CN109412184B - 一种多分支储能控制装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多分支储能控制装置与方法，涉及微电网***技术领域。该多分支储能控制装置包括母线、变换设备组与储能设备组，变换设备组包括至少两个变换设备，储能设备组包括至少两个储能设备，每个变换设备均与一个储能设备电连接，每个变换设备均与母线电连接，并用于依据母线的电压值、预设的目标电压值确定变换设备组的工作状态。本发明提供的多分支储能控制装置与方法具有实现动态实时的更加灵活的储能配置，进而充分的利用储能设备的优势，提升储能***的使用寿命的优点。

Description

一种多分支储能控制装置与方法

技术领域

本发明涉及微电网***技术领域，具体而言，涉及一种多分支储能控制装置与方法。

背景技术

在带有储能***的分布式可再生能源发电***中，通常选用蓄电池作为储能元件，同时采用多分支储能协同方式进行储能或放电。

但是，对于目前的多分支储能协同调度策略，无法实现各储能设备的灵活配置。

有鉴于此，如何解决上述问题，是本领域技术人员关注的重点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多分支储能控制装置，以解决现有技术中无法实现各储能设备的灵活配置的问题。

本发明的另一目的在于提供一种多分支储能控制方法，以解决现有技术中无法实现各储能设备的灵活配置的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种多分支储能控制装置，所述多分支储能控制装置包括母线、变换设备组与储能设备组，所述变换设备组包括至少两个变换设备，所述储能设备组包括至少两个储能设备，每个所述变换设备均与一个所述储能设备电连接，每个所述变换设备均与所述母线电连接，并用于依据所述母线的电压值、预设的目标电压值确定所述变换设备组的工作状态。

进一步地，每个所述变换设备用于依据所述母线的电压值与预设的目标电压值之间的差值、以及依据所述预设的目标电压值确定的比较值进行比较，以确定第一标志位，每个所述变换设备还用于依据所述第一标志位的值确定所述变换设备组的工作状态。

进一步地，所述至少两个变换设备之间通信连接，每个所述变换设备用于获取其它变换设备的地址，每个所述变换设备还用于当所述第一标志位的值为第一预设值时，依据所述其它变换设备的地址与本身的地址确定第二标志位，并依据所述第二标志位的值确定工作模式。

进一步地，所述工作模式包括第一工作模式与第二工作模式，每个所述变换设备还用于当所述第二标志位为第一预设值时，确定所述工作模式为第一工作模式，当所述第二标志位为第二预设值时，确定所述工作模式为第二工作模式。

进一步地，所述多分支储能控制装置包括第二总线与控制器，每个所述变换设备均与所述第二总线通信连接，所述第二总线还与所述控制器通信连接，当确定所述工作模式为第二工作模式时，所述控制器用于通过所述变换设备获取每个所述储能设备的剩余能量、剩余总能量以及所述母线的实时功率，并依据公式Pref_N＝W_N*Po/W分配每个变换设备的给定功率，以控制每个所述储能设备等比例地输入或输出功率，其中，Pref_N表示第N个变换设备的给定功率，W_N表示第N个储能设备的剩余能量，Po表示母线的实时功率，W表示剩余总能量。

进一步地，每个所述变换设备还用于当所述第一标志位的值为第二预设值时，确定工作模式为第一工作模式。

进一步地，所述多分支储能控制装置包括第一总线，所述至少两个变换设备均与所述第一总线通信连接，以使每个所述变换设备获取其它变换设备的地址。

另一方面，本发明实施例还提供了一种多分支储能控制方法，应用于多分支储能控制装置，所述多分支储能控制装置包括母线、变换设备组与储能设备组，所述变换设备组包括至少两个变换设备，所述储能设备组包括至少两个储能设备，每个所述变换设备均与一个所述储能设备电连接，每个所述变换设备均与所述母线电连接，所述多分支储能控制方法包括：

每个所述变换设备获取所述母线的电压值与预设的目标电压值，并依据所述母线的电压值、预设的目标电压值确定所述变换设备组的工作状态。

进一步地，每个所述变换设备依据所述母线的电压值与预设的目标电压值之间的差值、以及依据所述预设的目标电压值确定的比较值进行比较，并确定第一标志位，同时依据所述第一标志位的值确定所述变换设备组的工作状态；所述多分支储能控制方法还包括：

