CN103208809A - 需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池组智能控制领域，本发明实施例公开了一种需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法，具体包括：需求侧电池组均衡控制系统结构及控制模块功能、电池组n阶阻容等效电路模型及参数电池组均衡性控制方法以及DR通信接口与通信电源控制柜控制模块交互流程。通信电池控制系统由多路选择开关、电池组监测模块、控制模块组成，电池组参与需求响应事件是由通信电池控制系统、通信设备端、通信电源系统与电网需求响应服务器协调完成。电池组中电池单体差异性检测与控制，通过多路选择开关进行控制，使长期处于浮充状态的通信电池组受控充放电以参与电力需求响应。所述控制方法的特征为通信电池控制系统依据需求响应信号，在考虑电池组寿命的前提下，对电池组的充放电进行均衡以参与需求响应事件，辅助电网实现需求侧管理。

Description

需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法

技术领域

本发明涉及电池组智能控制领域，更具体地说，涉及需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法。

背景技术

随着工业发展速度加快，电力供应出现紧张的趋势，各地电力相关部门正着手于制定相关的技术、经济手段鼓励电力需求侧用户自主削峰填谷。从用电部门的角度考虑，多利用低谷电可以有效地减小系统的维护成本，在具有并网逆变装置的条件下，可以进一步向电网输送电力，获得收益。从电力管理部门的角度考虑，削峰填谷可以减小高峰负荷所要求的装机容量。在全国范围内的蓄电池组作为储能装置，其削峰填谷的潜力非常之大，若能实现经济、有效的蓄电池组调度，一方面可提高大容量蓄电池管理者的积极性，另一方面也可减小国家的投资，提高电力设备的利用效率，优化电网结构。

智能电网通过需求侧管理提高终端响应能力，即电网依靠信息智能控制技术，将需求侧管理融入到系统的构建上，通过调度需求侧资源，实现信息和电能的智能交互，才可能从根本上解决电力系统的安全性和可持续发展等难题。

通信电池组作为通信系统的重要组成部分，长期处于并联浮充工作状态，由于串并的单体电池间无法保持状态一致性，体现在电池单体电压存在偏差，必会导致单体电池长期处于过充电或欠充电状态，对电池寿命造成无法估量的影响。目前，出于备用电源系统的可靠性考虑，蓄电池组的使用大多采用多组串接电池组再并联供电的方式。在并联电路中，各路串接电池组的总电压与充电电压相等，理想情况下各电池组所分得的电流相同，各串接电池组具有相同的工作模式。然而，由于收到制造工艺的限制，各个电池单元的内阻有所差别，造成并联电池组的每个支路所流经的电流大小不同。内阻大的电池组流经的充电电流小，而内阻小的电池组所流经的充电电流大。在电池组工作一定时间后，充电电流小的电池组由于长期充电不足导致其硫酸盐化，从而内阻进一步加大。而充电电流则更小，形成恶性循环，从而影响电池组的寿命。因此，长时间工作的并联电池组的均衡性管理则显得意义重大。目前，对于并联电池组单元的要求是应当满足同厂家、同型号、同规格的电池，同一批号出厂，新旧状态相同且同时安装的。通过上述限制，能够保障系统在运行的初始状态能够满足相同的状态条件。然而，随着时间的推移，即使是电池内阻在出厂时的微小差异，也会导致不同支路的充电电流的差异越来越大。阀控式密封铅酸蓄电池通常不单独设置电池室，可与电源控制柜直接相连，动环系统能够测量电池组的总电压、电流、单体电压、温度进行监测。现有基站蓄电池组，除少数地区频繁被供电局拉闸限电外，大部分电池组处于浮充状态，只有很少量电流用于补偿蓄电池自放电，使蓄电池组长期处于满电状态。若电池组长期处于浮充状态下，则会导致蓄电池阳极极板钝化以及极板内部的活性物质硫酸盐化，电池的内阻相应也会增大，从而造成容量下降。

综上所述，合理而有效的充放电控制便于分析电池健康状况及保持组间电池状态一致性，同时使其充放电需求具备一定灵活性。因此在电池组监测系统中引入均衡机制，会最大限度的发挥蓄电池的工作效率，增加系统的安全性和工作寿命。同时在电池组均衡控制中以需求响应作为重要依据可以实现电池的智能化管理，在保证通信设备能源不间断供应的情况下，辅助电网实现需求侧管理。考虑到前述情况，存在克服相关技术中不足的需要。

