[发明专利]一种面向储能的多端口能量路由器能量管理策略

权利要求书

1.一种面向储能的多端口能量路由器能量管理策略，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据多端口能量路由器电气接线图，获取多端口能量路由器的直流端口和交流端口的工作方式以及功率输出特性；

所述功率输出特性包括功率大小和波动频率；

2)根据实施环境，确定配电网中供电用户负荷、配变容量、储能系统容量和并网点逆功率保护要求，配置储能功率，设定约束条件；

3)根据运行场景，考虑铅碳电池放电深度、电网峰谷差，将一天时间分为五个时段进行储能电池充放电策略设计，五个时段及其储能电池充放电策略分别为，

时段1，0～8:00，充电/停机；

时段2，8:00～12:00，满放电；

时段3，12:00～17:00，补充电/停机；

时段4，17:00～21:00，满放电；

时段5，21:00～24:00，补充电/停机；

其中，时段1、时段3和时段5的储能电池充放电策略均通过判断铅碳电池放电深度，在充电满后保持停机状态；时段2和时段4的储能电池充放电策略相同；

所述运行场景包括放电、充电两个工况，其中放电工况包括停机到放电过程的能量管理策略和放电过程中功率修正的能量管理策略，充电工况包括停机到充电过程的能量管理策略和充电过程中功率修正的能量管理策略；

4)根据设计的能量管理策略，对储能系统容量、储能变流器PCS输出功率进行实时监控并运行相应时段的能量管理策略；

所述多端口能量路由器包括6路交流端口和24路直流端口，6路交流端口负责向4路负载和电网完成能量的交互，24路直流端口负责与铅碳电池交互能量；

所述配置储能功率采用差额补充法，具体是，

设配电网中复合储能参与供求平衡补偿的时间为[t1,t2]，以储能补偿后的各时间段负荷与调节后负荷均值偏差的平方和最小为目标，建立储能供求平衡的目标函数F，

其中，P_L,i为i时段的负荷功耗，P_DG,i为经复合储能补偿后的i时段的可再生能源输出功率值，P_avg为经储能平抑后的负荷均值；

所述设定约束条件包括放电工况下停机到放电过程的约束条件和充电工况下停机到充电过程的约束条件；

所述放电工况下停机到放电过程的约束条件为，

P₁₁＝P₁+P₁₂+P'₁₂

P₂₁＝P₂+P₂₂+P'₂₂

P₃₁＝P₃+P₃₂

P₄₁＝P₄+P₄₂

P₁,P₂,P₃,P₄≥0

P₁₂+P'₁₂+P₂₂+P'₂₂+P₃₂+P₄₂≤3000

P₁₂,P'₁₂,P₂₂,P'₂₂,P₃₂,P₄₂≤630；

所述充电工况下停机到充电过程的约束条件为，

其中，P₁,P₂,P₃,P₄分别为多端口能量路由器的四个并网点的功率，P₁₁,P₂₁,P₃₁,P₄₁分别为多端口能量路由器的四个负荷侧配变高压侧的功率，P₁₂,P₂₂,P₃₂,P₄₂分别为六台PCS中的四台PCS输出功率，P₁₂',P₂₂'分别为六台PCS中剩余的两台PCS输出功率；

所述铅碳电池放电深度考虑为60％，即铅碳电池的荷电状态SOC为40％，

所述停机到放电过程的能量管理策略，具体包括步骤，

A-1)获取当前时间，在当前时间为放电时段时，根据放电工况下停机到放电过程的约束条件，判断SOC是否小于40％；

A-2)如果SOC小于40％，则向PCS发送停机指令；

A-3)如果SOC大于等于40％，则判断总负荷P＝P₁+P₂+P₃+P₄是否超过3MW；

A-4)如果总负荷低于3MW，各台PCS按照各自间隔负荷功率要求进行放电，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤A-1)；

其中，各自间隔负荷功率要求为，

P₃₂＝P₃

P₄₂＝P₄；

A-5)如果总负荷超过3MW，通过计算确定一台PCS；

其中，计算公式为，

ΔP＝P₁+P₂+P₃+P₄-3000

式中的ΔP为总负荷P超过3MW的超出值；

以及限制该台PCS的输出功率，以保证6台PCS总输出功率等于3MW，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤A-1)；

所述放电过程中功率修正的能量管理策略，具体包括步骤，

B-1)获取当前时间，在当前时间为放电时段时，跟踪负荷及铅碳电池状态，判断SOC是否小于40％；

B-2)如果SOC小于40％，则向PCS发送停机指令；

B-3)如果SOC大于等于40％，则判断一个并网点的功率P₁是否增大；

B-4)当一个并网点的功率P₁不增大时，则不动作；

B-5)当一个并网点的功率P₁增大时，判断6台PCS总输出功率是否大于3MW；

B-6)如果6台PCS总输出功率大于3MW，再判断每台PCS输出功率是否超过单台PCS输出额定功率630kW，得到每台PCS输出功率，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤A-1)；

B-7)如果6台PCS总输出功率低于3MW，则计算得到并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤A-1)；

所述停机到充电过程的能量管理策略，具体包括步骤，

C-1)获取当前时间，在当前时间为充电时段时，根据充电工况下停机到充电过程的约束条件，判断SOC是否等于100％；

C-2)如果SOC等于100％，则向PCS发送停机指令；

C-3)如果SOC不等于100％，则判断各条母线负荷是否超过1260kVA；

C-4)如果超过1260kVA，则不动作；

C-5)如果低于1260kVA，各台PCS充电功率为配变额定功率减去当前负荷，优先考虑P₁,P₂,P₃，总负荷P由DC/DC输出功率缺额与该配变对应缺额最大值确定，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤C-1)；

所述充电过程中功率修正的能量管理策略，具体包括步骤，

D-1)获取当前时间，在当前时间为充电时段时，跟踪负荷及铅碳电池状态，判断SOC是否等于100％；

D-2)如果SOC等于100％，则向PCS发送停机指令；

D-3)如果SOC不等于100％，则判断各条母线负荷是否超过1260kVA；

D-4)如果低于1260kVA，则不动作；

D-5)如果超过1260kVA，则判断PCS总功率是否超过DC/DC总输出功率，即判断ΔP₁+P₁₂+P'₁₂+P₂₂+P'₂₂+P₃₂+P₄₂是否大于3MW；

其中，ΔP₁＝P₁-1260为一个并网点的功率P₁超过1260kVA的超出值；

充电过程中，由于初始状态1#、2#、3#、4#、5#PCS运行于额定状态，当前场景主要调节6#PCS；

D-6)如果PCS总功率超过DC/DC总输出功率，则不动作；

D-7)如果PCS总功率低于DC/DC总输出功率，则判断6#PCS功率是否超出本机额定功率；

D-8)如果6#PCS功率超出本机额定功率，则计算得到

P₄₂＝P₄₂+(P₄₁+ΔP₁-630)，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤D-1)；

D-9)如果6#PCS功率低于本机额定功率，则输出调整后功率值，并向DC/DC和PCS发送充电指令，返回步骤D-1)。

2.根据权利要求1所述的一种面向储能的多端口能量路由器能量管理策略，其特征在于：所述供电用户负荷为4MW，配变容量为630kVA，储能系统容量为24MWh，单台PCS输出额定功率为630kW，6台PCS输出总额定功率为6*630kW，储能系统的额定输出功率为3MW，储能功率的配置为3MW/24MWh。