一种储能系统及储能系统的控制方法与流程

1.本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种储能系统及储能系统的控制方法。


背景技术：

2.储能是未来构建新型电力系统的重要环节，随着储能技术的发展和规模化成本的下降，用户对储能系统的要求越来越高。
3.现有技术中储能系统接收到用户的需求功率时，无法快速的对需求功率进行响应。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种储能系统及储能系统的控制方法，采用两级计算策略，在优先满足用户需求功率的情况下，基于储能模块的荷电状态进行功率分配完成功率均衡，计算速度较快，功率分配更均衡。
5.根据本发明的一方面，提供了一种储能系统，包括：
6.主控装置和至少两个储能模块；
7.所述主控装置与所述储能模块电连接，每一所述储能模块包括一个储能变流单元和至少两个储能单元，每一所述储能模块中所述储能变流单元与所述储能单元电连接；
8.所述主控装置用于获取用户需求功率，根据用户需求功率、运行的储能模块的个数、运行的储能模块中储能单元的荷电状态确定每一储能模块对应的第一分配功率，并在确定所述第一分配功率且所述用户需求功率有剩余时，根据剩余功率确定每一储能模块的第二分配功率，根据每一所述储能模块对应的所述第一分配功率和所述第二分配功率向对应的储能变流单元发送功率调度指令；
9.所述储能变流单元用于根据所述功率调度指令为所述储能单元充电或使所述储能单元放电。
10.可选的，所述主控装置用于根据运行的储能模块中储能单元的荷电状态确定每一运行的储能模块的平均荷电状态和储能系统的平均荷电状态，根据所述用户需求功率和运行的储能模块的个数确定第一平均功率，并根据第一平均功率、每一运行的储能模块的平均荷电状态和储能系统的平均荷电状态确定每一运行的储能模块的初步分配功率，并根据所述初步分配功率、每一运行的储能模块的储能变流单元最大响应功率以及每一运行的储能模块的储能单元最大响应功率确定每一储能模块的第一分配功率。
11.可选的，所述主控装置基于如下公式确定第n个运行的所述储能模块的所述初步分配功率：
12.初步分配功率＝第一平均功率*第n个运行的所述储能模块的平均荷电状态/储能系统的平均荷电状态，其中，n为大于或等于1，且小于或等于m，m 为运行的储能模块的个数。
13.可选的，所述第一分配功率小于或等于所述储能变流单元最大响应功率和储能单
元最大响应功率中的较小者。
14.可选的，所述主控装置用于根据所述剩余功率和可再进行功率分配的储能模块的个数确定每一储能模块的第二平均功率，根据每一可再进行功率分配的储能模块对应的第一分配功率、对应的第二平均功率、对应的储能变流单元最大响应功率以及对应的储能单元最大响应功率确定所述第二分配功率。
15.可选的，所述主控装置每隔第一设定时长获取用户输入的需求功率，当第二设定时长内未获取到用户输入的需求功率时，获取存储的需求功率，将所述存储的需求功率确定为用户需求功率，其中，所述第二设定时长大于所述第一设定时长。
16.可选的，所述主控装置还包括第一监听单元和第二监听单元；
17.所述第一监听单元用于获取各所述储能模块的运行数据，根据所述运行数据确定所述储能模块存在异常事件时，对所述异常事件的等级进行判断，当所述异常事件的等级为系统级时，将所述异常事件推送给所述第二监听单元；
18.所述第二监听单元用于对系统级的所述异常事件进行处理。
19.可选的，所述第一监听单元还用于在所述异常事件为模块级事件时，对所述异常事件进行处理。
20.可选的，所述储能单元包括储能电池和制冷子单元，所述制冷子单元包括风冷子单元或液冷子单元。
21.可选的，所述运行数据包括储能电池的电压、储能电池的电流、储能电池的温度、储能变流单元的运行信息以及制冷子单元的运行信息。
