CN104283230A

CN104283230A - 一种基于多能源微电网的蓄电池soc计算方法

Info

Publication number: CN104283230A
Application number: CN201410569285.0A
Authority: CN
Inventors: 孙国城; 周捷; 赵景涛; 张晓燕; 刘澄; 傅强; 王建明; 孙蓉; 周建华; 吕振华
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd; Nari Technology Co Ltd; Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd; Nari Technology Co Ltd; Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2034-10-22
Also published as: CN104283230B

Abstract

本发明公开了一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.采集蓄电池的电压、电流，获取蓄电池的功率；步骤2.根据蓄电池的功率，判断蓄电池的状态是否处于充电或放电状态；步骤3.当蓄电池未进行充电或放电时，则采用开路电压法计算SOC；步骤4.当蓄电池处于充电或放电状态时，则采用安时法计算SOC，并以前一时刻计算结果为安时法SOC初值。将开路电压法和安时法相结合，提高蓄电池SOC的计算精度，为蓄电池的充放电控制提供依据，能够防止蓄电池进行深度充放电，从而提高蓄电池寿命，保证微电网安全、经济的运行。

Description

一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法

技术领域

本发明涉及一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法。

背景技术

微电网(Micro-Grid)也译为微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元，能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

在我国有些地区具有丰富的风能、太阳能、生物质能等可再生能源，因此多能源互补微电网技术具有很好的应用前景，但是由于具有间歇性的可再生能源发电一般占有较大比例，使得微网系统承受扰动的能力相对较弱。为了充分发挥可再生能源发电的优势和效益，平衡其随机波动，维护系统稳定，改善电能质量，提供不间断供电功能等，就必须同时在系统中配备一定容量的同步发电单元或储能单元。然而，同步发电单元不适合频繁的启停，并且只可对外提供电能而不能进行电能存储。储能单元则以其能量可双向流动、可兼顾容量和功率需求以及优异的环保性能等特性受到了广泛的关注。但是，储能成本较高，考虑到微网运行的经济成本，应在保证微网系统安全运行的情况下，尽量延长储能的寿命。

铅酸蓄电池是目前微网系统中最常用的储能形式，通常用蓄电池的循环寿命来定义其使用寿命。当蓄电池放电深度为100％时，电池的实际寿命大约是200-250次充放电循环；当电池的放电深度减为50％，它所允许的充放电循环可增至500-600次左右；当电池的放电深度减为30％时，允许的充放电循环可高达1200次左右。因此，为延长电池的使用寿命，需要时刻关注蓄电池的SOC(全称是state of charge，荷电状态，也叫剩余电量)，防止蓄电池处于深度放电状态。

目前，蓄电池SOC的测量方法有放电实验法、安时法、开路电压法、内阻测量法、线性模型法及神经网络法等。其中放电实验法及内阻测量法在实际工程中不适用；安时法应用广泛，但需要知道初始SOC大小，且随着时间的积累，误差会越来越大；开路电压法精度高、简单，但是需要静置较长时间后才能得到稳定的开路电压值；内阻测量法只考虑铅酸蓄电池的放电电流和内阻两个基本的因素，计算精度有限，难以对蓄电池容量进行准确的估计；线性模型法适用于低电流、SOC缓变的情况，变电流情况的估计效果要进一步研究；神经网络法需要大量的参考数据进行训练，估计误差受训练数据和训练方法的影响很大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法，将开路电压法和安时法相结合，提高蓄电池SOC的计算精度，为蓄电池的充放电控制提供依据，能够防止蓄电池进行深度充放电，从而提高蓄电池寿命，保证微电网安全、经济的运行。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、采集蓄电池的电压、电流，获取蓄电池的功率；

步骤2、根据蓄电池的功率，判断蓄电池的状态是否处于充电或放电状态；

步骤3、当蓄电池未进行充电或放电时，则采用开路电压法计算SOC；

步骤4、当蓄电池处于充电或放电状态时，则采用安时法计算SOC，并以前一时刻计算结果为安时法SOC初值。

优选，在步骤4中，当蓄电池处于充电状态时，计算SOC的公式1)如下：

SOC = {SOC}_{0} (1 - δ) + \frac{P_{c} \cdot Δt \cdot η_{c}}{E_{c}} - - - 1)

式中，SOC₀为初始SOC值，δ表示蓄电池自放电率，P_c表示蓄电池充电功率大小，Δt表示两次计算SOC值的时间间隔，η_c表示蓄电池充电效率，E_c为蓄电池的额定容量。

当蓄电池处于放电状态时，计算SOC的公式2)如下：

SOC = {SOC}_{0} (1 - δ) - \frac{P_{d} \cdot Δt}{E_{c} \cdot η_{d}} - - - 2)

