储能电站充放电能力的预测方法及储能电站的供电方法与流程

1.本发明涉及储能电站充放电技术领域，尤其涉及一种储能电站充放电能力的预测方法及储能电站的供电方法。


背景技术：

2.我国电力供需总体宽松，但越来越多的局部地区在用电高峰时段开始出现用电紧张。需求响应是指在电力供应紧张、电网严重故障或系统安全可靠性存在风险时，电力用户接收到诱导性减少负荷的服务补偿通知后，改变固有的用电习惯，减少或者推移某时段的用电负荷，从而保障电网安全稳定运行的短期行为。电力需求响应虽不能替代常规错峰、强制错峰等调控措施，但也是缓解电网电力不平衡的一种有效方式。
3.随着电力体制改革的深入，未来电价将由电力商品价值和供求关系决定，通过充分竞争产生，即电价的高低会随市场波动。电力现货市场对电力投资与消费、促进产业升级、优化电网电源规划具有重要意义。
4.储能电站可以进行充放电双向运行，是一种比一般用电设备更灵活可控的资源，参与需求侧响应和电力现货市场具有天然优势。储能电站参与需求侧响应可以缓解电网运行压力，为电网安全稳定运行提供可靠支撑，同时获取补贴收益；储能电站参与电力现货市场，可以在电价低时充电、电价高时放电。这两种业务都为储能电站提供了在削峰填谷模式外增加收入的新途径。
5.储能电站在参与需求侧响应和电力现货市场时，需要提前申报需求侧响应量的和电力现货买/卖量，因此需要对储能电站的充放电能力(可充电电量/功率、可放电电量/功率) 进行预测，作为申报的参考，预测结果越准确，储能电站能取得的收益越高。但是目前行业内用于储能电站充放电能力预测的算法不多，且准确性不高。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种储能电站充放电能力的预测方法及储能电站的供电方法，具体技术方案如下：
7.一方面，提供了一种储能电站充放电能力的预测方法，包括以下步骤：
8.s1、将充放电年度日期的类型分为工作日和节假日，确定储能电站预测目标的充放电开始日期、充放电开始时间点以及持续时间；
9.s2、确定所述充放电开始日期的类型；
10.s3、确定预测目标之前的n个与所述充放电开始日期同类型的日期，获取其相应时间点的历史充放电数据，然后进行均值处理，以得到所述充放电开始时间点预测的可充/放电量；
11.s4、根据所述充放电开始时间点预测的可充/放电量以及持续时间，以得到相应的可充 /放电功率；
12.s5、若所述可充/放电功率小于或者等于所述储能电站相应的额定功率，则所述可
充/ 放电量的预测数值保持不变，若所述可充/放电功率大于所述储能电站相应的额定功率，则所述可充/放电量的预测数值更新为相应的额定功率与所述持续时间的乘积。
13.进一步地，在步骤s3中的均值处理包括以下步骤：
14.s301、获取n个与所述充放电开始日期同类型的日期对应时间段内的可充/放电量数值，以处理得到相应的可充/放电量的平均值；
15.s302、若步骤s1中n个可充/放电量数值存在小于预设比例的相应的可充/放电量的平均值的数值，则将该数值的大小更新为相应的可充/放电量的平均值，否则，保持不变；
16.s303、将更新后的可充/放电量数值去除最小值后取平均值，以作为更新后的可充/放电量的平均值，所述充放电开始时间点预测的可充/放电量等于更新后的可充/放电量的平均值。
17.进一步地，所述预设比例的范围为70％
‑
80％。
18.进一步地，在步骤s3中，确定预测目标之前最近的n个与所述充放电开始日期同类型的日期。
19.进一步地，若所述充放电开始日期为工作日，则确定预测目标之前最近的5个工作日的日期，获取其相应时间点的历史充放电数据；若所述充放电开始日期为节假日，则确定预测目标之前最近的3个节假日的日期，获取其相应时间点的历史充放电数据。
