一种电池储能系统能量管理系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电池储能系统能量管理系统及方法，其特征在于：它包括数据采集模块、数据处理模块、平滑滤波模块、比较模块和PI调节模块；数据采集模块将采集到的电池储能系统的相应电气量数据，发送到数据处理模块；数据处理模块对接收到的相应电气量数据进行处理，得到有功、无功控制指令，并发送到电池储能系统；平滑滤波模块对电池储能系统输出的SOC进行平滑滤波，得到电池储能系统的SOC平均值，并发送到比较模块；比较模块根据接收到的SOC平均值，与目标SOC中值进行比较后得到SOC偏差值，并发送到PI调节模块；PI调节模块根据SOC偏差值得到有功功率调节信号，并发送到电池储能系统进行PI闭环调节。本发明专利技术可以广泛应用于电池储能系统的能量管理中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池储能能量管理领域，特别是关于一种可应用于消峰填谷、平抑波 动、计划跟踪等场合的电池储能系统的电池储能系统能量管理系统及方法。
技术介绍
当前，电池储能是解决新能源接入、电网削峰填谷、微网的关键共性技术。电池储 能系统的充放电控制由能量管理系统进行管理。能量管理系统性能的好坏直接关系到电池 储能系统的使用寿命。目前，针对电池储能系统应用于平抑新能源波动、削峰填谷、稳定微网电压的研究 很多，其在能量管理方面大多使用基本的限值管理来保证电池储能系统的S0C(Stateof charge，荷电状态）不能过低或过高，以免严重影响电池储能系统的使用寿命。限值管理的 基本思路是，当电池储能系统的S0C达到设定的上限或者下限时，主动降低充电功率或者 放电功率，直至停止。这种方式下，电池储能系统的具体运行区间是由电池储能系统的运行 模式（削峰填谷、平滑功率、调频等）、S0C的初始状态和电池储能系统的自耗电率等决定。 只要电池储能系统的S0C不越限，能量管理系统就不加干预，例如，如果S0C上下限分别为 90%和10%，那么电池储能系统在S0C为10% -40%的区间运行或者在S0C为53% -65% 的区间运行时，能量管理系统都是不加干预的。而实际上，对于电池储能系统而言，要保证 最优的循环寿命，不仅需要尽量避免S0C越限情况的发生，电池储能系统的S0C运行区间也 至关重要。一般而言，电池储能系统的S0C运行区间以50%为中心对称时对电池储能系统 的寿命最为有利，在S0C为50%时，其充放电特性才能达到整体最优。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种有效提高电池储能系统使用寿命的电池 储能系统能量管理系统及方法。 为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种电池储能系统能量管理系统，其 特征在于：它包括数据采集模块、数据处理模块、平滑滤波模块、比较模块和PI调节模块； 所述数据采集模块根据电池储能系统的控制模式对电池储能系统的相应电气量进行采集， 并将采集到的相应电气量数据发送到所述数据处理模块；所述数据处理模块根据相应的控 制算法对接收到的相应电气量数据进行处理，得到有功、无功控制指令，并发送到所述电池 储能系统；所述平滑滤波模块对电池储能系统输出的S0C进行平滑滤波，得到所述电池储 能系统的S0C平均值，并发送到所述比较模块；所述比较模块根据接收到的S0C平均值，与 目标S0C中值进行比较后得到S0C偏差值，并发送到所述PI调节模块；所述PI调节模块根 据接收到的S0C偏差值，得到有功功率调节信号，并发送到所述电池储能系统进行PI闭环 调节。 -种电池储能系统能量管理系统的管理方法，包括以下步骤：1)数据采集系统根 据电池储能系统的控制模式需求采集相应电气量，并发送到数据处理模块；2)数据处理模 块根据相应控制算法对采集的相应电气量进行处理，得到有功、无功控制指令P，并发送到 电池储能系统；3)平滑滤波模块根据电池储能系统的控制模式，采用相应的滤波方式和滤 波时间常数对电池储能系统的SOC进行平滑滤波，得到电池储能系统的SOC平均值，并发送 到比较模块；4)比较模块根据接收到的SOC平均值SOCavg，与目标SOC中值比较后得到SOC 偏差值ASOC，并发送到PI调节模块；5)PI调节模块根据接收到的SOC偏差值ASOC，得到 有功功率调节信号AP，与步骤2)中得到的有功指令P相加，得到总的有功指令EP输出到 电池储能系统，对电池储能系统进行PI调节，实现对电池储能系统的闭环控制。 