CN110048176B - 储能监控管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能监控管理系统，其包括：系统数据采集模块，用于获取系统运行信息，系统运行信息包括电池包运行信息、直流控制单元运行信息、以及储能变流器运行信息，电池包运行信息包括容量衰减信息；容量衰减处理模块，用于根据容量衰减信息计算得到容量衰减值，并当容量衰减值超过预设容量标定阈值时，生成电池维护指令；维护标定处理模块，用于接收到电池维护指令时，确认与容量衰减信息对应的目标电池包、控制目标电池包从正常运行模式切换至电池维护模式、以及在电池维护模式下，对目标电池包进行充放电标定，获得新的容量值。本发明电池包在使用过程中，电池包的实际容量实时调整，从而根据调整后的容量进行分析处理，精准度更高。

Description

储能监控管理系统
技术领域
本发明涉及电池储能技术领域，尤其涉及一种储能监控管理系统。
背景技术
高效、节能、环保的新能源电动汽车，在环境日益恶化、石油能源日益枯竭的今天得到人们的重视并取得了较大发展，而电池PACK作为电动汽车的动力来源，在长时间使用后，电池会发生老化衰减，当电池的健康状况SOH下降到一定的值(比如80％以下)，可能就要被强制更换。
随着越来越多电动汽车的普及，会有更多的电动汽车的电池PACK，在其SOH下降至预设阈值后，就会被更换，而被更换下来的电池PACK，可以被回收利用到储能行业，在削峰填谷等储能应用领域继续起到梯次利用的作用。
但是，电池PACK在使用过程中，容量会持续下降，从而利用原有的初始容量进行分析处理(譬如：SOC的计算等等)，会导致分析处理结果的精准度降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储能监控管理系统，以解决现有的储能监控管理系统长时间运行后，分析处理结果精准度降低的技术问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种储能监控管理系统，其包括：
系统数据采集模块，用于获取系统运行信息，系统运行信息包括电池包运行信息、直流控制单元运行信息、以及储能变流器运行信息，电池包运行信息包括容量衰减信息；
容量衰减处理模块，用于根据容量衰减信息计算得到容量衰减值，并当容量衰减值超过预设容量标定阈值时，生成电池维护指令；
维护标定处理模块，用于接收到电池维护指令时，确认与容量衰减信息对应的目标电池包、控制目标电池包从正常运行模式切换至电池维护模式、以及在电池维护模式下，对目标电池包进行充放电标定，获得新的容量值。
作为本发明的进一步改进，维护标定处理模块，包括：
目标电池包确认单元，用于确认与容量衰减信息对应的目标电池包；
模式切换单元，用于控制目标电池包从正常运行模式切换至电池维护模式；
充放电处理单元，用于在电池维护模式，且恒功率或恒流条件下，对目标电池包进行放空/充满处理、并统计放空/充满过程中的第一累计充电电量Chg1和第一累计放电电量Dischg1，直至放空/充满处理完成后，对目标电池包进行充满/放空处理、并统计充满/放空过程中的第二累计充电电量Chg2和第二累计放电电量Dischg2，直至充满/放空处理完成；
容量值计算单元，用于根据公式(1)计算容量值H，其中：
H＝||Chg1-Chg2|-|Dischg1-Dischg2||(1)。
作为本发明的进一步改进，其还包括：
功率需求信息获取模块，用于获取负载侧的功率变化需求信息；
功率偏差计算模块，用于获取标定后的梯次利用储能系统的当前输出功率，并根据当前输出功率和功率变化需求信息计算得到功率偏差信息；
输出功率获取模块，用于根据功率偏差信息调整输出功率。
作为本发明的进一步改进，其还包括：
支路运行信息获取模块，用于获取维护标定后每一条支路的支路运行信息，支路运行信息包括支路电池包运行信息、支路直流控制单元运行信息、以及支路储能变流器运行信息；
支路功率分配模块，用于根据输出功率和所有支路的运行信息进行分配处理，以致每一条支路分配到与自身支路的运行信息匹配的分配功率P1。
作为本发明的进一步改进，其还包括：
支路运行信息监控模块，用于监控功率重新分配后的梯次利用储能系统的支路运行信息；
支路运行信息分析模块，用于判断重新获取的支路运行信息是否满足预设告警条件；
