一种用户侧优化储能控制系统及方法与流程

1.本发明涉及储能技术领域，特别涉及一种用户侧优化储能控制系统及方法。


背景技术：

2.现在，风电、光伏等新能源发电具有间歇性、波动性等特征，其大规模并网将面临巨大的消纳难题。储能系统是解决可再生能源大规模接入和弃风、弃光问题的关键部分，是分布式能源、智能电网、能源互联网发展的必要组成部分，也是解决常规电力削峰填谷，提高常规能源发电与输电效率、安全性和经济性的重要支撑部分。
3.移动电池储能系统通常是由多只小容量单体电池通过固定串并联的方式成组构成，多组电池单体或者电池模组设置在集装箱内形成储能集装箱。但是，不同电池单体的容量、内阻、自放电特性、温度特性等方面的参数普遍存在不一致的现象，即便是同厂家同批次的电池单体也难以做到参数一致。此外，储能集装箱也包含了多种不同能源系统，即光伏、储能、电网，复杂的系统结构也使得充电站的能量协调控制变得复杂与困难。
4.从电池储能系统的安全性、可靠性和可管理性等方面考量，如何解决电池储能系统中对负载充电负荷、储能系统以及电网系统的协调控制，是目前业界公认的技术难题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在提出一种用户侧优化储能控制系统，以解决上述技术问题中的至少一个。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种用户侧优化储能控制系统，包括供电设备、储能设备和ems能量管理系统，所述供电设备包括电网和光伏发电系统，所述储能设备包括若干个储能集装箱，在每个储能集装箱内设置腔室，所述腔室内设置储能供电模组、消防装置、变压器和逆变器装置，所述储能供电模组包括第一储能供电模块、第二储能供电模块，所述第一储能供电模块、第二储能供电模块包含若干个并联的电池模组，在每一组电池模组中串联若干个电池单体，第一储能供电模块、第二储能供电模块分别设置在第一储能室、第二储能室，且二者互为备用，所述第一储能供电模块、所述第二储能供电模块中的电池组输出的直流电压汇流后与直流充电桩群连通，变压器装置的低压侧与逆变器装置的交流侧连接，变压器装置的高压侧与电网连接，储能集装箱内的储能供电模组通过电网和/或光伏发电系统供电储能，并能将储能通过直流充电桩群向负载供电，储能设备的ems能量管理系统通过电池能量网卡将储能供电模组中的电池单体的模拟能量流离散化成数字能量流，结合电网实时电价信息、储能供电模组供电状态、光伏发电系统发电状态信息，通过电池单体或模组开关阵列控制电池单体或电池模组的通断，将储能供电模组中电池单体或电池模组接入储能系统或者供电系统，执行储能供电模组的储能工作或者供电工作。
8.本技术的第二个目的在于公开一种用户侧优化储能控制方法，应用于如上述所述的用户侧优化储能控制系统，所述储能供电模组的供电工作包括如下步骤：
9.s1：ems能量管理系统接收充电负载的充电请求，获取充电负载的用电功率p
用
；
10.s2：采集储能供电模组中电池单体以及电池模组的工作状态以及剩余储能容量的最大放电功率p
供
；
11.s3：ems能量管理系统根据获取的电网运行状态、实时电价信息、充电负载用电功率、储能供电模组可用供电功率、光伏发电系统发电状态信息，控制储能供电模组向充电负载供电，或者，控制电网向储能供电模组供电，储能供电模组同时向充电负载供电。
