储能模块的充放电自治控制方法、装置及储能设备与流程

本发明涉及储能控制技术领域，具体而言，涉及一种储能模块的充放电自治控制方法、装置及储能设备。

背景技术：

储能模块广泛应用在峰谷电价差、调峰调频、应急及弃光弃风等众多场合中，但是目前绝大部分的储能模块都停留在按照预先设定好的策略进行充放电，比如在峰谷电价差应用中，储能模块会根据预先设定好的充放电控制策略来进行充放电，峰时段放电，谷时段充电，以电价差来获得一定的经济效益。而这样的控制方式不具备灵活性，且无法保证经济效益的最优化。

针对现有技术中充放电控制不具备灵活性且无法保证经济效益的最优化的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种储能模块的充放电自治控制方法、装置及储能设备，以解决现有技术中充放电控制不具备灵活性且无法保证经济效益的最优化的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种储能模块的充放电自治控制方法，包括：接收来自储能模块的储能数据和来自充放电监测控制模块的监测数据；根据所述储能数据、所述监测数据和分时电价信息进行实时决策，生成决策指令；将所述决策指令作为控制指令控制所述储能模块的充放电。

可选的，根据所述储能数据、所述监测数据和分时电价信息进行实时决策，生成控制指令，包括：分别获取所述储能数据、所述监测数据和所述分时电价信息在当前时段的决策占比；根据所述储能数据、所述监测数据、所述分时电价信息以及各自的决策占比进行实时决策，生成所述决策指令。

可选的，在将所述决策指令作为控制指令控制所述储能模块的充放电之前，包括：比较所述决策指令与上一次的决策指令；若比较结果为不一致，确定所述决策指令有效；若比较结果为一致，等待接收新的储能数据和监测数据并重新进行决策。

可选的，在接收来自储能模块的储能数据和来自充放电监测控制模块的监测数据之后，还包括：按照预设的数据分发规则，从所述储能数据和所述监测数据中获取用户需求数据；将所述用户需求数据发送至显示交互模块，以使所述显示交互模块根据所述用户需求数据和配置信息生成用户指令。

可选的，在将所述决策指令作为控制指令控制所述储能模块的充放电之前，还包括：在将所述用户需求数据发送至所述显示交互模块之后，开始计时，记为t1；当t1小于或等于预设阈值时，若接收到所述显示交互模块下发的用户指令，则将所述用户指令作为所述控制指令控制所述储能模块的充放电，若未接收到所述用户指令，则继续计时直到t1大于所述预设阈值，将所述决策指令作为所述控制指令控制所述储能模块的充放电。

可选的，将所述用户指令作为所述控制指令控制所述储能模块的充放电，或者，将所述决策指令作为所述控制指令控制所述储能模块的充放电，包括：根据所述监测数据判断所述控制指令的合理性；若合理，则下发所述控制指令给所述储能模块和所述充放电监测控制模块；若不合理，则反馈不合理信息且不下发所述控制指令。

可选的，在下发所述控制指令给所述储能模块和所述充放电监测控制模块之后，还包括：所述储能模块根据所述控制指令进行充电，并启动过充逻辑；进入过充逻辑后，如果所述储能模块检测到过充一级预警数据，则按照第一预设时长开始倒计时，记为t2；当t2大于0时，所述储能模块上传所述过充一级预警数据，以重新进行决策；当t2等于0时，所述储能模块自动切断充电回路，并上传过充数据。

可选的，在t2大于0的情况下，若所述储能模块接收到消除过充的指令，则跳出所述过充逻辑。

可选的，在下发所述控制指令给所述储能模块和所述充放电监测控制模块之后，还包括：所述储能模块根据所述控制指令进行放电，并启动过放逻辑；进入过放逻辑后，如果所述储能模块检测到过放一级预警数据，则按照第二预设时长开始倒计时，记为t3；当t3大于0时，所述储能模块上传所述过放一级预警数据，以重新进行决策；当t3等于0时，所述储能模块自动切断放电回路，并上传过放数据。

