用戶側分散儲能設備的實時功率分配系統(tǒng)和分配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電力系統(tǒng)運行控制【技術領域】中的一種用戶側分散儲能設備的實時功率分配系統(tǒng)和分配方法。系統(tǒng)包括電力調度中心，分散儲能能量管理系統(tǒng)和分散儲能設備；方法包括：確定可用分散儲能設備的數(shù)量和可用分散儲能設備的初始荷電狀態(tài)；提取每個可用分散儲能設備模型參數(shù)；每個可用分散儲能設備計算在預調節(jié)時間T內(nèi)的最大充電/放電功率；可用分散儲能設備具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力，則計算每個可用分散儲能設備的預期功率并將其調節(jié)至預期功率。本發(fā)明考慮了分散儲能電池的充放電特性，在分散儲能參與電力系統(tǒng)輔助調節(jié)時，能夠有效兼顧分散儲能的運行安全并確保分散儲能準確執(zhí)行電力調度指令。
【專利說明】用戶側分散儲能設備的實時功率分配系統(tǒng)和分配方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運行控制【技術領域】，尤其涉及一種用戶側分散儲能設備的實時功率分配系統(tǒng)和分配方法。
【背景技術】
[0002]分散儲能設備是指設置在樓宇、商鋪、住宅以及小型發(fā)電站等各種場所的儲能裝置，可以把輸出不穩(wěn)定的風力發(fā)電或太陽能電力充入到分散型蓄電系統(tǒng)中，使其平穩(wěn)地向系統(tǒng)輸出。而在電力消費量激增(減)時，也可從分散儲能設備中瞬間輸出(存儲)電能，使電網(wǎng)電壓、頻率穩(wěn)定，還可以大幅降低二氧化碳的排放。隨著分布式發(fā)電的發(fā)展，與其配套的儲能規(guī)模的擴大將為電力系統(tǒng)提供巨大的備用容量。另外，電動汽車的普及使得以儲能電池為代表的分散儲能在參與電力系統(tǒng)的輔助調節(jié)上具有廣闊的前景，在智能電網(wǎng)的大環(huán)境下，分散儲能甚至將革命性的改變電力系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀。
[0003]然而，目前分散儲能的無序控制狀態(tài)不僅沒有對電網(wǎng)運行帶來上述效益，以電動汽車并網(wǎng)充電為例，它反而影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。挖掘分散儲能對電網(wǎng)的調節(jié)潛力，需要采用一定的技術手段對可控的分散儲能設備進行有效的能量管理。值得注意的是，大部分分散儲能設備并不屬于電網(wǎng)運營商的資產(chǎn)，這就對分散儲能參與系統(tǒng)輔助調節(jié)帶來兩個難題:1)利用分散儲能進行系統(tǒng)調節(jié)時，如何兼顧用戶資產(chǎn)安全，保障分散儲能的安全運行？ 2)即使在電力市場的激勵措施下也無法對所有分散儲能設備進行完全的調度控制，如何避免用戶的隨機行為影響分散儲能設備準確執(zhí)行電力調度指令？

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提出一種用戶側分散儲能設備的實時功率分配系統(tǒng)和分配方法，用于解決現(xiàn)有技術中存在的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術方案是，一種用戶側分散儲能設備的實時功率分配系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括:電力調度中心，分散儲能能量管理系統(tǒng)和分散儲能設備；
[0006]所述電力調度中心與分散儲能能量管理系統(tǒng)相連；
[0007]所述分散儲能能量管理系統(tǒng)與分散儲能設備相連；
[0008]所述電力調度中心用于通過分散儲能能量管理系統(tǒng)向分散儲能設備發(fā)送包含有功功率和預調節(jié)時間的調節(jié)指令；
[0009]所述分散儲能能量管理系統(tǒng)用于判斷分散儲能設備是否具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力，當判斷分散儲能設備具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力時，調節(jié)分散儲能設備的預期功率;
