一种基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略制造技术

本发明专利技术公开了一种基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略，发电形式相近的机组构成一个电源单元，由各储能机组组成储能电源单元与其他电源单元构成互补集成电源；互补集成控制单元通过向各电源控制单元分派单元有功功率目标值来进行协调控制；储能电源控制单元结合各储能机组调节系数、电池容量进行单元级AGC分配和机组有功功率的闭环调节，以完成单元有功功率目标值。本发明专利技术将储能电源电池的浅充浅放问题作为关注重点，将储能电源各机组电池状态引入储能机组的调节系数计算，同时可以防止各储能机组调节系数剧烈变化，从而可以参与多种发电方式构成的互补集成电源的单元电源调节。

【技术实现步骤摘要】
一种基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略
本专利技术属于储能电源
，涉及一种基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略。
技术介绍
储能电源与常规电源(火力、水力)和新能源(风电、光伏发电)电源不同，储能电源不具备生产电力(即独立发电)的能力，而是依赖电池存储系统以及通过对电池存储系统的充放电控制，为电力系统提供额外的电力存储和双向(充、放电)调节能力。虽然无法进行电力生产，但得益于其机制和特性，储能电源在有功功率的调节延时、调节速率、调节精度等方面相比常规电源和新能源电源具有无法比拟的技术优势，可以同时胜任电力系统一次调频和二次调频的要求，极大增强电力系统消费与供给的动态平衡能力，因此虽然受限于化学电池技术短板带来的成本投资、使用寿命、占地面积等问题，储能电源调频项目在近几年来仍然呈现出蓬勃发展的局面。目前认为储能电源主要存在两个发展阶段：1)在当前储能技术，尤其是电化学储能技术没有取得突破性发展的前提下，主要以储能调频电源的形式存在，其作用是为电力系统提供一次调频、二次调频的辅助服务，增强电力系统的动态平衡能力；2)在电化学储能技术取得突破性发展后，能源存储成本、储能设备体积大幅降低，储能设备寿命大幅增长，GW级乃至TW级的储能项目投入实施，足以在前述电力调节的基础上，进一步提供真正意义上的电力存储服务，将电力系统从“发供用”同时完成模式推进到“发供用储”分步进行模式，从而实现电力生产、电力传输、电力消费环节的实时性解耦，进而为新一轮电力系统能源生产和消费革命提供核心推动力量。r>然而目前针对储能电源的研究存在以下缺陷：针对将储能电源电池的荷电状态(stateofcharge，SOC)引入有功功率控制策略进行了一定研究，但总体仍然依赖于电力供给与消费在宏观上的平衡性，如果电网电力供给与消费在宏观上发生失衡，则储能电源仍将因为长期处于放电或充电状态而失去有效调节能力。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略，将储能电源电池的浅充浅放问题作为关注点，提供新的充放电策略以更好的满足多方式集成电源的调节。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略，包括以下操作：发电形式相近的机组构成一个电源单元，由各储能机组组成的储能电源单元与其他电源单元构成互补集成电源；互补集成控制单元通过向各电源控制单元分派单元有功功率目标值来进行协调控制；储能电源控制单元获取各储能机组的状态参数，并通过与状态判断阈值的比较判断储能电源单元的电池总体电量状态，再根据电池总体电量状态每隔固定周期对储能电源单元的充放电系数、充放电功率进行修正；储能电源控制单元还依据调节系数变化辅助参数以固定周期对各储能机组的调节系数进行修正；储能电源控制单元结合各储能机组调节系数、电池容量进行单元级AGC分配和机组有功功率的闭环调节，以完成单元有功功率目标值；在AGC分配时，储能机组单元总体处于放电状态时，倾向于使电池荷电状态容量比例高的储能机组先放电；储能机组单元总体处于充电状态时，倾向于使电池荷电状态容量比例低的储能机组先充电；通过对单元有功功率额定容量的监控和调节，当有储能机组的电池荷电状态容量比例过低或过高时，对储能电源单元的正向单元有功功率额定容量或负向单元有功功率额定容量进行缩减。