一种储能电池控制装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种储能电池控制装置和方法。所述装置包括：控制模块，与所述控制模块相连的计算模块和接口模块；所述控制模块主要用于对计算模块进行控制，通过接口模块接收来自调控中心的调频指令、接收储能电池的工作状态数据、发送储能电池的切换指令；所述计算模块主要由DSP和FPGA组成，DSP主要用于实现数据的实时处理，FPGA主要用于进行DSP之间的任务调配，并根据所述调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池。所述装置采用ARM+FPGA+DSP架构，可大大提高数据处理能力，实现储能电池的低时延控制。本发明专利技术通过FPGA根据调控中心发送的调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池，能够实现对储能电池的最优控制。够实现对储能电池的最优控制。够实现对储能电池的最优控制。

【技术实现步骤摘要】
一种储能电池控制装置和方法


[0001]本专利技术属于能源控制
，具体涉及一种储能电池控制装置和方法。

技术介绍

[0002]近年来风电接入系统中的比例不断增加，导致电网的调峰调频性能受到了一定的影响。为了避免常规机组频繁启停或者深度调峰，需要提高系统对风电的消纳能力。针对这种需求，可以借助储能系统来提高电力系统对风电的消纳能力，因此储能技术在电网调峰调频中已经广泛应用。但在电网调频中，要求对调频指令的时间响应为毫秒级，也就是说电网调度中心从下达调频指令开始，到储能并入/切除电网结束，全链条时延为毫秒级，一般为300毫秒以内。全程时延包括通信网络传输时延、调度指令处理时延、控制动作时延三部分，其中通信网络传输时延和控制动作时延为刚性时延，可压缩的裕度较小；调度指令的处理时延主要受处理器性能、指令分解算法影响，不同的处理性能和算法，对数据处理时间差别很大，能够到达100毫秒左右的差异。因此，设计高性能、低时延的储能电池控制装置，提高对电网调频的实时响应能力尤为重要。
[0003]电网安全运行要求保证电网频率稳定在在50Hz左右，电源发电量和负荷用电量应随时保持平衡。如果发电网超过负荷太多，电网频率就会急剧增加；反之，电网频率就会急剧下降。因此，应将储能电池作为可控负荷通过控制储能电池的充电或放电保证供需的平衡，从而稳定电网频率。如果在某一时间段，用电量突然急剧增加，就应将储能电池状态由充电状态改为放电状态，通过向电网送电平衡新增的用电负荷，从而保持电网频率稳定；反之，则应将储能电池状态由放电状态改为充电状态。不仅如此，还应确定能够保证电网频率稳定所需的储能电池数量和容量。因此，设计最优的储能电池控制策略非常重要。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种储能电池控制装置和方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]一种储能电池控制装置，包括：控制模块，与所述控制模块相连的计算模块和接口模块；所述控制模块主要用于对计算模块进行控制，通过接口模块接收来自调控中心的调频指令、接收储能电池的工作状态数据、发送储能电池的切换指令；所述计算模块主要由DSP和FPGA组成，DSP主要用于实现数据的实时处理，FPGA主要用于进行DSP之间的任务调配，并根据所述调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池。
[0007]进一步地，所述控制模块主要由ARM处理器组成，其主要功能单元包括数据输入控制单元、输出显示控制单元、音频处理控制单元、通信控制单元、SD控制单元、针对计算模块的数据收发控制单元和指令发送控制单元。
[0008]更进一步地，所述控制模块的ARM与计算模块的FPGA和DSP之间通过总线直接互连，控制模块对计算模块可直接进行控制和数据传输；ARM与DSP之间还通过HPI接口构成
ARM+DSP的主从结构，ARM作为主机，可直接访问DSP的所有存储空间。
[0009]进一步地，所述计算模块还包括局部存储器；所述局部存储器的容量与DSP的内存容量有关，DSP的内存容量越大，所述局部存储器的容量越小；DSP的内存容量越小，所述局部存储器的容量越大。
[0010]进一步地，所述装置还包括与计算模块相连的扩展模块，用于连接扩展的计算模块；每个计算模块内部的FPGA和DSP之间直接互连，相邻计算模块的FPGA之间、DSP之间分别通过扩展模块互连。
[0011]更进一步地，所述计算模块在进行数据处理时，将计算模块将数据处理任务分成多个子任务分配给多个DSP并行执行。
[0012]更进一步地，所述计算模块在进行数据处理时，由FPGA设定一个DSP完成数据处理任务的最大时间阈值，如果达到设定的最大时间阈值时没有收到DSP反馈的表示任务完成的信息，FPGA将剩余的任务发送到其它计算模块。
[0013]进一步地，所述接口模块主要包括：视频接口，音频接口，USB接口，UART接口，网络接口，存储器接口。
[0014]进一步地，根据所述调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池的方法包括：
