘积，可控电池储能子单元的放电状态值为电池储能子单元的可控状态值与其放电状态值的乘积。放电状态值（SOD: State of Discharge) 等于 1减去其荷电状态值（SOC: State of Charge )。

其中，当电池储能子单元可控时，该子单元的可控状态值为 1 ; 否则值为 0。

其中，所述; /放电和充电的取值范围为 0.7〜0.9，所述放电和电的取值范围为 0.2〜0.4，所述 7c放电和 ^电的取值范围为 0.7〜0.9。

其中，所述步骤 C包括如下步骤：

对步骤 B计算出的各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断，看是否有违反各电池储能子单元最大允许放电功率及最大允许充电功率限制的情况发生，如果有，则对各电池储能子单元进行在线修正和再计算；如没有，则将步骤 B计算出的电池储能子单元的初始功率命令值设置为其功率命令值。

其中，所述在线修正和再计算的方法包括如下步骤：

当电池储能电站总功率需求为正值时，如果发生任一电池储能子单元的初始功率命令值违反该子单元最大允许放电功率限值（即任一电池储能子单元的初始功率命令值大于该子单元最大允许放电功率）的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许放电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值为余下各可控电池储能子单元最大允许放电功率占当前余下各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求与满足上述情况的各电池储能子单元最大允许放电功率总和的差值。

当电池储能电站总功率需求为负值时，如果发生任一电池储能子单元的初始功率命令值违反其最大允许充电功率限值（即任一电池储能子单元初始功率命令值的绝对值大于该子单元最大允许充电功率的绝对值）的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许充电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值为余下的各可控电池储能子单元最大允许充电功率占余下的所有可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求与满足上述情况的各电池储能子单元最大允许充电功率总和的差值。本发明的另一目的在于提出一种兆瓦级电池储能电站实时功率控制系统，该系统包括：通讯模块，用于实时读取电池储能电站的实时总功率需求和电站的相关运行数据，以及将各电池储能子单元的功率命令值输出至电池储能电站，实现对电池储能电站中的各电池储能子单元进行功率分配；数据存储与管理模块，用于存储和管理实时总功率需求和相关运行数据，以及将实时调节模块返回的各电池储能子单元的功率命令值汇总后传至通讯模块进行输出；

总功率初始分配控制模块，用于根据电池储能电站总功率需求来判断电池储能电站将处于的状态，并通过相应的预设规则来计算各电池储能子单元的初始功率命令值；和

实时调节模块，用于对各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断和修正，以确定各电池储能子单元的功率命令值。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：

本发明提供一种兆瓦级电池（锂电池或钠硫电池）储能电站实时功率控制方法及其系统具有操作方便、在实际应用中易于实现和掌握等优点，该方法和系统主要是结合可表示电池储能子单元实时功率特性的允许充放电能力（即，各电池储能子单元最大允许放电功率，各电池储能子单元最大允许充电功率等）及可表示电池储能子单元存储能量特性的荷电状态

SOC, 基于给定的判断基准对电池储能电站的总功率需求值进行在线分配，在实现了实时分配电池储能电站总功率需求的同时，还实现了并网用兆瓦级电池储能电站的能量管理及实时控制。附图说明

图 1是兆瓦级锂离子电池储能电站实施例的系统示意图；

图 2是兆瓦级锂离子电池储能电站实时功率分配控制系统实施例的结构示意图；图 3是总功率初始分配控制模块实施例的结构示意图；

图 4是实时调节模块实施例的结构示意图；

图 5是兆瓦级锂离子电池储能电站实时功率控制方法实施例的流程框图。具体实施方式

本发明的控制方法和系统可以应用于锂离子电池储能电站或钠硫电池储能电站，下面以锂离子电池为例、结合附图对本发明的控制方法和系统作进一步的详细说明。

如图 1所示，锂离子电池储能电站中包括双向变流器和多个锂离子电池储能子单元，通过双向变流器可执行对锂离子电池储能子单元的启停控制及充放电功率指令等。

图 2示出了锂离子电池储能电站实时功率分配控制系统实施例的结构框图。如图 2所示，本例的控制系统是通过设置在远程服务器中的通讯模块 10、数据存储与管理模块 20、总功率初始分配控制模块 30和实时调节模块 40实现的。该控制系统中的通讯模块 10与电池储能电站通过有线或无线网络进行连接，来完成该控制系统与锂离子电池储能电站之间的数据交互和通信，从而实现为电池储能电站中各锂离子电池储能子单元进行功率分配，以及对电池储能电站进行实时功率监控，其中，

