集中式云储能系统及其交易结算方法、存储介质及终端[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 110335171 A(43)申请公布日 2019.10.15

(21)申请号 201910527424.6(22)申请日 2019.06.18

(71)申请人 清华大学

地址 100084 北京市海淀区清华大学(72)发明人 张宁　刘静琨　王毅　康重庆　(74)专利代理机构 北京众合诚成知识产权代理

有限公司 11246

代理人 史双元(51)Int.Cl.

G06Q 50/06(2012.01)G06Q 30/02(2012.01)G06Q 30/06(2012.01)G07F 15/00(2006.01)H02J 3/00(2006.01)H02J 3/32(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页

(54)发明名称

集中式云储能系统及其交易结算方法、存储介质及终端(57)摘要

本发明属于电网储能技术领域，尤其涉及一种面向海量分布式用户的集中式云储能系统及其交易结算方法、存储介质及终端，包括：由云储能服务提供商投资运营的集中式储能设施、海量分布式用户、以及将上述二者连接起来的电力网络及用户能量管理系统；用户通过用户能量管理系统向云储能服务提供商发送充电和放电请求；云储能服务提供商向集中式云储能系统下达充电和放电指令。交易结算方法包括：云储能服务提供商向用户提供云储能服务，用户向云储能服务提供商发送请求；云储能服务提供商向集中式储能设施下达充电功率和放电功率的指令；云储能服务提供商与用户和电网之间进行运行费用的结算。存储介质和移动终端用于实现所述交易结算方法。

CN 110335171 ACN 110335171 A

权　利　要　求　书

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1.一种面向海量分布式用户的集中式云储能系统，其特征在于，包括：由云储能服务提供商投资运营的集中式储能设施、海量分布式用户、以及将上述二者连接起来的电力网络及用户能量管理系统；用户通过用户能量管理系统向云储能服务提供商发送充电和放电请求；云储能服务提供商向集中式云储能系统下达充电和放电指令。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述集中式储能设施包括：铅酸电池、镍镉电池、氯化镍电池、钠硫电池、锂离子电池、锌溴电池、液流电池、压缩空气储能、飞轮储能、热储能、锌空气电池、超级电容储能、超导磁储能在内的任意一种或多种形式的组合储能设施。

3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述云储能服务提供商利用海量分布式用户之间充电和放电需求的互补性和非同时性实现其所投资建设的储能设施的能量容量与功率容量分别低于云储能系统中所有分布式用户的能量容量需求总合与功率容量需求总合。

4.一种基于权利要求1～3任一所述集中式云储能系统的交易结算方法，其特征在于，包括：

云储能服务提供商向用户提供云储能服务，设定时间集合范围内用户使用云储能服务单位功率容量的服务费，单位能量容量的服务费，云储能服务的初始荷电状态，最小荷电状态，自放电率，充电效率，放电效率；

用户根据自身实际情况决定向云储能服务提供商购买云储能服务，获得对应的功率容量、能量容量；

用户自行决策t时段的充电功率需求和放电功率需求以及使用本地自有的分布式能源充电的功率，并向云储能服务提供商发送请求；

云储能服务提供商根据其所能收集到的信息决策出其所投资运营的第k种储能设施在t时段的充电功率和放电功率，并向集中式储能设施下达充电功率和放电功率的指令；

云储能服务提供商与用户和电网之间进行运行费用的结算。5.根据权利要求4所述交易结算方法，其特征在于，所述运行费用的结算包括：云储能服务提供商从电网获取电能时需要向电网支付的电费、向电网返送电能时电网所支付给云储能服务提供商的电费、云储能服务提供商开展云储能服务需要向电网缴纳的输电网和配电网过网费、云储能用户从电网获取电能时需要向电网支付的电费。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序指令，该程序指令适用于由处理器加载并执行权利要求4所述交易结算方法。