式中，P_d表示蓄电池放电功率大小，η_d表示蓄电池放电效率。

本发明提供的一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法，将开路电压法与安时法相结合，利用电池静止时开路电压法得到的SOC值作为安时法的初值，克服了安时法初值不宜确定，误差易累积的缺点，提高了蓄电池SOC的计量精度，为蓄电池的充、放电控制提供依据，能够防止蓄电池进行深度充放电，从而提高蓄电池寿命。

本发明的有益效果是：计算方法简单易操作，将开路电压法和安时法相结合，提高蓄电池SOC的计算精度，为蓄电池的充放电控制提供依据，能够防止蓄电池进行深度充放电，从而提高蓄电池寿命，保证微电网安全、经济的运行。

附图说明

图1是本发明一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法的流程图；

图2是本发明安时法计算SOC的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤1、采集蓄电池的电压和电流，获取蓄电池的功率。

步骤2、根据蓄电池的功率，判断蓄电池的状态是否处于充电或放电状态。

若蓄电池的实时功率P＝0，则表示蓄电池未进行充电或放电；

若蓄电池的实时功率P>0，则表示蓄电池处于放电状态，对外提供功率；

若蓄电池的实时功率P<0，则表示蓄电池处于充电状态，从外界吸收功率。

步骤3、当蓄电池未进行充电或放电时，即蓄电池的实时功率P＝0时，则采用开路电压法计算SOC。

步骤4、当蓄电池处于充电或放电状态时，则采用安时法计算SOC，并以前一时刻计算结果为安时法SOC初值，其流程图如图2所示，具体包括如下步骤：

当蓄电池处于充电状态时，计算SOC的公式1)如下：

SOC = {SOC}_{0} (1 - δ) + \frac{P_{c} \cdot Δt \cdot η_{c}}{E_{c}} - - - 1)

式中，SOC₀为初始SOC值，此处选取上一时刻得到的SOC值作为初始值；δ表示蓄电池自放电率，单位为％/min；P_c表示蓄电池充电功率大小，单位为W；Δt表示两次计算SOC值的时间间隔，可自行设定；η_c表示蓄电池充电效率，单位为％；E_c为蓄电池的额定容量，单位为Wh。

当蓄电池处于放电状态时，计算SOC的公式2)如下：

SOC = {SOC}_{0} (1 - δ) - \frac{P_{d} \cdot Δt}{E_{c} \cdot η_{d}} - - - 2)

式中，SOC₀为初始SOC值，此处选取上一时刻得到的SOC值作为初始值；P_d表示蓄电池放电功率大小，单位为W；η_d表示蓄电池放电效率，单位为％；其他参数含义与公式1)中的参数含义相同。

对铅酸蓄电池而言，在其性能完全稳定的时候，其开路电压与剩余容量存在很明显的线性关系，而且这种线性关系受环境温度以及蓄电池老化因素影响很小。因此，在步骤3中，当蓄电池未进行充电或放电时，计算SOC的公式3)如下：

SOC = \frac{V_{B 0} - b}{a - b} - - - 3)

式中，V_B0为电池开路电压，即此时测得的蓄电池端电压；a为满充时的开路电压，b为充分放电时的开路电压。a和b的数值可以通过实验得到，也可通过电池制造厂商处得到。

本发明提供的蓄电池SOC计算方法，克服了传统SOC计算方法的缺点，将开路电压法与安时法相结合，利用电池静止时开路电压法得到的SOC值作为安时法的初值，克服了安时法初值不宜确定，误差易累积的缺点，提高了蓄电池SOC的计量精度，为蓄电池的充、放电控制提供依据，能够防止蓄电池进行深度充放电，为延长蓄电池寿命、提高微电网运行经济性奠定了基础。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、采集蓄电池的电压、电流，获取蓄电池的功率；

2.根据权利要求1所述的一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法，其特征在于，在步骤4中，当蓄电池处于充电状态时，计算SOC的公式1)如下：

SOC = {SOC}_{0} (1 - δ) + \frac{P_{c} \cdot Δt \cdot η_{c}}{E_{c}} - - - 1)

3.根据权利要求1所述的一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法，其特征在于，在步骤4中，当蓄电池处于放电状态时，计算SOC的公式2)如下：

SOC = {SOC}_{0} (1 - δ) + \frac{P_{c} \cdot Δt}{E_{c} \cdot η_{d}} - - - 2)

4.根据权利要求1所述的一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法，其特征在于，在步骤3中，当蓄电池未进行充电或放电时，计算SOC的公式3)如下：

SOC = \frac{V_{B 0} - b}{a - b} - - - 3)

式中，V_B0为电池开路电压，a为满充时的开路电压，b为充分放电时的开路电压。

5.根据权利要求4所述的一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法，其特征在于，所述a和b的数值通过实验得到。

6.根据权利要求4所述的一种基于多能源微电网的蓄电池SOC计算方法，其特征在于，所述a和b的数值通过电池制造厂商处得到。