本發(fā)明屬于電網(wǎng)應用領(lǐng)域，具體涉及到一種基于儲能正常備電基礎(chǔ)上的多場景應用控制方法。

背景技術(shù)：

世界上還沒有可保證供電不間斷的地區(qū)電網(wǎng)。當電網(wǎng)因種種原因全網(wǎng)崩潰時，建筑物電氣裝置的電網(wǎng)電源回路再多也不能保證供電的不間斷。為此目前世界上眾多的公共建筑物的電氣裝置都設置了獨立于電網(wǎng)電源的自備電源。一般都采用柴油發(fā)電機和蓄電池來作為備用電源。

這些備用電源設備日常不運行，在公共電網(wǎng)出現(xiàn)故障后再啟動。在電力條件不斷改善的今天，很多電力情況較好地區(qū)的通信、電力等行業(yè)所用備用電源系統(tǒng)，其所用蓄電池在壽命期內(nèi)長期處于閑置狀態(tài)，極少放電，造成了資源的極大浪費。電力條件較好的經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，電力峰谷差較大，電網(wǎng)效率低，電價普遍較高。同時，一些間歇性的可再生能源發(fā)電接入電網(wǎng)或者臨時性大負荷接入電網(wǎng)會引起電網(wǎng)頻率波動，進而增加電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)壓、運行調(diào)度等輔助服務負擔，造成電網(wǎng)運行成本的增加；當功率波動超出電力系統(tǒng)調(diào)峰能力范圍時，還將進一步導致電力系統(tǒng)頻率越限，嚴重威脅電力系統(tǒng)的安全運行。

現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的平滑聯(lián)絡線功率及削峰填谷的控制方法未考慮其公共電網(wǎng)是否正常供電的情況，另外以往的儲能控制方法未考慮儲能備電的作用，因此儲能充放電基本都是滿充滿放，無備用電源儲能化應用的控制方法，

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于儲能正常備電基礎(chǔ)上的多場景應用控制方法，讓備用電源系統(tǒng)備電更安全、更環(huán)保、更經(jīng)濟；可收益調(diào)峰電價差，節(jié)省備電成本，甚至可實現(xiàn)“零成本”備電，從而激活備用電源系統(tǒng)大量沉淀的蓄電池資源，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種基于儲能正常備電基礎(chǔ)上的多場景應用控制方法，其特征在于：利用備用電源中蓄電池可充可放的運行特性，平滑可再生能源輸出功率波動，配合可再生能源或臨時性負荷接入電網(wǎng)；同時讓蓄電池削峰填谷運行，即用電高峰時適度放電對系統(tǒng)供電、用電低谷時對電池補充電，

進一步的，具體控制步驟為：

(1)設定檢測點及檢測步長，檢測公共電網(wǎng)頻率；

(2)當公共電網(wǎng)的頻率超出規(guī)定允許的波動范圍，對功率輸出樣本數(shù)據(jù)進行低通濾波；計算蓄電池的輸出功率；根據(jù)輸出功率的正負值確定蓄電池的充放電，當輸出功率為正值時，蓄電池放電平滑波動放電功率；輸出功率為負值且電網(wǎng)處于低谷期時，給蓄電池充電；

(3)當公共電網(wǎng)的頻率未超出規(guī)定允許的波動范圍，公共電網(wǎng)處于低谷期時，則電網(wǎng)給蓄電池充電；公共電網(wǎng)處于高峰期時，則蓄電池放電與公共電網(wǎng)共同補償負荷。

更進一步的，為延長蓄電池的使用壽命，設定蓄電池的充放時間周期和充放時間點；

當所述檢測點和充放時間點重合時，所述具體控制步驟的步驟(2)和步驟(3)中，蓄電池放電深度為蓄電池最小SOC；

當所述檢測點和充放時間點不重合時，所述具體控制步驟的步驟(2)和步驟(3)中，蓄電池放電深度為修正后的蓄電池最小SOC，即 MinSOC_{bat_correct}；

${\mathrm{MinSOC}}_{bat\_correct}=\frac{t_{bat\_2}\×({\mathrm{MaxSOC}}_{bat}-{\mathrm{MinSOC}}_{bat})\×P_{load\_2}}{t_{bat\_1}{P}_{bat}}+{\mathrm{MinSOC}}_{bat};$

