专利名称：兆瓦级电池储能电站实时功率控制方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明属于智能电网以及能量存储与转换技术领域，具体涉及一种基于规则的大功率大容量兆瓦级电池储能电站的实时功率控制方法及其系统，尤其适用于大规模风光储联合发电系统中兆瓦级电池储能电站的电池功率及电池能量管理方法。
背景技术：
国家风光储输示范工程是国家电网公司建设坚强智能电网首批试点工程，以“电网友好型”新能源发电为目标，以“先进性、灵活性、示范性、经济性”为特点，是目前世界上规模最大、集风电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的可再生能源综合示范工程。其中，国家风光储输示范工程(一期)拟建设风电100MW、光伏发电40MW和储能装置20MW(包含14MW磷酸铁锂电池储能系统、2丽全钒液流电池储能系统、4MW钠硫电池储能系统)。随着锂离子电池及其集成技术的不断发展，应用锂电池储能电站去实现平滑风光功率输出、跟踪计划发电、参与系统调频、削峰填谷、暂态有功出力紧急响应、暂态电压紧急支撑等多种应用，已成为了一种可行方案。其中关键问题之一，是掌握大规模锂电池储能电站综合控制技术。从电池储能的角度来说，过度的充电和过度的放电都会对电池的寿命造成影响。因此，监控好电池荷电状态、在储能电站内部合理分配好总功率需求，并将电池的荷电状态控制在一定范围内是必要的。目前有关基于兆瓦级大功率大容量锂离子电池储能电站的总功率实时控制方面的专利、文献、技术报告等非常少，需要深入研究和探索大规模电池储能电站综合控制和并网运行的核心技术，解决大规模电池储能电站协调控制及能量管理的关键问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的之一在于提供一种操作方便、易于实现的兆瓦级电池储能电站的实时功率控制方法，该方法能够同时满足储能电站的实时总功率需求和大容量电池储能电站存储能量的实时监管要求。本发明的控制方法是通过如下技术方案实现的:一种兆瓦级电池储能电站实时功率控制方法，包括以下步骤:步骤A，实时读取电池储能电站的总功率需求和该电站的相关运行数据，并对上述总功率需求和运行数据进行存储和管理；步骤B，根据电池储能电站总功率需求来判断电池储能电站的状态，并通过相应的预设规则来获得电池储能电站中各电池储能子单元的初始功率命令值；步骤C，对各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断和修正，以确定待分配给各电池储能子单元的功率命令值；步骤D，对待分配给各电池储能子单元的功率命令值进行汇总后输出至电池储能电站，以实现对各电池储能子单元进行功率分配和对电池储能电站的实时功率控制。
其中，所述电池储能电站的相关运行数据包括:电池储能电站中各电池储能子单元的可控状态值、荷电状态值、最大允许放电功率、最大允许充电功率和额定功率。其中，所述步骤B包括如下步骤:判断电池储能电站的状态；当电池储能电站总功率需求为正值时，表示该电池储能电站将处于放电状态，则通过第一预设规则获得各电池储能子单元的初始功率命令值；当电池储能电站总功率需求为负值时，表示该电池储能电站将处于充电状态，则通过第二预设规则获得各电池储能子单元的初始功率命令值；当电池储能电站总功率需求为零时，表示该电池储能电站将处于零功率状态，则直接将所有电池储能子单元的功率命令值设置为零。其中，所述第一预设规则包括:1)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值/^4时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为上述比例值与相应可控电池储能子单元最大允许放电功率的乘积；2)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于预设值且小于#%时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的荷电状态值占当前所有可控电池储能子单元荷电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站总功率需求；3)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值小于等于预设值必4时，首先，计算各电池储能子单元的当前可用最大放电功率特征值；然后，按照最大放电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前所有可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值为条件，采用排除法计算出符合上述条件的最少个数电池储能子单元；最后，上述最少个数电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的荷电状态值占当前最少个数可控电池储能子单元荷电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求；其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为O。所述第二预设规则包括:1)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最