22.根据本发明的另一方面，提供了一种储能系统的控制方法，储能系统包括主控装置和至少两个储能模块；每一所述储能模块包括一个储能变流单元和至少两个储能单元；
23.储能系统的控制方法包括：
24.主控装置获取用户需求功率，根据用户需求功率、运行的储能模块的个数、运行的储能模块中储能单元的荷电状态确定每一储能模块对应的第一分配功率，并在确定所述第一分配功率且所述用户需求功率有剩余时，根据剩余功率确定每一储能模块的第二分配功率，根据每一所述储能模块对应的所述第一分配功率和所述第二分配功率向对应的储能变流单元发送功率调度指令；
25.所述储能变流单元根据所述功率调度指令为所述储能单元充电或使所述储能单元放电。
26.本实施例对储能系统采用模块化管理，以储能模块为最小管理单元，在进行功率分配时以储能模块为最小分配单元，可以更快的进行功率分配，并且在第一轮功率分配时充分考虑每一储能模块的荷电状态以及运行的储能模块的个数，可以较大程度的满足各个储能模块的功率均衡，当第一轮功率分配无法完成用户需求功率的分配时，进行第二轮功率分配，满足客户需求，本实施例的方案采用两级计算策略，在优先满足用户需求功率的情况下，基于储能模块的荷电状态进行功率分配完成功率均衡，计算速度较快，功率分配更均衡，满足在线性时间内完成计算过程，并将功率下发到储能模块，完成功率响应。
27.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本发明实施例提供的一种储能系统的示意图；
30.图2是本发明实施例提供的一种功率分配的过程图；
31.图3是本发明实施例提供的另一种储能系统的示意图；
32.图4是本发明实施例提供的另一种储能系统的示意图；
33.图5是本发明实施例提供的一种异常事件处理过程图；
34.图6是本发明实施例提供的一种储能系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
35.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。
36.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，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
37.本发明实施例提供了一种储能系统图，1是本发明实施例提供的一种储能系统的示意图，参考图1，储能系统包括：
38.主控装置10和至少两个储能模块20；
39.主控装置10与储能模块20电连接，每一储能模块20包括一个储能变流单元21和至少两个储能单元22，每一储能模块20中储能变流单元21与储能单元22电连接；
40.主控装置10用于获取用户需求功率，根据用户需求功率、运行的储能模块20的个数、运行的储能模块20中储能单元22的荷电状态确定每一储能模块20对应的第一分配功率，并在确定第一分配功率且用户需求功率有剩余时，根据剩余功率确定每一储能模块20的第二分配功率，根据每一储能模块20 对应的第一分配功率和第二分配功率向对应的储能变流单元21发送功率调度指令；
41.储能变流单元21用于根据功率调度指令为储能单元22充电或使储能单元放电。
42.其中，储能变流单元21为储能变流器(power conversion system，pcs)，用于进行交直流转换，示例性的，当对储能单元22充电时，储能变流单元 21将交流电转换为直流电，当储能单元22放电时，储能变流单元21将储能单元22的直流电转换为交流电。储能单元22
包括储能电池，用于存储电能。每一储能模块20中的至少两个储能单元22可以并联后与储能变流单元21电连接。荷电状态即soc(state ofcharge)，用来反映储能单元22中储能电池的剩余容量。
