一种基于光伏储能充电站的充放电一体化管理系统及方法与流程

本发明涉及充放电管理，更具体地说，本发明涉及一种基于光伏储能充电站的充放电一体化管理系统及方法。

背景技术：

1、随着智能电网技术发展，光伏发电、储能系统与电动汽车充电设施集成的充电站，已成为提升配电网自洽消纳能力的重要形式。现有此类充电站充放电管理方案存在以下问题：

2、储能电池簇的荷电状态上下边界与充放电倍率上限按电池出厂固定参数设定，全运行周期保持不变，无法反映电池簇老化衰减情况；

3、判断储能电池簇是否具备充放电能力仅依赖荷电状态单一参量，该参量仅能反映剩余电量比例，无法反映电池老化后的实际安全承受能力。电池长期使用后内阻增大、极化加剧，仍按出厂参数执行调度，易导致充放电深度或倍率超出电池当前实际安全承受范围，长期运行会加速电池衰减，甚至存在热失控等安全隐患；

4、确定储能电池簇当前可用容量后，直接将全部容量投入日常充放电调度，未对不同用途容量分层预留，充电站同时面对应急保障、电网侧调度、日常车辆充放电三类容量需求时，难以合理兼顾，易出现某一用途容量被过度占用，其余需求无容量可用的情况；

5、直流母线侧各变流器的功率响应依赖调度中心实时通信指令，通信延迟或短时中断时，各变流器无法依据自身状态独立确定基础响应行为，易造成通信异常期间功率响应滞后。

6、鉴于此，本发明提出一种基于光伏储能充电站的充放电一体化管理系统及方法以解决上述问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于光伏储能充电站的充放电一体化管理系统，包括：

2、电压基准模块，用于采集直流母线电压，将直流母线电压与预设电压区间进行匹配，确定变流器响应方向，生成各变流器的默认响应功率，作为基准功率；

3、容量重构模块，用于获取储能电池簇的等效循环次数、内阻变化比例和开路电压恢复特征，确定电池簇衰减状态，并对预设荷电状态上下边界及充放电倍率上限进行修正，得到电池簇的动态可用容量边界和功率上限；

4、功率生成模块，用于在电池簇的动态可用容量边界和功率上限约束下，结合基准功率，生成光伏和储能电池簇充放电的功率调度指令；

5、容量预留模块，用于在动态可用容量边界内划分应急保障容量、电网响应容量和自由调度容量，并将自由调度容量确定为可调用容量；

6、应用调度模块，用于根据功率调度指令，在不超出可调用容量的范围内，为充电站内各充电桩分配充放电功率。

7、优选地，所述确定变流器响应方向包括：

8、将直流母线电压与预设电压区间中的第一电压阈值和第二电压阈值进行比较，根据直流母线电压相对于第一电压阈值和第二电压阈值的位置确定变流器响应方向；

9、当直流母线电压小于预设电压区间中的第一电压阈值时，确定变流器执行第一响应方向，当直流母线电压大于预设电压区间中的第二电压阈值时，确定变流器执行第二响应方向，当直流母线电压位于第一电压阈值和第二电压阈值之间时，维持变流器当前响应方向。

10、优选地，所述作为基准功率包括：

11、根据直流母线电压所在的预设电压区间确定对应的功率响应区间，并按照直流母线电压在对应功率响应区间中的位置确定变流器的默认响应功率，将各变流器对应的默认响应功率按照变流器类型及响应方向进行关联，形成基准功率。

12、优选地，所述确定电池簇衰减状态包括：

13、按照预设周期获取储能电池簇的实际累计等效循环次数、相对于初始内阻的内阻变化比例和最近一次静置弛豫过程对应的开路电压恢复特征，将等效循环次数、内阻变化比例和开路电压恢复特征分别与对应的衰减判定条件进行比较，并根据比较结果确定电池簇的衰减状态。

14、优选地，所述预设荷电状态上下边界包括与电池簇未发生衰减时对应的预设荷电状态上边界、预设荷电状态下边界；充放电倍率上限为额定充放电倍率上限；

15、根据电池簇衰减状态对预设荷电状态上边界和预设荷电状态下边界进行相向修正，并根据内阻变化比例对额定充放电倍率上限进行收缩，使修正后的荷电状态上下边界及充放电倍率上限与电池簇当前衰减状态对应。

