CN112540296B - 一种用于电站电池系统的性能评价系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于电站电池系统的性能评价系统，包括信息输入模块、性能评价模块和信息汇总模块；所述性能评价模块包括能效评价子模块和性能评价子模块，所述信息输入模块输出端与所述能效评价子模块输入端和性能评价子模块输入端均电性连接，所述能效评价子模块输出端和性能评价子模块输出端均与所述信息汇总模块输入端电性连接。系统的性能评价模块针对电池系统的能效评价子模块和性能评价子模块进行评价，具有实时性。

Description

一种用于电站电池系统的性能评价系统
技术领域
本发明涉及储能电站领域，更具体地，涉及一种用于电站电池系统的性能评价系统。
背景技术
近些年，电池储能技术在电力系统得到了较为广泛应用，为了确保储能电站的安全、稳定、高效运行，需要对电站的安全、充放电能力、设备健康水平等进行实时评价，向运营方时刻输出电站的综合状态水平。在电池储能技术的发展过程中，大家主要关注设备运行指标评价，如电池单体充放电倍率、循环寿命和变流器的运行效率、充放电能量等的运行评价。现有评价技术忽略了对电池系统的能效和性能的评价，且评价方法主要基于运行数据的统计分析，不具有实时性，且在评价后未提出相应的干预措施，缺乏闭环管理。
现有的技术中，中国发明专利CN110780140A公开了“一种用于储能电站的电池管理系统测试方法”，公开日为2020年02月11日，提出利用硬件系统测试平台，对储能电站电池管理系统的基本参数测量精度、荷电状态估算精度、健康状态估算精度、电量均衡功能、故障诊断功能进行测试验证，取得较为全面的储能电站的电池管理系统的测试数据；该发明中，利用硬件系统测试平台，对储能电站电池管理系统进行评估，针对基本参数测量精度、荷电状态估算精度、健康状态估算精度、电量均衡功能、故障诊断功能进行测试验证，对于能效和性能方面的一致性、热管理能力和可利用率等参数并没有测试。
发明内容
本发明为解决的现在的评价技术忽略了对电池系统的能效和性能的评价，不具有实时性的技术缺陷，提供了一种用于电站电池系统的性能评价系统。
为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
一种用于电站电池系统的性能评价系统，包括信息输入模块、性能评价模块和信息汇总模块；所述性能评价模块包括能效评价子模块和性能评价子模块，所述信息输入模块输出端与所述能效评价子模块输入端和性能评价子模块输入端均电性连接，所述能效评价子模块输出端和性能评价子模块输出端均与所述信息汇总模块输入端电性连接。
上述方案中，系统的性能评价模块针对电池系统的能效评价子模块和性能评价子模块进行评价，不属于运行数据的统计分析，具有实时性。
所述能效评价子模块包括以下算法：
Figure GDA0003993151030000021
kBη为电池系统综合效率百分比％，Ed表示放电电量，为评价周期内电池系统放电电量总和，单位为千瓦时，Ec表示充电电量，为评价周期内电池系统充电电量总和，单位为千瓦时。
所述性能评价子模块包括SOC估算精度单元、SOH估算精度单元、一致性单元、热管理能力单元和可利用率单元；所述信息输入模块输出端与所述SOC估算精度单元输入端、SOH估算精度单元输入端、一致性单元输入端、热管理能力单元输入端和可利用率单元输入端均电性连接，所述SOC估算精度单元输出端、SOH估算精度单元输出端、一致性单元输出端、热管理能力单元输出端和可利用率单元输出端均与所述信息汇总模块输入端电性连接。
所述SOC估算精度单元包括以下算法：
Figure GDA0003993151030000022
Figure GDA0003993151030000023
kSOC为电池系统SOC估算精度百分比％，SOC真值，i为经充放电测试后计算的电池簇SOC真值百分比％，SOCBMS,i为BMS上报的电池簇SOC百分比％，NBC为电池系统的电池簇数，Q0为电池系统电池簇可用容量，单位为安时，Q1为电池簇实际充/放电容量量，单位为安时。
所述SOH估算精度单元包括以下算法：
Figure GDA0003993151030000031
