一种用于钠硫电池储能系统的自动运行控制方法及装置与流程

本发明涉及仪器仪表技术的分析及测量控制技术领域，尤其是涉及一种用于钠硫电池储能系统接入电网的分析及测量控制技术，尤其是涉及用于钠硫电池储能系统的自动运行控制方法及装置。

背景技术：

随着电力需求的与日俱增和可再生能源的规模化发展，电网运行正面临着巨大挑战，主要包括：能源利用效率低、污染严重；可再生能源电力入网困难；电力需求昼夜峰谷差不断增加；用电安全高度依存燃料供应。

近年来，储能技术在电力系统中得到迅速发展，已经被用于削峰填谷、应急电源、电能质量、可再生能源并网等多种应用场合，并在输配电系统的有功/无功支撑、电网调频应用中也取得了长足的进步。不同规模、不同类型的储能技术，可贯穿电力系统发输变配用电各个环节，以全面提升电力系统的安全性、可靠性、经济性。采用大规模储能系统，可以实现：减少用于发、输、变、配电设备的投资；提高现有电力设备的利用率；减少新建变电站用地，减少电厂排放，助力新能源接入；降低发电煤耗、供电线损；提高供电可靠性和电能质量。

储能技术的发展将对国家电网实际生产水平起到巨大积极的推动作用。钠硫电池在存储容量、自放电、放电时间、能量密度和功率密度、响应时间、系统成本、环境影响、系统成本等方面相比于化学电池均具有一定的优势，在能量转换效率、循环寿命等方面也符合电网储能电池的要求，说明钠硫电池储能系统既适合作为功率型储能技术使用，也适合作为能量型储能及质量型储能技术使用。对电网的调峰与调频、新能源接入、电能质量改善及分布式储能等方面都将会有非常好的应用前景。

现有的钠硫电池储能系统的运行控制模式多为手动控制运行模式，需要人为设置运行计划，并根据设定的运行计划进行操控，由于系统的运行状态经常改变，需要耗费大量人力资源进行监测以便及时调整控制指令，在储能系统的规模和数量达到一定程度以后，这种控制方式更加困难，需要配备跟多的人手并耗费跟多的时间才能完成控制。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题提供一种自动化程度高的用于钠硫电池储能系统的自动运行控制方法及装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于钠硫电池储能系统的自动运行控制方法，其特征在于，该方法具体步骤为：

1)根据模式选择模块的选择结果判断是否执行自动运行控制，若是，则进入步骤2)，若否，则进入步骤5)；

2)读取控制计划设定模块的设定结果；

3)控制计划执行模块根据2)中读取到的设定结果选择工作模式，执行控制计划；

4)判断子模块判断控制计划是否结束，若是，则进入步骤5)，若否，则进入下一计划阶段并返回步骤3)；

5)结束。

所述工作模式包括开机模式、待机模式、恒功率充电模式、恒功率放电模式以及关机模式。

所述开机模式的具体执行过程为：

301)判断子模块判断钠硫电池储能系统当前是否为关机状态，若是，则进入步骤302)，若否，则进入步骤303)；

302)指令发送子模块向钠硫电池储能系统发送开机指令；

303)等待子模块根据控制计划设定模块中设定的等待时间进行等待。

所述待机模式的具体执行过程为：

311)判断子模块判断钠硫电池储能系统当前是否为非待机状态，若是，则进入步骤312)，若否，则进入步骤313)；

312)指令发送子模块向钠硫电池储能系统发送待机指令；

313)等待子模块根据控制计划设定模块中设定的等待时间进行等待。

所述恒功率充电模式的具体执行过程为：

321)读取控制计划设定模块中设定的运行功率值、充电安时数以及等待时间；

322)指令发送子模块向钠硫电池储能系统发送恒功率充电指令；

323)判断子模块判断钠硫电池储能系统是否处于恒功率充电状态，若是，则进入步骤324)，若否，则等待子模块按照321)中读取到的等待时间进行等待后返回步骤323)；

324)计算子模块计算钠硫电池储能系统当前需要的充电安时数；

325)判断子模块判断324)中计算得到的充电安时数是否大于步骤321)中读取到的设定的充电安时数，若是，则结束恒功率充电模式，若否，则等待子模块按照321)中读取到的等待时间进行等待后返回步骤324)。

所述恒功率放电模式的具体执行过程为：

331)读取控制计划设定模块中设定的运行功率值、放电安时数以及等待时间；

332)指令发送子模块向钠硫电池储能系统发送恒功率放电指令；

333)判断子模块判断钠硫电池储能系统是否处于恒功率放电状态，若是，则进入步骤334)，若否，则等待子模块按照331)中读取到的等待时间进行等待后返回步骤333)；

334)计算子模块计算钠硫电池储能系统当前需要的放电安时数；

335)判断子模块判断334)中计算得到的放电安时数是否大于步骤331)中读取到的设定的放电安时数，若是，则结束恒功率放电模式，若否，则等待子模块按照331)中读取到的等待时间进行等待后返回步骤334)。