大允许充电功率总和的比例值大于等于预设值时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为上述比例值与相应可控电池储能子单元最大允许充电功率的乘积；2)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于预设值且小于时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的放电状态值占各可控电池储能子单元放电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求；3)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值小于等于预设值时，
首先，计算各电池储能子单元的当前可用最大充电功率特征值；然后，按照最大充电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值;为条件，采用排除法计算出符合上述条件的最少个数电池储能子单元；最后，上述最少个数电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的放电状态值占当前最少个数可控电池储能子单元放电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求；其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为0 ;上述步骤中，所述可控电池储能子单元最大允许放、充电功率总和为各可控电池储能子单元的最大允许放、充电功率之和，可控电池储能子单元荷电、放电状态值总和为各可控电池储能子单元的荷电、放电状态值之和。所述可控电池储能子单元最大允许放电功率为电池储能子单元的可控状态值与其最大允许放电功率的乘积，可控电池储能子单元的荷电状态值为电池储能子单元的可控状态值与其荷电状态值的乘积，可控电池储能子单元最大允许充电功率为电池储能子单元的可控状态值与其最大允许充电功率的乘积，可控电池储能子单元的放电状态值为电池储能子单元的可控状态值与其放电状态值的乘积。放电状态值(SOD:State of Discharge)等于 I 减去其荷电状态值(SOC:State of Charge)。其中，当电池储能子单元可控时，该子单元的可控状态值为I ;否则值为O。其中，所述;^放电和％充电的取值范围为0.7 0.9，所述；放电和T7I5电的取值范围为
0.2 0.4，所述#电和T7c *的取值范围为0.7 0.9。其中，所述步骤C包括如下步骤: 对步骤B计算出的各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断，看是否有违反各电池储能子单元最大允许放电功率及最大允许充电功率限制的情况发生，如果有，则对各电池储能子单元进行在线修正和再计算；如没有，则将步骤B计算出的电池储能子单元的初始功率命令值设置为其功率命令值。其中，所述在线修正和再计算的方法包括如下步骤:当电池储能电站总功率需求为正值时，如果发生任一电池储能子单元的初始功率命令值违反该子单元最大允许放电功率限值(即任一电池储能子单元的初始功率命令值大于该子单元最大允许放电功率)的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许放电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值为余下各可控电池储能子单元最大允许放电功率占当前余下各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求与满足上述情况的各电池储能子单元最大允许放电功率总和的差值。当电池储能电站总功率需求为负值时，如果发生任一电池储能子单元的初始功率命令值违反其最大允许充电功率限值(即任一电池储能子单元初始功率命令值的绝对值大于该子单元最大允许充电功率的绝对值)的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许充电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值为余下的各可控电池储能子单元最大允许充电功率占余下的所有可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求与满足上述情况的各电池储能子单元最大允许充电功率总和的差值。本发明的另一目的在于提出一种兆瓦级电池储能电站实时功率控制系统，该系统包括:通讯模块，用于实时读取电池储能电站的实时总功率需求和电站的相关运行数据，以及将各电池储能子单元的功率命令值输出至电池储能电站，实现对电池储能电站中的各电池储能子单元进行功率分配；数据存储与管理模块，用于存储和管理实时总功率需求和相关运行数据，以及将实时调节模块返回的各电池储能子单元的功率命令值汇总后传至通讯模块进行输出；总功率初始分配控制模块，用于根据电池储能电站总功率需求来判断电池储能电站将处于的状态，并通过相应的预设规则来计算各电池储能子单元的初始功率命令值；和实时调节模块，用于对各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断和修正，以确定各电池储能子单元的功率命令值。与现有技术相比，本发明达到的有益效果是:本发明提供一种兆瓦级电池(锂电池或钠硫电池)储能电站实时功率控制方法及其系统具有操作方便、在实际应用中易于实现和掌握等优点，该方法和系统主要是结合可表示电池储能子单元实时功率特性的允许充放电能力(即，各电池储能子单元最大允许放电功率，各电池储能子单元最大允许充电功率等)及可表示电池储能子单元存储能量特性的荷电状态S0C，基于给定的判断基准对电池储能电站的总功率需求值进行在线分配，在实现了实时分配电池储能电站总功率需求的同时，还实现了并网用兆瓦级电池储能电站的能量管理及实时控制。