每个所述变换设备在当所述第一标志位的值为第二预设值时，确定工作模式为第一工作模式；

当所述第一标志位的值为第一预设值时，每个所述变换设备依据其它变换设备的地址与本身的地址确定第二标志位，并依据所述第二标志位的值确定工作模式。

进一步地，所述工作模式还包括第二工作模式，所述多分支储能控制装置包括第二总线与控制器，每个所述变换设备均与所述第二总线通信连接，所述第二总线还与所述控制器通信连接，当所述第二标志位为第二预设值，确定所述工作模式为第二工作模式时，所述多分支储能控制方法还包括：

所述控制器通过所述变换设备获取每个所述储能设备的剩余能量；

所述控制器依据公式Pref_N＝W_N*Po/W分配每个变换设备的给定功率，以控制每个所述储能设备等比例地输入或输出功率，其中，Pref_N表示第N个变换设备的给定功率，W_N表示第N个储能设备的剩余能量，Po表示母线的实时功率，W表示剩余总能量。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种多分支储能控制装置与方法，该多分支储能控制装置包括母线、变换设备组与储能设备组，变换设备组包括至少两个变换设备，储能设备组包括至少两个储能设备，每个变换设备均与一个储能设备电连接，每个变换设备均与母线电连接，并用于依据母线的电压值、预设的目标电压值确定变换设备组的工作状态。由于变换设备能够依据母线的电压值及预设的目标电压值确定变换设备组的工作状态，通过在不同工作状态下的运行，使得各储能设备的之间能够实现动态实时的更加灵活的储能配置，进而充分的利用储能设备的优势，提升储能***的使用寿命。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明的实施例提供的多分支储能控制装置的模块示意图。

图2示出了本发明的实施例提供的多分支储能控制装置的第一标志位判断规程图。

图3示出了本发明的实施例提供的多分支储能控制装置的第二标志位判断规程图。

图4示出了本发明的实施例提供的多分支储能控制装置的组网示意图。

图5示出了本发明的实施例提供的多分支储能控制方法的流程图。

图标：100-多分支储能控制装置；110-母线；120-变换设备组；121-变换设备；130-储能设备组；131-储能设备；140-第一总线；150-控制器；160-第二总线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参阅图1，本发明实施例提供了一种多分支储能控制装置100，该多分支储能控制装置100包括母线110、变换设备组120与储能设备组130，变换设备组120包括至少两个变换设备121，储能设备组130包括至少两个储能设备131，每个变换设备121均与一个储能设备131电连接，每个变换设备121均与母线110电连接，从而构建了整个储能***。

需要说明的是，在本实施例中，储能设备131包括蓄电池等元件，变换设备121包括DCDC变换器等设备，当然地，在其它的一些实施例中，也可采用其它的元件或设备作为储能设备131与变换设备121，本实施例对此并不做任何限定。

同时，在本实施例中，一个DCDC变换器与一个蓄电池连接，同时DCDC变换器母线110电连接，从而形成该储能***的一条分支，且该储能***的分支大于或等于两条，以实现充电与放电的分配。

由于在实际应用中，每个储能设备131的容量以及剩余电量可能不同，因此为了实现更加灵活的储能配置，进而充分的利用储能设备131的优势，提升储能***的使用寿命，本实施例提供了一种新的多分支储能控制装置100。

具体地，变换设备121能够用于依据母线110的电压值、预设的目标电压值确定变换设备组120的工作状态。其中，本实施例所述的工作状态包括一主多从工作状态以及多主机运行状态，其中，一主多从工作状态指在所有的变换设备121中，将其中一个变换设备121作为主机，将剩余的变化设备作为从机；而多主机运行状态表示所有变换设备121均作为主机，同时运行。

在本实施例中，为了确定变换设备组120的工作状态，每个变换设备121用于依据母线110的电压值与预设的目标电压值之间的差值、以及依据预设的目标电压值确定的比较值进行比较，以确定第一标志位，每个变换设备121还用于依据第一标志位的值确定变换设备组120的工作状态。

