一种电池储能电站的有功功率分配方法
【专利摘要】本发明公开了一种电池储能电站的有功功率分配方法，通过实时采集电池机组的荷电状态SOC值和有功功率，对储能电站的电池机组进行分类，并计算每一类电池机组的充放电范围；再根据每类电池机组的充放电范围，计算电池机组的充放电调节能力，最后结合电池机组的调节能力对每台电池机组进行有功功率的分配。这样通过控制电池机组的充放电，使储能电站响应电网的调度，提高了提高电网对间歇性可再生能源发电接纳能力。其次，根据电池机组的实时荷电状态对电池机组进行分类，可以减少了电池机组的启停机次数，提高了电池储能电站资源的利用率，延长了电池机组的使用寿命。
【专利说明】-种电池储能电站的有功功率分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能电网【技术领域】，更为具体地讲，涉及一种电池储能电站的有功功 率分配方法。
【背景技术】
[0002] 储能是提高电网对间歇性可再生能源发电接纳能力的有效技术，电池储能因其独 特的性能，已成为优先发展方向之一。近些年来，国内外相继开展了各种电池储能电站的示 范应用及并网运行，理论和实践证明，规模化电池储能电站的引入可以有效地改善间歇式 新能源电源的运行性能与调控能力，有助于增强电网接入能力，因此，规模化储能与小规模 分布式储能电站在今后配电网中所占比例将不断增加，对未来电网发展产生积极影响。
[0003] 随着电池及其集成技术的不断发展，大规模分布式和集中式电池储能电站的应用 模式将逐步成为一种优选方案。电池储能电站中目前常用的几种大容量储能电池有钠硫电 池，液流电池以及锂电池等类型。
[0004] 通过合理控制连接在储能设备上的换流器，高效实现储能电站的充放电，能在很 大程度上解决由于风电及光伏发电随机性，间歇性及波动性等带来的发电输出功率不稳定 的问题，并有效的解决由于风电及光伏发电波动给电网频率波动带来的电能质量等问题。
[0005] 从电池储能的角度来说，过度的充电和放电都会对电池的寿命造成影响。因此，根 据电池荷电状态，在储能电站内部合理分配好总有功功率需求，并将电池的荷电状态控制 在一定范围内是十分必要的。
[0006] 目前有关电池储能电站的有功功率分配方面的专利、文献、技术报告等非常少，需 要深入研究和探索。本发明结合各储能机组的实时工作状态，提出了一种规模化电池储能 电站并网运行时的有功功率分配策略，使电池储能电站既能响应电网调度，又能运行在本 地控制模式下，对新能源发电波动进行平抑。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电池储能电站的有功功率分配 方法，通过对电池机组的荷电状态和充放电功率的控制，提高电网对间歇性可再生能源发 电接纳能力，并延长电池机组的使用寿命。
[0008] 为实现上述发明目的，本发明一种电池储能电站的有功功率分配方法，其特征在 于，包括以下步骤：
[0009] (1)、采集电池储能电站中所有电池机组的S0C值和当前时刻t的输出有功功率 PMreal(t)，M表示电池储能电站中第M台电池机组；以及电池储能电站中并网点的总有功 功率P KEAU和上级电网对电池储能电站的有功功率调度值PSETT ;
[0010] (2)、根据步骤（1)采集的S0C值，对所有的电池机组进行分类，再确定每类电池机 组的充放电功率范围；
[0011] ⑶、根据步骤⑴采集的输出有功功率PMreal⑴和步骤⑵确定的充放电功率 范围，计算出每类电池机组进行充放电时的功率调节能力；
[0012] (4)、将步骤⑴采集的总有功功率PKEAU和获取的有功功率调度值PSETT作差，计算 出有功功率的差值△ P，再结合电池机组的机组类别、充放电的功率调节能力对电池储能电 站进行有功功率分配。
[0013] 本发明的发明目的是这样实现的：
[0014] 本发明一种电池储能电站的有功功率分配方法，通过实时采集电池机组的荷电状 态S0C值和有功功率，对储能电站的电池机组进行分类，并计算每一类电池机组的充放电 范围；再根据每类电池机组的充放电范围，计算电池机组的充放电调节能力，最后结合电池 机组的调节能力对每台电池机组进行有功功率的分配。这样通过控制电池机组的充放电， 使储能电站响应电网的调度，提高了提高电网对间歇性可再生能源发电接纳能力。其次，根 据电池机组的实时荷电状态对电池机组进行分类，可以减少了电池机组的启停机次数，提 高了电池储能电站资源的利用率，延长了电池机组的使用寿命。