图1是兆瓦级锂离子电池储能电站实施例的系统示意图；图2是兆瓦级锂离子电池储能电站实时功率分配控制系统实施例的结构示意图；图3是总功率初始分配控制模块实施例的结构示意图；图4是实时调节模块实施例的结构示意图；图5是兆瓦级锂离子电池储能电站实时功率控制方法实施例的流程框图。
具体实施例方式本发明的控制方法和系统可以应用于锂离子电池储能电站或钠硫电池储能电站，下面以锂离子电池为例、结合附图对本发明的控制方法和系统作进一步的详细说明。如图1所示，锂离子电池储能电站中包括双向变流器和多个锂离子电池储能子单元，通过双向变流器可执行对锂离子电池储能子单元的启停控制及充放电功率指令等。图2示出了锂离子电池储能电站实时功率分配控制系统实施例的结构框图。如图2所示，本例的控制系统是通过设置在远程服务器中的通讯模块10、数据存储与管理模块
20、总功率初始分配控制模块30和实时调节模块40实现的。该控制系统中的通讯模块10与电池储能电站通过有线或无线网络进行连接，来完成该控制系统与锂离子电池储能电站之间的数据交互和通信，从而实现为电池储能电站中各锂离子电池储能子单元进行功率分配，以及对电池储能电站进行实时功率监控，其中，
通讯模块10，用于接收锂离子电池储能电站的实时总功率需求值和该电站的相关运行数据，以及将待分配给各锂离子电池储能子单元的功率命令值输出至电池储能电站。数据存储与管理模块20，用于存储和管理锂离子电池储能电站的实时总功率需求值和相关运行数据(该数据可包括实时数据和历史数据)；而且负责将计算出的各锂离子电池储能子单元功率命令值进行汇总、并赋值给相关的接口变量，供远程服务器通过通讯模块进行调用。总功率初始分配控制模块30，用于实时确定各锂离子电池储能子单元初始功率命令值。实时调节模块40，用于计算和确定待分配给各锂离子电池储能子单元的功率命令值。如图3所示，所述总功率初始分配控制模块包括:判断模块，用于根据电池储能电站当前总功率需求来判断电池储能电站的状态:当电池储能电站当前总功率需求为正值时，表示该电池储能电站将处于放电状态，则通过第一执行模块计算各电池储能子单元的初始功率命令值；当电池储能电站当前总功率需求为负值时，表示该电池储能电站将处于充电状态，则通过第二执行模块计算各电池储能子单元的初始功率命令值；当电池储能电站的当前总功率需求值为零时，表示该电池储能电站将处于零功率状态，则通过第三执行模块直接设置各电池储能机组的功率命令值；第一执行模块，用于当电池储能电站将处于放电状态时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；第二执行模块，用于当电池储能电站将处于充电状态时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；和第三执行模块，用于直接设置所有电池储能子单元的功率命令值为零。其中，所述第一执行模块包括:第一执行子单元I，用于当锂离子电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控锂离子电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于#%时，计算各锂离子电池储能子单元的初始功率命令值；第一执行子单元II，用于当锂离子电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于且小于#%时，计算各锂离子电池储能子单元的初始功率命令值；和第一执行子单元III，用于当锂离子电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值小于等于时，首先，计算各锂离子电池储能子单元的当前可用最大放电功率特征值；然后，按照最大放电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于为条件，采用排除法计算出最少个数电池储能子单元；最后，重新计算最少个数锂离子电池储能子单元的初始功率命令值，其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为0 ;所述第二执行模块包括:
第二执行子单元I，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于等于时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；第二执行子单元II，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于且小于时，计算各电池储能子单兀的初始功率命令值；和第二执行子单元III，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值小于等于时，首先，计算各电池储能子单元的当前可用最大充电功率特征值；然后，按照最大充电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于等于;为条件，采用排除法计算出最少个数电池储能子单元；最后，重新计算最少个数电池储能子单元的初始功率命令值，其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为O。如图4所示,所述实时调节模块包括:实时诊断单元，用于对各锂离子电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断，看是否有违反各电池储能子单元最大允许放电功率及最大允许充电功率限制的情况发生；和计算单元，用于根据实时诊断单元的诊断结果，进行在线修正和再计算或者直接将相应电池储能子单元的初始功率命令值设置为其功率命令值。