通讯模块 10，用于接收锂离子电池储能电站的实时总功率需求值和该电站的相关运行数据，以及将待分配给各锂离子电池储能子单元的功率命令值输出至电池储能电站。

数据存储与管理模块 20，用于存储和管理锂离子电池储能电站的实时总功率需求值和相关运行数据（该数据可包括实时数据和历史数据）；而且负责将计算出的各锂离子电池储能子单元功率命令值进行汇总、并赋值给相关的接口变量，供远程服务器通过通讯模块进行调用。

总功率初始分配控制模块 30，用于实时确定各锂离子电池储能子单元初始功率命令值。实时调节模块 40，用于计算和确定待分配给各锂离子电池储能子单元的功率命令值。如图 3所示，所述总功率初始分配控制模块包括：

判断模块，用于根据电池储能电站当前总功率需求来判断电池储能电站的状态：当电池储能电站当前总功率需求为正值时，表示该电池储能电站将处于放电状态，则通过第一执行模块计算各电池储能子单元的初始功率命令值；当电池储能电站当前总功率需求为负值时，表示该电池储能电站将处于充电状态，则通过第二执行模块计算各电池储能子单元的初始功率命令值；当电池储能电站的当前总功率需求值为零时，表示该电池储能电站将处于零功率状态，则通过第三执行模块直接设置各电池储能机组的功率命令值；

第一执行模块，用于当电池储能电站将处于放电状态时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；

第二执行模块，用于当电池储能电站将处于充电状态时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；和

第三执行模块，用于直接设置所有电池储能子单元的功率命令值为零。其中，所述第一执行模块包括：

第一执行子单元 I，用于当锂离子电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控锂离子电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于; / ^¾时，计算各锂离子电池储能子单元的初始功率命令值；

第一执行子单元 II，用于当锂离子电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于 ;7 ^¾且小于 ^¾时，计算各锂离子电池储能子单元的初始功率命令值；和

第一执行子单元 III，用于当锂离子电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值小于等于; 7 ^¾时，

首先，计算各锂离子电池储能子单元的当前可用最大放电功率特征值；

然后，按照最大放电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于;^ ^¾为条件，采用排除法计算出最少个数电池储能子单元；

最后，重新计算最少个数锂离子电池储能子单元的初始功率命令值，其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为 0; 所述第二执行模块包括：

第二执行子单元 I，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于等于;^ ^¾时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；

第二执行子单元 II，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于 ^¾且小于 ^¾时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；和

第二执行子单元 III，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值小于等于 ^¾时，

然后，按照最大充电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于等于;^ ^¾为条件，采用排除法计算出最少个数电池储能子单元；

最后，重新计算最少个数电池储能子单元的初始功率命令值，其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为 0。如图 4所示，所述实时调节模块包括：

实时诊断单元，用于对各锂离子电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断，看是否有违反各电池储能子单元最大允许放电功率及最大允许充电功率限制的情况发生；和计算单元，用于根据实时诊断单元的诊断结果，进行在线修正和再计算或者直接将相应电池储能子单元的初始功率命令值设置为其功率命令值。

其中，所述计算单元包括：

第一计算子单元，用于当锂离子电池储能电站将处于放电状态时，如果发生任一锂离子电池储能子单元的初始命令值大于其最大允许放电功率的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许放电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值重新计算；

第二计算子单元，用于当锂离子电池储能电站将处于充电状态时，如果发生任一锂离子电池储能子单元的初始命令值违反其最大允许充电功率限制的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许充电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值重新计算；和

