一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法与流程

1.本发明涉及储能系统控制技术领域，特别是涉及一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法。


背景技术：

2.随着现代电网技术的发展，储能技术逐渐被引入到电力系统中，储能系统凭借其良好的充放电特点，可以有效的实现需求侧管理。电池储能系统在负荷低谷时间吸收多余电量并储存，在高峰期释放电量，有效的消除昼夜间的峰谷差值，平滑负荷，进而解决了高峰负荷需要追加输配电线路投资的问题。与此同时，储能系统能够通过低储高发直接获利，在提髙电力设备利用率、降低供电成本、促进新能源利用等方面的同时，自身获得经济收益，达到一举多得的效果。然而，考虑到用户侧与电网侧储能研究出发的角度不同，电网侧从运营商出发，以负荷波动小、减轻电网负担为目的，而用户以自身的收益为主要考虑，因此不能直接将上述研究套用在用户侧。
3.用户的负荷曲线提取是研究用户侧储能运行和收益的关键。通过采用不同负荷曲线的方法对实际收益进行对比，由实际算例得出以月度最大日负荷作为典型负荷曲线配置储能容量与实际结果具有较大的一致性。在分时电价下，有文献研究储能的运行使得用户通过峰谷套利获取收益；有文献分析了钠硫电池在削峰填谷的经济效益。在两部制电价下，有文献研究了用户侧储能的优化配置方法，并对两种不同种类的电池展开了经济分析；有文献对用户侧储能从规划和运行两方面综合考虑，研究工业大用户的储能评估及优化调度方法；有文献建立通用的全寿命周期成本模型，对四种不同种类电池用于用户侧进行了收益分析。上述均属于储能系统控制策略的研究，未对储能系统控制策略进行测试研究，再者之前有专利都是对储能系统控制策略进行离线测试，离线测试不能反映储能系统的控制策略系统的适用性，急需在线测试进一步完善储能系统的控制策略。


技术实现要素：

4.本发明的目的为解决储能系统控制策略的系统适应性、需量阈值难设置等问题，提供了一种简单易用的可用于储能系统控制策略的在线测试方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法，所述储能系统包括分布式储能单位es、变流器pcs、升压变压器和电网，包括以下步骤：s1：对储能系统削峰填谷、需量管理、负荷投切需量管理、功率因数、削峰填谷+需量管理进行在线测试；s2：将储能系统进行模拟运行分析获取需求阈值，所述阈值用于指导储能系统的控制策略的制定。
5.优选地，所述步骤s1中对储能系统削峰填谷进行在线测试具体为：储能协调控制器设置充放时间，充放功率，屏蔽需量管理和功率因数功能，充电测试和放电测试按设置充
放时间和设置充放功率进行充放电测试。
6.优选地，所述充电测试的步骤具体如下：s1111储能系统上电运行；s1112：储能协调控制器设置变流器pcs充电时段与充电功率，到达充电时段，观察变流器pcs充电功率；s1113：根据充电起止时间、变流器pcs充电时间段内累计电量值，计算实际充电功率；s1114：更改充电时间与充电功率，重复步骤s1112、s1113测试；s1115：根据测试结果，计算充电功率误差，误差=（变流器pcs充电功率设定值-实际充电功率）/变流器pcs充电功率设定值*100%，要求充电功率误差满足≤10%。
7.优选地，所述放电测试的步骤具体如下：s1121：储能系统上电运行；s1122：储能协调控制器设置变流器pcs放电时段与放电功率，到达放电时段，观察变流器pcs放电功率；s1123：根据放电起止时间、变流器pcs放电时间段内累计电量值，计算实际放电功率；s1124：更改放电时间与放电功率，重复步骤s1122、s1123测试；s1125：根据测试结果，计算放电功率误差，误差=（变流器pcs放电功率设定值-实际放电功率）/变流器pcs放电功率设定值*100%，要求放电功率误差满足≤10%。
8.优选地，所述步骤s1中对储能系统需量管理的测试步骤如下：s121：储能系统上电运行；s122：储能协调控制器控制变流器pcs输出功率为0，通过储能协调控制器读取pcc点园区消耗功率为a kw；s123：储能协调控制器控制变流器pcs输出功率为ckw，通过储能协调控制器读取pcc点功率为bkw；s124：计算误差=（（（a-c）-b）/（a-c））*100%，若误差满足≤10%，则认为需量管理满足要求。