[0015] 同时，本发明一种电池储能电站的有功功率分配方法还具有以下有益效果：
[0016] (1)、本发明电池储能电站的有功功率分配方法，在实际工程应用中易于实现和掌 握，通过该方法可实现电池储能电站有功功率分配及运行状态监控的控制目标；
[0017] (2)、本发明电池储能电站的有功功率分配方法，使电池储能电站既能响应电网调 度，又能运行在本地控制模式下，对新能源发电波动进行平抑；
[0018] (3)、同传统的有功功率平均分配方法相比，本发明根据S0C值对储能电站的机组 进行了分类，实现了机组的最小启停机次数，提高了电池储能电站资源的利用率，又兼顾了 有功功率响应和储能设备使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本发明一种电池储能电站的有功功率分配方法的原理图；
[0020] 图2是在功率调度模式下，储能电站总功率曲线图；
[0021] 图3是在功率调度模式下，各储能机组的S0C值曲线图；
[0022] 图4是在功率调度模式下，各储能机组的实际有功功率曲线图；
[0023] 图5是在波动平抑模式下，储能电站的有功功率控制响应曲线图；
[0024] 图6是在波动平抑模式下，各储能机组的S0C值曲线图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便本领域的技术人员更好地 理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许 会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0026] 实施例
[0027] 图1是本发明一种电池储能电站的有功功率分配方法的原理图。
[0028] 在本实施例中，电池储能电站的有功功率分配的原理图，如图1所示，主要包括电 池机组、机组分类模块和功率分配模块；电池储能电站工作运行后，其具体的有功功率分配 方法如下：
[0029] -种电池储能电站的有功功率分配方法，包括以下步骤：
[0030] S1、采集电池储能电站中所有电池机组的S0C值和当前时刻t的输出有功功率 PMreal(t)，M表示电池储能电站中第M台电池机组；以及电池储能电站中并网点的总有功 功率P KEAU和上级电网对电池储能电站的有功功率调度值PSETT ;
[0031] S2、根据步骤S1采集的S0C值，对所有的电池机组进行分类，再确定每类电池机组 的充放电功率范围；
[0032] S3、根据步骤S1采集的输出有功功率PMreal (t)和步骤S2确定的充放电功率范 围，计算出每类电池机组进行充放电时的功率调节能力；
[0033] S4、将步骤S1采集的总有功功率PKEAU和获取的有功功率调度值PSETT作差，计算出 有功功率的差值△ P，再结合电池机组的机组类别、充放电的功率调节能力对电池储能电站 进行有功功率分配。
[0034] 下面针对上述四个步骤进行详细说明，具体如下：
[0035] S1、采集电池储能电站中所有电池机组的S0C值和当前时刻t的输出有功功率 PMreal(t)，M表示电池储能电站中第M台电池机组；以及电池储能电站中并网点的总有功 功率P KEAU和上级电网对电池储能电站的有功功率调度值PSETT ;
[0036] 本实施例中，可以采用传感器采集上述指标参数。
[0037] S2、根据步骤S1采集的S0C值，机组分类模块对所有的电池机组进行分类，再确定 每类电池机组的充放电功率范围；
[0038] S2. 1、将电池机组的S0C值G [0, a)的电池机组分为第一类，记为Si，该类电池机 组的充放电功率范围为：0< Pi < PH，对应的电池状态为：过放；
[0039] S2. 2、将电池机组的S0C值G [a，b)的电池机组分为第二类，记为S2，该类电池机 组的充放电功率范围为：P DMAX < P2 < P0"，对应的电池状态为：较低；
[0040] S2. 3、将电池机组的S0C值G [b，1-b)的电池机组分为第三类，记为S3，该类电池 机组的充放电功率范围为：PDMAX < P3 < P0"，对应的电池状态为：正常；
