储能型电能调控装置的容量配置方法、装置、电子设备和介质

本技术属于船舶岸电，尤其涉及一种储能型电能调控装置的容量配置方法、装置、电子设备和介质。

背景技术：

1、建设船舶岸电码头是拓展电能替代广度深度、加快提升全社会电气化水平的重要举措。随着岸电设施覆盖率的提高，大量浮吊承担完成装卸、搬运货物等操作。当多台浮吊同时工作时，浮吊内部的异步电机同时启动，导致产生的冲击电流叠加，从而造成冲击性功率问题。

2、目前，针对冲击性功率问题，常用的方法有2种，第1种是进行变压器扩容改造，提高其额定容量；第2种是整定继电器保护值，根据特定周期内的实测数据重新整定定时限过电流保护值和定时限过负荷保护值。但是两种方法均不能友好匹配各种运行工况，导致港口岸电系统运行成本高，自适应性差，甚至仍然存在跳闸的风险。

3、因此，如何在保证平抑负荷侧功率冲击的前提下，提高港口岸电系统自适应性，降低运行成本，成为了亟需要解决的问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种储能型电能调控装置的容量配置方法、装置、电子设备和介质，在保证平抑负荷侧功率冲击的前提下，提高港口岸电系统自适应性，降低运行成本。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种储能型电能调控装置的容量配置方法，所述储能型电能调控装置包括锂电池、dc/dc系统、ac/dc系统，所述方法包括：获取储能型电能调控装置的荷电状态、负荷侧运行工况；基于所述荷电状态、所述负荷侧运行工况，确定储能型电能调控装置的工作模式；基于所述工作模式，创建储能型电能调控装置的技术-经济模型，所述技术-经济模型包括技术模型和经济模型，所述技术模型用于平抑负荷侧出现的冲击性功率，确保岸电系统配电网功率因数达到预设阈值，所述经济模型用于确定所述储能型电能调控装置的最低成本；基于所述技术-经济模型和预设约束条件，确定所述锂电池、dc/dc系统、ac/dc系统的最佳容量。

3、在一种可能的实现方式中，所述技术模型包括锂电池储能系统模型，所述锂电池储能系统模型用于表征电池的容量荷电状态soc和电池的输出功率之间相互耦合的关系，所述锂电池储能系统模型为：

4、eb(t)＝pb(t)δt+eb(t-1)

5、

6、式中，eb(t)、soc(t)、pb(t)分别表示t时刻电池的容量、荷电状态、输出功率；δt为时间间隔；γb、γdc、γpcs分别表示锂电池充放电效率、dc/dc变换器工作效率、ac/dc储能变流器工作效率。

7、在一种可能的实现方式中，所述技术模型还包括储能变流器模型，所述储能变流器模型为：

8、spcs≥[min(si)-st](i＝0～tii&si＞st)

9、式中，spcs为储能变流器容量，si(i＝0～tιι)为将会造成变压器继电保护装置误动作的冲击性功率，si为会造成变压器继电保护装置误动作的冲击性功率，tii为定时限电流保护ii段动作时间整定值。

10、在一种可能的实现方式中，所述经济模型包括成本模型和收益模型，成本模型包括装置购置成本、维护成本以及锂电池更换成本；收益模型包括安装所述储能型电能调控装置的容量配置之后，供配电系统功率因数提升带来的电费奖励、电费惩罚和系统回收收益，所述经济模型为：

11、

12、式中，ctotal表征成本模型，btotal表征收益模型，表征锂电池容量，用于表征锂电池输出的额定功率，锂电池的最大额定功率为dc/dc系统的容量，spcs表征ad/dc系统的容量。

13、在一种可能的实现方式中，所述预设约束条件包括锂电池功率约束、荷电状态约束、功率因数控制目标约束和容量约束；

14、所述锂电池功率约束为：

15、

16、式中，pb为锂电池功率，为正表示放电，为负表示充电；

17、所述荷电状态约束为：

18、socmin≤soc(t)≤socmax

19、式中，soc表征锂电池荷电状态；

20、所述功率因数控制目标约束为：

21、

22、式中，favg表征一个月时间内的平均功率因数，∫pnet-mdt表征一个月时间内有功功率对时间的积分，∫qnet-mdt表征一个月时间内无功功率对时间的积分；

23、所述容量约束为：

24、

25、式中，δemax表征冲击性功率超过变压器额定容量以上的容量。

26、在一种可能的实现方式中，当岸电系统配电网功率因数达到预设阈值时，所述锂电池额定输出的功率为：

27、

28、式中，sload表征负荷视在功率，γb、γdc、γpcs、sload为已知量，pf*表征功率因数控制目标，表征锂电池额定输出功率。

29、在一种可能的实现方式中，所述荷电状态分为三类：socmid≤soc≤socmax、socmin≤soc≤socmid、soc≤socmin；所述负荷侧运行工况分为三类：sload≥st、λst≤sload＜st、sload＜λst，st表征变压器额定容量；所述工作模式包括平抑功率冲击、预防高峰功率、降低线路损耗、提升经济收益、延缓电池老化、充电限幅储能。

30、第二方面，本技术实施例提供了一种储能型电能调控装置的容量配置装置，所述储能型电能调控装置包括锂电池、dc/dc系统、ac/dc系统，所述装置包括：获取模块，用于获取储能型电能调控装置的荷电状态、负荷侧运行工况；确定模块，用于基于所述荷电状态、所述负荷侧运行工况，确定储能型电能调控装置的工作模式；创建模块，用于创建储能型电能调控装置的技术-经济模型，所述技术-经济模型包括技术模型和经济模型，所述技术模型用于平抑负荷侧出现的冲击性功率，确保岸电系统配电网功率因数达到预设阈值，所述经济模型用于确定所述储能型电能调控装置的最低成本；所述确定模块，还用于基于所述技术-经济模型和预设约束条件，确定所述锂电池、dc/dc系统、ac/dc系统的最佳容量。

31、第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第二方面或其中任意一种实现方式所述的方法。

32、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第二方面或其中任意一种实现方式所述的方法。

33、第五方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述第一方面或其中任意一种实现方式所述的方法。

34、本技术通过分析冲击性负荷运行特征，研究负荷侧运行工况与功率因数控制目标之间的关系，根据电池荷电状态与负荷运行工况，提出储能型电能调控装置多类型运行工况自适应容量设计的补偿控制策略，建立储能型电能调控装置技术-经济模型，与现有技术中仅仅保证平抑负荷侧功率冲击相比，本技术通过技术模型平抑负荷侧出现的冲击性功率，提高岸电系统配电网功率因数，通过建立经济模型提供了评估寿命成本和效益。该方法的有益效果为：在保证平抑负荷侧功率冲击的前提下，提升了供配电系统功率因数，得到ac/dc系统、dc/dc系统、锂电池的最佳容量设计，最终提高港口岸电系统自适应性，降低运行成本。