故障告警记录模块，用于若满足预设故障告警条件，则确认支路运行信息的类型以及对应属性信息，并根据类型和属性信息生成记录，以及将记录添加至相同类型的报表中。
作为本发明的进一步改进，其还包括：
功率限制处理模块，用于若满足预设故障告警条件，确认与预设故障告警条件对应的故障等级以及与故障等级对应的限制功率作为限制后功率P2；若不满足预设故障告警条件，则与支路运行信息对应的支路的最大输出功率值作为限制后功率P2。
作为本发明的进一步改进，其还包括：
支路输出功率确认模块，用于取分配功率P1和限制后功率P2中最小值作为支路输出功率P_out，并根据支路输出功率P_out生成每一条支路输出功率指令；
功率调度实施模块，用于控制支路执行与之对应的支路输出功率指令。
作为本发明的进一步改进，其还包括：
报表生成模块，用于记录系统运行信息，系统运行信息包括电池包运行信息、直流控制单元运行信息、以及储能变流器运行信息，并根据电池包运行信息生成报表、和/或直流控制单元运行信息生成报表、和/或储能变流器运行信息生成报表。
与现有技术相比，本发明实时监测每一个电池包的容量衰减信息，并根据容量衰减信息计算容量衰减值、以及当容量衰减值超过预设容量标定阈值时，对目标电池包进行充放电标定，获得新的容量值，因此，电池包在使用过程中，电池包的实际容量实时调整，从而根据调整后的容量进行分析处理得到的分析处理结果精准度高。
附图说明
图1为包含本发明储能监控管理系统的梯次利用车用动力电池储能系统管理系统一个实施例的拓扑结构示意图；
图2为本发明储能监控管理系统第一个实施例的功能模块示意图；
图3为本发明储能监控管理系统中维护标定处理模块一个实施例的功能模块示意图；
图4为本发明储能监控管理系统第二个实施例的功能模块示意图；
图5为本发明储能监控管理系统第三个实施例的功能模块示意图；
图6为本发明储能监控管理系统第四个实施例的功能模块示意图；
图7为本发明储能监控管理系统第五个实施例的功能模块示意图；
图8为本发明储能监控管理系统第六个实施例的功能模块示意图；
图9为本发明储能监控管理系统第七个实施例的功能模块示意图。
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展示了本发明梯次利用车用动力电池储能系统管理系统的一个实施例。在本实施例中，如图1所示，该梯次利用车用动力电池储能系统管理系统包括至少一个梯次利用动力电池1、至少一个直流控制单元(DCU)2、至少一个储能变流器(PCS)3、一个交换机(Switch)4和一个储能监控管理系统(EMS)5；其中，每一个梯次利用动力电池1包括一个电池管理系统(BMS)10和一个电池包(PACK)11。
具体地，每一个直流控制单元(DCU)2分别与多个并联的梯次利用动力电池1的电池管理系统(BMS)10连接；每一个储能变流器(PCS)3分别与多个并联的梯次利用动力电池1的电池包(PACK)11连接，一个直流控制单元(DCU)2、多个并联的梯次利用动力电池1和一个储能变流器(PCS)3构成一个分路，每一条分路中，一个直流控制单元(DCU)2、一个梯次利用动力电池1和一个储能变流器(PCS)3构成一个支路；交换机(Switch)4分别与每一个直流控制单元(DCU)2、每一个储能变流器(PCS)3连接，直流控制单元(DCU)2通过交换机(Switch)4与对应的储能变流器(PCS)3通讯连接；储能监控管理系统(EMS)5通过交换机(Switch)4分别与每一个直流控制单元(DCU)2、每一个储能变流器(PCS)3通讯连接。
至此，己经详细介绍了本发明实施例的应用环境和相关设备的硬件结构和功能。下面，将基于上述应用环境和相关设备，提出本发明的各个实施例。
图2展示了本发明储能监控管理系统的一个实施例。在本实施例中，如图2所示，该储能监控管理系统包括系统数据采集模块10、容量衰减处理模块11和维护标定处理模块12。
其中，系统数据采集模块10，用于获取系统运行信息，系统运行信息包括电池包运行信息、直流控制单元运行信息、以及储能变流器运行信息，电池包运行信息包括容量衰减信息；容量衰减处理模块11，用于根据容量衰减信息计算得到容量衰减值，并当容量衰减值超过预设容量标定阈值时，生成电池维护指令；维护标定处理模块12，用于接收到电池维护指令时，确认与容量衰减信息对应的目标电池包、控制目标电池包从正常运行模式切换至电池维护模式、以及在电池维护模式下，对目标电池包进行充放电标定，获得新的容量值。
