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一种EMS 能源管理调控系统及方法

阅读：1034发布：2020-05-26

专利汇可以提供一种EMS 能源管理调控系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开提供了一种EMS 能源管理调控系统，包括能源数据采集模块和能源数据分析模块，所述能源数据采集模块包括第一采集单元、多个第二采集单元和多个第三采集单元，分别用于储能系统、多个电池组和单个电池组的工作参数采集和状态监控；所述能源数据分析模块根据采集到的能源电池的工作参数，至少进行削峰填谷、分布式能源消纳和储能系统残值计算，以工作参数和计算结果作为卷积神经网络的输入，以收益最大化为目标，输出实时优化调整后的EMS能源管理控制策略；本公开通过对能源系统的更全面的数据采集和对能源数据的分析，以目标收益最大化为目标进行控制策略优化，极大的提高了对储能系统的控制能力。，下面是一种EMS 能源管理调控系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种EMS 能源管理调控系统，其特征在于，包括能源数据采集模块和能源数据分析模块，所述能源数据采集模块包括第一采集单元、多个第二采集单元和多个第三采集单元，分别用于储能系统、多个电池组和单个电池组的工作参数采集和状态监控；
所述能源数据分析模块根据采集到的能源电池的工作参数，至少进行削峰填谷、分布式能源消纳和储能系统残值计算，以工作参数和计算结果作为卷积神经网络的输入，以收益最大化为目标，输出实时优化调整后的EMS能源管理控制策略。
2.如权利要求1所述的EMS能源管理调控系统，其特征在于，所述第三采集单元用于单一电池组的数据采集，用于单体能源电池的电压检测、温度检测和均衡管理。
3.如权利要求2所述的EMS能源管理调控系统，其特征在于，多个第三采集单元与一个第二采集单元通过内部总线连接，所述第二采集单元用于进行批量电池组的高压检测、电流检测、绝缘检测、SOC计算校验、电池热管理和充放电管理。
4.如权利要求3所述的EMS能源管理调控系统，其特征在于，多个第二采集单元均与第一采集单元通过内部总线连接，所述第一采集单元用于进行储能系统的高压检测、电流检测、绝缘检测、SOC计算校验、故障诊断预警和数据存储交互。
5.如权利要求1所述的EMS能源管理调控系统，其特征在于，还包括能源数据实时监控模块，用于实时的以报表、图形或者曲线形式对采集到的能源电池的工作参数和分析结果进行展示，并能够通过网络界面或移动智能终端进行访问。
6.一种EMS能源管理调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时采集储能系统的各项工作参数；
根据采集到的工作参数进行削峰填谷效益、分布式能源消纳收益、节煤炭效益、环境效益、延缓设备投资、补贴收益和储能系统残值的计算；
以工作参数和计算结果作为卷积神经网络的输入，以收益最大化为目标，输出实时优化调整后的EMS能源管理控制策略；
对采集到的参数、计算结果和优化后的控制策略进行实时显示。
7.如权利要求6所述的EMS能源管理调控方法，其特征在于，所述削峰填谷效益分析，为储能系统在负荷低谷和电价较低时充电，在负荷高峰和电价较高时放电，具体为：
其中，W1为储能系统削峰填谷运行效益；n为分时电价时段数；λi为第i时段电价数；Pi为第i时段储能系统的充放电功率；Δti为第i时段的时间间隔；η为储能系统的充放电功率。
8.如权利要求6所述的EMS能源管理调控方法，其特征在于，分布式能源消纳收益为储能系统将过剩的光电或风电存储起来，转化为光伏、风电发电能力不足或用电高峰期所需电能的效益，具体为：
W2＝λwEPW
其中，λw为分布式能源上网电价；EPW为年消纳分布式能源电量。
9.如权利要求6所述的EMS能源管理调控方法，其特征在于，节煤炭效益为值储能系统代替火力调峰所产生的效益，具体为：
W3＝λcoalQ
其中，Q为储能系统年输出电量；λcoal为电煤价格。
10.如权利要求6所述的EMS能源管理调控方法，其特征在于，环境效益为储能系统导体燃煤火电机组调峰所减少的排污温室气体排放所产生的效益，具体为：
其中，W4为储能系统环境效益；Vei为第i项污染物的环境价值；n为污染物总数；Qi为第i项污染物排放量；I为过滤装置年投资成本；
或者，
所述延缓设备投资为储能系统实现部分负荷就地供电，从而使电网扩容的容量减少，具体为：
W5＝λdCdηPmax
其中λd为配电设备固定资产折旧率；Cd为配电设备单位容量造价；η为储能系统效率；
Pmax为储能系统最大功率；
或者，
补贴收益为参与削峰填谷补贴、中断负荷补贴，具体为：
W6＝λb1Pmax+nλb2Pmax
其中，λb1为储能系统转移高峰负荷奖励；λb2为储能系统参与需求响应奖励；n为每年参与需求响应次数；
或者，
储能系统残值等于储能系统剩余容量与储能系统使用年限的乘积。