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术将储能电源电池的浅充浅放问题作为关注重点，一方面将储能电源各机组电池状态引入储能机组的调节系数计算，另一方面设计了防止各储能机组调节系数剧烈变化的控制策略，可以同时兼顾各机组电池状态均衡的需求和调节过程中有功功率动态稳定性的需求，从而可以参与多种发电方式构成的互补集成电源的单元电源调节。本专利技术的浅充浅放策略中，当储能电源单元有功功率目标值大于0，也就是储能电源单元总体处于放电状态时，倾向于使电池荷电容量比例较高的储能机组放电；当储能电源单元有功功率目标值小于0，也就是储能电源单元总体处于充电状态时，倾向于使电池荷电容量比例较低的储能机组充电，从而可以保证各储能机组荷电容量比例保持一致，以避免某台或某几台储能机组电池相比于其它储能机组电池过度充电或过度放电；而当有储能机组的电池荷电容量比例较低或较高时，对储能电源单元的正向单元有功功率额定容量或负向单元有功功率额定容量进行缩减，以间接限制该机组电池荷电容量比例的进一步下降或进一步上升的速度。本专利技术的浅充浅放策略中，当储能电源单元与常规电源单元组成互补集成电源时，通过将充放电修正功率引入常规电源单元有功功率目标值的方式，使常规电源作为储能电源电池的充放电来源；当储能电源单元与新能源电源单元组成互补集成电源时，则通过将充放电修正功率引入储能电源单元有功功率目标值的方式，以电网可忍受程度内的集成电源总体出力误差为代价，将电网作为储能电源电池的充放电来源。附图说明图1为本专利技术的储能电源单元计算和控制逻辑框架图；图2为本专利技术的计算储能电源单元各储能机组的调节系数的逻辑流程图；图3为本专利技术的各储能机组的向上调节和向下调节的生效阈值参数随电池荷电状态容量比例变化的关系示意图；图4-1为本专利技术的“常规电源+储能电源”互补集成电源的总体模型仿真建模图；图4-2为本专利技术的“常规电源+储能电源”互补集成电源的储能电源单元模型；图5为本专利技术的“常规电源+储能电源”互补集成电源中常规电源单元的调节效果图；图6为本专利技术的互补集成电源中储能电源单元有功功率目标值的死区处理逻辑示意图；图7为本专利技术的“常规电源+储能电源”互补集成电源和储能单元的调节效果图；图8为本专利技术的“常规电源+储能电源”互补集成电源中储能电池浅充浅放的调节效果图；图9为本专利技术的“新能源+储能电源”互补集成电源的仿真建模图；图10为本专利技术的“新能源+储能电源”互补集成电源的调节效果图；图11为本专利技术的“新能源+储能电源”互补集成电源中储能电池浅充浅放的调节效果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述，所述是对本专利技术的解释而不是限定。一种基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略，包括以下操作：发电形式相近的机组构成一个电源单元，由各储能机组组成的储能电源单元与其他电源单元构成互补集成电源；互补集成控制单元通过向各电源控制单元分派单元有功功率目标值来进行协调控制；储能电源控制单元获取各储能机组的状态参数，并通过与状态判断阈值的比较判断储能电源单元的电池总体电量状态，再根据电池总体电量状态每隔固定周期对储能电源单元的充放电系数、充放电功率进行修正；储能电源控制单元还依据调节系数变化辅助参数以固定周期对各储能机组的调节系数进行修正；储能电源控制单元结合各储能机组调节系数、电池容量进行单元级AGC分配和机组有功功率的闭环调节，以完成单元有功功率目标值；在AGC分配时，储能机组单元总体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略，其特征在于，包括以下操作：/n发电形式相近的机组构成一个电源单元，由各储能机组组成的储能电源单元与其他电源单元构成互补集成