发明内容

 为解决上述问题，本发明提出了一种需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法，所述均衡性调节装置由多路选择开关、电池组监测模块、控制模块组成，在原有电池组管理系统的基础上增加多路开关以及具有均衡性策略的控制模块。所述控制方法包括响应电网需求侧信号、报告蓄电池组状态，由控制系统通过通信设备获得电网需求响应事件信息，根据电池状态分析，优化得出电池组的均衡方法，实现通信电池组参与电力需求响应事件。

本发明技术方案如下：

本方案由通信电池控制系统、通信设备端、通信电源系统与电网需求响应服务器协调完成。其中通信电池控制系统包括多路选择开关、电池组监测模块和控制模块。

上述多路选择开关经控制模块获得电池组均衡控制信息并予以实施。

上述电池组监测模块按照时间间隔及控制信息监测电池组的电压、电流、内阻、温度及剩余容量情况，并将此信息报予控制模块。

上述控制模块包括通信模块，与电网需求响应服务器通过通信设备交互需求响应事件信息。

上述控制模块包括数据存储模块，其中包括原始数据存储及更新单元和电池组信息存储单元。对电体电池的排列顺序、厂家、型号等进行记录，并对电池组监测模块传送过来的数据，按照组号对应将数据进行存储。

上述控制模块还包括数据分析处理模块，其中包括电池容量分析处理单元、均衡分析处理单元和寿命分析单元。电池容量分析处理单元设定保护容量比值，依据电池标称容量和实时放电容量的比值限值电池组充放电行为，并依据均衡分析处理单元所作出的分析计算电池组可用于响应的容量及时间并报予通信模块。均衡分析处理单元控制电池组行为，依据对单体电池电压、电流、内阻、温度、剩余容量的数据分析，确定参与需求响应的电池，并将分析结果报予电池容量分析处理单元，在获得参与需求响应的确定信息后，控制多路选择开关做出均衡行为。寿命分析单元监测并分析电池寿命，将结果报予均衡分析处理单元。

一种需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法，用于实现通信电池组受控充放电以参与电力需求响应，包括以下步骤：

步骤1: 通信电池控制系统通过通信设备获得并解析电网需求响应服务器的需求响应信号和其他电网侧信息。

步骤2：通信电池控制系统对电池组中单体电池的电压、容量等参数进行分析，得出均衡结果，计算可用于响应的容量及时间，反馈至电网需求响应服务器。

步骤3：通信电池控制系统接收到需求响应事件确认信息，依据此信息调整均衡结果，报予通信电源模块。

步骤4：通信电池控制系统控制执行均衡事件，并反馈事件执行结果至需求响应服务器。

本发明的有益效果是：通过本发明方案，可随时了解电池组的工作状态，避免因检测不及时造成系统断电时出现严重后果，同时使电池组配合供电能够有效提升电池的利用效率；可提高终端的响应能力，实现信息和电能的智能交互，辅助电网实现需求侧管理，提升电网可靠性。由供应侧通过行政或者经济激励手段实现蓄电池组的有效节能及需求方式改变，在保持能源服务水平前提下有效地降低能源消费量，从而减少新建电厂投资及一次能源消费，具有明显的经济效益。

 附图说明

为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图对本发明的实施实例进行具体描述，其中：

附图1示意性示出了本发明所述的需求侧电池组均衡控制系统结构图；

附图2是通信电池控制系统中控制模块结构示意图；

附图3为电池组n阶阻容等效电路模型，针对附图3说明了本发明所述的电池组均衡控制方法中所需的必要参数的检测方法；

附图4是本发明中需求侧电池组均衡控制方法步骤；

附图5给出了DR通信接口与通信电源控制柜控制模块交互流程。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明实施的方案，下面将结合附图和实施方式对本发明实施方案做进一步的详细说明。