12.进一步的，所述储能供电模组中的第一储能供电模块、第二储能供电模块的实时电荷状态信息分别为soc1、soc2，步骤s3包括如下的工作工况：
13.s31：判断是否soc1＞95％，若是，则执行s34；若否，则执行s32；
14.s32：判断是否soc1＞50％，若是，则执行s33；若否，则执行s35；
15.s33：判断是否第一储能供电模块的剩余储能容量的最大放电功率p
供1
＞充电负载的用电功率p
用
，若是，则执行s34；若否，则执行s35；
16.s34：启动储能供电模组中的第一储能供电模块向直流充电桩群连通放电，进而向充电负载供电；
17.s35：光伏发电系统和/或电网向储能供电模组中的第一储能供电模块供电，并且判断是否soc2＞95％，若是，则执行s38；若否，则执行s36；
18.s36：判断是否soc2＞50％，若是，则执行s37；若否，则执行s39；
19.s37：判断是否第二储能供电模块的剩余储能容量的最大放电功率p
供2
＞充电负载的用电功率p
用
，若是，则执行s38；若否，则执行s39；
20.s38：启动储能供电模组中的第二储能供电模块向直流充电桩群连通放电，进而向充电负载供电；
21.s39：强制执行电网向储能供电模组中第二储能供电模块供电储能，且第二储能供电模块向直流充电桩群连通放电，进而向充电负载供电。
22.进一步的，第一储能供电模块的实时电荷状态信息soc1为第一储能供电模块中电池单体实时电荷状态信息soc
单体
的平均值；第二储能供电模块的实时电荷状态信息soc2为第二储能供电模块中电池单体实时电荷状态信息soc
单体
的平均值。
23.进一步的，在步骤s3中，包括如下步骤s30：
24.s301：在放电过程中获取各个电池单体的soc；
25.s302：根据每个电池模组中电池单体soc的大小，通过调整电池单体开关阵列的通断，使得每个电池模组中的至少一个电池单体轮空放电，计算获取每个电池模组的soc的平均值；
26.s303：将多个电池模组的soc的平均值进行汇总计算，获取储能供电模块的soc平均值。
27.进一步的，在电池模组中的每个电池单体上对应设置一个接入开关和一个旁路开关，所述接入开关用于将其对应的电池单体接入电池模组，所述旁路开关用于将其对应的电池单体旁路，同一电池单体对应的接入开关和旁路开关反向通断，在放电过程中，每个电池模组中始终存在至少一个电池单体处于旁路状态，通过旁路的电池单体的变化，实现电池模组中电池单体的轮空放电。
28.进一步的，所述电池模组中轮空的电池单体为soc最高的电池单体。
29.进一步的，步骤s302包括：
30.步骤s3021：将每个电池单体的soc与预设soc阈值比较；
31.步骤s3022：根据比较结果控制每个电池单体对应接入开关和/或旁路开关的通断，使得每个电池模组中电池单体轮空放电，实现放电过程中单个电池模组内电池单体之间的在线均衡；
32.其中，所述预设soc阈值至少包括第一soc阈值a和第二soc阈值b，第一soc阈值a和第二soc阈值b均为预设值，且a＜b。
33.进一步的，所述光伏发电系统的发电容量优先向储能供电模组的第二储能供电模块供电储能，待第二储能供电模块中实时电荷状态soc2＞95％时，所述光伏发电系统的发电容量向储能供电模组的第一储能供电模块供电储能，待第一储能供电模块中实时电荷状态soc1＞95％后，ems能量管理系统检测到储能供电模组中的soc1、soc2均大于99％，则储能供电模组通过逆变器装置向电网并网工作.
