分布式电池储能系统SoC平衡控制方法及系统与流程

本发明涉及电力储能，具体而言，涉及一种分布式电池储能系统soc平衡控制方法及系统。

背景技术：

1、电池储能系统主要利用电池储存电能，传统的电池储能系统通常由多个电池簇并联组成，每个电池簇中通常需要多个串联的电池包，而且需要串联的电池包数量越多，每个电池包个体对储能系统的影响程度越高。因此，需要对电池储能系统中各个储能模块进行均流控制，而进行各个储能模块的均流控制需要精准获取各个储能模块的剩余容量。现有技术中经常采用荷电状态(stateofcharge，soc)，来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0～1，当soc＝0时表示电池放电完全，当soc＝1时表示电池完全充满。平衡以电池soc为控制对象，设计权重因子，达到对单体电池充放电速率动态调节的目的，实现分布式电池电源模块储能系统的soc均衡，保证系统运行的稳定性。

2、但在实际运行过程中，分布式电池电源模块储能系统的均衡模块均衡能力均远远低于电池单体的工作电流，且平衡控制系统复杂度高，尤其是对于储能调频的复杂工况来说，电池持续的处于充电或放电状态，缺少闲置的机会，影响电芯质量，并且在电池使用过程中，电池内的各电芯受直流内阻等因素的影响，会导致采集到的各电芯的电压与电芯实际的电压存在偏差，进而影响电池均衡判断的准确度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种分布式电池储能系统soc平衡控制方法及系统，以解决现有技术中电池均衡判断不准确的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种分布式电池储能系统soc平衡控制方法，储能系统中的电池簇包括多个电池模块，多个电池模块正负极依次串联而成，每个电池模块均包括一个电池能量包和一个igbt模块，igbt模块的正极连接到电池的正极，igbt模块的负极连接到电池的负极，门极通过驱动电路来控制igbt的导通和断开，每个电池能量包均包括至少一个电池单体和一个能量切割模块，能量切割模块包括两个能量开关和控制器，能量切割模块通过能量开关的高频通断将电池单体的模拟能量离散化切割成数字能量流，构成电池单体充电或放电的多个能量控制节点，其中一个能量开关的连接到电池单体的正极，另一个能量开关连接到电池单体的负极，分布式电池储能系统soc平衡控制方法包括以下步骤：

4、获取各电池簇中所有电池能量包的荷电状态soc值；

5、将得到的各个电池能量包的soc值按从小到大进行排序；

6、根据储能需求功率选择性地对不同soc值的电池进行优先充电或放电；

7、根据充电过程中电池的最大电芯与最小电芯之间的压差对目标电芯进行均衡。

8、进一步的，根据储能需求功率选择性地对不同soc值的电池进行优先充电或放电包括：

9、获取有关储能功率分配的参数数据；

10、根据获取到的储能功率分配参数数据结合储能系统的工作模式，实时确定判断储能需实现的功能为充电功能或放电功能。

11、进一步的，储能需求功率p＞0，表示储能需实现放电功能；储能需求功率p＜0，表示储能需实现充电功能；储能需求功率p＝0，表示储能不需要实现充放电功能。

12、进一步的，有关储能功率分配的参数数据包括：电网指令、各电池组实时soc、各pcs额定功率。

13、进一步的，根据充电过程中电池的最大电芯与最小电芯之间的压差对目标电芯进行均衡包括如下过程：

14、获取同一电池的一个工作周期内最大电芯与最小电芯之间的压差，一个工作周期包括一次充电和一次放电过程，则同一电池再一个工作周期内具有两个压差，重复n次充放电过程，得到2n个压差；

15、根据得到的2n个压差对该目标电芯进行均衡。

16、进一步的，判断压差与预设压差阈值的关系；

17、若2n个压差中大于预设压差阈值的压差数量占比大于预设概率阈值，则对该电池进行均衡；

18、若2n个压差中大于预设压差阈值的压差数量占比不超过预设概率阈值，则对不需要该电池进行均衡。

19、进一步的，预设概率阈值根据实际需求进行设置为60％～90％。

20、相对于现有技术，本发明所述的分布式电池储能系统soc平衡控制方法具有以下优势：

21、本发明提供的分布式电池储能系统soc平衡控制方法，能够周期性的使soc值低或高的电池切换至闲置状态，通过电池自身调节能力，修复电池状态，同时在电池使用过程中根据最大电芯与最小电芯之间的压差来对电芯进行均衡，充分保证均衡判断的准确性，进而提高整个系统平衡控制方法的准确度。

22、本发明还提供了一种分布式电池储能系统soc平衡控制系统，包括以上所述的平衡控制方法。所述平衡控制系统包括信息采集模块、计算模块、能量切割模块、电能集线器、电能交换机、电池能量云、储能监控系统ems。