附图1示意性示出了本发明所述的需求侧电池组均衡控制系统结构图，其中多路选择开关依据控制模块对电池组进行均衡控制，对电池组中需要控制的每一电池单元提供单独的控制开关，从而形成对于电池组的动态切换。电池组监测模块将实时的电池组状态信息传输到控制模块中，所采集的信息量包括电压、电流、阻容、温度以及电池单元的剩余容量，根据电池的各运行参量的瞬时值以及累计统计值，确定多路选择开关的动作行为。控制模块与电网需求响应（Demand Response，简称DR）服务器通过DR通信接口与电网侧交互需求响应事件信息，同时控制本地的电池组的多路选择开关与市电开关，根据DR通信接口所获得的DR信息，综合确定本地的充放电管理机制。市电开关则用于控制通信电源控制柜的电源供应来源。通信设备与通信电源控制柜之间的连接与原有系统的连接保持不变，通过控制单元选择市电或者蓄电池供电。蓄电池组为至少2组并联蓄电池，串联电池数目不限。控制模块解析需求响应信号并通过多路选择开关对电池组进行均衡控制，减少电池之间的差异。通过电池组充放电行为的改变一方面响应电网需求侧信号，减小高峰时的用电需求，同时在用电低谷时进行充电操作，充分响应电力生产与供应，实现削峰、填谷以及负荷转移。对于蓄电池组的维护企业而言，通过电池组的控制实现均衡性管理，并通过控制电池组进行浅循环，延长电池单体的寿命。若电池组出口单元具有并网逆变装置，企业还可通过用电与供电价格的差异从中获取收益。由能源服务公司作为需求侧项目的主要开发者，进行系统设计与设备安装，并进行系统项目节能的测量与监控。

 附图2是通信电池控制系统中控制模块结构示意图，其中包括：通信模块、数据存储模块、数据分析处理模块。其中通信模块与电网需求响应服务器交互需求响应信息，由于所交互的数据量较小，通常可以采用微功率、低速率的通信装置。对于采用独立通信单元的电池组，则可通过远程无线通信技术集成。亦可通过微功率无线传感器网络技术实现本地数据的汇集，汇集后到集中器经数据汇聚后再进行二次传输。通过DR接口收到需求响应信息后，控制模块会根据当前的基准电价信息确定电池组的充放电管理行为。在电力用电高峰期间进行大规模范围内充电是无法接受的。需求侧管理(Demand Side Management, 简称DSM)的最大意义在于能够降低电力负荷需求，通过削峰填谷将某个时间段内的负荷需求转移到其它时间，以节约能源并改善负荷特性。需求响应控制模块根据本地所获取的电价基准，以及电池本地的容量，确定电池的行为，电动车电池参与响应的行为相对简单，主要包括启动、停止、快充、慢充、放电几个动作。电价基准从电网需求侧管理主站获得，该基准可由需求侧管理主站直接下发，确定当前某一时段的平均电价，或者在某一区域范围内的政府指导价。也可由本地的需求响应控制单元根据近期所统计的峰、谷差计算得到本地的平均电价基准，在保障电池安全的前提下实现用电利益最大化。

数据存储模块存储电池组的原始数据以及电池组监测模块所传送数据。对于串联电池组中的单体电压监测可通过运放以及模拟器件转换抑制共模电压，或者通过专用的差模A/D芯片测量，或者用专用的串联电池组测量芯片实现。从处理速度上看，本发明推荐采用具有并行处理能力的专用芯片，可在保障系统测量精度的同时提高系统的运算速度，从而在单位时间内尽可能测量更多的电池节数以保障电池组内各单体电池的一致性。测量过程中应当注意外界的电磁干扰与高低压隔离等因素，漏电流的长期累积不仅会消耗电池组的电量也会造成电池的不一致。

