[發明專利]考慮充放電倍率的多類型電池儲能電站能量管理方法

有效

• 申請號: 201310325580.7
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN104348256A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 李相俊;惠東;來小康;高明杰;劉少宇
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;國網新源張家口風光儲示范電站有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于智能電網以及能量存儲與轉換技術領域，具體涉及一種考慮電池充放電倍率特性的大功率大容量兆瓦級電池儲能電站的實時功率控制方法及其能量管理系統，尤其適用于大規模風光儲聯合發電系統中兆瓦級多類型電池儲能電站的電池功率及電池能量管理方法。

背景技術

國家風光儲輸示范工程是國家電網公司建設堅強智能電網首批試點工程，以“電網友好型”新能源發電為目標，以“先進性、靈活性、示范性、經濟性”為特點，是目前世界上規模最大、集風電、光伏發電、儲能及輸電工程四位一體的可再生能源綜合示范工程。其中，國家風光儲輸示范工程(一期)擬建設風電100MW、光伏發電40MW和儲能裝置20MW(包含14MW磷酸鐵鋰電池儲能系統、2MW全釩液流電池儲能系統、4MW鈉硫電池儲能系統)。

隨著鋰電池及其集成技術的不斷發展，應用鋰電池儲能電站去實現平滑風光功率輸出、跟蹤計劃發電、參與系統調頻、削峰填谷、暫態有功出力緊急響應、暫態電壓緊急支撐等多種應用，已成為了一種可行方案。其中關鍵問題之一，是掌握大規模多類型電池儲能電站能量管理技術以及多類型大容量電池儲能機組的協調控制方法。

從電池儲能的角度來說，過度的充電和過度的放電都會對電池的壽命造成影響。因此，監控好電池荷電狀態、在儲能電站內部合理分配好總功率需求，并將電池的荷電狀態控制在一定范圍內是必要的。

多類型儲能系統大致可分為功率型儲能系統和能量型儲能系統。目前有關基于兆瓦級多類型電池儲能電站的總功率實時控制與能量管理方面的專利、文獻、技術報告等非常少，需要深入研究和探索大規模多類型電池儲能電站綜合控制和并網運行的核心技術，解決大規模多類型電池儲能電站協調控制及能量管理的關鍵問題。現有的大規模電池儲能系統/電站的功率控制與能量管理方法中，一般不將儲能電池的充放電倍率特性計入約束條件進行能量管理，因此，有時會存在不能充分發揮不同類型儲能系統的互補特性優勢，影響電池使用壽命等弊端。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于公開一種考慮儲能電池充放電倍率的多類型電池儲能電站能量管理方法，該方法在實時分配儲能電站的總功率需求的同時，具備可以優化不同類型儲能系統工作效率的功能，以實現延長儲能電池使用壽命的控制目的。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種考慮充放電倍率的多類型電池儲能電站能量管理方法，其包括以下步驟：

步驟1）實時讀取電池儲能電站總功率需求值以及各電池儲能機組的可控狀態值（當電池儲能機組可控時，可控狀態值為1；當電池儲能機組不可控時，可控狀態值為0）、電池額定容量、荷電狀態值、最大允許放電功率和最大允許充電功率；

步驟2）根據電池儲能電站總功率需求值來判斷各電池儲能電站的狀態，并進一步計算出各電池儲能機組的充電或放電倍率特征值；

步驟3）基于各電池儲能機組的充電或放電倍率特征值，計算各電池儲能機組的初始功率命令值；

步驟4）實時判斷各電池儲能機組的初始功率命令值是否超過該機組的最大允許充電或放電功率，若超過，則對各電池儲能機組初始功率命令值進行在線修正和再計算；否則，將該電池儲能機組的初始功率命令值設置為其功率命令值；

步驟5）對各電池儲能機組的功率命令值匯總后輸出至電池儲能電站，以實現對電池儲能電站的實時功率控制及能量管理。

進一步地，所述步驟2）具體包括：

當電池儲能電站總功率需求為正值時，表示該電池儲能電站將處于放電狀態，則各電池儲能機組的放電倍率特征值為相應電池儲能機組的最大允許放電功率值與該機組的電池額定容量的比值；

當電池儲能電站總功率需求為負值時，表示該電池儲能電站將處于充電狀態，則各電池儲能機組的充電倍率特征值為相應電池儲能機組的最大允許充電功率值與該機組的電池額定容量的比值；

當電池儲能電站總功率需求為零時，表示該電池儲能電站將處于零功率狀態，則直接將所有電池儲能機組的功率命令值設置為零。

其中，所述可控電池儲能機組的最大允許放電功率值等于電池儲能機組的可控狀態值與最大允許放電功率的乘積；所述可控電池儲能機組的最大允許充電功率值等于電池儲能機組的可控狀態值與最大允許充電功率的乘積。

進一步地，所述步驟3）具體包括：

A）當電池儲能電站總功率需求為正值時，表示該電池儲能電站將處于放電狀態，則各電池儲能機組的初始功率命令值為相應儲能機組的荷電狀態值與放電倍率特征值的乘積占當前所有可控儲能機組荷電狀態值與放電倍率特征值的乘積總和的比例值、再乘以電池儲能電站總功率需求；