其中，P_bat為備用蓄電池的容量為P_bat，P_{load_2}為公共電網(wǎng)內(nèi)必須持續(xù)不間斷供電的負荷，t_{bat_1}為蓄電池在電網(wǎng)故障時的放電時間，t_{bat_2}為蓄電池在放電后的剩余電量能維持P_{load_2}的供電時間，MaxSOC_bat為蓄電池最大SOC，MinSOC_bat為蓄電池最小SOC。

更進一步的，步驟(1)在檢測公共電網(wǎng)頻率前，先檢測公共電網(wǎng)的狀態(tài)，當檢測到公共電網(wǎng)有故障發(fā)生不能持續(xù)供電：

①當柴油發(fā)電機的運行功率為滿功率，則由柴油發(fā)電機補償所有重要負荷；

②當柴油發(fā)電機不是滿功率運行，則由蓄電池放電補償必須持續(xù)供電的重要負荷。

更進一步的，步驟(2)所述蓄電池的輸出功率計算方法為：該檢測周期內(nèi)通過低通濾波后的凈負荷值減去該檢測周期內(nèi)的凈負荷值。

更進一步的，步驟(2)和(3)中所述蓄電池放電前，需判斷其SOC是否大于其放電深度，是則放電，否則不充不放。

再進一步的，SOC大于其放電深度，則放電功率等于SOC減去其放電深度。

更進一步的，步驟(2)和(3)中所述蓄電池充電前，需判斷其SOC是否小于其最大SOC，是則充電，否則不充不放。

再進一步的，SOC小于其最大SOC，則充電功率為最大SOC減去SOC。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

本發(fā)明提出一種備用電源儲能化應用的控制方法；該方法可實現(xiàn)在不影 響備用電源正常備電的情況下，平滑公共電網(wǎng)聯(lián)絡線功率及削峰填谷；通過該方法的應用，一則讓備用電源系統(tǒng)備電更安全、再則可收益調(diào)峰電價差，節(jié)省備電成本，甚至可實現(xiàn)“零成本”備電。從而激活備用電源系統(tǒng)大量沉淀的蓄電池資源，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的控制流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是：

像賓館、商業(yè)辦公樓、醫(yī)院、機場、超算中心等公共建筑，一旦公共電網(wǎng)故障則可能導致生命財產(chǎn)的巨大損失，因此這類建筑都配有備用電源，應對公共電網(wǎng)故障時建筑內(nèi)的重要負荷的持續(xù)供電。由于備用電源長期處于閑置狀態(tài)，造成極大的浪費。

本發(fā)明要解決的問題在于要實現(xiàn)備用電源的儲能化應用，同時與備用電源的安全備電不沖突。

一般建筑內(nèi)消防電氣系統(tǒng)的卷簾門、消防泵等設備的電力供應出現(xiàn)故障， 是允許有一定的轉(zhuǎn)換電壓時間，但必須采取一切有效措施來保證這一應急電源的不間斷供電，不然后果不堪設想。而一些疏散照明及調(diào)度控制中心的電力供應是必須不間斷的。

1、名詞及邊界條件設定

假設建筑內(nèi)的重要負荷為P_load，公共電網(wǎng)出現(xiàn)故障時允許有一定轉(zhuǎn)換電壓時間的重要負荷為P_{load_1}，必須持續(xù)不間斷供電的負荷為P_{load_2}，其中：P_load＝P_{load_1}+P_{load_2}；

備用柴油發(fā)電機的容量為P_dsl，為保證臨時重要負荷的正常供電，一般備用柴發(fā)的容量會大于建筑內(nèi)重要負荷，即：P_dsl≥P_load；

備用蓄電池的容量為P_bat，設蓄電池在電網(wǎng)故障時的放電時間為t_{bat_1}小時，一般t_{bat_1}＝1.5或者t_{bat_1}＝2，一般根據(jù)蓄電池所需的供電時長來設定。為保證臨時必須不間斷供電的重要負荷的正常供電，一般備用蓄電池的容量會大于建筑內(nèi)必須不間斷供電的負荷，即：P_bat≥t_{bat_1}×P_{load_2}；