7.一种移动终端，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现权利要求4所述交易结算方法。

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CN 110335171 A

说　明　书

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集中式云储能系统及其交易结算方法、存储介质及终端

技术领域

[0001]本发明属于电网储能技术领域，尤其涉及一种面向海量分布式用户的集中式云储能系统及其交易结算方法、存储介质及终端。背景技术

[0002]随着分布式发电技术和实时电价的推广，用户日益希望投资储能装置从而自主选择充放电时机，实现减少用电费用的目的。用户投资使用本地的实体储能装置可能会面临着过高的单位成本，而且也需要花费一定的精力进行维护。用共享式的云端虚拟储能代替用户本地的实体储能装置是一种较好的替代方式。云储能服务提供商可以通过大规模的投资建设储能设施实现规模效益，实现其储能设施投资建设的单位成本低于分布式用户自行投资建设本地实体储能装置的单位成本。通过云储能代替分布式用户本地的实体储能可以显著减小整个系统的投资运行综合成本。如今能源与信息通讯技术愈发深度融合，这就给构建云储能系统提供了软硬件的支撑。

[0003]目前还没有详细介绍云储能系统及其运行步骤的相关报道。具体如何才能实现面向海量分布式用户的集中式云储能系统及其交易结算方法，是亟待解决的技术难题。发明内容

[0004]针对上述技术问题，本发明提出了一种面向海量分布式用户的集中式云储能系统及其交易结算方法、存储介质及终端。[0005]系统包括：由云储能服务提供商投资运营的集中式储能设施、海量分布式用户、以及将上述二者连接起来的电力网络及用户能量管理系统；用户通过用户能量管理系统向云储能服务提供商发送充电和放电请求；云储能服务提供商向集中式云储能系统下达充电和放电指令。

[0006]所述集中式储能设施包括：铅酸电池、镍镉电池、氯化镍电池、钠硫电池、锂离子电池、锌溴电池、液流电池、压缩空气储能、飞轮储能、热储能、锌空气电池、超级电容储能、超导磁储能在内的任意一种或多种形式的组合储能设施。

[0007]所述云储能服务提供商利用海量分布式用户之间充电和放电需求的互补性和非同时性实现其所投资建设的储能设施的能量容量与功率容量分别低于云储能系统中所有分布式用户的能量容量需求总合与功率容量需求总合。[0008]交易结算方法包括：

[0009]云储能服务提供商向用户提供云储能服务，设定时间集合范围内用户使用云储能服务单位功率容量的服务费，单位能量容量的服务费，云储能服务的初始荷电状态，最小荷电状态，自放电率，充电效率，放电效率；[0010]用户根据自身实际情况决定向云储能服务提供商购买云储能服务，获得对应的功率容量、能量容量；[0011]用户自行决策t时段的充电功率需求和放电功率需求以及使用本地自有的分布式

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CN 110335171 A

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能源充电的功率，并向云储能服务提供商发送请求；

[0012]云储能服务提供商根据其所能收集到的信息决策出其所投资运营的第k种储能设施在t时段的充电功率和放电功率，并向集中式储能设施下达充电功率和放电功率的指令；[0013]云储能服务提供商与用户和电网之间进行运行费用的结算。[0014]所述运行费用的结算包括：云储能服务提供商从电网获取电能时需要向电网支付的电费、向电网返送电能时电网所支付给云储能服务提供商的电费、云储能服务提供商开展云储能服务需要向电网缴纳的输电网和配电网过网费、云储能用户从电网获取电能时需要向电网支付的电费。

[0015]一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序指令，该程序指令适用于由处理器加载并执行所述交易结算方法。[0016]一种移动终端，包括处理器以及存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现所述交易结算方法。[0017]本发明的有益效果：

[0018]本发明提出的云储能系统使用云端的虚拟储能代替分布式用户本地的实体储能装置，云端的虚拟储能由集中式的储能设施作为实体支撑，通过电力网络与用户进行电气连接。用户通过用户能量管理系统控制其云端虚拟储能进行充放电操作，云储能服务提供商通过控制集中式的储能设施的充电和放电从而满足用户的需求。以上特点使得本发明具有以下优点：