Figure GDA0003993151030000032
kSOH为电池系统SOH估算误差百分比％，SOH真值,i为经全充全放测试后计算的电池簇SOH百分比％，SOHBMS,j为BMS上报的电池簇SOH百分比％，NBC为储能电站电池簇数量，Q0为电池系统电池簇可放电容量，单位为安时，Qn为电池簇额定充/放电容量，单位为安时。
所述一致性单元包括以下算法：
kc＝max[ΔSOCmax,1,···,ΔSOCmax,PH]
Figure GDA0003993151030000033
Kc为评价周期内电池簇SOC差值的最大值，△SOCmax,t为时刻t电池簇SOC差异的最大值；SOC1,t为时刻t 1#电池簇，SOCNBC,t为NBC#电池簇的SOC，PH为评价周期内统计时间小时数，单位为小时。
所述热管理能力单元包括以下算法：
ΔTmax＝max[ΔTmax，1,···,ΔTmax,PH]
ΔTmax,t＝Tmax,t-Tmin,t
△Tmax为评价周期内电池最大温差，△Tmax,t为时刻t电池最大温差，Tmax,t为时刻t电池最高温度，Tmin,t为时刻t电池最低温度，PH为评价周期内统计时间小时数,单位为小时。
所述可利用率单元包括以下算法：
Figure GDA0003993151030000034
kBU为电池系统可利用率百分比％，NBP为评价周期内旁路电池簇数，PTHi为评价周期内每个旁路系统的旁路时间，NBC为电池系统内总电池簇数，PH为评价周期内统计时间小时数，单位为小时。
所述信息汇总模块按照能效评价子模块、SOC估算精度单元、SOH估算精度单元、一致性单元、热管理能力单元和可利用率单元的权重进行汇总。
能效评价子模块权重占比为20％，SOC估算精度单元权重占比为15％，SOH估算精度单元权重占比为15％，一致性单元权重占比为15％，热管理能力单元权重占比为20％，可利用率单元权重占比为15％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种用于电站电池系统的性能评价系统，系统的性能评价模块针对电池系统的能效评价子模块和性能评价子模块进行评价，具有实时性。
附图说明
图1为本发明的系统模块图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
如图1所示，一种用于电站电池系统的性能评价系统，包括信息输入模块、性能评价模块和信息汇总模块；所述性能评价模块包括能效评价子模块和性能评价子模块，所述信息输入模块输出端与所述能效评价子模块输入端和性能评价子模块输入端均电性连接，所述能效评价子模块输出端和性能评价子模块输出端均与所述信息汇总模块输入端电性连接。
上述方案中，系统的性能评价模块针对电池系统的能效评价子模块和性能评价子模块进行评价，不属于运行数据的统计分析，具有实时性。
所述能效评价子模块包括以下算法：
Figure GDA0003993151030000041
kBη为电池系统综合效率百分比％，Ed表示放电电量，为评价周期内电池系统放电电量总和，单位为千瓦时，Ec表示充电电量，为评价周期内电池系统充电电量总和，单位为千瓦时。
所述性能评价子模块包括SOC估算精度单元、SOH估算精度单元、一致性单元、热管理能力单元和可利用率单元；所述信息输入模块输出端与所述SOC估算精度单元输入端、SOH估算精度单元输入端、一致性单元输入端、热管理能力单元输入端和可利用率单元输入端均电性连接，所述SOC估算精度单元输出端、SOH估算精度单元输出端、一致性单元输出端、热管理能力单元输出端和可利用率单元输出端均与所述信息汇总模块输入端电性连接。
所述SOC估算精度单元包括以下算法：
Figure GDA0003993151030000051
Figure GDA0003993151030000052
kSOC为电池系统SOC估算精度百分比％，SOC真值，i为经充放电测试后计算的电池簇SOC真值百分比％，SOCBMS,i为BMS上报的电池簇SOC百分比％，NBC为电池系统的电池簇数，Q0为电池系统电池簇可用容量，单位为安时，Q1为电池簇实际充/放电容量量，单位为安时。
所述SOH估算精度单元包括以下算法：
Figure GDA0003993151030000053
