计及SOC排序的储能AGC分配PCS有功功率的方法及系统与流程

计及soc排序的储能agc分配pcs有功功率的方法及系统
技术领域
1.本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种计及soc排序的储能agc分配pcs(储能变流器)有功功率的方法及系统。


背景技术：

2.电化学储能大规模发展对控制设备提出了越来越高的要求，agc作为ems对储能站进行系统控制的重要模块，对有功功率的合理分配、全站稳定运行起到了关键作用，因此其控制算法日益受到重视。目前国家标准、行业标准中均未明确储能agc分配pcs有功功率的要求，各设备厂商各自提出适合自身产品特性的功率分配算法。从已有的文献来看，常用的功率分配算法相对较为简单，通常偏重于满足某一个特性的要求。比如以满足各pcs功率输出为目的算法，是基于pcs能力的大小实现功率输出的按比例分配，总体来说不考虑或者较少考虑电池方面的情况，比如电池一致性、电池单元soc(荷电状态)。在正常情况下，此控制算法能够满足各功率输出的要求，但因为未考虑电池的特性，储能系统长期运行后/电池的一致性将有较大差异，进而影响soc的计算及充放电控制区间，最终将导致电池单元无法正常受控。因此需要有一种功率分配算法来兼顾储能电站功率充放能力与电池一致性的要求，保证储能站的输出能力，使储能站能够长期安全稳定运行。
3.针对上述问题，余斌，孟庆强，周卫华，等.《大型电池储能电站系统运行控制策略研究》([j].供用电，2021，38(3)：78
‑
83)(简称文献1)分析了电池储能电站系统控制策略，提出有agc运行模式可采用比例分配模式和电池荷电状态(state of charge，soc)优化控制模式。比例分配模式，即按照当前每台正常运行的pcs的最大可用功率进行比例分配，算法如式(1)所示：
[0004][0005]
上式中，p
i
为第i个储能变流器的功率值；p
i,max
为储能变流器i的最大可充(放)电功率值。该方法的优点为算法简单，缺点为未考虑电池的一致性、soc的均衡，容易导致长久充放电后电池单元差异性较大、soc计算不准，可能需要频繁进行soc标定校正。由于调度部门将soc与容量进行正相关的对应，soc不准或者因标定期间储能系统不可用，均将影响储能站的输出能力。
[0006]
soc优化控制模式，即综合考虑最大可充放电功率值与电池堆soc来分配各pcs的功率目标值，算法如式(2)所示。
[0007][0008]
上式中，f
pi
为第i组的最大可充放电功率值与所有组中最大的可充放电功率的比
值；当计算充电功率目标值时，f
si
为100％与第i组的电池堆soc百分比值的差值。该方法的优点为通过加权的形式综合考虑了充放电功率与soc均衡，使充放电过程中功率受soc值的制约，最终表现为电池一致性较好；缺点为采用的加权值并无相关依据，不同的加权值的意义也不明确，在加权值在取极限值时可能导致失控。但是，上述常用的两种算法并不能很好的兼顾功率充放与电池一致性、soc均衡的要求。