較大的充放電電流、電池過充和過放等對電池的傷害較大，因此，需要對電池的充放電電流、電池電壓以及SOC(荷電狀態(tài))三個指標進行監(jiān)控，并分別設定限值。

蓄電池的充放電電流分別為：I_charge、I_discharge；蓄電池的最大充電電流和最大放電電流分別為：MaxI_charge、MaxI_discharge；其中運行約束條件為：I_charge＜MaxI_charge，I_discharge＜MaxI_discharge；

蓄電池端口電壓為：V_battery；蓄電池端口的最大電壓和最小電壓為：MaxV_battery、MinV_battery；其中運行約束條件為：MinV_battery＜V＜MaxV_battery；

蓄電池最大SOC和最小SOC分別為：MaxSOC_bat，MinSOC_bat；其中運行約束條件為：MaxSOC_bat＞SOC＞MinSOC_bat；

柴油發(fā)電機的啟動時間為：t_dsl；

柴油發(fā)電機的最佳運行功率：P_{dsl_best}；

2、控制方法：

(1)在公共電網(wǎng)正常供電時，接入間歇性的可再生能源系統(tǒng)會引起電網(wǎng)頻率波動(國家標準GB/T15945—1995《電力系統(tǒng)頻率允許偏差》規(guī)定以50Hz正弦波作為我國電力系統(tǒng)的標準頻率(工頻),并規(guī)定電力系統(tǒng)正常的頻率標準為50Hz±0.2Hz.)。超出頻率波動范圍將會為用電設備造成影響，嚴重時會導致電網(wǎng)癱瘓。因此本發(fā)明研究控制蓄電池的放電來平滑聯(lián)絡線的功率波動。

1)選擇合理的可再生能源輸出功率樣本數(shù)據(jù)，樣本數(shù)據(jù)片段的長度選擇需要盡可能滿足片段內(nèi)蓄電池的放電量與充電量大致相等(扣除充放電功率損耗)。當滿足這一必要條件時，可以保證儲能平滑樣本數(shù)據(jù)片段時的初始能量和結(jié)束時能量大體相等。

2)通過數(shù)據(jù)分析，選擇合適的蓄電池及對應的補償頻率。將凈負荷功率信號通過低通濾波器可得到目標輸出功率(可再生能源、負荷與儲能的合成輸出功率)，減去凈負荷功率可得到儲能充放電指令。

(2)當大電網(wǎng)在負荷高峰期時，本發(fā)明研究控制閑置的蓄電池放電來緩解大電網(wǎng)在高峰負荷時的供電壓力；大電網(wǎng)在負荷負荷低谷時期時，控制電網(wǎng)可以向蓄電池充電。

(3)一般柴油發(fā)電機組從啟動到發(fā)電穩(wěn)定，進口機組約在5-15秒，國產(chǎn)機組在15-30秒，因此本發(fā)明設計當公共電網(wǎng)出現(xiàn)故障后，立即啟動柴油發(fā)電機補償P_load的供電。

設柴油發(fā)電機從啟動到穩(wěn)定時間為t_dsl，t_dsl這段時間P_{load_2}由蓄電池持續(xù)補償。當柴油發(fā)電機穩(wěn)定運行后，柴油發(fā)電機補償全部重要負荷，蓄電池停 止放電。

(4)為了在應用保證備用蓄電池時的正常備電，本發(fā)明必須保證蓄電池在放電后的剩余電量能維持P_{load_2}的供電t_{bat_2}小時，一般t_{bat_2}≥t_dsl。

(5)本發(fā)明給出一個修正后的最小SOC，提高蓄電池的最大放電深度，為：MinSOC_{bat_correct}，其中，

(6)本發(fā)明以每秒為一個采樣點做一個仿真步長，采樣周期為一年，共計31536000個點，設采樣點為t，(t＝1,2,……,31536000)。

(7)公共電的網(wǎng)高峰期A₁，時段為每天的a時到b時；中平期A₂，時段為每天的c時到d時；低谷期A₃，時段為每天的e時到f時(a到f時共計一天24小時)。

