CN109066894A - 基于agc调频储能系统的多级soc均衡控制方法 - Google Patents
基于agc调频储能系统的多级soc均衡控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法，其包括：电池管理系统BMSij获取与之对应的SOCij，并经与之对应的储能变流器PCSij传输至集控设备KQi；集控设备KQi根据所有的SOCij计算得到与第i个电池箱系统对应的SOCi，并传送至储能监控系统层；储能监控系统层接收到的功率控制指令非满功率指令时，根据SOCi执行箱间功率均衡策略，致使M个电池箱系统的SOC值达到均衡；集控设备KQi根据SOCij执行箱内功率均衡策略，致使第i个电池箱系统内的N个电池管理系统的SOC值达到均衡。本发明电池箱系统间，且电池箱系统内的SOC均达到自动均衡的目的，提升了均衡效果。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法。
背景技术
现有的AGC调频储能系统包括多个电池箱系统，每一个电池箱系统包括多个电池堆，每一个电池堆都具有一个独立的电池管理系统BMS，由于每一个电池堆自身的电池内阻、自放电能力的不一致，运行温度区间的差异等特征，所以，AGC调频储能系统长时间运行后，不同的电池箱系统的SOC值会出现差异，甚至每一个电池箱系统内的每一个电池管理系统的SOC值也会出现差异。
有鉴于此，实有必要提供一种既可以确保电池箱系统间的SOC值均衡，也能确保电池箱系统内的电池管理系统间的SOC值均衡的SOC均衡控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法，以解决现有储能系统的SOC值均衡效果不佳的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法，其包括如下步骤：
电池管理系统BMSij获取与之对应的SOCij，并经与之对应的储能变流器PCSij传输至集控设备KQi,其中，电池管理系统BMSij为第i个电池箱系统中的第j个电池管理系统BMS，1≤i≤M，1≤j≤N，其中,M为电池箱系统的个数，N为每一个电池箱系统中电池管理系统的个数；
集控设备KQi根据SOCij计算得到与第i个电池箱系统对应的SOCi,并将SOCi发送至储能监控系统层；
储能监控系统层接收到的功率控制指令非满功率指令时，储能监控系统层根据SOCi执行箱间功率均衡策略，致使M个电池箱系统的SOC值达到均衡；
集控设备KQi根据SOCij执行箱内功率均衡策略，致使第i个电池箱系统内的N个电池管理系统的SOC值达到均衡。
作为本发明的进一步改进，集控设备KQi根据SOCij计算得到与第i个电池箱系统对应的SOCi的步骤包括：
集控设备KQi根据公式(1)计算得到SOCi:
SOCi＝(SOCi1+SOCi2+......+SOCij+....+SOCiN)/N (1)。
作为本发明的进一步改进，储能监控系统层根据SOCi执行箱间功率均衡策略，致使M个电池箱系统的SOC值达到均衡的步骤，包括：
储能监控系统层判断功率控制指令是充电功率指令还是放电功率指令；
当功率控制指令为充电功率指令时，储能监控系统层按照公式(2)进行充电功率的分配，其中，与功率控制指令对应的充电功率为P1，为第i个电池箱系统分配的充电功率为P1i；
P1i＝{(1-SOCi)/[(1-SOC1)+(1-SOC2)...+(1-SOCi)+...(1-SOCM)]}*P1(2),
其中，M为电池箱系统的个数，重复执行该步骤，直至M个电池箱系统的SOC值达到均衡。
作为本发明的进一步改进，储能监控系统层按照公式(2)进行充电功率的分配的步骤之后，包括：
集控设备KQi按照公式(3)进行充电功率的分配，其中，第i个电池箱系统分配的充电功率为P1i，为第i个电池箱系统中第j个电池管理系统BMS分配的充电功率为P1ij:
P1ij＝{(1-SOCij)/[(1-SOCi1)+(1-SOCi2)...+(1-SOCij)+...(1-SOCiN)]}*P1i(3),
其中，N为电池箱系统中电池管理系统BMS的个数，重复执行该步骤，直至每一个电池箱系统内的N个电池管理系统的SOC值达到均衡。