43.用户需要对储能系统的进行功率调度时，可以向主控装置10输入或发送需要调度的需求功率，主控装置10获取到需求功率后，根据需求功率对各储能模块20进行功率分配。主控装置10接收到用户需求功率后首先根据用户需求功率、运行的储能模块20的个数、运行的储能模块20中储能单元22的荷电状态确定每一储能模块20对应的第一分配功率，完成第一轮功率分配。第一分配功率确定后确定是否存在剩余功率，若第一分配功率确定后无剩余功率，则按照第一分配功率向储能变流单元21发送功率调度指令，储能变流单元21根据功率调度指令对其对应的储能单元22充电，或使其对应的储能单元22放电。
44.当第一分配功率确定后仍存在剩余功率时，主控装置10根据剩余功率对储能模块20进行第二轮功率分配，确定第二分配功率。示例性的主控装置 10可以对每一储能模块20的第一分配功率和其最大可承受功率进行比较，若储能模块20的第一分配功率已达到其最大可承受功率，则不再对其进行功率分配，若储能模块20的第一分配功率小于其可最大承受功率，则可以再对其进行功率分配。主控装置10可以将剩余功率平均分配给可以再进行功率分配的储能模块20。
45.本实施例对储能系统采用模块化管理，以储能模块为最小管理单元，在进行功率分配时以储能模块为最小分配单元，可以更快的进行功率分配，并且在第一轮功率分配时充分考虑每一储能模块的荷电状态以及运行的储能模块的个数，可以较大程度的满足各个储能模块的功率均衡，当第一轮功率分配无法完成用户需求功率的分配时，进行第二轮功率分配，满足客户需求，本实施例的方案采用两级计算策略，在优先满足用户需求功率的情况下，基于储能模块的荷电状态进行功率分配完成功率均衡，计算速度较快，功率分配更均衡，满足在线性时间内完成计算过程，并将功率下发到储能模块，完成功率响应。
46.本实施例提供储能系统软件平台较容易搭建，使用储能系统工厂生成整个储能系统框架，提供整套储能系统的控制逻辑方案，使用pcs设备工厂，将需要的pcs设备加载到储能系统，使用储能单元工厂，将需要的储能单元加载到储能系统。这种通过组合的设计思想，可以适配各式各样的储能系统方案，方便软件功能扩展，减少开发周期，从而提高系统产品竞争力。
47.可选的，主控装置10用于根据运行的储能模块20中储能单元22的荷电状态确定每一运行的储能模块20的平均荷电状态和储能系统的平均荷电状态，根据用户需求功率和运行的储能模块20的个数确定第一平均功率，并根据第一平均功率、每一运行的储能模块20的平均荷电状态和储能系统的平均荷电状态确定每一运行的储能模块20的初步分配功率，并根据初步分配功率、每一运行的储能模块20的储能变流单元最大响应功率以及每一运行的储能模块的储能单元最大响应功率确定每一储能模块的第一分配功率。
48.其中，储能模块20的平均荷电状态即储能模块20中所有储能单元22的荷电状态的均值，储能系统的平均荷电状态即所有运行的储能模块20的储能单元22的荷电状态的均值。储能变流单元最大响应功率与储能变流单元21 的规格和配置相关，可以从配置文件中获取，代表储能变流单元21的最大可承受功率。储能模块20的储能单元最大响应功率为每一储能模块20中所有储能单元20的最大可承受功率的总和。储能单元20的最大可承受功率
为储能单元20当前可输出或可接收的最大功率。
49.具体的，主控装置10接收到用户需求功率后可以将用户需求功率与运行的储能模块20的个数相除得到第一平均功率。然后根据每一运行的储能模块20的平均荷电状态和储能系统的平均荷电状态对第一平均功率进行微调，得到每一运行的储能模块20的初步分配功率，得到的初步分配功率更符合储能模块20的当前状态。然后将每一运行的储能模块20的初步分配功率与储能变流单元最大响应功率以及储能单元最大响应功率进行比较，确定最终的第一分配功率。