数据分析处理模块依据需求响应信号和电池组状态信息对电池进行均衡控制分析，通过分析电池容量比确定电池可参与需求响应的情况，同时监测和分析电池组寿命。受到制造工艺的限制，电池本身也存在着差异。若在组装或者装配过程中，电池组的阻容匹配不完善，在电池组中会出现不均衡的现象，长期运行则会影响电池组的寿命。对于无人基站的后备蓄电池，在四、五年后大多会出现容量下降到不足50%的现象，造成使用寿命缩短，提前报废。在系统实际工作过程中，电池组中部分电池单元产生不均衡的现象主要体现在电池组充电时，会存在部分电池单元的截止电压高于其它电池，提前结束充电过程；而在电池组放电过程中，部分电池单元的电池的放电截止电压低于其它电池，从而过早结束放电。考虑到对于电池组电压的监测并无法实现电池过充、过放的管理，推荐采用单独电池组单元进行独立的监控。电池在化成过程之前材料的容量尚未完全发挥，容量相对较小。系统运行初期，活化过程占据主导地位，而后期则劣化过程占主导作用，直至电池单元寿命终结。数据分析处理模块需要对电池组的寿命进行监测，电池组的寿命实际上是电池组中寿命最小者，当某一电池由于与其它电池单元存在的差异影响，则损坏后会导致整个电池组无法正常工作。

在恒流阶段充电过程中以吸热过程为主，但若工作环境温度过低则会导致材料的活性降低，影响充电效率。可适当通过控制外部加热装置对电池进行预热改善。随着充电进行，极化作用加强，同时伴随着温升、析气以及电位升高。当电压达到最高充电电压限制后，为防止逸出气体导致的不可逆过程，应控制电池组进入恒压充电过程，采用涓流充电方式，随着控制进入电流组的电流减小，析气、温升停止，并向逆向反应方向进行，实现平衡。若电池组中未进行单体电池监测，虽然电池组总电压在控制范围之内，而某些电池单元已经提前进入过充阶段。特别是在恒流充电阶段，若电流相对强度大，则会导致电压、温升逐步升高，若不停止充电更换单体电池，则极有可能造成电池的不可逆反应加剧，甚至引发电池内部物质燃烧，造成电池不可修复的损伤。类似地，在进行恒流放电时，电压跌落由连接单体电极的导线电阻和触电电阻造成压降，在到达电化学平衡点后，电压变化相对平缓，放热使电池温升，放电电压与单体放电曲线类似。据统计，电池组中的容量分布服从正态分布，容量小的电池单体电压降低速度最快，而此时其它电池电压并未跌落，此时小容量电池已处于过放状态，电池进入被动放电状态，被反方向充电。组电压监测对于，单体的控制不具有任何意义，需要单独监测单体的荷电状态，通过单体电压均衡控制使各个电池单体渐进逼近其一致性性能曲线。均衡分析处理单元根据电池的能量回路采用分流和断流操作，通过机械触点或者电气开关等形成多路开关，改变电池组的连接结构，对每个电池单体进行独立处理。通过开关矩阵亦可控制电池工作回路的旁路，改变单体电池的特性。将单体电压过高的电池单元分流，通过支路可控电阻调节单体电池的端电压。若有条件，可引入能量变换器(如：Boost，Zeta，Flyback等)将单体之间的偏差能量回馈到指定单体电池上。从而使得在充电时，小容量电池吸收能量较小，分流支路吸收能量，而放电时则补充能量。

附图3是电池组n阶阻容等效电路模型，针对附图3说明了本发明所述的电池组均衡控制方法中所需的必要参数的检测方法。n为所用模型的阶数，该阶数由电池组辨识精度而定，通常可选电池单体个数的整数倍，n数值越大，模型的精确度越高。在电池组中的各个电池单元的差异性无法消除，然而若任其自由运行，则差异则会逐渐增大导致系统崩溃。对于电池组中的串联部分，由于流过的电流相同，对于容量较大的电池则处于浅循环，而对于容量较小的电池单元则处于过充、过放状态，其容量衰减更快，从而导致差异进一步增大。

如果缺乏合理的维护方法，将影响电池组的性能，造成用电设备的备用电源失效，无法及时地提供保护。某些电池组的工作环境恶劣，面临着经常性的停电，开关电源输出不稳定，造成充电电流过高或者过低均会影响电池组的寿命。峰值电压过高，浮充电压会造成电池组电解液水分解，影响电池组容量。对于参与需求响应的电池组，可在电网负荷低谷时，通过市电补充容量。在用电高峰时，则通过电池组自动控制单元将电源切换至电池组供电，达到削峰填谷的作用。放电深度直接影响电池组的使用寿命，以阀控式铅酸蓄电池为例，放电深度为30%时，其充放电循环次数可超过1200次，而在放电深度为100%时，则仅能支持250~300次。若电池组长期处于浮充状态下，则会导致蓄电池阳极极板钝化以及极板内部的活性物质硫酸盐化，电池的内阻相应也会增大，从而造成容量下降。

