一种用于通信基站削峰填谷及储能管理的系统及方法与流程

1.本发明涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种用于通信基站削峰填谷及储能管理的系统及方法。


背景技术：

2.保证通信基站在市电停电时正常工作，基站电源系统中需要包含电池构成的备电系统。相较于4g基站，5g基站功耗大幅增加，带来了高额的电费成本。当前电力部门结合电网的负荷变化，将每天24小时划分为尖峰、高峰、平时、低谷等几个时段，对各时段分别制定不同的电价，来鼓励用户合理安排用电时间，削峰填谷，提高设备的利用效率并节约能源，保障电网的安全稳定运行，对于降低用电客户用电成本、优化供电电网供电结构有着重大的效益收益和社会收益。因此，将基站备电系统升级为具有分时错峰能力的电池储能系统，充分利用分时电价特点，在电价谷时对储能电池充电，在电价峰时采用储能电池而非市电供电，实现通过削峰填谷降低用电成本，是目前通信基站电源建设及改造的重点。
3.有资料显示，现有技术方案采用高能量密度磷酸铁锂电池替代铅酸电池，增加电池寿命，减少空间占用。在本地充放电控制器中预先配置根据峰谷电价表制定的充放规则，按照固定的充放规则进行削峰填谷电池充放。增加传统网关或远程通信模块，一是将从bms获取电池状态信息发送至云平台或其它远程监视平台，实现远程监视；二是通过云平台下发指令，实现远程调度。同时也可以远程更改及配置削峰填谷充放规则。
4.中国专利文献cn111917121a公开了一种“通信基站用电时段削峰填谷电源控制方法”。包括以下步骤：步骤s11：判断电网是否停电；步骤s12：基站电源给基站负载供电；步骤s13：检测基站电源的剩余电量；步骤s14：判断当前时间是否为用电波谷时段；步骤s15：电网为基站电源供电，直至基站电源的电量满额；步骤s16：判断当前时间是否为用电波峰时段；步骤s17：基站电源给基站负载供电，同时控制双向逆变器将基站电源的直流电转换为交流电，反馈给电网；步骤s18：判断当前时间是否为用电尖峰时段。如此能够使得基站电源在保证基站负载正常工作的前提下实现对电网削峰填谷。上述技术方案缺乏削峰填谷及储能策略管理的专用设备，难以实现动态调整削峰填谷策略。


技术实现要素：

5.本发明主要解决原有的技术方案缺乏削峰填谷及储能策略管理的专用设备，难以实现动态调整削峰填谷策略的技术问题，提供一种用于通信基站削峰填谷及储能管理的系统及方法，该系统支持预设模式和智能模式，同时，智能网关会根据电池性能、备电要求、峰谷电价表等相关因素的变化情况，判断预设模式是否为最优模式，如果不是最优模式，则自动转入智能模式，智能模式是不采用预先设置的策略或策略组，智能网关根据电池实际性能情况、最新峰谷电价表、备电参数设置等自动生成削峰填谷控制策略，并执行该策略根据负荷模式自动调节备电时长，以在保证设备运行的前提下尽可能增加削峰填谷收益。
6.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括：数据
采集模块，用于从电池bms系统中采集电池信息，分别与储能系统、策略管理和执行模块相连；电池信息包括soc、soh、电流、电压等电池状态信息，以及电力电子器件、能量变换控制器状态信息。
7.数据交互模块，用于实现智能网关与云平台的数据交互，以及将削峰填谷控制指令下发至储能系统执行，分别与云平台、策略管理和执行模块相连；与云平台的数据交互包括两个方面，一是转发电池、电力电子器件及能量变换控制器关键状态信息、实际运行策略信息至云端或其它远程端，实现远程监视；二是从云平台或其它远程端获取最新峰谷电价表、备电要求等信息以自动生成削峰填谷充放电控制策略，同时也可以接收在云平台配置的削峰填谷策略。
