CN110601283A - 一种充电方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种充电方法与系统，应用于储能电站，充电方法包括：当检测到储能双向变流器对电池组进行充电时进入充电监测模式；电池状态信息获取步骤：检测电池组的电池状态参数；电池充电控制步骤：判断检测到的电池状态参数是否落在预设的数值范围内；若是，则转至电池状态信息获取步骤；若否，则向储能双向变流器发送功率调整指令，以使储能双向变流器在接收到功率调整指令后降低充电功率，且以降低后的充电功率对电池组进行充电；判断预设的充电停止条件是否得到满足，若否，则转至电池状态信息获取步骤；若是，则退出充电监测模式，向储能双向变流器发送停止充电指令。采用本发明提供的方案可降低充电过程对电池组的循环使用寿命造成的影响。

Description

一种充电方法与系统

技术领域

本发明涉及储能电站充电技术领域，特别是涉及一种充电方法与系统。

背景技术

随着社会的发展，储能技术在人们的生活当中无处不在，其在电网的发电侧、输电侧、配电侧、用电侧起到极为重要的作用。

目前储能电站常用的充电方法为恒功率充电或恒功率恒压充电，对于以铅酸类电池作为电池组的储能电站，可以采取恒功率恒压充电方法，即充电过程中，如果电池组的充电电压达到了储能电站电池组组端设定的充电终止电压，储能双向变流器转为恒压充电，此时电池继续充电，该充电方法可以比较好的解决电池组充电电量不足的问题，但是对于以锂电类电池作为电池组的储能电站，由于电池的本身特性，如果继续采用恒压充电，会严重影响电池的安全性能，因此只能采取恒功率充电方法，即充电过程中，如果电池组的充电电压达到了储能电站电池组组端设定的充电终止电压，储能双向变流器停止充电，转为待机状态，但是这种方法会导致电池组充电电量不足，特别对于大功率充电的储能电站，充电电量不足的效果会更加明显，当电池组长期处于充电电量不足的运行状态，则会严重影响电池组的循环使用寿命。由于电池组占到整个储能电站建设成本的50％以上，现有的充电方法将导致整个储能电站的投资回收周期加长，因此有效的充电方案对于储能电站的正常使用是十分必要的。

发明内容

基于此，有必要提供一种充电方法与系统，可降低充电过程对储能电站电池组的循环使用寿命造成的影响。

一方面，本发明提供一种充电方法，应用于储能电站，所述储能电站包括储能双向变流器和电池组，所述方法包括：

监测模式启动步骤：当检测到所述储能双向变流器对所述电池组进行充电时进入充电监测模式；

电池状态信息获取步骤：获取所述电池组的电池状态参数；

电池充电控制步骤：判断获取到的所述电池状态参数是否落在预设的数值范围内；若是，则转至电池状态信息获取步骤；若否，则向储能双向变流器发送功率调整指令，以使所述储能双向变流器在接收到所述功率调整指令后降低充电功率，且以降低后的充电功率对所述电池组进行充电；

条件判断步骤：判断预设的充电停止条件是否得到满足，若否，则转至电池状态信息获取步骤；若是，则退出充电监测模式，向所述储能双向变流器发送停止充电指令；所述停止充电指令用于控制所述储能双向变流器停止对所述电池组进行充电。

在一种可选的实施方式中，所述充电停止条件为：所述降低后的充电功率低于预设功率。

在一种可选的实施方式中，所述充电方法还包括：

在进入所述充电监测模式时开始计时，获取计时时长；

则所述充电停止条件为：所述计时时长达到预设的时长阈值。

在一种可选的实施方式中，所述降低后的充电功率与降低前的充电功率的比值为0.7。

在一种可选的实施方式中，所述降低后的充电功率与降低前的充电功率的比值预先配置在所述储能双向变流器中。

在一种可选的实施方式中，所述功率调整指令包括用于指示降低后的充电功率与降低前的充电功率的比值的指令。

在一种可选的实施方式中，所述电池组的电池状态参数为所述电池组的组端电压。

在一种可选的实施方式中，所述电池组包括若干电池单体；所述电池组的电池状态参数包括所述电池单体的温度、电压、电流和荷电状态参数。

在一种可选的实施方式中，所述停止充电指令还用于控制所述储能双向变流器在停止充电后进入待机状态。

另一方面，本发明还提供一种充电系统，应用于储能电站，所述储能电站包括储能双向变流器和电池组，所述充电系统包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一实施方式所述的充电方法。

相比于现有技术，本发明提供的充电方法与系统，通过监测电池组的充电过程，并在所述电池状态参数没有落在预设的数值范围内时降低储能双向变流器的充电功率继续充电，来提高电池组的充电电量，使电池组尽量处于充满电的状态，能够降低充电过程对电池组的循环使用寿命的影响，提高充电效率，应用于储能电站，能够缩短其投资回收周期；当充电停止条件得到满足时停止充电，此时充电功率的调整次数取决于充电停止条件是否得到满足，相对于传统的充电方法来说，本发明提供的充电方法更加灵活，对于新旧程度不同及容量不同的电池组皆可适用。