可选的，在t3大于0的情况下，若所述储能模块接收到消除过放的指令，则跳出所述过放逻辑。

本发明实施例还提供了一种充放电控制装置，包括：接收模块，用于接收来自储能模块的储能数据和来自充放电监测控制模块的监测数据；决策模块，用于根据所述储能数据、所述监测数据和分时电价信息进行实时决策，生成决策指令；控制模块，用于将所述决策指令作为控制指令控制所述储能模块的充放电。

本发明实施例还提供了一种储能设备，包括：本发明实施例所述的储能模块的充放电自治控制装置。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所述的储能模块的充放电自治控制方法。

应用本发明的技术方案，根据储能数据、监测数据和分时电价信息进行实时决策，实现了充放电的自治控制，具备灵活性，保证经济效益尽可能最大化，提高了储能充放电的智能化。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的储能模块的充放电自治控制方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的储能模块的充放电自治控制方法的流程图；

图3是本发明实施例三提供的储能模块的充放电自治控制装置的结构框图；

图4是本发明实施例四提供的储能模块的充放电自治控制的系统架构示意框图；

图5是本发明实施例四提供的储能模块的充放电自治控制的具体流程图；

图6是本发明实施例四提供的储能模块的充放电自治控制逻辑示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的储能模块的充放电自治控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

s101，接收来自储能模块的储能数据和来自充放电监测控制模块的监测数据。

其中，储能模块可以包括电池模组和电池管理系统(bms)。储能数据包括电池模组的电压、电流、soc(stateofcharge，荷电状态)和电芯温度等。充放电监测控制模块主要对充放电的电压电流进行监测，以及根据控制指令控制储能模块的充放电，监测数据包括：母线电压、母线电流和绝缘故障数据等，充放电监测控制模块可具体分为监测模块和控制模块。

s102，根据储能数据、监测数据和分时电价信息进行实时决策，生成决策指令。

s103，将决策指令作为控制指令控制储能模块的充放电。

其中，分时电价信息是指峰谷电价。储能数据、监测数据和分时电价信息可称为决策因子。决策指令可以是充电指令、放电指令或不充不放指令。

本实施例的技术方案，根据储能数据、监测数据和分时电价信息进行实时决策，实现了充放电的自治控制，具备灵活性，保证经济效益尽可能最大化，提高了储能充放电的智能化。

在一个实施方式中，s102可以包括：分别获取储能数据、监测数据和分时电价信息在当前时段的决策占比；根据储能数据、监测数据、分时电价信息以及各自的决策占比进行实时决策，生成决策指令。

各决策因子在决策过程中的占比可以根据实际使用情况实时更新调整，以保证实时决策的准确性和可靠性。例如，分时电价信息的占比可以根据价格波动而升降，在电价低的时段，分时电价信息的占比升高。又如，在应急过程中，分时电价信息的占比下降。

在s103将决策指令作为控制指令控制储能模块的充放电之前，可以比较当前的决策指令与上一次的决策指令；若比较结果为不一致，确定当前的决策指令有效，该决策指令具备作为最终控制指令的资格；若比较结果为一致，等待接收新的储能数据和监测数据并重新进行决策。由此可以避免相同指令的频繁重复下发，节省资源。

为了避免决策模块进入上述比较过程的死循环，若在设定时间内比较结果都是一致的，则可清除上一次的决策指令，清除后的决策指令为空，新生成的决策指令与空相比，是不一致的。

可选的，s103将决策指令作为控制指令控制储能模块的充放电，包括：根据监测数据判断控制指令的合理性；若合理，则下发控制指令给储能模块和充放电监测控制模块；若不合理，则反馈不合理信息且不下发控制指令。

监测数据和控制指令存在冲突，则控制指令不合理。例如，监测数据表示储能模块存在故障，但控制指令是充电或放电，显然在储能模块故障的情况下不能进行充放电，因此控制指令不合理。判断控制指令的合理性，能够保证在设备正常的情况下进行充放电控制，以免进一步损害设备。一般而言，控制指令不合理的原因可能是充放电监测控制模块出现电路故障，比如电路断路、无供电设备等。通过反馈的不合理信息，可以提示用户排查原因，及时维修。

