CN109327058A - 一种储能电池组串SoE运行范围在线调整方法 - Google Patents

一种储能电池组串SoE运行范围在线调整方法 Download PDF

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Abstract

大规模储能电池系统运行时,保持电池一致性是电池管理系统的重要任务。本发明提出一种电池组串SoE运行范围在线调整方法,该方法可根据电池组串单体电压极差和标准差系数,实时调整SoE运行范围,限制储能系统过度充放电。本发明对于防止异常状态运行对电池组串造成损坏、延长电池组串寿命、提高储能电站使用效率都具有重要意义。

Description

一种储能电池组串SoE运行范围在线调整方法
技术领域
本发明属于储能电池技术领域,涉及储能电池组串能量状态的调整方法。
背景技术
电池储能电站是由多个电池储能单元组成,电池储能单元是由多个电池组串组成,电池组串组成储能单元的示意图如图1所示。电池组串的能量状态(以下简称SoE)运行范围是储能电站的重要运行参数,电池组串只有运行在合理的SoE范围内才能进行正常充放电,否则会对电池组串造成损坏,减少电池组串使用寿命。因此,在运行过程中实时控制电池组串在合理SoE范围内,防止异常状态运行对电池组串造成损坏,对于延长电池组串寿命、提高储能电站使用效率都具有重要意义。
现有的电池组串SoE控制方法是在停机时为电池管理系统输入固定的SoE运行范围,在运行时配合电池电压、电池温度等单体保护措施对电池组串SoE运行范围进行控制管理。当电池组串运行在指定的SoE运行范围内,且电池电压、电池温度等单体保护参数在规定限值内时,电池组串为正常运行状态。当电池组串SoE超出指定范围,或电池电压、电池温度等单体保护参数超出规定限值,则电池组串停止运行。
该方法的优点是简单、易于实现,缺点是当电池组串性能变化导致SoE运行范围缩小时无法及时调整,而异常的运行状态往往会对电池组串造成损坏。同时,电池电压、电池温度等单体保护参数只能为电池单体故障提供告警或保护,无法反映电池组串整体性能的劣化,例如一致性变差的问题,从而无法为电池组串整体性能的劣化提供保护。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题,保证电池组串持续运行在正常SoE范围内,本发明提出一种电池组串SoE运行范围在线调整方法,该方法可根据电池组串运行参数实时调整SoE运行范围,对于防止异常状态运行对电池组串造成损坏、延长电池组串寿命、提高储能电站使用效率都具有重要意义。
本发明具体采用以下技术方案。
一种储能电池组串SoE运行范围在线调整方法,其特征在于,所述在线调整方法包括以下步骤:
步骤1:在储能电池组运行过程中实时监测电池组串实时SoE和电池电压数据;
步骤2:计算电池电压极差,并判断电池电压极差是否不大于第一规定限值,如果是则进入步骤3,否则进入步骤4;
步骤3:计算电池电压标准差系数,并判断电池电压标准差系数是否不大于第二规定限值,如果大于第二规定限值,则进入步骤4,否则进入步骤5;
步骤4:根据电池电压极差、电池电压标准差系数的超限情况,实时调整电池组串SoE运行范围,并限制电池组串充电或放电运行;
步骤5:储能电池组串继续运行,并返回步骤1实时监测电池组串实时SoE和电池电压数据。
本发明进一步包括以下优选方案:
在步骤1中,在储能电池组运行过程中,实时监测电池组串实时SoE和电池电压数据。
在步骤2中,储能电池组串电池电压极差按照公式1计算:
Ur=Umax-Umin 公式1
公式中:Ur——电池电压极差;
Umax——储能电池组串中最大电池电压;
Umin——储能电池组串中最小电池电压。
在步骤2中,所述第一规定限值Urset的取值范围为(0-0.5V)。
在步骤3中,电池组串电池电压标准差系数按照公式2进行计算,如电池电压标准差系数大于第二规定限值uδset,则调整电池组串SoE上限或下限为当前SoE,并限制电池组串充电或放电行为;
公式中:uδ——储能电池组串电池电压标准差系数;
δu——储能电池组串电池电压标准差;
——储能电池组串中电池电压平均值;
ui——第i只电池电压;
n——储能电池组串电池只数。
在步骤3中,所述第二规定限值uδset的取值范围为(0-0.15)。
在步骤4中,根据储能电池组串电池电压极差、储能电池组串电池电压标准差系数的超限情况,实时调整电池组串SoE运行上限或下限为当前SoE,并限制电池组串充电或放电行为;若极差、标准差系数超限情况由某电池单体电压过低造成(判定方法分别为极差超限时Umin小于该类型电池单体额定电压、标准差系数超限时引起超限的单体电池ui小于),则设定SoE运行下限为当前SoE,并禁止电池组串放电,若极差、标准差超限情况由某电池单体电压过高造成(判定方法分别为极差超限时Umax大于该类型电池单体额定电压、标准差系数超限时引起超限的单体电池ui大于),则设定SoE运行上限为当前SoE,并禁止电池组串充电。