例如，请参阅图2，变换设备121在获取母线110的电压值后，将母线110的电压值与预存储的母线110的目标电压值做差值，从而能够计算出母线110的电压值与预设的目标电压值之间的差值，同时，变换设备121还会将该差值与比较值进行比较，以确定第一标志位的值，其中，Udc_ref表示目标电压值，Udc为母线110的电压值，ΔUdc表示比较值，0.05Udc_ref表示比较值，可以理解的，比较值由预设定的目标电压值确定，在本实施例中，比较值等于0.05*目标电压值，当然的，其它的一些实施例中比较值也可以为其它数值，本实施例对此并不做任何限定。其中，当差值的绝对值大于或等于比较值时，第一标志位取值为1，当差值的绝对值小于比较值时，第一标志为的取值为0。

同时，还需要说明的是，在变换设备121设置有第一预设值与第二预设值，其中第一预设值为1，第二预设值为0，当然地，在其它的一些实施例中，第一预设值与第二预设值也可以定义为其它值，仅需与第一标志位进行匹配即可。同时，当第一标志位等于第一预设值时，则变换设备组120的工作状态为一主多从工作状态，而当第一标志位等于第二预设值时，该变换设备组120的工作状态为多主机运行工作状态。并且，在确定了变换设备组120的工作状态后，即可依据该工作状态确定工作模式。

在本实施例中，工作模式包括第一工作模式与第二工作模式，其中，第一工作模式指恒功率模式，第二工作模式指恒电压模式，并且，恒功率模式指储能设备131在充电与放电过程中，按照固定的功率进行充放电，而恒电压模式指储能设备131在充电与放电过程中，按照恒定的电压进行充放电。当变换设备121在确定第一标志位的值为第二预设值时，即工作状态为多主机运行状态，各个变换设备121确定的工作模式均为第一工作模式，即均为恒功率模式。

当在确定变换设备组120的工作状态为一主多从工作状态时，需要确定主机与从机，并且，为了实现均流的效果，主机工作模式需设置为第二工作模式，而从机的工作模式需设置为第一工作模式。

具体地，本实施例通过计算第二标志位的方式确定变换设备121的工作模式，其中，当第一标志位的值为第一预设值时，依据其它变换设备121的地址与本身的地址确定第二标志位，并依据第二标志位的值确定工作模式。

在本实施例中，变换设备121之间均通信连接，每个变换设备121均设置有地址，且每个变换设备121能够获取其它变换设备121的地址，每个变换设备121通过判断地址实现第二标志位的确定。

具体地，在本实施例中，多分支储能控制装置100包括第一总线140，每个变换设备121均与第一总线140通信连接，以使每个变换设备121获取其它变换设备121的地址。其中，本实施例所述的第一总线140包括CAN总线。

对于第二标志位的确定方式为：

请参阅图3，变换设备121通过CAN总线实现各设备的并机地址识别，并保存最小并机地址N_min，然后每个DCDC变换器根据自身设置的并机地址N，与当前最小并机地址N_min进行比较，当N＝N_min时，DCDC变换器返回第二标志位S2＝0，此时第二标志位为第二预设值时，确定工作模式为第二工作模式，即恒电压模式，该变换设备121为主机；而当N>N_min时，DCDC变换器返回工作模式标志位S2＝1，即对应的变换设备121为从机，确定工作模式为第一工作模式，即恒功率模式。

即在本实施例中，将地址最小的变换设备121作为主机，并将其它变换设备121作为从机。

进一步地，为了实现在充电或者放电过程中，多分支储能控制装置100能够实现等比例的进行充放电，以延长多分支存储装置中各存储设备的寿命，请参阅图4，本实施例提供的多分支储能控制装置100包括第二总线160与控制器150，每个变换设备121均与第二总线160通信连接，第二总线160还与控制器150通信连接，其中，本实施例提供的第二总线160包括但不限于485总线。

同时，本实施例所述的变换设备121的地址为控制器150设置给变换设备121的并机地址，且控制器150包括但不限于MGC(Microgrid Controller，微网控制器)。控制器150能够通过变换设备121获取每个储能设备131的剩余能量、剩余总能量以及母线110的实时功率，并且，当工作模式为第二工作模式时，为了实现恒电压模式进行充放电，控制器150会依据公式Pref_N＝W_N*Po/W分配每个变换设备121的给定功率，以控制每个储能设备131等比例地输入或输出功率，其中，Pref_N表示第N个变换设备121的给定功率，W_N表示第N个储能设备131的剩余能量，Po表示母线110的实时功率，W表示剩余总能量。