可选的，储能模块可以进入过充或过放逻辑，以实现储能模块的自我保护。

(1)过充逻辑

在下发控制指令给储能模块和充放电监测控制模块之后，储能模块根据控制指令进行充电，并启动过充逻辑；进入过充逻辑后，如果储能模块检测到过充一级预警数据，则按照第一预设时长开始倒计时，记为t2；当t2大于0，即倒计时的剩余时间大于0时，储能模块上传过充一级预警数据，以重新进行决策；当t2等于0，即倒计时结束时，储能模块自动切断充电回路，并上传过充数据。

在t2大于0的情况下，若储能模块接收到消除过充的指令，则跳出过充逻辑。

(2)过放逻辑

在下发控制指令给储能模块和充放电监测控制模块之后，储能模块根据控制指令进行放电，并启动过放逻辑；进入过放逻辑后，如果储能模块检测到过放一级预警数据，则按照第二预设时长开始倒计时，记为t3；当t3大于0，即倒计时的剩余时间大于0时，储能模块上传过放一级预警数据，以重新进行决策；当t3等于0，即倒计时结束时，储能模块自动切断放电回路，并上传过放数据。

在t3大于0的情况下，若储能模块接收到消除过放的指令，则跳出过放逻辑。

其中，第一预设时长和第二预设时长可以相同，也可以不同。储能模块的过充或过放逻辑设置有两级保护，第一级是即将发生过充或过放，进行告警，第二级是已经发生过充或过放，切断充电或放电回路。过充一级预警数据包括：即将发生的过充数据以及预警信息。储能模块自动切断充电回路时上传的过充数据是指已经发生的过充数据。过放一级预警数据包括：即将发生的过放数据以及预警信息。储能模块自动切断放电回路时上传的过放数据是指已经发生的过放数据。上传过充数据或过放数据可以提示用户做进一步处理，需要说明的是，这种情况一般不会发生，如果发生，则很可能是出现通讯故障或者设备故障。

实施例二

本实施例在上述实施例一的基础上，提供了自治决策与人为控制相结合的充放电控制方案。与上述实施例相同或相应的术语解释，本实施例不再赘述。

图2是本发明实施例二提供的储能模块的充放电自治控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

s201，接收来自储能模块的储能数据和来自充放电监测控制模块的监测数据。

s202，根据储能数据、监测数据和分时电价信息进行实时决策，生成决策指令。具体请参见实施例一所述。

s203，按照预设的数据分发规则，从储能数据和监测数据中获取用户需求数据。

其中，预设的数据分发规则可以是预先存储用户需求数据的标识，按照该标识从储能数据和监测数据中获取相应的数据。用户需求数据是指生成用户指令所需要使用的数据。

s204，将用户需求数据发送至显示交互模块，以使显示交互模块根据用户需求数据和配置信息生成用户指令。

显示交互模块是具有通信接口的显示设备，能够接收用户输入的信息，主要用于显示各种电量、故障数据以及下发用户指令。配置信息是指用户需求数据与具体指令的对应关系，可以是用户提前设置的，也可以是用户现场根据显示的用户需求数据输入的。s202生成决策指令的步骤与s203-s204生成用户指令的步骤，执行顺序不分先后，二者可同时执行。

s205，在将用户需求数据发送至显示交互模块之后，开始计时，记为t1；当t1小于或等于预设阈值时，若接收到显示交互模块下发的用户指令，则将用户指令作为控制指令控制储能模块的充放电；若未接收到用户指令，则继续计时直到t1大于预设阈值，将决策指令作为控制指令控制储能模块的充放电。

本实施例中，用户指令的优先级高于决策指令的优先级。示例性的，用户提前设置晚上9点至10点这个时段控制储能模块放电，那么到了这个时间段，就执行相应的用户指令取代决策指令。

本实施例的技术方案，根据储能数据、监测数据和分时电价信息进行实时决策，生成决策指令，并通过显示交互模块生成用户指令，人为控制优先级高于决策自治控制优先级，在显示交互模块不工作的时候，可按照决策指令达到自治的功能，实现了充放电的自治控制，具备灵活性，保证经济效益尽可能最大化，提高了储能充放电的智能化。

与实施例一类似，本实施例中，无论将用户指令作为控制指令，还是将决策指令作为控制指令，也可以判断控制指令的合理性，以及执行储能模块的过充过放逻辑。在将决策指令作为控制指令控制储能模块的充放电之前，可以比较当前的决策指令与上一次的决策指令，以避免相同指令的频繁重复下发，节省资源。具体参见实施例一，此处不再赘述。

