一种适用于梯次电池储能的功率分配方法与流程

本发明涉及电池储能系统，具体涉及一种适用于梯次电池储能的功率分配方法。

背景技术：

ems(energymanagesystem，能量管理系统)能量管理系统进行系统的协调管理，ems能量管理系统是微电网系统运行管理的控制中心，负责运行管理策略的执行。通常由本地服务器配备外围接口单元完成微电网系统数据采集和网络发布功能，根据采集到的数据信息经过一定的逻辑算法，通过本地控制器完成设备的功率调度和控制保护等功能。微电网的运行管理策略通过平台统一调度，同时需要能够配合电网检测装置，控制分布式电源的运行与并离网切换。

储能系统在并网运行时，ems能量管理系统整体控制多个储能系统的功率值，此时当前的储能系统可以为充电状态，也可以为放电状态。在这样的工作状态中，需要一种功率分配方法，处理当有多个储能系统在同一个ems能源管理系统下时，需要协同分配功率的问题。在这种工作情况下，梯次电池还可能有的两个不一致问题：a、电池新旧不一致，b、电池的生产厂家可能不一致，这两个问题使得每个储能系统的充放电soc难以控制，且很难整体管理和约束每个储能系统的充放电功率。

技术实现要素：

在现有技术的基础之上，本发明公开了一种适用于梯次电池储能的功率分配方法。

本发明的技术方案如下：

一种适用于梯次电池储能的功率分配方法，包括以下步骤：

步骤a，ems能源管理系统获取储能系统信息；

步骤b，ems能源管理系统获取整个系统的发电设备和用电设备的信息，得到需要调度分配的补偿总功率；设补偿总功率为pcontrol；当pcontrol＞0时，储能系统为放电模式，当pcontrol＜0时，储能系统为充电模式；

步骤c，将补偿总功率分配到当前的储能系统组：步骤c具体包括：

步骤i，选定待分配功率的当前储能系统组；将n组储能系统的电荷剩余soc的值从小到大排序；如果储能系统是充电模式，从储能系统的电荷剩余soc的最小值开始依次选取其对应的储能系统组；如果储能系统是放电模式，从储能系统的电荷剩余soc的最大值开始依次选取其对应的储能系统组；

储能系统的电荷剩余soc如式(1)所示：

soc＝{soc0,soc1,soc2,soc3...socn-1}(1)

储能系统的电荷剩余soc所对应的功率数组如式(2)所示：

p＝{p0,p1,p2,p3...pn-1}(2)

依据步骤i所判断的储能系统为充电模式或者放电模式的不同，选择进行步骤ii或者步骤iii；

步骤ii，如果储能系统是充电模式，pcontrol＜0，则有：

首先，根据式(3)判断当前的储能系统组是禁止充电状态还是允许充电状态；

如果当前储能系统组为允许充电状态，根据式(4)判断当前储能系统组所能够允许充电的最大充电功率；

其中，为截止到当前储能系统组的上一组储能系统组分配完之后，剩余的待分配功率；

其次，将剩余待分配功率分给当前的储能系统组；

最后，进行步骤iiii；

步骤iii，如果储能系统是放电模式，pcontrol＞0，则有：

首先，根据式(5)判断当前的储能系统组是禁止放电状态还是允许放电状态；

如果当前储能系统为允许放电状态，根据式(6)判断当前储能系统所能够允许放电的最大放电功率；

其中，为截止到当前储能系统组的上一组储能系统组分配完之后，剩余的待分配功率；

其次，将剩余待分配功率分给当前组储能系统；

最后，进行步骤iiii；

步骤iiii，更新当前的储能系统组的功率；

步骤d，重复步骤c，依次计算并更新每个储能系统组需要分配的功率；

步骤e，ems能源管理系统通过通讯指令，将每个储能系统组需要分配的功率分别发送给每个储能系统组的pcs，控制电池组的充放电功率。

其进一步的技术方案为，所述储能系统信息包括bms信息和pcs信息；所述bms信息包括电池故障信息和soc信息；所述pcs信息包括储能系统的额定功率、储能系统的电压和/或储能系统的电流的实时信息。

本发明的有益技术效果是：

储能系统在并网运行时，ems能量管理系统会采集现场系统所需要控制的功率，经过内部补偿算法，进而得到当前储能系统应该被系统调度的总功率值后，通过本发明的算法，可以使得系统中各个集散式储能系统接受ems能量管理系统调度指令，将调度指令发送给各个储能系统，各个储能系统按照指令控制上网功率。

本发明所述的方法可以保证1、多个储能系统在同一个ems能量管理系统下，协同分配功率，使得每个储能系统分配到其最适宜的功率值，不超过其充放电的上下限；2、本发明所述的方法解决了梯次电池的两个不一致问题：a、电池新旧不一致b、厂家可能不一致。针对这两个问题，本发明所述的方法使得a、储能系统的充放电soc深度可变，b、能够对充电到达socmax或者放电到达socmin，能够主动约束充放电功率。

