一种制造技术

本发明专利技术涉及储能管理技术领域，具体公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种EMS储能能量管理系统


[0001]本专利技术涉及储能管理
，更具体地说，本专利技术涉及一种
EMS
储能能量管理系统
。

技术介绍

[0002]在智能电网受外部因素影响而无法稳定运行时，加入储能管理设备可有效解决这一问题，储能管理设备的能量通过电池管理实现能量最大利用率，而对电池的能量均衡进行研究时，需要从均衡速度和能量损失两个角度来考虑，研究发现，均衡速度快将导致均衡的效果变差，且在充电过程中会损失较多的能量；而要使充电时能量损失降低，则均衡速度将变慢，且充电时长增加，综上，对于均衡充电时长与能量损失之间的调配问题有待深入研究，为了解决上述问题，现提供一种技术方案
。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种
EMS
储能能量管理系统，根据储能设备的电池类型
、
系统需求
、
性能目标以及环境因素，设计均衡策略，并根据均衡方法和触发条件，使用优化算法均衡充电时长和能量损失，通过能量管理模块建立能量损失监测模型监测能量损失值，使用梯度下降优化模型找到满足优化目标的最佳充电曲线和充电倍率，能够提高储能设备的使用寿命，降低能量损失，提高储能系统的稳定性，以及便于升级维护，以解决上述
技术介绍
中提出的问题
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种
EMS
储能能量管理系统，包括储能设备信息收集模块
、
均衡策略模块<br/>、
能量管理模块
、
控制与执行模块以及升级维护模块，均衡策略模块根据储能设备的电池类型
、
系统需求
、
性能目标以及环境因素，设计均衡策略，均衡策略制定的具体步骤为：步骤一，设定均衡目标：均衡目标包括最大化电池寿命
、
最大化系统效率以及最小化能量损失；步骤二，选择均衡方法：根据均衡目标选择均衡方法，均衡方法包括主动均衡
、
被动均衡以及混合均衡；步骤三，设定均衡触发条件：基于电压差异设定电压差异阈值触发，基于电池荷电状态设定电池荷电状态阈值触发；步骤四，构建均衡控制算法：根据均衡方法和触发条件，使用优化算法均衡充电时长和能量损失；步骤五，策略调整：根据系统的实时需求以及负载调整均衡策略
。
[0005]作为本专利技术的进一步方案，步骤四构建均衡控制算法，根据均衡方法和触发条件，使用优化算法均衡充电时长和能量损失，通过优化算法均衡充电时长和能量损失的具体步骤为：步骤
Q1
，设定目标函数：综合充电时长和能量损失定义目标函数，其中，
目标函数的公式为：
[0006]；
[0007]式中：为均衡充电时长的系数，为均衡能量损失的系数，为充电时长，为能量损失量；
[0008]步骤
Q2
，引入约束条件：引入充电时长和能量损失的约束条件，以确保均衡策略在满足性能要求的同时不超过限制，约束条件为：；
[0009]；
[0010]式中：为能量损失的最大允许值，为充电时长的最大允许值；
[0011]步骤
Q3
，均衡优化：综合目标函数以及约束条件构建均衡优化模型，均衡优化模型的公式为：；
[0012]式中：为充电时长和能量损失之间的权衡系数
。
[0013]作为本专利技术的进一步方案，各模块功能为：储能设备信息收集模块用于采集储能设备的实时数据，包括电压
、
电流
、
电池类型
、
系统需求
、
性能目标以及环境因素，将数据传送给数据处理模块；数据处理模块用于对采集到的数据进行预处理
、
特征提取和分析，为均衡策略和能量管理策略提供数据支持；均衡策略模块根据储能设备的电池类型
、
系统需求
、
性能目标以及环境因素，设计均衡策略；能量管理模块用于建立能量损失监测模型监测能量损失值，使用梯度下降优化模型找到满足优化目标的最佳充电曲线和充电倍率；控制与执行模块用于根据均衡策略模块和能量管理模块，对储能设备实时控制，包括充电控制以及放电控制；升级维护模块对
EMS
储能能量管理系统进行定期维护和升级
。
[0014]性能目标包括最大化系统效率
、
最大化电池寿命以及最小化能量损失，最大化系统效率指在给定输入能量的情况下，输出的有用能量的比例，最大化系统效率的公式表示为：系统效率
=(
有用输出能量
/
输入能量
)x100%