所述关机模式的具体执行过程为：

341)判断子模块判断钠硫电池储能系统当前是否为非关机状态，若是，则进入步骤342)，若否，则进入步骤343)；

342)指令发送子模块向钠硫电池储能系统发送关机指令；

343)等待子模块根据控制计划设定模块中设定的等待时间进行等待。

一种用于钠硫电池储能系统的自动运行控制装置，其特征在于，该装置包括：

模式选择模块，用于选择钠硫电池储能系统是自动运行还是手动运行；

控制计划设定模块，用于设定钠硫电池储能系统的工作模式、等待时间、充放电安时数以及运行功率，并将设定的结果发送至控制计划执行模块；

控制计划执行模块，用于按照控制计划设定模块的设定结果来执行控制计划。

所述控制执行模块包括：

计算子模块，用于计算钠硫电池储能系统的充电安时数与放电安时数；

判断子模块，用于在执行以及完成控制计划时进行判断；

指令发送子模块，用于发送指令来控制钠硫电池储能系统的运行；

等待子模块，用于根据控制计划设定模块设定的时间进行等待操作。

所述判断子模块判断的具体内容包括：

a)钠硫电池储能系统自动运行时的状态；

b)控制计划设定模块设定的工作模式；

c)计算模块子得到的充、放电安时数与设定安时数的大小关系；

d)控制计划是否完成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)自动运行模式下只需在控制计划设定模块下设定好运行工况系统就可以自动运行，节省了人为操作的时间，操作便捷；

(2)钠硫电池储能系统根据设定好的控制计划自动读取系统状态进行运行，无需人为监督，自动化程度高；

(3)本发明提供的方法与装置不受钠硫电池储能系统的规模和数量的限制，适用范围广；

(4)恒功率充、放电的工作模式下，本发明采用安时数作为判断的依据，与采用电池荷电状态或恒定功率作为判断依据的控制方法相比准确度更高，充分发挥钠硫电池自身的特性。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明系统装置的运行主界面；

图3为恒功率充电实现的部分程序框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

钠硫电池储能系统的自动运行模式是根据用户事先设置好的运行工况，并结合当储能系统的状态，由钠硫电池储能监控系统读取控制计划，把用户计划解释为机器指令，依据计划中的限制条件，逐条逐步把控制指今发送给储能系统的控制执行单元，实现储能系统的自动运行控制。

本实施例中，钠硫电池储能监控系统的自动运行控制方法实现流程图如图1所示，如果用户选择了自动模式，钠硫电池储能监控系统可以根据用户需求，制定/读取自动运行计划，储能系统的工作模式有：开机、待机、恒功率充电、恒功率放电、关机。

工作模式为开机时，储能监控系统会读取当前系统的运行状态，如果当前为关机状态，则发送开机指令到逆变器，开机成功，就等待设定时间，如果已经为开机状态，则等待设定时间至下一计划阶段。

工作模式为待机时，储能监控系统会读取当前系统的运行状态，如果当前为非待机状态，则发送待机指令到逆变器，待机成功，则等待设定时间，如果已经为待机状态，则等待设定时间至下一计划阶段。

工作模式为恒功率充电时，第一步先设定运行充电功率值，第二步发送恒功率充电指令到储能逆变，指令接收成功时，计算充电安时数，如果小于设定的安时数，则继续等待，并实时计算充电安时数，如果大于设定的充电安时数，则进入下一运行阶段。

工作模式为恒功率放电时，第一步先设定运行放电功率值，第二步发送恒功率放电指令到储能逆变，指令接收成功时，计算放电安时数，如果小于设定的安时数，则继续等待，并实时计算放电安时数，如果大于设定的放电安时数，则进入下一运行阶段。

工作模式为关机时，储能监控系统会读取当前系统的运行状态，如果当前为非关机状态，则发送关机指令到逆变器，如果已经为关机状态，则等待设定时间至下一计划阶段。

如图2所示，钠硫电池储能系统的运行控制模式分为手动模式处自动模式，手动模式需手动发送控制指令到储能系统的执行单元。当采用自动运行模式时，需事先设置运行计划，图中下半部分为自动运行控制计划表，该表显示了如下的控制过程：开机-等待2分钟；恒功率充电-充电功率10kW-累计充电安时数为30安时；恒功率充电-充电功率15kW-累计充电安时数为60安时；恒功率放电-放电功率50kW-累计放电安时数为40安时；待机-5分钟；关机。

如图3所示为恒功率充电实现的部分程序框图，程序框图上半部分判断计算安时数，如果大于设定值，就进入下一阶段，中间部分判断运行状态，当状态改变是，发送相应的指令到储能系统控制单元，下半部分控制指令的发达顺序，第一次发达功率值，第二次发送恒功率充电指令。