含梯次利用電池的多類型儲能系統能量管理方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及智能電網、儲能技術及能源互聯網領域，具體涉及含梯次利用電池的 多類型儲能系統能量管理方法和系統。
【背景技術】
[0002] 儲能對于實現電網運營的安全可靠、經濟高效是不可或缺的。儲能技術尤其大規 模儲能技術可以有效實現需求側管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負荷，不僅可以提高電力設 備運行效率，降低供電成本，還能促進可再生能源的應用，提高系統運行穩定性、調整頻率、 補償負荷波動等。
[0003] 梯次利用電池的出力特性、倍率特性、可靠性等有別于目前使用的常規儲能電池 特性，各種特性隨使用時間的變化規律也不同于常規儲能電池。目前已有的電池儲能系統 協調控制與能量管理方法未充分考慮梯次利用電池的健康狀態及其變化規律，如何實現梯 次利用電池與其他常規儲能電池的特性互補及協調控制與能量優化管理目前尚無經驗。
[0004] 從電池儲能的角度看，過度的充電和放電都會對電池的壽命造成影響。因此監控 好儲能電池荷電狀態，在儲能電站內部合理的分配好總功率需求，并將電池的荷電狀態控 制在一定范圍是很有必要的。針對梯次利用動力電池健康狀態差異大、容量衰減明顯的特 點，需結合梯次利用電池的特點，開展充放電功率控制，以減緩梯次利用電池的容量衰減， 延長使用時間。
[0005] 在鋰離子儲能電池和梯次利用動力電池混合的多類型電池儲能電站中，如何進行 兩種類型電池儲能系統間的實時功率與存儲能量的優化分配是核心技術問題。目前缺少有 關于鋰離子電池與梯次利用動力電池聯合的多類型儲能電站實時功率與存儲能量管理方 面的技術，如何優化控制梯次利用電池儲能系統是亟待解決的關鍵問題。
【發明內容】
[0006] 為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種梯次利用電池儲能系統和常規電 池儲能系統混合的多類型儲能系統能量管理方法和系統。本發明方法達到了既能防止對儲 能系統的過充和過放電，又能盡量確保梯次利用電池儲能系統良好性能，從而實現含常規 電池與梯次利用動力電池的多類型儲能電池電站的協調控制與能量管理的控制目的。
[0007] 為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：
[0008] -種含梯次利用電池的多類型儲能系統能量管理方法，所述方法包括如下步驟：
[0009] (1)接收儲能電池相關運行數據；
[0010] (2)存儲和管理所述儲能電池相關運行數據；
[0011] (3)隨機確定儲能電池的功率分配系數；
[0012] (4)基于自適應功率分配方法，計算儲能電池總功率分配給梯次利用動力電池儲 能系統和鋰電池儲能系統的功率值；
[0013] (5)實時調節所述儲能電池的功率分配系數；
[0014] (6)修正儲能電池功率命令值；
[0015] (7)輸出所述儲能電池功率命令值。
[0016] 優選的，所述步驟（1)中，所述儲能電池包括梯次利用動力電池和鋰電池，所述相 關運行數據包括儲能電池實際功率、儲能電池荷電狀態。
[0017] 優選的，所述步驟（4)中，計算所述梯次利用動力電池儲能功率，公式如下：
[0019] 式中為梯次利用動力電池的儲能功率，ω (6:?為梯次利用動力電池功率分配系 數，A 為梯次利用動力電池修正功率，PftS儲能總功率；
[0020] 計算所述鋰電池儲能功率，公式如下：
[0022] 式中P鋰為鋰電池功率，ω 為鋰電池功率分配系數，Δ P鋰為鋰電池修正功率，P總 為儲能總功率。
[0023] 優選的，所述步驟（5)中，所述儲能電池的功率分配系數包括梯次利用動力電池 功率分配系數和鋰電池功率分配系數COlfi，公式如下：
[0026] 式中u微為梯次利用動力電池的啟停狀態、SOCfi^為梯次利用動力電池的荷電狀 態、為梯次利用動力電池的儲能功率，fuzzy ()為模糊控制器。
[0027] 優選的，所述步驟（6)中，當判斷出儲能電池處于過充電或過放電狀態時，基于下 列公式，實時修正儲能電池功率命令值：
[0034] 式中Δ P梯次和Δ Plfi分別是梯次利用動力電池和鋰電池的修正功率命令值，A為 目標功率值修正系數，為梯次利用動力電池的啟停狀態，Ufs為鋰電池的啟停狀態， &為梯次利用動力電池基于荷電狀態反饋的自適應修正系數；rls為鋰電池基于荷電狀態反 饋的自適應修正系數；為梯次利用動力電池的參考荷電狀態值，SOCraffsS鋰電池 的參考荷電狀態值，SOCfi^為梯次利用動力電池的荷電狀態，SOCe為鋰電池的荷電狀態， socr、_csin分別是已設定的鋰電池儲能荷電狀態最大值和最小值，socmoc;分 別是已設定的梯次利用電池儲能荷電狀態最大值和最小值。