34.进一步的，在步骤s3中，ems能量管理系统获取储能供电模组中第一储能供电模块中实时电荷状态soc1、第二储能供电模块中实时电荷状态soc2，若soc1＜50％，且soc2＜50％，判断光伏发电系统的发电容量是否大于充电负载的用电功率p
用
，若是，则只通过光伏发电系统向储能供电模组供电；若否，则通过电网和光伏发电系统向储能供电模组供电。
35.相对于现有技术，本发明所述的用户侧优化储能控制系统及方法具有以下优势：
36.(1)本发明所述的用户侧优化储能控制系统及方法，利用电池单体或电池模组细粒度的电池能量流的离散化数字化处理和管控，屏蔽电池单体在物理和化学上的差异性，结合光伏发电系统和电网系统，满足协调用户侧充电负载充电负荷、光伏发电、储能电池、电网之间的能量分配要求，保障储能电池持续工作，减轻电网的负荷，减小了充电负载对电网的依赖，提高了充电设备能量利用效率、提升了充电运营经济收益。
37.(2)本发明所述的用户侧优化储能控制系统及方法，通过合理调控储能供电模组的充电和放电，确保充电负载得到可靠供应，减少储能供电模块内部的soc不均衡，有助于提高系统供电的性能和稳定性，提高能量管理的精确性，延长其使用寿命和性能，提高了能控制系统的使用安全性和系统供电的稳定性。
附图说明
38.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
39.图1为本发明实施例所述的用户侧优化储能控制系统的结构示意图；
40.图2为本发明实施例所述储能集装箱的侧视结构示意图；
41.图3为本发明实施例所述储能集装箱的剖视结构示意图；
42.图4为本发明实施例所述电池单体或模组阵列开关的结构示意图；
43.图5为本发明实施例所述电池模组中电池单体旁路轮空的结构示意图；
44.附图标记说明：
45.储能集装箱1，腔室2，第一储能室201，第二储能室202，消防设备室203，变压室204，逆变室205，储能供电模组3，第一储能供电模块301，第二储能供电模块302，电池单体31，接入开关32，旁路开关33。
具体实施方式
46.为了使本发明的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本发明的实施例进行详细说明。
47.需要说明，本发明中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本发明，而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
48.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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；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。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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发明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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
50.本发明公开了一种用户侧优化储能控制系统，包括供电设备、储能设备和ems能量管理系统，其中，供电设备包括电网和光伏发电系统，所述储能设备包括若干个储能集装箱1，在每个储能集装箱1内设置腔室2，所述腔室2内设置储能供电模组3、消防装置、变压器和逆变器装置，所述储能供电模组3包括第一储能供电模块301、第二储能供电模块302，所述第一储能供电模块301、第二储能供电模块302包含若干个并联的电池模组，在每一组电池模组中串联若干个电池单体，第一储能供电模块301、第二储能供电模块302分别设置在第一储能室201、第二储能室202，且二者互为备用，所述第一储能供电模块301、所述第二储能供电模块302中的电池组输出的直流电压汇流后与直流充电桩群连通，变压器装置的低压侧与逆变器装置的交流侧连接，变压器装置的高压侧与电网连接，储能集装箱1内的储能供电模组3通过电网和/或光伏发电系统供电储能，并能将储能通过直流充电桩群向负载供电，储能设备的ems能量管理系统通过电池能量网卡将储能供电模组3中的电池的模拟能量流离散化成数字能量流，结合电网实时电价信息、储能供电模组3供电状态、光伏发电系统发电状态信息，通过电池单体或模组开关阵列控制电池单体或电池模组的通断，将储能供电模组3中电池单体或电池模组接入储能系统或者供电系统，执行储能供电模组3的储能工作或者供电工作。