；最大化电池寿命为延长电池的循环寿命或使用寿命，能够通过限制电池的充电和放电速率，减少电池的热损失和化学应力，从而延长电池的寿命或限制电池的深度充电和放电，以减少每次循环中的容量损失实现；最小化能量损失与电池的充放电效率和系统损耗有关，减少能量损失的方法有：（1）提高电池充放电效率：通过优化充电和放电策略，以减少电池内部的能量损失；（2）减少系统损耗：通过选择高效的电子元件和电路设计，以减少能量在系统中的损耗；动态调整充放电策略：根据实时条件，包括温度
、
电池状态以及负载需求调整充电和放电策略，以最小化损失
。
[0015]作为本专利技术的进一步方案，能量管理模块用于建立能量损失监测模型监测能量损失值，能量损失监测模型的监测指标包括电池内阻
、
电池温度
、
充电效率
、
放电效率
、
电池充放电循环次数以及充电过程持续时长，能量损失监测模型的公式为：
；
[0016]式中：为电池内阻，为电池温度，为充电效率，为放电效率，为电池充放电循环次数，为充电过程持续时长
。
[0017]作为本专利技术的进一步方案，能量管理模块使用梯度下降优化模型找到满足优化目标的最佳充电曲线和充电倍率的具体步骤为：步骤
R1
，基于梯度下降优化模型建立联系模型，将充电曲线和充电倍率与优化目标相联系，联系模型的公式为：；
[0018]；
[0019]式中：为优化目标，为充电过程的总时间，为充电曲线，为充电倍率，为在给定的充电曲线和充电倍率下的能量损失函数，为能量损失率函数，表示在给定的充电曲线和充电倍率下每单位时间的能量损失率，为时间步长；
[0020]步骤
R2
，对优化目标函数进行微分，以计算相对于充电曲线和充电倍率的梯度：；
[0021]；
[0022]；
[0023]式中：为拉格朗日密度函数，为拉格朗日乘子，为约束条件函数，为拉格朗日密度函数相对于的变分，为相对于的导数的变分，为对时间的导数，为拉格朗日密度函数相对于的变分，为相对于的导数的变分，为对时间的导数；
[0024]步骤
R3
，解拉格朗日密度函数方程得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
EMS
储能能量管理系统，包括储能设备信息收集模块
、
均衡策略模块
、
能量管理模块
、
控制与执行模块以及升级维护模块，其特征在于，均衡策略模块根据储能设备的电池类型
、
系统需求
、
性能目标以及环境因素，设计均衡策略，均衡策略制定的具体步骤为：步骤一，设定均衡目标：均衡目标包括最大化电池寿命
、
最大化系统效率以及最小化能量损失；步骤二，选择均衡方法：根据均衡目标选择均衡方法，均衡方法包括主动均衡
、
被动均衡以及混合均衡；步骤三，设定均衡触发条件：基于电压差异设定电压差异阈值触发，基于电池荷电状态设定电池荷电状态阈值触发；步骤四，构建均衡控制算法：根据均衡方法和触发条件，使用优化算法均衡充电时长和能量损失，通过优化算法均衡充电时长和能量损失的具体步骤为：步骤
Q1
，设定目标函数：综合充电时长和能量损失定义目标函数，其中，目标函数的公式为：；式中：为均衡充电时长的系数，为均衡能量损失的系数，为充电时长，为能量损失量；步骤
Q2
，引入约束条件：引入充电时长和能量损失的约束条件，以确保均衡策略在满足性能要求的同时不超过限制，约束条件为：；；式中：为能量损失的最大允许值，为充电时长的最大允许值；步骤
Q3
，均衡优化：综合目标函数以及约束条件构建均衡优化模型，均衡优化模型的公式为：；式中：为充电时长和能量损失之间的权衡系数；步骤五，策略调整：根据系统的实时需求以及负载调整均衡策略
。2.
根据权利要求1所述的一种
EMS
储能能量管理系统，其特征在于，所述储能设备信息收集模块用于采集储能设备的实时数据，包括电压
、
电流
、
电池类型
、
系统需求
、
性能目标以及环境因素，将数据传送给数据处理模块；数据处理模块用于对采集到的数据进行预处理
、
特征提取和分析，为均衡策略和能量管理策略提供数据支持；均衡策略模块根据储能设备的电池类型
、
系统需求
、
性能目标以及环境因素，设计均衡策...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，李元斌，汤帅，丁海铭，陈建笛，李竞妍，
申请(专利权)人：东方旭能山东科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：