退役电池光伏就地消纳闭环调度方法及系统

本发明属于新能源储能、退役电池梯次利用及能量管理控制，具体涉及一种退役电池光伏就地消纳闭环调度方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车产业的发展，退役动力电池数量持续增加。部分退役动力电池虽已不能满足车辆高倍率工况要求，但仍具有可用于分布式光伏储能、用户侧储能和微电网储能的剩余容量。在光伏就地消纳场景中，光伏出力和本地负荷持续变化，能量管理系统需要周期性确定退役电池的充放电功率，使光伏发电功率、退役电池充放电功率、本地负荷功率和并网点交换功率保持平衡。

2、然而，退役动力电池来源、服役历史和退化程度差异较大。现有能量管理系统通常依据额定功率、固定功率限值或单一健康状态指标对电池进行调度。容量保持率或健康状态主要反映可用容量衰减，难以同时表征内阻增长、能量效率下降、温升加快和电压响应异常对瞬时及持续功率承载能力的影响。因此，即使两个退役电池具有相近的容量保持率，其实际安全充放电功率也可能明显不同；采用固定功率边界容易使调度指令超过高风险电池的实际承载能力，或者使状态较好的电池不能充分参与光伏消纳。

3、另一方面，现有方案中的电池健康评价和储能调度通常分别进行：健康评价模块输出健康等级，调度模块仍依据固定功率限值或经验阈值计算充放电功率，健康评价结果没有直接形成调度可行域；部分方案虽然计算弃光功率或购电功率，但没有明确光伏、负荷、储能和并网点之间的功率平衡关系，也没有对并网点允许购电功率、允许反送功率及功率变化率进行共同约束。

4、此外，仅计算理论最优充放电功率而不结合储能变流器的实际执行结果，无法处理功率跟踪误差、温度突升、并网点功率越限或电池管理系统告警等运行偏差。因此，开发一种将退役电池健康承载能力、光伏及负荷预测、功率平衡、并网安全约束、功率指令执行和状态反馈相结合的闭环调度方法及系统，使得电池健康状态能够直接限定可执行功率，并使执行结果能够用于下一调度周期的重新计算。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有退役电池储能调度中健康评价结果与充放电功率指令相互割裂、光伏发电功率与本地负荷功率之间缺少显式功率平衡约束、并网点安全边界未参与共同优化以及理论功率指令与实际执行状态缺少反馈校正的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种退役电池光伏就地消纳闭环调度方法，按照连续的调度周期执行以下步骤：

3、s1：采集退役电池侧、光伏发电侧、本地负荷侧、并网点及功率变换设备侧的运行数据；其中，退役电池侧的运行数据包括电池端电压、工作电流、荷电状态、电池本体温度和电池管理系统告警信息，光伏发电侧的运行数据包括光伏实际输出功率，以及太阳辐照度、光伏组件温度和气象预测数据中的至少一种，本地负荷侧的运行数据包括本地负荷功率，并网点及功率变换设备侧的运行数据包括并网点交换功率、允许购电功率上限、允许反送功率上限、并网点功率变化率上限和储能变流器最大输出功率；

4、s2：根据退役电池侧的运行数据提取多维健康退化特征，计算退役电池健康承载能力指数，并根据退役电池健康承载能力指数生成当前调度周期的安全充电功率边界和安全放电功率边界；

5、s3：根据光伏物理模型、历史光伏预测误差和辐照变化程度获得调度预测时域内的可信光伏可用功率，并获取调度预测时域内的本地负荷预测功率；

6、s4：以退役电池充放电功率、光伏限发功率和并网点交换功率作为调度变量，建立可信光伏可用功率、弃光功率、并网点交换功率、本地负荷功率和退役电池充放电功率之间的发—储—用与电网实时功率平衡关系，并根据退役电池安全充电功率边界、安全放电功率边界、荷电状态约束、温度约束、储能变流器功率约束以及电网安全约束构建调度可行域，其中电网安全约束包括并网点交换功率约束和并网点功率变化率约束；

7、s5：在调度可行域内，以光伏限发电量、电网购电量、退役电池退化代价、充放电功率切换代价、光伏预测不确定性风险及并网点功率波动为优化目标，求解得到滚动优化时域内的退役电池充放电功率序列和光伏限发功率序列，滚动优化时域由多个预测步长构成，并选取两个序列中首个预测步长对应的功率值分别作为当前调度周期的充放电功率指令和光伏限发功率指令；