说明书全文

一种EMS能源管理调控系统及方法

技术领域

[0001] 本公开涉及EMS能源管理技术领域，特别涉及一种EMS能源管理调控系统及方法。

背景技术

[0002] 本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

[0003] 储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微电网发展中必不可少的支撑技术。目前其应用主要涉及：(1)平滑电网：平滑短时出力波动，提高可再生能源发电的确定性、可预测性和经济性；(2)实现削峰填谷、调频调压、热备用、电能质量治理等功能，提高系统自身的调节能力；(3)紧急备电：当电网停电时，储能管理系统完成切断负载与电网的连接，并能提供负载能量。EMS系统控制柴油发电机及时启动，并对用电系统的稳定运行提供保障。

[0004] 本公开发明人发现，现有的EMS能源管理方法的数据采集并不全面，对数据的分析和挖掘不足，没有对采集到的数据进行效益分析以实现对储能控制策略的优化控制。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种EMS能源管理调控系统及方法，通过对能源系统的更全面的数据采集和对能源数据的分析，以目标收益最大化为目标进行控制策略优化，极大的提高了对储能系统的控制能力。

[0006] 为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

[0007] 本公开第一方面提供了一种EMS能源管理调控系统。

[0008] 一种EMS能源管理调控系统，包括能源数据采集模块和能源数据分析模块，所述能源数据采集模块包括第一采集单元、多个第二采集单元和多个第三采集单元，分别用于储能系统、多个电池组和单个电池组的工作参数采集和状态监控；

[0009] 所述能源数据分析模块根据采集到的能源电池的工作参数，至少进行削峰填谷、分布式能源消纳和储能系统残值计算，以工作参数和计算结果作为卷积神经网络的输入，以收益最大化为目标，输出实时优化调整后的EMS能源管理控制策略。

[0010] 作为可能的一些实现方式，所述第三采集单元用于单一电池组的数据采集，用于单体能源电池的电压检测、温度检测和均衡管理。

[0011] 作为进一步的限定，多个第三采集单元与一个第二采集单元通过内部总线连接，所述第二采集单元用于进行批量电池组的高压检测、电流检测、绝缘检测、SOC计算校验、电池热管理和充放电管理。

[0012] 作为更进一步的限定，多个第二采集单元均与第一采集单元通过内部总线连接，所述第一采集单元用于进行储能系统的高压检测、电流检测、绝缘检测、SOC计算校验、故障诊断预警和数据存储交互。

[0013] 作为可能的一些实现方式，还包括能源数据实时监控模块，用于实时的以报表、图形或者曲线形式对采集到的能源电池的工作参数和分析结果进行展示，并能够通过网络界面或移动智能终端进行访问。

