一種分布式儲能系統出力調控方法及裝置與流程
本發明涉及一種分布式儲能系統出力調控方法及裝置，屬于電力系統優化調度技術領域。
背景技術：
隨著主動式配電網技術和新能源技術的發展，人們對于配用電的安全性、可靠性及供電質量提出了更高的要求。配電網絡中分布式儲能的優點在于儲能充放電的靈活控制，可有效減少可再生能源輸出功率的波動性，提高可再生能源的接入能力。
儲能設備主要分為化學儲能、電磁儲能和物理儲能，其中由于電池化學儲能系統具有能量密度大、安裝場地靈活、建設周期短，自放電小、充放電效率高的特點，廣泛應用于電力行業，承擔電網波動平抑、調頻、調峰等任務。
現有國內儲能出力控制策略研究主要針對單個儲能設備考慮，缺乏從系統角度對分布式多儲能系統的協調控制。隨著配用電網絡中儲能設備的大量接入，在考慮地理分散分布的多儲能系統設備容量、健康狀態、變流器模塊工作情況下不同的儲能系統的當前功率輸出能力不同，當配電網出現功率缺額時，如何制定合理的功率分配方法，快速準確調節分布式儲能設備輸出功率是亟需解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種分布式儲能系統出力調控方法及裝置，用于解決現有技術中缺乏從系統角度對分布式多儲能系統的協調控制問題。
為解決上述技術問題，本發明提出一種分布式儲能系統出力調控方法，包括以下十個方法方案：
方法方案一，包括以下步驟：
1)以若干個分布式儲能系統作為一個平衡區域，采集平衡區域與大電網的交換功率實際值S*，與Sp作差，Sp為平衡區域與大電網交換功率的計劃值，獲得功率差額ΔS＝Sp-S*，ΔS＞0表示平衡區域用電不足，功率差額ΔS＜0表示平衡區域用電超額；
2)對于任意一個儲能系統m，采集儲能系統m的當前出力出力調整參與狀態Am、電池裝機容量Em及電池當前荷電狀態儲能系統m的計劃出力目標值通過以下公式得出：
其中，Fm表示儲能系統m的功率差額分配系數，與出力調整參與狀態Am、電池裝機容量Em、當前荷電狀態及設置的出力功率調整系數fm相關；表示儲能系統m向電網輸出功率，處于放電狀態，表示儲能系統m向電網吸收功率，處于充電狀態；ΔS＞0時，所述出力功率調整系數fm與當前荷電狀態負相關，ΔS＜0時，所述出力功率調整系數fm與當前荷電狀態正相關；
當ΔS＞0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網吸收計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而減小；
當ΔS＞0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網輸出計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而增大；
當ΔS＜0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網吸收計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而減小；
當ΔS＜0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網輸出計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而增大；
3)下發儲能系統m的出力計劃目標值。
方法方案二：在方法方案一的基礎上，進一步的，所述儲能系統m出力功率調整系數fm是根據平衡區域與大電網交換功率的功率差額ΔS和儲能系統m的荷電狀態的出力調節區域設置的；將儲能系統m的荷電狀態定義七個出力調節區域：SOC<10為放電死區，10<SOC≤20為充電高能區，20<SOC≤40為充電優勢區，40<SOC≤60為充放電平衡區，60<SOC≤80為放電優勢區，80<SOC≤90為放電高能區，SOC>90為充電死區；
當功率差額ΔS＜0時：SOC<10，對應fm＝0；10<SOC≤20，對應fm＝0.4；20<SOC≤40，對應fm＝0.8；40<SOC≤60，對應fm＝1；60<SOC≤80，對應fm＝1.2；80<SOC≤90，對應fm＝1.6；SOC>90，對應fm＝2.0；
當功率差額ΔS＞0時：SOC<10，對應fm＝2.0；10<SOC≤20，對應fm＝1.6；20<SOC≤40，對應fm＝1.2；40<SOC≤60，對應fm＝1；60<SOC≤80，對應fm＝0.8；80<SOC≤90，對應fm＝0.4；SOC>90，對應fm＝0。
方法方案三：在方法方案一的基礎上，進一步的，所述功率差額分配系數Fm通過以下公式得出：
方法方案四、五、六：分別在方法方案一、二、三的基礎上，進一步的，判斷平衡區域與大電網交換功率的功率差額ΔS是否超出設定的上限或下限，當超出時，順序執行步驟2)和步驟3)。
方法方案七、八、九：分別在方法方案一、二、三的基礎上，進一步的，當所述功率差額ΔS沒有超出設定的上限或下限時，判斷儲能系統m的荷電狀態SOC所在的出力調節區域是否發生變化，若發生變化，則順序執行步驟2)和步驟3)。