第三计算子单元，用于直接将相应锂离子电池储能子单元的初始功率命令值设置为其功率命令值。图 5示出了本例中基于规则的兆瓦级锂离子电池储能电站实时功率控制方法框图。下面结合具体实施步骤，对各规则及其实施方式进行详细说明，该方法包括下述步骤：

步骤 A、通过通讯模块 10读取数据是读取上位机下发的锂离子电池储能电站总功率需求值和锂离子电池储能电站的相关运行数据，然后将上述总功率需求值和相关运行数据传至数据存储与管理模块 20进行存储和管理。

步骤 B、基于总功率初始分配控制模块，实时计算出储能电站中各锂离子电池储能子单元初始功率命令值。

步骤 C、基于实时调节模块，对各锂离子电池储能子单元初始功率命令值进行实时诊断和修正后，以确定待分配给各电池储能子单元的功率命令值；

步骤 D、将步骤 C计算出的待分配给各锂离子电池储能子单元的功率命令值在数据存储与管理模块进行汇总后，通过通讯模块输出至锂离子电池储能电站。在步骤 A中，通讯模块 10除了实时读取锂离子电池储能电站的总功率需求外，所读取的电池储能电站的相关运行数据包括：电池储能电站中各电池储能子单元的可控状态值、荷电状态值、最大允许放电功率、最大允许充电功率和额定功率。

在步骤 B中，所述各电池储能子单元初始功率命令值的计算方法如下：

先判断当前锂离子电池储能电站的状态，然后再根据各锂离子电池储能子单元的状态分别基于相应的预设规则来计算各锂离子电池储能子单元的初始功率命令值：

1 )当锂离子电池储能电站总功率需求为正值时，表示该储能电站将处于放电状态，则基于各电池储能子单元的荷电状态（SOC)值和最大允许放电功率值，通过下式 (1)-(8)计算各电池储能子单元的初始功率命令值 i ³⁴⁶： 2. 1 规则 A:

最大允许放电

、"厂

i=l

当满足上式（1)时，如下式 (2)所示，计算各电池储能子单元的初始功率命令值:

„ p最大允许放电

^初刀始始 ― )总需求

^L ' ；)最大允许放电'

i=l

2. 2 规则 B:

i=l

当满足上式 (3)时，如下式 (4)所示，计算各锂离子电池储能子单元的初始功率命令值:

初始 = u_iSOC_i 总需求

(4) i=l

2. 3 规则 C: （5)

当满足上式 (5)时，首先，基于排除法计算出能满足式 (7)的最少的储能子单元个数及其组合方式。即，先基于下式 (6)计算，各锂离子电池储能子单元 i的当前可用最大放电功率特征值/ i ^¾：

然后，基于排除法，以/ i ^¾由小至大的顺序，逐个排除锂离子电池储能子单元 i，直到计算出能满足下式 (7)的最少的储能子单元个数为止。

p总需求

锂 >„放电 _ίΓΊ\

≥ (7)

)最大允许放电

∑ 』

ii==ll

最后，基于下式 (8)，计算个锂离子电池储能子单元 i的初始功率命令值:

剩余 -Z^. 个锂离子电池储能子单元的初始功率命令值均设为 0。

2)当锂离子电池储能电站总功率需求为负值时，表示该电池储能电站将处于充电状态，则基于各电池储能子单元的放电状态（SOD)值和最大允许充电功率值，通过下式 (9)-(17) 计算各电池储能子单元初始功率命令值 i ³⁴⁶：

2.4 规则 D:

当满足上式 (9)时，如下式（10)所示，计算各电池储能子单元的初始功率命令值:

(10)

2.5 规则 E: 充电 <

当满足式（11)时，如下式（12)-(13)，计算各锂离子电池储能子单元的初始功率命令值:

—总需求 (12) 锂

SOD, =l_SOC; (13)

2.6 规则 F:

当满足上式 (14)时，基于排除法计算出能满足下式 (16)的最少的储能子单元个数及其组合方式。即，先基于下式（15)计算，各锂离子电池储能子单元 i的当前可用最大充电功率特征值 /i 电： p最大允许充电

充电 Ι^ ΐ^

^Α· = ^ ^ (¹⁵) 然后，基于排除法，以由小至大的顺序，逐个排除锂离子电池储能子单元 i，直到计算出能满足下式 (16)的最少个数的储能子单元为止。

然后，基于下式 (17)，计算！^ 个锂离子电池储能子单元 i的初始功率命令值:

( Λ η· v¹ '、

剩余 -zi 个锂离子电池储能子单元的初始功率命令值均设为 0

3 )当电池储能电站当前总功率需求值 /¾^¾^^¾为零时，表示该电池储能电站将处于零功率状态，无须通过预设规则来计算电池储能子单元的初始功率命令值，而是直接将所有电池储能子单元的功率命令值设置为 0

式（1 ) - ( 17 ) 中，为号电池储能子单元的可控状态值，该状态通过步骤 A读取，当该电池储能子单元可控时，此状态值为 1，其他值为 0; SOC,为号电池储能子单元的荷电状态值； SOD,.为号电池储能子单元的放电状态值; 为锂离子电池储能子单元的总个数， L 和 ί,ί均为满足条件的最少电池储能子单元个数；为 i号锂离子电池储能子单元的额定功率；为号锂离子电池储能子单元的最大允许放电功率；为号锂离子电池储能子单元的最大允许充电功率。

上述各式中， /^^¾、为储能 ¾ 将^ 放¾状^0^、储能 ¾ 前、功率

需求占储能电站当前可控储能子单元最大允许放电功率总和的比例； η 、电、 η ^为储能电站将处于充电状态时，储能电站当前总功率需求占储能电站当前可控储能子单元最大允许充电功率总和的比例。

上述各项规则中，

1 ) ^^¾和^^¾*的取值范围可设定为 0.7至 0.9。以7^^5¾ = 7₇^^¾ = 0.5为佳，

2) 电和放电的取值范围可设定为 0.2至 0.4。以电 = 77】夂电 = 0.3为佳， 3 ) 77c?电和^放电的取值范围可设定为 0.7至 0.9。以；7 电 = 77 电 = .S为佳。在步骤 C中，实时调节模块通过下述方法实时修正各电池储能子单元的初始功率命令值：

1 )当锂离子电池储能电站总功率需求为正值时，表示该电池储能电站将处于放电状态，则基于下式 (18)-(20)确定各电池储能子单元功率命令值：

3. 1 规则 G:

ρ初始 \ ρ最大允许放电

" 〉尸'' (i=l, -, L) (¹⁸) 当有任何一个电池储能子单元 i的初始功率命令值/ ^满足上式 (18)时，计算出相应个数

N, 并将相应子单元 i的功率命令值均如下式 (19)进行限制。

n _ jo最大允许放电 _{1 fVl} 尸'' ⁼ " (i=l, -, Ν) (¹⁹) 然后，基于下式 (20)，重新计算余下（L-N) 个锂离子电池储能子单元的功率命令值：最大允许放电、

P, =

2 )当锂离子电池储能电站总功率需求 i¾ ^ 为负值时，表示该电池储能电站将处于充电状态，则基于下式 (21)-(23)确定各电池储能子单元功率命令值：

3. 2 规则 H:

当有任何一个电池储能子单元 i的初始功率命令值/ ^满足上式 (21)时，计算出相应个数 M，并将相应子单元 i的功率命令值均如下式 (22)进行限制。

p jD最大允许充电 / \ 尸'' (i = 1， -, Μ) (²²) 然后，基于下式 (23)，重新计算余下 (L-M)个锂离子电池储能子单元的功率命令值： u ·ρ最大允许充电 Λ

Ρ = P .需求 — ^ (_Μ,_ρ,最大允许充电) (23) 最大允许充电式 (18)-(23)， J为锂离子电池储能子单元的总个数， N和 M分别为部分锂离子电池储能子单元的个数。