50.本实施例采用每一运行的储能模块20的平均荷电状态和储能系统的平均荷电状态对第一平均功率进行微调得到初步分配功率，使得初步分配功率更加符合储能模块20当前的储能状态，并且通过将初步分配功率与储能变流单元最大响应功率以及储能单元最大响应功率进行比较，确定最终的第一分配功率，在满足各储能模块的功率均衡的同时，充分考虑了储能模块20中储能变流单元21和储能单元20的最大可承受功率，避免分配功率超过最大可承受功率而损坏储能模块20。
51.可选的，主控装置10基于如下公式确定第n个运行的储能模块20的初步分配功率：
52.初步分配功率＝第一平均功率*第n个运行的储能模块的平均荷电状态/ 储能系统的平均荷电状态，其中，n为大于或等于1，且小于或等于m，m为运行的储能模块20的个数。
53.其中，第一平均功率＝用户需求功率/运行的储能模块20的个数。通过第 n个运行的储能模块20的平均荷电状态与储能系统的平均荷电状态的比值对每一储能模块20的分配功率进行调整，使得确定的初步分配功率更符合储能模块20的荷电状态。
54.可选的，第一分配功率小于或等于储能变流单元最大响应功率和储能单元最大响应功率中的较小者。这样设置，使得最终确定的第一分配功率同时满足储能变流单元21的功率要求以及储能单元22的功率要求，避免储能模块20损坏。
55.具体的，可以将初步分配功率与储能变流单元最大响应功率和储能单元最大响应功率中的较小者进行比较，当初步分配功率小于该较小者时，第一分配功率等于初步分配功率，当初步分配功率大于或等于该较小者时，第一分配功率等于该较小者。
56.可选的，主控装置10用于根据剩余功率和可再进行功率分配的储能模块 20的个数确定每一储能模块20的第二平均功率，根据每一可再进行功率分配的储能模块20对应的第一分配功率、对应的第二平均功率、对应的储能变流单元最大响应功率以及对应的储能单元最大响应功率确定第二分配功率。
57.具体的，可再进行功率分配的储能模块20为第一轮功率分配结束后未达到其最大可承受功率的储能模块20，即第一分配功率小于储能变流单元最大响应功率和储能单元最大响应功率中的较小者的储能模块20。第二平均功率＝剩余功率/可再进行功率分配的储能模块20的个数。根据每一可再进行功率分配的储能模块20对应的第一分配功率、对应的第二平均功率、对应的储能变流单元最大响应功率以及对应的储能单元最大响应功率确定第二分配功率可以是将第一分配功率与第二平均分配功率加和后与储能变流单元最大响应功率和储能单元最大响应功率分别比较，根据比较结果确定最终的第二分配功率。
58.本实施例在第二轮功率分配时直接将剩余功率平分给可再进行功率分配的储能模块20，并将分配结果与储能变流单元最大响应功率以及储能单元最大响应功率进行比较，最终确定第二分配功率，提高了功率分配速度。
59.可选的，主控装置10每隔第一设定时长获取用户输入的需求功率，当第二设定时长内未获取到用户输入的需求功率时，获取存储的需求功率，将所述存储的需求功率确定为用户需求功率，其中，所述第二设定时长大于所述第一设定时长。
60.具体的，第一设定时长和第二设定时长可以根据需要设置。存储的需求功率可以为系统根据需要设置的需求功率，也可以为用户上一次输入的需求功率，本实施例并不做具体限定。本实施例在第二设定时长后未获取到用户输入的需求功率，根据存储的需求功率进行功率分配，可以保证储能系统的功率一直处于均衡状态，避免各储能模块20功率长时间不均衡影响储能模块 20的使用寿命。
61.图2是本发明实施例提供的一种功率分配的过程图，参考图2，控制装置实时接收用户输入的用户需求功率，获取到用户需求功率后，根据用户需求功率进行功率分配，当未获取到用户需求功率时，判断是否到达功率均衡自更新周期，若达到功率均衡自更新周期，获取上一次用户输入的需求功率，根据上一次用户输入的需求功率进行功率分配。
62.功率分配时首先进行第一轮功率分配：根据用户需求功率和运行的储能模块的个数确定第一平均功率，确定第一个运行的储能模块的初步分配功率，先设置第一分配功率等于初步分配功率，然后将第一分配功率分别与储能变流单元最大响应功率和储能单元最大响应功率比较确定最终的第一分配功率，然后确定第二个运行的储能模块的第一分配功率，以此类推，直至确定所有运行的储能模块的第一分配功率。