[0010]所述分散儲能設備用于計算預調節(jié)時間內(nèi)分散儲能設備的最大充電/放電功率并發(fā)送至分散儲能能量管理系統(tǒng)。
[0011]一種用戶側分散儲能設備的實時功率分配方法，其特征是所述方法包括:[0012]步驟1:確定可用分散儲能設備的數(shù)量N和可用分散儲能設備的初始荷電狀態(tài)SOC ；
[0013]步驟2:提取每個可用分散儲能設備的模型參數(shù)，包括指數(shù)區(qū)域電壓幅值、指數(shù)區(qū)域時間常數(shù)的倒數(shù)、極化電阻、電池電壓常數(shù)和電池內(nèi)阻；
[0014]步驟3:電力調度中心向每個可用分散儲能設備發(fā)送包含有功功率Psrt和預調節(jié)時間T的調節(jié)指令；
[0015]步驟4:每個可用分散儲能設備計算在預調節(jié)時間T內(nèi)的最大充電/放電功率；
[0016]步驟5:判斷可用分散儲能設備是否具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力，如果可用分散儲能設備具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力，則執(zhí)行步驟8 ;否則，執(zhí)行步驟6 ;
[0017]判斷可用分散儲能設備是否具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力具體為，當有功功率Psrt小于等于可用分散儲能設備在預調節(jié)時間T內(nèi)的最大充電/放電功率之和時，則分散儲能設備具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力；
[0018]步驟6:將可用分散儲能設備在預調節(jié)時間T內(nèi)的最大充電/放電功率之和反饋至電力調度中心，電力調度中心重設有功功率Psrt，并重新向可用分散儲能設備發(fā)送包含有功功率Psrt和預調節(jié)時間T的調節(jié)指令；
[0019]步驟7:可用分散儲能設備接收電力調度中心的調度指令后，返回步驟4 ;
[0020]步驟8:計算每個可用分散儲能設備的預期功率，并將每個可用分散儲能設備的實際功率調節(jié)至預期功率。
[0021]所述提取可用分散儲能設備的模型參數(shù)具體包括: [0022]子步驟101:采集可用分散儲能設備的充放電次數(shù)k ；
[0023]子步驟102:將可用分散儲能設備等效為由q組單體電池組串聯(lián)組成的儲能電池，所述單體電池組由P個單體電池并聯(lián)而成；
[0024]子步驟103:調用每個單體電池的壽命測試數(shù)據(jù)曲線；
[0025]子步驟104:分別計算每個單體電池的電池內(nèi)阻和指數(shù)區(qū)域時間常數(shù)的倒數(shù)；
I—"⑷.[0026]其中，所述單體電池的電池內(nèi)阻的計算公式為A = UiloJk)
[0027]
Qjc
,(k)為單體電池的壽命測試數(shù)據(jù)曲線的電壓相對恒定階段的終點nom對應的單體電池端電壓；
[0028]Qnoffl(k)為單體電池的壽命測試數(shù)據(jù)曲線的電壓相對恒定階段的終點nom對應的單體電池剩余電量；
[0029]C為單體電池的壽命測試實驗時的放電倍率；
[0030]n (k)為單體電池的電池效率；
[0031]所述單體電池的指數(shù)區(qū)域時間常數(shù)的倒數(shù)的計算公式為戽;
[0032]
^exp '
Lp(k)為單體電池的壽命測試數(shù)據(jù)曲線的具有指數(shù)函數(shù)特征階段的終點exp對應的單體電池剩余電量；
[0033]子步驟105:采用方程組分別計算單體電池的指數(shù)區(qū)域電壓幅值、極化電阻和電池電壓常數(shù)；
[0034]所述方程組為:
【權利要求】
