CN115395620A - 一种储能控制方法、装置及储能系统 - Google Patents

一种储能控制方法、装置及储能系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种储能控制方法、装置及储能系统。其中，储能系统包括：第一储能单元和第二储能单元，第一储能单元和第二储能单元均连接至负载，第二储能单元为锂离子电池，该储能控制方法包括：实时检测负载电流；根据负载电流、第二储能单元的输出电流上限值以及负载电流变化率，确定向负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，以使第二储能单元限定功率输出且第一储能单元实时响应负载功率变化。本发明将第一储能单元和第二储能单元相结合，第二储能单元根据需求恒定输出功率，第一储能单元变化输出功率以实时响应负载功率变化，实现对负载功率变化的实时响应，也实现储能的经济性，通过两个储能单元配合供电，提升储能系统整体运行寿命。

Description

一种储能控制方法、装置及储能系统
技术领域
本发明涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种储能控制方法、装置及储能系统。
背景技术
普通锂离子电池具有价格优势，但充放电倍率及循环寿命相对欠缺。锂离子电池频繁充放电或大倍率充放电，会影响电池的使用寿命。
针对现有技术中锂离子电池频繁充放电或大倍率充放电影响其使用寿命的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供一种储能控制方法、装置及储能系统，以至少解决现有技术中锂离子电池频繁充放电或大倍率充放电影响其使用寿命的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种储能控制方法，储能系统包括：第一储能单元和第二储能单元，所述第一储能单元和所述第二储能单元均连接至负载，所述第二储能单元为锂离子电池，所述储能控制方法包括：
实时检测负载电流；
根据所述负载电流、所述第二储能单元的输出电流上限值以及负载电流变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，以使所述第二储能单元限定功率输出且所述第一储能单元实时响应负载功率变化。
可选的，根据所述负载电流、所述第二储能单元的输出电流上限值以及负载电流变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，包括：
若所述负载电流小于或等于所述第二储能单元的输出电流上限值，则根据所述负载电流变化率与预设变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流。
可选的，根据所述负载电流变化率与预设变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，包括：
检测预设时间内的负载电流变化率；
若所述负载电流变化率小于所述预设变化率，则确定由所述第二储能单元向所述负载供电，并控制所述第二储能单元的输出电流恒定为所述负载电流；
若所述负载电流变化率大于或等于所述预设变化率，则确定由所述第一储能单元和所述第二储能单元共同向所述负载供电，控制所述第二储能单元的输出电流恒定为第一电流，且控制所述第一储能单元的输出电流为所述负载电流减去所述第一电流，其中，所述第一电流小于或等于所述第二储能单元的输出电流上限值。
可选的，根据所述负载电流、所述第二储能单元的输出电流上限值以及负载电流变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，包括：
若所述负载电流大于所述第二储能单元的输出电流上限值，则确定由所述第一储能单元和所述第二储能单元共同向所述负载供电，控制所述第二储能单元的输出电流恒定为所述输出电流上限值，且控制所述第一储能单元的输出电流为所述负载电流减去所述输出电流上限值。
可选的，所述第一储能单元为钛酸锂电池。
本发明实施例还提供了一种储能控制装置，应用于储能系统，所述储能系统包括：第一储能单元和第二储能单元，所述第一储能单元和所述第二储能单元均连接至负载，所述第二储能单元为锂离子电池，所述储能控制装置包括：
检测模块，用于实时检测负载电流；
控制模块，用于根据所述负载电流、所述第二储能单元的输出电流上限值以及负载电流变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，以使所述第二储能单元限定功率输出且所述第一储能单元实时响应负载功率变化。
可选的，所述控制模块包括：
第一控制单元，用于若所述负载电流小于或等于所述第二储能单元的输出电流上限值，则根据所述负载电流变化率与预设变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流。
本发明实施例还提供了一种储能系统，包括：第一储能单元和第二储能单元，所述第一储能单元通过第一变流单元连接至负载，所述第二储能单元通过第二变流单元连接至所述负载，所述第一变流单元和所述第二变流单元通信连接；