8.策略管理和执行模块，用于策略配置、策略生成、策略库运行、执行和优化；是本发明智能网关的核心功能。
9.硬件模块，用于辅助数据采集模块、数据交互模块、策略管理和执行模块的运行。
10.作为优选，所述的策略管理和执行模块包括策略配置模块、策略库、策略生成模块、执行和优化模块，所述策略库分别与策略配置模块、策略执行模块、执行和优化模块相连，策略生成模块与数据采集模块相连。策略配置模块支持策略和策略组配置，可根据峰谷电价表配置一个或多个削峰填谷充放电控制策略，并支持对多个策略进行组合，构成对存在季节性或时段性变化的峰谷电价表获取最大削峰填谷收益的充放电组合策略。策略生成模块，以峰谷电价表、备电要求、负荷模式、电池性能状态等作为输入，基于策略生成模型自动生成削峰填谷充放电控制策略，从而动态适配各场景及影响因素变化，在保证满足备电要求的前提下实现削峰填谷收益最大化。策略库，智能网关利用策略库存储所有已配置及智能生成的策略及策略组合，通过设置优先级来决定策略的执行顺序。通过策略库实现策略智能化重复利用，如通过优选而非简单重复的方式重用策略，保证在重用策略时能够实现削峰填谷收益的优化。执行和优化模块，具有预设模式和智能模式两种模式，预设模式是执行预先配置的充放控制策略，智能模式是根据实际情况自动生成充放控制策略。在满足一定条件的情况下，预设模式可自动转换为智能模式，以实现削峰填谷收益最大化，详见后续运行模式的描述。
11.作为优选，所述的硬件模块包括计算模块、通信模块、存储模块和供电模块，计算模块、通信模块、存储模块和供电模块分别与数据采集模块、数据交互模块、策略管理和执行模块相连以辅助运行。
12.一种用于通信基站削峰填谷及储能管理的系统的工作方法，包括以下步骤：
13.s1数据采集模块对储能系统进行数据采集；
14.s2设定预设模式和智能模式；
15.s3根据采集数据的变化情况判断预设模式是否为最优模式；
16.s4若预设模式是最优模式，则运行智能模式；
17.s5若预设模式不是最优模式，则自动转入智能模式。
18.作为优选，所述的步骤s1对储能系统采集的数据包括：电池性能、备电要求和峰谷电价表。
19.作为优选，所述的步骤s2中预设模式是执行预先配置的充放控制策略，智能模式是根据实际情况自动生成充放控制策略。
20.作为优选，所述的步骤s3判断方式包括：
21.当预设模式中策略不满足备电要求，或没有正收益的情况下，预设模式不能从预先配置的策略或策略组中找到最优的控制策略，因此需要转变为智能模式，智能生成策略；
22.在执行过程中峰谷电价表、备电要求或电池性能发生变化，导致当前选择的策略或策略组不能产生收益，或收益下降比例超过预设值，则进入智能模式，重新生成削峰填谷策略。
23.作为优选，所述的步骤s4预设模式的工作方式为：
24.s4.1进入预设工作模式；
25.s4.2预先指定需要执行的策略或策略组，将其优先级调整为最高优先级，则执行该策略；
26.s4.3预先指定从策略库中选择最优的策略和策略组，执行该策略或策略组。在这种设定模式下，执行优化模块根据最新峰谷电价表、电池性能状态、备电控制参数从策略库中选择最优的策略或策略组执行。这种条件的最优策略或策略组指的是在备电要求和电池性能约束条件下，采用当前峰谷电价表可获得最大削峰填谷收益的策略或策略组，但可能存在更加优化的策略或策略组。
27.作为优选，所述的步骤s5智能模式的工作方式为：
28.s5.1进入智能模式；智能模式是不采用预先设置的策略或策略组，智能网关根据电池实际性能(soc\soh)情况、最新峰谷电价表、备电参数设置(如时长)等自动生成削峰填谷控制策略，并执行该策略。同时，在处于智能模式时，智能网关还可以根据识别负荷模式，根据负荷模式自动调节备电时长，以在保证设备运行的前提下尽可能增加削峰填谷收益。
