一種分布式儲(chǔ)能電池的能量管理方法及控制器、系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能源控制領(lǐng)域，尤其涉及一種分布式儲(chǔ)能電池的能量管理方法及控制 器、系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石化能源逐漸緊張，含有復(fù)合式新型能源的微電網(wǎng)技術(shù)得到了 越來越多的重視與應(yīng)用，微電網(wǎng)是一組微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的一個(gè)能夠 實(shí)現(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)。而儲(chǔ)能電池是保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要組成， 通過對(duì)儲(chǔ)能電池的充放電控制，可提高供電可靠性、改善電能質(zhì)量等?；谙到y(tǒng)運(yùn)行成本、 能源效率等因素，對(duì)于儲(chǔ)能電池實(shí)行能量管理能夠有效地使電池的充放電W及各種電源的 能量分配得到優(yōu)化。
[0003] 然而，電池的頻繁充放和過充過放將會(huì)對(duì)電池本體造成極大的損害。在現(xiàn)有技術(shù) 中，通過在微電網(wǎng)的運(yùn)行過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)，并根據(jù)大電網(wǎng)的負(fù)荷情況 或者電價(jià)在用電的峰時(shí)段、谷時(shí)段與平時(shí)段的變化采用不同的能量?jī)?yōu)化策略，從而控制儲(chǔ) 能電池的充放電。現(xiàn)有技術(shù)所采用的能量?jī)?yōu)化策略只考慮儲(chǔ)能電池的容量狀態(tài)，忽略了電 池在不同老化程度下的充放電功率和充放電次數(shù)限制，影響電池壽命。此外，能量管理的實(shí) 施監(jiān)測(cè)對(duì)象單一，僅僅針對(duì)單個(gè)用戶單元中的儲(chǔ)能電池進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并不能面向多個(gè)用戶單 元中的儲(chǔ)能電池，阻礙了微電網(wǎng)的快速發(fā)展和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種儲(chǔ)能電池的能量管理的方法及控制器、系統(tǒng)，可根據(jù)多個(gè) 用戶單元的儲(chǔ)能電池的不同狀態(tài)控制儲(chǔ)能電池充放電，延長(zhǎng)電池壽命。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供一種儲(chǔ)能電池的能量管理的方法，包括：
[0006] 獲取至少一個(gè)用戶單元的電價(jià)數(shù)據(jù)、可再生能源發(fā)電功率數(shù)據(jù)、負(fù)載功率數(shù)據(jù)W 及儲(chǔ)能電池狀態(tài)數(shù)據(jù)；
[0007] 根據(jù)預(yù)設(shè)的能量管理目標(biāo)選取能量管理模型；
[0008] 基于所述選取的能量管理模型，根據(jù)所述電價(jià)數(shù)據(jù)、所述可再生能源發(fā)電功率數(shù) 據(jù)、所述負(fù)載功率數(shù)據(jù)W及所述儲(chǔ)能電池狀態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算所述至少一個(gè)用戶單元的儲(chǔ)能電池 在預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的充電功率和/或放電功率；
[0009] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)時(shí)段W及所述計(jì)算得到的充電功率和/或放電功率制定電池充放 電時(shí)間表；
[0010] 發(fā)送所述電池充放電時(shí)間表給電池管理器，W使所述電池管理器根據(jù)所述電池充 放電時(shí)間表控制所述儲(chǔ)能電池工作。
[0011] 在本發(fā)明實(shí)施例第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述獲取至少一個(gè)用戶單 元的電價(jià)數(shù)據(jù)、可再生能源發(fā)電功率數(shù)據(jù)、負(fù)載功率數(shù)據(jù)W及儲(chǔ)能電池狀態(tài)數(shù)據(jù)包括：
