一种分层式电化学储能能量调节方法与流程

本发明属于电化学储能调节领域领域，具体涉及一种分层式电化学储能能量调节方法。

背景技术：

1、当前的电化学储能电站功率等级多为数十兆瓦至百兆瓦，电气一次系统主要采用模块化并联结构，通过在变压器的低压侧将多个中等功率的储能变流器并联实现大容量充放电控制，从而构成储能电站多变流器并联运行系统；电气二次侧，储能电站配置能量管理系统(energy management system，简称ems)，通常为站控层、间隔层、设备层三层架构，由间隔层的协调控制器对总功率指令进行计算处理，实现对站控层每台储能变流器进行功率调节分配，从而保证储能电站稳定可靠运行。

2、目前，组串式逆变器已逐渐进入储能市场。相比集中式逆变器，组串式逆变器能量调节更为灵活，对电站能量的精准调控也提出了更高的要求。储能电站的能量调控工作模式分为两种：远程模式——接收ems指令；就地模式——实时监视并网点频率和电压，超限实施主动调节。两种模式之间可以进行切换，选择一种模式之后自动闭锁另一种模式下的控制指令，即协调控制器在同一时刻只听从于同一个来源(ems或调频调压计算)的控制指令。

3、现有技术在远程模式或就地模式的控制指令时，存在转发/计算/传输错误等问题，储能电站将存在跟踪错误控制指令的风险。

4、现有技术在进行功率调节分配策略时，一般根据配置容量等比例下发；根据配置调节系数进行均衡分配。该技术用等比例下发方式，未考虑各电池堆间的均衡问题，无法保证后期储能电站逆变器的一致性；采用配置调节系数的方式，调节系数的确定有多种方式，设置不精确很容易导致均衡效果差等问题；随着组串式逆变器的应用，若只采用整站级能量一次调节模式，难以确保能量控制策略执行的准确性和及时性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服大规模储能电站中能量调节响应速度慢、执行效率低及上级系统下发能量调控指令与当前并网点检测调度指令冲突或相悖的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明提出了一种分层式电化学储能能量调节方法，所述方法包括：

3、由协调控制器周期采集站控ems功率指令信号p1，周期采集电网频率进行判断并计算调频产生的功率指令信号p2；

4、根据总功率指令综合计算策略，确定协调控制器将下发储能单元emu执行的总功率指令；

5、根据平均分配原则，由协调控制器计算每个储能单元emu需要执行的功率指令；

6、由储能单元emu按照各电池soc信息进行实时功率调节，并向储能单元内的每台dc/dc下发其对应的控制指令。

7、作为上述方法的一种改进，所述总功率指令综合计算策略，具体包括：

8、步骤b1：由协调控制器每间隔第一设定间隔时间对站控ems进行信号采集，判断是否接收到有功功率指令p1，同时测量并网点频率是否超限，以及是否产生调频的有功功率指令p2；若有有功功率指令p1或p2产生，则进入步骤b2；若未接收到站控ems下发的有功功率控制指令p1，同时未产生调频有功功率指令p2，则返回步骤b1继续采集/计算；

9、步骤b2：判断是否只接收了p1或只产生了p2，若是则进入步骤b3；若同时接收了p1和产生了p2，则进入步骤b4；

10、步骤b3：将已接收或产生的有功功率指令赋值给总有功功率指令p3，即p3＝p1或p3＝p2，若p3＝p1，则进入步骤b5；若p3＝p2，则进入步骤b6；

11、步骤b4：判断两个功率指令p1*p2>0是否成立，即p1和p2是否同属于充电/放电指令，如p1和p2均为充/放电指令，则p3＝k*p1+(1-k)*p2；否则进入步骤b7；其中，k为调节系数；

12、步骤b5：在接收到p1指令且p1指令仍存在时，继续保持对电网频率的采集监测，若频率超限产生有功功率指令p2，则进入步骤b8；若无p2指令产生，则保持p3＝p1；

