一种用于储能电站的电池组可用容量修复方法

文档序号:9454819
一种用于储能电站的电池组可用容量修复方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于储能电站的电池组可用容量修复方法,属于电网电池储能技术领域。
【背景技术】
[0002]大规模电池储能电站的快速发展对电池应用技术提出了更高的要求,包括电池安全、稳定、长寿、经济运行等方面。储能电站中的电池规模与纯电动汽车的电池规模相当,甚至更大,整个电池组由上百节电池单体串联组成。整个电池组的可用容量与电池单体的电量、内阻、剩余电量的一致性程度密切相关。电池组在充放电过程中,必须保证每一个电池单体的电压控制在安全范围内。充电时,当电池组中任意一个电池单体达到电压上限,电池组必须减小充电电流或停止充电;放电时,当电池组中任意一个电池单体达到电压下限,电池组必须减小放电电流或停止放电。在电池组运行一段时间后,电池单体之间的性能差异逐渐变大。因少数的电池在充电时过快达到电压上限或在放电时过快达到电压下限,使得电池组的可用容量减小。
[0003]在一些高要求的应用场合,主动式均衡电路被用于实现电池单体之间的电量转移,修复电池组的可用容量。常用的均衡启停判据为电池单体之间的电压差,分为动态电压差和静态电压差两类。根据动态电压差进行均衡,均衡的启停及均衡电流的方向容易受到电压变化的影响,从而引发误均衡或过均衡。根据静态电压差进行均衡,很可能只达到局部均衡或暂时均衡的效果,无法实现电池组的可用容量最大化。此外,主动式均衡电路需要为每个单体电池配置额外的支路以供能量转移,提高系统的复杂度,增加投入成本。

