一种用于储能集装箱的供电管理系统及方法与流程

本发明属于储能集装箱供电管理领域，具体是一种用于储能集装箱的供电管理系统及方法。

背景技术：

1、随着可再生能源的广泛应用和电力市场的不断发展，储能系统在电力系统中扮演着越来越重要的角色。储能集装箱作为一种可以进行错峰供电的储能设备越来越受到企业的青睐，但是，出于安全考虑，储能集装箱一般处于空旷的地面，因储能集装箱的占地面积较大且设备较贵，如果仅仅作为一种提供错峰供电的储能装置而没有充分利用其他功能，在不需要供电的时候会造成土地和设备资源的浪费以及运营效益的降低。因此，将储能集装箱在为企业或工厂供电的同时，还可以作为一种移动共享电池的供电装置越来越为人们所接受。

2、目前，大多数用于储能集装箱的供电管理系统及方法，在作为提供错峰供电的储能装置时，难以根据当前区域的用电情况为移动电池进行动态供电，只是机械地为电池进行充电操作，这样做会增加储能集装箱的供电压力，甚至会导致储能集装箱出现安全问题；同时，大多数用于储能集装箱的供电管理系统及方法，在储能集装箱进行动态供电时，难以根据移动电池的存放位置和电量进行结合分析选择出优先供电舱位，只是机械地为特定数量的移动电池进行供电，忽视了电池的位置和剩余电量，会造成存取电池的不便以及能源的浪费。

3、因此，本发明公开了一种用于储能集装箱的供电管理系统及方法，用于解决以上技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种用于储能集装箱的供电管理系统及方法，用于解决在储能集装箱供电系统中，储能集装箱作为一种错峰供电装置的同时根据区域用电情况为移动电池进行动态供电，以及进行动态供电时，难以根据移动电池的存放位置和电量进行结合分析选择出优先供电舱位的技术问题，本发明通过获取当前时间段内储能集装箱的电池标准取出量，基于高峰时间段情况和电池标准取出量获取储能集装箱的电池舱供电数量，提取存放电池信息，基于存放电池信息和电池舱供电数量选择优先供电舱位，对优先供电舱位进行功率分析得到储能集装箱输出功率，基于储能集装箱输出功率进行安全调控解决了上述问题。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种用于储能集装箱的供电管理系统，包括：供电管理模块，以及与其相连的信息获取模块、安全监测模块和数据库；

3、所述信息获取模块：用于获取储能集装箱的基本情况，获取当前区域的各时间段的高峰时间段情况；其中，基本情况包括电池舱数量、存放电池信息、总供电功率，存放电池信息包括存放数量、存放位置、电池剩余电量；

4、所述供电管理模块：用于获取当前时间段内储能集装箱的电池标准取出量，基于高峰时间段情况和电池标准取出量获取储能集装箱的电池舱供电数量；提取存放电池信息，基于存放电池信息和电池舱供电数量选择优先供电舱位；

5、所述安全监测模块：提取优先供电舱位，对优先供电舱位进行功率分析得到储能集装箱输出功率，基于储能集装箱输出功率进行安全调控。

6、本发明中，获取当前区域的各时间段的高峰时间段情况，是为了获取当前时间所在的时间段的区域高峰用电情况，为后续的分析提供了参考数据；获取当前时间段内储能集装箱的电池标准取出量，是为了从历史数据中获取能够代表当前时间段的最平稳的电池取出量，为后续获得电池舱供电数量提供了数据支持；基于高峰时间段情况和电池标准取出量获取储能集装箱的电池舱供电数量，是为了在区域用电的高峰期，通过对储能集装箱进行部分电池供电，缓解电网的供电压力，间接保障在用电高峰时间内的电网安全；基于存放电池信息和电池舱供电数量选择优先供电舱位，是为了在确定电池舱供电数量后，基于已经放入储能集装箱的电池进行优先供电排序，选择优先级高的电池进行优先供电，能够优先地对本储能集装箱中的便于存取、剩余电量多的电池进行供电，在方便用户存取电池的同时，也降低了供电的安全隐患。

