一种基于电池容量衰减特性的储能充放电指令协调响应方法与流程

本发明涉及电能存储系统的控制，具体讲涉及一种基于电池容量衰减特性的储能充放电指令协调响应方法。

背景技术：
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节能减排、环境治理的背景下，随机性、波动性可再生能源的大规模并网对电网的安全稳定运行带来隐患，储能技术由于具有快速的有功、无功响应能力，是解决可再生能源随机波动性、不可调度性的有效手段之一。据最新统计数据显示，锂离子电池、钠硫电池、铅酸电池、液流电池等电池储能技术的装机容量占在运储能项目(不含抽蓄、压缩空气、储热)装机容量的91％以上。然而电池储能技术成本较高、循环次数有限，为提高电池储能大规模应用的经济性，除从技术本身提高其性能外，在应用过程中需采用有效的长寿命功率指令分解策略。剩余容量作为衡量电池寿命的重要指标，与充放电深度、充放电次数等多个因素有关，如何基于电池容量衰减特性，探索长寿命储能充放电指令协调响应方法，是本领域技术人员迫切需要解决的问题。

目前有关基于电池容量衰减特性的储能充放电指令协调响应方法的专利、文献等研究较少，需要深入研究。

技术实现要素：
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为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种基于电池容量衰减特性的储能充放电指令协调响应方法。本发明提供的技术方案是：

一种基于电池容量衰减特性的储能充放电指令协调响应方法，包括：

步骤1：实时读取储能充放电指令及各储能单元状态信息；所述各储能单元状态信息包括：各储能单元充放电功率上限、各储能单元容量上限、各储能单元荷电状态、各储能单元充放电状态、各储能单元容量衰退状态；

步骤2：当t时刻电池储能充放电功率p(t)与t-1时刻电池储能充放电功率p(t-1)，满足p(t)×p(t-1)<0时，即充放电状态发生转换时，调整各储能单元容量衰退状态；

步骤3：排列各储能单元的响应顺序；

步骤4：计算各储能单元的功率响应值；

步骤5：将各储能单元功率指令、容量衰退状态存储后输出。

作为优选方案，所述步骤2的具体过程为：

步骤2.1：判断p(t)×p_i(t-1)的符号；

其中，p_i(t-1)为储能单元i在t-1时刻的功率，i＝1,2,…,N，N为储能单元数量；

步骤2.2：当p(t)×p_i(t-1)<0时，寻找满足p(t)×p_i(t-k-1)≥0并且p(t)×p_i(t-k)<0的时间节点k；

步骤2.3：计算储能单元i的充电/放电深度

步骤2.4：将储能单元i对应的DOD＝1时的容量衰退状态，依据等同剩余容量，折算到DOD_i的电池容量衰退曲线上，在该曲线上增加充电/放电次数，得出增加充电/放电次数为1时的容量衰退状态，进而根据等同剩余容量，折算至DOD＝1的容量衰退曲线；

步骤2.5：依据DOD＝1的电池储能容量衰退特性δ_DOD＝f_DOD(n)，，计算储能单元i的容量衰退速率

作为进一步优选方案，所述步骤3的具体过程为：

步骤3.1：依据p_i(t-1)将储能单元分为p_i(t-1)＝0与p_i(t-1)≠0两组，分别记为储能单元组a、单元组b。

步骤3.2：当p(t)×p(t-1)<0时，首先安排单元组a出力，其次安排单元组b出力，组内出力顺序依据容量衰退速率从大到小排序，生成排序后的储能单元m＝1,2,…,N；

步骤3.2：当p(t)×p_i(t-k-1)≥0时，首先安排组b出力，其次按排组a出力，组内出力顺序依据容量衰退速率从大到小排序，生成排序后的储能单元m＝1,2,…,N。

作为再进一步优选方案，所述步骤4的具体过程为：

计算各储能单元的功率响应上限：

其中，P_m(t)为储能单元m在t时刻的响应功率上限,P_m为储能单元m的最大输出功率，E_m为储能单元m的容量上限，soc_m(t)为t时刻储能单元m的荷电状态，Δt为采样时间间隔；

各储能单元按照出力优先顺序，各自的功率响应值的计算方法：

A.当p(t)≤P₁(t)时，

p₁(t)＝p(t)

B.当P₁(t)<p(t)≤P₁(t)+P₂(t)时，

p₂(t)＝p(t)-p₁(t)

C.当时，

D.当时，

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明根据储能单元功率与容量约束、荷电状态、充放电状态、容量衰退状态及电池容量衰减特性，兼顾长寿命和经济性，实现对电池储能电站功率指令信号的分解和协调响应，提高储能电站运行寿命。

附图说明：

图1为本发明方法的流程图；

图2为储能单元容量衰退速率折算方法图。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

一种基于电池容量衰减特性的储能充放电指令协调响应方法，包括：

步骤1：实时读取储能充放电指令及各储能单元状态信息；所述各储能单元状态信息包括：各储能单元充放电功率上限、各储能单元容量上限、各储能单元荷电状态、各储能单元充放电状态、各储能单元容量衰退速率；

步骤2.1：判断p(t)×p_i(t-1)的符号；

其中，p_i(t-1)为储能单元i在t-1时刻的功率，i＝1,2,…,N，N为储能单元数量；

步骤2.2：当p(t)×p_i(t-1)<0时，寻找满足p(t)×p_i(t-k-1)≥0并且p(t)×p_i(t-k)<0的时间节点k；

步骤2.3：计算储能单元i的充电/放电深度

步骤2.4：将储能单元i对应的DOD＝1时的容量衰退状态，依据等同剩余容量，折算到DOD_i的电池容量衰退曲线上，在该曲线上增加充电/放电次数，得出增加充电/放电次数为1时的容量衰退状态，进而根据等同剩余容量，折算至DOD＝1的容量衰退曲线；

步骤2.5：依据DOD＝1的电池储能容量衰退特性δ_DOD＝f_DOD(n)，，计算储能单元i的容量衰退速率

步骤3.1：依据p_i(t-1)将储能单元分为p_i(t-1)＝0与p_i(t-1)≠0两组，分别记为储能单元组a、单元组b；

步骤3.2：当p(t)×p(t-1)<0时，首先安排单元组a出力，其次安排单元组b出力，组内出力顺序依据容量衰退速率从大到小排序，生成排序后的储能单元m＝1,2,…,N；

步骤3.2：当p(t)×p_i(t-k-1)≥0时，首先安排组b出力，其次按排组a出力，组内出力顺序依据容量衰退速率从大到小排序，生成排序后的储能单元m＝1,2,…,N；

步骤4.1：所述各储能单元的功率响应上限：

其中，P_m为储能单元m的功率上限，E_m为储能单元m的容量上限，soc_m(t)为t时刻储能单元m的荷电状态，Δt为采样时间间隔；

各储能单元的功率响应值的计算方法：

步骤4.2：.当p(t)≤p₁(t)时，

p₁(t)＝p(t)

步骤4.3：.当p₁(t)<p(t)≤p₁(t)+p₂(t)时，

p₂(t)＝p(t)-p₁(t)

步骤4.3：当时，

步骤4.4：当时，

步骤5：将各储能单元功率指令、容量衰退状态存储后输出。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。