作为本发明的进一步改进，储能监控系统层判断功率控制指令是充电功率指令还是放电功率指令的步骤之后，还包括：
当功率控制指令为放电功率指令时，储能监控系统层按照公式(4)进行放电功率的分配，其中，与功率控制指令对应的放电功率为P2，为第i个电池箱系统分配的放电功率为P2i：
P2i＝[SOCi/(SOC1+SOC2+SOCi+...SOCM)]*P2 (4)，
重复执行该步骤，直至M个电池箱系统的SOC值达到均衡。
作为本发明的进一步改进，储能监控系统层按照公式(4)进行放电功率的分配的步骤之后，还包括：
集控设备KQi按照公式(5)进行放电功率的分配，其中，第i个电池箱系统分配的放电功率为P2i，为第i个电池箱系统中第j个电池管理系统BMS分配的放电功率为P2ij：
P2ij＝[SOCij/(SOCi1+SOCi2+SOCij+...SOCiN)]*P2i (5)，
重复执行该步骤，直至每一个电池箱系统内的多个电池管理系统的SOC值达到均衡。
与现有技术相比，本发明根据每一个电池箱系统对应的SOC值，实施箱间功率均衡策略，以达到M个电池箱系统的SOC值达到均衡的目的，且根据每一个电池管理系统对应的SOC值，实施箱内功率均衡策略，以达到每一个电池箱系统内的N个电池管理系统的SOC值达到均衡的目的，至此，通过双重均衡控制策略，达到了电池箱系统间，且电池箱系统内SOC值都均衡的目的，从而提升了储能系统的SOC均衡效果。
附图说明
图1为本发明AGC调频储能系统一个实施例的框架结构示意图；
图2为本发明基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法一个实施例的流程示意图；
图3为本发明基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法中均衡流程一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1展示了本发明AGC调频储能系统的一个实施例。在本实施例中，该基于AGC调频储能系统包括AGC控制系统层、储能监控系统(EMS)层、高压环网箱系统层、多个中压箱系统层和多个电池箱系统层。其中，每一个中压箱系统层包括多个储能变流器PCS、一个集控设备和一个变压器，每一个电池箱系统层包括多个电池管理系统BMS，每一个电池管理系统对应一个储能变流器。
为了更加详细说明本发明的技术方案，以中压箱系统层包括4个储能变流器PCS，电池箱系统层包括4个电池管理系统BMS为例，对本案进行详细说明。
参见图1，该AGC调频储能系统包括AGC控制系统层1、储能监控系统层2、高压环网箱系统层3、中压箱系统层4和电池箱系统层5。其中，中压箱系统层4包括第1个中压箱系统、第2个中压箱系统、第3个中压箱系统和第4个中压箱系统。电池箱系统层5包括第1个电池箱系统、第2个电池箱系统、第3个电池箱系统和第4个电池箱系统。
具体地，第1个中压箱系统包括变压器1(图中未示出)、集控设备KQ1、储能变流器PCS1-1、储能变流器PCS1-2、储能变流器PCS1-3、储能变流器PCS1-4；......；第4个中压箱系统包括变压器4(图中未示出)、集控设备KQ4、储能变流器PCS4-1、储能变流器PCS4-2、储能变流器PCS4-3、储能变流器PCS4-4。
第1个电池箱系统包括电池管理系统BMS1-1、电池管理系统BMS1-2、电池管理系统BMS1-3和电池管理系统BMS1-4；......；第4个电池箱系统包括电池管理系统BMS4-1、电池管理系统BMS4-2、电池管理系统BMS4-3和电池管理系统BMS4-4。
进一步地，电池管理系统BMSi-j与储能变流器PCSi-j通信连接。
至此，己经详细介绍了本发明实施例AGC调频储能系统的硬件结构。下面，将基于上述AGC调频储能系统，提出本发明的各个实施例。
图2-图3展示了本发明基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法的一个实施例。在本实施例中，如图2所示，该基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法包括如下步骤：