附图说明

图1是本发明一实施方式中的充电方法的流程示意图；

图2是本发明一实施方式中的储能电站的结构示意图；

图3是本发明一实施方式中的充电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所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做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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请同时参阅图1和图2，其中，图1是本发明一实施方式中的充电方法的流程示意图，图2是本发明一实施方式中的储能电站的结构示意图。本实施例提供的充电方法应用于储能电站，如图2所示，储能电站2包括能量管理系统(EMS)21、变压器22、储能双向变流器(PCS)23、电池组24、电池管理系统(BMS)25，电池组24主要用于存储和释放电量；储能双向变流器23主要用于交直流电的转换；变压器22主要用于降低或者升高电压；电池管理系统25主要用于实时监测电池组当中电池单体的温度、电压、电流、荷电状态等电池状态信息；能量管理系统21主要用于对整个储能电站的状态进行监控和管理。可选的，储能电站2还包括开关柜、安防系统、温控系统等。本实施例提供的充电方法可具体应用于能量管理系统21中，也可独立应用于能量管理系统21之外。

如图1所示，在本实施例中，充电方法包括：

监测模式启动步骤S110：当检测到所述储能双向变流器对所述电池组进行充电时进入充电监测模式；

电池状态信息获取步骤S120：获取所述电池组的电池状态参数；

电池充电控制步骤S130：判断获取到的所述电池状态参数是否落在预设的数值范围内；若否，则执行步骤S140：向储能双向变流器发送功率调整指令，以使所述储能双向变流器在接收到所述功率调整指令后降低充电功率，且以降低后的充电功率对所述电池组进行充电；若是，则转至电池状态信息获取步骤S120；

条件判断步骤S150：判断预设的充电停止条件是否得到满足，若否，则转至电池状态信息获取步骤S120；若是，则执行步骤S160：退出充电监测模式，向所述储能双向变流器发送停止充电指令；所述停止充电指令用于控制所述储能双向变流器停止对所述电池组进行充电。

本实施例提供的充电方法，通过监测电池组的充电过程，并在所述电池状态参数没有落在预设的数值范围内时降低储能双向变流器的充电功率继续充电，来提高电池组的充电电量，使电池组尽量处于充满电的状态，能够降低充电过程对电池组的循环使用寿命的影响，提高充电效率，应用于储能电站，能够缩短其投资回收周期；当充电停止条件得到满足时停止充电，此时充电功率的调整次数取决于充电停止条件是否得到满足，相对于传统的充电方法来说，本发明提供的充电方法更加灵活，对于新旧程度不同及容量不同的电池组皆可适用。

在本实施例中，充电停止条件为：降低后的充电功率低于预设功率。该预设功率为预先设定的最终充电功率，其具体数值可结合实际的储能电站电池组进行确定。当降低后的充电功率低于预设功率时，储能双向变流器停止充电，从而防止因充电功率过低而导致充电时间过长，在提高电池组充电电量的同时，不仅提高了充电效率，而且还避免了因充电时间过长而导致电池组过热。在其他实施方式中，所述充电方法还包括：在进入所述充电监测模式时开始计时，获取计时时长；则充电停止条件为：计时时长达到预设的时长阈值。该时长阈值为预先设定的充电时间，当计时时长达到预设的时长阈值，储能双向变流器停止充电，从而有效防止充电时长过长而导致电池组过热。

在本实施方式中，电池组的电池状态参数为电池组的组端电压。开始充电时，所述储能双向变流器以第一充电功率对电池组进行充电，若电池组的组端电压高于设定的组端充电终止电压，则判定获取到的所述电池状态参数没有落在预设的数值范围内，在这种情况下，向储能双向变流器发送功率调整指令，所述储能双向变流器在接收到功率调整指令后以第二充电功率对电池组进行充电。电池组包括若干电池单体。如图2所示，电池组24包括电池单体241～244。需要说明的是，电池单体的数量仅为示例性说明，本发明对此不做限定。通过本实施方式，能够迅速根据电池组的电池状态参数作出响应，有利于提高效率。在其他实施方式中，电池组的电池状态参数包括所述电池单体的温度、电压、电流和荷电状态参数。若电池单体的温度、电压、电流和荷电状态参数没有超过电池单体的设定范围，则判定获取到的所述电池状态参数落在预设的数值范围内。该实施方式能够更精准地检测电池组的电池状态参数，减少误判，提高系统稳定性。

可选的，所述降低后的充电功率与降低前的充电功率的比值为0.7。例如，第二充电功率与第一充电功率的比值为0.7。若功率调整次数为2次，则第三充电功率与第二充电功率的比值为0.7，以此类推。需要说明的是，数值0.7仅用于示例性说明，在其他实施方式中，所述降低后的充电功率与降低前的充电功率的比值还可以是0.8或0.6等其他数值，具体数值可根据储能电站的实际充电时间需求进行调整，本发明对此不做限定。