13、步骤b6：在产生p2指令且p2指令仍存在时，继续采集p1指令，若收到p1指令，则进入步骤b4；若无p1指令，则保持p3＝p2；

14、步骤b7：将p2赋值给总有功功率指令p3，同时判断，是否出现如下情形：站控ems连续三个采样周期均在下发p1指令，且第三个周期p1值≥第一个周期p1值；若出现上述情形，则p3＝p1；若未出现上述情形，则p3＝p2；

15、步骤b8：判断两个功率指令p1*p2>0是否成立，即p1和p2是否同属于充电/放电指令，如p1和p2均为充/放电指令，则p3＝k*p1+(1-k)*p2；否则进入步骤b9；

16、步骤b9：判断是否出现如下情形：每间隔第一设定间隔时间采集电网频率并计算p2，连续3次p1*p2＜0，且第三次p2值≥初始p2值；若出现上述情形，则p3＝p2；若未出现上述情形，则p3＝p1。

17、作为上述方法的一种改进，所述平均分配原则，具体包括：

18、每个储能单元emu的功率分配满足下式：

19、pi＝p监控-△p/n

20、其中，pi表示第i号储能单元分配的功率；△p表示计算得到的系统的功率缺额或盈余；n表示当前允许参与功率调节的emu的数量；p监控表示上级调度系统下发当前有功值。

21、作为上述方法的一种改进，所述储能单元emu按照各电池soc信息进行实时功率调节，并向储能单元内的每台dc/dc下发其对应的控制指令，具体包括：

22、每个储能单元dc/dc模块分配到的功率为：

23、pj＝pemu-kpj×△p

24、其中，pj表示第j号储能单元分配的功率；kpj表示第j号储能单元的功率调节分配值；△p表示计算得到的系统的功率缺额或盈余；pemu表示协调控制器或站控ems下发emu目标调节的储能单元总功率值；

25、kpj的取值与pcs的soc值和需要dc/dc充放电状态有关；当dc/dc需要放电时：

26、

27、其中，soc(j)表示第j号储能单元dc/dc对应电池的soc值；soc(j)min表示第j号储能单元dc/dc对应电池的soc下限定值；n表示允许参与能量调节的dc/dc的数量；

28、当dc/dc需要充电时：

29、

30、其中，soc(j)max表示第j号储能单元dc/dc对应电池的soc上限定值。

31、作为上述方法的一种改进，对于不符合dc/dc功率调节开放条件的情况，在计算kpj值时，公式中输入的电池soc值、电池soc上限值和电池soc的下限值为0；

32、所述dc/dc功率调节开放条件为：dc/dc允许功率调节充电或pcs允许功率调节放电。

33、作为上述方法的一种改进，pcs充放电情况下，若\pj\≥αpej：

34、当psc放电时：pj赋值为αpej；其中pej表示第j台储能单元dc/dc的额定有功功率，α表示有功功率限幅系数；

35、当dc/dc充电时：pj赋值为-αpej；

36、第j台储能单元dc/dc退出功率调节的条件为：充电时：soc(j)≥soc(j)max，放电时：soc(j)≤soc(j)min。

37、作为上述方法的一种改进，emu每间隔第二设定间隔时间检测当前储能单元内所有dc/dc的工况及对应电池soc状态，实时调整dc/dc出力情况。

38、作为上述方法的一种改进，emu每间隔第三设定间隔时间检测当前储能单元内所有ac/dc的工况及对应电池soc，当达到soc阈值时，向dc/dc下发工作模式切换指令；当收到dc/dc工作状态切换回执后，向对应的ac/dc下发工作模式切换指令。

39、与现有技术相比，本发明的优势在于：

40、本技术提出了一种分层式电化学储能能量调节方法，为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务，为传统电力系统灵活性、经济性和安全性提升了重要手段，使电化学储能系统具备调节速度快、布置灵活、建设周期短等优势，使其开发与应用得到了快速发展。