63.然后判断是否有剩余功率，当不存在剩余功率时，直接根据每一储能模块的第一分配功率向储能模块发送功率调度指令。
64.当存在剩余功率时，开始第二轮功率分配：首先确定第二平均功率，将第一个可再进行功率分配的储能模块的分配功率设置为第一分配功率和第二平均功率的和，然后将分配功率分别与储能变流单元最大响应功率和储能单元最大响应功率比较确定最终的分配功率，然后确定第二个运行的储能模块的分配功率，以此类推，直至确定所有运行的储能模块的分配功率。最后根据储能模块的分配功率向储能模块发送功率调度指令。
65.图3是本发明实施例提供的另一种储能系统的示意图，可选的，参考图 3，主控装置10还包括第一监听单元11和第二监听单元12；
66.第一监听单元11用于获取各储能模块20的运行数据，根据运行数据确定储能模块20存在异常事件时，对异常事件的等级进行判断，当异常事件的等级为系统级时，将异常事件推送给第二监听单元12；
67.第二监听单元12用于对系统级的异常事件进行处理。
68.具体的，运行数据可以包括储能单元22中储能电池的电压、储能电池的电流、储能电池的温度参数以及储能变流单元的运行信息等。异常事件可以包括储能电池异常或储能变流单元异常等，示例性的储能电池异常可以包括储能电池温度异常、电流异常或电压异常等。系统级事件即需要对整个储能系统进行控制来解决的异常事件，例如储能单元22温度过高起火，则需要整个储能系统均停止运行来进行处理。
69.主控装置10可以只设置一个第一监听单元11，第一监听单元11可以根据每一储能模块20的运行数据确定储能模块20是否存在异常事件。主控装置10也可以设置多个第一监听单元11，每一第一监听单元11对应一个储能模块20，第一监听单元11仅获取其对应的储能模块20的运行数据，并根据运行数据判断该储能模块20是否存在异常事件。
70.本实施例采用模块化管理，以储能模块20为最小管理单元，并采用两级监听的模式，可以快速定位异常事件位置及等级，对异常事件进行及时有效的处理。
71.可选的，第一监听单元11还用于在异常事件为模块级事件时，对异常事件进行处理。
72.具体的，模块级事件为仅需要对事件所在模块进行相应的控制即可解决的异常事件。例如储能单元22中储能电池的电压或电流不稳定等。第一监听单元11可以在确定异常事件为模块级事件后立即对事件进行处理，处理速度更快。
73.图4是本发明实施例提供的另一种储能系统的示意图，可选的，参考图 4，可选的，储能单元22包括储能电池221和制冷子单元222，制冷子单元 222包括风冷子单元或液冷子单元。
74.其中，制冷子单元222用于对储能电池221进行冷却，使储能电池221 处于恒定温度的环境中，保证储能电池221具有更稳定的储能效率，避免储能电池221温度过低或过高影响储能效率。
75.可选的，运行数据包括储能电池221的电压、储能电池221的电流、储能电池221的温度、储能变流单元21的运行信息以及制冷子单元222的运行信息。
76.具体的，制冷子单元222为风冷子单元时，制冷子单元222的运行信息可以包括风冷子单元的制冷效率和风速等，制冷子单元222为水冷子单元时，制冷子单元222的运行信息可以包括水压和水温等信息。
77.图5是本发明实施例提供的一种异常事件处理过程图，参考图5，储能模块运行过程中第一监听单元实时采集储能模块的运行数据，并监听是否存在异常事件，当存在异常事件时，判断是否为系统级异常事件，若是，则将异常事件推送给第二监听单元，第二监听单元接收到异常事件后，可以再次对异常事件进行确认，当确实存在系统级异常事件时，第二监听单元对异常事件进行处理并记录，当事件不存在，清理事件。当异常事件不是系统级异常事件时，第一监听单元再次确认是否发生模块级异常事件，若是，则第一监听单元对异常事件处理并记录，当事件不存在，清理事件。
