本发明涉及一种能量管理策略，特别是涉及一种面向储能的多端口能量路由器能量管理策略，属于能量管理技术领域。
背景技术：
世界上现已建成的光伏、风电等新能源发电都受气候、温度等不确定因素和条件的影响，因为其发电特征具有随机性、波动性和间歇性，所以就决定了其规模化发展必然会对电网调度和系统安全运行带来显著影响。储能是通过电能的双向流动，可以有效改善间歇式电源运行性能，提升电力系统调控能力，有助于增强电网对新能源的接纳能力，有效减少弃风弃光的发生，能够大大提高新能源资源的利用和新能源发电的经济性。
能量路由器是能源互联网的基本单元之一，传统电网架构下，电力转换的关键点是变电站或者变压器，但其无法灵活控制实现“源”与“用”的解耦，而能源互联网架构下的能量路由器可以看成是一个能量开放、自由交换的载体，发挥分布式能量管理和运行调度的作用。能量路由器的电气构架如图1所示，由6路交流端口和24路直流端口组成，6路交流端口负责向4路负载和电网完成能量的交互，24路直流端口负责与铅碳电池交互能量，稳定直流电压等功能。
目前，采用的能量管理策略只是单一的针对某一台逆变器或者储能变流器PCS，不能对全局进行统筹考虑，无法保证最大功率输出，导致储能单元运行效率低。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种面向储能的多端口能量路由器能量管理策略，实现合理配置储能系统的充放电功率，降低储能充放电成本，最优化多端口能量路由的调度功能。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种面向储能的多端口能量路由器能量管理策略，包括以下步骤：
1)根据多端口能量路由器电气接线图，获取多端口能量路由器的直流端口和交流端口的工作方式以及功率输出特性；
所述功率输出特性包括功率大小和波动频率；
2)根据实施环境，确定配电网中供电用户负荷、配变容量、储能系统容量和并网点逆功率保护要求，配置储能功率，设定约束条件；
3)根据运行场景，考虑铅碳电池放电深度、电网峰谷差，将一天时间分为五个时段进行储能电池充放电策略设计，五个时段及其储能电池充放电策略分别为，
时段1，0～8:00，充电/停机；
时段2，8:00～12:00，满放电；
时段3，12:00～17:00，补充电/停机；
时段4，17:00～21:00，满放电；
时段5，21:00～24:00，补充电/停机；
其中，时段1、时段3和时段5的储能电池充放电策略均通过判断铅碳电池放电深度，在充电满后保持停机状态；时段2和时段4的储能电池充放电策略相同；
所述运行场景包括放电、充电两个工况，其中放电工况包括停机到放电过程的能量管理策略和放电过程中功率修正的能量管理策略，充电工况包括停机到充电过程的能量管理策略和充电过程中功率修正的能量管理策略；
4)根据设计的能量管理策略，对储能系统容量、储能变流器PCS输出功率进行实时监控并运行相应时段的能量管理策略。
本发明进一步设置为：所述多端口能量路由器包括6路交流端口和24路直流端口，6路交流端口负责向4路负载和电网完成能量的交互，24路直流端口负责与铅碳电池交互能量。
本发明进一步设置为：所述配置储能功率采用差额补充法，具体是，
设配电网中复合储能参与供求平衡补偿的时间为[t1,t2]，以储能补偿后的各时间段负荷与调节后负荷均值偏差的平方和最小为目标，建立储能供求平衡的目标函数F，
其中，PL,i为i时段的负荷功耗，PDG,i为经复合储能补偿后的i时段的可再生能源输出功率值，Pavg为经储能平抑后的负荷均值。
本发明进一步设置为：所述供电用户负荷为4MW，配变容量为630kVA，储能系统容量为24MWh，单台PCS输出额定功率为630kW，6台PCS输出总额定功率为6*630kW，储能系统的额定输出功率为3MW，储能功率的配置为3MW/24MWh。
本发明进一步设置为：所述设定约束条件包括放电工况下停机到放电过程的约束条件和充电工况下停机到充电过程的约束条件；
所述放电工况下停机到放电过程的约束条件为，
P11＝P1+P12+P'12
P21＝P2+P22+P'22
P31＝P3+P32
P41＝P4+P42
P1,P2,P3,P4≥0
P12+P'12+P22+P'22+P32+P42≤3000
P12,P'12,P22,P'22,P32,P42≤630；
所述充电工况下停机到充电过程的约束条件为，