附图说明

图1是适用于梯次电池储能系统的结构示意图。

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

如图1所示，梯次电池储能系统包括ems能源管理系统和n组储能系统，ems能源管理系统和n组储能系统能够之间通讯连接。还包括用电设备和发电设备。用电设备与ems能源管理系统之间，发电设备和ems能源管理系统之间均是通讯连接。其中发电设备可以是光伏发电设备或者风电发电设备等。

在n组储能系统中，每组储能系统包括电池组、bms(bms：batterymanagesystem电池管理系统)和pcs(powerconvertersystem，电力转换系统)双向逆变器。bms与连接电池组，用于管理和计算电池的当前特性，电池组和pcs双向逆变器相连接。

图2是本发明的流程图，如图2所示，适用于梯次电池储能的功率分配方法包括以下步骤：

步骤a，ems能源管理系统获取储能系统信息。储能系统信息主要包括bms信息和pcs信息。bms信息主要包括电池故障信息和soc信息。pcs信息主要包括储能系统的额定功率、储能系统的电压和/或储能系统的电流的实时信息等。

步骤b，ems能源管理系统获取整个系统或者整个厂区的发电设备和用电设备的信息，通过补偿算法，得到需要调度分配的充放电补偿总功率。补偿算法即为了现场实现功率调控的目标，利用储能系统充放电控制实现补偿。现场应用例如，峰谷用电调节；有发电设备(光伏或风电等)自发自用等情况。具体的补偿算法是本领域的技术人员通过公开文档或者本领域的技术常识可以得知的，不是本发明的关键，不再赘述。

设补偿总功率为pcontrol。当pcontrol＞0时，储能系统为放电模式，当pcontrol＜0时，储能系统为充电模式。

步骤c，将补偿总功率分配到每组储能系统。步骤c的具体分配方法包括：

步骤i，选定待分配功率的当前储能系统。将n组储能系统的电荷剩余soc的值从小到大排序。如果储能系统是充电模式，依照储能系统的电荷剩余soc的数值大小，从储能系统的电荷剩余soc的最小值开始依次选取储能系统的电荷剩余soc对应的储能系统组，并将补偿总功率依次分配。如果储能系统是放电模式，同理，从储能系统的电荷剩余soc的最大值开始依次选取其对应的储能系统组，并将补偿总功率依次分配。

储能系统的电荷剩余soc如式(1)所示：

soc＝{soc0,soc1,soc2,soc3...socn-1}(1)

储能系统的电荷剩余soc所对应的功率数组p如式(2)所示：

p＝{p0,p1,p2,p3...pn-1}(2)

依据步骤i所判断的储能系统为充电模式或者放电模式的不同，分别选择步骤ii或者步骤iii。如果储能系统是充电模式，则进行步骤ii，如果储能系统是放电模式，则进行步骤iii。

步骤ii，如果储能系统是充电模式，pcontrol＜0，则有：

首先，根据式(3)判断当前的储能系统组是禁止充电状态还是允许充电状态；

如果储能系统的电荷剩余soc已经到达了当前的储能系统组最大允许的充电soc上限socmax_n，则当前储能系统组为禁止充电状态，则不进行功率分配。如果当前储能系统组为允许充电状态，根据式(4)判断当前储能系统组所能够允许充电的最大充电功率；

其中，为截止到当前储能系统组的上一组储能系统组分配完之后，剩余的待分配功率；

其次，将剩余待分配功率分给当前的储能系统组；

最后进行步骤iiii。

步骤iii，如果储能系统是放电模式，pcontrol＞0，则有：

首先，根据式(5)判断当前的储能系统组是禁止放电状态还是允许放电状态；

如果储能系统的电荷剩余soc已经到达了放电允许的下限socmin_n，则当前储能系统组为禁止放电状态，则不进行功率分配；如果当前储能系统为允许放电状态，根据式(6)判断当前储能系统所能够允许放电的最大放电功率；

其中，为截止到当前储能系统组的上一组储能系统组分配完之后，剩余的待分配功率；

其次，将剩余待分配功率分给当前组储能系统；

最后进行步骤iiii。

步骤iiii，更新当前的储能系统组的功率，例如，pref_n的n＝2更新p2。

在步骤c的式(1)～式(6)中有：

n：自然数，代表储能系统组的总数；0,1,……，n-1为n组储能系统组的序号。

plimited_n：第n组储能系统的充电功率或者放电功率极限值；

pref_n：第n组储能系统的调配功率；

pcontrol：ems需要调度分配的补偿总功率；

socn：第n组储能系统的电荷剩余；

socmax_n：第n组储能系统最大允许的充电soc上限；

socmin_n：第n组储能系统最小允许的放电soc下限；

psoclimit_n：第n组储能系统的soc限制功率；

ppcslimit_n：第n组储能系统的pcs额定功率；

pbmslimit_n：第n组储能系统的bms限制功率(电池一些情况下限制充放电功率)；

socmaxn：第n组储能系统的最大充电上限soc，如果允许充满该值为1。

步骤d，重复步骤c，依次计算并更新每个储能系统组需要分配的功率；

步骤e，ems能源管理系统通过通讯指令，将每个储能系统组需要分配的功率分别发送给每个储能系统组的pcs，控制电池组的充放电功率。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。