CN107957557B - 一种储能系统浮动门槛自适应的soc在线校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种储能系统浮动门槛自适应的SOC在线校正方法，所述方法通过测量单元采集储能系统直流侧电池电压
，具体步骤为：1、获取储能系统电池直流侧电压；2、以直流侧电压
突变作为SOC在线校正算法的是否启动的依据；3、根据直流侧电压变化率
和储能系统功率输出值
，得到储能系统SOC的修正量
；4、基于计算所得的SOC修正量，对储能系统的SOC进行校正。和现有技术相比，本发明提供的一种储能系统SOC在线校正方法，适应于小容量储能系统SOC检测自我校正的应用场合，可有效地提高储能系统SOC的精准度，减少储能系统SOC检测的偏离程度。
Description
技术领域
本发明属于智能电网领域，用于改善小型储能系统SOC检测精度较低的问题。
背景技术
从广义上讲，储能即能量存储，是指通过一种介质或者设备，把一种能量形式用同一种或者转换成另一种能量形式存储起来，基于未来应用需要以特定能量形式释放出来的循环过程。通常说的储能是指针对电能的存储，储能是指利用化学或者物理的方法将产生的能量存储起来并在需要时释放的一系列技术和措施。
储能主要应用于电力系统、电动汽车、轨道交通、UPS系统、电动工具、电子产品等。随着电力系统、新能源发电（风能、太阳能等）、清洁能源动力汽车等行业的飞速发展，对储能技术尤其大规模储能技术提出了更高的要求，储能技术已成为该类产业发展不可或缺的关键环节。特别是储能技术在电力系统中的应用将成为智能电网发展的一个必然趋势，是储能产业未来发展的重中之重。
储能技术的应用是坚强智能电网建设的重要组成部分，可以有效地实现需求侧管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，可以提高电力设备运行效率、降低供电成本，还可以作为促进可再生能源应用，提高电网运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。智能电网的构建将促进储能技术升级、推动储能需求尤其是大规模储能需求的快速增长，从而带来相应的投资机会。随着储能技术的大量应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制方面带来变革。
储能系统中应用最为广泛的为电池储能系统，电池的剩余电量SOC (State OfCharge)是储能系统最重要的状态参数，准确的估计储能系统的SOC不仅可以避免对电池的过充和过放,而且对发挥储能系统的最佳性能有着至关重要的作用。目前应用的各种电池组SOC实时在线估算方法都存在各种不足，尤其是在工况条件下，受工作温度、前一时刻充放电状态、极化效应、电池寿命等各种条件下影响，给SOC实时在线估算带来很大的困难。研究储能领域的SOC精确测量算法，在测量手段、电池模型和估算方法加以研究，从而提高SOC实时在线估算的精度，是极为迫切的现实要求。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种储能系统浮动门槛自适应的SOC在线校正方法，以储能系统直流侧电压突变作为SOC在线校正算法启动依据，检测储能系统直流侧电压变化率和输出功率值，计算储能系统SOC修正量，实现对储能系统SOC在线校正。
为了实现上述目的，本发明包括按顺序进行的下列步骤：
步骤一，获取储能系统电池直流侧电压
；
步骤二，以直流侧电压
突变作为SOC在线校正算法的是否启动的依据；
步骤三，根据直流侧电压变化率和储能系统功率输出值
，得到储能系统SOC的修正量
；
步骤四，基于计算所得的SOC修正量，对储能系统的SOC进行校正。
步骤一中，储能系统需要放电时，若其实际的SOC比检测到的SOC偏低，则按照检测到的SOC状态设定储能放电功率时，会导致储能系统过放，其直流侧电压降低，甚至低于告警值。
储能系统需要充电时，若其实际的SOC比检测到的SOC偏高，则按照检测到的SOC状态设定储能充电功率时，会导致储能系统过充，其直流侧电压升高，甚至高于告警值。
基于以上现象，本发明提出采集储能系统电池直流侧电压
，用于储能系统SOC在线校正。
步骤二中，对直流侧电压进行采样，获取采样序列
、
、…、
，其中为采样周期，
为上一个采样周期直流侧电压值，为n个采样周期前的直流侧电压值。
当储能系统SOC较低时，储能系统充放电功率较低，则直流侧电压变化量较小，当储能系统SOC较大时，储能系统充放电功率较大，则直流侧电压变化量较大。为此，本发明采用浮动门槛自适应的突变量判据，即根据所检测的直流电压值动态调整突变量门槛值，系统突变启动判据如下式所示：
式中，、
为直流侧电压本采样周期和上一采样周期的采样值；为突变量门槛值固定系数，根据储能系统的具体情况进行设置；为直流侧电压额定值。
步骤三中，当储能系统直流侧电压变化率
为正时，表明储能系统直流侧电压升高，储能系统充电；为负时，表明储能系统直流侧电压降低，储能系统放电。
SOC修正量的
计算公式如下所示：
式中，
为SOC修正系数，实际工程中，根据储能系统的具体性能进行调整；
为当前采样时刻的储能系统功率输出值，
为储能系统额定功率输出值，
为储能系统直流侧电压当前采样时刻的变化率，
为储能系统直流侧电压的最大变化率。
步骤四中，对储能系统的SOC进行校正，所依据的计算公式如下所示：