其中，所述计算单元包括:第一计算子单元，用于当锂离子电池储能电站将处于放电状态时，如果发生任一锂离子电池储能子单元的初始命令值大于其最大允许放电功率的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许放电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值重新计算；第二计算子单元，用于当锂离子电池储能电站将处于充电状态时，如果发生任一锂离子电池储能子单元的初始命令值违反其最大允许充电功率限制的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许充电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值重新计算；和第三计算子单元，用于直接将相应锂离子电池储能子单元的初始功率命令值设置为其功率命令值。图5示出了本例中基于规则的兆瓦级锂离子电池储能电站实时功率控制方法框图。下面结合具体实施步骤，对各规则及其实施方式进行详细说明，该方法包括下述步骤:步骤A、通过通讯模块10读取数据是读取上位机下发的锂离子电池储能电站总功率需求值和锂离子电池储能电站的相关运行数据，然后将上述总功率需求值和相关运行数据传至数据存储与管理模块20进行存储和管理。步骤B、基于总功率初始分配控制模块，实时计算出储能电站中各锂离子电池储能子单元初始功率命令值。
步骤C、基于实时调节模块，对各锂离子电池储能子单元初始功率命令值进行实时诊断和修正后，以确定待分配给各电池储能子单元的功率命令值；步骤D、将步骤C计算出的待分配给各锂离子电池储能子单元的功率命令值在数据存储与管理模块进行汇总后，通过通讯模块输出至锂离子电池储能电站。在步骤A中，通讯模块10除了实时读取锂离子电池储能电站的总功率需求
外，所读取的电池储能电站的相关运行数据包括:电池储能电站中各电池储能子单元的可控状态值、荷电状态值、最大允许放电功率、最大允许充电功率和额定功率。在步骤B中，所述各电池储能子单元初始功率命令值的计算方法如下:先判断当前锂离子电池储能电站的状态，然后再根据各锂离子电池储能子单元的状态分别基于相应的预设规则来计算各锂离子电池储能子单元的初始功率命令值:I)当锂离子电池储能电站总功率需求为正值时，表示该储能电站将处于放电状态，则基于各电池储能子单元的荷电状态(SOC)值和最大允许放电功率值，通过下式
(1)-(8)计算各电池储能子单元的初始功率命令值:2.1 规则 A:
权利要求
1.一种兆瓦级电池储能电站实时功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤A，实时读取电池储能电站的总功率需求和该电站的相关运行数据，并对上述总功率需求和相关运行数据进行存储； 步骤B，根据电池储能电站总功率需求来判断电池储能电站的状态，并通过相应的预设规则来获得电池储能电站中各电池储能子单元的初始功率命令值； 步骤C，对各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断和修正，以确定各电池储能子单元的功率命令值； 步骤D，对各电池储能子单元的功率命令值进行汇总后输出至电池储能电站。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在步骤A中，所述电池储能电站的相关运行数据包括:电池储能电站中各电池储能子单元的可控状态值、荷电状态值、最大允许放电功率、最大允许充电功率和额定功率。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤B具体包括: 判断电池储能电站的状态； 当电池储能电站总功率需求为正值时，表示该电池储能电站将处于放电状态，则通过第一预设规则获得各电池储能子单元的初始功率命令值； 当电池储能电站总功率需求为负值时，表示该电池储能电站将处于充电状态，则通过第二预设规则获得各电池储能子单元的初始功率命令值； 当电池储能电站总功率需求为零时，表示该电池储能电站将处于零功率状态，则直接将所有电池储能子单元的功率命令值设置为零。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于， 所述第一预设规则包括: 1)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值^7#时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为上述比例值与相应可控电池储能子单元最大允许放电功率的乘积； 2)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于预设值且小于时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的荷电状态值占当前所有可控电池储能子单元荷电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站总功率需求； 3)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值小于等于预设值时， 首先，计算各电池储能子单元的当前可用最大放电功率特征值； 然后，按照最大放电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前所有可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值为条件，采用排除法计算符合上述条件的最少个数电池储能子单元； 最后，上述最少个数电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的荷电状态值占当前最少个数可控电池储能子单元荷电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求；其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为O。