[0041] S2. 4、将电池机组的S0C值G [l-b，l-a)的电池机组分为第四类，记为S4，该类电 池机组的充放电功率范围为：PDMAX < P4 < Pa"，对应的电池状态为：较高；
[0042] S2. 5、将电池机组的S0C值G [1-a，1)的电池机组分为第五类，记为S5，该类电池 机组的充放电功率范围为：PDMAX < P5 < P0"，对应的电池状态为：充满；
[0043] S2. 6、将电池机组S0C值未知，如因传感器故障等，没有采集到S0C值的电池机组 分为第六类，记为s6,该类电池机组的充放电功率范围为0,对应的电池状态为：故障；
[0044] 其中，a和b为电池机组的S0C区间分类常数，且a<b，a，b G (〇，1)#表示第i 类机组的充放电能力；当功率PKEAU为正值时，表示电池机组处于充电状态；当功率P KEAU为 负值时，表示电池机组处于放电状态；PH为Si类电池机组的限制充电功率值，且P H > 0, 为s5类电池机组的限制放电功率值，且为s2至s4类电池机组的最大充电功率 值，且P〇M > 〇, PDMA)(为电池机组的最大放电功率值，且Pm? < 〇。
[0045]
【权利要求】
1. 一种电池储能电站的有功功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 、采集电池储能电站中所有电池机组的SOC值和当前时刻t的输出有功功率 PMreal(t),M表示电池储能电站中M台电池机组；以及电池储能电站中并网点的总有功功 率PKEm和上级电网对电池储能电站的有功功率调度值PSETT ; (2) 、根据步骤（1)采集的SOC值，对所有的电池机组进行分类，再确定每类电池机组的 充放电功率范围； (3) 、根据步骤⑴采集的输出有功功率PMreal⑴和步骤⑵确定的充放电功率范围， 计算出每类电池机组进行充放电时的功率调节能力； (4) 、将步骤（1)采集的总有功功率PKEAU和获取的有功功率调度值PSETT作差，计算出有 功功率的差值AP，再结合电池机组的机组类别、充放电的功率调节能力对电池储能电站进 行有功功率分配。
2. 根据权利要求1所述的电池储能电站的有功功率分配方法，其特征在于，所述的步 骤（2)中对电池机组进行分类，以及确定对应类别电池机组的充放电功率范围的方法为： S2. 1、将电池机组的S0C值G[〇，a)的电池机组分为第一类，记为Si，该类电池机组的 充放电功率范围为：〇<Pi<PH，对应的电池状态为：过放； S2. 2、将电池机组的S0C值G(a，b)的电池机组分为第二类，记为S2，该类电池机组的 充放电功率范围为：PDMAX <P2 <P〇"，对应的电池状态为：较低； S2. 3、将电池机组的S0C值G[b，1-b)的电池机组分为第三类，记为S3，该类电池机组 的充放电功率范围为：PDMAX <P3 <P〇"，对应的电池状态为：正常； S2. 4、将电池机组的S0C值G[1-b，1-a)的电池机组分为第四类，记为S4，该类电池机 组的充放电功率范围为：PDMAX <P4 <P〇"，对应的电池状态为：较高； S2.5、将电池机组的S0C值G[l-a，l)的电池机组分为第五类，记为S5，该类电池机组 的充放电功率范围为：PDMAX <P5 <P〇"，对应的电池状态为：充满； S2. 6、将电池机组S0C值为未知的电池机组分为第六类，记为S6，该类电池机组的充放 电功率范围为0,对应的电池状态为：故障； 其中，8和13为电池机组的50(：区间分类常数，且&<13，&，13￡(〇，1)。？ 1表示第1类 机组的充放电能力；当功率PKEAU正值时，表示电池机组处于充电状态，当功率PKEAU为负值 时，表示电池机组处于放电状态；PH为Si类电池机组的限制充电功率值，且PH > 0, 为S5 类电池机组的限制放电功率值，且< 〇』*?为S2至S4类电池机组的最大充电功率值，且 Pern> 〇,Pma)(为电池机组的最大放电功率值，且Pmax< 〇。
