液流电池储能电站功率分配装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种液流电池储能电站功率分配装置和方法，该方法包括：在各储能子系统的出力限制约束下，将获取的当前调度周期的上级调度指令功率Psch在各储能子系统之间进行分配，以确定各储能子系统的功率分配值Pi；将所述各储能子系统的功率分配值Pi在其各储能模块之间进行分配，以确定各储能模块的功率分配值Pi_j；每个所述储能模块的功率分配值Pi_j将用于生成功率控制指令，以控制储能模块j按照给定的功率分配值Pi_j运行，以生成所述上级调度指令功率Psch。该液流电池储能电站功率分配装置和方法保证了储能电站的可持续调度性和高效率输出。

【技术实现步骤摘要】
液流电池储能电站功率分配装置及方法
本专利技术涉及大规模储能
，并且更具体地，涉及一种液流电池储能电站功率分配装置及方法。
技术介绍
大规模储能电站参与新能源发电集群控制及系统调度运行，对破解新能源发电的送出和消纳瓶颈有重要意义。在新能源发电富集区域电网中，对储能电站的容量要求通常达数十MW以上，甚至达百MW以上。液流电池的电堆与电解液可独立设计的特点，使得其特别适用于建设大规模储能电站，因此是大规模储能技术发展应用的一个重要方向。随着储能技术的不断发展，液流电池储能电站的规模需求不断扩大，其系统结构变得更加复杂。调度指令功率的不断调整导致储能电站长期工作在非满功率状态，现有的功率均分策略不仅使得电站整体效率降低，甚至导致部分储能模块因过充过放而退出运行。
技术实现思路
本专利技术提供一种液流电池储能电站功率分配装置及方法，以克服目前液流电池储能电站整体效率低，甚至部分储能模块因过充过放而退出运行的问题。如图1所示，第一方面，本专利技术提供了一种液流电池储能电站功率分配方法，包括：步骤S10：根据获取的上一调度周期结束时各储能子系统的荷电状态SOCi，以并联的多PCS总效率最优为目标，在各储能子系统的出力限制约束下，将获取的当前调度周期的上级调度指令功率Psch在各储能子系统之间进行分配，以确定各储能子系统的功率分配值Pi；步骤S20：根据获取的上一调度周期结束时储能电站的各储能子系统内的各储能模块的荷电状态SOCi_j，基于功率动态均衡原则，在各储能模块的出力限制约束下，将所述各储能子系统的功率分配值Pi在其各储能模块之间进行分配，以确定各储能模块的功率分配值Pi_j；每个所述储能模块的功率分配值Pi_j将用于生成功率控制指令，以控制储能模块j按照给定的功率分配值Pi_j运行，以响应所述上级调度指令功率Psch；其中，1≤i≤N，N为正整数；1≤j≤M，M为正整数；所述电池储能电站包括N个储能子系统；所述储能子系统i包括M个储能模块。进一步地，所述的方法，所述将当前调度周期的上级调度指令功率Psch在各储能子系统之间进行分配，以确定各储能子系统的功率分配值Pi，包括：根据上一调度周期结束时获取的各储能子系统的荷电状态SOCi，确定当前调度周期内，储能电站的N个储能子系统中的Q套可调度储能子系统，其中，Q≤N，Q为正整数：在当前调度周期内的上级调度指令功率Psch>0时，若储能子系统i的SOC值处于其[0,SOCmin]范围内，则所述储能子系统i不可调度，并确定其上层功率分配值Pi＝0；在当前调度周期内上级调度指令功率Psch＜0时，若储能子系统i的SOC处于[SOCmax,1]范围内，则所述储能子系统i不可调度，并确定其上层功率分配值Pi＝0。进一步地，所述的方法，还包括：在当前调度周期内，对储能电站的Q套可调度储能子系统，确定参与最优效率分配的T套可调度储能子系统，其中，T≤Q≤N，T为正整数：根据上一调度周期结束时获取的各储能子系统的荷电状态SOCi，确定所述Q套可调度储能子系统的平均荷电状态若可调度储能子系统i的荷电状态满足其中，δ％为预先设定的SOC偏离的允许范围；则所述可调度储能子系统i不参与最优效率分配；并确定在本次调度周期内，以其当前运行状态对应的最大充放电功率PiT运行。进一步地，所述的方法，还包括：在当前调度周期内，对参与最优效率分配的T套可调度储能子系统，以并联的多PCS总效率最优为目标，在各储能子系统的出力限制约束下，将当前调度周期的剩余上级调度指令功率PTsch在各储能子系统之间进行分配，以确定各储能子系统的功率分配值Pi，1≤i≤T；其中，其中，ηi为第i个可调度储能子系统的变流器的效率。