在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图3，该维护标定处理模块12包括目标电池包确认单元120、模式切换单元121、充放电处理单元122和容量值计算单元123。
其中，目标电池包确认单元120，用于确认与容量衰减信息对应的目标电池包；模式切换单元121，用于控制目标电池包从正常运行模式切换至电池维护模式；充放电处理单元122，用于在电池维护模式，且恒功率或恒流条件下，对目标电池包进行放空/充满处理、并统计放空/充满过程中的第一累计充电电量Chg1和第一累计放电电量Dischg1，直至放空/充满处理完成后，对目标电池包进行充满/放空处理、并统计充满/放空过程中的第二累计充电电量Chg2和第二累计放电电量Dischg2，直至充满/放空处理完成；容量值计算单元123，用于根据公式(1)计算容量值H，
其中：H＝||Chg1-Chg2|-|Dischg1-Dischg2|| (1)。
具体地，本实施例的充放电处理单元122既可以用于在电池维护模式，且恒功率或恒流条件下，对目标电池包进行放空处理、并统计放空过程中的第一累计充电电量Chg1和第一累计放电电量Dischg1，直至放空处理完成后，对目标电池包进行充满处理、并统计充满过程中的第二累计充电电量Chg2和第二累计放电电量Dischg2，直至充满处理完成；容量值计算单元123，用于根据公式(1)计算容量值H，
其中：H＝||Chg1-Chg2|-|Dischg1-Dischg2|| (1)。
此外，本实施例的充放电处理单元122还可以用于在电池维护模式，且恒功率或恒流条件下，对目标电池包进行充满处理、并统计充满过程中的第一累计充电电量Chg1和第一累计放电电量Dischg1，直至充满处理完成后，对目标电池包进行放空处理、并统计放空过程中的第二累计充电电量Chg2和第二累计放电电量Dischg2，直至放空处理完成；容量值计算单元123，用于根据公式(1)计算容量值H，
其中：H＝||Chg1-Chg2|-|Dischg1-Dischg2|| (1)。
在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图4，该储能监控管理系统还包括功率需求信息获取模块20、功率偏差计算模块21和输出功率获取模块22。
其中，功率需求信息获取模块20，用于获取负载侧的功率变化需求信息；功率偏差计算模块21，用于获取标定后的梯次利用储能系统的当前输出功率，并根据当前输出功率和功率变化需求信息计算得到功率偏差信息；输出功率获取模块22，用于根据功率偏差信息调整输出功率。
1、输出功率调高
具体地，首先，获取到的负载侧的功率变化需求信息为100KW，其次，获取到的标定后的梯次利用储能系统的当前输出功率为：90KW，则当前输出功率和功率变化需求信息计算得到功率偏差信息为：100KW-90KW＝10KW，最后，根据功率偏差信息10KW调高输出功率。
2、输出功率调低
具体地，首先，获取到的负载侧的功率变化需求信息为100KW，其次，获取到的标定后的梯次利用储能系统的当前输出功率为：110KW，则当前输出功率和功率变化需求信息计算得到功率偏差信息为：100KW-110KW＝-10KW，最后，根据功率偏差信息-10KW调低输出功率。
在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图5，该储能监控管理系统还包括支路运行信息获取模块30和支路功率分配模块31。
其中，支路运行信息获取模块30，用于获取维护标定后每一条支路的支路运行信息，支路运行信息包括支路电池包运行信息、支路直流控制单元运行信息、以及支路储能变流器运行信息；支路功率分配模块31，用于根据输出功率和所有支路的运行信息进行分配处理，以致每一条支路分配到与自身支路的运行信息匹配的分配功率P1。
为了更加详细说明本发明的技术方案，以4条支路为例，对本案进行示例性说明。
具体地，支路1，支路2，支路3，支路4对应的可充电量分别为UsedEnergy1，UsedEnergy2，UsedEnergy3，UsedEnergy4；
支路1，支路2，支路3，支路4对应的可放电量分别为LeftEnergy1，LeftEnergy2，LeftEnergy3，LeftEnergy4；
