模块化重力储能系统的能量控制方法、装置、设备及介质

1.本发明涉及储能技术领域，具体涉及模块化重力储能系统的能量控制方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.随着为了抑制全球变暖，大力发展可再生能源并实现清洁能源变革成为当今能源领域的大趋势。然而由于风能与光伏发电具有的随机性与波动性使得大量的可再生能源接入会对电网稳定性产生不利影响。因此，为了配合可再生能源的快速发展，发展成熟可靠的大规模储能技术成为迫切需求。
3.近年来，各种储能技术蓬勃发展，其中最为成熟的储能技术是抽水蓄能技术，约占目前世界储能装机容量的90％。但抽水蓄能技术受地理条件制约严重，因此发展空间受限。
4.基于固体的重力储能(以下简称重力储能)技术是一种新型的大规模储能技术，与广为应用的抽水蓄能同属机械储能技术。不同于抽水蓄能，重力储能采用固态重物作为储能介质，通过机电设备将电能与重力势能相互转换实现储能。依据重物的形式，重力储能技术可划分为采用单个大型重物的重力储能技术与采用若干标准化模块的重力储能技术(模块化重力储能)。
5.重力储能电站采用模块化重物相比独立重物具有很大的优越性，包括输出功率灵活性，相关设备便于大规模批量生产与重物的选取具备更好的灵活性等。因此，模块化重力储能技术得到越来越多的关注。
6.目前模块化重力储能技术已有的研究多针对于新型技术路线的提出与技术可行性的初步验证。重力储能概念与不同技术路线的提出固然重要，但想要重力储能电站能够应用于实际电网，发挥其电网功率调节者的作用，还需要对重力储能电站的能量管理技术进行深入研究。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明提供了一种模块化重力储能系统的能量控制方法、装置、设备及介质，以解决现有的缺少对模块化重力储能电站的能量控制策略研究的问题。
8.第一方面，本发明提供了一种模块化重力储能系统的能量控制方法，模块化重力储能系统包括多个重物和多个堆垛平台，方法包括：获取多个重物和多个堆垛平台的分布情况以及重力储能系统的运行模式；根据运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，使得重力储能系统吸收电网多余的电能或者在电网电能不足时释放电能。
9.本发明实施例提供的模块化重力储能系统的能量控制方法，基于重力储能系统的运行模式以及重物的分布情况，采用最大高度差的方法控制重物在堆垛平台之间进行移动，实现了重力储能系统的能量控制。通过对模块化重力储能电站不同层间重物调度策略进行优化，减少重物投切次数，有效减少了模块化重力储能系统的输出功率波动问题，有利
于提高储能循环效率和电网的安全稳定运行。
10.在一种可选的实施方式中，获取多个重物和多个堆垛平台的分布情况，包括：获取多个堆垛平台的数量和有效高度；获取多个重物在多个堆垛平台的分布位置。
11.在一种可选的实施方式中，运行模式包括储能模式和发电模式，根据运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，包括：当运行模式为储能模式时，根据分布情况将重物从最底层的非空置堆垛平台移动到最顶层的非满载堆垛平台；当运行模式为发电模式时，根据分布情况将重物从最顶层的非空置堆垛平台移动到最底层的非满载堆垛平台。
12.在一种可选的实施方式中，根据运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，使得重力储能系统吸收电网多余的电能或者在电网电能不足时释放电能，还包括：基于数量和有效高度，采用最大高度差方法生成非空置堆垛平台和非满载堆垛平台之间的移动关系；基于分布位置以及吸收或释放的电能或者确定待移动重物；根据运行模式和移动关系控制待移动重物的移动。
13.在一种可选的实施方式中，根据运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动之前，还包括：判断重力储能系统的荷电状态与预设上限及预设下限的关系；当荷电状态达到预设上限时，控制重物不进行储能模式的响应；当荷电状态达到预设下限时，控制重物不进行发电模式的响应。
14.在一种可选的实施方式中，重力储能系统的荷电状态采用如下方式确定：根据分布位置生成位置矩阵；根据数量和有效高度生成高度矩阵；根据位置矩阵、高度矩阵和单位向量的乘积确定荷电状态。