步骤S1，电池管理系统BMSij获取与之对应的SOCij，并经与之对应的储能变流器PCSij传输至集控设备KQi,其中，电池管理系统BMSij为第i个电池箱系统中的第j个电池管理系统BMS，1≤i≤M，1≤j≤N，其中,M为电池箱系统的个数，N为每一个电池箱系统中电池管理系统的个数。
在本实施例中，该储能变流器PCSij为第i个中压箱系统中的第j个储能变流器PCS。
步骤S2，集控设备KQi根据SOCij计算得到与第i个电池箱系统对应的SOCi，并将SOCi发送至储能监控系统层。
在本实施例的基础上，其他实施例中，该步骤S2包括：
集控设备KQi根据公式(1)计算得到SOCi:
SOCi＝(SOCi1+SOCi2+......+SOCij+....+SOCiN)/N (1)。
具体地，假设第1个电池箱系统包括电池管理系统BMS1-1，与电池管理系统BMS1-1对应的SOC值为SOC11、电池管理系统BMS1-2，与电池管理系统BMS1-2对应的SOC值为SOC12、电池管理系统BMS1-3，与电池管理系统BMS1-3对应的SOC值为SOC13、电池管理系统BMS1-4，与电池管理系统BMS1-4对应的SOC值为SOC14。
则SOC1＝(SOC11+SOC12+SOC13+SOC14)/4。
步骤S3，储能监控系统层接收到的功率控制指令非满功率指令时，储能监控系统层根据SOCi执行箱间功率均衡策略，致使M个电池箱系统的SOC值达到均衡。
步骤S4，集控设备KQi统根据SOCij执行箱内功率均衡策略，致使第i个电池箱系统内的N个电池管理系统的SOC值达到均衡。
具体地，AGC控制系统层接收到外部发送的功率控制指令，并将该功率控制指令发送至储能监控系统层。
在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图3，该步骤S3包括：
步骤S30，储能监控系统层判断功率控制指令是充电功率指令还是放电功率指令；当功率控制指令为充电功率指令时，执行步骤S31。当功率控制指令为放电功率指令时，执行步骤S32。
步骤S31，储能监控系统层按照公式(2)进行充电功率的分配，其中，与功率控制指令对应的充电功率为P1，为第i个电池箱系统分配的充电功率为P1i；
P1i＝{(1-SOCi)/[(1-SOC1)+(1-SOC2)...+(1-SOCi)+...(1-SOCM)]}*P1
(2),其中，M为电池箱系统的个数，重复执行该步骤，直至M个电池箱系统的SOC值达到均衡。
在本实施例中，假设电池箱系统层有4个电池箱系统，分别为第1个电池箱系统、第2个电池箱系统、第3个电池箱系统和第4个电池箱系统。
则电池箱系统分配充电功率：
P11＝{(1-SOC1)/[(1-SOC1)+(1-SOC2)+(1-SOC3)+(1-SOC4)]}*P1；
P12＝{(1-SOC2)/[(1-SOC1)+(1-SOC2)+(1-SOC3)+(1-SOC4)]}*P1；
P13＝{(1-SOC3)/[(1-SOC1)+(1-SOC2)+(1-SOC3)+(1-SOC4)]}*P1；
P14＝{(1-SOC4)/[(1-SOC1)+(1-SOC2)+(1-SOC3)+(1-SOC4)]}*P1。
本实施例当电池箱系统的SOC值较小时，若处于充电过程中，根据公式(2)的分配规则可以分配更多的充电功率给SOC值较小的电池箱系统，从而致使该电池箱系统的SOC增长较快，其余的电池箱系统的SOC值增长较慢，进而达到电池箱系统间的SOC值自动均衡的目的，既提升了SOC均衡的效率，也提升了SOC均衡的自动性能。
在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图3，该步骤S4包括：
步骤S41，集控设备KQi按照公式(3)进行充电功率的分配，其中，第i个电池箱系统分配的充电功率为P1i，为第i个电池箱系统中第j个电池管理系统BMS分配的充电功率为P1ij:
P1ij＝{(1-SOCij)/[(1-SOCi1)+(1-SOCi2)...+(1-SOCij)+...(1-SOCiN)]}*P1i
(3),其中，N为电池箱系统中电池管理系统BMS的个数，重复执行该步骤，直至每一个电池箱系统内的N个电池管理系统的SOC值达到均衡。
在本实施例中，假设电池箱系统层有4个电池箱系统，分别为第1个电池箱系统、第2个电池箱系统、第3个电池箱系统和第4个电池箱系统。