7、优选的，所述获取储能集装箱的基本情况，包括：

8、从数据库中获取当前储能集装箱的电池舱数量和总供电功率；通过重量传感器以及监控装置获取储能集装箱中存放电池的存放数量以及各存放电池的存放位置，通过电量监控系统获取储能集装箱中各存放电池的电池剩余电量。

9、优选的，所述获取当前区域的各时间段的高峰时间段情况，包括：

10、将一天划分为n个时间段，从数据库中获取当前区域的用电高峰时间范围，依次提取时间段，将所述用电高峰时间范围占时间段的比例标记为高峰比例，判断所述高峰比例是否超过预设比例；是，将对应的时间段标记为用电高峰时间段；否，将对应的时间段标记为非用电高峰时间段；其中，时间段是通过人工划分，预设比例通过经验得到，高峰时间段情况包括用电高峰时间段和非用电高峰时间段。

11、本发明在划分n个时间段时，各时间段的具体范围是通过人工根据当前储能集装箱的存取电池情况、区域的用电高峰时间进行综合考虑进行设定的，这样做能够对时间段进行适应性的划分，降低了机械划分时间段带来的系统运算量升高和划分不合理的情况发生。

12、优选的，所述获取当前时间段内储能集装箱的电池标准取出量，包括：

13、提取当前时间，获取当前时间所在的时间段，从数据库中提取储能集装箱所述时间段每天的历史电池取出量，并建立电池取量库；

14、获取电池取量库的方差，判断所述方差是否小于设定值；是，获取电池取量库的平均值；否，提取电池取量库中数据的众数，去除电池取量库中与众数差值的绝对值最大的数，重新计算电池取量库中剩余数据的方差，直到电池取量库中剩余数据的方差小于设定值时停止去除操作，并获取电池取量库中剩余数据的平均值；

15、将获取的平均值标记为当前储能集装箱的电池标准取出量。

16、优选的，所述基于高峰时间段情况和电池标准取出量获取储能集装箱的电池舱供电数量，包括：

17、提取当前时间段的高峰时间段情况，判断所述高峰时间段情况是否为用电高峰时间段；是，将高峰比例的值标记为用电高峰因子；否，将当前时间段的用电高峰因子标记为0；

18、提取当前时间段的用电高峰因子dyz和电池标准取出量bql，基于公式获取当前储能集装箱的电池舱供电数量gdl；其中，为向上取整符号，α为幅度调节系数；

19、提取当前储能集装箱的电池舱数量，判断所述电池舱数量是否小于电池舱供电数量gdl；是，使用电池舱数量的值对电池舱供电数量gdl进行更新；否，对电池舱供电数量gdl通过加零运算进行更新。

20、值得注意的是，本发明在获取电池舱供电数量gdl时，使用了bql/exp(α×dyz)公式，bql/exp(α×dyz)公式的曲线图为倾斜向下的情况，具体来说就是随着用电高峰因子dyz值的增大，电池舱供电数量gdl的值在相应地减小；这样设计是因为用电高峰因子的值是根据高峰比例得到的，高峰比例表明用电高峰时间范围占时间段的比例，当高峰比例越大，证明当前时间段内的用电高峰时间范围占比也就越多，这个时候为了缓解电网的供电压力就应该减少电池舱供电数量，间接保障在用电高峰时间内的电网安全。

21、值得注意的是，本发明中在获取电池舱供电数量gdl时，使用了公式，使用向上取整符号是因为，当前根据用电高峰因子已经对电池标准取出量bql进行了进一步的数值缩小，这时候已经具有在用电高峰时间段为电网减压的效果，这时候还需要考虑到当前储能集装箱的经济效益，因此向上取整得到电池舱供电数量gdl，能够在保证为电网减压的情况下，适当地增加储能集装箱的电池舱供电数量，提高了系统的灵活性。

22、优选的，所述基于存放电池信息和电池舱供电数量选择优先供电舱位，包括：

23、a1：提取当前储能集装箱存放电池的存放数量，判断存放数量是否超过电池舱供电数量gdl；是，跳转至a2；否，将当前储能集装箱所有存放电池所在的舱位都标记为优先供电舱位；