51.本技术所述的用户侧优化储能控制系统，储能设备通过逆变器装置与电网相连，当储能供电模组3并网运行时，储能供电模组3的剩余功率通过逆变器装置送入配电网；当储能供电模组3运行功率不足时，电网通过逆变器装置向储能供电模组3供电，储能供电模组3进行储能；所述光伏发电系统采用最大功率点跟踪(mppt)模式工作向储能供电模组3储能供电，所述储能供电模组3中的单体通过下级开关实现电池单体之间的串、并连变化以及电池单体与储能系统、供电系统接入或者断开，多个电池单体通过下级开关(电池单体开关
阵列)的连接形成电池模组，电池模组通过上级开关(电池模组开关阵列)实现电池模组的串、并连接变化以及电池模组与储能系统、供电系统接入或者断开，ems能量管理系统中的电池能量网卡能够监测电池单体的剩余储能、温度信息、以及充、放电时长以及获取电网实时电价信息、储能供电模组3供电状态、光伏发电系统发电状态信息，通过电池单体或模组开关阵列控制电池单体或电池模组的通断，将出现欠压、过载、过热、过流的电池单体或电池模组屏蔽，采用多层级、细粒度的电池能量流的离散化数字化处理和管控，实现管控系统相对独立于电池的物理和化学特性，动态调整电池单体之间的串并联，调度储能供电模组3的供电单元，执行储能供电模组3的储能工作或者供电工作。
52.本技术所述的用户侧优化储能控制系统，利用电池单体或电池模组细粒度的电池能量流的离散化数字化处理和管控，屏蔽电池单体在物理和化学上的差异性，结合光伏发电系统和电网系统，满足协调用户侧充电负载充电负荷、光伏发电、储能电池、电网之间的能量分配要求，保障储能电池持续工作，减轻电网的负荷，减小了充电负载对电网的依赖，提高了充电设备能量利用效率、提升了充电运营经济收益。
53.作为本发明的较佳示例，所述储能供电模组3供电工作包括如下步骤：
54.s1：ems能量管理系统接收充电负载的充电请求，获取充电负载的用电功率p
用
；
55.s2：采集储能供电模组3中电池单体以及电池模组的工作状态以及剩余储能容量的最大放电功率p
供
；
56.s3：ems能量管理系统根据获取的电网运行状态、实时电价信息、充电负载用电功率、储能供电模组3可用供电功率、光伏发电系统发电状态信息，控制储能供电模组3向充电负载供电，或者，控制电网向储能供电模组3供电，储能供电模组3同时向充电负载供电。
57.作为本发明的较佳示例，所述储能供电模组3中的第一储能供电模块301、第二储能供电模块302的实时电荷状态(stateofcharge，soc)信息分别为soc1、soc2，步骤s3包括如下的工作工况：
58.s31：判断是否soc1＞95％，若是，则执行s34；若否，则执行s32；
59.s32：判断是否soc1＞50％，若是，则执行s33；若否，则执行s35；
60.s33：判断是否第一储能供电模块301的剩余储能容量的最大放电功率p
供1
＞充电负载的用电功率p
用
，若是，则执行s34；若否，则执行s35；
61.s34：启动储能供电模组3中的第一储能供电模块301向直流充电桩群连通放电，进而向充电负载供电；
62.s35：光伏发电系统和/或电网向储能供电模组3中的第一储能供电模块301供电，并且判断是否soc2＞95％，若是，则执行s38；若否，则执行s36；
63.s36：判断是否soc2＞50％，若是，则执行s37；若否，则执行s39；
64.s37：判断是否第二储能供电模块302的剩余储能容量的最大放电功率p
供2
＞充电负载的用电功率p
用
，若是，则执行s38；若否，则执行s39；
65.s38：启动储能供电模组3中的第二储能供电模块302向直流充电桩群连通放电，进而向充电负载供电；
66.s39：强制执行电网向储能供电模组3中第二储能供电模块302供电储能，且第二储能供电模块302向直流充电桩群连通放电，进而向充电负载供电。
