数字孪生储能电站管理系统、方法及电子设备与流程

1.本公开涉及储能电站管理方法技术领域，尤其涉及一种数字孪生储能电站管理系统、方法及电子设备。


背景技术：

2.随着波动性、间歇性新能源发电大规模并网，电网呈现高电力电子化、高比例新能源的“双高”特征，火电机组比例随之降低，不能有效承担电网稳定运行、削峰填谷等任务，需要配置储能电站增强电网快速调节能力，而储能电站是一个多控制环节的系统，正常运行需要多个系统间具有完善的控制保护逻辑功能，能够进行有效的信息交互，满足功率控制、动态响应等多种控制要求。


技术实现要素：

3.本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本公开的一个目的在于提出一种数字孪生储能电站管理系统。
5.本公开的第二个目的在于提出一种数字孪生储能电站管理方法。
6.本公开的第三个目的在于提出一种电子设备。
7.本公开的第四个目的在于提出一种非瞬时计算机可读存储介质。
8.本公开的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。
9.为达上述目的，本公开第一方面实施方式提出了一种数字孪生储能电站管理系统，包括：能量分配模块和电池管理模块；所述电池管理模块，用于采集各电池储能单元的工作数据，并将所述工作数据上报给所述能量分配模块；所述能量分配模块，用于基于所述工作数据，确定所述各电池储能单元的目标预测曲线，并基于所述目标预测曲线确定所述各电池储能单元当前需要调整的目标功率，生成调整指令；所述电池管理模块，还用于基于所述调整指令对所述各电池储能单元进行功率调整。
10.根据本公开的一个实施方式，所述基于所述工作数据，确定所述各电池储能单元的目标预测曲线，包括：获取标准预测曲线；针对任一电池储能单元，基于所述电池储能单元设定时间内的工作数据生成目标预测曲线；调整所述标准预测曲线的参数，直至所述标准预测曲线上的元素点与所述目标预测曲线上的元素点达到拟合条件，输出调整后的标准预测曲线作为目标预测曲线。
11.根据本公开的一个实施方式，所述标准预测曲线上的元素点与所述目标预测曲线上的元素点一一对应，所述调整所述标准预测曲线的参数，直至所述标准预测曲线上的元素点与所述目标预测曲线上的元素点达到拟合条件，包括：获取所述标准预测曲线上的元素点与对应所述目标预测曲线上的元素点的偏移值；基于所有所述偏移值计算平均偏移值；响应于所述平均偏移值小于偏移阈值，确定所述标准预测曲线上的元素点与所述目标预测曲线上的元素点达到拟合条件。
12.根据本公开的一个实施方式，所述获取所述标准预测曲线上的元素点与对应所述
目标预测曲线上的元素点的偏移值，包括：将所述标准预测曲线和所述目标预测曲线分别进行标定，并映射在同一坐标系内；计算所述标准预测曲线的元素点与对应所述目标预测曲线上的元素点的欧氏距离，作为所述标准预测曲线的元素点与对应所述目标预测曲线上的元素点的偏移值。
13.根据本公开的一个实施方式，所述系统还包括：告警模块，用于采集所述能量分配模块和所述电池管理模块的作业数据，并基于所述作业数据确定所述能量分配模块和所述电池管理模块的作业状态，响应于所述能量分配模块的作业状态为异常状态和/或所述电池管理模块的作业状态为异常状态，进行故障告警。
14.根据本公开的一个实施方式，所述系统还包括：人机交互模块，所述人机交互模块设有人机交互页面，所述人机交互模块用于采集所述用于采集所述能量分配模块、所述电池管理模块和所述告警模块的作业数据，并展示所述人机交互页面上。
15.为达上述目的，本公开第二方面实施例提出了一种数字孪生储能电站管理方法，包括：采集各电池储能单元的工作数据；基于所述工作数据，确定所述各电池储能单元的目标预测曲线；基于所述目标预测曲线确定所述各电池储能单元当前需要调整的目标功率，生成调整指令；将所述调整指令发送给对应。
16.根据本公开的一个实施方式，所述采集各电池储能单元的工作数据之后，还包括：将所述工作数据进行归一化映射处理。
17.为达上述目的，本公开第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以实现如本公开第一方面实施例所述的数字孪生储能电站管理方法。
18.为达上述目的，本公开第四方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于实现如本公开第一方面实施例所述的数字孪生储能电站管理方法。
19.为达上述目的，本公开第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时用于实现如本公开第一方面实施例所述的数字孪生储能电站管理方法。
20.通过能量分配模块对各电池储能单元进行单独生成目标预测曲线，可以降低由于各电池储能单元存在差异而导致预测存在偏差，提升数字孪生储能电站管理系统的控制效果，降低能量损耗。
附图说明
21.图1是本公开一个实施方式的一种数字孪生储能电站管理系统的结构示意图；