3. 根据权利要求1所述的电池储能电站的有功功率分配方法，其特征在于，所述的步 骤（3)中计算每类电池机组进行充放电时的功率调节能力的方法为： 设第i类电池机组中第m台电池机组在当前时刻t的输出有功功率为Pmireal(t)，第i类电池机组中第m台电池机组的充电上调能力为APi&(m_i)，第i类电池机组中第m台 电池机组的充电下调能力为APiM(m_i)，第i类电池机组中第m台电池机组的放电上调能 力为APito(m_i)，第i类电池机组中第m台电池机组的放电下调能力为APiDd(m_i)，其中i =1，2,…，6; (3. 1)、当i= 1时，即在第一类电池机组Si中，满足以下条件：
AP1Dr(m_l) = 0APiDd(m_l) =〇 第一类电池机组Si具有充电调节能力，无放电调节能力； (3. 2)、当ie[2, 4]时，即在第二类至第四类电池机组（S2?S4)中，满足以下条件：
第S2、S3、S4类电池机组具有放电和充电调节的能力； (3. 3)、当i= 5时，即在第五类电池机组S5中，满足以下条件：
AP5Cr (m_5) = 0AP5Cd (m_5) = 0 第五类电池机组&具有放电调节能力，无充电调节能力； (3. 4)、当i= 6时，即第六类电池机组S6中，该类电池机组无功率调节能力，即功率调 节能力置为0。
4.根据权利要求1所述的电池储能电站的有功功率分配方法，其特征在于，所述的步 骤（4)中对电池储能电站进行有功功率分配的方法为： 设mi表示第i类机组的总台数，变量k= 1，2,…，mi,变量j= 1，2,…，6,则第i类电 池机组中第m台电池机组下一控制周期的有功功率设定值为Pmiref(t+1); 根据有功功率的差值AP和总有功功率PKEAU的取值，确定电池储能电站的有功功率分 配，具体如下： (4. 1)、当PKEAU彡0,AP彡0时，储能电站当前控制周期处于充电状态，储能电站中S5 和&类电池机组的调度功率全部置为0,且下一控制周期为增加充电功率，储能电站的调度 顺序为Si-S2-S3-S4，对应的有功功率的分配为：
>时，调度Si类电池机组增加充电功率，且电池机组下一控制周 期的有功功率设定值为：
时（x= 2, 3, 4)，调度Si至Sx类机组增加 充电功率，且电池机组下一周期的有功功率设定值为：
时，储能电站的全部可调度电池机组以最大充电功率输出，且 电池机组下一周期的有功功率设定值为：
(4. 2)、当PKEAU彡0,AP< 0时，储能电站当前控制周期处于充电状态，储能电站中S5 和&类电池机组的调度功率全部置为0,且在下一控制周期为减小充电功率，储能电站的调 度顺序为S4-S3-S2-Si，对应的有功功率的分配为：
时，调度S4类电池机组减少充电功率，且电池机组下一周期 的有功功率设定值为：
I时（X= 3, 2, 1)，调度S4至Sx类机组减少 充电功率，且电池机组下一周期的有功功率设定值为：
时，整个储能电站全部可调度电池机组以最小充电功率输 出，且电池机组下一周期的有功功率设定值为： Pmjref(t+1) = 0(i= 1，2, 3, 4) (4. 3)、当PKEAU < 0,AP彡0时，储能电站当前控制周期处于放电状态，Si和S6类电池 机组的调度功率全部置为〇,且下一控制周期为减小放电功率，则调度顺序为s2-s3-s4-s5， 对应的有功功率的分配为：
时，调度S2类电池机组减少放电功率，且电池机组下一周期 的有功功率设定值为：
时（x= 3, 4, 5)，调度S2至Sx类机组减小 放电功率，且电池机组下一周期的有功功率设定值为：
时，整个储能电站全部可调度电池机组以最小放电功率输出， 且电池机组下一周期的有功功率设定值为： Pmjref(t+1) = 0(i= 2, 3, 4, 5) (4. 4)、当PKEAU < 0,AP< 0时，储能电站当前控制周期处于放电状态，Si和S6电池机 组的调度功率全部置为〇,且下一控制制周期为增加放电功率，则调度顺序为s5-s4-s3-s2， 对应的有功功率的分配为：
时，调度S5类电池机组增加放电功率，且电池机组下一周期 的有功功率设定值为：
时，调度S5至Sx类机组增加放电功率，且 电池机组下一周期的有功功率设定值为：
时，整个储能电站全部可调度电池机组以最大放电功率输出， 且电池机组下一周期的有功功率设定值为：
【文档编号】H02J3/32GK104410094SQ201410785544
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】李凯, 邹见效, 梁政锋, 李梦书, 徐红兵, 马兰 申请人:电子科技大学