1.一種用戶側分散儲能設備的實時功率分配系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括:電力調度中心，分散儲能能量管理系統(tǒng)和分散儲能設備；所述電力調度中心與分散儲能能量管理系統(tǒng)相連；所述分散儲能能量管理系統(tǒng)與分散儲能設備相連；所述電力調度中心用于通過分散儲能能量管理系統(tǒng)向分散儲能設備發(fā)送包含有功功率和預調節(jié)時間的調節(jié)指令；所述分散儲能能量管理系統(tǒng)用于判斷分散儲能設備是否具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力，當判斷分散儲能設備具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力時，調節(jié)分散儲能設備的預期功率；所述分散儲能設備用于計算預調節(jié)時間內(nèi)分散儲能設備的最大充電/放電功率并發(fā)送至分散儲能能量管理系統(tǒng)。
2.一種用戶側分散儲能設備的實時功率分配方法，其特征是所述方法包括:步驟1:確定可用分散儲能設備的數(shù)量N和可用分散儲能設備的初始荷電狀態(tài)SOC ；步驟2:提取每個可用分散儲能設備的模型參數(shù)，包括指數(shù)區(qū)域電壓幅值、指數(shù)區(qū)域時間常數(shù)的倒數(shù)、極化電阻、電池電壓常數(shù)和電池內(nèi)阻；步驟3:電力調度中心向每個可用分散儲能設備發(fā)送包含有功功率Psrt和預調節(jié)時間T的調節(jié)指令；步驟4:每個可用分散儲能設備計算在預調節(jié)時間T內(nèi)的最大充電/放電功率；步驟5:判斷可用分散儲能設備是否具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力，如果可用分散儲能設備具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力，則執(zhí)行步驟8 ;否則，執(zhí)行步驟6 ；判斷可用分散儲能設備是否具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力具體為，當有功功率Psrt小于等于可用分散儲能設備在預調節(jié)時間T內(nèi)的最大充電/放電功率之和時，則分散儲能設備具備執(zhí)行電力調度的調節(jié)能力；步驟6:將可用分散儲能設備在預調節(jié)時間T內(nèi)的最大充電/放電功率之和反饋至電力調度中心，電力調度中心重設有功功率Psrt，并重新向可用分散儲能設備發(fā)送包含有功功率Pset和預調節(jié)時間T的調節(jié)指令；步驟7:可用分散儲能設備接收電力調度中心的調度指令后，返回步驟4 ；步驟8:計算每個可用分散儲能設備的預期功率，并將每個可用分散儲能設備的實際功率調節(jié)至預期功率。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征是所述提取可用分散儲能設備的模型參數(shù)具體包括:子步驟101:采集可用分散儲能設備的充放電次數(shù)k ；子步驟102:將可用分散儲能設備等效為由q組單體電池組串聯(lián)組成的儲能電池，所述單體電池組由P個單體電池并聯(lián)而成；子步驟103:調用每個單體電池的壽命測試數(shù)據(jù)曲線；子步驟104:分別計算每個單體電池的電池內(nèi)阻和指數(shù)區(qū)域時間常數(shù)的倒數(shù)；其中，所述單體電池的電池內(nèi)阻的計算公式為
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征是所述步驟4包括:子步驟201:令j=l，任取Pa ≤ Pj ≤ Pb，將Pj作為可用分散儲能設備等效的儲能電池的放電功率；其中，Pa為可用分散儲能設備等效的儲能電池的最小放電功率，Pb為可用分散儲能設備等效的儲能電池的最大放電功率；子步驟202:令s=l，并利用公式
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征是所述計算每個可用分散儲能設備的預期功P _ rmax p.率采用公式τ—今P - ’其中，Ρτ為第τ個可用分散儲能設備的預期功率，Ρ,-為/ λ rmaxτ-Ι第τ個可用分散儲能設備等效的儲能電池在預調節(jié)時間T內(nèi)的最大充電/放電功率，τ =1,2,..., N, N 為可用分散儲能設備的數(shù)量。
【文檔編號】G06Q10/06GK103427429SQ201310365789
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權日:2013年8月21日
【發(fā)明者】劉念, 段力銘, 張建華, 劉宗歧 申請人:華北電力大學