一种光伏储能系统的能量管理方法与流程

本发明涉及光伏储能，特别是一种光伏储能系统的能量管理方法。

背景技术：

1、微电网是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，能够实现自我控制、保护和管理，既可以与外部电网运行，也可以孤立运行。微电网是大电网的有力补充，是智能电网的重要组成部分，在工商业区域、城市片区及偏远地区有广泛的应用前景，随着微电网关键技术研发的逐步推进，微电网将进入快速发展期。

2、由于太阳能分布的广泛性，以及光伏发电的日益成熟，光伏微电网在微电网中占据十分重要的位置，光伏发电受天气、时间、季节等多种因素的影响，具有较强的波动性，对于光伏发电产生的电能，需要依靠储能装置进行存储和释放，来解决光伏发电的波动性。但是，现有的储能管理方法需要基于实时检测数据进行控制，调节控制具有滞后性，无法很好地消纳光伏发电产生的电能。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中储能管理方法的调节控制具有滞后性，电能消纳能力差的技术问题，本发明提出的光伏储能系统的能量管理方法包括如下步骤：

2、s1、建立光伏发电预测模型和用电负载预测模型；

3、s2、通过光伏发电预测模型输出第一预设时间间隔内的光伏发电功率曲线，通过用电负载预测模型输出第一预设时间间隔内的用电负载功率曲线，从零开始计时；

4、s3、根据光伏发电功率曲线确定稳定时间段和波动时间段，设置稳定时间段和波动时间段的储能模式；

5、s4、基于设置的储能模式进行储能控制，采集并记录实际的光伏发电功率和用电负载功率，判断计时时间是否等于第一预设时间间隔，如果等于，进入s5；

6、s5、将记录的实际的光伏发电功率和用电负载功率作为训练数据，继续训练光伏发电预测模型和用电负载预测模型，训练结束后，返回s2。

7、优选的，所述凝聚态电池由多个凝聚态电池单体并联组成，每个凝聚态电池单体具有特定的凝聚态编号，所述锂离子液流电池由多个锂离子液流电池单体并联组成，每个锂离子液流电池单体具有特定的液流电池编号，所述超级电容器由多个超级电容器单体并联组成，每个超级电容器单体具有特定的电容编号。

8、优选的，每个凝聚态电池单体具有控制开关，能够控制凝聚态电池单体是否接入凝聚态电池进行工作，每个锂离子液流电池单体具有控制开关，能够控制锂离子液流电池单体是否接入锂离子液流电池进行工作，每个超级电容器单体具有控制开关，能够控制超级电容器单体是否接入超级电容器进行工作。

9、优选的，所述s3中，根据光伏发电功率曲线确定稳定时间段和波动时间段的具体过程为将光伏发电功率曲线按照单位时间间隔划分为多个单位时间段，将各个单位时间段标记为功率平衡、功率调节、或者功率波动，将标记相同的单位时间段进行合并，获得合并后的标记时间段，将标记为功率调节的标记时间段作为稳定时间段，将标记为功率波动的标记时间段作为波动时间段。

10、优选的，所述s3中，对单位时间段进行标记的具体过程为计算单位时间段内的光伏发电功率平均值，计算单位时间段内各个功率节点相对于光伏发电功率平均值的变化百分比，选取变化百分比的绝对值中的最大值，若最大值大于第一变化阈值，则将单位时间段标记为功率波动，否则，获取用电负载功率曲线，选取与单位时间段对应的部分，计算对应的用电负载功率平均值，如果光伏发电功率平均值与用电负载功率平均值的差值小于第二变化阈值，将单位时间段标记为功率平衡，否则，将单位时间段标记为功率调节。

11、优选的，所述s3中，设置稳定时间段的储能模式的具体过程为筛选稳定时间段内的光伏发电功率最小值，在用电负载功率曲线中选取与稳定时间段对应的部分，筛选其中的用电负载功率最大值，计算光伏发电功率最小值和用电负载功率最大值的差值绝对值，将其作为功率调节大小，计算稳定时间段的间隔时长，若间隔时长大于第一时间阈值，选择锂离子液流电池作为储能调节模块，锂离子液流电池基于功率调节大小进行控制，若间隔时长小于等于第一时间阈值，选择凝聚态电池和锂离子液流电池作为储能调节模块，将功率调节大小均分为第一功率调节大小和第二功率调节大小，凝聚态电池基于第一功率调节大小进行控制，锂离子液流电池基于第二功率调节大小进行控制。

12、优选的，所述s3中，设置波动时间段的储能模式的具体过程为筛选波动时间段内的光伏发电功率最大值、光伏发电功率最小值和光伏发电功率平均值，计算光伏发电功率最大值和光伏发电功率平均值的第一差值，计算光伏发电功率平均值和光伏发电功率最小值的第二差值，选取第一差值和第二差值中的较大值作为波动调节大小，选取超级电容器作为波动调节模块，超级电容器基于波动调节大小进行控制，在用电负载功率曲线中选取与稳定时间段对应的部分，计算对应的用电负载功率平均值，将光伏发电功率平均值和用电负载功率平均值的差值绝对值作为功率调节大小，选择凝聚态电池作为储能调节模块，凝聚态电池基于功率调节大小进行控制。