所述步骤3)中，根据电池储能系统的控制模式，采用滤波方式和滤波时间常数的 原则为：当电池储能系统的控制模式为削峰填谷和计划跟踪时，采用窗口滑动平均滤波，窗 口时间为1-2个运行周期；当电池储能系统的控制模式为功率平滑、有功调频和无功调压 时，采用一阶低通滤波、二阶低通滤波或者高阶低通滤波，滤波时间常数为信号特征周期的 5-10 倍。 本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术由于设置的电池储能 系统能量管理系统包括数据采集模块、数据处理模块、平滑滤波模块、比较模块和PI调节 模块，对电池储能系统的输出S0C进行平滑滤波，并采用PI调节模块对输出的有功功率进 行调节，使得电池储能系统的S0C运行在以0. 5为中心的对称区间，保障电池储能系统在该 运行区间内，内阻最小、发热最小、寿命最长，降低了储能系统的全寿命周期成本。2、本发 明由于设置的PI调节模块中，PI系数的确定综合考虑了电池储能系统的控制模式以及自 身损耗的影响，故采用本专利技术对电池储能系统能量管理优化的同时，不会对电池储能系统 的原有控制模式产生大的影响，而且通过对电池储能系统S0C的运行区间的控制，可以使 得电池储能系统S0C长期运行于最有利于电池寿命和效率的区间，对于提高储能系统的效 率，延迟使用寿命具有较高的价值。3、本专利技术可以应用于所有对电池储能的场合，如光伏储 能系统、风电储能系统、微网储能系统、电力系统储能电站等场合，应用范围广。因而本专利技术 可以广泛应用于各种电池储能系统的能量管理中。【附图说明】 图1是本专利技术系统结构框图【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。 如图1所示，本专利技术电池储能系统能量管理系统包括数据采集模块1、数据处理模 块2、平滑滤波模块3、比较模块4和PI调节模块5。数据采集模块1根据电池储能系统的 控制模式对电池储能系统的相应电气量进行采集，并将采集到的相应电气量数据发送到数 据处理模块2。数据处理模块2根据相应的控制算法对接收到的相应电气量数据进行处理， 得到有功、无功控制指令，并发送到电池储能系统。平滑滤波模块3对电池储能系统输出的 S0C进行平滑滤波，得到电池储能系统的S0C平均值，并发送到比较模块4。比较模块4根 据接收到的S0C平均值，与目标S0C中值进行比较后得到S0C偏差值，并发送到PI调节模 块5。PI调节模块5根据接收到的S0C偏差值，得到有功功率调节信号，并发送到电池储能 系统进行PI闭环调节。 本专利技术电池储能系统能量管理方法包括以下步骤： 1)数据采集系统1根据电池储能系统的控制模式需求采集相应电气量，并发送到 数据处理模块2。 电池储能系统的控制模式包括削峰填谷、功率平滑、有功调频、无功调压、计划跟 踪等应用储能系统来达成的目标。采集的相应电气量包括系统电压、系统电流、系统有功功 率、系统无功功率、储能系统输出电流、储能系统有功功率、储能系统无功功率、新能源发电 电流、新能源发电有功功率、新能源发电无功功率等。 2)数据处理模块2根据相应控制算法对采集的相应电气量进行处理，得到有功、 无功控制指令P，并发送到电池储能系统。 3)平滑滤波模块3根据电池储能系统的控制模式，采用相应的滤波方式和滤波时 间常数对电池储能系统的S0C进行平滑滤波，得到电池储能系统的S0C平均值，并发送到比 较模块4。 通常采用的滤波方式包括窗口滑动平均滤波、一阶低通滤波、二阶低通滤波或者 高阶低通滤波。根据电池储能系统的控制模式，确定具体滤波方式及滤波时间常数。当控 制模式为削峰填谷和计划跟踪时，宜采用窗口滑动平均滤波，窗口时间为1-2个运行周期。 当控制模式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池储能系统能量管理系统，其特征在于：它包括数据采集模块、数据处理模块、平滑滤波模块、比较模块和PI调节模块；所述数据采集模块根据电池储能系统的控制模式对电池储能系统的相应电气量进行采集，并将采集到的相应电气量数据发送到所述数据处理模块；所述数据处理模块根据相应的控制算法对接收到的相应电气量数据进行处理，得到有功、无功控制指令，并发送到所述电池储能系统；所述平滑滤波模块对电池储能系统输出的SOC进行平滑滤波，得到所述电池储能系统的SOC平均值，并发送到所述比较模块；所述比较模块根据接收到的SOC平均值，与目标SOC中值进行比较后得到SOC偏差值，并发送到所述PI调节模块；所述PI调节模块根据接收到的SOC偏差值，得到有功功率调节信号，并发送到所述电池储能系统进行PI闭环调节。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏吉，孙洋洲，梁嘉，李强，朱子涵，凌志斌，李硕，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11