方法方案十：在方法方案一的基礎上，進一步的，采集儲能系統m的單功率模塊額定功率為當前可工作的功率模塊數量計算儲能系統m的當前最大出力校驗計劃出力目標值的合理性：當所述計劃出力目標值大于儲能系統m的當前最大出力時，將計劃出力目標值修正為當所述計劃出力目標值小于時，將計劃出力目標值修正為
為解決上述技術問題，本發明還提出一種分布式儲能系統出力調控裝置，包括以下十個裝置方案：
裝置方案一，包括：
比較單元：以若干個分布式儲能系統作為一個平衡區域，采集平衡區域與大電網的交換功率實際值S*，與Sp作差，Sp為平衡區域與大電網交換功率的計劃值，獲得功率差額ΔS＝Sp-S*，ΔS＞0表示平衡區域用電不足，功率差額ΔS＜0表示平衡區域用電超額；
計算單元：對于任意一個儲能系統m，采集儲能系統m的當前出力出力調整參與狀態Am、電池裝機容量Em及電池當前荷電狀態儲能系統m的計劃出力目標值通過以下公式得出：
其中，Fm表示儲能系統m的功率差額分配系數，與出力調整參與狀態Am、電池裝機容量Em、當前荷電狀態及設置的出力功率調整系數fm相關；表示儲能系統m向電網輸出功率，處于放電狀態，表示儲能系統m向電網吸收功率，處于充電狀態；ΔS＞0時，所述出力功率調整系數fm與當前荷電狀態負相關，ΔS＜0時，所述出力功率調整系數fm與當前荷電狀態正相關；
當ΔS＞0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網吸收計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而減小；
當ΔS＞0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網輸出計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而增大；
當ΔS＜0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網吸收計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而減小；
當ΔS＜0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網輸出計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而增大；
下發單元：下發儲能系統m的出力計劃目標值。
裝置方案二：在裝置方案一的基礎上，進一步的，計算單元中所述儲能系統m出力功率調整系數fm是根據平衡區域與大電網交換功率的功率差額ΔS和儲能系統m的荷電狀態的出力調節區域設置的；將儲能系統m的荷電狀態定義七個出力調節區域：SOC<10為放電死區，10<SOC≤20為充電高能區，20<SOC≤40為充電優勢區，40<SOC≤60為充放電平衡區，60<SOC≤80為放電優勢區，80<SOC≤90為放電高能區，SOC>90為充電死區；
當功率差額ΔS＜0時：SOC<10，對應fm＝0；10<SOC≤20，對應fm＝0.4；20<SOC≤40，對應fm＝0.8；40<SOC≤60，對應fm＝1；60<SOC≤80，對應fm＝1.2；80<SOC≤90，對應fm＝1.6；SOC>90，對應fm＝2.0；
當功率差額ΔS＞0時：SOC<10，對應fm＝2.0；10<SOC≤20，對應fm＝1.6；20<SOC≤40，對應fm＝1.2；40<SOC≤60，對應fm＝1；60<SOC≤80，對應fm＝0.8；80<SOC≤90，對應fm＝0.4；SOC>90，對應fm＝0。
裝置方案三：在裝置方案一的基礎上，進一步的，所述功率差額分配系數Fm通過以下公式得出：
裝置方案四、五、六：分別在裝置方案一、二、三的基礎上，進一步的，判斷平衡區域與大電網交換功率的功率差額ΔS是否超出設定的上限或下限，當超出時，順序執行計算單元和下發單元的內容。
裝置方案七、八、九：分別在裝置方案一、二、三的基礎上，進一步的，當所述功率差額ΔS沒有超出設定的上限或下限時，判斷儲能系統m的荷電狀態SOC所在的出力調節區域是否發生變化，若發生變化，則順序執行計算單元和下發單元的內容。
裝置方案十：在裝置方案一的基礎上，進一步的，采集儲能系統m的單功率模塊額定功率為當前可工作的功率模塊數量計算儲能系統m的當前最大出力校驗計劃出力目標值的合理性：當所述計劃出力目標值大于儲能系統m的當前最大出力時，將計劃出力目標值修正為當所述計劃出力目標值小于時，將計劃出力目標值修正為
本發明的有益效果是：本發明提出一種分布式儲能系統出力調控方法及裝置，通過平衡區域與配電網的交換功率差額分配機制，從系統角度實現對分布式多儲能系統出力的協調控制，滿足上級調度指令要求的情況下，同時實現分布式儲能的荷電狀態一致性趨勢調節，達到降低儲能電池放電深度、延長儲能系統電池使用壽命、降低分布式儲能調節難度的目標，保證了儲能系統調節能力，提升了儲能系統調節精度。
附圖說明
圖1是平衡區域分布式儲能調度系統整體架構圖；