进一步地，所述的方法，还包括：在以并联的多PCS总效率最优为目标，在各储能子系统的出力限制约束下，将当前调度周期的剩余上级调度指令功率PTsch在各储能子系统之间进行分配，以确定各储能子系统的功率分配值Pi时，将所述储能子系统的变流器的效率曲线采用分段函数线性化方法将求解功率分配值Pi转化为线性规划问题。进一步地，所述的方法，所述基于功率动态均衡原则，在各储能模块的出力限制约束下，将每一储能子系统的功率分配值Pi在各储能模块之间进行分配，以确定各储能模块的功率分配值Pi_j，包括：根据上一调度周期结束时获取的储能子系统i的各储能模块的荷电状态SOCi_j，1≤j≤M，其中，根据下式确定储能子系统i的SOC平均值根据下式确定储能模块放电时第j个储能模块的功率分配系数ki_j：根据下式确定储能模块充电时第j个储能模块的功率分配系数ki_j：在各储能模块的出力限制约束下，根据下式，将储能子系统内i的功率分配值Pi在各储能模块之间进行分配，以确定各储能模块的功率分配值Pi_j：Pi_j＝ki_jPi进一步地，所述的方法，根据下式确定储能模块放电时第j个储能模块的功率分配系数ki_j：根据下式确定储能模块充电时第j个储能模块的功率分配系数ki_j：其中，n为引入的非线性对数函数的幂次；在各储能模块的出力限制约束下，根据下式，将储能子系统内i的功率分配值Pi在各储能模块之间进行分配，以确定各储能模块的功率分配值Pi_j：Pi_j＝ki_jPi进一步地，所述的方法，Pmax为储能子系统或储能模块的最大充放电功率；当储能模块或储能子系统的SOC处于[SOCmin,SOClow]时，根据下式确定出力功率下限值PL：其中，a1为由SOCmin与SOClow之间的差值决定的常数；当储能模块或储能子系统的SOC处于[SOChigh,SOCmax]时，根据下式确定出力功率上限值PH：其中，a2为由SOChigh与SOCmax之间的差值决定的常数；SOCmin、SOClow、SOChigh、SOCmax依次为储能模块或储能子系统的SOC最小值、低值、高值、最大值。进一步地，所述的方法，所述第i个可调度储能子系统的变流器的效率根据下式确定：其中，a、b、c、d均为常数；Pin为变流器的输入功率。如图3所示，第二方面，本专利技术提供了一种液流电池储能电站功率分配装置，包括：储能子系统功率分配值确定模块100，用于：根据获取的上一调度周期结束时各储能子系统的荷电状态SOCi，以并联的多PCS总效率最优为目标，在各储能子系统的出力限制约束下，将获取的当前调度周期的上级调度指令功率Psch在各储能子系统之间进行分配，以确定各储能子系统的功率分配值Pi；储能模块功率分配值确定模块200，用于：根据获取的上一调度周期结束时储能电站的各储能子系统内的各储能模块的荷电状态SOCi_j，基于功率动态均衡原则，在各储能模块的出力限制约束下，将所述各储能子系统的功率分配值Pi在其各储能模块之间进行分配，以确定各储能模块的功率分配值Pi_j；功率控制指令生成模块300，用于：根据每个所述储能模块的功率分配值Pi_j生成功率控制指令，以控制储能模块j按照给定的功率分配值Pi_j运行，以响应所述上级调度指令功率Psch；其中，1≤i≤N，N为正整数；1≤j≤M，M为正整数；所述电池储能电站包括N个储能子系统；所述储能子系统i包括M个储能模块。本专利技术提供的液流电池储能电站功率分配装置和方法，将功率分配策略分为上下两层，其中，上层策略为上级调度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液流电池储能电站功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：根据获取的上一调度周期结束时各储能子系统的荷电状态SOCi，以并联的多PCS总效率最优为目标，在各储能子系统的出力限制约束下，将获取的当前调度周期的上级调度指令功率Psch在各储能子系统之间进行分配，以确定各储能子系统的功率分配值Pi；根据获取的上一调度周期结束时储能电站的各储能子系统内的各储能模块的荷电状态SOCi_j，基于功率动态均衡原则，在各储能模块的出力限制约束下，将所述各储能子系统的功率分配值Pi在其各储能模块之间进行分配，以确定各储能模块的功率分配值Pi_j；每个所述储能模块的功率分配值Pi_j将用于生成功率控制指令，以控制储能模块j按照给定的功率分配值Pi_j运行，以响应所述上级调度指令功率Psch；其中，1≤i≤N，N为正整数；1≤j≤M，M为正整数；所述电池储能电站包括N个储能子系统；所述储能子系统i包括M个储能模块。