20.另一方面，提供了一种储能电站的供电方法，依据所述的储能电站充放电能力的预测方法，得到区域内一个或多个储能电站相应预测的可充/放电量，依据预测的可充/放电量，以调配区域内的储能电站优先在谷值电价期间进行提前储能，其次使用正常市电储能。
21.进一步地，依据所述预测的可充/放电量，得到预测的全日放电量，所述储能电站在预测日之前至少储能有预测的全日放电量。
22.进一步地，依据所述预测的可充/放电量，得到预测的全日放电量，所述储能电站在预测日之前仅利用在谷值电价期间进行最大限度的储能。
23.进一步地，所述储能电站在预测日当日进行实际充放电时，若所述储能电站的储能电量不足所述储能电站最大容量的10％时，则所述储能电站在预测日当天利用正常市电进行储能至所述储能电站最大容量的10％。
24.进一步地，所述储能电站在预测日之前仅利用在谷值电价期间进行最大限度的储能，但不超出预测的全日放电量。
25.本发明具有下列优点：
26.a.能够准确的预测未来某一天的某一时间段内，储能电站可以充、放的电量和能够达到的充、放电功率；
27.b.使得储能电站削峰填谷的运行方式更为高效，减少储能损耗；
28.c.预测算法简单、流程清晰、准确性高。
附图说明
29.图1是本发明实施例提供的储能电站充放电能力的预测方法的流程示意图。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
31.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
32.在本发明的一个实施例中，提供了一种储能电站充放电能力的预测方法，参见图1，包括以下步骤：
33.s1、将充放电年度日期的类型分为工作日和节假日，确定储能电站预测目标的充放电开始日期、充放电开始时间点以及持续时间；
34.s2、确定所述充放电开始日期的类型；
35.s3、确定预测目标之前的n个与所述充放电开始日期同类型的日期，获取其相应时间点的历史充放电数据，然后进行均值处理，以得到所述充放电开始时间点预测的可充/放电量；
36.s4、根据所述充放电开始时间点预测的可充/放电量以及持续时间，以得到相应的可充 /放电功率；
37.s5、若所述可充/放电功率小于或者等于所述储能电站相应的额定功率，则所述可充/ 放电量的预测数值保持不变，若所述可充/放电功率大于所述储能电站相应的额定功率，则所述可充/放电量的预测数值更新为相应的额定功率与所述持续时间的乘积。
38.其中，在步骤s3中的均值处理包括以下步骤：
39.s301、获取n个与所述充放电开始日期同类型的日期对应时间段内的可充/放电量数值，以处理得到相应的可充/放电量的平均值；
40.s302、若步骤s1中n个可充/放电量数值存在小于预设比例的相应的可充/放电量的平均值的数值，则将该数值的大小更新为相应的可充/放电量的平均值，否则，保持不变；需要注意的是，所述预设比例的范围为70％
‑
80％，优选为75％
41.s303、将更新后的可充/放电量数值去除最小值后取平均值，以作为更新后的可充/放电量的平均值，所述充放电开始时间点预测的可充/放电量等于更新后的可充/放电量的平均值。
42.为了使得预测更准确，在步骤s3中，确定预测目标之前最近的n个与所述充放电开始日期同类型的日期，也可以同时参考往年相同日期的历史数据，与最近的日期的历史数据一起进行均值处理计算。比如，若所述充放电开始日期为工作日，则确定预测目标之前最近的5个工作日的日期，获取其相应时间点的历史充放电数据；若所述充放电开始日期为节假日，则确定预测目标之前最近的3个节假日的日期，获取其相应时间点的历史充放电数据。需要注意的是，不同类型参考日的数目可以相同或者不同，可以根据实际进行进行调