67.通过如上设置，根据设置互为备用第一储能供电模块301、第二储能供电模块302
的储能供电模组3，通过优先选用第一储能供电模块301作为用电负载的供电模块，而使得第二储能供电模块302优先接收光伏发电系统的供电进行储能，进而保持第二储能供电模块302在较多时间工况下处于储能充足状态，基于第一储能供电模块301的soc1状态和剩余储能容量的最大放电功率p
供1
判断第一储能供电模块301是否能够向用电设备供电，在第一储能供电模块301中的储能无法满足充电负载的用电需求时，及时启动第二储能供电模块302向充电负载供电，而在第二储能供电模块302中的储能不足以满足充电负载的需求时，则通过强制执行电网向储能供电模组3中第二储能供电模块302供电储能，进而通过第二储能供电模块302向直流充电桩群连通放电，直流充电桩向充电负载直流供电。上述设置通过逐步判断soc1和soc2的值，能够准确的评估储能供电模组3中各个储能模块的电荷状态，保证能够做出合理的供电决策，且通过soc1、soc2是否大于95％、50％的限定，能够根据当前储能供电模块的电池剩余容量，合理的选择放电或者充电操作，充分利用储能系统的可用能量，实现节能与优化，利用外部电网或者光伏发电系统向储能供电模组3供电存储的能量，采用大功率高压直流的能源形式，为用电负载进行快速充电。
68.本技术所述的用户侧优化储能控制系统，通过合理调控储能供电模组的充电和放电，确保充电负载得到可靠供应，并且根据不同条件实现能源的高效利用，有助于保持储能供电模组的合适充电状态，延长其使用寿命和性能。
69.作为本发明的较佳示例，第一储能供电模块301的实时电荷状态信息soc1为第一储能供电模块301中电池单体实时电荷状态信息soc
单体
的平均值；第二储能供电模块302的实时电荷状态信息soc2为第二储能供电模块302中电池单体实时电荷状态信息soc
单体
的平均值。
70.上述设置减少储能供电模块内部的soc不均衡，有助于提高系统供电的性能和稳定性，提高能量管理的精确性，同时具备对储能供电模块的控制和保护功能。
71.作为本发明的较佳示例，在步骤s3中计算第一储能供电模块301的实时电荷状态soc1和/或第二储能供电模块302的实时电荷状态soc2时，包括如下步骤s30：
72.s301：在放电过程中获取各个电池单体的soc；
73.s302：根据每个电池模组中电池单体soc的大小，通过调整电池单体开关阵列的通断，使得每个电池模组中的至少一个电池单体轮空放电，计算获取每个电池模组的soc的平均值；
74.s303：将多个电池模组的soc的平均值进行汇总计算，获取储能供电模块的soc平均值。
75.在本示例中，所述轮空放电是指，在放电过程中，始终存在至少一个电池单体处于旁路状态，通过旁路的电池单体的变化，实现电池模组中电池单体的轮空放电。在使用时，如图5所示，通过在电池模组中的每个电池单体31上对应设置一个接入开关32和一个旁路开关33，所述接入开关32用于将其对应的电池单体31接入电池模组，所述旁路开关33用于将其对应的电池单体31旁路，同一电池单体31对应的接入开关32和旁路开关33反向通断，根据电池单体31开关阵列检测获取每个电池单体31的soc，接入开关32和旁路开关33将至少一个电池单体31旁路，使得电池模组中的电池单体31选择性供电，从而保证电池模组内电池单体31之间的均衡放电。该设置有效地避免了现有技术中电池单体31在放电过程中过放的风险，提高了电池单体31的使用安全性，延长了其使用寿命。由于在正常的放电情况下
存在旁路的电池单体31，当电池模组内的电池单体31出现故障后，可以先用旁路的电池单体31顶替，有效地避免了电池模组放电过程中电压骤变的风险，在一定程度上缓解了故障电池单体31造成的影响，提高了储能系统的抗风险能力。应当理解，每个电池模组中全部的旁路开关33不同时接通，以避免发生短路，保证能控制系统的使用安全性。
76.作为优选，电池模组中轮空的电池单体为soc最高的电池单体。该设置进一步提高了能控制系统的使用安全性和系统供电的稳定性。
77.作为本发明的较佳示例，步骤s302包括：
78.步骤s3021：将每个电池单体的soc与预设soc阈值比较；
79.步骤s3022：根据比较结果控制每个电池单体对应接入开关和/或旁路开关的通断，使得每个电池模组中电池单体轮空放电，实现放电过程中单个电池模组内电池单体之间的在线均衡；