29.s5.2从数据采集模块和数据交互模块获取电池当前的状态信息、最新峰谷电价表以及备电设置参数；
30.s5.3策略生成模块根据上述信息自动生成削峰填谷充放电控制策略，并将策略标记为最高优先级并存储到策略库中；
31.s5.4执行当前生成的削峰填谷充放电控制策略；
32.s5.5持续监测电池状态信息、峰谷电价表及备电控制参数变化，动态生成新的充放电控制策略并执行新的充放电控制策略；如检测到电池性能退化，不足以支撑原有两充两放策略，则更改为一充一放策略。
33.s5.6自动识别负荷模式，对备电控制参数如备电时长进行优化，生成新的充放控制策略，最大化削峰填谷收益。
34.本发明的有益效果是：
35.1)将削峰填谷及储能策略管理功能集成到智能网关上，可实现信息控制和能量控制的分离，进而可在不影响能量变换控制器的条件下通过网关计算能力进行削峰填谷和储能策略的智能化管理，简化了系统设计。
36.2)可根据峰谷电价表、电池性能状态、备电要求及负荷模式智能生成收益最大的削峰填谷充放控制策略，大幅提升了基站削峰填谷控制策略的配置效率，使得对大批量的基站个性化策略成为可能；同时，智能化的策略生成模式可实现更大程度的优化，往往能够获得最佳的削峰填谷收益。
37.3)可通过预设策略的方式运行，并在策略运行过程中自动转为智能模式，根据峰
谷电价表、电池性能状态、备电要求的最新变化生成产生最佳收益的削峰填谷充放电控制策略，有效地解决了智能模式的冷启动问题。
38.4)可配置多种策略，并支持策略叠加形成策略组，因而可以对不同基站、不同时段的削峰填谷控制策略进行细分，支持一站一策略、一时一策略的精细化配置，进而可以最大程度利用峰谷电价进行套利，实现收益最大化。
附图说明
39.图1是本发明的一种原理连接结构图。
40.图2是本发明的一种流程图。
具体实施方式
41.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
42.实施例：本实施例的一种用于通信基站削峰填谷及储能管理的系统及方法，如图1所示，结构上分为硬件模块和软件模块，硬件层为支持软件功能运行所必要的计算、存储、通信、供电等硬件设施；软件层为定义智能网关功能的模块，包括数据采集、策略管理和运行、数据交互三大功能模块。
43.各功能模块描述如下：
44.1)数据采集
45.从电池bms系统中采集电池信息，包括soc、soh、电流、电压等电池状态信息，以及电力电子器件、能量变换控制器状态信息。
46.2)数据交互
47.数据交互是指智能网关与云平台的数据交互，以及将削峰填谷控制指令下发至储能系统执行。与云平台的数据交互包括两个方面，一是转发电池、电力电子器件及能量变换控制器关键状态信息、实际运行策略信息至云端或其它远程端，实现远程监视；二是从云平台或其它远程端获取最新峰谷电价表、备电要求等信息以自动生成削峰填谷充放电控制策略，同时也可以接收在云平台配置的削峰填谷策略。
48.3)策略管理和执行
49.策略管理和执行包括策略配置、策略生成、策略库、执行和优化等功能，是本发明智能网关的核心功能，其特征在于：
50.■
支持策略和策略组配置，可根据峰谷电价表配置一个或多个削峰填谷充放电控制策略，并支持对多个策略进行组合，构成对存在季节性或时段性变化的峰谷电价表获取最大削峰填谷收益的充放电组合策略
51.■
策略生成，以峰谷电价表、备电要求、负荷模式、电池性能状态等作为输入，基于策略生成模型自动生成削峰填谷充放电控制策略，从而动态适配各场景及影响因素变化，在保证满足备电要求的前提下实现削峰填谷收益最大化
52.■
策略库，智能网关利用策略库存储所有已配置及智能生成的策略及策略组合，通过设置优先级来决定策略的执行顺序。通过策略库实现策略智能化重复利用，如通过优选而非简单重复的方式重用策略，保证在重用策略时能够实现削峰填谷收益的优化