蓄电池组作为可直接控制的负荷，能够辅助实现电网削峰填谷，必要时系统调度人员可以对通信设备电源实施拉闸限电，降低峰荷。在大容量蓄电池组成规模参与电力需求侧响应之后，通过电池单元的自主响应可以减小拉闸限电的次数，同时也可实现与削峰填谷等同的效果，充分利用系统的空闲低成本发电容量。在考虑季节性电价后，也可实现非高峰时段的电力消费需求增长。电池的内阻、容量、以及荷电状态(State of Charge, 简称SoC)会随着系统的运行以及外界环境发生变化，为保障电池组均衡控制的有效性，需要准确估计系统等效电路模型的参数。为实现对于电池组的均衡控制，需要高精度电池组等效电路模型，才能够实施针对电池组中每个电池的精细控制与管理。目前，关于蓄电池的等效模型较多，如：Shepherd模型、Nernst模型、Thevenin模型等。为提高电池等效模型的精度，Gignioi曾提出一种四阶动态模型，模拟电解液反应内阻、电池欧姆内阻、以及自放电特性，能够实现一定精度的电池模型。但是，该模型通过并联电容器跨接在多个电阻上，对处理器的运算能力要求较高，再进一步提高电池的参数辨识精度时，无法满足实时性运算要求。

借鉴Ginioi的四阶动态模型设计思想，本发明结合内阻模型与阻容模型建立n阶阻容模型，通过规则化的阻容网络建立高阶电池等效模型，同时该模型可通过级联网络的基本理论实现快速计算，也即解决了Ginioi模型的高阶运算处理速度问题。图中为电池组电化学极化电路模型，其中                                                分别表示第1~n阶极化电容，分别表示1~n阶极化内阻，为电池等效内阻，表示电池组荷电状态。

用于模拟电池在充电后期的小规模寄生电流，该电流通常较小，对结果影响不大，在运算过程中可忽略。

，

分别为电池的开路电压(Open Circuit Voltage, 简称OCV)及负载电压，

为阻容网络中的主干电流，

为流入负载的电流也即蓄电池的工作电流，根据基尔霍夫定律，阻容网络主干电流为负载电流与寄生电流之和，即

，在忽略寄生电流的条件下有

。

分别为的拟合参量系数，用于准确估计OCV，

其中，

分别表示1~n阶极化内阻，t表示时间，所需要进行系统参数辨识的参数矩阵

可以表示为，

考虑到在电池组的采样时间

范围内所消耗的能量与电池的总能量相比变化较小，对于12Ah的LiFePO₄电池以12A的1小时放电速率下，平均SoC变化

仅为0.000278，可以根据电池的OCV-SoC曲线确定OCV,也即项可忽略，这里用表示

。类似地，在同一串联电池组内的各个电池在相同的环境下具有类似的变化规律，电池内阻在采样周期范围内变化亦可以忽略，

用

表示。

根据电池组的开路电压关系，可得到负载电压随时间的变化关系，

由第i阶阻容网络模型可得第i阶电池单元的电压变化率，

根据第i阶极化阻容单元的电压变化率关系，计算负载的电压变化量，

考虑到不同电池单元i的差异性较小，，

分别用电池的出厂测量参数标称电阻

和电容

表示。第i个电池单元的时间常数

的表达式

则可用

表示。

在对电池组电压电流的采样过程中，考虑在微小的抽样时间

内，电池组所接负载电流、电压的变化关系可用对应的差分关系表示，对于第k个采样周期与第k-1个采样周期间的采样点，进行数据离散化后建立如下关系：

，

考虑到采样点以及开路电压的形式，在进行电池组单元估计时按照如下形式对负载电压进行如下估计：

分别对应常量、

、

、

、

、

、

与

的系数，该系数可通过数据拟合方法获得。对比电池电压随时间的微分关系，可得到电压与电流的递推关系，

进而可以反算出电池开路电压的相关系数以及电池组的极化电阻与极化电容如下，

考虑到电池真正处于大电流充放电的时间并不多，因此电池可以通过线性化模型表示，也即在某时间的电压瞬时值可通过该时间点的零状态响应与零输入响应求和计算。经过测量可得到电池组的电压、电流参量，阻容参数则可通过参数辨识方法得到。不同电池组的SoC-OCV曲线差异较小，通过开路电压可以近似估计电池的容量。可以通过负载电压与开路电压的s域形式进行估计，