80.其中，所述预设soc阈值至少包括第一soc阈值a和第二soc阈值b，第一soc阈值a和第二soc阈值b均为预设值，且a＜b。
81.进一步的，步骤s3022包括：
82.步骤s30221：根据每个电池模组中电池单体的soc与第一soc阈值a和第二soc阈值b的比较结果，统计每个电池模组中电池单体处于三个soc区间的数量，所述三个soc区间包括，第一区间：电池单体soc≤a，第二区间：a＜电池单体soc＜b，第三区间：soc≥b，每一个电池模组中电池单体soc位于第一区间的数量记为c，位于第二区间的数量记为d，位于第三区间的数量记为e，根据统计结果执行步骤s30222；
83.步骤s30222：比较c，d，e与1的大小关系，根据比较结果控制每一个电池单体接入或旁路，以实现每一个电池模组内电池单体的均衡放电。
84.其中，步骤s30222包括：
85.当c＝0，d＝0，e≥1时，执行步骤s302221；
86.当c＝0，d≥1，e≥1时，执行步骤s302222；
87.当c＝0，d≥1，e＝0时，执行步骤s302223；
88.当c≥1，d＝0，e≥1时，执行步骤s302224；
89.当c≥1，d≥1，e≥1时，执行步骤s302225；
90.当c≥1，d≥1，e＝0时，执行步骤s302226；
91.当c≥1，d＝0，e＝0时，执行步骤s302227；
92.步骤s302221：将该电池模组中全部电池单体接入放电，当d＝1时，执行步骤s302222；
93.步骤s302222：将该电池模组中soc最低的电池单体旁路，其余电池单体全部接入进行放电，当有电池单体的soc低于旁路电池单体的soc时，将soc更低的电池单体旁路，将原来旁路的电池单体接入，直至c的数值变为1，之后执行步骤s302226；
94.步骤s302223：至少将该电池模组中soc最低的电池单体旁路，其余电池单体接入放电，当有电池单体的soc低于旁路电池单体的soc时，将soc更低的电池单体旁路，将原来旁路的电池单体接入，直至c的数值变为1，之后执行步骤s302226；
95.步骤s302224：将该电池模组中soc处于第一区间的电池单体旁路，将soc处于第三区间的电池单体接入进行放电，当d＝1时，执行步骤s302225；
96.步骤s302225：将该电池模组中soc处于第一区间的电池单体旁路，至少将soc处于第二区间的电池单体中soc最低的电池单体旁路，将soc处于第二区间的剩余电池单体和soc处于第三区间的电池单体接入进行放电，当有电池单体的soc低于旁路电池单体的soc时，将soc更低的电池单体旁路，将原来旁路的电池单体接入，直至e＝0，之后执行步骤s302226；
97.步骤s302226：将该电池模组中soc处于第一区间的电池单体旁路，将位于第二区间的电池单体全部接入，直至该电池模组中的全部电池单体均位于第一区间，执行步骤s302227；
98.步骤s302227：发出警报，提示电池模组处于低电状态，同时将该电池模组中的全部电池单体接入，进行低压放电，当电池模组中存在soc低于第三soc阈值f的电池单体时，将该电池模组与直流汇流母线断开，
99.其中第三soc阈值f为预设值。
100.通过上述设置，根据单个电池模组中电池单体soc值判断其放电时所处的状态，然后分阶段对不停状态的电池单体进行轮转放电，避免了全部电池单体采用同样的放电速度放电，从而有效地避免了电池单体过放的风险，保证了其使用寿命。第三soc阈值f取值在10％-16％之间，优选为12％或15％。该设置可以有效地里面电池单体过放，以保证电池单体的使用寿命和使用安全性。
101.上述设置进一步提高了能控制系统的使用安全性和系统供电的稳定性。
102.作为本发明的较佳示例，上述第一储能供电模块301的实时电荷状态soc1和/或第二储能供电模块302的实时电荷状态soc2的计算步骤s30设置在步骤s31之前。
103.作为本发明的较佳示例，所述光伏发电系统的发电容量优先向储能供电模组3的第二储能供电模块302供电储能，待第二储能供电模块302中实时电荷状态soc2＞95％时，所述光伏发电系统的发电容量向储能供电模组3的第一储能供电模块301供电储能，待第一储能供电模块301中实时电荷状态soc1＞95％后，ems能量管理系统检测到储能供电模组3中的soc1、soc2均大于99％，则储能供电模组3通过逆变器装置向电网并网工作。
