CN112865262B - 一种调频储能系统电池的维护保养方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调频储能系统电池的维护保养方法，包括以下步骤：在电池堆之间、电池堆内的各电池簇之间设置调节电路；读取储能系统中各电池或电池模组的SOC值、内阻值R以及SOH，并判断SOC的偏离量，对偏离量超出限定值的电池或电池模组进行SOC修正；根据修正后的SOC值主动调节同一电池簇中各电池至相同SOC值，并作为该电池簇的SOC值；调节电池簇间的SOC值至相同SOC值；将各电池堆的SOC值调至预设值。本发明不影响调频储能系统的日常使用，并能使调频储能系统的每日充放电能量最大化，进一步降低能源的浪费，而且各储能锂离子电池的寿命更加一致，提高了储能系统整体的使用寿命。

Description

一种调频储能系统电池的维护保养方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体的说是一种调频储能系统电池的维护保养方法。

背景技术

目前在调频储能领域，锂离子电池因其绿色环保、长循环寿命、高功率密度等优异特性成为调频储能的首选，得到广泛应用。调频储能由于锂离子电池处于长时间的工作状态，目前对于其维护大多采取定时维护或异常时再维护，维护时主要是对电池的SOC状态进行标定，对电池内阻和健康程度进行筛选，以保持系统能正常工作。

调频储能系统有着使用倍率高且多变，运行时间长的特点，因此组成调频储能系统的锂离子电池运行一段时间后容易产生各种偏差，包括SOC偏差、内阻偏差、SOH偏差等，这就要求及时对各锂离子电池进行维护保养，消除偏差，使其保持良好的一致性。

而现有的技术方案，存在一定的弊端。现有技术是约定时间一周或一个月，系统停止调频工作，进行维护标定，以调整SOC偏差等。当正常运行时，有电池堆中的电池组出现异常时，如SOC偏离、温度偏高等，则将电池堆退出储能系统，对电池堆进行维护后再重新进入该储能系统。电池堆退出储能系统时，会影响储能系统的充放电能力，降低了收益，且维护需要花费较长时间和高的维护成本。

在调频储能领域，AGC指令连续且多变造成锂离子电池处于连续且不同倍率不断变化的充放电过程中，因此电池的SOC难以测算。由于电池系统维护时间间隔长，出现异常时采用电池堆退出的方法将造成锂离子电池之间的差异加剧，这种差异随着时间的累积将导致性能差的电池劣化加快，影响调频储能系统的寿命，并且维护时间较长，最终导致调频储能的收益大幅减少。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种调频储能系统电池的维护保养方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种调频储能系统电池的维护保养方法，所述调频储能系统包括多个并联的电池堆，所述电池堆包括多个并联的电池簇，所述电池簇包括一个或多个串并联的电池模组，所述电池模组包括多个串并联的电池，所述电池为锂离子电池，所述方法包括以下步骤：

在电池堆之间、电池堆内的各电池簇之间设置调节电路；

读取储能系统中各电池或电池模组的SOC值、内阻值R以及SOH，并判断SOC的偏离量，对偏离量超出限定值的电池或电池模组进行SOC修正；

根据修正后的SOC值主动调节同一电池簇中各电池至相同SOC值，并作为该电池簇的SOC值；

调节电池簇间的SOC值至相同SOC值；

将各电池堆的SOC值调至预设值。

所述方法应用于凌晨0点至早上8点的时间段。

所述调节电路包括第一可控开关和多个电池簇调节电路；所述第一可控开关的一端连接所述电池堆中的储能变流器，另一端连接多个电池簇调节电路的第一端；所述电池簇调节电路的第二端连接对应的电池簇；所述电池簇调节电路包括并联的两个支路，一个支路包括第二可控开关，另一个支路包括串联的第三可控开关和可调节DC/DC逆变器。

所述SOC修正包括以下步骤：

对同一电池堆内的锂离子电池的SOC值进行排序，数据统计出众数和平均值，当众数与平均值相差在10％以内时，以众数为基准进行所有电池的SOC修正；当众数与平均值相差超出10％时，先对偏离最大和最小的电池进行修正，然后再重新排序，统计众数和平均值，直至众数和平均值相差在10％以内，完成所有电池的SOC修正。

所述调节电池簇间的SOC值至相同SOC值，具体为：

断开第二可控开关，闭合第三可控开关，同一电池堆内的电池簇之间的可控开关，可调节DC/DC逆变器工作，主动调节电池簇间的SOC值至相同SOC值，并作为该电池堆的SOC值。