(8)為延長蓄電池的使用壽命，本發(fā)明設定蓄電池每30天(2592000個采樣點)滿充滿放一次，即當t_sample＝j×2592000，(j＝1,2,……,12)時，蓄電池的放電深度為MinSOC_bat。

(9)控制邏輯

1)檢測公共電網(wǎng)在該步長內(nèi)的狀態(tài)，當公共電網(wǎng)無故障發(fā)生，判斷該步長是否為電池滿充滿放的時間，當t≠t_sample，則：

①檢測公共電網(wǎng)頻率，當頻率超出規(guī)定允許的波動范圍：

a、對功率輸出樣本數(shù)據(jù)P_sample進行低通濾波。

b、計算蓄電池的輸出功率P_bat[i]，P_bat[i]＝P_load[i]-P_sample[i](i＝1,2,……,n)；其中：P_load[i]表示第i個采樣周期通過低通濾波后的凈負荷值，P_sample[i]表示第i個采樣周期的凈負荷值。

c、根據(jù)P_bat[i]的正負值關(guān)系確定蓄電池的充放電，當P_bat[i]＞0時，蓄電池 放電補償，蓄電池放電深度為MinSOC_{bat_correct}；

d、當該步長內(nèi)P_bat[i]＜0且電網(wǎng)處于低谷期A₃時，給蓄電池充電。

②當公共電網(wǎng)的頻率未超出規(guī)定允許的波動范圍，判斷公共電網(wǎng)在該步長內(nèi)的供電時段；

a、當公共電網(wǎng)處于低谷期A₃，則電網(wǎng)給蓄電池充電；

b、當公共電網(wǎng)處于高峰期A₁，則蓄電池放電與公共電網(wǎng)共同補償負荷，蓄電池放電深度為MinSOC_{bat_correct}；

2)當該步長t＝t_sample，則：

①檢測公共電網(wǎng)頻率，當頻率超出規(guī)定允許的波動范圍：

a、對功率輸出樣本數(shù)據(jù)P_sample進行低通濾波。

b、計算蓄電池的輸出功率P_bat[i]，P_bat[i]＝P_load[i]-P_sample[i](i＝1,2,……,n)；其中：P_load[i]表示第i個采樣周期通過低通濾波后的凈負荷值，P_sample[i]表示第i個采樣周期的凈負荷值。

c、根據(jù)P_bat[i]的正負值關(guān)系確定蓄電池的充放電，當P_bat[i]＞0時，蓄電池放電補償，蓄電池放電深度為MinSOC_bat；

d、當該步長內(nèi)P_bat[i]＜0且電網(wǎng)處于低谷期A₃時，給蓄電池充電。

②當公共電網(wǎng)的頻率未超出規(guī)定允許的波動范圍，判斷公共電網(wǎng)在該步長內(nèi)的供電時段；

a、當公共電網(wǎng)處于低谷期A₃，則電網(wǎng)給蓄電池充電；

b、當公共電網(wǎng)處于高峰期A₁，則蓄電池放電與公共電網(wǎng)共同補償負荷，蓄電池放電深度為MinSOC_bat；

3)當檢測到公共電網(wǎng)有故障發(fā)生不能持續(xù)供電：

①當柴油發(fā)電機的運行功率為滿功率，則由柴油發(fā)電機補償所有重要負荷P_load；

②當柴油發(fā)電機不是滿功率運行，則由蓄電池放電補償必須持續(xù)供電的重要負荷P_{load_2}；

4)結(jié)束這一步長內(nèi)的控制流程返回至下一步長進行控制。

本發(fā)明的關(guān)鍵點是提出一種控制策略實現(xiàn)了公共建筑里備用電源的儲能化應用，綜合考慮備用電源的正常備電、當公共電網(wǎng)的聯(lián)絡線功率有波動時、當電力峰谷差較大，電網(wǎng)效率低，電價普遍較高時，該控制方法均能有效做出相應措施，充分利用蓄電池的特性，在激活備用電源系統(tǒng)大量沉淀的蓄電池資源同時，還保證了電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，降低系統(tǒng)成本。

以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。