16、优选地，所述得到电池簇的动态可用容量边界和功率上限包括：

17、将修正后的荷电状态上边界和荷电状态下边界确定为电池簇当前运行周期对应的动态可用容量边界，并将修正后的充放电倍率上限与电池簇额定容量进行对应，得到当前运行周期对应的功率上限；根据后续获取的等效循环次数、内阻变化比例和开路电压恢复特征变化，对动态可用容量边界和功率上限进行更新。

18、优选地，所述生成光伏和储能电池簇充放电的功率调度指令包括：

19、根据基准功率确定光伏功率调节方向和储能电池簇充电或放电方向，并按照光伏输出功率与充电站功率需求之间的功率差确定储能电池簇的充放电功率，使储能电池簇的充放电功率不超过功率上限，且储能电池簇的荷电状态处于动态可用容量边界内，生成对应的功率调度指令。

20、优选地，所述将自由调度容量确定为可调用容量包括：

21、按照动态可用容量边界对应的容量总量依次划分应急保障容量、电网响应容量和自由调度容量，将完成应急保障容量和电网响应容量预留后的剩余容量确定为自由调度容量，并将自由调度容量作为储能电池簇参与充电桩功率调节时的可调用容量。

22、优选地，所述为充电站内各充电桩分配充放电功率包括：

23、获取各充电桩对应的充放电需求功率，并按照功率调度指令确定各充电桩对应的功率分配关系，根据各充电桩对应的充放电需求功率确定分配后的充放电功率，使各充电桩对应的储能电池簇功率调用量之和不超过可调用容量，并使各充电桩分配后的充放电功率不超过功率调度指令对应的功率。

24、一种基于光伏储能充电站的充放电一体化管理方法，包括：

25、s1、采集直流母线电压，将直流母线电压与预设电压区间进行匹配，确定变流器响应方向，生成各变流器的默认响应功率，作为基准功率；

26、s2、获取储能电池簇的等效循环次数、内阻变化比例和开路电压恢复特征，确定电池簇衰减状态，并对预设荷电状态上下边界及充放电倍率上限进行修正，得到电池簇的动态可用容量边界和功率上限；

27、s3、在电池簇的动态可用容量边界和功率上限约束下，结合基准功率，生成光伏和储能电池簇充放电的功率调度指令；

28、s4、在动态可用容量边界内划分应急保障容量、电网响应容量和自由调度容量，并将自由调度容量确定为可调用容量；

29、s5、根据功率调度指令，在不超出可调用容量的范围内，为充电站内各充电桩分配充放电功率。

30、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

31、通过采集直流母线电压并与预设电压区间进行匹配，使各变流器能够依据本地采集的电压信息独立确定基础响应方向与默认响应功率，形成基准功率，避免了变流器功率响应完全依赖调度中心持续下发实时通信指令的方式，降低了通信异常期间功率响应滞后的风险。获取储能电池簇的等效循环次数、内阻变化比例和开路电压恢复特征，综合确定电池簇当前衰减状态，并据此对预设的荷电状态上下边界及充放电倍率上限进行相应修正，得到与电池簇当前真实安全能力相符的动态可用容量边界和功率上限，避免了现有方案中沿用出厂固定边界参数、未考虑电池实际老化程度所导致的调度指令超出电池安全承受范围或电池可用容量未被充分利用的问题；同时根据后续持续获取的老化特征参量对动态可用容量边界和功率上限进行周期性更新，使该边界能够持续跟随电池簇的实际衰减进程动态调整。

32、在电池簇的动态可用容量边界和功率上限约束下，结合基准功率生成光伏和储能电池簇充放电的功率调度指令，使功率调度指令的生成过程同时兼顾母线侧基础响应需求与电池簇当前实际安全承受能力两方面因素。在动态可用容量边界内部依次划分应急保障容量、电网响应容量和自由调度容量，并将自由调度容量确定为可调用容量，使同一储能电池簇的可用容量能够在设备应急保障、电网协商响应与站内日常充放电调度三种不同用途之间进行合理区分，避免了现有方案中容量整体直接投入单一用途、导致其余用途需求得不到容量支撑的问题。根据功率调度指令，在不超出可调用容量的范围内为充电站内各充电桩分配充放电功率，使各充电桩获得的充放电功率分配结果既满足功率调度指令的总量约束，又不超出经容量分层预留后确定的可调用容量范围，实现了充放电资源在储能电池实际安全能力与多用途容量划分双重约束下的合理分配。