24、a2：提取当前储能集装箱各存放电池的存放位置，获取各存放电池的存放位置到达便捷点的便捷因子bjyi；提取当前储能集装箱各存放电池的电池剩余电量sydi，基于公式dlyi=sydi/bsyd获取各存放电池的电量因子dlyi；其中，便捷点是储能集装箱存放电池时最省力的电池舱所在位置，由人工现场设定；i是当前储能集装箱存放电池的存放数量；bsyd为人工设定的标准电池剩余电量；

25、a3：基于公式ydzi=β/exp(bjyi)+γ×ln(dlyi+1)获得当前储能集装箱各存放电池的优先供电因子ydzi；其中，β和γ为比例调节因子，且β+γ=1；

26、a4：将优先供电因子ydzi由大到小进行排序，并建立排序表；提取更新后的电池舱供电数量gdl，依次判断优先供电因子ydzi的序号是否等于所述更新后的电池舱供电数量gdl；是，将当前序号与当前序号之前序号所对应的存放电池所在舱位标记为优先供电舱位；否，继续判断优先供电因子ydzi的序号与更新后的电池舱供电数量gdl，直到优先供电因子ydzi的序号等于更新后的电池舱供电数量gdl时，将当前序号与当前序号之前序号所对应的存放电池所在舱位标记为优先供电舱位。

27、值得注意的是，本步骤在a1中进行了存放数量与电池舱供电数量gdl的判断，当存放数量超过电池舱供电数量gdl时表明当前储能集装箱可以进行下一步获取优先供电舱位的操作，当存放数量不超过电池舱供电数量gdl时表明当前储能集装箱内所存放电池的存放数量较少，这个时候就不需要获取优先供电舱位，可以直接对所有存放电池进行供电，这样做能够避免系统做无用的计算，提高系统的运算效率。

28、值得注意的是，在获取优先供电因子ydzi的时候使用了ydzi=β/exp(bjyi)+γ×ln(dlyi+1)公式，其中β/exp(bjyi)表明的是在对应存放电池的存放位置进行电池存放时越不方便，当前存放位置的存放电池的优先供电因子ydzi就越小，为当前存放的电池就越后供电；γ×ln(dlyi+1)表明的是对应存放电池的剩余电量越多，对应的优先供电因子ydzi就越大，为当前存放的电池就越先供电。

29、优选的，所述获取各存放电池的存放位置到达便捷点的便捷因子bjyi，包括：

30、依次提取当前储能集装箱各存放电池的存放位置到达便捷点的直线距离zli，基于公式pzl=∑(zli/i)获得所有存放电池的存放位置到达便捷点的平均直线距离pzl；提取所述存放位置所在电池舱位中心点和便捷点之间的连线与水平线之间的夹角jdi；

31、获取各存放位置所在电池舱位中心点和便捷点之间的水平高度，判断当前电池存放位置所在电池舱位中心点的水平高度是否大于便捷点的水平高度；是，获取所在电池舱位中心点和便捷点之间的水平高度差值sczi，基于公式bjyi=(δ×exp(zli/pzl)+ρ×sin(jdi))×(1+σ×sczi/dscz)获得便捷因子bjyi；否，基于公式bjyi=δ×exp(zli/pzl)+ρ×sin(jdi)获得便捷因子bjyi；其中，∑为求和符号，∑的求和范围为[1，i]；δ和ρ为比例调节因子，且δ+ρ=1；σ为权重调节因子，根据电池的重量由人工设定；dscz为水平高度差值sczi中的最大值。

32、值得注意的是，本发明在获取便捷因子的时候将存放电池的存放位置与便捷点之间的直线距离、角度偏离情况和高度情况进行综合地分析得到最终的值，通过综合分析这些因素，可以更准确地评估两个位置之间的便捷程度。例如，即使两个位置的直线距离相同，但角度偏离或高度差可能会影响实际操作的便捷性。