技术实现要素：

[0009]
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种计及soc排序的储能agc分配pcs有功功率的方法及系统，本发明能够兼顾功率充放与电池一致性、soc均衡的要求，在满足功率调度的情况下，兼顾电池的一致性与soc在充放电过程中的均衡，减少电池的不一致性，提供给电力调度部门最准确的控制信息。
[0010]
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0011]
一种计及soc排序的储能agc分配pcs有功功率的方法，包括：
[0012]
1)获取各pcs对应电池的soc值；
[0013]
2)将电池的soc值进行排序，并根据soc值的排序设定各pcs的优先级；
[0014]
3)将agc下发功率按照各pcs的优先级，结合各pcs的最大可充/放最大功率值依次下发给各pcs直至agc下发功率全部分配完毕。
[0015]
可选地，步骤1)～3)为基于预设的周期t
tick
定时执行。
[0016]
可选地，所述预设的周期t
tick
大于0.1秒。
[0017]
可选地，步骤2)中将电池的soc值进行排序是指按照从大到小的顺序排序。
[0018]
可选地，步骤3)包括：
[0019]
3.1)初始化待分配功率为agc总下发功率；
[0020]
3.2)从各pcs中遍历取出优先级最高的一个pcs作为当前pcs，若当前pcs的最大可充/放最大功率值小于待分配功率，则将当前pcs的最大可充/放最大功率值作为当前pcs的agc下发功率，否则将待分配功率作为当前pcs的agc下发功率；并将待分配功率减去当前pcs的agc下发功率得到新的待分配功率；
[0021]
3.3)判断新的待分配功率大于0是否成立，若成立则跳转执行步骤3.2)；否则，将各个pcs的agc下发功率下发给各个pcs。
[0022]
可选地，步骤3.3)中跳转执行步骤3.2)之前还包括判断各pcs是否遍历完毕的步骤，且仅在尚未遍历完毕才跳转执行步骤3.2)，否则判定agc总下发功率不匹配，结束并退出。
[0023]
可选地，步骤3.3)中将各个pcs的agc下发功率下发各个pcs时还包括下发指定的有功功率转换速率给各个pcs，使得各个pcs按照指定的有功功率转换速率来从原始的agc下发功率切换到下发的新的agc下发功率。
[0024]
可选地，步骤3.3)中将各个pcs的agc下发功率下发给各个pcs时还包括下发指定的功率调节死区给各个pcs，使得各个pcs在指定的功率调节死区保持现有功率不变，超过指定的功率调节死区后按超过死区的功率偏差量控制。
[0025]
此外，本发明还提供一种计及soc排序的储能agc分配pcs有功功率的系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行所述计及soc排序的储能agc
分配pcs有功功率的方法的步骤。
[0026]
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述计及soc排序的储能agc分配pcs有功功率的方法的计算机程序。
[0027]
和现有技术相比，本发明具有下述优点：
[0028]
本发明能够兼顾功率充放与电池一致性、soc均衡的要求，在满足功率调度的情况下，兼顾电池的一致性与soc在充放电过程中的均衡，减少电池的不一致性，提供给电力调度部门最准确的控制信息。
[0029]
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：本发明包括获取各pcs对应电池的soc值，将电池的soc值进行排序，并根据soc值的排序设定各pcs的优先级，将agc下发功率按照各pcs的优先级，结合各pcs的最大可充/放最大功率值依次下发给各pcs直至agc下发功率全部分配完毕，通过上述手段，使得本发明能够兼顾功率充放与电池一致性、soc均衡的要求，在满足功率调度的情况下，兼顾电池的一致性与soc在充放电过程中的均衡，减少电池的不一致性，提供给电力调度部门最准确的控制信息。
附图说明
[0030]
图1为本发明实施例方法的核心流程示意图。
[0031]
图2为本发明实施例方法的完整流程示意图。
具体实施方式
[0032]
如图1所示，本实施例计及soc排序的储能agc分配pcs有功功率的方法包括：
[0033]
1)获取各pcs对应电池的soc值；
[0034]
2)将电池的soc值进行排序，并根据soc值的排序设定各pcs的优先级；
[0035]
3)将agc下发功率按照各pcs的优先级，结合各pcs的最大可充/放最大功率值依次下发给各pcs直至agc下发功率全部分配完毕。
[0036]
本实施例中，步骤1)～3)为基于预设的周期t
tick
定时执行。本实施例中，具体采用定时器来控制步骤1)～3)的定时执行，记定时器的时间为t，参见图2，每一轮执行步骤3)以后，若定时器时间t>预设的周期t
tick
则继续返回执行步骤1)。
[0037]
一般而言，预设的周期t
tick
大于0.1秒，具体可根据需要进行设置。
[0038]
本实施例中，步骤2)中将电池的soc值进行排序是指按照从大到小的顺序排序。
[0039]
本实施例中，步骤3)包括：
[0040]
3.1)初始化待分配功率为agc总下发功率；
[0041]
3.2)从各pcs中遍历取出优先级最高的一个pcs作为当前pcs，若当前pcs的最大可充/放最大功率值小于待分配功率，则将当前pcs的最大可充/放最大功率值作为当前pcs的agc下发功率，否则将待分配功率作为当前pcs的agc下发功率；并将待分配功率减去当前pcs的agc下发功率得到新的待分配功率；
[0042]
3.3)判断新的待分配功率大于0是否成立，若成立则跳转执行步骤3.2)；否则，将各个pcs的agc下发功率下发给各个pcs。