15.在一种可选的实施方式中，重物在堆垛平台上按照行列的方式排列；根据分布位置生成位置矩阵，包括：根据堆垛平台的行列上是否存有重物生成重物在每个堆垛平台上的分布位置；根据重物在每个堆垛平台上的分布位置生成位置矩阵。
16.第二方面，本发明提供了一种模块化重力储能系统的能量控制装置，模块化重力储能系统包括多个重物和多个堆垛平台，装置包括：参数获取模块，用于获取多个重物和多个堆垛平台的分布情况以及重力储能系统的运行模式；控制模块，用于根据运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，使得重力储能系统吸收电网多余的电能或者在电网电能不足时释放电能。
17.第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的模块化重力储能系统的能量控制方法。
18.第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的模块化重力储能系统的能量控制方法。
附图说明
19.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，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
20.图1是根据本发明实施例的模块化重力储能系统的能量控制方法的流程示意图；
21.图2是根据本发明实施例的模块化重力储能系统可能的架构方式示意图；
22.图3是根据本发明实施例的典型模块化重力储能架构方式示意图；
23.图4是根据本发明实施例的模块化重力储能系统控制示意图；
24.图5是根据本发明实施例的模块化复合重力储能系统的切分示意图；
25.图6是根据本发明实施例的模块化复合重力储能系统的荷电状态算例示意图；
26.图7是根据本发明实施例的荷电状态达到预设上限示意图；
27.图8是根据本发明实施例的荷电状态达到预设下限示意图；
28.图9(a)和图9(b)是根据本发明实施例的最大高差控制示意图；
29.图10是根据本发明实施例的最大高差控制下的模块化重力储能系统运行轨迹示意图；
30.图11是根据本发明实施例的能量控制策略流程图；
31.图12是根据本发明实施例的模块化重力储能系统的能量控制装置的结构框图；
32.图13是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
33.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。基于本发明中的实施例，本领域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。
34.根据本发明实施例，提供了一种模块化重力储能系统的能量控制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
35.在本实施例中提供了一种模块化重力储能系统的能量控制方法，可用于电子设备等，图1是根据本发明实施例的模块化重力储能系统的能量控制方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
36.步骤s101，获取多个重物和多个堆垛平台的分布情况以及重力储能系统的运行模式。
37.具体地，如图2所示，该模块化重力储能系统包括机械系统和电机(可再生制动系统)。其中，机械系统包括模块化的重物(质量模块)、若干高度不同的堆叠平台(为简明起见，图2中只画出两个)与机械传动系统。机械传动系统受电机驱动在不同高度的堆叠平台之间运输模块化的重物实现重力势能的储存与释放。电机是重力储能系统的核心设备，连结了重力储能系统的机械部分与电气部分，是机电能量的转换枢纽。电机具体类型可以选择包括同步电机、永磁电机、鼠笼式电机与绕线式电机，不同电机的技术经济特性不同，所采用的电机性能优劣对重力储能系统的性能有重要影响。具体可以基于实际情况选取所需类型的电机。
38.在一可选的实施方式中，如图2所示，该模块化重力储能系统还包括电气驱动系
统、入网系统和辅助补偿系统(功率型储能系统)。其中，电气驱动系统可以基于实际情况选择设置。例如，当电机直接接入电网时可以不设置电气驱动系统。电气驱动系统中设置各种类型的变换器，当采用电气驱动系统时，能够改善重力储能系统的性能。入网系统中包括变压器，入网系统的设置与所接入电网的电压等级有关，不同的入网方式也会对系统效率产生影响。另外，当在重力储能系统中设置功率型储能系统之后能够使得重力储能在并网特性上获取很大的灵活性，从而给重力储能的多机组协调控制带来很大便利。