采用上述技术方案，本发明具有在线分配锂离子电池储能电站的总功率需求，实时监控 SOC值等功能，从而准确、便捷、有效的实现了对锂离子电池储能电站的实时功率控制和对储能电站中各锂离子电池储能子单元的功率分配功能。

如果只是根据电池储能电站总功率需求和各电池储能子单元荷电状态值（SOC) 直接计算电池储能电站中各电池储能子单元的功率命令值，则可能出现电池储能子单元功率命令值超过其允许充、放电功率（深度）上下极限的情况，当出现这种超限情况时，如不及时进行自适应修正和在线处理，会因下发功率命令值超出设备工作能力而导致对各电池储能子单元分配功率误差变大，并存在难以满足电池储能电站总功率需求的弊端；正由于本发明增加了 "通过先判断电池储能电站的状态，再通过相应的预设规则分别来计算电池储能电站中各电池储能子单元的初始功率命令值，同时有效考虑可表示电池储能子单元实时功率特性的允许充放电能力约束条件（即，各电池储能子单元最大允许放电功率，各电池储能子单元最大允许充电功率等约束条件）至控制算法和系统中 "等步骤，所以不仅克服了上述弊端，还对电池储能电站中的各电池储能子单元产生了更好的在线分配和实时监控的效果，更便于应用及实现。最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，结合上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims

权利要求

1、一种兆瓦级电池储能电站实时功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤 A，实时读取电池储能电站的总功率需求和该电站的相关运行数据，并对上述总功率需求和相关运行数据进行存储；

步骤 C，对各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断和修正，以确定各电池储能子单元的功率命令值；

步骤 D，对各电池储能子单元的功率命令值进行汇总后输出至电池储能电站。

2、如权利要求 1所述的控制方法，其特征在于，在步骤 A中，所述电池储能电站的相关运行数据包括：电池储能电站中各电池储能子单元的可控状态值、荷电状态值、最大允许放电功率、最大允许充电功率和额定功率。

3、如权利要求 1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤 B具体包括：

判断电池储能电站的状态；

4、如权利要求 3所述的控制方法，其特征在于，

所述第一预设规则包括：

1 )当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值 *时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为上述比例值与相应可控电池储能子单元最大允许放电功率的乘积；

2)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于预设值且小于时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的荷电状态值占当前所有可控电池储能子单元荷电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站总功率需求； 3)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值小于等于预设值时，

首先，计算各电池储能子单元的当前可用最大放电功率特征值；

然后，按照最大放电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前所有可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值为条件，采用排除法计算符合上述条件的最少个数电池储能子单元；最后，上述最少个数电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的荷电状态值占当前最少个数可控电池储能子单元荷电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求；其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为 0。

所述第二预设规则包括：

1 ) 当电池储能电站的总功率需求 ^^*占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于等于预设值时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为上述比例值与相应可控电池储能子单元最大允许充电功率的乘积；

2)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于预设值且小于时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的放电状态值占各可控电池储能子单元放电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求；

3)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值小于等于预设值 *时，

然后，按照最大充电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值; 7_e ^¾*为条件，采用排除法计算出符合上述条件的最少个数电池储能子单元; 最后，上述最少个数电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的放电状态值占当前最少个数可控电池储能子单元放电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求；其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为 0;

所述电池储能子单元的放电状态值等于 1减去该子单元的荷电状态值；所述可控电池储能子单元最大允许放电功率、可控电池储能子单元最大允许充电功率、可控电池储能子单元荷电状态值和可控电池储能子单元放电状态值等于电池储能子单元的可控状态值分别与该子单元最大允许放电功率、最大允许充电功率、荷电状态值和放电状态值的乘积；当电池储能子单元可控时，该子单元的可控状态值为 1 ; 否则值为 0。

5、如权利要求 4所述的控制方法，其特征在于，所述 *和的取值范围为 0.7〜0.9，所述^她和充电的取值范围为 0.2〜0.4，所述/ ^电和 /^电的取值范围为 0.7〜0.9。