需要说明的是，本实施例所述的等比例，指每个变换设备121在单位之间内的充放电的值占该变换设备121的储能总值均相等。

通过多分支储能的协从管理，达到维持直流母线110电压稳定时间最长的目的；既可以实现多分支储能控制装置100充放电运行控制策略，又可以实现各变换设备121协调控制直流母线110稳定的目的。

第二实施例

请参阅图5，本发明实施例还提供了一种多分支储能控制方法，应用于第一实施例所述的多分支储能控制装置100，该多分支储能控制装置100包括母线110、变换设备组120与储能设备组130，变换设备组120包括至少两个变换设备121，储能设备组130包括至少两个储能设备131，每个变换设备121均与一个储能设备131电连接，每个变换设备121均与母线110电连接，该多分支储能控制方法包括：

步骤S101，每个变换设备121获取母线110的电压值与预设的目标电压值，并依据母线110的电压值、预设的目标电压值确定变换设备组120的工作状态。

其中，步骤S101包括：

子步骤S1011，依据母线110的电压值与预设的目标电压值之间的差值、以及依据预设的目标电压值确定的比较值进行比较，以确定第一标志位。

子步骤S1012，判断第一标志位是否为第二预设值，如果是，则执行子步骤S1013，如果否，则执行子步骤S1014。

步骤S1013，确定工作状态为第一工作状态。

在本实施例中，当每个变换设备121在当第一标志位的值为第二预设值时，确定工作模式为第一工作模式。即第一工作状态即为多主机运行状态，可直接确定变换设备121的工作模式为恒功率工作模式。

子步骤S1014，确定工作状态为第二工作状态。

步骤S102，计算每个变换设备121的第二标志位的值。

当第一标志位的值为第一预设值时，每个变换设备121依据其它变换设备121的地址与本身的地址确定第二标志位，并依据第二标志位的值确定工作模式。

步骤S103，判断第二标志位的值是否为第二预设值，如果否，则执行步骤S104，如果是，则执行步骤S105。

步骤S104，确定上述工作模式为第一工作模式。

步骤S105，确定上述工作模式为第二工作模式。

步骤S106，控制器150通过变换设备121获取每个储能设备131的剩余能量。

在本实施例中，多分支储能控制装置100包括控制器与第二总线，且每个变换设备121均与第二总线通信连接，控制器也与第二总线通信连接，当确定工作模式为第二工作模式时，为了实现恒电压模式进行充放电，控制器会获取每个储能设备131的剩余能量，同时还会获取所有储能设备131的剩余总能量以及母线110的实时功率。

步骤S107，控制器150依据母线110的实时功率、每个储能设备131的剩余能量分配每个变换设备121的给定功率，以控制每个储能设备131等比例地输入或输出功率。

在本实施例中，控制器依据公式Pref_N＝W_N*Po/W分配每个变换设备的给定功率，以控制每个储能设备等比例地输入或输出功率，其中，Pref_N表示第N个变换设备的给定功率，W_N表示第N个储能设备的剩余能量，Po表示母线的实时功率，W表示剩余总能量。

综上所述，本发明提供了一种多分支储能控制装置与方法，该多分支储能控制装置包括母线、变换设备组与储能设备组，变换设备组包括至少两个变换设备，储能设备组包括至少两个储能设备，每个变换设备均与一个储能设备电连接，每个变换设备均与母线电连接，并用于依据母线的电压值、预设的目标电压值确定变换设备组的工作状态。由于变换设备能够依据母线的电压值及预设的目标电压值确定变换设备组的工作状态，通过在不同工作状态下的运行，使得各储能设备的之间能够实现动态实时的更加灵活的储能配置，进而充分的利用储能设备的优势，提升储能***的使用寿命。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (7)