【发明内容】

[0004]本发明的目的是提出一种用于储能电站的电池组可用容量修复方法,基于电池组内所有的电池单体的可用容量,并从全局角度考虑,对电池组的可用容量进行一次性修复的方法,以便于提高电池组的利用率,延长电池组的寿命。
[0005]本发明提出的用于储能电站的电池组可用容量修复方法,该修复方法包括以下步骤:
[0006](I)设储能电站的电池组由N个电池单体串联形成,电池组的额定充放电功率为P,则每个电池单体的额定充放电功率P/N,在电池单体成组前,从所有的电池单体中随机抽取η个电池单体分别进行充放电,充放电的步骤如下:
[0007](1-1)对η个电池单体分别以恒定功率Ρ/Ν充电,直至η个电池单体的电压分别达到用户设定的电池单体电压上限值u_x;
[0008](1-2)对步骤(1-1)中的η个电池单体以恒定功率Ρ/Ν放电,直至η个电池单体的电压分别达到用户设定的电池单体电压下限值Udmin,以5秒为周期,记录放电过程的电池单体电压值,将放电过程的电压记录数据组成一个数组,记为I^lk= {u dr|k 1; Udrlk 2,…,Udrjk IdJ,其中,dr表示放电过程的记录数据,k表示电池单体的序号,k = I?n,Udrjk:表示放电过程的第k个电池单体的第I个记录数据,Udrlk ldk表示放电过程的第k个电池单体的第ldk个记录数据,Idk等于放电过程的第k个电池单体的数组长度,并将放电过程的第k个电池单体的累计放电能量,记为Edr|k(k = I?η);
[0009](1-3)对步骤(1-2)中的η个电池单体以恒定功率Ρ/Ν充电,直至η个电池单体的电压分别达到步骤(1-1)中的用户设定的电池单体电压上限值Uaiiax,以5秒为周期记录充电过程的电池单体电压值,将该电池单体电压值组成一个一维数组,记为U?|k ={ucr|k !, ucr|k 2,…,u?|k ldJ,其中,Cr表示放电过程的记录数据,k表示电池单体的序号,k =I?n,ura|k:表示充电过程的第k个电池的第I个记录数据,uCT|k ldi表示充电过程的第k个电池的第Ick个记录数据,Ick等于充电过程的第k个电池的数组长度,并将充电过程的第k个电池单体的累计充电能量记为E?|k,k = I?η ;
[0010](1-4)对步骤(1-3)中的η个电池单体以恒定功率Ρ/Ν放电,直至η个电池单体电压分别达到步骤(1-2)中的用户设定的电池单体电压下限值叫_;
[0011](2)建立一个长度为步骤(1-2)中的Idk的递减等差数列Adk= {100,100-d dk,...,心,0},其中,(^为公差,(1&= 100/(Idk-1),并建立一个长度为101的递增等差数列SOC1= !01= {0,1,2,":100},以数列Adk为自变量,以上述步骤(1-2)中的放电过程的电压记录数据数组IUlk为因变量,采用线性插值法,分别计算SOC ! = 1M中每一个元素对应的值,得到η 个长度为 101 的一维数组 Udr|k’ = {udr|k。’ , Udrjk /,...,Udrlk 100,},k = I ?n,求 η 个一维数组UdHk’中各对应元素的平均值,得到长度为101的放电过程的平均电压记录数据数组Udr= {u dr0, udrl,…,UitlJ,并计算步骤(1-2)中的平均值 E &,k = I ?η ;
[0012](3)建立一个长度为步骤(1-3)中的Ick的递增等差数列Ack,Adi= {O, dck, 2dck,…,100-dck, 100},其中,cU为公差,dck= 100/(Ick-1),以数列Ack为自变量,以上述步骤(1-3)中的充电过程的电压记录数据数组U?|k为因变量,采用线性插值法,分别计算步骤(2)中的SOC1 = 101中每一个元素对应的值,得到η个长度为101的一维数组U?|k’ ={ucr|k。’,Ucrjk /,…,U。+ 100> },k = I?n,求η个一维数组U。+’中各对应元素的平均值,得到长度为101的充电过程的平均电压记录数据数组Uct= {ucr0, ucrl,…,uCTl。。},并计算步骤(1-3)中的E?|k的平均值E cr,k = I?η ;
[0013](4)由步骤(I)中的N个电池单体串联形成的电池组以恒定功率P充电,直至N个电池单体中出现一个电池单体的电压达到步骤(1-1)中用户设定的电池单体电压上限值u_x,电池组截止充电,记录充电截止时刻的电池组中N个电池单体的电压值U。=
{uci,Uc2, ,Uc^};
[0014](5)使步骤⑷的充电后的电池组以恒定功率P放电,直至N个电池单体中出现一个电池单体的电压达到步骤(1-2)用户设定的电池单体电压下限值ud_,电池组截止放电,记录放电截止时刻的电池组中N个电池单体的电压值Ud= {udl, ud2,…,udN},并记录放电过程电池组所放出的电能,记为E ;
[0015](6)以步骤(3)中的长度为101的充电过程的平均电压记录数据数组U?为自变量,以步骤(2)中的SOC1 = M为因变量,采用线性插值法,计算步骤(4)中的充电截止时刻电池组中的N个电池单体电压值U。中每一个元素对应的值,得到充电截止时刻电池组中N个电池单体的 SOC 值 SOCc, SOCc= {SOC cl, SOCc2,...,SOCcJ ;
[0016](7)以步骤⑵中的长度为101的放电过程的平均电压记录数据数组为自变量,以步骤(2)中的SOC1 = M为因变量,采用线性插值法,计算步骤(5)中的放电截止时刻电池组中N个电池单体电压值仏中每一个元素对应的值,得到放电截止时刻的电池组中N个电池单体的 SOC 值 SOCd, SOCd= {SOC dl, SOCd2,...,SOCJ ;
[0017](8)将步骤(6)中的充电截止时刻电池组中的N个电池单体的SOC值S0C。减去步骤(7)中放电截止时刻的电池组中N个电池单体的SOC值SOCd,将差值记为AS0C,计算A SOC的最大值Δ SOCnax,以及与该最大值Δ SOCniJf对应的电池单体序号1,I彡I彡N,电池单体I在数组S0C。中的值为SOC el,在数组SOCd中的值为SOC dl;
[0018](9)使上述步骤(5)的电池组以恒定功率P充电,电池组充电的电能为步骤(5)中放电过程电池组所放出的电能E的一半,即E/2 ;
[0019](10)对上述步骤(6)中的充电截止时刻电池组中N个电池单体的SOC值SOCc中的SOCdi进行判断,k = I?N,若SOC &大于上述步骤⑶中的SOC ,则对电池单体k进行单独放电,放电功率为P/N,放出的电能为(SOCek-SOCJ/100*E?,其中E?为步骤⑶中的计算值,若SOCdi小于或等于上述步骤(8)中的SOC cl,则停止电池单体k的单独放电;对上述步骤(7)中的放电截止时刻电池组中N个电池单体SOC值SOCd中的SOCdlJJ行判断,若S0Cdl/J、于步骤(8)中的SOCdl,则对电池单体k进行单独充电,充电功率为P/N,放出的电能为(SOCdl-SOCdk)/100*Edr,其中Edr为步骤⑵中的计算值,若S0Cdl/J、于或等于步骤⑶中的SOCdl,则停止电池单体k的单独充电。
[0020]本发明提出的储能电站中电池组的可用容量修复方法,其优点是:以电池单体在恒定功率下的充放电电压序列为基础,建立电压与剩余能量的对应关系,并依此将电池组在全充全放结束前时刻的各电池单体电压映射为剩余能量,进而以可用容量最小的电池为参照,对其余电池进行单独的充电或放电,以实现电池组可用容量最大化修复,增加电池组的可充放电能量,延长电池组的使用寿命,提高储能电站的经济效益。
【附图说明】
[0021]图1为本发明提出的用于储能电站的电池组可用容量修复方法的整体流程图。
[0022]图2为本发明提出的用于储能电站的电池组可用容量修复方法的详细流程图。
【具体实施方式】
[0023]本发明提出的用于储能电站的电池组可用容量修复方法,包括以下步骤:
[0024](I)设储能电站的电池组由N个电池单体串联形成,电池组的额定充放电功率为P,则每个电池单体的额定充放电功率P/N,在电池单体成组前,从所有的电池单体中随机抽取η个电池单体分别进行充放电,充放电的步骤如下:
再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1