圖2是儲能系統出力調整系數區域劃分圖；
圖3是分布式儲能優化調度控制整體流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的說明。
本發明的一種分布式儲能系統出力調控方法的實施例：
平衡區域分布式儲能調度系統的整體架構如圖1所示，平衡區域與配電網具有至少一個功率交換點，平衡區域內配置有多個儲能系統。在平衡區域設置一臺集中控制器采集平衡區域的工作狀態、接收配電網調度指令、接收各協調控制器上送的儲能系統工作參數，根據策略設定各分布式儲能系統的出力目標；各儲能系統分別設置一臺協調控制器采集各儲能系統功率元件工作狀態、電池元件工作狀態，上送儲能系統工作參數給集中控制器，根據集中控制器下發的出力目標調整儲能系統實際出力值。
具體地，定義平衡區域系統交換功率值以流進平衡區域為正、流出為負；定義儲能系統功率值向電網輸出功率為正，從電網吸收功率為負，也可以認為分布式儲能系統功率值放電為正，充電為負。
如圖2所示，根據儲能系統的荷電狀態SOC范圍將各儲能系統參與系統功率差額分配能力劃分為七個區域，分別為：SOC<10為放電死區，10<SOC≤20為充電高能區，20<SOC≤40為充電優勢區，40<SOC≤60為充放電平衡區，60<SOC≤80為放電優勢區，80<SOC≤90為放電高能區，SOC>90為充電死區。
當平衡區域內各分布式儲能系統在配電網沒有交換功率計劃時，所有儲能系統以保持合理荷電狀態SOC范圍為目標確定的自己的充放電狀態和充放電功率。
集中控制器采集平衡區域與大電網的交換功率S*，與調度目標功率Sp指令進行函數計算獲得功率差額ΔS＝Sp-S*，其中，ΔS為正表示平衡區域用電不足，ΔS為負表示平衡區域用電超額。
根據系統儲能配置情況及系統負荷運行特性，針對各儲能系統所處的荷電狀態出力調節區域，設置出力功率調整系數fm，調整系數fm根據功率差額ΔS正負狀態分別設置，ΔS＞0取值調整系數ΔS＜0取值調整系數如圖2所示：
當功率差額ΔS＜0時：SOC<10，對應fm＝0；10<SOC≤20，對應fm＝0.4；20<SOC≤40，對應fm＝0.8；40<SOC≤60，對應fm＝1；60<SOC≤80，對應fm＝1.2；80<SOC≤90，對應fm＝1.6；SOC>90，對應fm＝2.0；
當功率差額ΔS＞0時：SOC<10，對應fm＝2.0；10<SOC≤20，對應fm＝1.6；20<SOC≤40，對應fm＝1.2；40<SOC≤60，對應fm＝1；60<SOC≤80，對應fm＝0.8；80<SOC≤90，對應fm＝0.4；SOC>90，對應fm＝0。
判斷平衡區域與大電網的交換功率S*與接收調度目標交換功率Sp的功率差額ΔS＝Sp-S*是否超出設定的上限或下限，當超出時，協調控制器采集以下參數(當然也可以不進行功率差額ΔS是否超限的判斷，設計為協調控制器始終采集以下參數，并進行以下相應的步驟)：
儲能系統的調節參與狀態Am，分為參與和不參與兩個狀態，Am＝1表征儲能系統參與系統功率調節，Am＝0表征儲能系統參與系統功率調節；儲能系統的當前出力狀態表示放電狀態，表示充電狀態；采集電池管理系統上傳的各儲能系統電池裝機容量Em、電池當前荷電狀態協調控制器將所采集的以上信息周期上送集中控制器。
結合上述參數信息，送集中控制器計算平衡區域內各儲能系統功率差額分配系數：
求出功率差額分配系數Fm后，計算各儲能系統下一計劃出力目標值：
作為其它實施方式，可以采用實現下面規律的其它公式，并不局限于上述Fm的公式。
上述公式反應了：
當ΔS＞0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網吸收計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而減小。
當ΔS＞0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網輸出計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而增大。
當ΔS＜0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網吸收計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而減小。
當ΔS＜0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網輸出計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而增大。
校驗儲能系統計劃出力目標值的合理性，用以保證配電網運行的穩定性：協調控制器采集儲能系統m的單功率模塊額定功率為當前可工作的功率模塊數量計算儲能系統m的當前最大出力且為正值；當計劃出力目標值大于儲能系統m的當前最大出力時，將計劃出力目標值修正為當計劃出力目標值小于時，將計劃出力目標值修正為
儲能系統計劃出力目標值校驗完成后，集中控制器對協調控制器下發各分布式儲能的出力計劃目標值。