[0019]能够为用户节约本地的物理空间，免于对于本地实体储能装置的维护。云储能服务提供商可以通过大规模的投资建设储能设施实现规模效益，实现其储能设施投资建设的单位成本低于分布式用户自行投资建设本地实体储能装置的单位成本。

具体实施方式

[0020]下面对实施例作详细说明。[0021]实施例具体包括：分布式用户N＝4个，构成参与到云储能系统中的云储能用户集合SCES；该系统运行包括以下步骤：

[0022]1)云储能服务提供商投资储能设施，并向云储能用户销售云储能服务：[0023]1.1)云储能服务提供商向储能用户销售的商品为云储能服务，设定时间集合T(T

P

包含3个时段)范围内云储能用户使用云储能服务单位功率容量的服务费β为420元/kW，单

E

位能量容量的服务费β为1260元/kWh，云储能服务的初始荷电状态soc0为0.2，最小荷电状

CD

态socMin为0.1，自放电率s为10-8，充电效率η为0.96，放电效率η为0.96；[0024]1.2)云储能用户i，i∈SCES，根据自身实际情况决定向云储能服务提供商购买云储能服务，获得的云储能服务的功率容量为

[0025]

能量容量为

本实施例中具体设定为

[0026]

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CN 110335171 A[0027]

说　明　书

能量容量为

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1.3)云储能服务提供商投资建设的1种或1种以上储能形式的集中式储能设施，构

k∈K；

成集中式储能设施集合K，第k种集中式储能设施的功率容量为

为33kW，能量容量为

[0028][0029]

本实施例中具体设定为云储能服务提供商投资建设的1种集中式储能设施，其功率容量为

为11kWh；

和放电功率需求

以及使用

2)云储能用户通过用户能量管理系统使用云储能服务：2.1)云储能用户i自行决策t时段的充电功率需求

需满足：

本地自有的分布式能源充电的功率

[0030]

[0031]式中Δt为每个时间段的时间间隔，设定为15分钟，为云储能用户i本地自有

的分布式能源在t时段的发电功率，ei,t为云储能用户i的云储能服务在t时段末的电量；

[0032]

本实施例中具体设定和为

[0033]

[0034]2.2)云储能用户i通过用户能量管理系统向云储能服务提供商发送和

[0035][0036]

3)云储能服务提供商决策运行策略并执行：

3.1)云储能服务提供商根据其所能收集到的信息决策出其所投资运营的第k种储

和放电功率

和

为

能设施在t时段的充电功率

[0037][0038][0039]

本实施例中具体设定

3.2)云储能服务提供商通过云储能服务提供商能量管理系统向集中式储能设施

和放电功率

指令；

5

下达充电功率

CN 110335171 A[0040][0041][0042][0043][0044]

说　明　书

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4)云储能服务提供商与用户和电网之间运行费用结算：4.1)云储能服务提供商向电网支付运行费用为CO，可通过公式

计算得到，式中(·)+和(·)-分别定义为取括号中的正值和负值部分，即：

[0045][0046]

λθt为云储能服务提供商在t时段从电网获取电能时需要向电网支付的电费，t为云

储能服务提供商在t时段向电网返送电能时电网所支付给云储能服务提供商的电费，ΔC为为云储能服务提供商开展云储能服务需要向电网缴纳的输电网和配电网过网费；[0047]本实施例中具体设定θΔC＝0、(λ 1.2 1.5)元/kWh，t＝0、t)＝(1[0048]经计算CO＝5.075元；

[0049][0050]

4.2)用户向云储能服务提供商支付运行费用为可通过公式

计算得到，式中λi,t为云储能用户i在t时段从电网获取电能时需要向电网支付的

电费，在本实施例中具体设定为

[0051]

[0052]元/kWh

[0053]经计算为

[0054]元

本发明的保护范围并不局限于此实施例，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

[0055]

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