电源；互补集成控制单元通过向各电源控制单元分派单元有功功率目标值来进行协调控制；/n储能电源控制单元获取各储能机组的状态参数，并通过与状态判断阈值的比较判断储能电源单元的电池总体电量状态，再根据电池总体电量状态每隔固定周期对储能电源单元的充放电系数、充放电功率进行修正；储能电源控制单元还依据调节系数变化辅助参数以固定周期对各储能机组的调节系数进行修正；/n储能电源控制单元结合各储能机组调节系数、电池容量进行单元级AGC分配和机组有功功率的闭环调节，以完成单元有功功率目标值；在AGC分配时，储能机组单元总体处于放电状态时，倾向于使电池荷电状态容量比例高的储能机组先放电；储能机组单元总体处于充电状态时，倾向于使电池荷电状态容量比例低的储能机组先充电；通过对单元有功功率额定容量的监控和调节，当有储能机组的电池荷电状态容量比例过低或过高时，对储能电源单元的正向单元有功功率额定容量或负向单元有功功率额定容量进行缩减。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略，其特征在于，包括以下操作：
发电形式相近的机组构成一个电源单元，由各储能机组组成的储能电源单元与其他电源单元构成互补集成电源；互补集成控制单元通过向各电源控制单元分派单元有功功率目标值来进行协调控制；
储能电源控制单元获取各储能机组的状态参数，并通过与状态判断阈值的比较判断储能电源单元的电池总体电量状态，再根据电池总体电量状态每隔固定周期对储能电源单元的充放电系数、充放电功率进行修正；储能电源控制单元还依据调节系数变化辅助参数以固定周期对各储能机组的调节系数进行修正；
储能电源控制单元结合各储能机组调节系数、电池容量进行单元级AGC分配和机组有功功率的闭环调节，以完成单元有功功率目标值；在AGC分配时，储能机组单元总体处于放电状态时，倾向于使电池荷电状态容量比例高的储能机组先放电；储能机组单元总体处于充电状态时，倾向于使电池荷电状态容量比例低的储能机组先充电；通过对单元有功功率额定容量的监控和调节，当有储能机组的电池荷电状态容量比例过低或过高时，对储能电源单元的正向单元有功功率额定容量或负向单元有功功率额定容量进行缩减。


2.权利要求1所述的基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略，其特征在于，所述的状态参数包括r和ri：
S1100)r为储能电源单元电池荷电的总体容量比例，式中SOCi为储能机组i的电池荷电状态，和分别为储能机组i的电池荷电最大值和最小值；
ri为储能机组i的电池荷电状态容量比例，
所述的状态判断阈值包括：
S1200)储能电源单元电池荷电状态总体容量比例的判断阈值R1’～R6’，其中，0＜R1’＜R2’＜R3’＜R4’＜R5’＜R6’＜1、R1’+R6’＝1、R2’+R5’＝1、R3’+R4’＝1；
储能机组电池荷电状态容量比例的判断阈值R1～R4，其中，0＜R1＜R2＜R3＜R4＜1、R1+R4＝1、R2+R3＝1；
S1300)储能电源单元的电池总体电量状态的判定为：
S1310)当0≤r＜R1’时，储能电源单元的电池总体处于极低电量状态；
S1320)当R1’≤r＜R2’时，储能电源单元的电池总体处于较低电量状态；
S1330)当R2’≤r＜R3’或R4’＜r≤R5’时，储能电源单元的电池总体处于较理想电量状态；
S1340)当R3’≤r≤R4’时，储能电源单元的电池总体处于极理想电量状态；
S1350)当R5’＜r≤R6’时，储能电源单元的电池总体处于较高电量状态；
S1360)当R6’＜r≤1时，储能电源单元的电池总体处于极高电量状态；
所述调节系数变化辅助参数包括：
S1510)设置阈值参数K1、K2、K3、K4，其中0＜K1＜K2＜K3＜K4；
S1520)设置储能机组调节系数的变化梯度参数ΔK，以防止储能机组调节系数变化过于剧烈；0＜ΔK＜min[K1,K2－K1,K3－K2,K4－K3]，min[]为取最小值函数；
所述储能电源单元各储能机组的调节系数的修正为：
S1610)储能电源单元各储能机组的向上调节系数修正：