[0043]
一般而言，agc总下发功率应当是满足小于pcs的最大可充/放最大功率值总和。但是为了防止agc总下发功率异常的情况，本实施例中，步骤3.3)中跳转执行步骤3.2)之前还
包括判断各pcs是否遍历完毕的步骤，且仅在尚未遍历完毕才跳转执行步骤3.2)，否则判定agc总下发功率不匹配，结束并退出。
[0044]
本实施例中，步骤3.3)中将各个pcs的agc下发功率下发各个pcs时还包括下发指定的有功功率转换速率给各个pcs，使得各个pcs按照指定的有功功率转换速率来从原始的agc下发功率切换到下发的新的agc下发功率。本实施例通过人为设定有功功率分配算法中的有功功率转换速率，防止调节速率过快或者过慢。指定的有功功率转换速率用于在pcs收到新的设定有功功率后，按一定的速度来从现运行功率转换到新的设定有功功率。如果有功功率转换速率过小则转换过程较慢，不利于快速响应；如有功功率转换速率过大则转换过程较快，容易造成超调突变，不利于稳定控制。
[0045]
本实施例中，步骤3.3)中将各个pcs的agc下发功率下发给各个pcs时还包括下发指定的功率调节死区给各个pcs，使得各个pcs在指定的功率调节死区保持现有功率不变，超过指定的功率调节死区后按超过死区的功率偏差量控制。本实施例通过人为设定功率调节死区可防止功率反复调节。功率调节频率死区设定后，在频率调节死区内可保持现有功率不变，超过功率调节频率死区后，按超过死区的功率偏差量控制，保证pcs不会频繁动作调节，增加设备负担。
[0046]
参见图2，本实施例方法的完整步骤包括：1、输入控制信息，包括可用pcs台数、各pcs可充/放最大有功功率、各pcs对应电池soc值、agc调节功率；2、设定算法控制参数，包括有功功率转换速率、功率调节死区；3、排序，即定时对soc进行从大到小地排序，依据soc的排序结果设定pcs调用优先级；4、下发控制量，即按pcs调用优先级，agc根据各pcs最大可充/放最大功率值依次下发各pcs输出值。
[0047]
参见图2，本实施例步骤3)中还包括若收到停机指令，则将各pcs输出功率置零。
[0048]
参见图2，作为本实施例计及soc排序的储能agc分配pcs有功功率的方法的函数封装，本实施例中建立了一个计算模型，设输入控制信息为可用pcs台数(pcs_available_num)、各pcs可充/放最大有功功率(pcs_power_max，pcs_power_min)、各pcs对应电池soc值(battery_soc)、agc调节功率(agc_setvalue)。设定算法控制参数，包括有功功率转换速率(power_conversion_rate)、功率调节死区(power_dead_band_)。设定各参数如表1所示，有3台pcs及其所对应的电池储能单元，各pcs有最大可充/放功率，各电池储能单元的soc均不同。现agc下发功率为输出100kw，计算不同算法下向pcs的功率分配。
[0049]
表1：储能控制参数。
[0050]
[0051]
步骤2)将电池的soc值进行排序得到结果如表2所示。
[0052]
表2：soc值排序表。
[0053][0054]
设定pcs控制优先级如表3所示。
[0055]
表3：pcs优先级排序表。
[0056][0057][0058]
步骤3)将agc下发功率按照各pcs的优先级，结合各pcs的最大可充/放最大功率值依次下发给各pcs时，agc需下发功率为100kw。根据pcs调用优先级，则首先调用pcs3，满足pcs3的功率后，剩余需输出功率为70kw；其次调用pcs2，满足pcs2的控制功率后，剩余需输出功率为30kw，此30kw可由pcs1承担。经计算后，pcs输出功率如表4所示，该控制算法能够保证各电池单元的soc能够得到最大程度的均衡。
[0059]
表4：pcs输出功率表。
[0060][0061]
按照背景技术中提及现有技术的文献1以及公式(1)计算各pcs输出功率为：
[0062]
pcs1：
[0063]
pcs2：
[0064]
pcs3：
[0065]
经计算后，pcs输出功率如表5所示，该控制算法计算功率显示pcs1可放有功功率较大，因而所分配到的实际功率较大，但是此时pcs1的soc较低，在大功率下将较快的耗尽电池能量，由于未考虑对soc的均衡修正，一段时间之后各电池单元soc的均衡性将继续拉大，不利于保证各电池单元的soc的均衡，影响整站能量输出能力。
[0066]
表5：pcs输出功率表。
[0067][0068]
比如按照背景技术中提及现有技术的文献1的方法分配功率，pcs1将先达到禁止放电阈值，剩余的两个单元pcs2与pcs3将不能够承担agc需求的100kw功率输出的要求，只能按照pcs2及pcs3的最大可放功率之和70kw放电，因而影响整站的输出能力。若按照本实施例计及soc排序的储能agc分配pcs有功功率的方法分配功率，调低了pcs1的输出功率，增大了pcs3的输出功率，使pcs1能够以较长时间进行运行，保证了整站的输出能力。
[0069]
此外，本实施例还提供一种计及soc排序的储能agc分配pcs有功功率的系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述计及soc排序的储能agc分配pcs有功功率的方法的步骤。
[0070]
此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述计及soc排序的储能agc分配pcs有功功率的方法的计算机程序。
[0071]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0072]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也
应视为本发明的保护范围。