本實施例中，是在功率差額ΔS發生越限時集中控制器和協調控制器才進行相應的采集和計算指令，避免各儲能系統頻繁的切換控制指令，利于系統穩定。作為本發明的另一種實施方式，當功率差額ΔS沒有超出設定的上限或下限時，則集中控制器根據協調控制器上送信息判斷儲能系統m的荷電狀態SOC所在的出力調節區域是否發生變化，如果發生變化，集中控制器根據協調控制器采集并上送的相應參數信息計算差額分配系數Fm和計劃出力目標值校驗該出力目標值合理性后，集中控制器下發各分布式儲能的出力計劃目標值至各協調控制器。
本實施例中是根據儲能系統的荷電狀態SOC范圍將各儲能單元參與系統功率差額分配能力劃分為七個區域，作為本發明的另一種實施方式，可以采用其他SOC的分區閾值作為差額分配能力區域的劃分，區塊的數量不局限于七個，可以更多或者更少。
作為本發明的另一種實施方式，當配電網調度下發緊急控制指令至集中控制器時，集中控制器對區域內各儲能系統協調控制器下發最大放電調節指令，使各儲能系統功率元件最大化輸出功率，實現對配電網的緊急功率支撐。
集中控制器的作用是計算任一儲能系統m的計劃出力目標值功率差額分配系數Fm和承擔控制指令的下發任務，協調控制器的作用是采集相應儲能系統的參數信息和將信息定期上送至集中控制器，作為本發明的另一種實施方式，可以通過其他硬件代替集中控制器和協調控制器進行相關參數的采集、計算和控制，例如通過主控單元和采集設備的配合來實現集中控制器和協調控制器的功能。
本發明的一種分布式儲能系統出力調控方法，是循環執行調整各分布式儲能系統出力的調控方法，根據各分布式儲能系統當前SOC所在調節能力分區的不同，設置不同的功率差額出力調整系數，SOC高的儲能系統比例放大承擔放電功率差額，SOC低的儲能系統比例放大承擔充電功率差額，通過不同比率的交換功率差額分配機制，滿足區域功率交換需求的前提下實現了分布式儲能的荷電狀態一致性趨勢調節，達到降低儲能電池放電深度、保證儲能系統調節能力、提升儲能系統調節精度、延長儲能系統電池使用壽命、降低分布式儲能調節難度的目標，具有實際推廣意義。
本發明的一種分布式儲能系統出力調控裝置的實施例，包括：
比較單元：以若干個分布式儲能系統作為一個平衡區域，采集平衡區域與大電網的交換功率實際值S*，與Sp作差，Sp為平衡區域與大電網交換功率的計劃值，獲得功率差額ΔS＝Sp-S*，ΔS＞0表示平衡區域用電不足，功率差額ΔS＜0表示平衡區域用電超額。
計算單元：對于任意一個儲能系統m，采集儲能系統m的當前出力出力調整參與狀態Am、電池裝機容量Em及電池當前荷電狀態儲能系統m的計劃出力目標值通過以下公式得出：
其中，Fm表示儲能系統m的功率差額分配系數，與出力調整參與狀態Am、電池裝機容量Em、當前荷電狀態及設置的出力功率調整系數fm相關；表示儲能系統m向電網輸出功率，處于放電狀態，表示儲能系統m向電網吸收功率，處于充電狀態；ΔS＞0時，所述出力功率調整系數fm與當前荷電狀態負相關，ΔS＜0時，所述出力功率調整系數fm與當前荷電狀態正相關。
當ΔS＞0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網吸收計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而減小。
當ΔS＞0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網輸出計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而增大。
當ΔS＜0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網吸收計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而減小。
當ΔS＜0，時，儲能系統m的計劃出力目標值且所述計劃出力目標值與當前荷電狀態正相關：當前荷電狀態越大，儲能系統m的計劃出力目標值越大，也就是儲能系統m向電網輸出計劃出力的大小隨著荷電狀態的增大而增大。
下發單元：下發儲能系統m的出力計劃目標值。
上述實施例中所指分布式儲能系統出力調控裝置，實際上是基于本發明方法流程的一種計算機解決方案，即一種軟件構件，上述裝置即為與方法流程相對應的處理進程。該軟件可以用于分布式儲能系統的控制器中。由于對上述方法的介紹已經足夠清楚完整，而本實施例聲稱的裝置實際上是一種軟件構架，故不再詳細進行描述。
以上給出了本發明具體的實施方式，但本發明不局限于所描述的實施方式。在本發明給出的思路下，采用對本領域技術人員而言容易想到的方式對上述實施例中的技術手段進行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發明中的相應技術手段基本相同、實現的發明目的也基本相同，這樣形成的技術方案是對上述實施例進行微調形成的，這種技術方案仍落入本發明的保護范圍內。
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