一种用于光储系统削峰填谷的储能系统控制方法

摘要

一种用于光储系统削峰填谷的储能系统控制方法，属于储能系统控制领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤a，读取预测功率值；步骤b，采集实时功率值；步骤c，计算负荷的预测缺电量和实时缺电量；步骤d，计算负荷缺电量的差值范围；步骤e，差值是否符合允许范围；步骤f，将预测缺电量赋值为实时缺电量；步骤g，累积计算全天缺电量；步骤h，当前时间段缺电量是否为正值；步骤i，计算充电功率；步骤j，计算放电功率；步骤k，发送充放电指令。本方法根据前日预测的功率值和当日采集的功率值进行计算，计算准确，控制可靠，同时消除了光伏阵列输出功率的波动性、随机性、不可控性。

说明书

技术领域

一种用于光储系统削峰填谷的储能系统控制方法，属于储能系统控制领域。

背景技术

储能系统是光伏微网系统中重要的元件，在光伏微网系统中，光伏阵列在发电过程中，由于受到外界温度和光照强度影响，因此光伏阵列输出功率具有波动性、随机性、不可控性。储能系统在其中起到平滑功率输出、削峰填谷的关键作用。

光伏功率输出的随机性决定了光储系统中，储能系统需要实时控制电量和功率输出，达到供需平衡。然而，实际的储能控制方法多采用恒压充放电和恒功率充放电以及超过阈值恒功率充放电，控制量预先设置不随着实际负荷和光伏情况而调整，削峰填谷效果不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于光储系统削峰填谷的储能系统控制方法，本方法利用短期负荷预测方法提前对第二日的光伏输出功率、微网与电网联络处的电网功率、负荷需求功率进行预测，并在当日对光伏输出功率、微网与电网联络处的电网功率、负荷需求功率进行实时采集，计算准确，控制可靠,同时消除了光伏阵列输出功率的波动性、随机性、不可控性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该用于光储系统削峰填谷的储能系统控制方法，包括监控管理系统、由监控管理系统控制的储能控制系统以及与储能控制系统连接的储能蓄电池，其特征在于：包括如下步骤：

步骤a，读取预测功率值；

监控管理系统读取前一日对当日预测的光伏输出、微网与电网联络处的电网功率、负荷需求功率；

步骤b，采集实时功率值；

监控管理系统对当日的光伏输出、微网与电网联络处的电网功率、负荷需求功率进行实时采集；

步骤c，计算负荷的预测缺电量和实时缺电量；

监控管理系统根据预设定的时间段，按照预测缺电量以及实时缺电量计算公式，计算每个时间段的预测缺电量以及实时缺电量；

步骤d，计算负荷缺电量的差值范围；

监控管理系统计算每个时间段内预测缺电量与实时缺电量的差值；

步骤e，差值是否符合允许范围；

监控管理系统判断每个时间段内预测缺电量与实时缺电量的差值的绝对值是否大于差值允许范围，如果大于允许范围，顺序执行步骤f、g，如果不大于差值允许范围，直接执行步骤g；

步骤f，将预测缺电量赋值为实时缺电量；

监控管理系统将实时缺电量复赋值预测缺电量；

步骤g，累积计算全天缺电量；

利用全天缺电量计算公式对一天中各个时段的实时缺电量进行累积计算，计算出全天缺电量；

步骤h，当前时间段的实时缺电量否为正值；

监控管理系统判断当前时间段缺电量否为正值，如果为正值，执行步骤j，如果为负值执行步骤i；

步骤i，计算充电功率；

监控管理系统根据储能系统充电功率公式计算储能蓄电池充电功率；

步骤j，计算放电功率；

监控管理系统根据储能系统充电功率公式计算储能蓄电池放电功率；

步骤k，发送充放电指令；

监控管理系统向储能控制系统发送储能蓄电池充或放电指令。

优选的，步骤c中所述的预测缺电量计算公式为：

其中，为预测的负荷需求功率、为预测的光伏输出功率、为预测的电网功率；

所述的实时缺电量的计算公式为：

其中，为负荷实时需求功率，为光伏实时输出功率，为电网实时功率。

优选的，步骤e中所述的差值允许范围为国家规定的功率波动限值。

优选的，步骤e中所述的全天缺计算电量公式为：

其中，为预设定的一天中各时间段的时长，为第j时间段的预测缺电量，j=1，2，3……n。

优选的，步骤i中所述的充电功率公式为：

其中，为第j时间段的预测缺电量，为全天缺电量，为第j-1阶段结束时储能蓄电池的荷电量，为储能蓄电池最大可充电上限值，为储能充电效率。

优选的，步骤j中所述的放电功率公式为：

其中，为第j时间段的预测缺电量，为全天缺电量，为第j-1阶段结束时储能蓄电池的荷电量，为储能蓄电池允许的最小剩余电量，为储能蓄电池的放电效率。

优选的，所述的取值为5~10min。

优选的，采用短期负荷预测方法对所述的下一日的预测功率值进行预测。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、利用短期负荷预测方法对第二日的光伏输出功率、微网与电网联络处的电网功率、负荷需求功率进行预测，并在当日对光伏输出功率、微网与电网联络处的电网功率、负荷需求功率进行实时采集，计算准确，控制可靠。