在本实施例中，所述降低后的充电功率与降低前的充电功率的比值预先配置在所述储能双向变流器中，使得所述储能双向变流器在接收到所述功率调整指令后能够迅速响应指令降低功率，而无需重新确定比值，可进一步提高充电效率。在其他实施方式中，所述功率调整指令包括用于指示降低后的充电功率与降低前的充电功率的比值的指令，则所述储能双向变流器在接收到所述功率调整指令后能够根据所述功率调整指令所指示的比值降低充电功率，实现更灵活地调整功率降低倍率，特别对于电池组老化或者更换了新的电池组的情况，通过指令来指示功率降低倍率显得更为便捷。

可选的，停止充电指令还用于控制储能双向变流器在停止充电后进入待机状态，有利于节约能耗。

本发明对应提供了一种充电系统的优选实施例，请参阅图3，其是本发明一实施方式中的充电系统的结构示意图。该充电系统应用于如图2所示的储能电站。在本实施例中，充电系统3包括处理器301、存储器303以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序302，所述处理器301执行所述计算机程序304时实现如上述任一实施例所述的充电方法。

示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述充电系统中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成监测模式启动模块、电池状态信息获取模块、电池状态监测模块、充电功率降低模块和条件判断模块，其中，监测模式启动模块用于执行监测模式启动步骤S110：当检测到所述储能双向变流器对所述电池组进行充电时进入充电监测模式；电池状态信息获取模块用于执行电池状态信息获取步骤S120：获取所述电池组的电池状态参数；电池充电控制步骤S130：判断获取到的所述电池状态参数是否落在预设的数值范围内；若否，则执行步骤S140：向储能双向变流器发送功率调整指令，以使所述储能双向变流器在接收到所述功率调整指令后降低充电功率，且以降低后的充电功率对所述电池组进行充电；若是，则转至电池状态信息获取步骤S120；条件判断模块用于执行条件判断步骤S150：判断预设的充电停止条件是否得到满足，若否，则转至电池状态信息获取步骤S120；若是，则退出充电监测模式，向所述储能双向变流器发送停止充电指令；所述停止充电指令用于控制所述储能双向变流器停止对所述电池组进行充电。

本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是充电系统的示例，并不构成对充电系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如，在一些实施方式中，所述充电系统还可以包括掉电保护电路、输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述充电系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个充电系统的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述充电系统的各种功能。，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其中，所述充电系统集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备实现如上述任一实施例所述的重量测量方法。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种充电方法，应用于储能电站，其特征在于，所述储能电站包括储能双向变流器和电池组，所述方法包括：

监测模式启动步骤：当检测到所述储能双向变流器对所述电池组进行充电时进入充电监测模式；

电池状态信息获取步骤：获取所述电池组的电池状态参数；

电池充电控制步骤：判断获取到的所述电池状态参数是否落在预设的数值范围内；若是，则转至电池状态信息获取步骤；若否，则向储能双向变流器发送功率调整指令，以使所述储能双向变流器在接收到所述功率调整指令后降低充电功率，且以降低后的充电功率对所述电池组进行充电；

条件判断步骤：判断预设的充电停止条件是否得到满足，若否，则转至电池状态信息获取步骤；若是，则退出充电监测模式，向所述储能双向变流器发送停止充电指令；所述停止充电指令用于控制所述储能双向变流器停止对所述电池组进行充电。

2.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述充电停止条件为：所述降低后的充电功率低于预设功率。

3.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述充电方法还包括：

在进入所述充电监测模式时开始计时，获取计时时长；

则所述充电停止条件为：所述计时时长达到预设的时长阈值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的充电方法，其特征在于，所述降低后的充电功率与降低前的充电功率的比值为0.7。

5.根据权利要求1-3任一项所述的充电方法，其特征在于，所述降低后的充电功率与降低前的充电功率的比值预先配置在所述储能双向变流器中。

6.根据权利要求1-3任一项所述的充电方法，其特征在于，所述功率调整指令包括用于指示降低后的充电功率与降低前的充电功率的比值的指令。

7.根据权利要求1-3任一项所述的充电方法，其特征在于，所述电池组的电池状态参数为所述电池组的组端电压。

8.根据权利要求1-3任一项所述的充电方法，其特征在于，所述电池组包括若干电池单体；所述电池组的电池状态参数包括所述电池单体的温度、电压、电流和荷电状态参数。

9.根据权利要求1-3任一项所述的充电方法，其特征在于，所述停止充电指令还用于控制所述储能双向变流器在停止充电后进入待机状态。

10.一种充电系统，应用于储能电站，其特征在于，所述储能电站包括储能双向变流器和电池组，所述充电系统包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-9任一项所述的充电方法。