用戶側(cè)分散儲(chǔ)能設(shè)備的實(shí)時(shí)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(yùn)行控制【技術(shù)領(lǐng)域】中的一種用戶側(cè)分散儲(chǔ)能設(shè)備的實(shí)時(shí)功率分配系統(tǒng)和分配方法。系統(tǒng)包括電力調(diào)度中心，分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)和分散儲(chǔ)能設(shè)備；方法包括：確定可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的數(shù)量和可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的初始荷電狀態(tài)；提取每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備模型參數(shù)；每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備計(jì)算在預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間T內(nèi)的最大充電/放電功率；可用分散儲(chǔ)能設(shè)備具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)節(jié)能力，則計(jì)算每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的預(yù)期功率并將其調(diào)節(jié)至預(yù)期功率。本發(fā)明考慮了分散儲(chǔ)能電池的充放電特性，在分散儲(chǔ)能參與電力系統(tǒng)輔助調(diào)節(jié)時(shí)，能夠有效兼顧分散儲(chǔ)能的運(yùn)行安全并確保分散儲(chǔ)能準(zhǔn)確執(zhí)行電力調(diào)度指令。
【專利說明】用戶側(cè)分散儲(chǔ)能設(shè)備的實(shí)時(shí)功率分配系統(tǒng)和分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用戶側(cè)分散儲(chǔ)能設(shè)備的實(shí)時(shí)功率分配系統(tǒng)和分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]分散儲(chǔ)能設(shè)備是指設(shè)置在樓宇、商鋪、住宅以及小型發(fā)電站等各種場所的儲(chǔ)能裝置，可以把輸出不穩(wěn)定的風(fēng)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(fèi)量激增(減)時(shí)，也可從分散儲(chǔ)能設(shè)備中瞬間輸出(存儲(chǔ))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(chǔ)能規(guī)模的擴(kuò)大將為電力系統(tǒng)提供巨大的備用容量。另外，電動(dòng)汽車的普及使得以儲(chǔ)能電池為代表的分散儲(chǔ)能在參與電力系統(tǒng)的輔助調(diào)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(chǔ)能甚至將革命性的改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀。
[0003]然而，目前分散儲(chǔ)能的無序控制狀態(tài)不僅沒有對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行帶來上述效益，以電動(dòng)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(yùn)行。挖掘分散儲(chǔ)能對(duì)電網(wǎng)的調(diào)節(jié)潛力，需要采用一定的技術(shù)手段對(duì)可控的分散儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行有效的能量管理。值得注意的是，大部分分散儲(chǔ)能設(shè)備并不屬于電網(wǎng)運(yùn)營商的資產(chǎn)，這就對(duì)分散儲(chǔ)能參與系統(tǒng)輔助調(diào)節(jié)帶來兩個(gè)難題:1)利用分散儲(chǔ)能進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)，如何兼顧用戶資產(chǎn)安全，保障分散儲(chǔ)能的安全運(yùn)行？ 2)即使在電力市場的激勵(lì)措施下也無法對(duì)所有分散儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行完全的調(diào)度控制，如何避免用戶的隨機(jī)行為影響分散儲(chǔ)能設(shè)備準(zhǔn)確執(zhí)行電力調(diào)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(cè)分散儲(chǔ)能設(shè)備的實(shí)時(shí)功率分配系統(tǒng)和分配方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種用戶側(cè)分散儲(chǔ)能設(shè)備的實(shí)時(shí)功率分配系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括:電力調(diào)度中心，分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)和分散儲(chǔ)能設(shè)備；
[0006]所述電力調(diào)度中心與分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)相連；
[0007]所述分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)與分散儲(chǔ)能設(shè)備相連；
[0008]所述電力調(diào)度中心用于通過分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)向分散儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)送包含有功功率和預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間的調(diào)節(jié)指令；
[0009]所述分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)用于判斷分散儲(chǔ)能設(shè)備是否具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)節(jié)能力，當(dāng)判斷分散儲(chǔ)能設(shè)備具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)節(jié)能力時(shí)，調(diào)節(jié)分散儲(chǔ)能設(shè)備的預(yù)期功率;
[0010]所述分散儲(chǔ)能設(shè)備用于計(jì)算預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間內(nèi)分散儲(chǔ)能設(shè)備的最大充電/放電功率并發(fā)送至分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)。
[0011]一種用戶側(cè)分散儲(chǔ)能設(shè)備的實(shí)時(shí)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(chǔ)能設(shè)備的數(shù)量N和可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的初始荷電狀態(tài)SOC ；
[0013]步驟2:提取每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)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(shí)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(diào)度中心向每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)送包含有功功率Psrt和預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間T的調(diào)節(jié)指令；
[0015]步驟4:每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備計(jì)算在預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間T內(nèi)的最大充電/放電功率；
[0016]步驟5:判斷可用分散儲(chǔ)能設(shè)備是否具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)節(jié)能力，如果可用分散儲(chǔ)能設(shè)備具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)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(chǔ)能設(shè)備是否具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)節(jié)能力具體為，當(dāng)有功功率Psrt小于等于可用分散儲(chǔ)能設(shè)備在預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間T內(nèi)的最大充電/放電功率之和時(shí)，則分散儲(chǔ)能設(shè)備具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)節(jié)能力；
[0018]步驟6:將可用分散儲(chǔ)能設(shè)備在預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間T內(nèi)的最大充電/放電功率之和反饋至電力調(diào)度中心，電力調(diào)度中心重設(shè)有功功率Psrt，并重新向可用分散儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)送包含有功功率Psrt和預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間T的調(diào)節(jié)指令；
[0019]步驟7:可用分散儲(chǔ)能設(shè)備接收電力調(diào)度中心的調(diào)度指令后，返回步驟4 ;
