油电混合储能电源方舱与全局最优放电控制方法技术

本申请提供一种油电混合储能电源方舱与全局最优放电控制方法，其特征在于：包括油箱、与油箱连接的柴油发电机、用于控制柴油发电机输出功率的机组控制器、电池组、与电池组的输出端连接的逆变器、用于控制电池组输出功率的电池控制器、用于与外部用电设备连接的配电柜和储能方舱控制器，所述储能方舱控制器与所述机组控制器通信连接，所述储能方舱控制器与电池控制器通信连接，柴油发电机的输出端经交流母线与配电柜连接，逆变器的输出端经交流母线与配电柜连接。

【技术实现步骤摘要】
油电混合储能电源方舱与全局最优放电控制方法
本专利技术涉及移动式储能电源方舱
，尤其涉及一种油电混合储能电源方舱与全局最优放电控制方法。
技术介绍
近年来，移动式储能电源方舱由于其机动性强，部署方便快捷，在应急保障供电、配网不停电作业、配网临时增容及重要负荷保供电等应用场景得到广泛应用。储能电源方舱现多采用柴油发电机，但柴油发电机在配电供电作业过程中，由于油料价格高，存在运行成本高、噪音大、污染大等不足。此外，也有基于电池组的移动储能电源方舱，但电池储能系统在大功率大电流放电需求下，供电时长保障不足。油电协调控制方法上，基于用电规则的油电协调控制方法，大多数依赖于经验，主观性较大，经济性与节能效果不明显；采用瞬时优化的协调控制方法，只考虑当前使用成本，未对全局进行协调控制，经济性与节能效果提升有限。因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种油电混合储能电源方舱，其特征在于：包括油箱、与油箱连接的柴油发电机、用于控制柴油发电机输出功率的机组控制器、电池组、与电池组的输出端连接的逆变器、用于控制电池组输出功率的电池控制器、用于与外部用电设备连接的配电柜和储能方舱控制器，所述储能方舱控制器与所述机组控制器通信连接，所述储能方舱控制器与电池控制器通信连接，柴油发电机的输出端经交流母线与配电柜连接，逆变器的输出端经交流母线与配电柜连接。进一步，所述方舱还包括箱体，所述箱体用于以可拆卸式固定安装油箱、柴油发电机、机组控制器、电池组、逆变器、电池控制器、配电柜和储能方舱控制器。相应地，本专利技术还提供一种油电混合储能电源方舱全局最优放电控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1：将储能方舱控制器储存的供能总时长参数、电池组荷电状态参数、电池组输出功率参数进行离散化处理，所述电池组荷电状态参数包括各时刻荷电状态SOC的离散点个数；离散化处理后，所述供能总时长为T个时刻，每个时刻内电池组荷电状态参数离散点为m个，T个时刻内荷电状态对应的电池组放电功率的离散点个数n；S2：采用逆向求解算法，确定每一离散时刻点到最后时刻点的最低累计使用成本，记录对应的电池组和柴油发电机输出功率的功率分配比，得到电池组全局最优放电功率与系统最低累计使用成本的二维记录矩阵；S3.根据二维记录矩阵，确定电池组初始荷电状态下，从供能开始至供能结束过程中，各离散时刻点的电池组最优输出功率；S4.根据负载功率参数，求解出柴油发电机各时刻的功率输出需求，所述柴油发电各时刻的功率为负载功率减去对应时刻的电池组最优输出功率的差；S5.将电池输出功率和柴油发电机输出功率，通过储能方舱控制器下发指令至机组控制器和电池控制器，按系统全局使用成本最低的功率分配比，控制电池组和柴油发电机的功率输出。进一步，步骤S2还包括如下步骤：S21：构建储能方舱的瞬时成本模型，所述成本模型如下：其中，L[P(k),SOC(k)]表示瞬时成本，P(k)表示电池组输出的离散点功率，SOC(k)表示电池组离散点荷电状态，Pe表示柴油发动机的输出功率，kW；b表示燃油消耗率，g/(kW·h)；ρg表示柴油密度与重力加速度的乘积常数，一般表示表示：7.94～8.13N/L；Pbat表示电池组输出功率，kW；Qlhv表示柴油低热值，J/g；s0表示油电等效因子；S22：确定储能方舱供能总时长的最后一个离散点T时刻，令t表示当前时刻，其中，t＝T,T-1,…3,2,1,电池组各个荷电状态在不同电池输出功率等级下的瞬时使用成本，同时，比对并记录最低瞬时使用成本与其对应下的电池组和柴油发电机输出功率的功率分配比；S23：确定离散点t时刻的上一离散时间点t-1时刻，电池组各个荷电状态在不同电池输出功率下的瞬时使用成本；S24：确定当前时刻内的荷电状态SOC所有离散点对应的转移荷电状态,具体步骤如下：S241：令当前时刻内电池组荷电状态SOC的离散点个数的变量为i，其中，i＝1,2…m,其中，m表示每个时刻内电池组荷电状态参数离散点总数；所述离散点i+1时刻的转移荷电状态采用如下方法确定：其中，表示t-1时刻点内电池组荷电状态第i+1个离散点的电池荷电状态，表示t-1时刻点内电池组荷电状态第i个离散点的电池荷电状态，i表示各个时刻内电池组荷电状态SOC的离散点个数的变量，表示t-1时刻点内电池组荷电状态第i个离散时间点的电路开路电压，Qc表示电池组总电量，Pbat表示电池输出功率，Rint表示电池组内阻；S242：i＝i+1，判断i≤n，其中n表示储能方舱供能时长内荷电状态对应的电池组放电功率的离散点个数n，若是，则进入步骤S241，若否，则退出；S25：确定t-1时刻累计使用成本，所述累计使用成本采用如下方法确定：Jt-1＝min{∑(L[P(k),SOC(k)]+Jt)}(3)其中，Jt-1为t-1时刻的累计最低使用成本，Jt为t时刻的累计最低使用成本，L[P(k),SOC(k)]表示瞬时成本，P(k)表示电池组输出的离散点功率，SOC(k)表示电池组离散点荷电状态；所述t时刻的累计最低使用成本函数Jt采用如下方法确定：Jt＝min{L[P(k),SOC(k)]}(3-1)其中，Jt为t时刻的累计最低使用成本，L[P(k),SOC(k)]表示瞬时成本，P(k)表示电池组输出的离散点功率，SOC(k)表示电池组离散点荷电状态；S26：比较S25步骤中的t-1时刻下的各个荷电状态所对应的不同电池输出功率下到最后时刻新的累计使用成本，并记录最低累计使用成本与其对应下的电池组和柴油发电机输出功率的功率分配比；S27：t＝t-1，判断t≥1,若是，则进入步骤S23，若否，则退出。本专利技术的有益技术效果：本专利技术提出的油电混合储能电源方舱将柴油发电机和电池组供能系统整合为一体，并根据油电混合储能的电源方舱中接入用电设备的功率需求和供能时长，通过全局最优控制算法合理分配油电混合储能的电源方舱中油、电功能功率的输出，根据使用工况动态规划油、电输出功率比例，可有效提高油电混合储能电源方舱的运行经济性和供能时长，具有良好的推广应用前景。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的结构图。图2为本专利技术的离散求解算法的流程图。图3为本专利技术全局最优控制算法原理图。具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术做出进一步的说明：本专利技术提供一种油电混合储能电源方舱，其特征在于：如图1所示，包括油箱、与油箱连接的柴油发电机、用于控制柴油发电机输出功率的机组控制器、电池组、与电池组的输出端连接的逆变器、用于控制电池组输出功率的电池控制器、用于与外部用电设备连接的配电柜和储能方舱控制器，所述储能方舱控制器与所述机组控制器通信连接，所述储能方舱控制器与电池控制器通信连接，柴油发电机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油电混合储能电源方舱，其特征在于：包括油箱、与油箱连接的柴油发电机、用于控制柴油发电机输出功率的机组控制器、电池组、与电池组的输出端连接的逆变器、用于控制电池组输出功率的电池控制器、用于与外部用电设备连接的配电柜和储能方舱控制器，所述储能方舱控制器与所述机组控制器通信连接，所述储能方舱控制器与电池控制器通信连接，柴油发电机的输出端经交流母线与配电柜连接，逆变器的输出端经交流母线与配电柜连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种油电混合储能电源方舱，其特征在于：包括油箱、与油箱连接的柴油发电机、用于控制柴油发电机输出功率的机组控制器、电池组、与电池组的输出端连接的逆变器、用于控制电池组输出功率的电池控制器、用于与外部用电设备连接的配电柜和储能方舱控制器，所述储能方舱控制器与所述机组控制器通信连接，所述储能方舱控制器与电池控制器通信连接，柴油发电机的输出端经交流母线与配电柜连接，逆变器的输出端经交流母线与配电柜连接。


