一种光储充系统的协调控制方法与流程

本发明涉及一种光储充系统的协调控制方法。

背景技术

近年来，随着新能源汽车数量的激增，电动汽车充电问题越来越受到关注。光伏+储能+充电的模式——“光储充”一体化的出现为大规模推广新能源汽车公共充电设施起到了积极的示范作用。

“光储充”一体化充电站，通过光伏发电、储能、充电设施及智能管理系统形成了一个智能化微电网，根据实际运行需求与公共电网智能互动，可实现并网、离网两种不同运行模式。充电站内的园区楼宇、建筑屋面采用分布式光伏发电，配备储能装置用于光伏发电的消纳与存储，储能运行于峰谷电价的场景策略，在高峰时段大量的电动车接入充电时，储能可以满足配电系统容量不足的矛盾，并赚取峰时电价的充电价格。

光储充一体化解决方案，通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡，可根据需要与公共电网进行灵活互动或独立运行，最大限度利用新能源，缓解了充电桩对电网的冲击；在能耗方面，直接使用储能电池给电动汽车的电池充电，提高了能源转换效率。“光储充”一体化电站形成规模后，不仅能有力支撑城际充电网络布局，还可借助“光储充”的技术特性参与电网调峰调频等辅助服务，为业主带来额外收益。在未来的需求侧响应中，储能电池与充电桩的v2g技术联合，将会是热门的运用场景与商业模式。

中国专利201610939127.9公开了一种光储充放系统，包括光伏电池板、储能单元、充电终端、电动汽车充放电dc/dc双向变换模块和直流柜；所述光伏电池板通过光伏发电dc/dc单向变换模块与直流柜连接；储能单元用于将电能以直流电的形式进行存储，通过充放电dc/dc双向变换模块与直流柜连接；充电终端通过电动汽车充放电dc/dc双向变换模块连接至直流柜，充电终端用于连接移动式储能单元，将系统中的电能传输给移动式储能单元，或将移动式储能单元存储的电能放到系统中；该专利主要侧重于光储充系统拓扑结构的分析，没有涉及到光储充系统的经济性运行。

中国专利201721325306.x公开了一种电动汽车的光储充电系统，包括不少于两个的立板，每个立板的底端均焊接有立柱，其中一个立柱上安装有第二配电柜，相邻两个立柱之间均安装有充电桩，所述立板的顶端之间焊接有顶板，并且不少于两个的立板之间插接有横轴。该电动汽车的光储充电系统，在端管的底部焊接伸缩柱，将顶棚顶端的套管与横轴套接，从而能够通过调节伸缩柱的高度，来对顶棚的倾斜角度进行调节，以使光伏板与太阳光充分利用，提高光伏发电效率的目的，而且由于光伏板的倾斜角度可调，从而方便对光伏板表面积雪或杂物进行清理，防止光伏板表面杂物的堆积，提高了光伏板的使用寿命，同时充电较为稳定，节能效果较好。该专利主要对光储充电站设计和建设进行了介绍，对运行方面分析较少。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺点，本发明提出一种光储充系统的协调控制方法。本发明根据电网的峰谷平电价，采用五段式的供电策略，一方面尽可能利用光伏发电电量，降低从电网购电的费用；另一方面，需考虑储能系统的使用寿命问题，尽可能避免储能系统的深度充放电，从而实现光储充系统的最优经济运行。

本发明通过以下技术方案实现：基于峰谷平的阶梯电价，采用五段式的供电控制策略。电价谷时段，电动公交、储能和其它负荷由电网提供；第一峰时段，采用光伏-储能-电网的顺序给电动公交和其它负荷进行供电；第一平时段，考虑给储能充电的情况，并采用光伏-电网的顺序给电动公交和其它负荷进行供电；第二峰时段，采用光伏-储能-电网的顺序给电动公交和其它负荷进行供电；第二平时段，采用储能-电网的顺序给电动公交和其它负荷供电。假定一天内的电价，即从0时到24时，经历了谷-峰-平-峰-平五个阶段，具体如下：

(1)电价谷时段的控制策略

电价谷时段，即电网电价较低时，由电网给电动公交、储能和其它负荷供电。

(2)电价第一峰时段的控制策略

电价第一峰时段，即电网电价较高的第一个时段，优先采用光伏发电给电动公交和其它负荷供电；当光伏发电不能满足供电需求时，增加储能供电；当光伏发电和储能均不能满足供电需求时，由电网供电。当充电需求和负荷较低时，光伏发电功率大于电动公交充电需求和其他负荷功率总和时，光伏发电给储能充电，如果光伏发电还有剩余，则出售给电网。