其中，P1,P2,P3,P4分别为多端口能量路由器的四个并网点的功率，P11,P21,P31,P41分别为多端口能量路由器的四个负荷侧配变高压侧的功率，P12,P22,P32,P42分别为六台PCS中的四台PCS输出功率，P12',P22'分别为六台PCS中剩余的两台PCS输出功率。
本发明进一步设置为：所述铅碳电池放电深度考虑为60％，即铅碳电池的荷电状态SOC为40％。
本发明进一步设置为：所述停机到放电过程的能量管理策略，具体包括步骤，
A-1)获取当前时间，在当前时间为放电时段时，根据放电工况下停机到放电过程的约束条件，判断SOC是否小于40％；
A-2)如果SOC小于40％，则向PCS发送停机指令；
A-3)如果SOC大于等于40％，则判断总负荷P＝P1+P2+P3+P4是否超过3MW；
A-4)如果总负荷低于3MW，各台PCS按照各自间隔负荷功率要求进行放电，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤A-1)；
其中，各自间隔负荷功率要求为，
P32＝P3
P42＝P4；
A-5)如果总负荷超过3MW，通过计算确定一台PCS；
其中，计算公式为，
ΔP＝P1+P2+P3+P4-3000
P32＝P3
P42＝P4
式中的ΔP为总负荷P超过3MW的超出值；
以及限制该台PCS的输出功率，以保证6台PCS总输出功率等于3MW，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤A-1)。
本发明进一步设置为：所述放电过程中功率修正的能量管理策略，具体包括步骤，
B-1)获取当前时间，在当前时间为放电时段时，跟踪负荷及铅碳电池状态，判断SOC是否小于40％；
B-2)如果SOC小于40％，则向PCS发送停机指令；
B-3)如果SOC大于等于40％，则判断一个并网点的功率P1是否增大；
B-4)当一个并网点的功率P1不增大时，则不动作；
B-5)当一个并网点的功率P1增大时，判断6台PCS总输出功率是否大于3MW；
B-6)如果6台PCS总输出功率大于3MW，再判断每台PCS输出功率是否超过单台PCS输出额定功率630kW，得到每台PCS输出功率，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤A-1)；
B-7)如果6台PCS总输出功率低于3MW，则计算得到并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤A-1)。
本发明进一步设置为：所述停机到充电过程的能量管理策略，具体包括步骤，
C-1)获取当前时间，在当前时间为充电时段时，根据充电工况下停机到充电过程的约束条件，判断SOC是否等于100％；
C-2)如果SOC等于100％，则向PCS发送停机指令；
C-3)如果SOC不等于100％，则判断各条母线负荷是否超过1260kVA；
C-4)如果超过1260kVA，则不动作；
C-5)如果低于1260kVA，各台PCS充电功率为配变额定功率减去当前负荷，优先考虑P1,P2,P3，总负荷P由DC/DC输出功率缺额与该配变对应缺额最大值确定，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤C-1)。
本发明进一步设置为：所述充电过程中功率修正的能量管理策略，具体包括步骤，
D-1)获取当前时间，在当前时间为充电时段时，跟踪负荷及铅碳电池状态，判断SOC是否等于100％；
D-2)如果SOC等于100％，则向PCS发送停机指令；
D-3)如果SOC不等于100％，则判断各条母线负荷是否超过1260kVA；
D-4)如果低于1260kVA，则不动作；
D-5)如果超过1260kVA，则判断PCS总功率是否超过DC/DC总输出功率，即判断ΔP1+P12+P'12+P22+P'22+P32+P42是否大于3MW；
其中，ΔP1＝P1-1260为一个并网点的功率P1超过1260kVA的超出值；
充电过程中，由于初始状态1#、2#、3#、4#、5#PCS运行于额定状态，当前场景主要调节6#PCS；
D-6)如果PCS总功率超过DC/DC总输出功率，则不动作；
D-7)如果PCS总功率低于DC/DC总输出功率，则判断6#PCS功率是否超出本机额定功率；
D-8)如果6#PCS功率超出本机额定功率，则计算得到P42＝P42+(P41+ΔP1-630)，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤D-1)；