[0020]步驟8:計(jì)算每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的預(yù)期功率，并將每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的實(shí)際功率調(diào)節(jié)至預(yù)期功率。
[0021]所述提取可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的模型參數(shù)具體包括: [0022]子步驟101:采集可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的充放電次數(shù)k ；
[0023]子步驟102:將可用分散儲(chǔ)能設(shè)備等效為由q組單體電池組串聯(lián)組成的儲(chǔ)能電池，所述單體電池組由P個(gè)單體電池并聯(lián)而成；
[0024]子步驟103:調(diào)用每個(gè)單體電池的壽命測試數(shù)據(jù)曲線；
[0025]子步驟104:分別計(jì)算每個(gè)單體電池的電池內(nèi)阻和指數(shù)區(qū)域時(shí)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(jì)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(duì)恒定階段的終點(diǎn)nom對(duì)應(yīng)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(duì)恒定階段的終點(diǎn)nom對(duì)應(yīng)的單體電池剩余電量；
[0029]C為單體電池的壽命測試實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)間常數(shù)的倒數(shù)的計(jì)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(diǎn)exp對(duì)應(yīng)的單體電池剩余電量；
[0033]子步驟105:采用方程組分別計(jì)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(quán)利要求】
1.一種用戶側(cè)分散儲(chǔ)能設(shè)備的實(shí)時(shí)功率分配系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括:電力調(diào)度中心，分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)和分散儲(chǔ)能設(shè)備；所述電力調(diào)度中心與分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)相連；所述分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)與分散儲(chǔ)能設(shè)備相連；所述電力調(diào)度中心用于通過分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)向分散儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)送包含有功功率和預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間的調(diào)節(jié)指令；所述分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)用于判斷分散儲(chǔ)能設(shè)備是否具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)節(jié)能力，當(dāng)判斷分散儲(chǔ)能設(shè)備具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)節(jié)能力時(shí)，調(diào)節(jié)分散儲(chǔ)能設(shè)備的預(yù)期功率；所述分散儲(chǔ)能設(shè)備用于計(jì)算預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間內(nèi)分散儲(chǔ)能設(shè)備的最大充電/放電功率并發(fā)送至分散儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)。
2.一種用戶側(cè)分散儲(chǔ)能設(shè)備的實(shí)時(shí)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(chǔ)能設(shè)備的數(shù)量N和可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的初始荷電狀態(tài)SOC ；步驟2:提取每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)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(shí)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(diào)度中心向每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)送包含有功功率Psrt和預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間T的調(diào)節(jié)指令；步驟4:每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備計(jì)算在預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間T內(nèi)的最大充電/放電功率；步驟5:判斷可用分散儲(chǔ)能設(shè)備是否具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)節(jié)能力，如果可用分散儲(chǔ)能設(shè)備具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)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(chǔ)能設(shè)備是否具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)節(jié)能力具體為，當(dāng)有功功率Psrt小于等于可用分散儲(chǔ)能設(shè)備在預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間T內(nèi)的最大充電/放電功率之和時(shí)，則分散儲(chǔ)能設(shè)備具備執(zhí)行電力調(diào)度的調(diào)節(jié)能力；步驟6:將可用分散儲(chǔ)能設(shè)備在預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間T內(nèi)的最大充電/放電功率之和反饋至電力調(diào)度中心，電力調(diào)度中心重設(shè)有功功率Psrt，并重新向可用分散儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)送包含有功功率Pset和預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間T的調(diào)節(jié)指令；步驟7:可用分散儲(chǔ)能設(shè)備接收電力調(diào)度中心的調(diào)度指令后，返回步驟4 ；步驟8:計(jì)算每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的預(yù)期功率，并將每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的實(shí)際功率調(diào)節(jié)至預(yù)期功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述提取可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的模型參數(shù)具體包括:子步驟101:采集可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的充放電次數(shù)k ；子步驟102:將可用分散儲(chǔ)能設(shè)備等效為由q組單體電池組串聯(lián)組成的儲(chǔ)能電池，所述單體電池組由P個(gè)單體電池并聯(lián)而成；子步驟103:調(diào)用每個(gè)單體電池的壽命測試數(shù)據(jù)曲線；子步驟104:分別計(jì)算每個(gè)單體電池的電池內(nèi)阻和指數(shù)區(qū)域時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)；其中，所述單體電池的電池內(nèi)阻的計(jì)算公式為
4.根據(jù)權(quán)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(chǔ)能設(shè)備等效的儲(chǔ)能電池的放電功率；其中，Pa為可用分散儲(chǔ)能設(shè)備等效的儲(chǔ)能電池的最小放電功率，Pb為可用分散儲(chǔ)能設(shè)備等效的儲(chǔ)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(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述計(jì)算每個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的預(yù)期功P _ rmax p.率采用公式τ—今P - ’其中，Ρτ為第τ個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的預(yù)期功率，Ρ,-為/ λ rmaxτ-Ι第τ個(gè)可用分散儲(chǔ)能設(shè)備等效的儲(chǔ)能電池在預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)間T內(nèi)的最大充電/放電功率，τ =1,2,..., N, N 為可用分散儲(chǔ)能設(shè)備的數(shù)量。
【文檔編號(hào)】G06Q10/06GK103427429SQ201310365789
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】劉念, 段力銘, 張建華, 劉宗歧 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)