[0035] 優選的，一種含梯次利用電池的多類型儲能系統能量管理系統，所述系統包括：通 訊模塊、數據存儲與管理模塊、數據存儲與管理模塊和模糊自適應控制器模塊；
[0036] 所述通訊模塊，用于接收儲能電池相關運行數據，以及輸出所述儲能電池的功率 命令值；
[0037] 所述數據存儲與管理模塊，用于存儲和管理所述儲能電池相關運行數據，將儲能 電池實際功率發送給所述多類型儲能功率分配控制器模塊，將儲能電池實際功率、儲能電 池荷電狀態和儲能電池啟停信號發送給所述模糊自適應控制器模塊；
[0038] 所述多類型儲能功率分配控制器模塊，基于自適應功率分配方法，計算儲能電池 總功率分配給梯次利用動力電池儲能系統和鋰電池儲能系統的功率值，并將功率值發給送 所述數據存儲與管理模塊和所述模糊自適應控制器模塊；
[0039] 所述模糊自適應控制器模塊，隨機確定儲能電池的功率分配系數，根據儲能電池 荷電狀態和儲能電池實際功率實時調節所述儲能電池的功率分配系數，同時修正儲能電池 功率命令值，并將所述功率分配系數和所述修正儲能電池功率命令值發給所述多類型儲能 功率分配控制器模塊。
[0040] 與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
[0041] 本發明主要是基于自適應功率分配方法，并通過模糊控制實時優化梯次利用動力 電池儲能系統與常規電池儲能系統間的功率分配系數，協同優化控制梯次利用動力電池和 鋰電池儲能系統的實時充放電功率，從而達到既能防止對不同類型儲能系統的過充和過放 電問題，使不同類型儲能系統工作在我們所期待的各自SOC工作范圍之內，同時又能保持 儲能系統良好性能，從而實現含常規電池與梯次利用動力電池的多類型儲能電池電站的功 率協調控制與能量優化管理的控制目的。
【附圖說明】
[0042] 圖1是本發明提供的一種含梯次利用電池的多類型儲能系統能量管理方法的流 程圖，
[0043] 圖2是本發明提供的一種含梯次利用電池的多類型儲能系統能量管理系統的方 框圖。
【具體實施方式】
[0044] 下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0045] 如圖2所示，為本發明提供的一種含梯次利用電池的多類型儲能系統能量管理系 統，該系統包括通訊模塊10、數據存儲與管理模塊20、多類型儲能功率分配控制器模塊30 及模糊自適應控制器40。
[0046] 通訊模塊10負責接收儲能電池相關運行數據，以及向監控平臺發送儲能單元的 功率命令值。監控平臺設置在通訊模塊左側，與通訊模塊連接，實時控制和監測和控制通訊 模塊作用。
[0047] 數據存儲與管理模塊20用于存儲和管理儲能電池運行時的實時數據和歷史數 據；而且負責將儲能電池功率命令值按事先設定的協議賦給相關接口變量，供電池儲能系 統接口平臺使用，將儲能功率信號（包含梯次利用動力電池的儲能功率值信號和鋰電池的 儲能功率值信號）發送給多類型儲能功率分配控制器模塊30和模糊自適應控制器40,將儲 能電池啟停信號（包含梯次利用動力電池的啟停狀態信號和鋰電池的啟停狀態信號u ,s)和儲能電池 SOC值信號（包含梯次利用動力電池的荷電狀態信號SOCfi^和鋰電池的荷 電狀態SOCfs )發送給模糊自適應控制器40。
[0048] 多類型儲能功率分配控制器模塊30,根據儲能總功率需求，計算出自適應分配鋰 電池與梯次利用動力電池聯合儲能功率，并將分配的儲能功率發送給數據存儲與管理模塊 20和模糊自適應控制器40。
[0049] 模糊自適應控制器40用于確定功率分配系數，根據儲能電池 SOC和儲能電池充放 電狀態，調節梯次利用動力電池的功率與鋰電池分配系數ω β，ω ;同時修正儲能電池功 率命令值，將分配系數和修正儲能電池功率命令值發送給多類型儲能功率分配控制器模塊 30,將修正儲能電池功率命令值發送給數據存儲與管理模塊20。
[0050] 如圖1所示，為本發明提供的一種含梯次利用電池的多類型儲能系統能量管理方 法，首先讀取儲能相關數據；確定儲能電池功率分配系數；基于自適應功率分配方法，將儲 能系統總功率需求分給梯次利用動力電池儲能系統和鋰電池儲能系統；基于模糊自適應控 制器模塊實時調節梯次利用動力電池功率、鋰電池與的分配系數ω|5, 修正儲能電池 功率命令值；各儲能單元功率命令值的數據輸出，具體步驟如下：
[0051] 1、接收儲能電池相關運行數據；
[0052] 2、存儲和管理所述儲能電池相關運行數據；
[0053] 3、隨機確定儲能電池的功率分配系數；
[0054] 4、基于自適應功率分配方法，計算儲能電池總功率分配給梯次利用動力電池儲能 系統和鋰電池儲能系統的功率值；
[0055] 梯次利用動力電池儲能功率公式：
[0057] 上式中P梯次為梯次利用動力電池功率，ω梯次為梯次利