9.优选地，所述步骤s1中对储能系统负荷投切需量管理的测试步骤如下：s131：储能系统上电运行；s132：储能协调控制器控制变流器pcs输出功率为0，通过储能协调控制器读取pcc点园区消耗功率为akw；s133：储能协调控制器设置（a+c）kw为需量容量的阀值，并启动储能系统；s134：投切p0的负荷，并查看pcc点功率值b，如果pcc点功率bkw小于（a+c）kw，则需量管理满足要求。
10.优选地，所述步骤s1中对储能系统功率因数的测试方法如下：按需求投切配电台区内两台无功补偿装置，以测试功率因数调节功能；先将功率因数投退控制字设置为1，并设定功率因数设定值，功率因数设定值在0~1；若此时pcc点功率因数小于设定值，则会通过调整变流器pcs无功，使得pcc点功率因数向设定值方向调节；若此时pcc点功率因数大于设定值，则不做任何调整。
11.优选地，所述功率因数的测试步骤如下：s141：储能系统上电运行，先将功率因数投退控制字设置为1，观察此时pcc点功率因数；并设定功率因数设定值为大于pcc点实际功率因数值1；此时因为pcc点功率因数大于设定值，观察是否通过调整变流器pcs无功，使得pcc点功率因数向功率因数设定值方向调节，或者观察变流器pcs无功显示值是否符合两个功率因数之间的无功功率差值；s142：根据测试结果，计算误差=（pcc点功率因数设定值-pcc点调节后的功率因数）/pcc点功率因数设定值*100%；观察误差是否满足≤5%。
12.优选地，所述步骤s1中对储能系统削峰填谷+需量管理测试的步骤如下：s151：储能系统上电运行；s152:电能需量计算；s153:设置峰谷期间和对应需量容量阀值。
13.优选地，所述步骤s2中将储能系统进行模拟运行分析获取需求阈值的具体步骤如下：s21：按各地电价机制，进行在线运行；s22：从计量自动化系统获取整月电量数据，计算该月的电费；s23：按需量管理、削峰填谷或需量管理+削峰填谷后模拟电费计算，得到该储能系统的需量阀值，用于指导储能系统的控制策略的制定。
14.本发明的有益效果为：本发明实现了一种简单易用的可用于储能系统控制策略的在线测试方法，该方法解决储能系统控制策略的系统适应性，发现储能系统控制策略的准确性，通过模拟运行分析获取需求阈值，用于指导储能系统控制策略的制定，具有很强的适用性和灵活性，在线测试方法指导储能系统削峰填谷+需量管理，而需量管理收益体现在降低用户基本电费，用户获得实实在在的收益，同时控制策略协助储能系统能够通过低储高发直接获利，在提髙电力设备利用率、降低供电成本、促进新能源利用等方面的同时，自身获得经济收益，达到一举多得的效果。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
16.图1为本发明储能系统的测试原理图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和
ꢀ“
包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
19.还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
20.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
21.本发明的具体实施方式提供了一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法，如图1所示，所述储能系统包括分布式储能单位es、变流器pcs、升压变压器和电网，包括以下步骤：对储能系统削峰填谷、需量管理、负荷投切需量管理、功率因数、削峰填谷+需量管理进行在线测试；在线测试方法主要对储能系统各单元进行同步在线测试，虚线连接表示各点需要测量与记录的数据。
22.储能系统确立原则是主要以经济优先原则考虑储能电站运行方案，主要为削峰填谷+需量管理。针对用户提供用户负荷曲线，确定需量控制目标，结合削峰填谷，设定储能系统控制策略，再结合用户所配电网络是否配置无功补偿，功率因数是否满足电网要求，可根据实际运行时考虑是否进行功率因数控制策略，但需在线测试其功率因数策略功能。