针对每一类电池，可根据其SoC-OCV对应关系表，获得开路电压与荷电状态的关系，从而可得到电压的输出响应。

图4是本发明方案提供的需求侧电池组均衡控制方法步骤图，该方案的具体步骤如下：

步骤S40：接收需求响应事件信息。影响蓄电池组的充放电行为的最主要需求响应事件主要是电网的实时电价信息，通常可根据基准电价确定蓄电池组的充放电行为。若电网未公布基准电价，则根据蓄电池组的本地数据统计，按日统计平均作为基准电价。高峰时段的电价较高，此时蓄电池组通常会选择放电。低估时段电价较低，此时可进行充电。

步骤S41：监测电池组状态并进行均衡分析。根据S40步骤确定蓄电池组的充放电行为后，应根据蓄电池组的均衡方法，确定不同电池单体的管理。在不同并联支路之间的均衡可直接通过电池组并联选择开关控制，在出现较大偏差时，可选择均充。该偏差可根据不同的电池单体类型而定，通常设定为5%或者更低，不同的偏差阈值不构成对于本发明的限制。对于单个并联支路的串联电池组，若采用单体电池专用A/D监测的方式，需要比较串联支路中电池单体的差异，在偏差较大时可以进行电池组的电池单元切换。备用电池单体的选择可以选择在其它并联支路的某个电池单体，也可以在蓄电池组的某个串联支路旁设置备用电池单体作为备用。不同的电池单体备用方式选择，应当根据蓄电池组的容量，连接方式而定，不同的备用方式选择不构成对于本发明的限制。

步骤S42：将电池组参与需求响应情况反馈到电网。该反馈信息可作为当前系统储备能量的估计，包括预计蓄电池组的总容量、可用容量、电池类型、充放电状态以及电池组的均衡性信息等。

步骤S43：执行需求响应信号中的事件，并反馈事件执行结果。该信息可由能源服务公司进行管理，根据本地所获取的蓄电池单元的充放电行为，当前的实时电价，能源服务公司在本地的数据集中装置，可以计算出电池单元的收益。该数据可作为能源服务公司的节能考核依据，也可为企业、政府提供数据支撑。

附图5给出了DR通信接口与通信电源控制柜控制模块交互流程。DR通信接口作为通信电源控制柜唯一的与电网沟通信息的模块单元，负责接收来自电网需求侧响应的信号。通信电源柜控制模块与DR通信接口直接相连，然而所交互的信息需要通过协议进行约定，确保蓄电池组对于电网需求侧控制行为的一致性理解。在上电初始阶段，蓄电池组独立运行，并不参与电力需求侧响应。实际上，在电力需求侧响应推广的过程中，除了对高耗能、低等级负荷的供电采用强制性负荷控制外，其余负荷均为资源参与电力需求侧响应过程。若蓄电池的所有者不希望参与需求侧响应，则无需建立从电源控制模块到DR通信接口之间的联系。为实现所实现的需求侧电池组管控，本发明定义如下报文用于支持该交互过程。