所述第一变流单元或所述第二变流单元包括本发明实施例所述的储能控制装置。
本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例所述方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例所述方法的步骤。
应用本发明的技术方案，将第一储能单元和第二储能单元(普通锂离子电池)相结合，第二储能单元根据需求恒定输出功率，第一储能单元变化输出功率以实时响应负载功率变化，既可以实现对负载功率变化的实时响应，也可以实现储能的经济性，通过两个储能单元配合供电，避免锂离子电池频繁充放电或大倍率充放电影响其使用寿命的问题，提升储能系统的整体运行寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的储能控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的储能控制装置的结构框图；
图3是本发明实施例提供的储能系统的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。
本发明实施例涉及的储能系统包括：第一储能单元和第二储能单元，第一储能单元和第二储能单元均连接至负载。本发明实施例提供一种储能控制方法，基于上述储能系统实现。
图1是本发明实施例提供的储能控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
S101，实时检测负载电流。
S102，根据负载电流、第二储能单元的输出电流上限值以及负载电流变化率，确定向负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，以使第二储能单元限定功率输出且第一储能单元实时响应负载功率变化。
其中，第二储能单元的输出电流上限值可以是第二储能单元的额定输出电流。第一储能单元可以是钛酸锂电池，第二储能单元可以是普通锂离子电池。钛酸锂电池可以实现6C的大倍率充放电，且循环寿命可达到25000次以上，满足负载功率变化较大的应用场景，但价格较高，将钛酸锂电池与普通锂离子电池相结合，形成具备经济性及倍率性能的储能系统，可更好地推进储能系统的多场景应用。在同等容量下，如果全部使用钛酸锂电池，价格高，加入普通锂离子电池后，可以在不影响输出功率的情况下，降低储能成本。
本实施例将第一储能单元和第二储能单元(普通锂离子电池)相结合，第二储能单元根据需求恒定输出功率，第一储能单元变化输出功率以实时响应负载功率变化，既可以实现对负载功率变化的实时响应，也可以实现储能的经济性，通过两个储能单元配合供电，避免锂离子电池频繁充放电或大倍率充放电影响其使用寿命的问题，提升储能系统的整体运行寿命。
具体的，根据负载电流、第二储能单元的输出电流上限值以及负载电流变化率，确定向负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，包括：
若负载电流小于或等于第二储能单元的输出电流上限值，则根据负载电流变化率与预设变化率，确定向负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流；
若负载电流大于第二储能单元的输出电流上限值，则确定由第一储能单元和第二储能单元共同向负载供电，控制第二储能单元的输出电流恒定为输出电流上限值，且控制第一储能单元的输出电流为负载电流减去输出电流上限值。
其中，预设变化率可以是第二储能单元可承受的电流变化速率。
也就是说，在负载电流小于或等于第二储能单元的输出电流上限值的情况下，根据负载电流变化率与预设变化率决定具体向负载供电的储能单元，能够合理控制储能系统的输出，实现对第一储能单元和第二储能单元的有效利用，避免锂离子电池频繁充放电或大倍率充放电影响其使用寿命的问题，提升储能系统的整体运行寿命。。在负载电流大于第二储能单元的输出电流上限值的情况下，第二储能单元恒定输出最大功率，第一储能单元根据负载电流的变化实时调整自身输出功率，以实时响应负载功率变化。
进一步的，根据负载电流变化率与预设变化率，确定向负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，包括：
检测预设时间内的负载电流变化率；
若负载电流变化率小于预设变化率，则确定由第二储能单元向负载供电，并控制第二储能单元的输出电流恒定为负载电流，使第二储能单元限定功率输出及功率变化量；
若负载电流变化率大于或等于预设变化率，则确定由第一储能单元和第二储能单元共同向负载供电，控制第二储能单元的输出电流恒定为第一电流，且控制第一储能单元的输出电流为负载电流减去第一电流，其中，第一电流小于或等于第二储能单元的输出电流上限值。即，第二储能单元限定功率输出及功率变化量，第一储能单元根据负载电流的变化实时调整自身输出功率以使第一储能单元实时响应负载功率变化。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种储能控制装置，可以用于实现上述实施例所述的储能控制方法。该储能控制装置可以通过软件和/或硬件实现。该储能控制装置应用于储能系统，储能系统包括：第一储能单元和第二储能单元，第一储能单元和第二储能单元均连接至负载，第二储能单元为锂离子电池。
