CN107957558B - 一种储能系统soc在线校正系统 - Google Patents

一种储能系统soc在线校正系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种储能系统SOC在线校正系统，包括储能系统、直流电压检测器、电压突变判断模块、修正计算模块、SOC在线校正模块；所述储能系统包括多个电池，所述直流电压检测器设置于所述储能系统输出端，用于获取储能系统电池直流侧电压；电压突变判断模块设有电压变化率阈值，当直流侧电压超过所述电压变化率阈值时，则启动所述SOC在线校正模块；所述修正计算模块，用于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；所述SOC在线校正模块，基于所计算的修正量，对储能系统的SOC进行校正。本发明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

一种储能系统SOC在线校正系统
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。特别涉及一种储能系统SOC在线校正系统。
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SOC在线校正系统，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。
本发明涉及一种储能系统SOC在线校正系统，包括储能系统、直流电压检测器、电压突变判断模块、修正计算模块、SOC在线校正模块；所述储能系统包括多个串并联的电池，所述直流电压检测器设置于所述储能系统输出端，用于获取储能系统电池直流侧电压
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；电压突变判断模块设有电压变化率阈值，当直流侧电压
Figure DEST_PATH_IMAGE002
超过所述电压变化率阈值时，则启动所述SOC在线校正模块；
所述修正计算模块，用于根据直流侧电压变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE003
和储能系统功率输出值，得到储能系统SOC的修正量
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
所述SOC在线校正模块，基于所计算的修正量，对储能系统的SOC进行校正。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，还包括分配模块，所述分配模块分别连接在储能系统并联电池的输出端，所述分配模块用于根据所述修正计算模块计算的修正量，对储能系统的电池进行SOC进行修正分配，所述分配具体包括通过并联电池之间进行SOC内循环分配，将剩余SOC多的分配到剩余SOC少的电池。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，直流电压检测器对直流侧电压
Figure DEST_PATH_IMAGE008
进行采样，获取采样序列
Figure DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure DEST_PATH_IMAGE010
、…、
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，其中为采样周期，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
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。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，电压变化率阈值，即根据所检测的直流电压值动态调整电压变化率阈值，系统突变启动判据如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为直流侧电压本采样周期和上一采样周期的采样值，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为突变量门槛值固定系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为直流侧电压额定值。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，当储能系统直流侧电压变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE020
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
Figure DEST_PATH_IMAGE022
计算公式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为SOC修正系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
为当前采样时刻的储能系统功率输出值，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为储能系统额定功率输出值，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为储能系统直流侧电压当前采样时刻的变化率，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
为储能系统直流侧电压的最大变化率。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，所述SOC在线校正模块对储能系统的SOC进行校正，所依据的计算公式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE029
。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，还包括变压器，所述储能系统通过变压器连接电网，所述变压器两侧设置有隔离开关。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，所述电池输出端连接保护开关。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，所述电压变化率阈值包括第一电压变化率阈值和第二电压变化率阈值；所述第一电压变化率阈值小于所述第二电压变化率阈值，当电压变化率绝对值小于第一电压变化率阈值时，所述保护开关不动作，当电压变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE031
绝对值大于第二电压变化率阈值时，所述保护开关启动保护动作，将对应电池从系统中断开，延时一定时间，重新连接所断开的保护开关。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，所述变压器原边采用星形连接，副边采用三角形连接。
本发明所提供的一种储能系统SOC在线校正系统，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；
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。
本发明涉及一种储能系统SOC在线校正系统，包括储能系统、直流电压检测器、电压突变判断模块、修正计算模块、SOC在线校正模块；所述储能系统包括多个串并联的电池，所述直流电压检测器设置于所述储能系统输出端，用于获取储能系统电池直流侧电压
Figure 446907DEST_PATH_IMAGE001
；电压突变判断模块设有电压变化率阈值，当直流侧电压
Figure DEST_PATH_IMAGE032
超过所述电压变化率阈值时，则启动所述SOC在线校正模块；
所述修正计算模块，用于根据直流侧电压变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE033
和储能系统功率输出值，得到储能系统SOC的修正量
Figure DEST_PATH_IMAGE035
；
所述SOC在线校正模块，基于所计算的修正量
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，对储能系统的SOC进行校正。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，还包括分配模块，所述分配模块分别连接在储能系统并联电池的输出端，所述分配模块用于根据所述修正计算模块计算的修正量
Figure DEST_PATH_IMAGE037
，对储能系统的电池进行SOC进行修正分配，所述分配具体包括通过并联电池之间进行SOC内循环分配，将剩余SOC多的分配到剩余SOC少的电池。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，直流电压检测器对直流侧电压
Figure DEST_PATH_IMAGE038
进行采样，获取采样序列
Figure DEST_PATH_IMAGE039
、
Figure DEST_PATH_IMAGE040
、…、
Figure DEST_PATH_IMAGE041
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为采样周期，
Figure 231237DEST_PATH_IMAGE043
为上一个采样周期直流侧电压值，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
为n个采样周期前的直流侧电压值。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，电压变化率阈值，即根据所检测的直流电压值动态调整电压变化率阈值，系统突变启动判据如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE045
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
、
Figure DEST_PATH_IMAGE047
为直流侧电压本采样周期和上一采样周期的采样值，
Figure 501812DEST_PATH_IMAGE018
为突变量门槛值固定系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为直流侧电压额定值。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，当储能系统直流侧电压变化率
Figure 988288DEST_PATH_IMAGE020
为正时，表明储能系统直流侧电压升高，储能系统充电；
Figure 341909DEST_PATH_IMAGE021
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
Figure DEST_PATH_IMAGE049
计算公式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE050
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE051
为SOC修正系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
为当前采样时刻的储能系统功率输出值，
Figure DEST_PATH_IMAGE053
为储能系统额定功率输出值，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
为储能系统直流侧电压当前采样时刻的变化率，
Figure 421992DEST_PATH_IMAGE055
为储能系统直流侧电压的最大变化率。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，所述SOC在线校正模块对储能系统的SOC进行校正，所依据的计算公式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE056
。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，还包括变压器，所述储能系统通过变压器连接电网，所述变压器两侧设置有隔离开关。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，所述电池输出端连接保护开关。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，所述电压变化率阈值包括第一电压变化率阈值和第二电压变化率阈值；所述第一电压变化率阈值小于所述第二电压变化率阈值，当电压变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE057
绝对值小于第一电压变化率阈值时，所述保护开关不动作，当电压变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE058
绝对值大于第二电压变化率阈值时，所述保护开关启动保护动作，将对应电池从系统中断开，延时一定时间，重新连接所断开的保护开关。
所述的一种储能系统SOC在线校正系统，所述变压器原边采用星形连接，副边采用三角形连接。
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 (9)