[0012] 向所述至少一個(gè)用戶單元的電價(jià)獲取計(jì)算器、可再生能源發(fā)電功率計(jì)算器、負(fù)載 功率計(jì)算器w及所述電池管理器發(fā)送獲取數(shù)據(jù)指令；
[0013] 接收所述至少一個(gè)用戶單元的電價(jià)獲取計(jì)算器發(fā)送的電價(jià)數(shù)據(jù)、所述可再生能源 發(fā)電功率計(jì)算器發(fā)送的所述可再生能源發(fā)電功率數(shù)據(jù)、所述負(fù)載功率計(jì)算器發(fā)送的所述負(fù) 載功率數(shù)據(jù)W及所述電池管理器發(fā)送的所述儲(chǔ)能電池狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0014] 結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例第一方面的實(shí)現(xiàn)方式，在本發(fā)明實(shí)施例第一方面的第二種可能 的實(shí)現(xiàn)方式中，所述能量管理模型包括削峰填谷模型W及差價(jià)收益模型，所述削峰填谷模 型W所述至少一個(gè)用戶單元的電網(wǎng)輸入功率與負(fù)載功率平均值的差值的累加值最小作為 目標(biāo)函數(shù)，所述差價(jià)收益模型W根據(jù)所述至少一個(gè)用戶單元的所述可再生能源發(fā)電功率的 平均值、所述儲(chǔ)能電池的充電功率和放電功率而得到的收益最大為目標(biāo)函數(shù)。
[0015] 結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在本發(fā)明實(shí)施例第一方面 的第H種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，若所述能量管理模型為所述削峰填谷模型，則所述削峰填谷 模型的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
[0016]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種分布式儲(chǔ)能電池的能量管理方法，其特征在于，包括： 獲取至少一個(gè)用戶單元的電價(jià)數(shù)據(jù)、可再生能源發(fā)電功率數(shù)據(jù)、負(fù)載功率數(shù)據(jù)以及儲(chǔ) 能電池狀態(tài)數(shù)據(jù)； 根據(jù)預(yù)設(shè)的能量管理目標(biāo)選取能量管理模型； 基于所述選取的能量管理模型，根據(jù)所述電價(jià)數(shù)據(jù)、所述可再生能源發(fā)電功率數(shù)據(jù)、所 述負(fù)載功率數(shù)據(jù)以及所述儲(chǔ)能電池狀態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算所述至少一個(gè)用戶單元的儲(chǔ)能電池在預(yù) 設(shè)時(shí)段內(nèi)的充電功率和/或放電功率； 根據(jù)所述預(yù)設(shè)時(shí)段以及所述計(jì)算得到的充電功率和/或放電功率制定電池充放電時(shí) 間表； 發(fā)送所述電池充放電時(shí)間表給電池管理器，以使所述電池管理器根據(jù)所述電池充放電 時(shí)間表控制所述儲(chǔ)能電池工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取至少一個(gè)用戶單元的電價(jià)數(shù)據(jù)、 可再生能源發(fā)電功率數(shù)據(jù)、負(fù)載功率數(shù)據(jù)以及儲(chǔ)能電池狀態(tài)數(shù)據(jù)包括： 向所述至少一個(gè)用戶單元的電價(jià)獲取計(jì)算器、可再生能源發(fā)電功率計(jì)算器、負(fù)載功率 計(jì)算器以及所述電池管理器發(fā)送獲取數(shù)據(jù)指令； 接收所述至少一個(gè)用戶單元的電價(jià)獲取計(jì)算器發(fā)送的電價(jià)數(shù)據(jù)、所述可再生能源發(fā)電 功率計(jì)算器發(fā)送的所述可再生能源發(fā)電功率數(shù)據(jù)、所述負(fù)載功率計(jì)算器發(fā)送的所述負(fù)載功 