本发明属于直流直充系统控制，特别涉及一种基于水系液流电池的光储直流直充系统及控制方法。
背景技术：
1、随着可再生能源的广泛应用，光伏发电系统已成为重要的能源供应方式。然而，光伏发电的间歇性和波动性给电网带来了挑战。为了平衡电网负荷，需要发展一种高效、可靠的储能系统。水系液流电池作为一种新型储能技术，具有高能量密度、长寿命、环境友好等优点，在储能领域具有广阔的应用前景。然而，现有的水系液流电池储能系统在直流直充方面存在效率低下、控制精度不高的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于水系液流电池的光储直流直充系统及控制方法，以解决现有的水系液流电池储能系统在直流直充方面存在效率低下、控制精度不高的问题。
2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种基于水系液流电池的光储直流直充系统，包括光伏发电模块、水系液流电池储能模块、双向dc/dc变换器、控制器和能量管理系统；光伏发电模块通过电缆与双向dc/dc变换器连接，将产生的电能输入到变换器中；水系液流电池储能模块通过电缆与双向dc/dc变换器连接，接收变换器的输入电能或向变换器提供电能；双向dc/dc变换器通过电缆连接控制器，将电能转换为目标电压和电流后输入到水系液流电池储能模块中或从储能模块中提取电能；控制器通过电缆连接能量管理系统，接收其发出的控制指令并根据指令调整双向dc/dc变换器的输出电压和电流；能量管理系统通过电缆连接光伏发电模块和水系液流电池储能模块，监控运行状态并预测未来能源需求。
4、进一步的，水系液流电池储能模块包括多个液流电池单元的阵列，多个液流电池单元的阵列并联连接，用于储存和释放电能。
5、进一步的，水系液流电池储能模块通过直流母线连接负载单元。
6、进一步的，直流母线和负载单元之间设置有双向dc/dc变换器。
7、一种基于水系液流电池的光储直流直充系统的控制方法，包括以下步骤：
8、搭建直流光储系统的拓扑结构；
9、基于直流光储系统的拓扑结构，建立基于分时电价的功率控制模型；
10、确定负载的负荷与分时电价的功率控制模型的约束关系，从而建立直流光储系统的功率控制模型，在目标函数下实现水系液流电池的光储直流直充系统的控制。
11、进一步的，基于分时电价的功率控制模型用以下公式表示：
12、p＝p_pv-p_load+p_storage
13、其中：
14、p是总的输出功率；p_pv是光伏组件产生的功率；p_load是负载消耗的功率；p_storage是储能单元释放的功率或充电的功率。
15、进一步的，确定负载的负荷与分时电价的功率控制模型的约束关系：
16、储能单元的荷电状态soc：公式表示为：0<＝soc<＝1；
17、最大和最小功率限制：公式表示为：p_min<＝p_storage<＝p_max；
18、分时电价策略：根据不同时间段电价的不同，调整储能单元的充放电状态，以实现削峰填谷的效果，通过调整p_storage来实现；
19、负载的负荷与分时电价的约束关系：负载的消耗应符合分时电价的策略，即在电价较低的非高峰时段增加负载的消耗，通过调整p_load来实现。
20、进一步的，目标函数为：
21、min p1_discharge，在p1时段，放电功率越小越好；
22、max p2_discharge+p3_discharge，在p2和p3时段，放电功率越大越好；
23、p1为高峰时段，p2和p3为非高峰时段1和非高峰时段2。
24、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种基于水系液流电池的光储直流直充系统的控制方法的步骤。
25、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种基于水系液流电池的光储直流直充系统的控制方法的步骤。
26、与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
27、本发明在系统运行过程中，将使光伏发电单元始终接入，使得光伏发电单元应用尽用，实现光伏最大化利用。采用时段功率控制，一方面简化系统运行条件，同时该策略约束条件简单，仅考虑储能单元荷电状态即可实现系统经济最优化运行，简化控制过程中计算量，对系统运行可靠性有明显提升。
28、本发明由于直流充电不需要将交流电转化为直流电，电池可以更快地充电。这使得直流充电在长距离行驶或急需充电的情况下更加便捷，可以快速恢复电池电量，减少等待时间。
29、本发明直流充电的设备更容易达到相对较高的安全标准，因为其采用的是低电压、低电流的电源。而直流充电由于高电压、大电流的使用，对设备的安全性要求就相对较高。当然，这并不意味着直流充电完全不安全，只是相对而言，交流充电设备更简单、更易于安装和维护。该系统结合了光储直流技术和直流直充技术，能够实现光伏发电的直接储存和利用，提高了可再生能源的利用率。通过光储直流技术，能够实现光伏发电自发自用、余电存储，满足电动汽车充电需求，同时利用峰谷电价，提高能源转换效率，减少用能成本。
1.一种基于水系液流电池的光储直流直充系统，其特征在于，包括光伏发电模块、水系液流电池储能模块、双向dc/dc变换器、控制器和能量管理系统；光伏发电模块通过电缆与双向dc/dc变换器连接，将产生的电能输入到变换器中；水系液流电池储能模块通过电缆与双向dc/dc变换器连接，接收变换器的输入电能或向变换器提供电能；双向dc/dc变换器通过电缆连接控制器，将电能转换为目标电压和电流后输入到水系液流电池储能模块中或从储能模块中提取电能；控制器通过电缆连接能量管理系统，接收其发出的控制指令并根据指令调整双向dc/dc变换器的输出电压和电流；能量管理系统通过电缆连接光伏发电模块和水系液流电池储能模块，监控运行状态并预测未来能源需求。
2.根据权利要求1所述的一种基于水系液流电池的光储直流直充系统，其特征在于，水系液流电池储能模块包括多个液流电池单元的阵列，多个液流电池单元的阵列并联连接，用于储存和释放电能。
3.根据权利要求1所述的一种基于水系液流电池的光储直流直充系统，其特征在于，水系液流电池储能模块通过直流母线连接负载单元。
4.根据权利要求3所述的一种基于水系液流电池的光储直流直充系统，其特征在于，直流母线和负载单元之间设置有双向dc/dc变换器。
5.一种基于水系液流电池的光储直流直充系统的控制方法，其特征在于，基于权利要求1-4任意一项所述的一种基于水系液流电池的光储直流直充系统，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于水系液流电池的光储直流直充系统的控制方法，其特征在于，基于分时电价的功率控制模型用以下公式表示：
7.根据权利要求6所述的一种基于水系液流电池的光储直流直充系统的控制方法，其特征在于，确定负载的负荷与分时电价的功率控制模型的约束关系：
8.根据权利要求5所述的一种基于水系液流电池的光储直流直充系统的控制方法，其特征在于，目标函数为：
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述一种基于水系液流电池的光储直流直充系统的控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述一种基于水系液流电池的光储直流直充系统的控制方法的步骤。