1.一种多分支储能控制装置，其特征在于，所述多分支储能控制装置包括母线、变换设备组与储能设备组，所述变换设备组包括至少两个变换设备，所述储能设备组包括至少两个储能设备，每个所述变换设备均与一个所述储能设备电连接，每个所述变换设备均与所述母线电连接，并用于依据所述母线的电压值、预设的目标电压值确定所述变换设备组的工作状态；其中，

每个所述变换设备用于依据所述母线的电压值与预设的目标电压值之间的差值、以及依据所述预设的目标电压值确定的比较值进行比较，以确定第一标志位，每个所述变换设备还用于依据所述第一标志位的值确定所述变换设备组的工作状态；所述工作状态包括一主多从工作状态以及多主机运行状态；所述至少两个变换设备之间通信连接，每个所述变换设备用于获取其它变换设备的地址，每个所述变换设备还用于当所述第一标志位的值为第一预设值时，依据所述其它变换设备的地址与本身的地址确定第二标志位，并依据所述第二标志位的值确定工作模式；所述工作模式包括恒功率模式和恒电压模式。

2.如权利要求1所述的多分支储能控制装置，其特征在于，所述工作模式包括第一工作模式与第二工作模式，每个所述变换设备还用于当所述第二标志位为第一预设值时，确定所述工作模式为第一工作模式，当所述第二标志位为第二预设值时，确定所述工作模式为第二工作模式。

3.如权利要求2所述的多分支储能控制装置，其特征在于，所述多分支储能控制装置包括第二总线与控制器，每个所述变换设备均与所述第二总线通信连接，所述第二总线还与所述控制器通信连接，当确定所述工作模式为第二工作模式时，所述控制器用于通过所述变换设备获取每个所述储能设备的剩余能量、剩余总能量以及所述母线的实时功率，并依据公式Pref_N＝W_N*Po/W分配每个变换设备的给定功率，以控制每个所述储能设备等比例地输入或输出功率，其中，Pref_N表示第N个变换设备的给定功率，W_N表示第N个储能设备的剩余能量，Po表示母线的实时功率，W表示剩余总能量。

4.如权利要求1所述的多分支储能控制装置，其特征在于，每个所述变换设备还用于当所述第一标志位的值为第二预设值时，确定工作模式为第一工作模式。

5.如权利要求1所述的多分支储能控制装置，其特征在于，所述多分支储能控制装置包括第一总线，所述至少两个变换设备均与所述第一总线通信连接，以使每个所述变换设备获取其它变换设备的地址。

6.一种多分支储能控制方法，其特征在于，应用于多分支储能控制装置，所述多分支储能控制装置包括母线、变换设备组与储能设备组，所述变换设备组包括至少两个变换设备，所述储能设备组包括至少两个储能设备，每个所述变换设备均与一个所述储能设备电连接，每个所述变换设备均与所述母线电连接，所述多分支储能控制方法包括：

每个所述变换设备获取所述母线的电压值与预设的目标电压值，并依据所述母线的电压值、预设的目标电压值确定所述变换设备组的工作状态；其中，

每个所述变换设备依据所述母线的电压值与预设的目标电压值之间的差值、以及依据所述预设的目标电压值确定的比较值进行比较，并确定第一标志位，同时依据所述第一标志位的值确定所述变换设备组的工作状态；所述多分支储能控制方法还包括：

每个所述变换设备在当所述第一标志位的值为第二预设值时，确定工作模式为第一工作模式；

当所述第一标志位的值为第一预设值时，每个所述变换设备依据其它变换设备的地址与本身的地址确定第二标志位，并依据所述第二标志位的值确定工作模式。

7.如权利要求6所述的多分支储能控制方法，其特征在于，所述工作模式还包括第二工作模式，所述多分支储能控制装置包括第二总线与控制器，每个所述变换设备均与所述第二总线通信连接，所述第二总线还与所述控制器通信连接，当所述第二标志位为第二预设值，确定所述工作模式为第二工作模式时，所述多分支储能控制方法还包括：

所述控制器通过所述变换设备获取每个所述储能设备的剩余能量；

所述控制器依据公式Pref_N＝W_N*Po/W分配每个变换设备的给定功率，以控制每个所述储能设备等比例地输入或输出功率，其中，Pref_N表示第N个变换设备的给定功率，W_N表示第N个储能设备的剩余能量，Po表示母线的实时功率，W表示剩余总能量。

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