输出功率为：P。
若处于充电过程中，则每一条支路的充电功率分配如下：
则支路1分配充电功率P1＝(UsedEnergy1/(UsedEnergy1+UsedEnergy2+UsedEnergy3+UsedEnergy4))*P；
则支路2分配充电功率P2＝(UsedEnergy2/(UsedEnergy1+UsedEnergy2+UsedEnergy3+UsedEnergy4))*P；
则支路3分配充电功率P3＝(UsedEnergy3/(UsedEnergy1+UsedEnergy2+UsedEnergy3+UsedEnergy4))*P；
则支路4分配充电功率P4＝(UsedEnergy4/(UsedEnergy1+UsedEnergy2+UsedEnergy3+UsedEnergy4))*P。
若处于放电过程中，则每一条支路的放电功率分配如下：
则支路1分配放电功率P1＝(LeftEnergy1/(LeftEnergy1+LeftEnergy2+UsedEnergy3+LeftEnergy4))*P；
则支路2分配放电功率P2＝(LeftEnergy1/(LeftEnergy1+LeftEnergy2+UsedEnergy3+LeftEnergy4))*P；
则支路3分配放电功率P3＝(LeftEnergy1/(LeftEnergy1+LeftEnergy2+UsedEnergy3+LeftEnergy4))*P；
则支路4分配放电功率P4＝(LeftEnergy1/(LeftEnergy1+LeftEnergy2+UsedEnergy3+LeftEnergy4))*P。
本实施例依据可充电量、可放电量进行分配处理，相比依据SOC参数进行分配处理，兼容性更好，既可以做到SOC均衡(容量相差不大的PACK组成的梯次利用系统，比如同一个厂家、容量相近的PACK)，又可以发挥容量偏多PACK的优势，让其发挥最大作用(容量相差较大的PACK组成的梯次利用系统，比如不同厂家、不同型号、不同容量的PACK)。
在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图6，该储能监控管理系统还包括支路运行信息监控模块40、支路运行信息分析模块41和故障告警记录模块42。
其中，支路运行信息监控模块40，用于监控功率重新分配后的梯次利用储能系统的支路运行信息；支路运行信息分析模块41，用于判断重新获取的支路运行信息是否满足预设告警条件；故障告警记录模块42，用于若满足预设故障告警条件，则确认支路运行信息的类型以及对应属性信息，并根据类型和属性信息生成记录，以及将记录添加至相同类型的报表中。
需要说明的是，本实施例中的告警包括：PACK_BMS的过欠压告警、过欠温告警、过流告警、绝缘故障告警，DCU与PACK_BMS之间的通讯中断告警，PCS的交流三相过欠压告警、过流告警、三相交流输出不平衡告警等。
在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图7，该储能监控管理系统还包括功率限制处理模块50。
其中，功率限制处理模块50，用于若满足预设故障告警条件，确认与预设故障告警条件对应的故障等级以及与故障等级对应的限制功率作为限制后功率P2；若不满足预设故障告警条件，则与支路运行信息对应的支路的最大输出功率值作为限制后功率P2。
在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图8，该储能监控管理系统还包括支路输出功率确认模块60和功率调度实施模块61。
其中，支路输出功率确认模块60，用于取分配功率P1和限制后功率P2中最小值作为支路输出功率P_out，并根据支路输出功率P_out生成每一条支路输出功率指令；功率调度实施模块61，用于控制支路执行与之对应的支路输出功率指令。
在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图9，该储能监控管理系统还包括报表生成模块70。