[0015]实时获取各个储能电池的电流和电压，并分别计算每个采集周期内每个储能电池的的放电功率和充电功率；
[0016]采用迭代法计算每个储能电池的剩余容量，公式如下：
[0017]E(t)＝E(t
‑
1)+ρP
c
(t)
×
T
‑
P
d
(t)
×
T/ρ
[0018]式中，E(t)为第t个采集周期储能电池的剩余容量，E(t
‑
1)为第(t
‑
1)个采集周期储能电池的剩余容量，T为采集周期，ρ为储能电池的充放电效率，P
c
(t)、P
d
(t)分别为第t个采集周期储能电池的充电功率和放电功率；
[0019]确定每个储能电池的可充电容量E
c
(t)和可放电容量E
f
(t)，公式如下：
[0020]E
f
(t)＝E(t)
[0021]E
c
(t)＝E
cap
‑
E(t)
[0022]式中，E
cap
为储能电池的额定容量；
[0023]如果调频指令为上调，需控制储能电池放电，按照从大到小的顺序对储能电池的放电容量排序得到：E
cap
≥E
f1
(t)≥E
f2
(t)≥
…
≥E
fN
(t)≥0，N为储能电池的数量；计算满足下列不等式的n的最小值，从而得到需要放电的n个储能电池的放电容量，所述不等式为：
[0024][0025]式中，E
fned
为调频指令要求的放电容量；
[0026]如果调频指令为下调，需控制储能电池充电，按照从大到小的顺序对储能电池的充电容量排序得到：E
cap
≥E
c1
(t)≥E
c2
(t)≥
…
≥E
cN
(t)≥0；计算满足下列不等式的n的最小值，从而得到需要充电的n个储能电池的充电容量，所述不等式为：
[0027][0028]式中，E
cned
为调频指令要求的充电容量。
[0029]一种储能电池控制方法，包括：
[0030]接收来自调控中心的调频指令、接收储能电池的工作状态数据；
[0031]根据所述调频指令和所述工作状态数据确定需要接入的数量最少的储能电池。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果。
[0033]本专利技术通过设置控制模块和由DSP、FPGA组成的计算模块，建立了一种ARM+FPGA+DSP的SoC架构，由ARM实现对外设接口及数据传输和处理方式的控制，由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能电池控制装置，其特征在于，包括：控制模块，与所述控制模块相连的计算模块和接口模块；所述控制模块主要用于对计算模块进行控制，通过接口模块接收来自调控中心的调频指令、接收储能电池的工作状态数据、发送储能电池的切换指令；所述计算模块主要由DSP和FPGA组成，DSP主要用于实现数据的实时处理，FPGA主要用于进行DSP之间的任务调配，并根据所述调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池。2.根据权利要求1所述的储能电池控制装置，其特征在于，所述控制模块主要由ARM处理器组成，其主要功能单元包括数据输入控制单元、输出显示控制单元、音频处理控制单元、通信控制单元、SD控制单元、针对计算模块的数据收发控制单元和指令发送控制单元。3.根据权利要求2所述的储能电池控制装置，其特征在于，所述控制模块的ARM与计算模块的FPGA和DSP之间通过总线直接互连，控制模块对计算模块可直接进行控制和数据传输；ARM与DSP之间还通过HPI接口构成ARM+DSP的主从结构，ARM作为主机，可直接访问DSP的所有存储空间。4.根据权利要求1所述的储能电池控制装置，其特征在于，所述计算模块还包括局部存储器；所述局部存储器的容量与DSP的内存容量有关，DSP的内存容量越大，所述局部存储器的容量越小；DSP的内存容量越小，所述局部存储器的容量越大。5.根据权利要求1所述的储能电池控制装置，其特征在于，所述装置还包括与计算模块相连的扩展模块，用于连接扩展的计算模块；每个计算模块内部的FPGA和DSP之间直接互连，相邻计算模块的FPGA之间、DSP之间分别通过扩展模块互连。6.根据权利要求5所述的储能电池控制装置，其特征在于，所述计算模块在进行数据处理时，将计算模块将数据处理任务分成多个子任务分配给多个DSP并行执行。7.根据权利要求5所述的储能电池控制装置，其特征在于，所述计算模块在进行数据处理时，由FPGA设定一个DSP完成数据处理任务的最大时间阈值，如果达到设定的最大时间阈值时没有收到DSP反馈的表示任务完成的信息，FPGA将剩余的任务发送到其它计算模块。8.根据权利要求1所述的储能电池控制装置，其特征在于，所述接口模块主要包括：视频接口，音频接口，USB接口，UART接口，网络接口，存储器接口。9.根据权利要求1所述的储能电池控制装置，其特征在于，根据所述调频指令确定需要接入的数量最少的储能电池的方法包括：实时获取各个储能电池的电流和电压，并分别计算每个采集周期内每个储能...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜宪德，韩方桂，刘云，马宏强，王坤，胡超超，韩金池，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：