所述将各电池堆的SOC值调至预设值，具体为：

集控设备或能量管理系统发送指令至储能变流器，以微小电流将各电池堆的SOC值调至50％，误差在±5％内。

还包括：

集控设备或能量管理系统更新储能系统内电池或电池模组的SOH和内阻，并排序，计算各电池堆的剩余寿命，优化各电池堆的调用频率和时间并实时优化次日的调度。

所述优化各电池堆的调用频率和时间并实时优化次日的调度，具体为：

当调频指令功率为非满功率指令时调节功率分配，寿命较好的电池堆以较高功率运行，寿命较差的电池堆以较低功率运行；当各电池堆的使个电池堆的SOH结果一致时以相同功率和条件运行。

所述寿命较差的电池堆指超出正常衰减预设范围的电池堆。

本发明具有以下优点及有益效果：

1、本发明能够很好地解决背景技术中存在的相应问题，采用在调频储能系统每日空闲时间，依据电池堆→电池簇→电池组→电池的顺序依次检测，测算SOH和SOC并修正，然后进行内部均衡调节SOC，再通过能量管理系统与外部电网联合进一步调节储能系统的各电池堆的SOC至50％左右，并依SOH优化各电池堆调用频率和时间。

2、本发明不影响调频储能系统的日常使用，并能使调频储能系统的每日充放电能量最大化，进一步降低能源的浪费，而且各储能锂离子电池的寿命更加一致，提高了储能系统整体的使用寿命。

3、本发明由于不用频繁停机维护，减少了维护时长，增加了调频收益，缩短了投资回收时间。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明的电池簇间调节电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，一种调频储能系统电池的维护保养方法，储能系统包括多个并联的电池堆，电池堆又包含多个并联的电池簇，具体地该方法由以下步骤组成：

1)首先在电池堆之间，电池堆内的各电池簇之间设有调节电路。如图2所示，调节电路包括第一可控开关和多个电池簇调节电路；所述第一可控开关的一端连接所述电池堆中的储能变流器，另一端连接多个电池簇调节电路的第一端；所述电池簇调节电路的第二端连接对应的电池簇；所述电池簇调节电路包括并联的两个支路，一个支路包括第二可控开关，另一个支路包括串联的第三可控开关和可调节DC/DC逆变器。多个电池堆中的储能变流器连接，构成储能系统。

常规工作时，闭合第二可控开关，断开第三可控开关；电池簇间调节时再断开第二可控开关，闭合第三可控开关，使可调节DC/DC逆变器接入电路中，进行电池簇间的调节。在进行电池堆间的调节时，闭合第一可控开关使电池堆与储能变流器连接进行调节，闭合第二可控开关，断开第三可控开关，断开可调节DC/DC逆变器的连接。

2)选取每天当中储能系统出力最少或不工作的时间段，一般为凌晨0点至早上8点，这段时间对储能系统的电池进行维护。

3)集控设备或能量管理系统读取储能系统中各电池或电池模组的SOC值，内阻值R以及SOH(电池健康状态)，并判断SOC的偏离量，对偏离量超出限定值的进行SOC修正。

4)SOC修正方法如下：对同一电池堆内的锂离子电池的SOC值进行排序，数据统计出众数和平均值，当众数与平均值相差在10％以内时，以众数为基准进行所有电池的SOC修正；当众数与平均值相差超出10％时，先对偏离最大和最小的电池进行修正，然后再重新排序，统计众数和平均值，直至众数和平均值相差在10％以内，完成所有电池的SOC修正。

5)根据修正后的SOC值，发送指令至电池管理系统BMS，主动调节同一电池簇内的电池模块至相同SOC值，并作为该电池簇的SOC值。

6)开闭同一电池堆内的电池簇之间的开关，调节DC/DC逆变器工作，集控设备或能量管理系统发送指令，主动调节电池簇间的SOC值相同，并作为该电池堆的SOC值。

7)集控设备或能量管理系统发送指令至PCS(储能变流器)，以微小电流(PCS的最小电流至其额定功率的10％)将各电池堆的SOC调至50％，误差小于±5％。

8)集控设备或能量管理系统更新储能系统内电池或电池模块的SOH和内阻，并排序，计算各电池堆的剩余寿命(计算方法可参考专利CN 110632528 A)，优化各电池堆的调用频率和时间并实时优化次日的调度，即电池堆剩余寿命高的优先调用和大功率调用，寿命低的后调用或低功率调用，方法如下：当调频指令功率非满功率指令时调节功率分配，寿命良好的电池堆较高功率运行，寿命劣化快的电池堆(指超出正常衰减5％以上的电池堆)较低功率运行，使个电池堆的寿命趋于一致。

