一种基于分布式储能的能源交易系统和方法与流程

本发明涉及能源交易系统和方法，具体涉及一种基于网络和软件系统的分布式储能的能源交易系统和方法，实现储存能量的优化利用。

背景技术：

清洁能源开发利用，尤其是以风能和太阳能为代表的可再生能源应用，已经成为世界各国应对气候变化、环境保护以及实现可持续发展的重要举措。当大规模的可再生能源（风电和光伏）发电，由于其固有的间歇性，电网内发电量也存在波动性。同时，电网内负荷也存在波动性。通常，7:00至23:00为每日用电较多的时间段，因为大家都在活动(工作、生产、学习、娱乐)。在这个时间段中，又有三个用电最多的小时间段，如上午10:00左右、下午16:00左右、晚上20:00左右，这三个负荷称为尖峰负荷。在晚上，特别是深夜，用电量大幅度降低。传统的电力系统，电能没有存储环节，发电量和用电量需要时刻维持平衡。从系统稳定运行的角度出发，希望负荷平稳。因此，在一些地区和国家，为了鼓励错时用电，在不同时间段的电价是不一样的，在负荷高峰时刻，电价较高，而在负荷小的时候，电价较低。正如前文所述的，可再生能源固有的随机间歇性给现有电力系统稳定运行提出了严峻挑战。为了克服新能源发电间歇性的缺点，储能技术已经成为其重要支撑技术。

大规模储能装置的建设需要大量的建设用地和资金投入，难以实施。但在现实生活中，存在大量的小型化的储能装置，分散在不同的地点，如电动汽车，电动自行车，家用的储能模块(powerwall)等。但普通用户无法容易的实现其储能系统能量与其他用户或者电网之间的交易，同时也无法容易的获得价格信息、实现能量交易并获得收益。

专利文献1（中国专利公开号：cn106300343a）公开了一种分布式的微网能量优化方法，即在微网中，基于各个资源的特性（如可再生能源、可平移负载、储能等）特点，设计自制投标策略，据此进行微网的能量管理和优化。这种方式，本质上是一种基于维持系统稳定运行需求出发的能量优化管理策略，其对储能的充放是基于微网的能量管理需要，在满足新能源完全消纳的前提下，必须考虑微网在优化周期结束后的储能装置期望容量进行管理。

专利文献2（中国专利公开号：cn105207267a）公开了一种微网能量管理系统，对分布式电源、储能单元、负荷、电网的当前数据和历史数据进行分析，继而对他们的运行状态进行科学的评估和预测，以当前数据和预测数据作为能量管理模型的参考输入，根据微网的不同运行模式选择不同的能量管理策略，综合考虑分布式电源预测发电量、储能单元预测剩余容量、电网电价信息和预测本地负荷需求，采用有效的算法求解未来一段时间内微网的最优运行计划，并评估其运行经济型。该能量管理系统本质上还是属于微网内部的能量管理范畴，是一个典型的分层微网能量管理系统。涉及到储能环节，能量管理系统基于维持微网可靠优化运行，基于既定的能量管理目标函数，确定储能环节是否需要放电或者充电，实现收益最大化。因此，决定储能单元是否充放电不仅仅取决于电价本身，同时也取决于微电网的当前运行状态以及能量管理策略。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种基于分布式储能的交易系统和方法，基于用户自我的意愿和设定，实现储能系统中的能量与其他需求方或者电网之间的交互，在大范围内的共享、共用，提升电网的运行稳定性并有效降低用户的能源成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种基于分布式储能的能源交易系统，包括用户终端、储能装置和能源交易平台，其中：

用户终端，是具有网络通讯功能的终端设备，用于接收设定数据和接收储能装置反馈的执行结果和/或能源交易平台反馈的执行结果；

储能装置，用于接收来自用户终端的设定数据或能源交易平台发出的控制信号以决定储能装置的工作状态，并将执行结果反馈至能源交易平台和/或用户终端；所述工作状态包括充电、放电或待机；