23.所述功率因数控制就是储能系统处于该模式时，应实时跟踪pcc点功率因数、无功功率，以优化并网点功率因数作为储能控制策略的主要目标。先将功率因数投退控制字设置为1，并设定功率因数设定值0~1。若此时pcc点功率因数小于设定值，则会通过调整pcs无功，使得pcc点功率因数向设定值方向调节；若此时pcc点功率因数大于设定值，则不做任何调整策略。在线测试完成后，若用户所配电网络配置无功补偿，功率因数满足电网要求，不使用该功能，要将功率因数投退控制字重新设置为0。
24.所述需量管理是储能系统处于该模式时，实时监控pcc点功率，应以用电需量管理作为主要的控制目标，为最高优先级。先设置储能协调控制器定值中的pcc点功率上限、逆功率等数值。此时pcc点不允许出现越上限和逆功率现象，即实现园区内最大需量管理。
25.所述削峰填谷就是在完成最大需量管理控制后，再进行削峰填谷策略，先在定制中设置充放电时间段和输出功率。在峰期电价时段，微电网尽可能的向配电网输出电能，表现为储能系统运行于放电模式，微电网内表现为最小化使用市电；在谷期电价时段，在满足微网内负荷需求的情况下，可利用低价市电对储能单元进行充电，在此时段，储能单元可蓄满电，以在峰期电价时段释放出力。一般晚上运行时，在谷期，储能系统充电，将电池充满电；白天运行时，在峰期，储能系统放电；以此赚取峰谷差价。
26.所述削峰填谷+需量管理就是该模式为投运后正常工作的控制策略，其中需量管理控制优先级》削峰填谷控制优先级，即先进行需量管理控制，再进行削峰填谷控制。
27.利用电能质量分析仪和录波器，采集并记录储能运行数据，如表1所示，根据不同监测对象、参数类型采集、记录不同曲线。
28.表1 储能运行数据采集测试记录表
对储能系统削峰填谷进行在线测试具体为：储能协调控制器设置充放时间，充放功率，屏蔽需量管理和功率因数功能，充电测试和放电测试按设置充放时间和设置充放功率进行充放电测试。
29.充电测试的步骤具体如下：s1111储能系统上电运行；s1112：储能协调控制器设置变流器pcs充电时段与充电功率，到达充电时段，观察变流器pcs充电功率；s1113：根据充电起止时间、变流器pcs充电时间段内累计电量值，计算实际充电功率；s1114：更改充电时间与充电功率，重复步骤s1112、s1113测试；s1115：根据测试结果，计算充电功率误差，误差=（变流器pcs充电功率设定值-实际充电功率）/变流器pcs充电功率设定值*100%，要求充电功率误差满足≤10%。
30.放电测试的步骤具体如下：s1121：储能系统上电运行；s1122：储能协调控制器设置变流器pcs放电时段与放电功率，到达放电时段，观察变流器pcs放电功率；s1123：根据放电起止时间、变流器pcs放电时间段内累计电量值，计算实际放电功率；s1124：更改放电时间与放电功率，重复步骤s1122、s1123测试；s1125：根据测试结果，计算放电功率误差，误差=（变流器pcs放电功率设定值-实际放电功率）/变流器pcs放电功率设定值*100%，要求放电功率误差满足≤10%。
31.对储能系统需量管理的测试步骤如下：s121：储能系统上电运行；s122：储能协调控制器控制变流器pcs输出功率为0，通过储能协调控制器读取pcc点园区消耗功率为a kw；
s123：储能协调控制器控制变流器pcs输出功率为ckw，通过储能协调控制器读取pcc点功率为bkw；s124：计算误差=（（（a-c）-b）/（a-c））*100%，若误差满足≤10%，则认为需量管理满足要求。
32.对储能系统负荷投切需量管理的测试步骤如下：s131：储能系统上电运行；s132：储能协调控制器控制变流器pcs输出功率为0，通过储能协调控制器读取pcc点园区消耗功率为akw；s133：储能协调控制器设置（a+c）kw为需量容量的阀值，并启动储能系统；s134：投切p0的负荷，并查看pcc点功率值b，如果pcc点功率bkw小于（a+c）kw，则需量管理满足要求。
33.对储能系统功率因数的测试方法如下：按需求投切配电台区内两台无功补偿装置，以测试功率因数调节功能；先将功率因数投退控制字设置为1，并设定功率因数设定值，功率因数设定值在0~1；若此时pcc点功率因数小于设定值，则会通过调整变流器pcs无功，使得pcc点功率因数向设定值方向调节；若此时pcc点功率因数大于设定值，则不做任何调整。