22.图2是本公开一个实施方式的基于工作数据确定各电池储能单元的目标预测曲线的流程示意图；
23.图3是本公开一个实施方式的一种数字孪生储能电站管理方法的流程示意图；
24.图4是本公开一个实施方式的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
25.下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
26.图1为本公开提出的一种数字孪生储能电站管理系统的结构示意图，如图1所示，数字孪生储能电站管理系统包括能量分配模块110和电池管理模块120。
27.其中，电池管理模块，用于采集各电池储能单元的工作数据，并将工作数据上报给能量分配模块。
28.能量分配模块，用于基于工作数据，确定各电池储能单元的目标预测曲线，并基于目标预测曲线确定各电池储能单元当前需要调整的目标功率，生成调整指令。
29.电池管理模块，还用于基于调整指令对各电池储能单元进行功率调整。
30.在本公开实施例中，电池管理模块可为多个，每个电池管理模块可分别对应一个电池储能单元，也可为一个，即一个电池管理模块用来同时管理多个电池管理模块，此处不作任何限定，具体可根据实际的设计需要进行限定。
31.需要说明的是，电池储能单元的工作数据可包括多种信息，可包括电池储能单元的输出功率、输出电压值等，此处不作任何限定，具体可根据实际的设计需要进行限定。
32.需要说明的是，目标预测曲线为用来预测未来时刻电池储能单元在保证正常运作情况下需要保证的功率曲线。
33.需要说明的是，不同的电池储能单元由于作业环境、设置参数、损耗等原因，在功率输出方面存在差别，因此，不同的电池储能单元对应的目标预测曲线可为不同。
34.在本公开实施例中，基于工作数据，确定各电池储能单元的目标预测曲线，的方法可为多种，此处不作任何限定。
35.举例来说，可通过将工作数据输入至目标预测曲线生成模型中，以获取目标预测曲线，该目标预测曲线生成模型可为提前训练好的，并存储在电子设备的存储空间中，以方便在需要时调取使用。
36.通过能量分配模块对各电池储能单元进行单独生成目标预测曲线，并进行功率预测分配，可以降低由于各电池储能单元存在差异而导致预测存在偏差，提升数字孪生储能电站管理系统的控制效果，降低能量损耗。
37.上述实施例中，基于工作数据，确定各电池储能单元的目标预测曲线，还可通过图2进一步解释，该方法包括：
38.s201，获取标准预测曲线。
39.需要说明的是，标准预测曲线为提前设定好的预测曲线，通过对标准预测曲线进行拟合修正，生成实际可以进行预测的目标预测曲线。
40.在本公开实施例中，标准预测曲线可根据设计的设计需要进行变更，此处不作任何限定。
41.s202，针对任一电池储能单元，基于电池储能单元设定时间内的工作数据生成目标预测曲线。
42.需要说明的是，设定时间为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更，此处不作任何限定。举例来说，设定时间可为1分钟、10分钟等。
43.在本公开实施例中，为了方便后续进行拟合更新，标准预测曲线上的元素点与目标预测曲线上的元素点一一对应。
44.s203，调整标准预测曲线的参数，直至标准预测曲线上的元素点与目标预测曲线上的元素点达到拟合条件，输出调整后的标准预测曲线作为目标预测曲线。
45.需要说明的是，标准预测曲线的参数可包括多种，此处不作任何限定，具体可根据标准预测曲线的种类和预测目的进行设定。
46.在本公开实施例中，首先获取标准预测曲线上的元素点与对应目标预测曲线上的元素点的偏移值，然后基于所有偏移值计算平均偏移值，响应于平均偏移值小于偏移阈值，确定标准预测曲线上的元素点与目标预测曲线上的元素点达到拟合条件。
47.需要说明的是，偏移阈值为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更，此处不作任何限定。
48.在一种可能实现的方式中，获取标准预测曲线上的元素点与对应目标预测曲线上的元素点的偏移值，可首先将标准预测曲线和目标预测曲线分别进行标定，并映射在同一坐标系内，然后计算标准预测曲线的元素点与对应目标预测曲线上的元素点的欧氏距离，作为标准预测曲线的元素点与对应目标预测曲线上的元素点的偏移值。
49.在本公开实施例中，首先获取标准预测曲线，然后针对任一电池储能单元，基于电池储能单元设定时间内的工作数据生成目标预测曲线，最后调整标准预测曲线的参数，直至标准预测曲线上的元素点与目标预测曲线上的元素点达到拟合条件，输出调整后的标准预测曲线作为目标预测曲线。由此，通过将电池储能单元分别的工作数据进行分析，确定对应的目标预测曲线，可以实现对各电池储能单元的功率单独预测。
50.在本公开一种可能实现的方式中，数字孪生储能电站管理系统还包括告警模块130，用于采集能量分配模块和电池管理模块的作业数据，并基于作业数据确定能量分配模块和电池管理模块的作业状态，响应于能量分配模块的作业状态为异常状态和/或电池管理模块的作业状态为异常状态，进行故障告警。