13、优选的，所述s4中，凝聚态电池基于功率调节大小进行控制的过程为按照单位时间间隔将稳定时间段或波动时间段划分为多个单位时间段，当时间到达单位时间段的起始点时，根据光伏发电功率曲线计算单位时间段内的光伏发电功率平均值，根据用电负载功率曲线计算单位时间段内的用电负载功率平均值，在光伏发电功率平均值大于用电负载功率平均值的情况下，根据功率调节大小确定需要调用的凝聚态电池单体数量，如果凝聚态电池单体未工作序列中的单体数量大于等于需要调用的凝聚态电池单体数量，将从凝聚态电池单体未工作序列中选择凝聚态电池单体作为工作单体，将工作单体从凝聚态电池单体未工作序列中删除，基于工作单体进行能量存储，如果凝聚态电池单体未工作序列中的单体数量小于需要调用的凝聚态电池单体数量，计算两者的差值作为单体补充数量，按照储电量小于第一设定阈值的标准从凝聚态电池单体工作序列中选择符合要求的凝聚态电池单体作为备选单体，直至备选单体的数量等于单体补充数量，将凝聚态电池单体未工作序列中的单体和备选单体作为工作单体，将工作单体从凝聚态电池单体未工作序列和凝聚态电池单体工作序列中删除，基于工作单体进行能量存储，在光伏发电功率平均值小于用电负载功率平均值的情况下，根据功率调节大小确定需要调用的凝聚态电池单体数量，按照储电量大于第二设定阈值的标准从凝聚态电池单体工作序列中选择符合要求的凝聚态电池单体作为备选单体，直至备选单体的数量等于需要调用的凝聚态电池单体数量，将备选单体作为工作单体，将工作单体从凝聚态电池单体工作序列中删除，基于工作单体进行能量补充，当时间到达单位时间段的终止点时，将工作单体的凝聚态编号添加至凝聚态电池单体工作序列的末尾。

14、优选的，所述s4中，锂离子液流电池基于功率调节大小进行控制的过程为按照单位时间间隔将稳定时间段划分为多个单位时间段，当时间到达单位时间段的起始点时，根据光伏发电功率曲线计算单位时间段内的光伏发电功率平均值，根据用电负载功率曲线计算单位时间段内的用电负载功率平均值，在光伏发电功率平均值大于用电负载功率平均值的情况下，根据功率调节大小确定需要调用的锂离子液流电池单体数量，如果锂离子液流电池单体未工作序列中的单体数量大于等于需要调用的锂离子液流电池单体数量，将从锂离子液流电池单体未工作序列中选择锂离子液流电池单体作为工作单体，将工作单体从锂离子液流电池单体未工作序列中删除，基于工作单体进行能量存储，如果锂离子液流电池单体未工作序列中的单体数量小于需要调用的锂离子液流电池单体数量，计算两者的差值作为单体补充数量，按照储电量小于第一设定阈值的标准从锂离子液流电池单体工作序列中选择符合要求的锂离子液流电池单体作为备选单体，直至备选单体的数量等于单体补充数量，将锂离子液流电池单体未工作序列中的单体和备选单体作为工作单体，将工作单体从锂离子液流电池单体未工作序列和锂离子液流电池单体工作序列中删除，基于工作单体进行能量存储，在光伏发电功率平均值小于用电负载功率平均值的情况下，根据功率调节大小确定需要调用的锂离子液流电池单体数量，按照储电量大于第二设定阈值的标准从锂离子液流电池单体工作序列中选择符合要求的锂离子液流电池单体作为备选单体，直至备选单体的数量等于需要调用的锂离子液流电池单体数量，将备选单体作为工作单体，将工作单体从锂离子液流电池单体工作序列中删除，基于工作单体进行能量补充，当时间到达单位时间段的终止点时，将工作单体的凝聚态编号添加至锂离子液流电池单体工作序列的末尾。

15、优选的，所述s4中，超级电容器基于波动调节大小进行控制的过程为按照单位时间间隔将稳定时间段划分为多个单位时间段，当时间到达单位时间段的起始点时，根据光伏发电功率曲线计算单位时间段内的光伏发电功率平均值，计算单位时间段内各个功率节点中功率大于光伏发电功率平均值的节点所占的第一比例，在第一比例大于判断阈值的情况下，根据波动调节大小确定需要调用的超级电容器单体数量，如果超级电容器单体未工作序列中的单体数量大于等于需要调用的超级电容器单体数量，将从超级电容器单体未工作序列中选择超级电容器单体作为工作单体，将工作单体从超级电容器单体未工作序列中删除，基于工作单体进行能量存储，如果超级电容器单体未工作序列中的单体数量小于需要调用的超级电容器单体数量，计算两者的差值作为单体补充数量，按照储电量小于第一设定阈值的标准从超级电容器单体工作序列中选择符合要求的超级电容器单体作为备选单体，直至备选单体的数量等于单体补充数量，将超级电容器单体未工作序列中的单体和备选单体作为工作单体，将工作单体从超级电容器单体未工作序列和超级电容器单体工作序列中删除，基于工作单体进行能量存储，在第一比例小于判断阈值的情况下，根据波动调节大小确定需要调用的超级电容器单体数量，按照储电量大于第二设定阈值的标准从超级电容器单体工作序列中选择符合要求的超级电容器单体作为备选单体，直至备选单体的数量等于需要调用的超级电容器单体数量，将备选单体作为工作单体，将工作单体从超级电容器单体工作序列中删除，基于工作单体进行能量补充，当时间到达单位时间段的终止点时，将工作单体的凝聚态编号添加至超级电容器单体工作序列的末尾。

16、相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

17、光伏储能系统采用混合储能结构，预测光伏微电网的工作状态，提前设置对应的储能模式，使得储能控制更加及时灵活。