其中，报表生成模块70，用于记录系统运行信息，系统运行信息包括电池包运行信息、直流控制单元运行信息、以及储能变流器运行信息，并根据电池包运行信息生成报表、和/或直流控制单元运行信息生成报表、和/或储能变流器运行信息生成报表。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将移动终端的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
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 (8)

1.一种储能监控管理系统，其特征在于，其包括：
系统数据采集模块，用于获取系统运行信息，所述系统运行信息包括电池包运行信息、直流控制单元运行信息、以及储能变流器运行信息，所述电池包运行信息包括容量衰减信息；
容量衰减处理模块，用于根据所述容量衰减信息计算得到容量衰减值，并当所述容量衰减值超过预设容量标定阈值时，生成电池维护指令；
维护标定处理模块，用于接收到所述电池维护指令时，确认与所述容量衰减信息对应的目标电池包、控制所述目标电池包从正常运行模式切换至电池维护模式、以及在所述电池维护模式下，对所述目标电池包进行充放电标定，获得新的容量值；
所述维护标定处理模块，包括：
充放电处理单元，用于在所述电池维护模式，且恒功率或恒流条件下，对所述目标电池包进行放空/充满处理、并统计放空/充满过程中的第一累计充电电量Chg1和第一累计放电电量Dischg1，直至放空/充满处理完成后，对所述目标电池包进行充满/放空处理、并统计充满/放空过程中的第二累计充电电量Chg2和第二累计放电电量Dischg2，直至充满/放空处理完成；
容量值计算单元，用于根据公式(1)计算容量值H，其中：
H＝||Chg1-Chg2|-|Dischg1-Dischg2|| (1)。
2.根据权利要求1所述的储能监控管理系统，其特征在于，所述维护标定处理模块，还包括：
目标电池包确认单元，用于确认与所述容量衰减信息对应的目标电池包；
模式切换单元，用于控制所述目标电池包从正常运行模式切换至电池维护模式。
3.根据权利要求1所述的储能监控管理系统，其特征在于，其还包括：
功率需求信息获取模块，用于获取负载侧的功率变化需求信息；
功率偏差计算模块，用于获取标定后的梯次利用储能系统的当前输出功率，并根据所述当前输出功率和所述功率变化需求信息计算得到功率偏差信息；
输出功率获取模块，用于根据所述功率偏差信息调整输出功率。
4.根据权利要求3所述的储能监控管理系统，其特征在于，其还包括：
支路运行信息获取模块，用于获取维护标定后每一条支路的支路运行信息，所述支路运行信息包括支路电池包运行信息、支路直流控制单元运行信息、以及支路储能变流器运行信息；
支路功率分配模块，用于根据所述输出功率和所有支路的运行信息进行分配处理，以致每一条支路分配到与自身支路的运行信息匹配的分配功率P1。
5.根据权利要求4所述的储能监控管理系统，其特征在于，其还包括：
支路运行信息监控模块，用于监控功率重新分配后的梯次利用储能系统的支路运行信息；
支路运行信息分析模块，用于判断重新获取的支路运行信息是否满足预设告警条件；
故障告警记录模块，用于若满足预设故障告警条件，则确认支路运行信息的类型以及对应属性信息，并根据所述类型和属性信息生成记录，以及将所述记录添加至相同类型的报表中。
6.根据权利要求5所述的储能监控管理系统，其特征在于，其还包括：
功率限制处理模块，用于若满足预设故障告警条件，确认与所述预设故障告警条件对应的故障等级以及与所述故障等级对应的限制功率作为限制后功率P2；若不满足预设故障告警条件，则与所述支路运行信息对应的支路的最大输出功率值作为限制后功率P2。
7.根据权利要求6所述的储能监控管理系统，其特征在于，其还包括：
支路输出功率确认模块，用于取所述分配功率P1和所述限制后功率P2中最小值作为支路输出功率P_out，并根据所述支路输出功率P_out生成每一条支路输出功率指令；
功率调度实施模块，用于控制支路执行与之对应的支路输出功率指令。
8.根据权利要求1所述的储能监控管理系统，其特征在于，其还包括：
报表生成模块，用于记录所述系统运行信息，所述系统运行信息包括电池包运行信息、直流控制单元运行信息、以及储能变流器运行信息，并根据所述电池包运行信息生成报表、和/或所述直流控制单元运行信息生成报表、和/或所述储能变流器运行信息生成报表。
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