试，以得到最优的数量。
43.下面以具体的实例进行说明：
44.步骤1、确定充放电年度的工作日和节假日；
45.步骤2、确定充放电开始日期d、充放电开始时间点t及持续时间l；
46.步骤3、确定充放电开始日期d是工作日还是节假日；
47.步骤4、确定进行预测当天之前最近的与充放电开始日期d同类型的日期d，d即为预测基准日；
48.步骤5、根据基准日d的类型，执行储能电站充放电能力预测计算。
49.其中，若基准日d为工作日，则执行下列步骤：
50.(1)选取预测基准日d之前的5个工作日分别记作d
‑
1、d
‑
2、d
‑
3、d
‑
4、d
‑
5，以作为参考日。
51.(2)计算出d
‑
1日t时储能电站的可放电量d
‑
1ed和可充电量d
‑
1ec，计算出d
‑
2 日t时储能电站的可放电量d
‑
2ed和可充电量d
‑
2ec，计算出d
‑
3日t时储能电站的可放电量d
‑
3ed和可充电量d
‑
3ec，计算出d
‑
4日t时储能电站的可放电量d
‑
4ed和可充电量 d
‑
4ec，计算出d
‑
5日t时储能电站的可放电量d
‑
5ed和可充电量d
‑
5ec。
52.(3)计算出d
‑
1、d
‑
2、d
‑
3、d
‑
4、d
‑
5在t时可放电量d
‑
1ed、d
‑
2ed、d
‑
3ed、d
‑
4ed、 d
‑
5ed的平均值d
‑1‑
5edave，以及可充电量d
‑
1ec、d
‑
2ec、d
‑
3ec、d
‑
4ec、d
‑
5ec的平均值d
‑1‑
5ecave。
53.(4)若d
‑
1ed、d
‑
2ed、d
‑
3ed、d
‑
4ed、d
‑
5ed中有小于75％平均值d
‑1‑
5edave的数值，则令该数值等于d
‑1‑
5edave。若d
‑
1ec、d
‑
2ec、d
‑
3ec、d
‑
4ec、d
‑
5ec中有小于 75％平均值d
‑1‑
5ecave的数值，则令该数值等于d
‑1‑
5ecave。
54.(5)对d
‑
1ed、d
‑
2ed、d
‑
3ed、d
‑
4ed、d
‑
5ed进行排序，删除最低值。对d
‑
1ec、 d
‑
2ec、d
‑
3ec、d
‑
4ec、d
‑
5ec进行排序，删除最低值。
55.(6)将d
‑
1ed、d
‑
2ed、d
‑
3ed、d
‑
4ed、d
‑
5ed中剩余的4个值取平均值，得到日期 d在t时的可放电量ded。将d
‑
1ec、d
‑
2ec、d
‑
3ec、d
‑
4ec、d
‑
5ec中剩余的4个值取平均值，得到日期d在t时的可充电量dec。
56.(7)将可放电量ded除以持续时间l，得到可放电功率dpx，如果可放电功率dpx 大于储能变流器的额定功率p，则令dpx＝p，否则dpx的值不变。将可充电量dedc除以持续时间l，得到可充电功率dpt，如果dpt大于储能变流器额定功率p，则令dpt＝p，否则dpt的值不变。需要注意的是前文的储能电站的额定功率是指储能变流器的额定功率。
57.(8)储能电站的可放电电量等于dpx
×
l，储能电站的可充电电量等于dpt
×
l。
58.若基准日d为工作日，则执行下列步骤：
59.(1)选取日期d之前的3个节假日分别记作d
‑
1、d
‑
2、d
‑
3，以作为参考日。
60.(2)计算出d
‑
1日t时储能电站的可放电量d
‑
1ed和可充电量d
‑
1ec，计算出d
‑
2 日t时储能电站的可放电量d
‑
2ed和可充电量d
‑
2ec，计算出d
‑
3日t时储能电站的可放电量d
‑
3ed和可充电量d
‑
3ec。
61.(3)计算出d
‑
1、d
‑
2、d
‑
3t时可放电量d
‑
1ed、d
‑
2ed、d
‑
3ed的平均值d
‑1‑