78.本实施例还提供了一种储能系统的控制方法，图6是本发明实施例提供的一种储能系统的控制方法的流程图，储能系统包括主控装置和至少两个储能模块；每一储能模块包括一个储能变流单元和至少两个储能单元；
79.参考图6，储能系统的控制方法包括：
80.s110、主控装置获取用户需求功率，根据用户需求功率、运行的储能模块的个数、运行的储能模块中储能单元的荷电状态确定每一储能模块对应的第一分配功率，并在确定第一分配功率且需求功率有剩余时，根据剩余功率确定每一储能模块的第二分配功率，根据每一储能模块对应的第一分配功率和第二分配功率向对应的储能变流单元发送功率调度指令；
81.s120、储能变流单元根据功率调度指令为储能单元充电或使储能单元放电。
82.可选的，s110具体包括：
83.主控装置根据运行的储能模块中储能单元的荷电状态确定每一运行的储能模块的平均荷电状态和储能系统的平均荷电状态，根据所述用户需求功率和运行的储能模块的个数确定第一平均功率，并根据第一平均功率、每一运行的储能模块的平均荷电状态和储
能系统的平均荷电状态确定每一运行的储能模块的初步分配功率，并根据所述初步分配功率、每一运行的储能模块的储能变流单元最大响应功率以及每一运行的储能模块的储能单元最大响应功率确定每一储能模块的第一分配功率。
84.可选的，主控装置基于如下公式确定第n个运行的所述储能模块的所述初步分配功率：
85.初步分配功率＝第一平均功率*第n个运行的所述储能模块的平均荷电状态/储能系统的平均荷电状态，其中，n为大于或等于1，且小于或等于m，m 为运行的储能模块的个数。
86.可选的，所述第一分配功率小于或等于所述储能变流单元最大响应功率和储能单元最大响应功率中的较小者。
87.可选的，s110具体包括：
88.主控装置根据所述剩余功率和可再进行功率分配的储能模块的个数确定每一储能模块的第二平均功率，根据每一可再进行功率分配的储能模块对应的第一分配功率、对应的第二平均功率、对应的储能变流单元最大响应功率以及对应的储能单元最大响应功率确定所述第二分配功率。
89.可选的，获取用户需求功率包括：
90.主控装置每隔第一设定时长获取用户输入的需求功率，当第二设定时长内未获取到用户输入的需求功率时，获取存储的需求功率，将所述存储的需求功率确定为用户需求功率，其中，所述第二设定时长大于所述第一设定时长。
91.可选的，所述主控装置还包括第一监听单元和第二监听单元；
92.所述方法还包括：
93.第一监听单元获取各所述储能模块的运行数据，根据所述运行数据确定所述储能模块存在异常事件时，对所述异常事件的等级进行判断，当所述异常事件的等级为系统级时，将所述异常事件推送给第二监听单元；
94.所述第二监听单元对系统级的所述异常事件进行处理。
95.可选的，所述方法还包括：所述第一监听单元在所述异常事件为模块级事件时，对所述异常事件进行处理。
96.可选的，所述储能单元包括储能电池和制冷子单元，所述制冷子单元包括风冷子单元或液冷子单元。
97.可选的，所述运行数据包括储能电池的电压、储能电池的电流、储能电池的温度、储能变流单元的运行信息以及制冷子单元的运行信息。
98.本实施例提供的储能系统的控制方法与本发明任意实施例提供的储能系统属于相同的发明构思，具有相应的有益效果，未在本实施例详尽的计算细节详见本发明任意实施例提供的储能系统。
99.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
100.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明
的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。