8、s6：储能变流器接收当前调度周期的充放电功率指令，光伏逆变器接收退役电池的实际充放电功率，当退役电池的实际充放电功率与当前调度周期的充放电功率指令之间的偏差超过预设偏差阈值或者并网点交换功率超出允许范围或电池管理系统产生告警时，根据退役电池的实际充放电功率与当前调度周期的充放电功率指令之间的偏差或者并网点交换功率或电池管理系统产生告警信息确定退役电池运行异常等级，异常等级包括轻微异常或中等异常或严重异常，当退役电池运行为轻微异常时，对当前调度周期的充放电功率指令进行限幅修正；当退役电池运行为中等异常时，以最新实测状态执行s2至s5，更新退役电池的健康承载能力指数、安全充放电功率边界及调度功率指令，并进入下一个调度周期；当退役电池运行为严重异常时，退役电池退出当前充放电调度周期并将当前调度周期的充放电功率指令置零。

9、按照本发明的另一个方面，提供一种退役电池光伏就地消纳闭环调度系统，包括数据感知模块、健康边界生成模块、可信预测与功率平衡模块、滚动调度优化模块、控制执行模块和反馈校正模块。

10、按照本发明的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述基于健康承载能力动态边界的退役电池光伏就地消纳闭环调度方法。

11、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

12、（1）本发明将容量、内阻、能量效率、温升速率和电压响应偏差形成的健康承载能力指数直接转换为安全充放电功率边界，并将边界作为滚动调度的硬约束，使健康评价结果必然参与每一调度周期的功率指令生成。

13、（2）本发明建立可信光伏可用功率、光伏限发功率、并网点交换功率、本地负荷功率和退役电池充放电功率之间的显式功率平衡关系，使调度结果对应可实际执行的发电、储能、用电和电网功率分配。

14、（3）本发明将并网点允许购电功率、允许反送功率和功率变化率作为调度可行域的约束，在提高光伏就地消纳率的同时避免并网点功率越限或突变。

15、（4）本发明根据光伏预测可信度对光伏可用功率进行保守修正，并在目标函数中设置预测不确定性风险项，从而降低光伏预测误差对退役电池功率指令和并网点功率的影响。

16、（5）本发明将经过安全限幅的充放电功率指令和光伏限发功率指令分别下发至储能变流器和光伏逆变器，并根据实际功率、电池状态、并网点交换功率和电池管理系统告警进行修正或重新求解，形成跨调度周期的闭环控制。

1.一种退役电池光伏就地消纳闭环调度方法，其特征在于，按照连续的调度周期执行以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，多维健康退化特征包括容量退化特征、等效内阻特征、充放电效率特征、温升速率特征和电压响应偏差特征，并构建退役电池健康退化特征向量；退役电池健康承载能力指数为：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，当前调度周期的安全放电功率边界和安全充电功率边界分别为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s3中，调度预测时域内第h个预测步长的光伏可信预测结果包括光伏点预测值、光伏预测区间下界、光伏预测区间上界、光伏预测可信度和可信光伏可用功率；可信光伏可用功率为：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s4中，对于调度预测时域内的每个预测步长，建立功率平衡关系为：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s5中，在包括个预测步长的调度预测时域内，构建以下调度目标函数：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s6包括：将当前调度周期的充放电功率指令投影至区间[-，]后下发至储能变流器，并将当前调度周期的光伏限发功率指令下发至光伏逆变器；获取储能变流器的实际输出功率和光伏逆变器的实际输出功率，并计算与充放电功率指令之间的偏差；当所述偏差超过一级偏差阈值但不超过二级偏差阈值，或者温度、荷电状态或告警对应的降额系数大于0且小于1时，确定为轻微异常，以修正后的安全充放电功率区间对退役电池充放电功率指令进行限幅，并联动重算光伏限发功率指令；当所述偏差超过二级偏差阈值、实际输出功率方向与指令方向相反、储能变流器故障，或者并网点交换功率超出允许范围且能够通过重新调度恢复时，确定为中等异常，以最新实测状态执行s2至s5；当任一停止条件或电池管理系统三级告警或严重故障或隔离告警被触发时，确定为严重异常，将退役电池充放电功率指令置零，并联动重算光伏限发功率指令；否则，将实际输出功率、执行后的荷电状态和温度作为下一调度周期的初始状态；

8.一种退役电池光伏就地消纳闭环调度系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至7任一项所述的退役电池光伏就地消纳闭环调度方法。

10.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的退役电池光伏就地消纳闭环调度方法的步骤。