能源交易平台，用于接收实时电力交易数据以及来自用户终端的设定数据生成所述控制信号，接收并储存储能装置反馈的执行结果，并将该执行结果反馈至用户终端。

进一步的，所述设定数据包括储能装置的工作模式，所述工作模式包括联网模式，联网模式为：储能装置接受能源交易平台的控制。

进一步的，所述工作模式还包括出租模式，出租模式为：用户将储能装置的控制和使用权限转移给第三方，并收取收益。

进一步的，所述工作模式还包括单机模式，单机模式为：储能装置仅接受用户终端的控制，不接受能源交易平台的控制。

进一步的，所述用户的设定数据还包括联网模式和出租模式下的工作参数，其中：

联网模式下的工作参数包括：储能装置的位置信息、容量、放电价格、充电价格；出租模式下的工作参数包括：出租模式的时间段以及期望的收益。

进一步的，所述设定数据还包括单机模式下的工作参数，包括：储能装置放电价格、充电价格、可放电的容量、充电容量。

进一步的，所述储能装置包括储能元件、电能变换单元和管理单元，所述管理单元包括控制单元、通信接口，所述控制单元通过通信接口接收所述设定数据或能源交易平台发出的控制信号，控制所述电能变换单元和储能元件执行相应的工作状态，并将执行结果反馈到能源交易平台和/或用户终端。

进一步的，所述储能装置还包括电量计量单元，用于采集储能装置放电或者充电的电量数据。

进一步的，所述能源交易平台包括服务器，所述服务器配置有信息管理单元、能源交易单元，所述信息管理单元用于接收所述电力交易数据以及来自用户终端的设定数据，并对储能装置进行分类；能源交易单元基于所述电力交易数据以及用户终端的设定数据，筛选出满足条件的储能装置并进行排序，生成所述控制信号。

进一步的，所述信息管理单元还用于接收用户终端发送的注册信息，生成一个与被注册储能装置唯一对应的识别码。

进一步的，分类依据包括储能装置的位置信息、工作模式、充放电价格或容量。

进一步的，排序依据包括储能装置的充放电价格、容量或价格与容量乘积值。

进一步的，所述能源交易平台包括电价预测模块，提供包括用电量、发电量和电价的预测信息，并将所述预测信息反馈至用户终端。

进一步的，所述用户终端包括独立于所述储能装置的第一用户终端以及与所述储能装置集成为一体的第二用户终端的至少一种。

本发明还提供一种基于分布式储能的能源交易方法，包括以下步骤：

步骤1、用户终端接收设定数据，所述设定数据包括储能装置的工作模式和各模式下的工作参数，用户终端将设定数据发送至能源交易平台和储能装置；所述工作模式包括单机模式、联网模式或出租模式，若用户设定的工作模式为单机模式，则执行步骤2；若用户设定的工作模式为联网模式，则执行步骤3-5；若用户设定的工作模式为出租模式，则执行步骤6-8；

步骤2、储能装置根据单机模式下的工作参数决定其工作状态，并将执行结果反馈至用户终端，所述工作状态包括充电、放电或待机；

步骤3、能源交易平台根据实时电力交易数据和联网模式下的工作参数生成控制信号；

步骤4、储能装置根据所述控制信号以决定其工作状态，并将执行结果反馈至能源交易平台/能源交易平台和用户终端，所述工作状态包括充电、放电或待机；

步骤5、能源交易平台接收并储存储能装置反馈的执行结果，并将该执行结果反馈至用户终端；

步骤6、能源交易平台根据实时电力交易数据以及来自第三方的设定数据生成控制信号；

步骤7、储能装置根据所述控制信号决定其工作状态，并将执行结果反馈给能源交易平台/能源交易平台和用户终端，所述工作状态包括充电、放电或待机；

步骤8、能源交易平台接收并储存储能装置反馈的执行结果，并将该执行结果反馈至用户终端。

进一步的，所述步骤3和步骤6还包括对储能装置进行分类，筛选出满足条件的储能装置并进行排序，生成所述控制信号；分类依据包括位置信息、工作模式、充放电价格、容量；排序依据包括充放电价格、容量、价格与容量乘积值。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种方便、新型的能源交易平台，基于分布式的储能装置，利用相应的网络控制技术，将其整合成为一个大容量的储能系统，充分基于用户自我的意愿和设定，通过有效控制，解决用户储能系统的能量与其他需求方或者电网之间的交互，抑制区域电网内的用电波动，实现多方利益的最大化，实现储能系统在大范围内的共享、共用，提升电网的运行稳定性并有效降低用户的能源成本。