2、不受储能种类的限制，可适用于任何介质的储能系统，应用更加广泛。

3、实时调整储能系统充放电功率，动态的完成削峰填谷功能。

附图说明

图1为用于光储系统削峰填谷的储能系统连接示意图。

图2为用于光储系统削峰填谷的储能系统控制方法流程图。

其中：1、光伏阵列  2、直流-直流转换器  3、断路器  4、检测控制节点  5、监控管理系统  6、直流-交流转换器  7、电网  8、负荷  9、储能控制系统  10、储能蓄电池。

具体实施方式

图1~2是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~2对本发明做进一步说明。

如图1所示，在光储系统中，光伏阵列1与直流-直流转换器2相连，直流-直流转换器2的输出端依次经过断路器3、检测控制节点4与直流-交流转换器6相连，储能蓄电池10连接储能控制系统9，储能控制系统9同时通过断路器3以及检测控制节点4与直流-交流转换器6相连。直流-交流转换器6通过断路器3以及控制检测节点4接入电网7中，负荷8同时通过控制检测节点4接入电网7中。监控管理系统5与上述的多个断路器3以及控制检测节点4相连，实现对其控制。

如图2所示，用于光储系统削峰填谷的储能系统控制方法，包括如下步骤：

步骤1001，开始；

开始执行对光储系统削峰填谷的储能系统控制方法；

步骤1002，读取预测功率值；

监控管理系统5读取前一日对当日预测的光伏输出、微网与电网联络处的电网功率、负荷需求功率；

在前一日，监控管理系统5利用短期负荷预测方法提前一天对当日的光伏阵列输出功率、微网与电网联络处的电网功率和负荷需求功率进行预测，并进行存储。具体方法为把一天分成n段，并设每段时长。令j=1，2，3……n。第j段预测的负荷需求功率为、预测的光伏输出功率为、预测的微网与电网联络处的电网功率，可以取5~10min。

步骤1003，采集实时功率值；

监控管理系统5对当日的光伏输出、微网与电网联络处的电网功率、负荷需求功率进行实时采集；

同样利用短期负荷预测方法，监控管理系统5实时采集光伏阵列输出、微网与电网联络处的电网功率、负荷需求功率。其具体方法为：把一天分成与步骤1002相同的n段，每段时长。令j=1，2，3……n，则第j段实时的负荷需求功率为，实时的光伏输出功率为，实时的微网与电网联络处的电网功率；

步骤1004，计算负荷的预测缺电量和实时缺电量；

监控管理系统5根据预设定的时间段，分段计算预测的缺电量以及实时缺电量，其中预测缺电量的计算公式为：

其中， 为预测的负荷需求功率、为预测的光伏输出功率、为预测的电网功率、为每个时间段的时长；

实时缺电量的计算公式为：

其中，为负荷实时需求功率，为光伏实时输出功率，为电网实时功率，为每个时间段的时长。

步骤1005，计算负荷缺电量的差值范围；

监控管理系统5计算每个时间段内预测缺电量与实时缺电量的差值；

步骤1006，差值是否符合允许范围；

监控管理系统5判断每个时间段内预测缺电量与实时缺电量的差值的绝对值是否大于允许的范围，为国家规定的功率波动限值，如果大于国家规定的功率波动限值，顺序执行步骤1007、1008，如果不大于国家规定的功率波动限值，直接执行步骤1008；

步骤1007，将预测缺电量赋值为实时缺电量；

监控管理系统5判断出，此时，令，将实时缺电量赋值到预测缺电量；

步骤1008，累积计算全天缺电量；

利用全天缺电量公式，对一天中各个时段的实时缺电量进行累积计算，计算出全天缺电量；全天缺电量计算公式为：

其中，为每个时间段的时长，为第j时间段的预测缺电量，j=1，2，3……n。

步骤1009，计算当前时间段的缺电量是否为正值；

监控管理系统5分别计算全天中所有时间段的缺电量是否为正值，如果为正值，执行步骤1011，如果为负值执行步骤1010；

步骤1010，计算充电功率；

当前时间段缺电量为负值，即，监控管理系统5根据储能系统充电功率公式计算储能蓄电池10的充电功率，系统充电功率公式为：

其中， 为第j时间段的预测缺电量，为全天缺电量，为第j-1阶段结束时储能蓄电池10的荷电量，为储能蓄电池10最大可充电上限值，为储能蓄电池10的充电效率；计算出的系统充电功率值即为当日预测的第二日相对应时间段的功率值。

步骤1011，计算放电功率；

当前时间段缺电量为正值，即，监控管理系统5根据储能系统放电功率公式计算储能蓄电池10的放电功率，系统放电功率公式为：

其中，为第j时间段的预测缺电量，为全天缺电量，为第j-1阶段结束时储能蓄电池10的荷电量，为储能蓄电池10允许的最小剩余电量，为储能蓄电池10的放电效率。计算出的系统充电功率值即为当日预测的第二日相对应时间段的功率值。

步骤1012，发送充放电指令；

监控管理系统5向储能控制系统9储能蓄电池10发送充或放电指令；

步骤1013，结束。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。