本发明所提供的一种储能系统浮动门槛自适应的SOC在线校正方法，实施步骤简单，可靠性强，能够有效对储能系统的SOC进行校正，减少储能系统SOC的误差偏离程度，提升储能系统的调节性能。
附图说明
图1为储能系统结构示意图；
图2为本发明提供的一种储能系统浮动门槛自适应的SOC在线校正方法的算法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例，对本发明做进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，为储能系统结构示意图，本发明所提供的一种储能系统浮动门槛自适应的SOC在线校正方法，主要用于小型储能系统SOC检测误差较大的场合，通过检测储能系统电池直流母线电压变化情况，结合系统输出功率，得到储能系统SOC偏差值，能够有效得减少储能系统所检测的SOC与实际SOC的偏离程度，提高储能系统的调节性能。
如图2所示，为本发明提供的一种储能系统浮动门槛自适应的SOC在线校正方法的算法流程图为了实现上述目的，本发明包括按顺序进行的下列步骤：
步骤一，获取储能系统电池直流侧电压；
步骤二，以直流侧电压
突变作为SOC在线校正算法的是否启动的依据；
步骤三，根据直流侧电压变化率
和储能系统功率输出值
，得到储能系统SOC的修正量；
步骤四，基于计算所得的SOC修正量，对储能系统的SOC进行校正。
步骤一中，储能系统需要放电时，若其实际的SOC比检测到的SOC偏低，则按照检测到的SOC状态设定储能放电功率时，会导致储能系统过放，其直流侧电压降低，甚至低于告警值。
储能系统需要充电时，若其实际的SOC比检测到的SOC偏高，则按照检测到的SOC状态设定储能充电功率时，会导致储能系统过充，其直流侧电压升高，甚至高于告警值。
基于以上现象，本发明提出采集储能系统电池直流侧电压
，用于储能系统SOC在线校正。
步骤二中，对直流侧电压
进行采样，获取采样序列
、
、…、
，其中
为采样周期，
为上一个采样周期直流侧电压值，
为n个采样周期前的直流侧电压值。
当储能系统SOC较低时，储能系统充放电功率较低，则直流侧电压变化量较小，当储能系统SOC较大时，储能系统充放电功率较大，则直流侧电压变化量较大。为此，本发明采用浮动门槛自适应的突变量判据，即根据所检测的直流电压值动态调整突变量门槛值，系统突变启动判据如下式所示：
式中，
、
为直流侧电压本采样周期和上一采样周期的采样值；
为突变量门槛值固定系数，根据储能系统的具体情况进行设置；为直流侧电压额定值。
步骤三中，当储能系统直流侧电压变化率
为正时，表明储能系统直流侧电压升高，储能系统充电；
为负时，表明储能系统直流侧电压降低，储能系统放电。
SOC修正量的
计算公式如下所示：
式中，
为SOC修正系数，实际工程中，根据储能系统的具体性能进行调整；
为当前采样时刻的储能系统功率输出值，
为储能系统额定功率输出值，为储能系统直流侧电压当前采样时刻的变化率，
为储能系统直流侧电压的最大变化率。
步骤四中，对储能系统的SOC进行校正，所依据的计算公式如下所示：
本发明所提供的一种储能系统浮动门槛自适应的SOC在线校正方法，实施步骤简单，可靠性强，能够有效对储能系统的SOC进行校正，减少储能系统SOC的误差偏离程度，提升储能系统的调节性能。
Claims (5)
1.一种储能系统浮动门槛自适应的SOC在线校正方法，包括以下步骤：
步骤一，获取储能系统电池直流侧电压Udc；
步骤二，以直流侧电压Udc突变作为SOC在线校正算法是否启动的依据；
步骤三，根据直流侧电压变化率Dudc和储能系统功率输出值P，得到储能系统SOC的修正量ΔSOC；
SOC修正量的ΔSOC计算公式如下所示：
式中，ksoc为SOC修正系数，P(k)为当前采样时刻的储能系统功率输出值，PN为储能系统额定功率输出值，Dudc(k)为储能系统直流侧电压当前采样时刻的变化率，Dmax为储能系统直流侧电压的最大变化率；
步骤四，基于计算所得的SOC修正量，对储能系统的SOC进行校正。
2.根据权利要求1所述的一种储能系统浮动门槛自适应的SOC在线校正方法，其特征在于：所述的步骤一中，对直流侧电压Udc进行采样，获取采样序列Udc(k)、Udc(k-T)、…、Udc(k-nT)，其中T为采样周期，Udc(k-T)为上一个采样周期直流侧电压值，Udc(k-nT)为n个采样周期前的直流侧电压值。
3.根据权利要求1所述的一种储能系统浮动门槛自适应的SOC在线校正方法，其特征在于：所述的步骤二中，采用浮动门槛自适应的突变量判据，即根据所检测的直流电压值动态调整突变量门槛值，系统突变启动判据如下式所示：
式中，Udc(k)、Udc(k-T)为直流侧电压本采样周期和上一采样周期的采样值，kdc为突变量门槛值固定系数，UdcN为直流侧电压额定值。
4.根据权利要求1所述的一种储能系统浮动门槛自适应的SOC在线校正方法，其特征在于：所述的步骤三中，当储能系统直流侧电压变化率Dudc为正时，表明储能系统直流侧电压升高，储能系统充电；Dudc为负时，表明储能系统直流侧电压降低，储能系统放电。
5.根据权利要求1所述的一种储能系统浮动门槛自适应的SOC在线校正方法，其特征在于：所述的步骤四中，对储能系统的SOC进行校正，所依据的计算公式如下所示：
SOC′＝SOC+ΔSOC。
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