33、值得注意的是，本发明在分析高度情况对便捷因子带来的影响是进行了两步分析，首先判断存放电池存放位置的水平高度和便捷点的水平高度之间的关系：当存放位置的水平高度高于便捷点的水平高度时，用户将电池放入存放位置时，高度会使用户多用一些力气才能将电池存入，这时候存放位置所在电池舱位中心点和便捷点之间的水平高度差值sczi越大，表明用户需要多用的力气也就越大，这时候当电池重量一定时，高度差就会成为影响便捷度的一个因素，且高度差越大越不便捷；

34、当存放位置的水平高度不高于便捷点的水平高度时，高度对存放电池带来的不便捷性可以忽略不计，因便捷点是用户存放电池最省力的点位，当用户将电池存放在水平高度低于便捷点的电池舱中，高度给用户带来的影响小于或等于便捷点，但这个时候用户也许需要弯腰或蹲下才能将电池存入电池舱中，因此便捷程度也没有便捷点好，本系统将这种给人体活动带来的不便捷影响通过存放位置到达便捷点的直线距离、存放位置所在电池舱位中心点和便捷点之间的连线与水平线之间的夹角间接地进行计算。

35、优选的，所述对优先供电舱位进行功率分析得到储能集装箱输出功率，包括：

36、提取优先供电舱位中电池的所需的供电功率ygli，将各优先供电舱位中电池的所需供电功率ygli进行加法运算得到优先供电舱位中所有电池所需的总供电功率，将所述总供电功率标记为储能集装箱输出功率。

37、优选的，所述基于储能集装箱输出功率进行安全调控，包括：

38、提取储能集装箱输出功率cl，判断所述储能集装箱输出功率cl是否超过设定阈值syz；是，基于公式cbl=(cl-syz)/syz获取超出比例cbl，提取优先供电舱位中电池的所需供电功率ygli，基于公式zgli=(1-cbl)×ygli获得当前优先供电舱位中电池的最终供电功率zgli，基于最终供电功率zgli为对应的优先供电舱位中电池进行供电；否，将所需供电功率ygli作为最终供电功率zgli为对应的优先供电舱位中电池进行供电。

39、本发明的第二方面提供了一种用于储能集装箱的供电管理方法，包括以下步骤：

40、s1：获取储能集装箱的基本情况，获取当前区域的各时间段的高峰时间段情况；

41、s2：获取当前时间段内储能集装箱的电池标准取出量，基于高峰时间段情况和电池标准取出量获取储能集装箱的电池舱供电数量；提取存放电池信息，基于存放电池信息和电池舱供电数量选择优先供电舱位；

42、s3：对优先供电舱位进行功率分析得到储能集装箱输出功率，基于储能集装箱输出功率进行安全调控。

43、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

44、1.本发明通过获取当前时间段内储能集装箱的电池标准取出量，基于高峰时间段情况和电池标准取出量获取储能集装箱的电池舱供电数量，提取存放电池信息，基于存放电池信息和电池舱供电数量选择优先供电舱位，对优先供电舱位进行功率分析得到储能集装箱输出功率，基于储能集装箱输出功率进行安全调控，解决了在储能集装箱供电系统中，储能集装箱作为一种错峰供电装置的同时根据区域用电情况为移动电池进行动态供电，以及进行动态供电时，难以根据移动电池的存放位置和电量进行结合分析选择出优先供电舱位的技术问题，在缓解电网供电压力的同时，还提高了存取电池的便利性以及降低了能源的浪费。

45、2.本发明在获取便捷因子的时候将存放电池的存放位置与便捷点之间的直线距离、角度偏离情况和高度情况进行综合分析得到最终的值，通过综合分析这些因素，可以更准确地评估两个位置之间的便捷程度。

46、3.本发明在获取电池舱供电数量时，使用了公式计算，此公式的曲线图为倾斜向下的情况，具体来说就是随着用电高峰因子值的增大，电池舱供电数量的值在相应地减小；这样设计是因为用电高峰因子的值是根据高峰比例得到的，高峰比例表明用电高峰时间范围占时间段的比例，当高峰比例越大，证明当前时间段内的用电高峰时间范围占比也就越多，这个时候为了缓解电网的供电压力就应该减少电池舱供电数量，间接保障在用电高峰时间内的电网安全。