需要说明的是，在本发明实施例中，决策、接收数据、下发指令给储能模块和充放电监测控制模块，这些功能可以由一个模块完成，也可以由多个模块完成，例如，决策模块负责决策，总控制器负责收发数据和下发指令。

在本实施例中，若由决策模块和总控制器完成上述功能，则总控制器需要接收来自决策模块的决策指令和来自显示交互模块的用户指令，若t1大于预设阈值，总控制器未收到用户指令和决策指令，即指令接收不成功，则总控制器向决策模块反馈未接收到数据，决策模块清除上一次的决策指令(即上一次决策指令为空)，由此可以防止进入决策模块的指令比较的死循环。若由决策模块完成上述功能，则不存在上述指令接收不成功的情况，因为决策指令是存在于决策模块的，t1大于预设阈值时就将决策指令作为控制指令。

实施例三

基于同一构思，本实施例提供了一种储能模块的充放电自治控制装置，可以用于实现上述实施例所述的储能模块的充放电自治控制方法。该装置可以通过软件和/或硬件实现，该装置一般可集成于储能设备中。

图3是本发明实施例三提供的储能模块的充放电自治控制装置的结构框图，如图3所示，该装置包括：

接收模块301，用于接收来自储能模块的储能数据和来自充放电监测控制模块的监测数据；

决策模块302，用于根据储能数据、监测数据和分时电价信息进行实时决策，生成决策指令；

控制模块303，用于将决策指令作为控制指令控制储能模块的充放电。

可选的，决策模块302包括：获取单元，用于分别获取储能数据、监测数据和分时电价信息在当前时段的决策占比；决策单元，用于根据储能数据、监测数据、分时电价信息以及各自的决策占比进行实时决策，生成决策指令。

可选的，上述装置还可以包括：比较模块，用于在将决策指令作为控制指令控制储能模块的充放电之前，比较决策指令与上一次的决策指令；若比较结果为不一致，确定决策指令有效；若比较结果为一致，等待接收新的储能数据和监测数据并重新进行决策。

可选的，上述装置还可以包括：获取模块，用于在接收来自储能模块的储能数据和来自充放电监测控制模块的监测数据之后，按照预设的数据分发规则，从储能数据和监测数据中获取用户需求数据；发送模块，用于将用户需求数据发送至显示交互模块，以使显示交互模块根据用户需求数据和配置信息生成用户指令。

可选的，上述装置还可以包括：计时处理模块，用于在将决策指令作为控制指令控制储能模块的充放电之前，在将用户需求数据发送至显示交互模块之后，开始计时，记为t1；当t1小于或等于预设阈值时，若接收到显示交互模块下发的用户指令，则将用户指令作为控制指令控制储能模块的充放电，若未接收到用户指令，则继续计时直到t1大于预设阈值，将决策指令作为控制指令控制储能模块的充放电。

可选的，所述控制模块303和所述计时处理模块均包括：判断单元，用于根据监测数据判断控制指令的合理性；处理单元，用于若合理，则下发控制指令给储能模块和充放电监测控制模块；若不合理，则反馈不合理信息且不下发控制指令。

可选的，储能模块用于：根据控制指令进行充电，并启动过充逻辑；进入过充逻辑后，如果检测到过充一级预警数据，则按照第一预设时长开始倒计时，记为t2；当t2大于0时，上传过充一级预警数据，以重新进行决策；当t2等于0时，自动切断充电回路，并上传过充数据。

可选的，储能模块还用于在t2大于0的情况下，若接收到消除过充的指令，则跳出过充逻辑。

可选的，储能模块还用于：根据控制指令进行放电，并启动过放逻辑；进入过放逻辑后，如果检测到过放一级预警数据，则按照第二预设时长开始倒计时，记为t3；当t3大于0时，上传过放一级预警数据，以重新进行决策；当t3等于0时，自动切断放电回路，并上传过放数据。