39.当设置功率型储能系统之后，重力储能系统能够实现能量配置和功率配置，且二者之间是解耦的，即能量配置取决于机械系统，功率配置取决于电机及电气驱动系统。机械系统所包含重物块的数量以及堆垛平台的数量与高度决定了重力储能系统的储能容量。重力储能系统所包含的所有电机及其电力电子设备(即电气驱动系统中的变换器)的容量决定了系统的功率容量。在该重力储能系统中，机械系统和可再生制动系统属于核心模块，能够实现基本的重力储能；当在重力储能系统中设置入网系统和电气驱动系统，重力储能系统能够实现高性能重力储能；当在重力储能系统中设置功率型储能系统之后，该重力储能系统可作为复合重力储能系统，即可以实现系统的能量配置和功率配置。
40.对于该重力储能系统，基于各个系统中的功能以及机械系统中设置的多个模块化的重物，可以将该重力储能系统划分为若干个机组。该重力储能系统主要应用于如图3所示的两种典型的应用场景。其中，图3中左侧为面向输电网级应用的架构方案，其基本单位为面向输电网级应用的重力储能机组。图3中右侧为面向配电网级应用的方案，由配网级的重力储能机组构成。
41.对于重力储能机组，可以由监控预测系统、能量管理系统与功率控制系统实现对其控制，三个系统的关系如图4所示。这三个系统的控制功能具体可由软件如相应的程序实现。三个系统通过scada(supervisory control and data acquisition)与对应的硬件设施(即公用电网、重力储能的机械部分与电气部分)进行通信。
42.其中，功率控制系统实现了重力储能机组的核心功能即功率平衡。能量的存量(荷电状态)是运行的主要限制性因素之一，因此能量管理系统及其策略将对电站的可用性产生重要影响。监控预测系统直接对功率控制系统进行控制，其对电网状态的监控与预测能力是重力储能电站运行决策的依据所在。
43.监控预测系统(monitoring prediction system，mps)负责电网状态的实时监测，依据电网状态产生功率指令(作为组网电源时)或接收调度中心的功率指令(作为并网电源时)。除了电网的监控，该部分还对电网的状态变化进行预测以提前制定并调整重力储能电站的运行策略，从而达到最大获利的目的。其中，对于电网状态的预测可以采用相关技术实现，在此不再赘述。运行策略主要包括功率控制系统的运行策略和能量管理系统的运行策略，本发明实施例中主要涉及能量管理系统的运行策略(即采用本技术的模块化重力储能系统的能量控制方法)实现；对于功率控制系统的运行策略可以采用相关技术实现。
44.功率控制系统(power control system，pcs)负责协调重力储能电站内不同机组之间的协调运行，是机组的调度系统。pcs通过合适的控制策略(可采用相关技术中的控制策略)使得多个重力储能机组的输出功率能够跟踪目标功率指令。由于采用模块化重物，重力储能机组的输出具有波动性强的特点。
45.能量管理系统(energy management system，ems)负责重力储能电站不同重物的
协调运行，也就是重物模块的调度系统。由于涉及多重物之间的协调控制，模块化重力储能电站的ems将比基于独立重物的重力储能电站更加复杂。
46.对于该模块化重力储能系统，其机械系统中包括多个重物和多个高度不同的堆垛平台，在进行能量控制时，需要确定多个重物在多个堆垛平台的分布情况，例如，每个堆垛平台上设置有多少个重物等等。具体地，获取多个重物和多个堆垛平台的分布情况包括：获取多个堆垛平台的数量和有效高度；获取多个重物在多个堆垛平台的分布位置。
47.步骤s102，根据运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，使得重力储能系统吸收电网多余的电能或者在电网电能不足时释放电能。
48.具体地，由于重力储能系统中包括多个高度不同的堆垛平台，在任意两个高度不同的堆垛平台之间移动重物都可以实现能量的储存或释放，因此重力储能系统的能量控制(重物迁移控制)将有很多种方案。假设机组容量(即储能系统能提供的能量)相对负荷功率(即电网所需的电能)很小，即补偿的颗粒度很小。从单个机组(包括单个重物)的角度考虑，机组的最优策略是尽可能地储能或放能。因为每次机组投切都产生损耗，包括启动与停止时的固有损耗，如果能延长机组的稳定工作时间就能提高机组的整体运行效率。此外，延长机组的运行周期也利于功率控制中连续补偿与交叠补偿的多机协调控制。因此，从机组角度考虑，因此采取机组运行周期较长的能量控制策略。