D-9)如果6#PCS功率低于本机额定功率，则输出调整后功率值，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤D-1)。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
通过储能电池充放电控制和多端口能量路由器功率分配，根据含储能的配电网中分布式电源、负荷及其它相应信息，合理配置储能系统的充放电功率；并根据含储能配电网的控制要求，对储能系统进行合理的充放电控制，根据不同应用场景分配多端口能量路由器的端口状态和功率，保障重要负荷的供电；以及，通过合理的充放电控制策略，保证整个储能系统的稳定性，降低储能充放电成本，最优化多端口能量路由的调度功能，使储能最大程度地发挥作用。
上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明采用的多端口能量路由器的电气架构图；
图2为多端口能量路由器的的充放电场景示意图；
图3为停机到放电过程的能量管理策略的流程图；
图4为放电过程中功率修正的能量管理策略的流程图；
图5为停机到充电过程的能量管理策略的流程图；
图6为充电过程中功率修正的能量管理策略的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种面向储能的多端口能量路由器能量管理策略，包括以下步骤：
1)根据多端口能量路由器电气接线图，确定其接线方式，获取多端口能量路由器的直流端口和交流端口的工作方式以及功率输出特性；所述功率输出特性包括功率大小和波动频率等。
如图1所示，所述多端口能量路由器包括6路交流端口和24路直流端口，6路交流端口负责向4路负载和电网完成能量的交互，24路直流端口负责与铅碳电池交互能量。该多端口能量路由器的充放电场景，如图2所示。
2)根据实施环境，确定配电网中供电用户负荷、配变容量、储能系统容量和并网点逆功率保护要求，配置储能功率，设定约束条件。
确定配电网中供电用户负荷为4MW，配变容量为630kVA，储能系统容量为24MWh，单台PCS输出额定功率为630kW，6台PCS输出总额定功率为6*630kW，储能系统的额定输出功率为3MW，储能功率的配置为3MW/24MWh。
所述配置储能功率采用差额补充法，具体是，
设配电网中复合储能参与供求平衡补偿的时间为[t1,t2]，以储能补偿后的各时间段负荷与调节后负荷均值偏差的平方和最小为目标，建立储能供求平衡的目标函数F，
其中，PL,i为i时段的负荷功耗，PDG,i为经复合储能补偿后的i时段的可再生能源输出功率值，Pavg为经储能平抑后的负荷均值。
所述设定约束条件包括放电工况下停机到放电过程的约束条件和充电工况下停机到充电过程的约束条件；
所述放电工况下停机到放电过程的约束条件为，
P11＝P1+P12+P'12
P21＝P2+P22+P'22
P31＝P3+P32
P41＝P4+P42
P1,P2,P3,P4≥0
P12+P'12+P22+P'22+P32+P42≤3000
P12,P'12,P22,P'22,P32,P42≤630；
所述充电工况下停机到充电过程的约束条件为，
其中，P1,P2,P3,P4分别为多端口能量路由器的四个并网点(如图2所示)的功率，P11,P21,P31,P41分别为多端口能量路由器的四个负荷侧配变高压侧的功率，P12,P22,P32,P42分别为六台PCS中的四台PCS输出功率，P12',P22'分别为六台PCS中剩余的两台PCS输出功率。
3)根据运行场景，考虑铅碳电池放电深度为60％(即铅碳电池的荷电状态SOC为40％)、电网峰谷差，将一天时间分为五个时段进行储能电池充放电策略设计，五个时段及其储能电池充放电策略分别为，
时段1，0～8:00，充电/停机；
时段2，8:00～12:00，满放电；
时段3，12:00～17:00，补充电/停机；
时段4，17:00～21:00，满放电；
时段5，21:00～24:00，补充电/停机；
其中，时段1、时段3和时段5的储能电池充放电策略均通过判断铅碳电池放电深度，在充电满后保持停机状态；时段2和时段4的储能电池充放电策略相同；
所述运行场景包括放电、充电两个工况，其中放电工况包括停机到放电过程的能量管理策略和放电过程中功率修正的能量管理策略，充电工况包括停机到充电过程的能量管理策略和充电过程中功率修正的能量管理策略。
如图3所示，所述停机到放电过程的能量管理策略，具体包括步骤，