附图说明

图1为本发明实施例的基于分布式储能的能源交易系统应用场景框图。

图2为本发明实施例的储能装置结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示为本发明一实施例的基于分布式储能的能源交易系统应用场景框图。系统包括各种负荷，新能源发电装置（如风电、光伏），公共电网（电网），用户终端，各类储能装置，以及能源交易平台，其中：用户终端，是具有网络通讯功能的终端设备，用于接收设定数据和接收储能装置反馈的执行结果和/或能源交易平台反馈的执行结果；储能装置，用于接收来自用户终端的设定数据或能源交易平台发出的控制信号以决定储能装置的工作状态，并将执行结果反馈至能源交易平台和/或用户终端；所述工作状态包括充电、放电或待机；能源交易平台，用于接收实时电力交易数据以及来自用户终端的设定数据生成所述控制信号，接收并储存储能装置反馈的执行结果，并将该执行结果反馈至用户终端。

用户终端、能源交易平台以及储能装置之间通过通信链路进行信息交互，基于互联网进行，接入互联网的方式可以是有线、无线或者电力线载波等，通信链路的形式不影响本发明的本质。

用户终端，是具有网络通讯功能的终端设备，用于接收对储能装置的设定数据和储能装置反馈的执行结果；用户终端可以是手机、pda、计算机、专用设备以及其他专用设备，具备相应的软件用户界面，可以与储能装置是相互独立的，也可以集成在储能装置上。在不同模式下，对储能装置进行设定的参数或者数据，可以是用户，也可以是第三方等。用户终端可以管理1个或者多个储能装置，接收设定数据。设定数据包括用户的设定数据，用户的设定数据包括储能装置的工作模式和各工作模式下的工作参数。工作模式包括：

1）单机模式：

此模式下仅接受用户终端的控制，不接受能源交易平台对储能装置的控制。该模式下的工作参数包括（但不限于）：储能装置对外放电的电价、充电的电价上限、可放电的容量、充电容量、允许充放电的时段、放电时电池容量保护的下限等。

2）联网模式：

基于该模式下的工作参数，接收能源交易平台的指令，进行相应的操作。联网工作模式下的参数包括（但不限于）：

储能装置的位置信息（可通过用户终端输入或者储能装置内部的全球定位系统自动获得）；

储能装置的容量；

储能装置充放电的上下限；

储能装置可用于接受系统控制的时间段，包括可用于售电或者充电的时间段；

储能装置售电的价格，可设定允许售电的最低价格，或者在允许时段按照市价售电，或者按照当前电价的倍数售电；

储能装置充电的价格，可设定允许充电的最高价格，或者在允许时段按照市价充电，或者按照当前电价的倍数充电。

3）出租模式：

储能装置设定为出租模式时，用户将储能装置的控制和使用权转移给第三方，并收取收益。在用户终端，可设定储能装置出租模式的时间段，即在哪一个时间段，该储能装置工作在出租模式下，以及期望的收益，期望的收益可以是双方约定的固定值，也可以是比例，也可以是其他双方约定的数值等。在出租模式下，设定数据还包括了第三方的设定数据，即第三方可通过用户终端，对储能装置进行设定，包括储能装置的容量、储能装置充放电的上下限、储能装置可用于接受系统控制的时间段、储能装置售电的价格、储能装置充电的价格等。

用户可根据自身情况选择储能装置处于哪种工作模式。

各类储能装置按区域进行划分，可以是电动车、电动自行车或家用储能装置等等，所有储能装置，由用户终端发送注册信息至能源交易平台，成为注册用户，并具备唯一的识别码，如唯一的账号和登录口令。工作状态包括充电、放电或待机。

如图2所示为本发明实施例的储能装置结构框图。储能装置包括储能元件、变换器（电能变换单元）和管理单元，在交流电网中，变换器通常是一个交直流变换器(ac-dc)；在直流电网，变换器可以是直流-直流变换器（dc-dc）。管理单元可以是一个单独的硬件模块，也可以与其他模块集成，如与变换器集成。管理单元包括控制单元、通信接口。

单机工作模式下，通信接口以通信的方式（有线方式或者无线方式），接收用户终端对储能系统的设定数据并传输给控制单元，以决定储能装置的工作状态，如充电、放电还是待机，并将执行结果反馈到用户终端。

联网和出租工作模式下，通信接口电路通过通信链路，接受能源交易平台的控制信号，并将接收到的控制信号传送给控制单元，以决定储能装置的工作状态，如充电、放电还是待机，并将执行结果反馈到能源交易平台，也可同时反馈至用户终端。