(3)电价第一平时段的控制策略

电价第一平时段，即电网电价中等的第一个时段，优先采用光伏发电给电动公交和其它负荷供电，当光伏发电无法满足用电需求时，由电网供电，如果此时为了应对下一个峰时储能需要充电，则也由电网供电；如果此时的用电需求较低，光伏发电功率大于用电需求，则光伏发电给储能充电，如果光伏发电仍有剩余，则出售给电网；

(4)电价第二峰时段的控制策略

电价第二峰时段，即电网电价较高的第二个时段，优先采用光伏发电给电动公交和其它负荷供电，当光伏发电不能满足供电需求时，采用储能供电，当光伏发电和储能均不能满足供电需求时，则由电网供电；当电动公交充电需求和负荷较低时，光伏发电功率大于电动公交和其它负荷功率之和，则光伏发电给储能充电，如仍有剩余，则出售给电网。

(5)电价第二平时段的控制策略

电价第二平时段，即电网电价中等的第二个时段，由于进入了夜晚，光伏不再发电，优先由储能给电动公交和其它负荷供电；当储能不能满足供电需求时，由电网供电。

附图说明

图1为电价谷时段控制策略图；

图2为电价第一峰时段控制策略图；

图3为电价第一平时段控制策略图；

图4为电价第二峰时段控制策略图；

图5为电价第二平时段控制策略图；

图6为充电桩和其它负荷的功率曲线图；

图7为光伏、储能和电网的功率曲线图。

具体实施方式

以下结合图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明基于峰谷平的阶梯电价，采用五段式的供电控制策略。电价谷时段，电动公交、储能和其它负荷由电网提供；第一峰时段，采用光伏-储能-电网的顺序给电动公交和其它负荷进行供电；第一平时段，考虑给储能充电的情况，并采用光伏-电网的顺序给电动公交和其它负荷进行供电；第二峰时段，采用光伏-储能-电网的顺序给电动公交和其它负荷进行供电；第二平时段，采用储能-电网的顺序给电动公交和其它负荷供电。

本发明实施例如下：

某城市的峰谷平电价，包括电动公交的充电电价和电网电价两种，如表1所示。

表1某城市的峰谷平电价

该城市的光储充系统配置如下：7台300kw一拖十充电桩，配套70个停车位；储能系统容量为0.5mw/2mwh，光伏装机容量为300kw。夜间谷时段慢充，按照每辆车配备200kwh的容量，使用深度按70％估算，同时考虑到其它影响因素再乘以一定的系数；充分利用谷时段对各单元进行充电。白天进行快充，单辆车充电需求约为40～50kwh，每天工作时间主要集中于早8点至晚9点共13个小时。

图1为电价谷时段的控制策略图。电价谷时段由电网给电动公交、储能和其它负荷供电。

图2为电价第一峰时段控制策略图。电价第一峰时段优先采用光伏发电给电动公交和其它负荷供电；当光伏发电不能满足供电需求时，增加储能供电；当光伏发电和储能均不能满足供电需求时，由电网供电。当充电需求和负荷较低时，光伏发电功率大于电动公交充电需求和其他负荷功率总和时，光伏发电给储能充电，如果还有剩余，则出售给电网。

图3为电价第一平时段控制策略图。电价第一平时段优先采用光伏发电给电动公交和其它负荷供电，当光伏发电无法满足用电需求时，由电网进行供电，如果此时为了应对下一个峰时储能需发电要充电，则也由电网提供；如果此时的用电需求较低，光伏发电功率大于用电需求，则光伏给储能充电，如果光伏发电仍有剩余，则出售给电网。

图4为电价第二峰时段控制策略图。电价第二峰时段优先采用光伏发电给电动公交和其它负荷供电，当光伏发电不能满足供电需求时，采用储能供电，当光伏发电和储能均不能满足供电需求时，则由电网供电；当电动公交充电需求和负荷较低时，光伏发电功率大于电动公交和其它负荷功率之和，则光伏发电给储能充电，如仍有剩余，则出售给电网。

图5为电价第二平时段控制策略图。电价第二平时段，由于进入了夜晚，光伏不再发电，优先由储能给电动公交和其它负荷供电；当储能不能满足供电需求时，由电网供电。

如图6和图7所示，根据某城市的峰谷平电价，然后根据当地电动公交的一天里的充电功率，其它负荷功率以及光伏的出力情况，利用本发明所提出的五段式控制策略，则可以优化得到储能功率和从电网的取电量。由此获取的光储充功率具有较优的运行经济性。

图2-图5中，ppv为光伏功率，pes为储能功率，pload为负荷功率，pbus为电动公交充电功率，pg电网功率，soc为储能荷电状态，socmin为储能荷电状态最小值，socmax为储能荷电状态最大值。