本发明具有以下有益的技术效果:
本发明提出一种电池组串SoE运行范围在线调整方法,该方法可根据电池组串运行参数实时调整SoE运行范围,对于防止异常状态运行对电池组串造成损坏、延长电池组串寿命、提高储能电站使用效率都具有重要意义。
附图说明
图1为储能单元组成示意图;
图2为本发明储能电池组串SoE运行范围在线调整方法流程示意图;
图3为电池组串在5%~95%SOE范围运行时电池电压-SOE曲线;
图4为电池组串在5%~95%SoE范围运行时电池电压极差-SoE曲线;
图5为电池组串在5%~95%SoE范围电池电压标准差系数-SoE曲线。
具体实施方式
下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细介绍。
如附图2所示为发明储能电池组串SoE运行范围在线调整方法流程示意图,本发明公开的储能电池组串SoE运行范围在线调整方法包括以下步骤:
步骤1:在储能电池组运行过程中通过BMS采集数据实时监测电池组串实时SoE和电池电压数据;
步骤2:计算电池电压极差,并判断电池电压极差是否不大于第一规定限值,如果是则进入步骤3,否则进入步骤4;
在步骤2中,储能电池组串电池电压极差按照公式1计算:
Ur=Umax-Umin 公式1
公式中:Ur——电池电压极差;
Umax——储能电池组串中最大电池电压;
Umin——储能电池组串中最小电池电压。
在步骤2中,所述第一规定限值Urset的取值范围为(0-0.5V),例如0.3V或0.4V。
步骤3:计算电池电压标准差系数,并判断电池电压标准差系数是否不大于第二规定限值,如果大于第二规定限值,则进入步骤4,否则进入步骤5;
在步骤3中,电池组串电池电压标准差系数按照公式2进行计算,如电池电压标准差系数大于第二规定限值uδset,则调整电池组串SoE上限或下限为当前SoE,并限制电池组串充电或放电行为;
公式中:uδ——储能电池组串电池电压标准差系数;
δu——储能电池组串电池电压标准差;
——储能电池组串中电池电压平均值;
ui——第i只电池电压;
n——储能电池组串电池只数。
在步骤3中,所述第二规定限值uδset的取值范围为(0-0.15),例如0.10或0.12。
步骤4:根据电池电压极差、电池电压标准差系数的超限情况,实时调整电池组串SoE运行范围,并限制电池组串充电或放电运行;
在步骤4中,根据储能电池组串电池电压极差、储能电池组串电池电压标准差系数的超限情况,实时调整电池组串SoE运行上限或下限为当前SoE,并限制电池组串充电或放电行为;若极差、标准差系数超限情况由某电池单体电压过低造成(判定方法分别为极差超限时Umin小于该类型电池单体额定电压、标准差系数超限时引起超限的单体电池ui小于),则设定SoE运行下限为当前SoE,若极差、标准差超限情况由某电池单体电压过高造成(判定方法分别为极差超限时Umax大于该类型电池单体额定电压、标准差系数超限时引起超限的单体电池ui大于),则设定SoE运行上限为当前SoE。
步骤5:储能电池组串继续运行,并返回步骤1实时监测电池组串实时SoE和电池电压数据。
实施实例
下面以某电池组串由36只电池串并联组成储能电池组串为例,初始SoE运行范围为5%~95%,下面对电池组串的SoE运行范围进行在线调整:
步骤1:在储能电池组运行过程中通过BMS采集数据实时监测36只电池串并联组成的电池组串实时SoE和电池电压数据;初始SoE运行范围为5%~95%(如附图3所示)。
步骤2:计算电池电压极差,并判断电池电压极差是否不大于第一规定限值,如果是则进入步骤3,否则进入步骤4;
如图4所示为本实施例电池组串在5%~95%SoE范围运行时电池电压极差-SoE曲线。
在步骤2中,储能电池组串电池电压极差按照公式1计算:
Ur=Umax-Umin 公式1
公式中:Ur——电池电压极差;
Umax——储能电池组串中最大电池电压;
Umin——储能电池组串中最小电池电压。
在步骤2中,所述第一规定限值Urset为0.05V。
实施步骤2过程中,发现电压极差大于0.05V,且Umin低于该类型电池单体额定电压,则判定极差超限是由于单体电压过低造成。此时组串SoE为7%,因此,调整电池组串SoE运行下限为7%,组串的SoE运行范围由5%~95%调整为7%~95%,并且当电池组串运行至7%SoE时应禁止放电运行,只可进行充电运行。
步骤3:计算电池电压标准差系数,并判断电池电压标准差系数是否不大于第二规定限值,如果大于第二规定限值,则进入步骤4,否则进入步骤5;