所述第二预设规则包括: 1)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于等于预设值时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为上述比例值与相应可控电池储能子单元最大允许充电功率的乘积； 2)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于预设值且小于时，则各电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的放电状态值占各可控电池储能子单元放电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求； 3)当电池储能电站的总功率需求占该储能电站各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值小于等于预设值时， 首先，计算各电池储能子单元的当前可用最大充电功率特征值； 然后，按照最大充电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值为条件，采用排除法计算出符合上述条件的最少个数电池储能子单元； 最后，上述最少个数电池储能子单元的初始功率命令值为相应可控电池储能子单元的放电状态值占当前最少个数可控电池储能子单元放电状态值总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求；其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为O ; 所述电池储能子单元的放电状态值等于I减去该子单元的荷电状态值；所述可控电池储能子单元最大允许放电功率、可控电池储能子单元最大允许充电功率、可控电池储能子单元荷电状态值和可控电池储能子单元放电状态值等于电池储能子单元的可控状态值分别与该子单元最大允许放电功率、最大允许充电功率、荷电状态值和放电状态值的乘积；当电池储能子单元可控时，该子单元的可控状态值为I ;否则值为O。
5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述#_和￥^的取值范围为0.7 0.9，所述7 文电和%充*的取值范围为0.2 0.4，所述#电和%充电的取值范围为0.7 0.9。
6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤C具体包括: 对步骤B计算出的各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断，看是否有违反各电池储能子单元最大允许放电功率及最大允许充电功率限制的情况发生，如果有，则对各电池储能子单元进行在线修正和再计算；如没有，则将步骤B计算出的各电池储能子单元的初始功率命令值设置为其功率命令值。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述在线修正和再计算的方法具体包括: 当电池储能电站总功率需求为正值时，如果发生任一电池储能子单元的初始功率命令值违反该子单元最大允许放电功率的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许放电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值为余下的可控电池储能子单元最大允许放电功率占当前余下所有的可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求与满足上述情况的各电池储能子单元最大允许放电功率总和的差值。
当电池储能电站总功率需求为负值时，如果发生任一电池储能子单元的初始功率命令值违反该子单元最大允许充电功率限值的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许充电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值为余下的可控电池储能子单元最大允许充电功率占余下所有的可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值、再乘以电池储能电站当前总功率需求与满足上述情况的各电池储能子单元最大允许充电功率总和的差值。
8.一种兆瓦级电池储能电站实时功率控制系统，其特征在于，该系统包括: 通讯模块，用于实时读取电池储能电站的实时总功率需求和该电站的相关运行数据，以及将各电池储能子单元的功率命令值输出至电池储能电站； 数据存储与管理模块，用于存储和管理实时总功率需求和相关运行数据，以及将实时调节模块返回的各电池储能子单元的功率命令值汇总后传至通讯模块进行输出； 总功率初始分配控制模块，用于根据电池储能电站总功率需求来判断电池储能电站将处于的状态，并通过相应的预设规则来计算各电池储能子单元的初始功率命令值；和 实时调节模块，用于对各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断和修正，以确定各电池储能子单元的功率命令值。