3edave 和可放电量d
‑
1ec、d
‑
2ec、d
‑
3ec的平均值d
‑1‑
3ecave。
62.(4)若d
‑
1ed、d
‑
2ed、d
‑
3ed中有小于75％平均值d
‑1‑
3edave的数值，则令该数值等
于d
‑1‑
3edave。若d
‑
1ec、d
‑
2ec、d
‑
3ec中有小于75％平均值d
‑1‑
3ecave的数值，则令该数值等于d
‑1‑
3ecave。
63.(5)对d
‑
1ed、d
‑
2ed、d
‑
3ed进行排序，删除最低值。对d
‑
1ec、d
‑
2ec、d
‑
3ec 进行排序，删除最低值。
64.(6)将d
‑
1ed、d
‑
2ed、d
‑
3ed中剩余的2个值取平均值，得到日期d在t时的可放电量ded。将d
‑
1ec、d
‑
2ec、d
‑
3ec中剩余的2个值取平均值，得到日期d在t时的可充电量dec。
65.(7)将可放电量ded除以持续时间l，得到可放电功率dpx，如果dpx大于储能变流器额定功率p，则令dpx＝p，否则dpx的值不变。将可充电量dedc除以持续时间l，得到可充电功率dpt，如果dpt大于储能变流器额定功率p，则令dpt＝p，否则dpt的值不变。
66.(8)储能电站的可放电电量等于dpx
×
l，储能电站的可充电电量等于dpt
×
l。
67.需要说明的是，储能电站是指包含在储能系统种用于实现储能电池充放电的所有设备的总称。储能变流器(pcs)是指在电化学储能系统中，连接于电池系统与电网(和/或负荷)之间的实现电能双向转换的变流器。
68.在本发明的一个实施例中，提供了一种储能电站的供电方法，依据所述的储能电站充放电能力的预测方法，得到区域内一个或多个储能电站相应预测的可充/放电量，依据预测的可充/放电量，以调配区域内的储能电站优先在谷值电价期间进行提前储能，其次使用正常市电储能。在此基础上，至少有以下具体供电方式：
69.方式1
70.依据所述预测的可充/放电量，得到预测的全日放电量，所述储能电站在预测日之前至少储能有预测的全日放电量，一般储能到预测全日放电量的1.1
‑
1.2倍之间，以保证预测日放电的稳定，避免突然供应不上的情况。
71.方式2
72.依据所述预测的可充/放电量，得到预测的全日放电量，所述储能电站在预测日之前仅利用在谷值电价期间进行最大限度的储能，尽可能在低电价进行储能，最多使得储能电站满载，适用于预测日的全天预计放电量较大的情况，预测日当天过后及时仍然有剩余，也可以作为后一天的储能，不会损耗太多，使得其利用度高。
73.方式3
74.所述储能电站在预测日之前仅利用在谷值电价期间进行最大限度的储能，但不超出预测的全日放电量，适用于预测日的全天预计放电量较小的情况，以避免过多的屯电，不能及时消耗而慢慢损耗掉。
75.在以上三种方式中，所述储能电站在预测日当日进行实际充放电时，若所述储能电站的储能电量不足所述储能电站最大容量的10％时，则所述储能电站在预测日当天利用正常市电进行储能至所述储能电站最大容量的10％，作为其安全电量，便于应对应急情况。
76.需要说明的是，以上的预测日是指以正常市电价格计算的时间区间，比如每天的 7:00
‑
23:00之间，此时，在预测日之前具体是指在当天早上7点之前。
77.本发明提供的储能电站充放电能力的预测方法及储能电站的供电方法将日期进行分类进行预测计算，可以较为准确的预测未来某一天的某一时间段内，储能电站可以充、放的电量和能够达到的充、放电功率，高效匹配供求关系。特别是应用在汽车充电桩上的储能电站，通过提前调配储能，可以极大的缓解电动汽车充电用电的紧张。
78.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。