104.作为本发明的较佳示例，在步骤s3中，ems能量管理系统获取储能供电模组3中第一储能供电模块301中实时电荷状态soc1、第二储能供电模块302中实时电荷状态soc2，若soc1＜50％，且soc2＜50％，判断光伏发电系统的发电容量是否大于充电负载的用电功率p
用
，若是，则只通过光伏发电系统向储能供电模组3供电；若否，则通过电网和光伏发电系统向储能供电模组3供电。
105.在正常使用状态下，所述ems能量管理系统根据监测的实时电价信息、电加波动趋势以及电网的实际频率，在用电低谷对储能供电模组3进行供电储能。作为优选，所述电网的用电低谷一般为夜间用电阶段。该设置使得本发明所述的用户侧优化储能控制系统受到ems能量管理系统的控制，工作在储能/并网/充电等状态下，可通过“低电价时段储能、高电价时段并网发电”峰谷电价差获利，并且避免了储能供电模组3中储能供电模块储能-供电切换频率较高的缺陷，进一步提高了能控制系统的使用安全性和系统供电的稳定性。
106.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

技术特征：
1.一种用户侧优化储能控制系统，包括供电设备、储能设备和ems能量管理系统，其特征在于，所述供电设备包括电网和光伏发电系统，所述储能设备包括若干个储能集装箱(1)，在每个储能集装箱(1)内设置腔室(2)，所述腔室(2)内设置储能供电模组(3)、消防装置、变压器和逆变器装置，所述储能供电模组(3)包括第一储能供电模块(301)、第二储能供电模块(302)，所述第一储能供电模块(301)、第二储能供电模块(302)包含若干个并联的电池模组，在每一组电池模组中串联若干个电池单体，第一储能供电模块(301)、第二储能供电模块(302)分别设置在第一储能室(201)、第二储能室(202)，且二者互为备用，所述第一储能供电模块(301)、所述第二储能供电模块(302)中的电池组输出的直流电压汇流后与直流充电桩群连通，变压器装置的低压侧与逆变器装置的交流侧连接，变压器装置的高压侧与电网连接，储能集装箱(1)内的储能供电模组(3)通过电网和/或光伏发电系统供电储能，并能将储能通过直流充电桩群向负载供电，储能设备的ems能量管理系统通过电池能量网卡将储能供电模组(3)中的电池的模拟能量流离散化成数字能量流，结合电网实时电价信息、储能供电模组(3)供电状态、光伏发电系统发电状态信息，通过电池单体或模组开关阵列控制电池单体或电池模组的通断，将储能供电模组(3)中电池单体或电池模组接入储能系统或者供电系统，执行储能供电模组(3)的储能工作或者供电工作。2.一种用户侧优化储能控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的用户侧优化储能控制系统，所述储能供电模组的供电工作包括如下步骤：s1：ems能量管理系统接收充电负载的充电请求，获取充电负载的用电功率p
用
；s2：采集储能供电模组中电池单体以及电池模组的工作状态以及剩余储能容量的最大放电功率p
供
；s3：ems能量管理系统根据获取的电网运行状态、实时电价信息、充电负载用电功率、储能供电模组可用供电功率、光伏发电系统发电状态信息，控制储能供电模组向充电负载供电，或者，控制电网向储能供电模组供电，储能供电模组同时向充电负载供电。3.根据权利要求2所述的用户侧优化储能控制方法，其特征在于，所述储能供电模组中的第一储能供电模块、第二储能供电模块的实时电荷状态信息分别为soc1、soc2，步骤s3包括如下的工作工况：s31：判断是否soc1＞95％，若是，则执行s34；若否，则执行s32；s32：判断是否soc1＞50％，若是，则执行s33；若否，则执行s35；s33：判断是否第一储能供电模块的剩余储能容量的最大放电功率p
供1
＞充电负载的用电功率p
用
，若是，则执行s34；若否，则执行s35；s34：启动储能供电模组中的第一储能供电模块向直流充电桩群连通放电，进而向充电负载供电；s35：光伏发电系统和/或电网向储能供电模组中的第一储能供电模块供电，并且判断是否soc2＞95％，若是，则执行s38；若否，则执行s36；s36：判断是否soc2＞50％，若是，则执行s37；若否，则执行s39；s37：判断是否第二储能供电模块的剩余储能容量的最大放电功率p