若某一时间蓄电池组改变管理策略，需要参与需求侧响应，则通过所定义的Association报文进行沟通，DR通信接口收到该请求后，透传该信息至电网的DR服务器。对于其它协议报文DR通信接口也是采用相同的透传操作，在此不再赘述。电网服务器检查该蓄电池组的设备类型，确定该设备是否具有需求响应能力、是否合法的需求响应用户后，则通过ACK消息确认该关联操作。在关联后，DR通信接口负责接收来自电网DR服务器的下发信息，如：实时电价、基准电价，由于该方面标准尚未完全通信，在此不作为限定的具体内容。不同的下发信息不构成对于本发明的限制。下发信息通过Notification传递给对应的电池单元，该消息可以采用广播传输方式也可以采用单播传输方式。单播信息传输则针对特定的蓄电池组进行控制，需要附带被控对象的设备地址信息。对于Notification信息，蓄电池组可以选择性的应答。若电网DR服务器需要查询蓄电池组的状态，则可通过Query消息查询，包括电池的总容量、可用容量、电池单体信息、电池组信息等，应针对不同类型的参量查询定义独立的编码方案，不同的查询内容不构成对于本发明的限制。收到来自电网DR服务器的Query消息后，蓄电池组必须应答，否则会产生超时，自动断开该连接关系，需要重新连接。电池组的运行信息通过Report报文返回电网的DR服务器。关联后的蓄电池组可以保持与电网DR服务器的持续性交互，响应电网所定义的需求响应事件。控制器同时根据本地蓄电池组的每个电池单体的运行状态进行调节控制，采用均衡处理。处于安全性考虑，蓄电池组参与需求响应后，无论是蓄电池组还是电网DR服务器均可发送Disassociation消息断开该需求响应连接。特别是本地控制模块发现蓄电池组存在重大安全隐患后，必须立即断开与电网的需求响应连接，停止接收任何来自电网的需求响应信息。由于多种操作的确认消息均是通过ACK消息进行确认，在ACK消息中包含对于确认操作的类型说明，用于区分具体是Association还是Disassociation的操作请求。上述消息的实现格式可根据需要自行设定，不同的消息编码方式以及属性类型的定义，不构成对于为本发明的限制。

上面结合附图1~5对本发明所提供需求侧电池组均衡控制方法进行了描述，通过通信电池控制系统的构成、控制模块的构成以及参加电力需求响应的控制方法的描述，可以实现通信电池组受控充放电以参与电力需求响应。

以上对本发明实施实例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施实例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法，使长期处于浮充状态的通信电池组受控充放电以参与电力需求响应，所述控制方法的特征为通信电池控制系统依据需求响应信号，在考虑电池组寿命的前提下，对电池组的充放电进行均衡以参与需求响应事件，其特征在于包括以下内容： 

需求侧电池组均衡控制系统结构及控制模块功能;

电池组n阶阻容等效电路模型及参数电池组均衡性控制方法；

DR通信接口与通信电源控制柜控制模块交互流程。

2. 根据权利要求1所述需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法，其特征在于所述需求侧电池组均衡控制系统结构及控制模块功能包括：

所述均衡性调节装置由 (1)多路选择开关、(2)电池组监测模块、 (3)控制模块组成，其特征在于在原有电池组管理系统的基础上增加模块(1)、(3)，实现电池组的均衡控制；

电池组均衡控制模块主要负责电池组、电池单体的监控，具体包括：通信模块、数据存储模块、数据分析处理模块，其中数据分析处理模块为电池组均衡控制的核心单元；

电池组参与需求响应事件是由通信电池控制系统、通信设备端、通信电源系统与电网需求响应服务器协调完成。

3.根据权利要求1所述需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法，其特征在于所述电池组n阶阻容等效电路模型及参数电池组均衡性控制方法，包括：

电池组中电池单体差异性检测与控制；

 电池组n阶阻容模型分析方法与参数识别，通过参数辨识矩阵                                                ，其中，n为模型的阶数，

分别表示第1~n阶极化电容，

分别表示1~n阶极化内阻，

为电池等效内阻，

分别为的拟合参量系数；

用于模拟电池在充电后期的小规模寄生电流，该电流通常较小，对结果影响不大，在运算过程中可忽略，

，

分别为电池的开路电压及负载电压，

为阻容网络中的主干电流，为流入负载的电流也即蓄电池的工作电流，建立对应的逻辑模型，

通过参数辨识，可以识别电池组的运行状态参数及荷电状态(SoC)。

4.根据权利要求1所述需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法，其特征在于所述DR通信接口与通信电源控制柜控制模块交互流程，包括：

通信电源柜电池组均衡控制模块与电网DR服务器间的交互流程及交互过程中所用的协议报文，包括：蓄电池组参与电力需求响应的关联请求、解除关联请求、确认操作、需求侧信息发布、状态请求查询、蓄电池组状态报告；

电池组状态监测与电池单体监测，包括单个并联支路的串联电池组间均衡与不同并联支路之间的均衡。

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