53.■
执行和优化，具有预设模式和智能模式两种模式，预设模式是执行预先配置的
充放控制策略，智能模式是根据实际情况自动生成充放控制策略。在满足一定条件的情况下，预设模式可自动转换为智能模式，以实现削峰填谷收益最大化，详见后续运行模式的描述。
54.如图2所示，用于通信基站削峰填谷及储能管理的系统的工作方法包括以下步骤：
55.s1数据采集模块对储能系统进行数据采集；
56.s2设定预设模式和智能模式；
57.s3根据采集数据的变化情况判断预设模式是否为最优模式；
58.s4若预设模式是最优模式，则运行智能模式；
59.s5若预设模式不是最优模式，则自动转入智能模式。
60.本发明的智能网关支持两种运行模式，即预设模式和智能模式。同时，智能网关会根据电池性能、备电要求、峰谷电价表等相关因素的变化情况，判断预设模式是否为最优模式，如果不是最优模式，则自动转入智能模式。
61.1)预设模式
62.预设模式是按照预先配置的削峰填谷策略进行充放电控制，其工作方式为：
63.a)进入预设工作模式
64.b)预先指定需要执行的策略或策略组，将其优先级调整为最高优先级，则执行该策略
65.c)预先指定从策略库中选择最优的策略和策略组，执行该策略或策略组。在这种设定模式下，执行优化模块根据最新峰谷电价表、电池性能状态、备电控制参数从策略库中选择最优的策略或策略组执行。这种条件的最优策略或策略组指的是在备电要求和电池性能约束条件下，采用当前峰谷电价表可获得最大削峰填谷收益的策略或策略组，但可能存在更加优化的策略或策略组。
66.2)智能模式
67.智能模式是不采用预先设置的策略或策略组，智能网关根据电池实际性能(soc\soh)情况、最新峰谷电价表、备电参数设置(如时长)等自动生成削峰填谷控制策略，并执行该策略。同时，在处于智能模式时，智能网关还可以根据识别负荷模式，根据负荷模式自动调节备电时长，以在保证设备运行的前提下尽可能增加削峰填谷收益。智能模式的工作方式如下：
68.a)进入智能模式
69.b)从数据采集模块和数据交互模块获取电池当前的状态信息、最新峰谷电价表以及备电设置参数
70.c)策略生成模块根据上述信息自动生成削峰填谷充放电控制策略，并将策略标记为最高优先级并存储到策略库中
71.d)执行当前生成的削峰填谷充放电控制策略
72.e)持续监测电池状态信息、峰谷电价表及备电控制参数变化，动态生成新的充放电控制策略并执行新的充放电控制策略。如检测到电池性能退化，不足以支撑原有两充两放策略，则更改为一充一放策略
73.f)自动识别负荷模式，对备电控制参数如备电时长进行优化，生成新的充放控制策略，最大化削峰填谷收益。
74.3)预设模式自动转变为智能模式
75.智能网关可以根据电池性能、备电和充放电场景变化，自动将运行模式从预设模式转变为自动模式，以满足备电要求，并实现削峰填谷收益最大化：
76.a)运行模式为预设模式，预先设定从策略库中选择最优策略或策略组执行。当该策略不满足备电要求，或没有正收益的情况下，预设模式不能从预先配置的策略或策略组中找到最优的控制策略，因此需要转变为智能模式，智能生成策略。
77.b)运行模式为预设模式，在执行过程中峰谷电价表、备电要求或电池性能发生变化，导致当前选择的策略或策略组不能产生收益，或收益下降比例超过预设值，则进入智能模式，重新生成削峰填谷策略。
78.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
79.尽管本文较多地使用了数据交互、策略管理和执行等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。