49.另外从能量角度考虑，存储或释放相同的能量有多种可能的组合。比如一个重物从100米释放到地面和先后将两个重物从50米释放到地面，从能量的角度来说是等效的。由于每次启动机组都带来固有损耗，释放一个100米处重物的固有损耗将是释放两个50米处重物的一半(由于少了一次机组的启停)，并且前者的功率稳定性也优于后者(机组运行周期更长)。因此，从能量角度考虑也应该优先采用机组运行周期较长的策略。
50.综上，从机组与能量的角度均希望能采用机组运行时间较长的控制策略。当重物的运行速度一定时，即等价于采用运行高度差最大的控制策略。最大高度差控制的基本思路是每次调度重物都选取高度差最大的调度方式。由此，在进行能量控制时，若需要吸收电网多余的电能，则采用运行模式中的储能模式，将重物从最底层的非空置堆垛平台移动到最顶层的非满载堆垛平台；当电网电能不足需要释放电能时，则采用运行模式中的发电模式时，将重物从最顶层的非空置堆垛平台移动到最底层的非满载堆垛平台。从而实现基于最大高度差的能量控制。
51.本发明实施例提供的模块化重力储能系统的能量控制方法，基于重力储能系统的运行模式以及重物的分布情况，采用最大高度差的方法控制重物在堆垛平台之间进行移动，实现了重力储能系统的能量控制。通过对模块化重力储能电站不同层间重物调度策略进行优化，减少重物投切次数，有效减少了模块化重力储能系统的输出功率波动问题，有利于提高储能循环效率和电网的安全稳定运行。
52.在本实施例中提供了一种模块化重力储能系统的能量控制方法，模块化重力储能系统中包括多个重力储能机组，该流程包括如下步骤：
53.步骤s201，获取多个重物和多个堆垛平台的分布情况以及重力储能系统的运行模式；详细请参见图1所示实施例的步骤s101，在此不再赘述。
54.步骤s202，判断重力储能系统的荷电状态与预设上限及预设下限的关系；具体地，在采用最大高度差方法控制重物移动之前，还需要判断当前系统的荷电状态是否会对运行
产生限制。其中，重力储能系统的荷电状态采用如下步骤确定：
55.步骤a1，根据分布位置生成位置矩阵；具体地，在该实施例中，重物在堆垛平台上按照行列的方式排列；在生成位置矩阵时，先根据堆垛平台的行列上是否存有重物生成重物在每个堆垛平台上的分布位置；再根据重物在每个堆垛平台上的分布位置生成位置矩阵。
56.对于重力储能系统，可以是地表式结构，也可以是地下式结构。其中，地表式结构类似人造大厦，地下式结构类似多层地下车库。为了便于对重力储能系统中各重物的分布位置进行分析，以各堆垛平台所在位置建立空间直角坐标系，假设各堆垛平台的位置关系如图5所示，即各堆垛平台构成了其中的各个楼层，多个重物在每个楼层上按照行列的方式排列，该行列分别为空间直角坐标系中的x轴和y轴，多个楼层构成了z轴。为了便于对多个重物进行分析，将xoz平面沿y轴方向平移进行切片，使得每个切片能且仅能包含一个机组(重物)，即每个切片的厚度与每个重物的y轴尺寸相同。基于所得的切片，按大厦层数再将切片划分为若干行，按切片每层最多可容纳的重物数量对切片进行分列，所得结果如图5所示。将所得的切分块作为一个矩阵，矩阵的元素以1或0表示该元素所对应位置是否存有物块。将整个重力储能系统所得的每个切片全部沿y轴投影到xoz平面上，对应元素值进行求和可以得到描述重物储存情况的位置矩阵：
[0057][0058]
其中p
ij
表示重力储能系统第i层第j列的位置储存的重物数量，m表示堆垛平台的数量，n表示重物数量。
[0059]
步骤a2，根据数量和有效高度生成高度矩阵。具体地，该高度矩阵表示为：
[0060][0061]
其中，zi表示有效高度。
[0062]
步骤a3，根据位置矩阵、高度矩阵和单位向量的乘积确定荷电状态。具体地，荷电状态表示：
[0063][0064]
其中为单位行向量；为单位列向量。
[0065]
例如，当该重力储能系统用于储能时，储能前重物的分布位置如图6左侧子图所示，储能后重物的分布位置如图6右侧子图所示。设每层高度为1个单位，储能前后的soc分别采用式(4)和式(5)表示。
[0066][0067][0068][0069][0070][0071]
步骤s203，当荷电状态达到预设上限时，控制重物不进行储能模式的响应；具体地，该实施例中，预设上限可以设置100％，即荷电状态达到100％，如图7所示，堆垛平台的中上层满载，此时无法进行储能，即重力储能系统无法进行储能模式指令的响应。
[0072]
步骤s204，当荷电状态达到预设下限时，控制重物不进行发电模式的响应。具体地，该实施例中，预设下限可以设置0％，即荷电状态达到0％，如图8所示，堆垛平台的中下层满载，此时无法进行发电，即重力储能系统无法进行发电模式指令的响应。