实施例1

本实施例采用的储能系统集装箱内共有4个储能电池堆，每个储能电池堆由4个电池簇并联，每个电池簇由18个pack串联组成。

1)首先在电池堆之间，电池堆内的各电池簇之间设有可控开关和可调的DC/DC逆变器。

2)选取每天当中储能系统出力最少或不工作的时间段，为凌晨0点至早上8点，这段时间对储能系统的电池进行维护。

3)能量管理系统读取储能系统中各电池或电池模组的SOC值，内阻值R以及SOH，并判断SOC的偏离量，对偏离量超出限定值的进行SOC修正。

4)SOC修正方法如下：对同一电池堆内的锂电池的SOC值进行排序，数据统计出众数和平均值，当众数与平均值相差在10％以内时，以众数为基准进行所有电池模的SOC修正；当众数与平均值相差超出10％时，先对偏离最大和最小的电池进行修正，然后再重新排序，统计众数和平均值，直至众数和平均值相差在10％以内，完成所有电池的SOC修正。

5)根据修正后的SOC值，发送指令至电池管理系统BMS，主动调节同一电池簇内的电池模块至相同SOC值，并作为该电池簇的SOC值。

6)开闭同一电池堆内的电池簇之间的开关，调节DC/DC逆变器工作，能量管理系统发送指令，主动调节电池簇间的SOC值相同，并作为该电池堆的SOC值。

7)能量管理系统发送指令至PCS，以微小电流0.1C将各电池堆的SOC调至50％，误差小于±5％。

8)能量管理系统更新储能系统内电池或电池模块的SOH和内阻，并排序，计算各电池堆的剩余寿命，优化各电池堆的调用频率和时间并实时优化次日的调度，当调频指令功率非满功率指令时调节功率分配，寿命良好的电池堆较高功率运行，寿命劣化快的电池堆较低功率运行，使个电池堆的寿命趋于一致。

Claims (8)

1.一种调频储能系统电池的维护保养方法，所述调频储能系统包括多个并联的电池堆，所述电池堆包括多个并联的电池簇，所述电池簇包括一个或多个串并联的电池模组，所述电池模组包括多个串并联的电池，所述电池为锂离子电池，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在电池堆之间、电池堆内的各电池簇之间设置调节电路；

读取储能系统中各电池或电池模组的SOC值、内阻值R以及SOH，并判断SOC的偏离量，对偏离量超出限定值的电池或电池模组进行SOC修正；

根据修正后的SOC值主动调节同一电池簇中各电池，使得各电池的SOC值相同，并作为该电池簇的SOC值；

调节电池簇间的SOC值至相同SOC值；

将各电池堆的SOC值调至预设值；

所述SOC修正包括以下步骤：

对同一电池堆内的锂离子电池的SOC值进行排序，数据统计出众数和平均值，当众数与平均值相差在10％以内时，以众数为基准进行所有电池的SOC修正；当众数与平均值相差超出10％时，先对偏离最大和最小的电池进行修正，然后再重新排序，统计众数和平均值，直至众数和平均值相差在10％以内，完成所有电池的SOC修正。

2.根据权利要求1所述的一种调频储能系统电池的维护保养方法，其特征在于，所述方法应用于凌晨0点至早上8点的时间段。

3.根据权利要求1所述的一种调频储能系统电池的维护保养方法，其特征在于，所述调节电路包括第一可控开关和多个电池簇调节电路；所述第一可控开关的一端连接所述电池堆中的储能变流器，另一端连接多个电池簇调节电路的第一端；所述电池簇调节电路的第二端连接对应的电池簇；所述电池簇调节电路包括并联的两个支路，一个支路包括第二可控开关，另一个支路包括串联的第三可控开关和可调节DC/DC逆变器。

4.根据权利要求3所述的一种调频储能系统电池的维护保养方法，其特征在于，所述调节电池簇间的SOC值至相同SOC值，具体为：

断开第二可控开关，闭合第三可控开关，同一电池堆内的电池簇之间的可控开关，可调节DC/DC逆变器工作，主动调节电池簇间的SOC值至相同SOC值，并作为该电池堆的SOC值。

5.根据权利要求1所述的一种调频储能系统电池的维护保养方法，其特征在于，所述将各电池堆的SOC值调至预设值，具体为：

集控设备或能量管理系统发送指令至储能变流器，以微小电流将各电池堆的SOC值调至50％，误差在±5％内。

6.根据权利要求1所述的一种调频储能系统电池的维护保养方法，其特征在于，还包括：

集控设备或能量管理系统更新储能系统内电池或电池模组的SOH和内阻，并排序，计算各电池堆的剩余寿命，优化各电池堆的调用频率和时间并实时优化次日的调度。

7.根据权利要求6所述的一种调频储能系统电池的维护保养方法，其特征在于，所述优化各电池堆的调用频率和时间并实时优化次日的调度，具体为：

当调频指令功率为非满功率指令时调节功率分配，寿命较好的电池堆以较高功率运行，寿命较差的电池堆以较低功率运行；当各电池堆的使个电池堆的SOH结果一致时以相同功率和条件运行。

8.根据权利要求7所述的一种调频储能系统电池的维护保养方法，其特征在于，所述寿命较差的电池堆指超出正常衰减预设范围的电池堆。

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