图2是本发明实施例提供的储能控制装置的结构框图，如图2所示，该储能控制装置包括：
检测模块21，用于实时检测负载电流；
控制模块22，用于根据所述负载电流、所述第二储能单元的输出电流上限值以及负载电流变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，以使所述第二储能单元限定功率输出且所述第一储能单元实时响应负载功率变化。
可选的，所述控制模块22包括：第一控制单元，用于若所述负载电流小于或等于所述第二储能单元的输出电流上限值，则根据所述负载电流变化率与预设变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流。
可选的，所述第一控制单元具体用于：
检测预设时间内的负载电流变化率；
若所述负载电流变化率小于所述预设变化率，则确定由所述第二储能单元向所述负载供电，并控制所述第二储能单元的输出电流恒定为所述负载电流；
若所述负载电流变化率大于或等于所述预设变化率，则确定由所述第一储能单元和所述第二储能单元共同向所述负载供电，控制所述第二储能单元的输出电流恒定为第一电流，且控制所述第一储能单元的输出电流为所述负载电流减去所述第一电流，其中，所述第一电流小于或等于所述第二储能单元的输出电流上限值。
可选的，所述控制模块22包括：第二控制单元，用于若所述负载电流大于所述第二储能单元的输出电流上限值，则确定由所述第一储能单元和所述第二储能单元共同向所述负载供电，控制所述第二储能单元的输出电流恒定为所述输出电流上限值，且控制所述第一储能单元的输出电流为所述负载电流减去所述输出电流上限值。
可选的，所述第一储能单元为钛酸锂电池。
上述储能控制装置可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例提供的储能控制方法。
本发明实施例还提供一种储能系统，包括：第一储能单元和第二储能单元，所述第一储能单元通过第一变流单元连接至负载，所述第二储能单元通过第二变流单元连接至所述负载，所述第一变流单元和所述第二变流单元通信连接；所述第一变流单元或所述第二变流单元包括上述实施例所述的储能控制装置。
下面结合一个具体实施例对上述储能系统及储能控制方法进行说明，然而值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。与上述实施例相同或相应的术语解释，本实施例不再赘述。
如图3所示，储能系统10包括：钛酸锂电池组11(即上述第一储能单元)、普通锂离子电池组12(即上述第二储能单元)、第一变流单元13、第二变流单元14和电池管理系统(BMS)15。钛酸锂电池组11通过第一变流单元13连接至直流负载20，普通锂离子电池组12通过第二变流单元14连接至直流负载20。第一变流单元13、第二变流单元14以及电池管理系统15之间通过CAN总线进行数据交换，实现通讯。储能系统输出为直流电压(例如400V)。储能系统10和直流负载20通过第三变流单元31连接至电网30。
电池管理系统15用于检测钛酸锂电池组11和普通锂离子电池组12的状态及SOC估算。电池管理系统15可设定电流变化速率阀值k，即上述预设变化率，可以是普通锂离子电池组12可承受的电流变化速率。电池管理系统15还设定普通锂离子电池组12的输出电流上限值IL，具体可以是普通锂离子电池组12的额定输出电流。
储能控制方法包括如下步骤：
初始状态下，第二变流单元14处于待机状态，对外输出功率为0，第一变流单元13实时检测直流负载侧电流Io。
(1)当0≤Io≤IL时，第一变流单元13检测t时间内电流变化率di/dt。
当di/dt＜k时，第一变流单元13通过CAN通讯发送发电指令给第二变流单元14，并设置恒定放电电流值为Io，使普通锂离子电池组12限定功率输出及功率变化量。
当di/dt≥k时，第一变流单元13通过CAN通讯发送发电指令给第二变流单元14，并设置恒定放电电流值为I(I≤IL)，同时第一变流单元13根据Io的变化实时调整输出功率，即第一变流单元13输出电流为I1＝Io-I，使普通锂离子电池组12限定功率输出及功率变化量，钛酸锂电池组11实时响应功率变化。
(2)当Io＞IL时，第一变流单元13通过CAN通讯发送发电指令给第二变流单元14，并设置恒定放电电流值为IL，同时第一变流单元13根据Io的变化实时调整输出功率，即第一变流单元13输出电流为I1＝Io-IL。
整体储能系统确保普通锂离子电池组12限定功率输出，钛酸锂电池组11实时响应负载功率变化。上述储能控制也可以由第二变流单元14来执行，此时第一变流单元13接收第二变流单元14发来的发电指令并按照该发电指令工作，具体不再赘述。