A-1)获取当前时间，在当前时间为放电时段时，根据放电工况下停机到放电过程的约束条件，判断SOC是否小于40％；
A-2)如果SOC小于40％，则向PCS发送停机指令；
A-3)如果SOC大于等于40％，则判断总负荷P＝P1+P2+P3+P4是否超过3MW；
A-4)如果总负荷低于3MW，各台PCS按照各自间隔负荷功率要求进行放电，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤A-1)；
其中，各自间隔负荷功率要求为，
P32＝P3
P42＝P4；
A-5)如果总负荷超过3MW，通过计算确定一台PCS；
其中，计算公式为，
ΔP＝P1+P2+P3+P4-3000
P32＝P3
P42＝P4
式中的ΔP为总负荷P超过3MW的超出值；
以及限制该台PCS的输出功率，以保证6台PCS总输出功率等于3MW，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤A-1)。
如图4所示，所述放电过程中功率修正的能量管理策略，具体包括步骤，
B-1)获取当前时间，在当前时间为放电时段时，跟踪负荷及铅碳电池状态，判断SOC是否小于40％；
B-2)如果SOC小于40％，则向PCS发送停机指令；
B-3)如果SOC大于等于40％，则判断一个并网点的功率P1是否增大；
B-4)当一个并网点的功率P1不增大时，则不动作；
B-5)当一个并网点的功率P1增大时，判断6台PCS总输出功率是否大于3MW；
B-6)如果6台PCS总输出功率大于3MW，再判断每台PCS输出功率是否超过单台PCS输出额定功率630kW，得到每台PCS输出功率，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤A-1)；
B-7)如果6台PCS总输出功率低于3MW，则计算得到
并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤A-1)。
如图5所示，所述停机到充电过程的能量管理策略，具体包括步骤，
C-1)获取当前时间，在当前时间为充电时段时，根据充电工况下停机到充电过程的约束条件，判断SOC是否等于100％；
C-2)如果SOC等于100％，则向PCS发送停机指令；
C-3)如果SOC不等于100％，则判断各条母线负荷是否超过1260kVA；
C-4)如果超过1260kVA，则不动作；
C-5)如果低于1260kVA，各台PCS充电功率为配变额定功率减去当前负荷，优先考虑P1,P2,P3，总负荷P由DC/DC输出功率缺额与该配变对应缺额最大值确定，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤C-1)。
如图6所示，所述充电过程中功率修正的能量管理策略，具体包括步骤，
D-1)获取当前时间，在当前时间为充电时段时，跟踪负荷及铅碳电池状态，判断SOC是否等于100％；
D-2)如果SOC等于100％，则向PCS发送停机指令；
D-3)如果SOC不等于100％，则判断各条母线负荷是否超过1260kVA；
D-4)如果低于1260kVA，则不动作；
D-5)如果超过1260kVA，则判断PCS总功率是否超过DC/DC总输出功率，即判断ΔP1+P12+P'12+P22+P'22+P32+P42是否大于3MW；
其中，ΔP1＝P1-1260为一个并网点的功率P1超过1260kVA的超出值；
充电过程中，由于初始状态1#、2#、3#、4#、5#PCS运行于额定状态，当前场景主要调节6#PCS；
D-6)如果PCS总功率超过DC/DC总输出功率，则不动作；
D-7)如果PCS总功率低于DC/DC总输出功率，则判断6#PCS功率是否超出本机额定功率；
D-8)如果6#PCS功率超出本机额定功率，则计算得到P42＝P42+(P41+ΔP1-630)，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤D-1)；
D-9)如果6#PCS功率低于本机额定功率，则输出调整后功率值，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤D-1)。
4)根据设计的能量管理策略，对储能系统容量、储能变流器PCS输出功率进行实时监控并运行相应时段的能量管理策略。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。