基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统及其方法技术方案

本公开提供了一种基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统及其方法，采集储能系统各个监测点的装置的实时数据，采集配电网运行量测信息及长时间尺度对应的分布式电源、柔性负荷的预测信息，获取配电网拓扑结构、负荷实时数据以及天气信息，根据配电网拓扑结构、负荷实时数据、天气等信息，通过融合数据、模拟仿真，预测配电网数据的运行态势；对比源层、网层、荷层和储能层各自的数据特征，分析各层之间的数据和能量传递流程，并挖掘数据流、能量流的耦合关系，最终得出电动汽车快充站储能系统的负荷最优配比，建立优化调度模型，进行求解优化调度值；通过设置不同的调度目标，管理不同层级的协同调度服务。

Energy storage system and method of electric vehicle fast charging station based on source network load storage collaborative service

【技术实现步骤摘要】
基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统及其方法
本公开属于电动汽车充电领域，具体涉及一种基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统及其方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。随着我国经济转型和产业调整，电动汽车快充站规模不断扩大，其用电、用能需求量持续攀高。站区中用电负荷类型多样，对供电、供能质量要求不断提高。将新能源发电与传统电能联供系统相结合，基于生命周期法从能源、环境和经济角度对协同服务的设备容量和运行策略进行优化，实现综合效益最大化。同时，储能技术其应用贯穿于电力系统的各个环节，可提高新能源发电利用率与接入能力，实现绿色节能目标，提高电能质量和用电效率，保障电网的优质、安全、可靠供电和高效用电的需求。但是，据专利技术人了解，电动汽车大规模应用带来许多问题，由于电动汽车的充电行为具有时间和空间上的不确定性，当电动汽车直流快充站大规模的接入，将会给电网负荷带来冲击，对电网的电能质量、网络损耗、设备利用率等产生不容忽视的影响，特别是大功率直流充电具有充电功率大、充电时间短的特点，为满足快速充电站的大功率充电需求，可在快速充电站中配置储能系统，避免储能系统出现过放、过充等影响电池寿命与性能的操作。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统及其方法，本公开充分利用弹性负荷的响应特性和储能的灵活性。根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：一种基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统，包括：数据采集模块，被配置为采集各个监测点的装置的数据，所述数据包括新能源发电、电网负荷数据、快充站电网负荷数据以及快充站中储能装置运行状态以及实时运行参数；数据存储模块，被配置为存储源网荷储采集的各结构装置的数据；数据分析模块，被配置为根据采集的各监测点数据进行数据演算，分析源层、网层、荷层和储能层各自的数据特征，得到各层之间的数据和能量传递流程，并挖掘数据流、能量流的耦合关系，确定快充站的负荷最优配比、储能系统最大化容量；协同调度模块，被配置为区域内电动汽车快充站的优化调度并对新能源发电电源、电网、储能装置和电动汽车充放电设施的多类型资源进行调度，对接入的分布式能源进行主动管理，能够自适应调节网络、电源和负荷之间智能互联系统；通信模块，被配置为实现上述各模块之间数据交互通信。作为可选择的实施方式，所述数据存储模块包括关系数据库和实时数据库，所述关系数据库被配置为对关系数据的存储，所述实时数据库被配置为对数据采集模块采集的监测点实时数据的存储。作为可选择的实施方式，所述数据采集模块采集配电网运行量测信息及长时间尺度对应的分布式电源、柔性负荷的预测信息，根据源网荷储协同优化目标，建立优化调度模型，进行求解优化调度方法。作为可选择的实施方式，所述数据采集模块获取配电网拓扑结构、负荷实时数据和天气信息，通过融合数据、模拟仿真，预测配电网数据的运行态势，根据运行态势的结果对其进行优化调度，通过优化调度策略，对优化调度的结果值进行评估。作为可选择的实施方式，所述协同调度模块根据采集的长时间尺度对应的分布式电源、柔性负荷的预测信息，依据源网荷储协同服务优化目标，建立协同调度模型，进行求解最优调度方法，将长时间尺度优化调度结果发送至短时间尺度优化调度模型，在周期内，以对应的当前时间点的长时间尺度优化结果作为初始值，考虑优化目标，计算优化调度结果，将短时间尺度的目标优化曲线发送至实时控制单元，实现主动配电网源网荷储优化协同调度。作为可选择的实施方式，所述数据分析模块是在利用电动汽车与综合能源控制技术完成储能、配电网、充电设施间能量互联互动的协同控制，在满足电网可靠持续供电的要求下，通过配电中发电、输电和用电三者间的互动优化，在时间尺度、空间布局、运行状态三个维度进行源网荷储的协同优化调度，实现资源优化配置。作为可选择的实施方式，所述协同调度模块通过设置不同的调度目标，管理不同层级的协同调度服务，通过配置依据配电网的运行态势、最优负荷配比的约束条件、储能充放电损耗最小的约束条件，给出配电网的影响最小、充电设施运营收益最大的不同控制目标下的最优运行策略。基于上述系统的工作方法，包括以下步骤：采集储能系统各个监测点的装置的实时数据，采集配电网运行量测信息及长时间尺度对应的分布式电源、柔性负荷的预测信息，获取配电网拓扑结构、负荷实时数据以及天气信息，并保存；根据配电网拓扑结构、负荷实时数据、天气等信息，通过融合数据、模拟仿真，预测配电网数据的运行态势；进行数据演算及分析，对比源层、网层、荷层和储能层各自的数据特征，分析各层之间的数据和能量传递流程，并挖掘数据流、能量流的耦合关系，最终得出电动汽车快充站储能系统的负荷最优配比；构建优化调度模型，依据配电网的运行态势、充电设施运营收益最大、最优负荷配比、储能充放电损耗最小的约束条件，建立优化调度模型，进行求解优化调度值；通过设置不同的调度目标，管理不同层级的协同调度服务。作为可选择的实施方式，所述配电网数据的运行态势预测过程包括：1、获取配电网的拓扑结构、电网负荷实时数据和天气预报信息；2、对配电网的历史数据按照时间点类型进行筛选获得历史样本；3、对历史样本坏数据进行辨识修正，对于主平稳的序列数据基于灰色理论计算方法进行仿真预测，获取下一时间段的安全态势值；4、将得到的数据值与安全态势值比较，反复计算若干次，最后依据得到的数值的组合权重，最终得出配电网数据的运行态势。作为可选择的实施方式，最优的负荷配比计算方法具体为：1、首先以快充站实际储能电量和充电站实际负荷特性为基础，确定不同的储能能量管理策略优化目标，并对该目标所需的储能电量需求进行预估计算；2、将得到的计算结果作为制定充电站实时负荷优化策略的重要参考依据，提升优化策略的经济性与实用性；3、根据快充站历史负荷、历史储能电量为样本，预测未来一定时间的负荷曲线；4、将预测的负荷曲线和预估的储能电量依据时间段进行划分，将高负荷的时间段，通过储能系统放电的方式拉低负荷，将低负荷时间段进行储能充电，以拟合的方式得出快充站的平滑负荷曲线；5、此时得到的平滑负荷曲线是分别对电网负荷、储能放电负荷以及充电设施用电负荷进行调整，每个时间段三者之间都有一定的分配比例，得到的快充站平滑负荷曲线即为最优的负荷配比。与现有技术相比，本公开的有益效果为：1、本公开能够实现电动汽车快充站储能系统的运行控制、主动管理上的协同优化，达到快充站运行的安全、可靠、经济的目标。2、本公开能够通过对源网荷储协同服务的优化配置，最终形成了以配电网的影响最小、充电设施运营收益最大、新能源发电消纳比例最大、储能充放电损耗最小为控制目标下的最优运行策略。3、本公开全面监测储能系统、电动汽车充电设施及其他设备的运行状态，为分析充电站与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统，其特征是：包括：/n数据采集模块，被配置为采集各个监测点的装置的数据，所述数据包括新能源发电、电网负荷数据、快充站电网负荷数据以及快充站中储能装置运行状态以及实时运行参数；/n数据存储模块，被配置为存储源网荷储采集的各结构装置的数据；/n数据分析模块，被配置为根据采集的各监测点数据进行数据演算，分析源层、网层、荷层和储能层各自的数据特征，得到各层之间的数据和能量传递流程，并挖掘数据流、能量流的耦合关系，确定快充站的负荷最优配比、储能系统最大化容量；/n协同调度模块，被配置为区域内电动汽车快充站的优化调度并对新能源发电电源、电网、储能装置和电动汽车充放电设施的多类型资源进行调度，对接入的分布式能源进行主动管理，能够自适应调节网络、电源和负荷之间智能互联系统；/n通信模块，被配置为实现上述各模块之间数据交互通信。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统，其特征是：包括：
数据采集模块，被配置为采集各个监测点的装置的数据，所述数据包括新能源发电、电网负荷数据、快充站电网负荷数据以及快充站中储能装置运行状态以及实时运行参数；
数据存储模块，被配置为存储源网荷储采集的各结构装置的数据；
数据分析模块，被配置为根据采集的各监测点数据进行数据演算，分析源层、网层、荷层和储能层各自的数据特征，得到各层之间的数据和能量传递流程，并挖掘数据流、能量流的耦合关系，确定快充站的负荷最优配比、储能系统最大化容量；
协同调度模块，被配置为区域内电动汽车快充站的优化调度并对新能源发电电源、电网、储能装置和电动汽车充放电设施的多类型资源进行调度，对接入的分布式能源进行主动管理，能够自适应调节网络、电源和负荷之间智能互联系统；
通信模块，被配置为实现上述各模块之间数据交互通信。