34.功率因数的测试步骤如下：s141：储能系统上电运行，先将功率因数投退控制字设置为1，观察此时pcc点功率因数；并设定功率因数设定值为大于pcc点实际功率因数值1；此时因为pcc点功率因数大于设定值，观察是否通过调整变流器pcs无功，使得pcc点功率因数向功率因数设定值方向调节，或者观察变流器pcs无功显示值是否符合两个功率因数之间的无功功率差值；s142：根据测试结果，计算误差=（pcc点功率因数设定值-pcc点调节后的功率因数）/pcc点功率因数设定值*100%；观察误差是否满足≤5%。
35.对储能系统削峰填谷+需量管理测试的步骤如下：s151：储能系统上电运行；s152:电能需量计算，是由电能表计算得到；s153:设置峰谷期间和对应需量容量阀值，根据用户每月电能表最大需求量值，结合储能设备的功率值给定。
36.s2：将储能系统进行模拟运行分析获取需求阈值，所述阈值用于指导储能系统的控制策略的制定。
37.将储能系统进行模拟运行分析获取需求阈值的具体步骤如下：s21：按各地电价机制，进行在线运行；以广西电价机制为例，选择冷链物流，峰时段价格不上浮，峰时段和平时段均按0.6259元执行，谷时段按0.333862元执行，峰谷差价达到0.292038元。每天峰谷时段设置为峰平谷时段各8小时，高峰时段为9：00—12：00、18：00—23：00，平段为7：00—9：00、12：00—18：00，低谷时段为00：00—7：00、23：00—24：00。最大需量为34元/千瓦*月；广西变压器容量27.5元/千伏安*月。
38.s22：从计量自动化系统获取整月电量数据，计算该月的电费；s23：按需量管理、削峰填谷或需量管理+削峰填谷后模拟电费计算，得到该储能系统的需量阀值，需求阈值和节省电费额度成反比关系，用于指导储能系统的控制策略的制
定。
39.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
40.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
41.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法，所述储能系统包括分布式储能单位es、变流器pcs、升压变压器和电网，其特征在于：包括以下步骤：s1：对储能系统削峰填谷、需量管理、负荷投切需量管理、功率因数、削峰填谷+需量管理进行在线测试；s2：将储能系统进行模拟运行分析获取需求阈值，所述阈值用于指导储能系统的控制策略的制定。2.根据权利要求1所述的一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法，其特征在于：所述步骤s1中对储能系统削峰填谷进行在线测试具体为：储能协调控制器设置充放时间，充放功率，屏蔽需量管理和功率因数功能，充电测试和放电测试按设置充放时间和设置充放功率进行充放电测试。3.根据权利要求2所述的一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法，其特征在于：所述充电测试的步骤具体如下：s1111储能系统上电运行；s1112：储能协调控制器设置变流器pcs充电时段与充电功率，到达充电时段，观察变流器pcs充电功率；s1113：根据充电起止时间、变流器pcs充电时间段内累计电量值，计算实际充电功率；s1114：更改充电时间与充电功率，重复步骤s1112、s1113测试；s1115：根据测试结果，计算充电功率误差，误差=（变流器pcs充电功率设定值-实际充电功率）/变流器pcs充电功率设定值*100%，要求充电功率误差满足≤10%。4.根据权利要求2所述的一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法，其特征在于：所述放电测试的步骤具体如下：s1121：储能系统上电运行；s1122：储能协调控制器设置变流器pcs放电时段与放电功率，到达放电时段，观察变流器pcs放电功率；s1123：根据放电起止时间、变流器pcs放电时间段内累计电量值，计算实际放电功率；s1124：更改放电时间与放电功率，重复步骤s1122、s1123测试；s1125：根据测试结果，计算放电功率误差，误差=（变流器pcs放电功率设定值-实际放电功率）/变流器pcs放电功率设定值*100%，要求放电功率误差满足≤10%。