1.一种储能系统SOC在线校正系统，其特征在于，包括储能系统、直流电压检测器、电压突变判断模块、修正计算模块、SOC在线校正模块；所述储能系统包括多个串并联的电池，所述直流电压检测器设置于所述储能系统输出端，用于获取储能系统电池直流侧电压Udc；电压突变判断模块设有电压变化率阈值，当直流侧电压Udc超过所述电压变化率阈值时，则启动所述SOC在线校正模块；
所述修正计算模块，用于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；
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；
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；
所述SOC在线校正模块，基于所计算的修正量ΔSOC，对储能系统的SOC进行校正。
2.如权利要求1所述的一种储能系统SOC在线校正系统，其特征在于，还包括分配模块，所述分配模块分别连接在储能系统并联电池的输出端，所述分配模块用于根据所述修正计算模块计算的修正量ΔSOC，对储能系统的电池进行SOC进行修正分配，所述分配具体包括通过并联电池之间进行SOC内循环分配，将剩余SOC多的分配到剩余SOC少的电池。
3.根据权利要求1所述的一种储能系统SOC在线校正系统，其特征在于：直流电压检测器对直流侧电压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。
4.根据权利要求3所述的一种储能系统SOC在线校正系统，其特征在于：电压变化率阈值，即根据所检测的直流电压值动态调整电压变化率阈值，系统突变启动判据如下式所示：
Figure FDA0002227075500000021
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。
5.根据权利要求4所述的一种储能系统SOC在线校正系统，其特征在于：所述SOC在线校正模块对储能系统的SOC进行校正，所依据的计算公式如下所示：
SOC′＝SOC+ΔSOC。
6.根据权利要求5所述的一种储能系统SOC在线校正系统，其特征在于：还包括变压器，所述储能系统通过变压器连接电网，所述变压器两侧设置有隔离开关。
7.根据权利要求6所述的一种储能系统SOC在线校正系统，其特征在于：所述电池输出端连接保护开关。
8.根据权利要求7所述的一种储能系统SOC在线校正系统，其特征在于：所述电压变化率阈值包括第一电压变化率阈值和第二电压变化率阈值；所述第一电压变化率阈值小于所述第二电压变化率阈值，当电压变化率Dudc绝对值小于第一电压变化率阈值时，所述保护开关不动作，当电压变化率Dudc绝对值大于第二电压变化率阈值时，所述保护开关启动保护动作，将对应电池从系统中断开，延时一定时间，重新连接所断开的保护开关。
9.根据权利要求7所述的一种储能系统SOC在线校正系统，其特征在于：所述变压器原边采用星形连接，副边采用三角形连接。
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