9.如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述总功率初始分配控制模块包括: 判断模块，用于判断电池储能电站的状态:当电池储能电站当前总功率需求为正值时，表示该电池储能电站将处于放电状态，则通过第一执行模块计算各电池储能子单元的初始功率命令值；当电池储能电站当前总功率需求为负值时，表示该电池储能电站将处于充电状态，则通过第二执行模块计算各电池储能子单元的初始功率命令值；当电池储能电站的当前总功率需求值为零时，表示该电池储能电站将处于零功率状态，则通过第三执行模块直接设置各电池储能 机组的功率命令值； 第一执行模块，用于当电池储能电站将处于放电状态时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值； 第二执行模块，用于当电池储能电站将处于充电状态时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；和 第三执行模块，用于将所有电池储能子单元的功率命令值直接设置为零。
10.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述第一执行模块包括: 第一执行子单元I，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于^7#时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值； 第一执行子单元II，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于^|^且小于^ *时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；和 第一执行子单元III，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值小于等于^!^时， 首先，计算各电池储能子单元的当前可用最大放电功率特征值； 然后，按照最大放电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于为条件，采用排除法计算出最少个数电池储能子单元；最后，重新计算最少个数电池储能子单元的初始功率命令值，其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为O ; 所述第二执行模块包括: 第二执行子单元I，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于等于时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值； 第二执行子单元II，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于且小于时，计算各电池储能子单元的初始功率命令值；和 第二执行子单元III，用于当电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值小于等于时， 首先，计算各电池储能子单元的当前可用最大充电功率特征值； 然后，按照最大充电功率特征值由小到大的顺序对各电池储能子单元排序，以电池储能电站当前总功率需求占该储能电站当前各可控电池储能子单元最大允许充电功率总和的比例值大于等于为条件，采用排除法计算出最少个数电池储能子单元； 最后，重新计算最少个数电池储能子单元的初始功率命令值，其余电池储能子单元的初始功率命令值均设为O。
11.如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述实时调节模块包括: 实时诊断单元，用于对各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断，看是否有违反各电池储能子单元最大允许放电功率及最大允许充电功率限制的情况发生；和 计算单元，用于根据实时诊断单元的诊断结果，进行在线修正和再计算或者直接将相应电池储能子单元的初始功率命令值设置为其功率命令值。
12.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述计算单元包括: 第一计算子单元，用于当电池储能电站将处于放电状态时，如果发生任一电池储能子单元的初始命令值大于其最大允许放电功率的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许放电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值重新计算； 第二计算子单元，用于当电池储能电站将处于充电状态时，如果发生任一电池储能子单元的初始命令值违反其最大允许充电功率限制的情况时，则查找满足上述情况的电池储能子单元个数，并将这些电池储能子单元的最大允许充电功率设定为其功率命令值，余下各电池储能子单元的功率命令值重新计算；和 第三计算子单元，用于将相应电池储能子单元的初始功率命令值设置为其功率命令 值。
全文摘要
本发明涉及一种兆瓦级电池储能电站实时功率控制方法及其系统，该方法包括A)实时读取电池储能电站的总功率需求和该电站的相关运行数据，并对上述总功率需求和运行数据进行存储和管理；B)获得电池储能电站中各电池储能子单元的初始功率命令值；C)对各电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断和修正，以确定待分配给各电池储能子单元的功率命令值；D)对各电池储能子单元的功率命令值汇总后输出至电池储能电站，以实现对电池储能电站的实时功率控制。该系统包括通讯模块、数据存储与管理模块、总功率初始分配控制模块和实时调节模块。本发明的方法与系统通可方便、有效的实现对兆瓦级锂离子电池储能电站实时功率的控制和分配目的。
文档编号H02J7/00GK103187750SQ20111045990
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者李相俊, 惠东, 来小康, 闫忠平, 雷为民, 张亮, 李又宁 申请人:中国电力科学研究院, 国网新源张家口风光储示范电站有限公司