一种簇控分布式储能协调控制系统的制作方法

本发明涉及分布式储能系统，具体为一种簇控分布式储能协调控制系统。

背景技术：

1、随着集中式风光电站和储能向更大容量发展，目前pcs和电池容量也越来越大，单机pcs功率已达到3.4mw，那电池系统匹配的容量也越来越大，由原来单个集装箱为2.5mwh，现在变成了5mwh，在一些液冷电池应用的场景下，单个集装箱的电池容量达到了6.7mwh，同时直流高压成为降本增效的主要技术方案，直流侧电压提升到1500v的储能系统逐渐成为趋势，高压大容量成为了目前电化学储能系统的一种趋势，根据目前磷酸铁锂电池电芯以280ah为主，大容量也就意味电池系统需要多个并联组成，以满足目前的应用场景。

2、安全、成本和效率是储能发展需要重点解决的关键问题，储能技术的迭代核心也是要提高安全、降低成本、提高效率，针对目前高压大容量储能大都采用集中式的方案，低压大功率升压式集中并网储能系统，电池多簇并联后与pcs相连，该方案存在电池一致性较难控制、电池系统温差过大、系统利用率低、系统效率低等问题。

3、因此针对上述问题，我们提出一种簇控分布式储能协调控制系统。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明基于集中控制与分散控制相结合的设计理念，针对簇控分布式储能提出了一种通讯网络架构，不改变原有储能电站网络架构，即能满足现有储能电站对簇控分布式储能调度的需求，又能不增加储能电站ems控制算法复杂程度的优点，解决了目前高压大容量储能大都采用集中式的方案，低压大功率升压式集中并网储能系统，电池多簇并联后与pcs相连，该方案存在电池一致性较难控制、电池系统温差过大、系统利用率低、系统效率低等问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种簇控分布式储能协调控制系统，包括簇控管理系统，所述簇控管理系统由两组子系统构成，其中每组子系统配置一个bams模块，所述bams模块统一对子系统下面的7簇电池系统模块进行管理，所述子系统包含分布式pcs模块、bms模块、簇控管理单元模块、空调模块和消防模块，所述电池系统模块由一组bcu模块和多组bmu模块构成，其中一组bcu模块和多组bmu模块之间为串联。

5、优选的，所述bams模块采用7寸的显示屏显示整个电池系统模块的相关信息，并将相关信息通过以太网(rj45)传递给储能系统ems及监控单元，相关信息内容包括电池单体信息，电池组信息和电池簇信息。

6、优选的，所述分布式pcs模块和bms模块的数量与电池系统模块数量相同，其中每组分布式pcs模块和bms模块同每簇的bcu模块以can进行通信，实时传输电池的最大允许充放电功率、报警等信息，起到对每簇电池进行保护性充放电的功能。

7、优选的，所述簇控管理单元分别接入14台分布式pcs模块，对各pcs模块进行通讯管理，同时对上支持同储能系统ems、协调单元进行通信，完成储能系统参与电网调度信息。

8、优选的，所述簇控管理系统在基于一次功率策略分配上增加了基于多元素变量约束的二次功率分配策略，其中多元素变量约束二次功率分配策略具体包括如下步骤：

9、s1：首先当通讯管理单元接收到上级监控下发功率指令时，首先进行一次功率分配，同时实时接收各簇控单元上传的实际功率之和p，通过该实际功率和上级监控下发的功率pref指令进行对比，

10、s2：当s1中的|pref-p|>pδ时，(其中pδ为控制精度误差，该数值可以根据现场实际情况进行动态调整)，此时需要对簇控单元进行二次功率分配。

11、其中功率分配约束因素包括：簇控单元中pcs运行状态、bms运行状态、pcs运行最大允许充放电功率和bms运行最大充放电功率，计算公式如下所示：

12、si_pcs，i＝pcs数量；si_pcs＝1，pcs正常运行，si_pcs＝0，pcs停机或故障；

13、si_bms，i＝bms数量；si_bms＝1，bms正常运行，si_bms＝0，bms停机或故障；

14、pi_pcsmax，i＝pcs数量；其中，正值为放电，负值为充电；

15、pi_bmsmax，i＝bms数量；其中，正值为放电，负值为充电。

16、优选的，所述二次功率分配策略还包括下列三组多元素变量约束条件，其中约束条件一，计算公式如下：

17、for(i＝0；i<n；i++)；

18、if(si_pcs＝0)pi_pcsmax＝0

19、if(si_bms＝0)pi_bmsmax＝0

20、约束条件二，计算公式如下：

21、pref>0；pimax＝min[pi_pcsmax，pi_bmsmax]