5.根据权利要求1所述的一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法，其特征在于：所述步骤s1中对储能系统需量管理的测试步骤如下：s121：储能系统上电运行；s122：储能协调控制器控制变流器pcs输出功率为0，通过储能协调控制器读取pcc点园区消耗功率为a kw；s123：储能协调控制器控制变流器pcs输出功率为ckw，通过储能协调控制器读取pcc点功率为bkw；s124：计算误差=（（（a-c）-b）/（a-c））*100%，若误差满足≤10%，则认为需量管理满足要求。6.根据权利要求1所述的一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法，其特征在于：所述步骤s1中对储能系统负荷投切需量管理的测试步骤如下：
s131：储能系统上电运行；s132：储能协调控制器控制变流器pcs输出功率为0，通过储能协调控制器读取pcc点园区消耗功率为akw；s133：储能协调控制器设置（a+c）kw为需量容量的阀值，并启动储能系统；s134：投切p0的负荷，并查看pcc点功率值b，如果pcc点功率bkw小于（a+c）kw，则需量管理满足要求。7.根据权利要求1所述的一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法，其特征在于：所述步骤s1中对储能系统功率因数的测试方法如下：按需求投切配电台区内两台无功补偿装置，以测试功率因数调节功能；先将功率因数投退控制字设置为1，并设定功率因数设定值，功率因数设定值在0~1；若此时pcc点功率因数小于设定值，则会通过调整变流器pcs无功，使得pcc点功率因数向设定值方向调节；若此时pcc点功率因数大于设定值，则不做任何调整。8.根据权利要求1所述的一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法，其特征在于：所述功率因数的测试步骤如下：s141：储能系统上电运行，先将功率因数投退控制字设置为1，观察此时pcc点功率因数；并设定功率因数设定值为大于pcc点实际功率因数值1；此时因为pcc点功率因数大于设定值，观察是否通过调整变流器pcs无功，使得pcc点功率因数向功率因数设定值方向调节，或者观察变流器pcs无功显示值是否符合两个功率因数之间的无功功率差值；s142：根据测试结果，计算误差=（pcc点功率因数设定值-pcc点调节后的功率因数）/pcc点功率因数设定值*100%；观察误差是否满足≤5%。9.根据权利要求1所述的一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法，其特征在于：所述步骤s1中对储能系统削峰填谷+需量管理测试的步骤如下：s151：储能系统上电运行；s152:电能需量计算；s153:设置峰谷期间和对应需量容量阀值。10.根据权利要求1所述的一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法，其特征在于：所述步骤s2中将储能系统进行模拟运行分析获取需求阈值的具体步骤如下：s21：按各地电价机制，进行在线运行；s22：从计量自动化系统获取整月电量数据，计算该月的电费；s23：按需量管理、削峰填谷或需量管理+削峰填谷后模拟电费计算，得到该储能系统的需量阀值，用于指导储能系统的控制策略的制定。

技术总结
本发明涉及储能系统控制技术领域，特别是涉及一种可用于储能系统控制策略的在线测试方法。本发明简单易用，该方法解决储能系统控制策略的系统适应性，发现储能系统控制策略的准确性，通过模拟运行分析获取需求阈值，用于指导储能系统控制策略的制定，具有很强的适用性和灵活性，在线测试方法指导储能系统削峰填谷+需量管理，而需量管理收益体现在降低用户基本电费，用户获得实实在在的收益，同时控制策略协助储能系统能够通过低储高发直接获利，在提髙电力设备利用率、降低供电成本、促进新能源利用等方面的同时，自身获得经济收益，达到一举多得的效果。到一举多得的效果。到一举多得的效果。


技术研发人员：郭敏 吴宁 肖静 韩帅 林锐 阮诗雅
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/3/8