供2
＞充电负载的用电功率p
用
，若是，则执行s38；若否，则执行s39；s38：启动储能供电模组中的第二储能供电模块向直流充电桩群连通放电，进而向充电负载供电；
s39：强制执行电网向储能供电模组中第二储能供电模块供电储能，且第二储能供电模块向直流充电桩群连通放电，进而向充电负载供电。4.根据权利要求3所述的用户侧优化储能控制方法，其特征在于，第一储能供电模块的实时电荷状态信息soc1为第一储能供电模块中电池单体实时电荷状态信息soc
单体
的平均值；第二储能供电模块的实时电荷状态信息soc2为第二储能供电模块中电池单体实时电荷状态信息soc
单体
的平均值。5.根据权利要求3所述的用户侧优化储能控制方法，其特征在于，在步骤s3中，包括如下步骤s30：s301：在放电过程中获取各个电池单体的soc；s302：根据每个电池模组中电池单体soc的大小，通过调整电池单体开关阵列的通断，使得每个电池模组中的至少一个电池单体轮空放电，计算获取每个电池模组的soc的平均值；s303：将多个电池模组的soc的平均值进行汇总计算，获取储能供电模块的soc平均值。6.根据权利要求5所述的用户侧优化储能控制方法，其特征在于，在电池模组中的每个电池单体(31)上对应设置一个接入开关(32)和一个旁路开关(33)，所述接入开关(32)用于将其对应的电池单体(31)接入电池模组，所述旁路开关(33)用于将其对应的电池单体(31)旁路，同一电池单体(31)对应的接入开关(32)和旁路开关(33)反向通断，在放电过程中，每个电池模组中始终存在至少一个电池单体处于旁路状态，通过旁路的电池单体的变化，实现电池模组中电池单体的轮空放电。7.根据权利要求5所述的用户侧优化储能控制方法，其特征在于，所述电池模组中轮空的电池单体为soc最高的电池单体。8.根据权利要求6所述的用户侧优化储能控制方法，其特征在于，步骤s302包括：步骤s3021：将每个电池单体的soc与预设soc阈值比较；步骤s3022：根据比较结果控制每个电池单体对应接入开关和/或旁路开关的通断，使得每个电池模组中电池单体轮空放电，实现放电过程中单个电池模组内电池单体之间的在线均衡；其中，所述预设soc阈值至少包括第一soc阈值a和第二soc阈值b，第一soc阈值a和第二soc阈值b均为预设值，且a＜b。9.根据权利要求7或8所述的用户侧优化储能控制方法，其特征在于，所述光伏发电系统的发电容量优先向储能供电模组的第二储能供电模块供电储能，待第二储能供电模块中实时电荷状态soc2＞95％时，所述光伏发电系统的发电容量向储能供电模组的第一储能供电模块供电储能，待第一储能供电模块中实时电荷状态soc1＞95％后，ems能量管理系统检测到储能供电模组中的soc1、soc2均大于99％，则储能供电模组通过逆变器装置向电网并网工作。10.根据权利要求9所述的用户侧优化储能控制方法，其特征在于，在步骤s3中，ems能量管理系统获取储能供电模组中第一储能供电模块中实时电荷状态soc1、第二储能供电模块中实时电荷状态soc2，若soc1＜50％，且soc2＜50％，判断光伏发电系统的发电容量是否大于充电负载的用电功率p
用
，若是，则只通过光伏发电系统向储能供电模组供电；若否，则通过电网和光伏发电系统向储能供电模组供电。

技术总结
本发明提供了一种用户侧优化储能控制系统及方法，用户侧优化储能控制系统，包括供电设备、储能设备和EMS能量管理系统，储能设备的EMS能量管理系统通过电池能量网卡将储能供电模组中的电池单体的模拟能量流离散化成数字能量流，结合电网实时电价信息、储能供电模组供电状态、光伏发电系统发电状态信息，通过电池单体或模组开关阵列控制电池单体或电池模组的通断，执行储能供电模组的储能工作或者供电工作。本发明所述的用户侧优化储能控制系统及方法，通过合理调控储能供电模组的充电和放电，确保充电负载得到可靠供应，减少储能供电模块内部的SOC不均衡，提高能量管理的精确性，提高了能控制系统的使用安全性和系统供电的稳定性。稳定性。稳定性。


技术研发人员：石清良 周杨林 慈松 杨峰 朱宁辉 李新亮 宫伟强 王红军
受保护的技术使用者：云储新能源科技有限公司
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/10/6