[0014] 本公开第二方面提供了一种EMS能源管理调控方法。

[0015] 一种EMS能源管理调控方法，包括以下步骤：

[0016] 实时采集储能系统的各项工作参数；

[0017] 根据采集到的工作参数进行削峰填谷效益、分布式能源消纳收益、节煤炭效益、环境效益、延缓设备投资、补贴收益和储能系统残值的计算；

[0018] 以工作参数和计算结果作为卷积神经网络的输入，以收益最大化为目标，输出实时优化调整后的EMS能源管理控制策略；

[0019] 对采集到的参数、计算结果和优化后的控制策略进行实时显示。

[0020] 作为可能的一些实现方式，所述削峰填谷效益分析，为储能系统在负荷低谷和电价较低时充电，在负荷高峰和电价较高时放电，具体为：

[0021]

[0022] 其中，W1为储能系统削峰填谷运行效益；n为分时电价时段数；λi为第i时段电价数；Pi为第i时段储能系统的充放电功率；Δti为第i时段的时间间隔；η为储能系统的充放电功率。

[0023] 作为可能的一些实现方式，分布式能源消纳收益为储能系统将过剩的光电或风电存储起来，转化为光伏、风电发电能力不足或用电高峰期所需电能的效益，具体为：

[0024] W2＝λwEPW

[0025] 其中，λw为分布式能源上网电价；EPW为年消纳分布式能源电量。

[0026] 作为可能的一些实现方式，节煤炭效益为值储能系统代替火力调峰所产生的效益，具体为：

[0027] W3＝λcoalQ

[0028] 其中，Q为储能系统年输出电量；λcoal为电煤价格。

[0029] 作为可能的一些实现方式，环境效益为储能系统导体燃煤火电机组调峰所减少的排污温室气体排放所产生的效益，具体为：

[0030]

[0031] 其中，W4为储能系统环境效益；Vei为第i项污染物的环境价值；n为污染物总数；Qi为第i项污染物排放量；I为过滤装置年投资成本；

[0032] 作为可能的一些实现方式，所述延缓设备投资为储能系统实现部分负荷就地供电，从而使电网扩容的容量减少，具体为：

[0033] W5＝λdCdηPmax

[0034] 其中λd为配电设备固定资产折旧率；Cd为配电设备单位容量造价；η为储能系统效率；Pmax为储能系统最大功率；

[0035] 作为可能的一些实现方式，补贴收益为参与削峰填谷补贴、中断负荷补贴，具体为：

[0036] W6＝λb1 Pmax+nλb2Pmax

[0037] 其中，λb1为储能系统转移高峰负荷奖励；λb2为储能系统参与需求响应奖励；n为每年参与需求响应次数；

[0038] 作为可能的一些实现方式，储能系统残值等于储能系统剩余容量与储能系统使用年限的乘积。

[0039] 与现有技术相比，本公开的有益效果是：

[0040] 1、本公开通过对能源系统的更全面的数据采集和对能源数据的分析，以目标收益最大化为目标进行控制策略优化，极大的提高了对储能系统的控制能力。

[0041] 2、本公开通过第一采集单元、第二采集单元和第三采集单元，分别实现了对单体电池、电池模块和整体电池的数据采集和监控，极大的提高了对储能系统的数据采集和监控能力。

[0042] 3、本公开通过对各种收益的计算，以总收益最大化为目标进行控制策略优化，更全面的覆盖了储能系统的收益来源，极大的提高了对储能系统的控制准确度。

[0043] 4、本公开所述的内容通过深度学习算法，以各项控制参数和收益为输入量进行学习，进而输出优化后的控制策略，实现了自动化控制的自我学习和优化。附图说明

[0044] 图1为本公开实施例1提供的电池管理系统的数据采集方式示意图。

[0045] 图2为本公开实施例1提供的数据采集和传输的结构示意图。

[0046] 图3为本公开实施例1提供的EMS能源管理调控方法的流程示意图。

具体实施方式

[0047] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0048] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0049] 在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0050] 实施例1：

[0051] 本公开实施例1提供了一种EMS能源管理调控系统，包括能源数据采集模块和能源数据分析模块，所述能源数据采集模块包括第一采集单元、多个第二采集单元和多个第三采集单元，分别用于储能系统、多个电池组和单个电池组的工作参数采集和状态监控，如图1和2所示；

