一种电力系统储能站中锂离子电池的剩余电量校正方法_2

文档序号:9352373阅读:来源:国知局
到电池的可用容量,实现了含多电池 单体的电池组剩余电量校正,有助于提高储能电池的利用率,延长电池组的使用寿命。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明提出的电力系统储能站中锂离子电池剩余电量校正方法的原理框 图。
[0030] 图2为本发明方法中锂离子电池剩余电量校正方法的具体实施流程框图。
【具体实施方式】
[0031] 本发明提出的电力系统储能站中锂离子电池的剩余电量校正方法,该计算方法包 括以下步骤:
[0032] (1)对电力系统储能站中的由n个电池单体串联形成的电池组进行充电或放电, 充电功率或放电功率为储能站规定的电池组额定功率,使得电池组达到剩余电量S0C为 50 %,利用电池厂家提供的电池充放电电压变化曲线和电池组的平均单体电压、,按照负 载电压法,估计得到电池组剩余电量S0C:
[0033] SOCo.5 =f(MM,i)t
[0034]其中,SOC。.5表示电池组的剩余电量SOC为50 %,函数f为电池厂家提供的电池充 放电电压变化曲线的函数表达式,i为与电池组额定功率相对应的电流;
[0035] (2)使上述步骤(1)中的电池组在S0CQ.5下静置,静置30分钟后对组成电池组的 n个电池单体进行电压均衡,均衡由电池管理系统的均衡模块实现或通过外部均衡电路实 现(红色部分文字在说明书中保留),使得所有电池单体的电压趋于一致,令均衡后电池单 体的最大电压为u_|a5,按照负载电压法,计算得到具有最大电压的电池单体的剩余电量, 记为S0C_|Q.5,并计算S0C_|Q.5与电池组的剩余电量S0C。.5的差值AS0C_|a5:
[0036] ASOCI談。s二、SO('暖i〇;5,= / (" "'、i)v* =
[0037] (3)设定电池单体的充电截止电压,以储能站规定的电池组额定功率对步骤(2) 的电池组进行充电,直至电池组中有一个电池单体达到充电截止电压,停止对电池组充电, 按照负载电压法,分别计算停止充电时刻的电池组的剩余电量S0C及各电池单体的剩余电 量S0Ck:
[0038]
[0039] 其中,S0Q为电池组在额定功率下充电至充电截止电压时的剩余电量S0C, S〇Ck|1为第k个电池单体在额定功率下充电至充电截止电压时的剩余电量,巧:为电池组在 额定功率下充电至充电截止电压时的平均单体电压,Uk|1为第k个电池单体在额定功率下 充电至充电截止电压时的电压,将S0Ck|1 (k=l~n)分别与50(^进行比较,若S0Ck|1(k= 1~n)与S0Q的差值大于20%,或该差值大于上述步骤(2)中的AS0C_|Q.5两者中的较 大者,则更换第k个电池单体,用于更换的电池单体满足以下要求:
[0040] S0CkU-SOQ| <5 %;
[0041] 若S0Ck|1(k= 1~n)与S0Q的差值小于或等于20%,或该差值小于步骤(2) 中的八50(;3:!|。. 5两者中的较大者,则不更换第k个电池单体;其中20%是个数值,即0.2, AS0C_|Q.5也是个数值,所有的S0C都是0~1之间或者0%~100%之间的数值,这是行 业规定的。
[0042] (4)以储能站设定的电池组最小功率,对上述步骤(3)中的电池组进行充电,直至 电池组中有一个电池单体达到步骤(3)中的充电截止电压,停止对电池组充电,并在此状 态下进行静置,静置30分钟后对电池组中的n个电池单体进行电压均衡,均衡由电池管理 系统的均衡模块实现或通过外部均衡电路实现,使得所有电池单体的电压趋于一致,令均 衡后电池单体的最小电压为u_u,按照负载电压法,计算具有最小电压的电池单体的剩余 电量soc_u,并计算soc_u与电池组的剩余电量soci的差值ASOC_|1:
[0043] ASOCmin11=0QCffiin[:1-SOGl~f(limin[1,0)-fill1, 0);
[0044] (5)设定电池单体的放电截止电压,以储能站规定的电池组额定功率对步骤(4) 的电池组进行放电,直至电池组中的有一个电池单体达到放电截止电压,停止对电池组放 电,按照负载电压法,分别计算停止放电时刻的电池组的剩余电量S0C及各电池单体的剩 余电量sock::
[0045]