[0073]
步骤s205，当荷电状态位于预设上限和预设下限之间时，根据运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，使得重力储能系统吸收电网多余的电能或者在电网电能不足时释放电能。具体地，当荷电状态位于0％和100％之间时，此时可以进行储能模式或者发电模式的响应，可以根据具体的运行模式进行重物的移动。详细请参见图1所示实施例的步骤s102，在此不再赘述。
[0074]
在本实施例中提供了一种模块化重力储能系统的能量控制方法，模块化重力储能系统中包括多个重力储能机组，该流程包括如下步骤：
[0075]
步骤s301，获取多个重物和多个堆垛平台的分布情况以及重力储能系统的运行模式；详细请参见图1所示实施例的步骤s101，在此不再赘述。
[0076]
步骤s302，根据运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，使得重力储能系统吸收电网多余的电能或者在电网电能不足时释放电能。
[0077]
具体地，上述步骤s302包括：
[0078]
步骤s3021，基于数量和有效高度，采用最大高度差方法生成非空置堆垛平台和非满载堆垛平台之间的移动关系。具体地，基于最大高度差方法，每次在移动重物时，在最底层的非空置堆垛平台和最顶层的非满载堆垛平台之间或者在最顶层的非空置堆垛平台和最底层的非满载堆垛平台之间进行移动。因此，在每次移动之前基于堆垛平台的数量和有效高度生成具体的移动关系。例如如图9(a)和图9(b)所示，该重力储能系统包括高度依次增加的6个堆垛平台，各个堆垛平台的序号分别为1号、2号、3号、4号、5号和6号。则基于最大高度差，将6个堆垛平台分为三组，分别为(1,6)、(2,5)、(3,4)。即在进行重物的移动时，先在1号和6号之间移动，然后在1号和5号之间移动，最后在2号和4号之间移动。
[0079]
步骤s3022，基于分布位置以及吸收或释放的电能或者确定待移动重物；具体地，
在进行重物移动时，可以先确定需要移动的重物的数量，即移动多少个重物能够满足电网需要吸收或释放的电能，例如，只需要将最顶层的一个重物移动到最底层即可满足，则待移动重物为最顶层的一个重物。然而，需要说明的是，基于电网实际负荷，机组容量相对负荷功率较小，可能需要移动所有可移动的重物。
[0080]
步骤s3023，根据运行模式和移动关系控制待移动重物的移动。具体地，当运行模式为储能模式，则需要将重物从下到上移动；当运行模式为发电模式，则需要将重物从下到上移动。例如，当需要移动所有可移动重物时，可以按照步骤s3021确定的移动关系，依次进行重物的移动。需要说明的是，为避免物块之间相互阻挡而导致无法顺利搬运并且充分利用空间，每次优先移动最便于移动一侧的物块。对于步骤a1生成的位置矩阵，每次物块移动只导致对应行最左(或最右)侧的非零元素变化。
[0081]
另外，当采用最大高度差方法时，除了在soc为100％和0％时会对运行产生限制外，还将对其他情况下的运行周期产生影响。根据即运行周期＝运行高度/运行速度，运行周期的变化可能导致潜在“拥堵”问题。基于最大高差控制的运行周期与soc变化情况图10。图中横坐标为楼层组序数，即处于运行状态(储能或发电)的两个楼层，纵坐标包括运行周期t、储能下的soc和发电下的soc。按照图10的最大高差规律得到。最大高差控制下，由于优先采用高度差最大的楼层，因此电站的soc随楼层组序数呈非线性变化。当重力储能电站循环按照储能与发电运行时，所呈现的运行轨迹呈“8”字形，如图10所示。在运行周期较小时，电站将进入拥堵现象的高发区，但由于soc的非线性变化，位于该区域的电站容量较小，在电站容量配置较为合理的情况下，基本上可以避免电站运行进入拥堵高发区，从而有效避免由运行周期缩短导致的拥堵现象发生。
[0082]
作为本发明实施例的一个或多个具体应用实施例，该模块化重力储能系统的能量控制方法采用如下流程实现：判定电网状态，由此确定采用储能模式或是发电模式。其次获取系统的重物分布情况，并确定此时的soc，以此判定是否达到soc的限制。当soc限制生效，则无法响应运行指令，否则通过遍历机组与楼层(即基于上述步骤302)来确定重物的调度指令。重物调度后将更新重物分布情况，并计算最新的soc，同时反馈运行周期。
[0083]
具体地，上述流程对应的程序控制流程如图11所示，包括如下步骤：
[0084]