22、pref<0；pimax＝max[pi_pcsmax，pi_bmsmax]

23、pimax为簇控单元允许最大功率

24、约束条件三，计算公式如下：

25、当|pref-p|>0

26、

27、当|pref-p|<0

28、

29、为簇控单元当前功率定值

30、为簇控单元二次分配功率定值

31、约束条件四：判断当前簇控单元运行状态，当前某个簇控单元处于停机、故障，将当前最大允许功率置为o，根据前三个约束条件，可以计算出当前该簇控单元的功率为0。

32、(三)有益效果

33、与现有技术相比，本发明提供了一种簇控分布式储能协调控制系统，具备以下有益效果：

34、本发明基于数据分类约束的网络架构，不影响现有集中式储能电站的系统架构，不增加现有ems的工作量，可保证簇控分布式储能单元的实时响应速度，其次提出了基于多元素变量约束条件的二次功率分配策略，可大大提高簇控分布式储能接入电网的控制精度和利用率。

35、1、本发明基于数据分类的网络架构，可满足集中式电站下簇控单元接入，提高整体实时响应速度；

36、2、本发明基于簇控单元pcs状态、bms状态、消防、空调、pcs最大允许功率、bms最大允许功率等多元素变量，在第一次功率分配后可以根据不同的状态、允许功率的变化进行动态调整，同时可以对簇控单元进行分别管理，以满足系统对储能单元的出力需求。

37、本发明可以延伸至其他应用场景，比如用户侧分布式储能并联运行、光储充电站、电网侧储能等应用场景，为多个簇控分布式储能提供了一种解决思路。

技术特征：

1.一种簇控分布式储能协调控制系统，包括簇控管理系统，其特征在于：所述簇控管理系统由两组子系统构成，其中每组子系统配置一个bams模块，所述bams模块统一对子系统下面的7簇电池系统模块进行管理，所述子系统包含分布式pcs模块、bms模块、簇控管理单元模块、空调模块和消防模块，所述电池系统模块由一组bcu模块和多组bmu模块构成，其中一组bcu模块和多组bmu模块之间为串联。

2.根据权利要求1所述的一种簇控分布式储能协调控制系统，其特征在于：所述bams模块采用7寸的显示屏显示整个电池系统模块的相关信息，并将相关信息通过以太网(rj45)传递给储能系统ems及监控单元，相关信息内容包括电池单体信息，电池组信息和电池簇信息。

3.根据权利要求2所述的一种簇控分布式储能协调控制系统，其特征在于：所述分布式pcs模块和bms模块的数量与电池系统模块数量相同，其中每组分布式pcs模块和bms模块同每簇的bcu模块以can进行通信，实时传输电池的最大允许充放电功率、报警等信息，起到对每簇电池进行保护性充放电的功能。

4.根据权利要求1所述的一种簇控分布式储能协调控制系统，其特征在于：所述簇控管理单元分别接入14台分布式pcs模块，对各pcs模块进行通讯管理，同时对上支持同储能系统ems、协调单元进行通信，完成储能系统参与电网调度信息。

5.根据权利要求4所述的一种簇控分布式储能协调控制系统，其特征在于：所述簇控管理系统在基于一次功率策略分配上增加了基于多元素变量约束的二次功率分配策略，其中多元素变量约束二次功率分配策略具体包括如下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种簇控分布式储能协调控制系统，其特征在于，所述二次功率分配策略还包括下列四组多元素变量约束条件，其中约束条件一，计算公式如下：

技术总结
本发明涉及分布式储能系统技术领域，且公开了一种簇控分布式储能协调控制系统，包括簇控管理系统，所述簇控管理系统由两组子系统构成，其中每组子系统配置一个BAMS模块，所述BAMS模块统一对子系统下面的7簇电池系统模块进行管理，所述子系统包含分布式PCS模块、BMS模块、簇控管理单元模块、空调模块和消防模块，所述电池系统模块由一组BCU模块和多组BMU模块构成，其中一组BCU模块和多组BMU模块之间为串联。本发明基于集中控制与分散控制相结合的设计理念，针对簇控分布式储能提出了一种通讯网络架构，不改变原有储能电站网络架构，即能满足现有储能电站对簇控分布式储能调度的需求，又能不增加储能电站EMS控制算法复杂程度的优点。

技术研发人员：陈世锋,张建兴,马帅,魏士伟,张良,王洪洋
受保护的技术使用者：苏州云能魔方能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15