6、如权利要求 1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤 C具体包括：

对步骤 B计算出的各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断，看是否有违反各电池储能子单元最大允许放电功率及最大允许充电功率限制的情况发生，如果有，则对各电池储能子单元进行在线修正和再计算；如没有，则将步骤 B计算出的各电池储能子单元的初始功率命令值设置为其功率命令值。

7、如权利要求 6所述的控制方法，其特征在于，所述在线修正和再计算的方法具体包括: 当电池储能电站总功率需求为正值时，如果发生任一电池储能子单元的初始功率命令值违反该子单元最大允许放电功率的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许放电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值为余下的可控电池储能子单元最大允许放电功率占当前余下所有的可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求与满足上述情况的各电池储能子单元最大允许放电功率总和的差值。

当电池储能电站总功率需求为负值时，如果发生任一电池储能子单元的初始功率命令值违反该子单元最大允许充电功率限值的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许充电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值为余下的可控电池储能子单元最大允许充电功率占余下所有的可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求与满足上述情况的各电池储能子单元最大允许充电功率总和的差值。

8、一种兆瓦级电池储能电站实时功率控制系统，其特征在于，该系统包括：

通讯模块，用于实时读取电池储能电站的实时总功率需求和该电站的相关运行数据，以及将各电池储能子单元的功率命令值输出至电池储能电站；

数据存储与管理模块，用于存储和管理实时总功率需求和相关运行数据，以及将实时调节模块返回的各电池储能子单元的功率命令值汇总后传至通讯模块进行输出；

9、如权利要求 8所述的控制系统，其特征在于，所述总功率初始分配控制模块包括：判断模块，用于判断电池储能电站的状态：当电池储能电站当前总功率需求为正值时，表示该电池储能电站将处于放电状态，则通过第一执行模块计算各电池储能子单元的初始功率命令值；当电池储能电站当前总功率需求为负值时，表示该电池储能电站将处于充电状态，则通过第二执行模块计算各电池储能子单元的初始功率命令值；当电池储能电站的当前总功率需求值为零时，表示该电池储能电站将处于零功率状态，则通过第三执行模块直接设置各电池储能机组的功率命令值；

第三执行模块，用于将所有电池储能子单元的功率命令值直接设置为零。

10、如权利要求 9所述的控制系统，其特征在于，所述第一执行模块包括：

第一执行子单元 I，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；

第一执行子单元 II，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于且小于时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；和

第一执行子单元 III，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值小于等于时，

然后，按照最大放电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于; 7^*为条件，采用排除法计算出最少个数电池储能子单元；

最后，重新计算最少个数电池储能子单元的初始功率命令值，其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为 0_; 所述第二执行模块包括：

第二执行子单元 I，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于等于 ^¾ *时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；

第二执行子单元 II，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于 ^¾*且小于 ^¾*时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；和

第二执行子单元 III，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值小于等于 ^¾*时，

然后，按照最大充电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于等于; 7 *为条件，采用排除法计算出最少个数电池储能子单元；

最后，重新计算最少个数电池储能子单元的初始功率命令值，其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为 0。

11、如权利要求 8所述的控制系统，其特征在于，所述实时调节模块包括：

实时诊断单元，用于对各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断，看是否有违反各电池储能子单元最大允许放电功率及最大允许充电功率限制的情况发生；和

计算单元，用于根据实时诊断单元的诊断结果，进行在线修正和再计算或者直接将相应电池储能子单元的初始功率命令值设置为其功率命令值。

12、如权利要求 11所述的控制系统，其特征在于，所述计算单元包括：

第一计算子单元，用于当电池储能电站将处于放电状态时，如果发生任一电池储能子单元的初始命令值大于其最大允许放电功率的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许放电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值重新计算；

第二计算子单元，用于当电池储能电站将处于充电状态时，如果发生任一电池储能子单元的初始命令值违反其最大允许充电功率限制的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许充电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值重新计算；和

第三计算子单元，用于将相应电池储能子单元的初始功率命令值设置为其功率命令值。