Figure GDA0003993151030000054
kSOH为电池系统SOH估算误差百分比％，SOH真值,i为经全充全放测试后计算的电池簇SOH百分比％，SOHBMS,j为BMS上报的电池簇SOH百分比％，NBC为储能电站电池簇数量，Q0为电池系统电池簇可放电容量，单位为安时，Qn为电池簇额定充/放电容量，单位为安时。
所述一致性单元包括以下算法：
kc＝max[ΔSOCmax,1,···,ΔSOCmax,PH]
Figure GDA0003993151030000055
Kc为评价周期内电池簇SOC差值的最大值，△SOCmax,t为时刻t电池簇SOC差异的最大值；SOC1,t为时刻t 1#电池簇，
Figure GDA0003993151030000056
为NBC#电池簇的SOC，PH为评价周期内统计时间小时数，单位为小时。
所述热管理能力单元包括以下算法：
ΔTmax＝max[ΔTmax,1,···,ΔTmax,PH]
ΔTmax,t＝Tmax,t-Tmin,t
△Tmax为评价周期内电池最大温差，△Tmax,t为时刻t电池最大温差，Tmax,t为时刻t电池最高温度，Tmin,t为时刻t电池最低温度，PH为评价周期内统计时间小时数,单位为小时。
所述可利用率单元包括以下算法：
Figure GDA0003993151030000061
kBU为电池系统可利用率百分比％，NBP为评价周期内旁路电池簇数，PTHi为评价周期内每个旁路系统的旁路时间，NBC为电池系统内总电池簇数，PH为评价周期内统计时间小时数，单位为小时。
所述信息汇总模块按照能效评价子模块、SOC估算精度单元、SOH估算精度单元、一致性单元、热管理能力单元和可利用率单元的权重进行汇总。
能效评价子模块权重占比为20％，SOC估算精度单元权重占比为15％，SOH估算精度单元权重占比为15％，一致性单元权重占比为15％，热管理能力单元权重占比为20％，可利用率单元权重占比为15％。
实施例2
根据收集的电池系统基本情况和运行数据资料，并根据具体实施中所提出的指标的统计结果，评价电池系统运行状况和效果。
表1电池系统综合得分计算标准
Figure GDA0003993151030000062
/>
Figure GDA0003993151030000071
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于电站电池系统的性能评价系统，其特征在于，包括信息输入模块、性能评价模块和信息汇总模块；所述性能评价模块包括能效评价子模块和性能评价子模块，所述信息输入模块输出端与所述能效评价子模块输入端和性能评价子模块输入端均电性连接，所述能效评价子模块输出端和性能评价子模块输出端均与所述信息汇总模块输入端电性连接；
所述性能评价子模块包括SOC估算精度单元、SOH估算精度单元、一致性单元、热管理能力单元和可利用率单元；所述信息输入模块输出端与所述SOC估算精度单元输入端、SOH估算精度单元输入端、一致性单元输入端、热管理能力单元输入端和可利用率单元输入端均电性连接，所述SOC估算精度单元输出端、SOH估算精度单元输出端、一致性单元输出端、热管理能力单元输出端和可利用率单元输出端均与所述信息汇总模块输入端电性连接；
所述可利用率单元包括以下算法：
Figure FDA0003993151020000011
kBU为电池系统可利用率百分比％，NBP为评价周期内旁路电池簇数，PTHi为评价周期内每个旁路系统的旁路时间，NBC为电池系统内总电池簇数，PH为评价周期内统计时间小时数，单位为小时。
2.根据权利要求1所述的一种用于电站电池系统的性能评价系统，其特征在于，所述能效评价子模块包括以下算法：
Figure FDA0003993151020000012
kBη为电池系统综合效率百分比％，Ed表示放电电量，为评价周期内电池系统放电电量总和，单位为千瓦时，Ec表示充电电量，为评价周期内电池系统充电电量总和，单位为千瓦时。
3.根据权利要求2所述的一种用于电站电池系统的性能评价系统，其特征在于，所述SOC估算精度单元包括以下算法：
Figure FDA0003993151020000021
Figure FDA0003993151020000022