考虑到钛酸锂电池可以实现6C的大倍率充放电，且循环寿命可达到25000次以上，满足负载功率变化较大的应用场景，但价格较高，普通锂离子电池具有价格优势，但充放电倍率及循环寿命相对欠缺，本实施例的能源互联网直流储能系统及其储能控制方法，将钛酸锂电池与普通锂离子电池相结合，钛酸锂电池检测负载电流状态，变化输出功率，实时响应负载功率变化，普通锂离子电池根据需求恒定输出功率，既可以实现对负载功率变化的实时响应，也可以实现储能的经济性，提升储能系统的整体运行寿命，形成具备经济性及倍率性能的储能系统，可更好地推进储能系统的多场景应用。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例所述方法的步骤。
本发明实施例还提供一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述方法的步骤。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种储能控制方法，其特征在于，储能系统包括：第一储能单元和第二储能单元，所述第一储能单元和所述第二储能单元均连接至负载，所述第二储能单元为锂离子电池，所述储能控制方法包括：
实时检测负载电流；
根据所述负载电流、所述第二储能单元的输出电流上限值以及负载电流变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，以使所述第二储能单元限定功率输出且所述第一储能单元实时响应负载功率变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述负载电流、所述第二储能单元的输出电流上限值以及负载电流变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，包括：
若所述负载电流小于或等于所述第二储能单元的输出电流上限值，则根据所述负载电流变化率与预设变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述负载电流变化率与预设变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，包括：
检测预设时间内的负载电流变化率；
若所述负载电流变化率小于所述预设变化率，则确定由所述第二储能单元向所述负载供电，并控制所述第二储能单元的输出电流恒定为所述负载电流；
若所述负载电流变化率大于或等于所述预设变化率，则确定由所述第一储能单元和所述第二储能单元共同向所述负载供电，控制所述第二储能单元的输出电流恒定为第一电流，且控制所述第一储能单元的输出电流为所述负载电流减去所述第一电流，其中，所述第一电流小于或等于所述第二储能单元的输出电流上限值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述负载电流、所述第二储能单元的输出电流上限值以及负载电流变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，包括：
若所述负载电流大于所述第二储能单元的输出电流上限值，则确定由所述第一储能单元和所述第二储能单元共同向所述负载供电，控制所述第二储能单元的输出电流恒定为所述输出电流上限值，且控制所述第一储能单元的输出电流为所述负载电流减去所述输出电流上限值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一储能单元为钛酸锂电池。
6.一种储能控制装置，应用于储能系统，其特征在于，所述储能系统包括：第一储能单元和第二储能单元，所述第一储能单元和所述第二储能单元均连接至负载，所述第二储能单元为锂离子电池，所述储能控制装置包括：
检测模块，用于实时检测负载电流；
控制模块，用于根据所述负载电流、所述第二储能单元的输出电流上限值以及负载电流变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流，以使所述第二储能单元限定功率输出且所述第一储能单元实时响应负载功率变化。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：
第一控制单元，用于若所述负载电流小于或等于所述第二储能单元的输出电流上限值，则根据所述负载电流变化率与预设变化率，确定向所述负载供电的储能单元并控制该储能单元的输出电流。
8.一种储能系统，其特征在于，包括：第一储能单元和第二储能单元，所述第一储能单元通过第一变流单元连接至负载，所述第二储能单元通过第二变流单元连接至所述负载，所述第一变流单元和所述第二变流单元通信连接；
所述第一变流单元或所述第二变流单元包括权利要求6或7所述的储能控制装置。
9.一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
10.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
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