2.如权利要求1所述的一种基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统，其特征是：所述数据存储模块包括关系数据库和实时数据库，所述关系数据库被配置为对关系数据的存储，所述实时数据库被配置为对数据采集模块采集的监测点实时数据的存储。


3.如权利要求1所述的一种基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统，其特征是：所述数据采集模块采集配电网运行量测信息及长时间尺度对应的分布式电源、柔性负荷的预测信息，根据源网荷储协同优化目标，建立优化调度模型，进行求解优化调度方法。


4.如权利要求1所述的一种基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统，其特征是：所述数据采集模块获取配电网拓扑结构、负荷实时数据和天气信息，通过融合数据、模拟仿真，预测配电网数据的运行态势，根据运行态势的结果对其进行优化调度，通过优化调度策略，对优化调度的结果值进行评估。


5.如权利要求1所述的一种基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统，其特征是：所述协同调度模块根据采集的长时间尺度对应的分布式电源、柔性负荷的预测信息，依据源网荷储协同服务优化目标，建立协同调度模型，进行求解最优调度方法，将长时间尺度优化调度结果发送至短时间尺度优化调度模型，在周期内，以对应的当前时间点的长时间尺度优化结果作为初始值，考虑优化目标，计算优化调度结果，将短时间尺度的目标优化曲线发送至实时控制单元，实现主动配电网源网荷储优化协同调度。


6.如权利要求1所述的一种基于源网荷储协同服务的电动汽车快充站储能系统，其特征是：所述数据分析模块是在利用电动汽车与综合能源控制技术完成储能、配电网、充电设施间能量互联互动的协同控制，在满足电网可靠持续供电...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩元凯，李东，袁弘，李建祥，马勇，王新库，毕绍聪，姜云，扈筱薇，马龙，刘海波，王宇航，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司德州供电公司，国网智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37