1、i为状态变量，用于计数；as为机组的激活态矢量，该矢量统计了各机组的激活状态。解释“激活”：当其他条件合适时，机组被激活后会启动并对外交换功率，反之未激活则保持停机。具体地，激活机组用于储能时，as＝1，激活机组用于发电时，as＝-1与不激活时as＝0。
[0085]
2、判定：i是否等于n，若等于，则说明遍历了所有机组，若不等于，则需要继续遍历。
[0086]
3、当遍历所有机组后，判断as_sum(所有机组的激活态矢量之和)的值和0的关系，当大于0时，则处于储能模式，当小于0时，则处于发电模式。
[0087]
4、当确定运行模式之后，利用变量j遍历所有机组(每个机组对应重力储能系统的一个纵向切面)，遍历完成后进行soc计算，如果soc达到预设上限或者预设下限，则不可进行运行模式的响应，结束。
[0088]
5、当soc处于预设上限和预设下限之间时，利用变量k遍历楼层组，楼层以楼层组
的形式被激活。比如有6层楼，楼层组为3组，分别是(0,6)、(1,5)、(2,4)，即楼层数nf＝6时，k＝nf/2＝3，此时k取值为0，1和2。
[0089]
6、若变量k大于等于nf/2则不存在相应的楼层组，结束。
[0090]
7、若变量k小于nf/2，且当前变量k对应的可移动重物数不为0时，确定激活的楼层组(包括上激活层(uaf)与下激活层(laf)，其中上激活层uaf＝k，下激活层laf＝nf-k。并按照确定激活的楼层组计算运行周期t，按照确定的运行模式(储能模式或发电模式)进行重物的移动，并调整相应的变量。
[0091]
在本实施例中还提供了一种模块化重力储能系统的能量控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
[0092]
本实施例提供一种模块化重力储能系统的能量控制装置，模块化重力储能系统包括多个重物和多个堆垛平台，如图12所示，装置包括：
[0093]
参数获取模块1201，用于获取多个重物和多个堆垛平台的分布情况以及重力储能系统的运行模式；
[0094]
控制模块1202，用于根据运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，使得重力储能系统吸收电网多余的电能或者在电网电能不足时释放电能。
[0095]
本实施例中的模块化重力储能系统的能量控制装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指asic电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
[0096]
上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
[0097]
本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图12所示的模块化重力储能系统的能量控制装置。
[0098]
请参阅图13，图13是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图13所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示gui的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图13中以一个处理器10为例。
[0099]
处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。
[0100]
其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器
10执行实现上述实施例示出的方法。
[0101]
存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据一种小程序落地页的展现的计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0102]
存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0103]
该计算机设备还包括通信接口30，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。
[0104]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。
[0105]
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