23、进一步的，信息采集模块，用于在储能系统运行过程中采集所有电池能量包的电池信息，以及采集储能功率分配的参数数据；

24、计算模块，用于根据信息采集模块采集的信息计算荷电状态soc值以及储能需求功率；

25、能量切割模块，设置在电池能量包内，与电池单体连接，用于将电池单体的模拟能量离散化切割成数字能量流，构成电池单体充电或放电的多个能量控制节点；

26、电能集线器，包括能量流控制器、信息流控制器和控制器，电能集线器用于能量切割模块联网和通信交互控制。具体的，电能集线器连接多个能量切割模块，电能集线器对与能量切割模块所连接的电池单体进行管理和能量调度，信息流控制器用于电能集线器与多个能量切割模块实现能量切割模块的局部联网和交互控制，并将信息反馈给控制器，控制器向能量流控制器发送指令，能量流控制器接收控制器的指令，并根据控制器的指令进行本地能量切割模块所连接电池的管理和能量调度，此外，电能集线器的控制器与电能交换机进行信息交互，并接受电能交换机的调度；

27、电能交换机，用于电能集线器联网和交换控制。电能交换机与基于云服务平台的电池自动巡检和能量调度平台进行交互，并接受平台调度。

28、云服务平台，用于提供基于云计算和大数据，实现单体电池的能量调度和自动巡检，进而对所有电池进行自动巡检和能量调度。

29、所述控制系统与上述控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种分布式电池储能系统soc平衡控制方法，其特征在于，储能系统中的电池簇包括多个电池模块，多个电池模块正负极依次串联而成，每个电池模块均包括一个电池能量包和一个igbt模块，igbt模块的正极连接到电池的正极，igbt模块的负极连接到电池的负极，门极通过驱动电路来控制igbt的导通和断开，每个电池能量包均包括至少一个电池单体和一个能量切割模块，能量切割模块包括两个能量开关和控制器，能量切割模块通过能量开关的高频通断将电池单体的模拟能量离散化切割成数字能量流，构成电池单体充电或放电的多个能量控制节点，其中一个能量开关的连接到电池单体的正极，另一个能量开关连接到电池单体的负极，分布式电池储能系统soc平衡控制方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的分布式电池储能系统soc平衡控制方法，其特征在于，根据储能需求功率选择性地对不同soc值的电池进行优先充电或放电包括：

3.根据权利要求2所述的分布式电池储能系统soc平衡控制方法，其特征在于，储能需求功率p＞0，表示储能需实现放电功能；储能需求功率p＜0，表示储能需实现充电功能；储能需求功率p＝0，表示储能不需要实现充放电功能。

4.根据权利要求2所述的分布式电池储能系统soc平衡控制方法，其特征在于，有关储能功率分配的参数数据包括：电网指令、各电池组实时soc、各储能变流器pcs额定功率。

5.根据权利要求1所述的分布式电池储能系统soc平衡控制方法，其特征在于，根据充电过程中电池的最大电芯与最小电芯之间的压差对目标电芯进行均衡包括如下过程：

6.根据权利要求5所述的分布式电池储能系统soc平衡控制方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的分布式电池储能系统soc平衡控制方法，其特征在于，预设概率阈值根据实际需求进行设置为60％～90％。

8.一种分布式电池储能系统soc平衡控制系统，其特征在于，使用权利要求1值7中任意一项所述的分布式电池储能系统soc平衡控制方法，所述平衡控制系统包括信息采集模块、计算模块、能量切割模块、电池能量放大器、电能交换机、电池能量云、储能监控系统ems。

9.根据权利要求8所述的分布式电池储能系统soc平衡控制系统，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的分布式电池储能系统soc平衡控制系统，其特征在于，储能监控系统ems用于监控、控制和管理储能系统的运行，实时检测储能系统的运行状态。

技术总结
本发明提供一种分布式电池储能系统SoC平衡控制方法，储能系统中的电池簇包括多个电池模组，多个电池模组正负极依次串联而成，每个电池模组均包括电池能量包和IGBT模块，IGBT模块门极通过驱动电路来控制IGBT的导通和断开，分布式电池储能系统SoC平衡控制方法包括：获取各电池簇中所有电池能量包的荷电状态SoC值；将得到的各个电池的SoC值按从小到大进行排序；根据储能需求功率选择性地对不同SoC值的电池进行优先充电或放电；根据充电过程中电池的最大电芯与最小电芯之间的压差对目标电芯进行均衡。周期性的使SoC值低或高的电池切换至闲置状态，通过电池自身调节能力，修复电池状态，充分保证均衡判断的准确性，进而提高整个系统平衡控制方法的准确度。

技术研发人员：王运方,周杨林,慈松,杨峰,李学峰,李志民,赵九军,司呈恪
受保护的技术使用者：云储新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15