储能装置接收用户终端的设定，包括但不限于：储能系统对外放电（即售电）的电价、储能系统充电的电价上限、可放电的容量，允许放电的时段、放电时电池容量保护的下限等。对外放电的电价就是储能系统期望的售电电价，其充电的电价上限就是对储能系统补充充电的价格上限，当电价小于这一上限后，储能系统可以充电。在一些应用场合，储能系统被新能源发电充电，这一参数也可以不予以设定。可放电容量是储能系统基于自身的容量状况，如储能元件电池当前的soc(stateofcharge，荷电状态或者剩余电量)，对系统公布的可放电容量。放电时段是储能系统在保证自身功能时，允许外部控制充放电的时间段等。在一实施例中，储能装置的管理单元还可以包括一个人机界面，该人机界面作为用户终端，即用户终端与储能装置是集成为一体的，可以接受用户的对储能系统的上述设定。独立的用户终端也可管理具有人机界面的储能装置，使储能装置能同时接受该用户终端和人机界面的设定以及反馈信息等。

储能装置还包括一个电量计量模块，该电量计量模块可以是一个单独的部件，如已经安装在用户处的智能电表，或者与其他部件集成的电量计量模块，如与储能装置的管理单元或者变换器集成的智能电表。该电量计量模块用于采集储能装置对电网放电或者充电的电量数据。在一些场合，所述电量计量模块采集的电量数据还包含了其他发电或者用电设备的电量信息，但不影响该信息中包含了储能装置与电网交互的电量信息。在执行能源交易平台控制信号时，电量计量模块将相应时段的电量信息反馈到用户终端及能源交易平台。如储能装置执行能源交易平台的放电控制信号，将电量计量模块采集的该放电时段内的电量数据，传送到能源交易平台及用户终端，以用于日后的交易结算。

能源交易平台（也可称为能源交易控制中心）是整个系统的核心。所述能源交易平台包括服务器，服务器配置有信息管理单元、能源交易单元，服务器可以是基于现代互联网技术的分布式服务器系统，或基于云计算的分布式虚拟服务器系统，能与储能装置（集成有人机界面作为用户终端的）和用户终端进行通信。所述信息管理单元用于接收实时电力交易数据，电力交易数据包括实时电价、用电需求、当前用电量、当前发电量等数据，可按区域不同进行划分，同时还接受各储能装置的设定数据，并将每一储能装置进行分类，如可按照储能装置的位置信息、工作模式、充放电价格、容量等进行分类。能源交易单元基于区域内的实时电力交易数据和设定数据，在同一区域内，筛选出满足条件的储能装置，然后根据充放电价格、容量、价格与容量乘积值等方式进行排序，生成控制信号传送给储能装置中的控制单元，控制相应的储能装置。

能源交易平台同时也接收储能装置反馈的执行结果，包括交易时间、价格、电量计量模块采集的电量信息等，并进行储存，用于日后的能源交易结算，同时还将上述执行结果反馈到用户终端。

能源交易平台还可以包括一个电价预测模块，能源交易平台基于可以获得的实时数据及以往数据，包括天气预测、往年的天气数据、往年（历史）用电负荷曲线、发电量曲线等，提供用电量、发电量和电价的预测，为储能装置的参数设定提供参考，如对储能装置工作模式、工作参数的设定。能源交易平台可以通过通信链路，将相关预测信息反馈到用户终端。

一实施例中，储能装置工作在联网模式下并被设定为放电模式时，能源交易系统基于系统中用电单位的实时供电需求和实时电价，在同一供电区域内，筛选出满足条件的储能装置，然后根据放电价格、或可放电容量、价格与容量乘积值等排序方法进行排序，生成控制信号控制相应的储能装置放电，储能装置将交易时间、价格、电量计量模块采集的放电电量信息等执行结果反馈到能源交易平台，也可同时反馈至用户终端，能源交易平台接收并储存储能装置反馈的执行结果，并将该执行结果反馈至用户终端。具体地，多个储能装置，其设定的放电价格和可放电容量不完全一样，为了获得最大效益，可将其乘积可以作为指示信号。能源交易平台根据实时电价，各储能装置的要求的放电电价，当实时电价高于要求的放电电价时，控制乘积值较高的储能系统放电。

当储能装置被设定为充电模式时，能源交易系统基于系统中用电单位的实时供电需求和实时电价，在同一供电区域内，筛选出满足条件的储能装置，然后根据充电价格、容量等信息进行排序，生成控制信号控制相应的储能装置充电，储能装置将交易时间、价格、电量计量模块采集的充电电量信息等执行结果反馈到能源交易平台，也可同时反馈至用户终端，能源交易平台接收并储存储能装置反馈的执行结果，并将该执行结果反馈至用户终端。