技术特征：
1.一种模块化重力储能系统的能量控制方法，其特征在于，所述模块化重力储能系统包括多个重物和多个堆垛平台，所述方法包括：获取多个重物和多个堆垛平台的分布情况以及重力储能系统的运行模式；根据所述运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，使得所述重力储能系统吸收电网多余的电能或者在电网电能不足时释放电能。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取多个重物和多个堆垛平台的分布情况，包括：获取多个堆垛平台的数量和有效高度；获取多个重物在多个堆垛平台的分布位置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行模式包括储能模式和发电模式，根据所述运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，包括：当运行模式为储能模式时，根据所述分布情况将重物从最底层的非空置堆垛平台移动到最顶层的非满载堆垛平台；当运行模式为发电模式时，根据所述分布情况将重物从最顶层的非空置堆垛平台移动到最底层的非满载堆垛平台。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，使得所述重力储能系统吸收电网多余的电能或者在电网电能不足时释放电能，还包括：基于所述数量和有效高度，采用最大高度差方法生成非空置堆垛平台和非满载堆垛平台之间的移动关系；基于所述分布位置以及吸收或释放的电能或者确定待移动重物；根据所述运行模式和所述移动关系控制待移动重物的移动。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动之前，还包括：判断重力储能系统的荷电状态与预设上限及预设下限的关系；当所述荷电状态达到预设上限时，控制重物不进行储能模式的响应；当所述荷电状态达到预设下限时，控制重物不进行发电模式的响应。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述重力储能系统的荷电状态采用如下方式确定：根据所述分布位置生成位置矩阵；根据所述数量和有效高度生成高度矩阵；根据所述位置矩阵、所述高度矩阵和单位向量的乘积确定荷电状态。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述重物在堆垛平台上按照行列的方式排列；根据所述分布位置生成位置矩阵，包括：根据堆垛平台的行列上是否存有重物生成重物在每个堆垛平台上的分布位置；根据重物在每个堆垛平台上的分布位置生成位置矩阵。8.一种模块化重力储能系统的能量控制装置，其特征在于，所述模块化重力储能系统包括多个重物和多个堆垛平台，所述装置包括：参数获取模块，用于获取多个重物和多个堆垛平台的分布情况以及重力储能系统的运
行模式；控制模块，用于根据所述运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，使得所述重力储能系统吸收电网多余的电能或者在电网电能不足时释放电能。9.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至7中任一项所述的模块化重力储能系统的能量控制方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的模块化重力储能系统的能量控制方法。

技术总结
本发明涉及储能技术领域，公开了模块化重力储能系统的能量控制方法、装置、设备及介质，模块化重力储能系统包括多个重物和多个堆垛平台，方法包括：获取多个重物和多个堆垛平台的分布情况以及重力储能系统的运行模式；根据运行模式和分布情况采用最大高度差方法控制重物在堆垛平台之间移动，使得重力储能系统吸收电网多余的电能或者在电网电能不足时释放电能。通过实施本发明，基于重力储能系统的运行模式以及重物的分布情况，采用最大高度差的方法控制重物在堆垛平台之间进行移动，实现了重力储能系统的能量控制，有效减少了模块化重力储能系统的输出功率波动问题，有利于提高储能循环效率和电网的安全稳定运行。能循环效率和电网的安全稳定运行。能循环效率和电网的安全稳定运行。


技术研发人员：陆振纲 童文煊 赵国亮 赵海森 李卫国 韩民晓 蔡博
受保护的技术使用者：华北电力大学 国家电网有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/25