kSOC为电池系统SOC估算精度百分比％，SOC真值，i为经充放电测试后计算的电池簇SOC真值百分比％，SOCBMS,i为BMS上报的电池簇SOC百分比％，NBC为电池系统内总电池簇数，Q0为电池系统电池簇可用容量，单位为安时，Q1为电池簇实际充/放电容量量，单位为安时。
4.根据权利要求2所述的一种用于电站电池系统的性能评价系统，其特征在于，所述SOH估算精度单元包括以下算法：
Figure FDA0003993151020000023
Figure FDA0003993151020000024
kSOH为电池系统SOH估算误差百分比％，SOH真值,i为经全充全放测试后计算的电池簇SOH百分比％，SOHBMS,i为BMS上报的电池簇SOH百分比％，NBC为电池系统内总电池簇数，Q0为电池系统电池簇可放电容量，单位为安时，Qn为电池簇额定充/放电容量，单位为安时。
5.根据权利要求2所述的一种用于电站电池系统的性能评价系统，其特征在于，所述一致性单元包括以下算法：
kc＝max[ΔSOCmax,1,···,ΔSOCmax,PH]
Figure FDA0003993151020000025
kc为评价周期内电池簇SOC差值的最大值，△SOCmax,t为时刻t电池簇SOC差异的最大值；SOC1,t为时刻t 1#电池簇的SOC，
Figure FDA0003993151020000026
为NBC#电池簇的SOC，PH为评价周期内统计时间小时数，单位为小时。
6.根据权利要求2所述的一种用于电站电池系统的性能评价系统，其特征在于，所述热管理能力单元包括以下算法：
ΔTmax＝max[ΔTmax,1,···,ΔTmax,PH]
ΔTmax,t＝Tmax,t-Tmin,t
△Tmax为评价周期内电池最大温差，△Tmax,t为时刻t电池最大温差，Tmax,t为时刻t电池最高温度，Tmin,t为时刻t电池最低温度，PH为评价周期内统计时间小时数,单位为小时。
7.根据权利要求3～6任意一个所述的一种用于电站电池系统的性能评价系统，其特征在于，所述信息汇总模块按照能效评价子模块、SOC估算精度单元、SOH估算精度单元、一致性单元、热管理能力单元和可利用率单元的权重进行汇总。
8.根据权利要求7所述的一种用于电站电池系统的性能评价系统，其特征在于，能效评价子模块权重占比为20％，SOC估算精度单元权重占比为15％，SOH估算精度单元权重占比为15％，一致性单元权重占比为15％，热管理能力单元权重占比为20％，可利用率单元权重占比为15％。
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Patentee after: China Southern power grid peak shaving and frequency modulation (Guangdong) energy storage technology Co.,Ltd.

Patentee after: Peak frequency modulation energy storage (Guangzhou) Technology Co.,Ltd.

Patentee after: Beijing Haibo Sichuang Technology Co.,Ltd.

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Patentee before: SOUTHERN POWER GRID PEAK LOAD AND FREQUENCY REGULATION POWER GENERATION Co.,Ltd.

Patentee before: Guangzhou peak frequency modulation technology development Co.,Ltd.

Patentee before: Peak frequency modulation energy storage (Guangzhou) Technology Co.,Ltd.

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