如图5所示为本实施例电池组串在5%~95%SoE范围电池电压标准差系数-SoE曲线。
在步骤3中,电池组串电池电压标准差系数按照公式2进行计算,如电池电压标准差系数大于第二规定限值uδset,则调整电池组串SoE上限或下限为当前SoE,并限制电池组串充电或放电行为;
公式中:uδ——储能电池组串电池电压标准差系数;
δu——储能电池组串电池电压标准差;
——储能电池组串中电池电压平均值;
ui——第i只电池电压;
n——储能电池组串电池只数。
在步骤3中,所述第二规定限值uδset为0.5%。
实施步骤3过程中,发现标准差系数大于0.5%,导致标准差系数超限的单体电池电压ui低于则判定标准差系数超限是由于单体电压过低造成。此时组串SoE为8%,因此,调整电池组串SoE运行下限为8%,组串的SoE运行范围由7%~95%调整为8%~95%,并且当电池组串运行至8%SoE时应禁止放电运行,只可进行充电运行。
步骤4:根据电池电压极差、电池电压标准差系数的超限情况,实时调整电池组串SoE运行范围,并限制电池组串充电或放电运行;电池SoE运行范围经步骤2、步骤3两次调整,最终结果为8%~95%。
步骤5:储能电池组串继续运行,并返回步骤1实时监测电池组串实时SoE和电池电压数据。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述,但是本领域技术人员应该理解,以上实施例仅为本发明的优选实施方案,详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神,而并非对本发明保护范围的限制,相反,任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种储能电池组串SoE运行范围在线调整方法,其特征在于,所述在线调整方法包括以下步骤:
步骤1:在储能电池组运行过程中实时监测电池组串实时SoE和电池电压数据;
步骤2:计算储能电池组串电池电压极差,并判断电池电压极差是否不大于第一规定限值,如果是则进入步骤3,否则进入步骤4;
步骤3:计算储能电池组串电池电压标准差系数,并判断电池电压标准差系数是否不大于第二规定限值,如果大于第二规定限值,则进入步骤4,否则进入步骤5;
步骤4:根据电池电压极差、电池电压标准差系数的超限情况,实时调整电池组串SoE运行范围,并禁止电池组串充电或放电运行;
步骤5:储能电池组串继续运行,并返回步骤1实时监测电池组串实时SoE和电池电压数据。
2.根据权利要求1所述的储能电池组串SoE运行范围在线调整方法,其特征在于:
在步骤1中,在储能电池组运行过程中,实时监测电池组串实时SoE和电池电压数据。
3.根据权利要求1所述的储能电池组串SoE运行范围在线调整方法,其特征在于:
在步骤2中,储能电池组串电池电压极差按照公式1计算:
Ur=Umax-Umin 公式1
公式中:Ur——电池电压极差;
Umax——储能电池组串中最大电池电压;
Umin——储能电池组串中最小电池电压。
4.根据权利要求3所述的储能电池组串SoE运行范围在线调整方法,其特征在于:
在步骤2中,所述第一规定限值Urset的取值范围为(0-0.5V)。
5.根据权利要求1所述的储能电池组串SoE运行范围在线调整方法,其特征在于:
在步骤3中,电池组串电池电压标准差系数按照公式2进行计算:
公式中:uδ——储能电池组串电池电压标准差系数;
δu——储能电池组串电池电压标准差;
——储能电池组串中电池电压平均值;
ui——第i只电池电压;
n——储能电池组串电池只数。
6.根据权利要求5所述的储能电池组串SoE运行范围在线调整方法,其特征在于:
在步骤3中,所述第二规定限值uδset的取值范围为(0-0.15)。
7.根据权利要求1所述的储能电池组串SoE运行范围在线调整方法,其特征在于:
在步骤4中,
若电池组串电池电压极差大于第一规定限值时Umin小于该类型电池单体额定电压,或者储能电池组串电池电压极差不大于第一规定限值但储能电池组串电池电压标准差系数大于第二规定限值时引起超限的单体电池ui小于则设定SoE运行下限为当前SoE,并禁止电池组串放电;
若电池组串电池电压极差大于第一规定限值时Umax大于该类型电池单体额定电压,或者储能电池组串电池电压极差不大于第一规定限值但储能电池组串电池电压标准差系数大于第二规定限值时引起超限的单体电池ui大于则设定SoE运行上限为当前SoE,并禁止电池组串充电;
其中,Umax——储能电池组串中最大电池电压;
Umin——储能电池组串中最小电池电压;
——储能电池组串中电池电压平均值;
ui——第i只电池电压。
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