其中，第1个电池箱系统包括电池管理系统BMS1-1、电池管理系统BMS1-2、电池管理系统BMS1-3和电池管理系统BMS1-4。
具体地，第1个电池箱系统分配充电功率；
P111＝{(1-SOC11)/[(1-SOC11)+(1-SOC12)+(1-SOC13)+(1-SOC14)]}*P11；
P112＝{(1-SOC12)/[(1-SOC11)+(1-SOC12)+(1-SOC13)+(1-SOC14)]}*P11；
P113＝{(1-SOC13)/[(1-SOC11)+(1-SOC12)+(1-SOC13)+(1-SOC14)]}*P11；
P114＝{(1-SOC14)/[(1-SOC11)+(1-SOC12)+(1-SOC13)+(1-SOC14)]}*P11。
本实施例当电池管理系统的SOC值较小时，若处于充电过程中，根据公式(3)的分配规则可以分配更多的充电功率给SOC值较小的电池管理系统，从而致使该电池管理系统的SOC增长较快，其余的电池管理系统的SOC值增长较慢，进而达到电池管理系统间的SOC值自动均衡的目的，既提升了SOC均衡的效率，也提升了SOC均衡的自动性能。
步骤S32，储能监控系统层按照公式(4)进行放电功率的分配，其中，与功率控制指令对应的放电功率为P2，为第i个电池箱系统分配的放电功率为P2i：
P2i＝[SOCi/(SOC1+SOC2+SOCi+...SOCM)]*P2 (4)，
重复执行该步骤，直至M个电池箱系统的SOC值达到均衡。
在本实施例中，假设电池箱系统层有4个中电池箱系统，分别为第1个电池箱系统、第2个电池箱系统、第3个电池箱系统和第4个电池箱系统。
则电池箱系统分配放电功率：
P21＝[SOC1/(SOC1+SOC2+SOC3+SOC4)]*P2；
P22＝[SOC2/(SOC1+SOC2+SOC3+SOC4)]*P2；
P23＝[SOC3/(SOC1+SOC2+SOC3+SOC4)]*P2；
P24＝[SOC4/(SOC1+SOC2+SOC3+SOC4)]*P2。
本实施例当电池箱系统的SOC值较小时，若处于放电过程中，根据公式(4)的分配规则可以分配更少的放电功率给SOC值较小的电池箱系统，从而致使该电池箱系统的SOC下降较慢，其余的电池箱系统的SOC值下降较快，进而达到电池箱系统间的SOC值自动均衡的目的，既提升了SOC均衡的效率，也提升了SOC均衡的自动性能。
在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图3，该步骤S4包括：
步骤S42，集控设备KQi按照公式(5)进行放电功率的分配，其中，第i个电池箱系统分配的放电功率为P2i，为第i个电池箱系统中第j个电池管理系统BMS分配的放电功率为P2ij：
P2ij＝[SOCij/(SOCi1+SOCi2+SOCij+...SOCiN)]*P2i (5)，
重复执行该步骤，直至每一个电池箱系统内的多个电池管理系统的SOC值达到均衡。
在本实施例中，假设电池箱系统层有4个电池箱系统，分别为第1个电池箱系统、第2个电池箱系统、第3个电池箱系统和第4个电池箱系统。
其中，第1个电池箱系统包括电池管理系统BMS1-1、电池管理系统BMS1-2、电池管理系统BMS1-3和电池管理系统BMS1-4。
具体地，第1个电池箱系统分配放电功率；
P211＝[SOC11/(SOC11+SOC12+SOC13+SOC14)]*P21；
P212＝[SOC12/(SOC11+SOC12+SOC13+SOC14)]*P21；
P213＝[SOC13/(SOC11+SOC12+SOC13+SOC14)]*P21；
P214＝[SOC14/(SOC11+SOC12+SOC13+SOC14)]*P21。
本实施例当电池管理系统的SOC值较小时，若处于放电过程中，根据公式(5)的分配规则可以分配更少的放电功率给SOC值较小的电池管理系统，从而致使该电池管理系统的SOC下降较慢，其余的电池管理系统的SOC值下降较快，进而达到电池管理系统间的SOC值自动均衡的目的，既提升了SOC均衡的效率，也提升了SOC均衡的自动性能。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (6)
1.一种基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：