[0046] 其中,30(:。+为电池组在额定功率下放电至放电截止电压时的剩余电量S0C,S0Ck|(]+ 为第k个电池单体在额定功率下放电至放电截止电压时的剩余电量,为电池组在额定 功率下放电至放电截止电压时的平均单体电压,uk|(]+为第k个电池单体在额定功率下放电 至放电截止电压时的电压,将S0Ck|Q+(k= 1~n)分别与S0CQ+对较,若S0Ck|1与SOCi的差 值小于-20%,或改差值小于步骤(4)中的AS0C_u两者中的较小者,则更换第k个电池单 体,英语更换的电池单体满足以下要求:
[0047] SOCk|0+-SOC0+|<5% ;
[0048] 若S0Ck|1(k=1~n)与S0Q的差值大于或等于-20%,或该差值大于或等于上 述步骤(4)中的AS0C_u两者中的较小者,则不更换第k个电池单体;
[0049] (6)以储能站规定的电池组额定功率进行对步骤(5)中的电池组进行充电,使得 电池组达到剩余电量S0C为50%,并在此状态下进行静置,静置30分钟后对组成电池组的 n个电池单体进行电压均衡,均衡由电池管理系统的均衡模块实现或通过外部均衡电路实 现,使得所有电池单体的电压趋于一致;
[0050] (7)以储能站规定的电池组额定功率进行对步骤(6)中的电池组进行充电,直至 电池组中的任意一个电池单体达到步骤(3)中的充电截止电压,停止对电池组充电,并在 此状态下进行静置10分钟,以储能站规定的电池组最小功率对电池组进行充电,直至电池 组中有一个电池单体达到步骤(3)中的充电截止电压,此时标定电池组的剩余电量S0C为 100% ;
[0051] (8)以储能站规定的电池组额定功率进行对步骤(7)中的电池组进行放电,直至 电池组中的任意一个电池单体达到步骤(5)中的放电截止电压,停止对电池组放电,并在 此状态下静置10分钟,以储能站规定的电池组最小功率对电池组进行放电,直至电池组中 有一个电池单体达到步骤(5)中的放电截止电压,此时标定电池组的剩余电量S0C为0% ;
[0052] (9)电池组在步骤(8)中的放电过程放出的电量累积值标定为电池组的可用容量 Qrenaln:
[0053]
[0054] 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0055] 图1是本发明方法的原理框图,图2为本发明方法的具体实施流程框图。
[0056] (1)电力系统储能站的规模为500kW*lh,对电池组进行充电或放电,充电功率或 放电功率为额定功率500kW,使得电池组达到剩余电量SOC约50%,电池组SOC按照负载电 压法,利用电池厂家提供的电池充放电电压变化曲线和电池组的平均单体电压及姑估计得 到:
[0057] SOCx:^ =./'(iV'n.s, /),
[0058] 其中,S0C。.5为电池组的剩余电量S0C约50 %,函数f为电池厂家提供的电池充放 电电压变化曲线的函数表达式,i为额定功率500kW对应的电流;
[0059] (2)电池组在S0C约50%下静置,静置30分钟后对电池单体进行电压均衡,使得 所有电池单体的电压趋于一致,令均衡后最大电池单体电压为 Unax|a5,按照负载电压法计 算最大电池单体电压对应的SOC_|a5,并计算其与电池组的剩余电量S0Ca5的差值AS0C max|0.5 ?
[0060] A.SO(f'."'=SOCmax [0:5 - ()~/ (Z/uui\05^0)-/ ("ti、0),
[0061] 令为ASOC一。』的值为10% ;
[0062](3)电池组以额定功率500kW进行充电,直至达到充电截止电压,充电截止电压以 任意一个电池单体电压达到上限值表示,并在此状态下进行静置,按照负载电压法计算电 池组的S0C及各电池单体的S0Ck:
[0063]
[0064] 其中,S0Q为电池组在额定功率下充电至充电截止电压时的剩余电量S0C, S〇Ck|1为第k个电池单体在额定功率下充电至充电截止电压时的剩余电量S0Ck,Ul为电池 组在额定功率下充电至充电截止电压时的平均单体电压,uk|1为第k个电池单体在额定功 率下充电至充电截止电压时的电压,电池单体的数量共为n,按照以下规则对电池单体进行 更换:
[0065]
[0066] 新换的电池单体必须满足以下要求:
[0067] S0CkU-SOQ| &l
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