51.在本公开一种可能实现的方式中，数字孪生储能电站管理系统还包括人机交互模块140，人机交互模块设有人机交互页面，人机交互模块用于采集能量分配模块、电池管理模块和告警模块的作业数据，并展示人机交互页面上。
52.人机交互界面使用时的交互过程采用通信协议进行，且需设定人机交互界面的控制逻辑以对多种区域进行模拟控制，且状态模型包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。
53.在本公开一种可能实现的方式中，电池储能单元包括若干个单节电池，而单节电池是一个独立的储能单元，由于每节电池电压等级较低，需要将电池串联组成电池簇，再将每个电池簇并联入母线中组成储能系统，通过母线对外充放电。电流采集单元内置直流变换电路，能量调配单元可以获取直流变换电路输出的斩波电流信号，输出电池储能单元的需求电流信号，驱动控制单元针对电池的充放电功率进行分配。
54.电流采集模块电性输出连接能量调配单元，能量调配单元电性输出连接驱动控制单元，电流采集单元和大容量储能电站通过直流母线连接，构成直流电网，各个直流电网构成电网群，且电网群采用双层协调控制完成电网系统的稳定运行。双层协调控制的方式为：下层采用分散控制，各个直流电网内的电流采集单元自动采集负荷，且根据具体要求直接
或通过dc/dc变流器进行功率变换后连接至直流母线，能量调配单元采用功率控制方法来自动分配负荷功率需求且达到安全容量限制时与直流母线断开以保护储能，驱动控制单元控制储能站则以相对应的功率输出电能，且电池储能单元中按照不同储能单元的剩余容量差值按大小进行分段，每段都进行动态控制以完成负荷功率的分配；上层控制采用集中控制：根据储能电站的母线电压波动范围来控制电网群和储能电站间的并联运行，可以将电网系统运行划分为三个工作模式：第一，电网群运行且各个直流电网独立运行，第二，电网群离网运行且多个直流电网并联运行，第三，电网群离网运行且直流电网与储能电站并联运行。
55.图3为本公开提出的一种数字孪生储能电站管理方法的流程示意图，如图3所示，该方法包括：
56.s301，采集各电池储能单元的工作数据。
57.本技术实施例的数字孪生储能电站管理方法可应用于数字孪生储能电站管理时对各电池储能单元控制的场景中，本技术实施例的数字孪生储能电站管理的执行主体可为本技术实施例的数字孪生储能电站管理装置，该数字孪生储能电站管理装置可以设置在电子设备上。
58.电池储能单元的工作数据可包括多种信息，可包括电池储能单元的输出功率、输出电压值等，此处不作任何限定，具体可根据实际的设计需要进行限定。
59.在本公开实施例中，可通过设置在电池储能单元的传感器采集各电池储能单元的工作数据。
60.s302，基于工作数据，确定各电池储能单元的目标预测曲线。
61.需要说明的是，目标预测曲线为用来预测未来时刻电池储能单元在保证正常运作情况下需要保证的功率曲线。
62.s303，基于目标预测曲线确定各电池储能单元当前需要调整的目标功率，生成调整指令。
63.s304，将调整指令发送给对应电池储能单元。
64.在本共公开实施例中，首先采集各电池储能单元的工作数据，然后基于工作数据，确定各电池储能单元的目标预测曲线，而后基于目标预测曲线确定各电池储能单元当前需要调整的目标功率，生成调整指令，最后将调整指令发送给对应电池储能单元。通过能量分配模块对各电池储能单元进行单独生成目标预测曲线，并进行功率预测分配，可以降低由于各电池储能单元存在差异而导致预测存在偏差，提升数字孪生储能电站管理系统的控制效果，降低能量损耗。
65.为了实现上述实施例，本公开实施例还提出一种电子设备400，如图4所示，该电子设备400包括：处理器401和处理器通信连接的存储器402，存储器402存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器401执行，以实现如本公开第一方面实施例的数字孪生储能电站管理方法。
66.为了实现上述实施例，本公开实施例还提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机实现如本公开第一方面实施例的数字孪生储能电站管理方法。
67.为了实现上述实施例，本公开实施例还提出一种计算机程序产品，包括计算机程
序，计算机程序在被处理器执行时实现如本公开第一方面实施例的数字孪生储能电站管理方法。
68.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
69.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
70.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