S1611)初始化设置储能电源单元各储能机组的向上调节系数式中为储能机组i的向上调节系数；
S1612)按固定周期对各储能机组的向上调节系数进行修正：循环周期中先计算各储能机组向上调节的生效阈值参数当0≤ri＜R1时当R1≤ri＜R2时当R2≤ri≤R3时当R3＜ri≤R4时当R4＜ri≤1时
然后比较与当两者的差值绝对值小于等于ΔK时当两者的差值绝对值大于ΔK且时当两者的差值绝对值大于ΔK且时
S1620)储能电源单元各储能机组的向下调节系数修正：
S1621)初始化设置储能电源单元各储能机组的向下调节系数式中为储能机组i的向下调节系数；
S1622)按固定周期对各储能机组的向下调节系数进行修正：循环周期中先计算各储能机组向下调节的生效阈值参数ki，当0≤ri＜R1时ki＝K4，当R1≤ri＜R2时ki＝K3，当R2≤ri≤R3时ki＝K2，当R3＜ri≤R4时ki＝K1，当R4＜ri≤1时ki＝0；
然后比较与ki，当两者的差值绝对值小于等于ΔK时当两者的差值绝对值大于ΔK且时当两者的差值绝对值大于ΔK且时


3.权利要求1或2所述的基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略，其特征在于，所述储能电源单元的单元有功功率目标值按以下操作进行单元级AGC分配：
S1710)当储能电源单元的单元有功功率目标值等于0时，各储能机组的单机有功功率设定值等于0；
S1720)当储能电源单元的单元有功功率目标值大于0时，各储能机组的单机有功功率设定值按各储能机组向上调节系数和电池容量乘积的相互比例进行分配，即储能机组的单机有功功率设定值等于式中为储能电源单元的单元有功功率目标值；若计算结果大于储能机组正向单机有功功率额定容量，则将储能机组正向单机有功功率额定容量作为单机有功功率设定值；
S1730)当储能电源单元的单元有功功率目标值小于0时，各储能机组的单机有功功率设定值按各储能机组向下调节系数和电池容量乘积的相互比例进行分配，即储能机组的单机有功功率设定值等于若计算结果小于储能机组负向单机有功功率额定容量，则将储能机组负向单机有功功率额定容量作为单机有功功率设定值；
S1800)储能电源单元各储能机组的有功功率控制系统，以单机有功功率设定值为目标，根据单机有功功率实发值和单机有功功率设定值之间的偏差，输出连续信号对储能机组单机有功功率实发值进行调节，以使储能机组单机有功功率实发值趋向于单机有功功率设定值，并最终稳定在单机有功功率设定值的调节死区范围内。


4.权利要求1或2所述的基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略，其特征在于，所述对储能电源单元的的正向单元有功功率额定容量或负向单元有功功率额定容量进行缩减，包括以下操作：
S1910)计算储能电源单元的各储能机组的向上调节能力，当储能机组的向上调节的生效阈值参数时，该机组的向上调节能力为该机组正向单机有功功率额定容量；
当储能机组的向上调节的生效阈值参数时，该机组的向上调节能力为该机组正向单机有功功率额定容量乘以再除以K2；
S1920)将各储能机组的向上调节能累加，得到储能电源单元的正向单元有功功率额定容量；
S1930)计算储能电源单元的各储能机组的向下调节能力，当储能机组的向下调节的生效阈值参数ki≥K2时，该机组的向下调节能力为该机组负向单机有功功率额定容量；
当储能机组的向下调节的生效阈值参数ki＜K2时，该机组的向下调节能力为该机组负向单机有功功率额定容量乘以ki再除以K2；
S1940)将各储能机组的向下调节能累加，得到储能电源单元的负向单元有功功率额定容量。


5.权利要求1或2所述的基于浅充浅放实现单元电源调节的储能电源充放电策略，其特征在于，所述互补集成控制单元是对常规电源单元和储能电源单元组成的互补集成电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡林，陈伟，赵凯，杨忠，张承魁，周毅，万建强，王军，侯显鑫，倪旺丹，
申请(专利权)人：华能澜沧江水电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53