另一实施例中，储能装置工作在出租模式下，储能装置的控制和使用权限被完全授予第三方。这里的第三方，可以是售电公司、发电厂、电网、金融套利交易者等。第三方对取得控制权的出租模式下的储能系统，也是基于自身的目标或需求，对储能系统进行控制。

在一个实施例中，第三方可以是金融套利交易者，在能源交易系统中，基于相应的出租价格，取得相应的储能装置的控制权限，并可以将其视为自己的储能装置，通过用户终端，进行相应的系统设置（设定数据），如通过通信链路，进行相应的配置，包括储能装置充放电的价格、储能装置充放电的上下限等，能源交易平台根据实时电力交易数据以及上述来自第三方的设定数据生成控制信号，储能装置根据控制信号决定其工作状态，并将执行结果反馈给能源交易平台，也可同时反馈至用户终端，能源交易平台接收并储存储能装置反馈的执行结果，并将该执行结果反馈至用户终端。第三方控制出租模式下的储能装置在储能交易平台上进行交易，获取价差并进行获利。

在一个实施例中，第三方可以是一个电网。电网获得的出租模式下的储能装置，可以作为自身配备的储能系统。电网可基于用电量、发电量和电价的预测，通过能源交易平台，实时对所述的储能系统进行充电和放电控制。在一种情形下，如当预测到用电负荷上升而发电量不足时，或者预测电价上升时，通过能源交易平台控制所述储能系统放电，以平抑电价波动。在一种情形下，电网也可以根据实时电价通过能源交易平台对储能系统进行充放电管理，如当电价上升到一个内部控制阈值时，对储能系统进行放电；当电价下降到一个内部控制阈值时，对储能从系统进行充电，据此进行额外获利。在另外一种情形下，电网也可以基于供电网络的系统需求，通过能源交易平台对储能系统进行控制，满足系统运行的要求，如在电网需要无功调节、频率调节或者黑启动（如断电后的重新启动过程）的情况下，控制储能系统对外提供或者吸收符合要求的电能，满足系统正常过运行需求。

本发明的一种基于分布式储能的能源交易方法，应用于基于分布式储能的能源交易系统，包括以下步骤：

s1、用户终端接收设定数据，所述设定数据包括储能装置的工作模式和各模式下的工作参数，用户终端将设定数据发送至能源交易平台和储能装置；所述工作模式包括单机模式、联网模式或出租模式，若用户设定的工作模式为单机模式，则执行步骤s2；若用户设定的工作模式为联网模式，则执行步骤s3-s5；若用户设定的工作模式为出租模式，则执行步骤s6-s8；

s2储能装置根据单机模式下的工作参数决定其工作状态，并将执行结果反馈至用户终端，所述工作状态包括充电、放电或待机；

s3、能源交易平台根据实时电力交易数据和联网模式下的工作参数生成控制信号；

s4、储能装置根据所述控制信号以决定其工作状态，并将执行结果反馈至能源交易平台，也可同时反馈至用户终端，所述工作状态包括充电、放电或待机；

s5、能源交易平台接收并储存储能装置反馈的执行结果，并将该执行结果反馈至用户终端；

s6、能源交易平台根据实时电力交易数据以及来自第三方的设定数据生成控制信号；

s7、储能装置根据所述设定数据或所述控制信号决定其工作状态，并将执行结果反馈给能源交易平台，也可同时反馈至用户终端，所述工作状态包括充电、放电或待机。

s8、能源交易平台接收并储存储能装置反馈的执行结果，并将该执行结果反馈至用户终端。

其中，所述步骤s3和s6还包括对储能装置进行分类，筛选出满足条件的储能装置并进行排序，生成所述控制信号；分类依据包括储能装置的位置信息、工作模式、充放电价格、容量；排序依据包括储能装置的充放电价格、容量、价格与容量乘积值。

本发明的能源交易系统和方法通过有效控制，单机模式和出租模式下，储能装置根据用户设定决定储能装置的工作状态，充分满足用户的自我意愿而获得收益、降低成本。联网模式下，基于用户设定，能源交易平台根据区域内的用电需求、实时电价、当前用电量、当前发电量等电力交易数据、根据一定的排序规则控制相应的储能装置充放电或待机，能够抑制区域电网内的用电波动，同时实现多方效益的最大化。本发明能够实现储能装置与电网之间的能量交互，使储能系统在大范围内共享、共用，提升电网的运行稳定性并有效降低用户的能源成本。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。