71.尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种数字孪生储能电站管理系统，其特征在于，包括：能量分配模块和电池管理模块；所述电池管理模块，用于采集各电池储能单元的工作数据，并将所述工作数据上报给所述能量分配模块；所述能量分配模块，用于基于所述工作数据，确定所述各电池储能单元的目标预测曲线，并基于所述目标预测曲线确定所述各电池储能单元当前需要调整的目标功率，生成调整指令；所述电池管理模块，还用于基于所述调整指令对所述各电池储能单元进行功率调整。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于所述工作数据，确定所述各电池储能单元的目标预测曲线，包括：获取标准预测曲线；针对任一电池储能单元，基于所述电池储能单元设定时间内的工作数据生成目标预测曲线；调整所述标准预测曲线的参数，直至所述标准预测曲线上的元素点与所述目标预测曲线上的元素点达到拟合条件，输出调整后的标准预测曲线作为目标预测曲线。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述标准预测曲线上的元素点与所述目标预测曲线上的元素点一一对应，所述调整所述标准预测曲线的参数，直至所述标准预测曲线上的元素点与所述目标预测曲线上的元素点达到拟合条件，包括：获取所述标准预测曲线上的元素点与对应所述目标预测曲线上的元素点的偏移值；基于所有所述偏移值计算平均偏移值；响应于所述平均偏移值小于偏移阈值，确定所述标准预测曲线上的元素点与所述目标预测曲线上的元素点达到拟合条件。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述获取所述标准预测曲线上的元素点与对应所述目标预测曲线上的元素点的偏移值，包括：将所述标准预测曲线和所述目标预测曲线分别进行标定，并映射在同一坐标系内；计算所述标准预测曲线的元素点与对应所述目标预测曲线上的元素点的欧氏距离，作为所述标准预测曲线的元素点与对应所述目标预测曲线上的元素点的偏移值。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：告警模块，用于采集所述能量分配模块和所述电池管理模块的作业数据，并基于所述作业数据确定所述能量分配模块和所述电池管理模块的作业状态，响应于所述能量分配模块的作业状态为异常状态和/或所述电池管理模块的作业状态为异常状态，进行故障告警。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：人机交互模块，所述人机交互模块设有人机交互页面，所述人机交互模块用于采集所述用于采集所述能量分配模块、所述电池管理模块和所述告警模块的作业数据，并展示所述人机交互页面上。7.一种数字孪生储能电站管理方法，其特征在于，包括：采集各电池储能单元的工作数据；基于所述工作数据，确定所述各电池储能单元的目标预测曲线；基于所述目标预测曲线确定所述各电池储能单元当前需要调整的目标功率，生成调整
指令；将所述调整指令发送给对应电池储能单元。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采集各电池储能单元的工作数据之后，还包括：将所述工作数据进行归一化映射处理。9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器；其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如权利要求7或8所述的方法。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中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求7或8所述的方法。

技术总结
本公开提出了一种数字孪生储能电站管理系统、方法及电子设备，涉及储能电站管理方法技术领域，该方法包括：能量分配模块和电池管理模块；电池管理模块，用于采集各电池储能单元的工作数据，并将工作数据上报给能量分配模块；能量分配模块，用于基于工作数据，确定各电池储能单元的目标预测曲线，并基于目标预测曲线确定各电池储能单元当前需要调整的目标功率，生成调整指令；电池管理模块，还用于基于调整指令对各电池储能单元进行功率调整。通过能量分配模块对各电池储能单元进行单独生成目标预测曲线，并进行功率预测分配，可以降低由于各电池储能单元存在差异而导致预测存在偏差，提升数字孪生储能电站管理系统的控制效果，降低能量损耗。降低能量损耗。降低能量损耗。


技术研发人员：薛丽 刘君 冯帆 朱勇 赵珈卉 王建星 刘承皓 孙悦 代斌 彭鹏 席盛代 丁杰 邸智 王宝岳 史鉴恒 刘菲 黄思皖 李小翔 孙可欣 韦玮 刘旭亮 王志伟 李亚川 高亚林 沈惠聪
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/10/5