[0052] 所述能源数据分析模块根据采集到的能源电池的工作参数，至少进行削峰填谷、分布式能源消纳和储能系统残值计算，以工作参数和计算结果作为卷积神经网络的输入，以收益最大化为目标，输出实时优化调整后的EMS能源管理控制策略。

[0053] 所述第三采集单元用于单一电池组的数据采集，用于单体能源电池的电压检测、温度检测和均衡管理。

[0054] 多个第三采集单元与一个第二采集单元通过内部总线连接，所述第二采集单元用于进行批量电池组的高压检测、电流检测、绝缘检测、SOC计算校验、电池热管理和充放电管理。

[0055] 多个第二采集单元均与第一采集单元通过内部总线连接，所述第一采集单元用于进行储能系统的高压检测、电流检测、绝缘检测、SOC计算校验、故障诊断预警和数据存储交互。

[0056] 还包括能源数据实时监控模块，用于实时的以报表、图形或者曲线形式对采集到的能源电池的工作参数和分析结果进行展示，并能够通过网络界面或移动智能终端进行访问。

[0057] 实施例2：

[0058] 本公开实施例2提供了一种EMS能源管理调控方法，包括以下步骤：

[0059] 实时采集储能系统的各项工作参数；

[0060] 根据采集到的工作参数进行削峰填谷效益、分布式能源消纳收益、节煤炭效益、环境效益、延缓设备投资、补贴收益和储能系统残值的计算；

[0061] 以工作参数和计算结果作为卷积神经网络的输入，以收益最大化为目标，输出实时优化调整后的EMS能源管理控制策略；

[0062] 对采集到的参数、计算结果和优化后的控制策略进行实时显示。

[0063] 削峰填谷效益、分布式能源消纳收益、节煤炭效益、环境效益、延缓设备投资、补贴收益和储能系统残值的计算方法，具体为：

[0064] (1)削峰填谷效益分析：储能系统在负荷低谷、电价较低时充电，在负荷高峰、电价较高时放电

[0065]

[0066] W1：储能系统削峰填谷运行效益；n：分时电价时段数；λi：第i时段电价数；Pi：第i时段储能系统的充放电功率；Δti：第i时段的时间间隔；η：储能系统的充放电功率。

[0067] (2)分布式能源消纳收益：储能系统将过剩的光电或风电存储起来，转化为光伏、风电发电能力不足或用电高峰期所需电能的效益。

[0068] 年消纳分布式能源电量：

[0069]

[0070] 其中，t1k、t2k：第k天储能系统接纳分布式能源起止时间；fPW(t)：t时刻储能系统存储分布式能源功率；

[0071]

[0072] Pw(t)：电网可接纳电量容量；Pmax：储能系统最大功率；P发：分布式能源发电功率[0073] 分布式能源消纳收益

[0074] W2＝λwEPW

[0075] λw：分布式能源上网电价。

[0076] (3)节煤炭效益：值储能系统代替火力调峰所产生的效益。

[0077] W3＝λcoalQ

[0078] 其中，Q：储能系统年输出电量；λcoal：电煤价格。

[0079] (4)环境效益：储能系统导体燃煤火电机组调峰所减少的排污温室气体排放所产生的效益。

[0080]

[0081] 其中，W4：储能系统环境效益；Vei：第i项污染物的环境价值；n：污染物总数；Qi：第i项污染物排放量；I：过滤装置年投资成本。

[0082] (5)延缓设备投资：储能系统实现部分负荷就地供电，从而使电网扩容的容量减少。

[0083] W5＝λdCdηPmax

[0084] λd：配电设备固定资产折旧率；Cd：配电设备单位容量造价；η：储能系统效率；Pmax：储能系统最大功率。

[0085] (6)补贴收益：参与削峰填谷补贴、中断负荷补贴

[0086] W6＝λb1 Pmax+nλb2Pmax

[0087] 其中，λb1：储能系统转移高峰负荷奖励；λb2：储能系统参与需求响应奖励；n：每年参与需求响应次数。

[0088] (7)储能系统残值＝储能系统剩余容量*储能系统使用年限。

[0089] 以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

[0090] 上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

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