可选的，储能模块还用于在t3大于0的情况下，若接收到消除过放的指令，则跳出过放逻辑。

上述装置可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例提供的方法。

本实施例还提供一种储能设备，包括：上述储能模块的充放电自治控制装置。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一和二所述的储能模块的充放电自治控制方法。

实施例四

本实施例结合一个具体示例对上述储能模块的充放电自治控制方案进行说明，然而值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。本实施例中的模块划分仅作为示例。

如图4所示，本实施例的实现自治的储能系统框架包括：储能模块、总控制器、充放电监测控制模块、负载、决策模块和显示交互模块。

储能模块包括电池模组及bms，功能是上传电池模组的电压、电流、soc、温度等数据，以及接收总控制器下发的控制指令。

充放电监测控制模块包括监测模块及控制模块，功能是对电压电流等进行监测，上传母线电压、母线电流、绝缘故障等数据，以及接收总控制器下发的控制指令。

总控制器模块是具有各种通信接口的高性能处理器，负责按照通讯协议解析收到的数据以及收发相应的指令。

决策模块是计算能力较强的处理器并兼容各种通信接口，可结合相应的决策因子给出决策指令。

显示交互模块是具有通信接口的显示设备，负责显示各种电量及故障数据，以及下发用户指令。决策模块可以向显示交互模块报告自身状态，例如，在线、离线、状态正常、状态异常等，具体可通过发送心跳信息实现。

如图5和图6所示，本实施例的实现储能系统充放电自治的各模块之间的交互控制方式如下：

(1)决策模块参数初始化、储能模块初始化、充放电监测控制模块初始化，以及显示交互模块初始化。

(2)储能模块和充放电监测控制模块上传数据，总控制器接收数据并解析，将数据分类发送给决策模块和显示交互模块，然后进入接收指令控制逻辑：总控制器将数据上传给决策模块和显示交互模块后开始计时，记为t1，当t1小于等于预设阈值时，若接到显示交互模块下发的用户指令，则将该用户指令作为控制指令，否则继续计时直到t1大于预设阈值，接受决策模块的决策指令。此处的逻辑一方面表明显示交互模块的用户指令的优先级高于决策模块的决策指令的优先级，另一方面表明在显示交互模块不工作的时候，可接收来自决策模块的指令达到自治的功能。

(3)决策模块接收来自总控制器的数据并决策，给出决策指令并与上一次决策指令对比(空的决策指令与任何决策指令的对比均不相同)，若相同，则等待总控制器重新上传数据并重新决策，若不相同，则下发决策指令给总控制器。

(4)若指令接收成功，表示已经确定了控制指令，则结合充放电监测控制模块上传的监测数据进行分析处理，判断控制指令的合理性，若合理，则下发该控制指令给储能模块和充放电监测控制模块，以执行该控制命令；若不合理，则向显示交互模块反馈不合理信息，总控制器不下发指令。

(5)若指令接收不成功，即t1大于预设阈值后，既没有收到用户指令也没有收到指决策令，则总控制器向决策模块反馈未接收到数据，此时决策模块会清除上一次的决策指令，以防止进入决策指令对比的死循环导致不下发指令，然后再次进入接收数据并决策的逻辑。

(6)在第(4)步指令接收成功并判断指令合理之后，储能模块根据对应指令进行充放电，与此同时储能模块启动过充过放逻辑。

在进入过充过放逻辑后，如果储能模块即将发生过充或者过放(也就是过充过放一级预警)，则t2进入倒计时，在t2>0时，储能模块依然向总控制器上传数据，该数据包括即将发生的过充或过放数据，然后再次进入接收数据并决策的逻辑，此期间如果接收到可以消除过充或过放的指令数据，则跳出过充或者过放逻辑；在t2＝0时，即倒计时结束，则储能模块自动切断充电或放电回路进行自我保护，同时向总控制器发送已经发生的过充过放数据，总控制器传给显示交互模块，由用户做进一步处理。

(7)决策模块可实时更新参数，即决策因子的占比。

综上所述，本发明实施例提出的充放电交互控制方式，将现有的充放电控制升级为实时决策，以电池单体保护为核心，人为控制优先级高于决策模块自治控制优先级为特点，各模块之间按照上述交互方式达到充放电自治的功能，灵活实现充放电控制，保证经济效益的进一步最大化。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。