2.根据权利要求1所述油电混合储能电源方舱，其特征在于：所述方舱还包括箱体，所述箱体用于以可拆卸式固定安装油箱、柴油发电机、机组控制器、电池组、逆变器、电池控制器、配电柜和储能方舱控制器。


3.一种油电混合储能电源方舱全局最优放电控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1：将储能方舱控制器储存的供能总时长参数、电池组荷电状态参数、电池组输出功率参数进行离散化处理，所述电池组荷电状态参数包括各时刻荷电状态SOC的离散点个数；
离散化处理后，所述供能总时长为T个时刻，每个时刻内电池组荷电状态参数离散点为m个，T个时刻内荷电状态对应的电池组放电功率的离散点个数n；
S2：采用逆向求解算法，确定每一离散时刻点到最后时刻点的最低累计使用成本，记录对应的电池组和柴油发电机输出功率的功率分配比，得到电池组全局最优放电功率与系统最低累计使用成本的二维记录矩阵；
S3.根据二维记录矩阵，确定电池组初始荷电状态下，从供能开始至供能结束过程中，各离散时刻点的电池组最优输出功率；
S4.根据负载功率参数，求解出柴油发电机各时刻的功率输出需求，所述柴油发电各时刻的功率为负载功率减去对应时刻的电池组最优输出功率的差；
S5.将电池输出功率和柴油发电机输出功率，通过储能方舱控制器下发指令至机组控制器和电池控制器，按系统全局使用成本最低的功率分配比，控制电池组和柴油发电机的功率输出。


4.根据权利要求3所述油电混合储能电源方舱全局最优放电控制方法，其特征在于：步骤S2还包括如下步骤：
S21：构建储能方舱的瞬时成本模型，所述成本模型如下：



其中，L[P(k),SOC(k)]表示瞬时成本，P(k)表示电池组输出的离散点功率，SOC(k)表示电池组离散点荷电状态，Pe表示柴油发动机的输出功率，kW；b表示燃油消耗率，g/(kW·h)；ρg表示柴油密度与重力加速度的乘积常数，一般表示表示：7.94～8.13N/L；Pbat...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭伟，叶心，聂煜东，米林，霍志伟，沈卫东，王长宝，侯凯，戴哲仁，郝文波，汪科，
申请(专利权)人：重庆理工大学，重庆能研理工研究院有限公司，国家电网有限公司，国网电力科学研究院有限公司，国网浙江省电力有限公司，国网黑龙江省电力有限公司，国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：重庆;50