率數(shù)據(jù)以及所述電池管理器發(fā)送的所述儲(chǔ)能電池狀態(tài)數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述能量管理模型包括削峰填谷模型以 及差價(jià)收益模型，所述削峰填谷模型以所述至少一個(gè)用戶單元的電網(wǎng)輸入功率與負(fù)載功率 平均值的差值的累加值最小作為目標(biāo)函數(shù)，所述差價(jià)收益模型以根據(jù)所述至少一個(gè)用戶單 元的所述可再生能源發(fā)電功率的平均值、所述儲(chǔ)能電池的充電功率和放電功率而得到的收 益最大為目標(biāo)函數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，若所述能量管理模型為所述削峰填谷模 型，則所述削峰填谷模型的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
其中，各符號(hào)定義如下：n為所述用戶單元的數(shù)量，m為所述電池充放電時(shí)間表平均 劃分的時(shí)段數(shù)，Ph為第i個(gè)用戶單元在第j時(shí)段的所述用戶單元的負(fù)載功率，Puavg為 所述第i個(gè)用戶單元在所述電池充放電時(shí)間表中所述用戶單元的負(fù)載功率平均值，且 Puiwg = ，Pm為所述第i個(gè)單元在所述第j時(shí)段的所述可再生能源發(fā)電功率， PBij為所述第i個(gè)單元在所述第j時(shí)段的所述儲(chǔ)能電池的充放電功率，所述為正值時(shí)表 示所述儲(chǔ)能電池在所述第j時(shí)段的放電功率，所述Pm為負(fù)值時(shí)表示所述儲(chǔ)能電池在所述 第j時(shí)段的充電功率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，若所述能量管理模型為所述差價(jià)收益模 型，則所述差價(jià)收益模型的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
其中，各符號(hào)定義如下：n為所述用戶單元的數(shù)量，m為所述電池充放電時(shí)間表平均劃 分的時(shí)段數(shù)，t為每個(gè)時(shí)段的時(shí)間長(zhǎng)度，p(j)為第j時(shí)段的電價(jià)，^為第i個(gè)單元在所述第 j時(shí)段的所述可再生能源發(fā)電功率的平均值，
>Pdisu為所述第i個(gè)單元 在所述第j時(shí)段的放電功率，Pc^為所述第i個(gè)單元在所述第j時(shí)段的充電功率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述選取的能量管理模型，根據(jù) 所述電價(jià)數(shù)據(jù)、所述可再生能源發(fā)電功率數(shù)據(jù)、所述負(fù)載功率數(shù)據(jù)以及所述儲(chǔ)能電池狀態(tài) 數(shù)據(jù)計(jì)算所述至少一個(gè)用戶單元的儲(chǔ)能電池在預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的充電功率和/或放電功率包 括： 基于所述選取的能量管理模型，根據(jù)所述至少一個(gè)用戶單元的電價(jià)數(shù)據(jù)、所述可再生 能源發(fā)電功率數(shù)據(jù)以及所述負(fù)載功率數(shù)據(jù)計(jì)算所述至少一個(gè)用戶單元的儲(chǔ)能電池在預(yù)設(shè) 時(shí)段內(nèi)的充電功率和/或放電功率； 根據(jù)預(yù)設(shè)的限定參數(shù)調(diào)整所述計(jì)算得到的充電功率和/或放電功率，所述預(yù)設(shè)的限定 參數(shù)是根據(jù)所述儲(chǔ)能狀態(tài)數(shù)據(jù)確定的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述限定參數(shù)包括：預(yù)設(shè)的總?cè)萘块撝怠?預(yù)設(shè)的備電容量閾值、預(yù)設(shè)的充放電功率閾值以及預(yù)設(shè)的充放電循環(huán)次數(shù)，其中： 所述預(yù)設(shè)的總?cè)萘块撝迪薅ㄋ鰞?chǔ)能電池的總荷電容量的使用范圍； 所述預(yù)設(shè)的備電容量閾值要求在調(diào)度所述儲(chǔ)能電池時(shí)所述儲(chǔ)能電池的荷電容量大于 或等于預(yù)設(shè)的備電容量； 所述預(yù)設(shè)