【技术特征摘要】
1.一种液流电池储能电站功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：根据获取的上一调度周期结束时各储能子系统的荷电状态SOCi，以并联的多PCS总效率最优为目标，在各储能子系统的出力限制约束下，将获取的当前调度周期的上级调度指令功率Psch在各储能子系统之间进行分配，以确定各储能子系统的功率分配值Pi；根据获取的上一调度周期结束时储能电站的各储能子系统内的各储能模块的荷电状态SOCi_j，基于功率动态均衡原则，在各储能模块的出力限制约束下，将所述各储能子系统的功率分配值Pi在其各储能模块之间进行分配，以确定各储能模块的功率分配值Pi_j；每个所述储能模块的功率分配值Pi_j将用于生成功率控制指令，以控制储能模块j按照给定的功率分配值Pi_j运行，以响应所述上级调度指令功率Psch；其中，1≤i≤N，N为正整数；1≤j≤M，M为正整数；所述电池储能电站包括N个储能子系统；所述储能子系统i包括M个储能模块。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将当前调度周期的上级调度指令功率Psch在各储能子系统之间进行分配，以确定各储能子系统的功率分配值Pi，包括：根据上一调度周期结束时获取的各储能子系统的荷电状态SOCi，确定当前调度周期内，储能电站的N个储能子系统中的Q套可调度储能子系统，其中，Q≤N，Q为正整数：在当前调度周期内的上级调度指令功率Psch>0时，若储能子系统i的SOC值处于其[0,SOCmin]范围内，则所述储能子系统i不可调度，并确定其上层功率分配值Pi＝0；在当前调度周期内上级调度指令功率Psch＜0时，若储能子系统i的SOC处于[SOCmax,1]范围内，则所述储能子系统i不可调度，并确定其上层功率分配值Pi＝0。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：在当前调度周期内，对储能电站的Q套可调度储能子系统，确定参与最优效率分配的T套可调度储能子系统，其中，T≤Q≤N，T为正整数：根据上一调度周期结束时获取的各储能子系统的荷电状态SOCi，确定所述Q套可调度储能子系统的平均荷电状态若可调度储能子系统i的荷电状态满足其中，δ％为预先设定的SOC偏离的允许范围；则所述可调度储能子系统i不参与最优效率分配；并确定在本次调度周期内，以其当前运行状态对应的最大充放电功率PiT运行。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：在当前调度周期内，对参与最优效率分配的T套可调度储能子系统，以并联的多PCS总效率最优为目标，在各储能子系统的出力限制约束下，将当前调度周期的剩余上级调度指令功率在各储能子系统之间进行分配，以确定各储能子系统的功率分配值Pi，1≤i≤T；其中，其中，ηi为第i个可调度储能子系统的变流器的效率。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：在以并联的多PCS总效率最优为目标，在各储能子系统的出力限制约束下，将当前调度周期的剩余上级调度指令功率在各储能子系统之间进行分配，以确定各储能子系统的功率分配值Pi时，将所述储能子系统的变流器的效率曲线采用分段函数线性化方法将求解功率分配值Pi转化为线性规划问...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛萌，郭斌琪，修晓青，徐少华，李建林，魏达，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，湖南德沃普电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11