电池管理系统BMSij获取与之对应的SOCij，并经与之对应的储能变流器PCSi j传输至集控设备KQi,其中，所述电池管理系统BMSij为第i个电池箱系统中的第j个电池管理系统BMS，1≤i≤M，1≤j≤N，其中,M为电池箱系统的个数，N为每一个电池箱系统中电池管理系统的个数；
所述集控设备KQi根据SOCi j计算得到与第i个电池箱系统对应的SOCi，并将所述SOCi发送至储能监控系统层；
所述储能监控系统层接收到的功率控制指令非满功率指令时，所述储能监控系统层根据所述SOCi执行箱间功率均衡策略，致使M个电池箱系统的SOC值达到均衡；
所述集控设备KQi根据所述SOCi j执行箱内功率均衡策略，致使所述第i个电池箱系统内的N个电池管理系统的SOC值达到均衡。
2.根据权利要求1所述的基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法，其特征在于，所述集控设备KQi根据SOCij计算得到与第i个电池箱系统对应的SOCi的步骤包括：
所述集控设备KQi根据公式(1)计算得到SOCi:
SOCi＝(SOCi 1+SOCi2+......+SOCij+....+SOCiN)/N (1)。
3.根据权利要求1所述的基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法，其特征在于，所述储能监控系统层根据所述SOCi执行箱间功率均衡策略，致使M个电池箱系统的SOC值达到均衡的步骤，包括：
所述储能监控系统层判断所述功率控制指令是充电功率指令还是放电功率指令；
当所述功率控制指令为充电功率指令时，所述储能监控系统层按照公式(2)进行充电功率的分配，其中，与所述功率控制指令对应的充电功率为P1，为第i个电池箱系统分配的充电功率为P1i；
P1i＝{(1-SOCi)/[(1-SOC1)+(1-SOC2)...+(1-SOCi)+...(1-SOCM)]}*P1 (2),
其中，M为电池箱系统的个数，重复执行该步骤，直至M个电池箱系统的SOC值达到均衡。
4.根据权利要求3所述的基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法，其特征在于，所述储能监控系统层按照公式(2)进行充电功率的分配的步骤之后，包括：
所述集控设备KQi按照公式(3)进行充电功率的分配，其中，第i个电池箱系统分配的充电功率为P1i，为第i个电池箱系统中第j个电池管理系统BMS分配的充电功率为P1ij:
P1ij＝{(1-SOCij)/[(1-SOCi1)+(1-SOCi2)...+(1-SOCij)+...(1-SOCiN)]}*P1i(3),
其中，N为电池箱系统中电池管理系统BMS的个数，重复执行该步骤，直至每一个电池箱系统内的N个电池管理系统的SOC值达到均衡。
5.根据权利要求3所述的基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法，其特征在于，所述储能监控系统层判断所述功率控制指令是充电功率指令还是放电功率指令的步骤之后，还包括：
当所述功率控制指令为放电功率指令时，所述储能监控系统层按照公式(4)进行放电功率的分配，其中，与所述功率控制指令对应的放电功率为P2，为第i个电池箱系统分配的放电功率为P2i：
P2i＝[SOCi/(SOC1+SOC2+SOCi+...SOCM)]*P2 (4)，
重复执行该步骤，直至M个电池箱系统的SOC值达到均衡。
6.根据权利要求5所述的基于AGC调频储能系统的多级SOC均衡控制方法，其特征在于，所述储能监控系统层按照公式(4)进行放电功率的分配的步骤之后，还包括：
所述集控设备KQi按照公式(5)进行放电功率的分配，其中，第i个电池箱系统分配的放电功率为P2i，为第i个电池箱系统中第j个电池管理系统BMS分配的放电功率为P2ij：
P2ij＝[SOCi j/(SOCi1+SOCi2+SOCij+...SOCiN)]*P2i (5)，
重复执行该步骤，直至每一个电池箱系统内的多个电池管理系统的SOC值达到均衡。
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