CN116053660A - 一种储能加热控制方法、储能系统以及光储系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种储能加热控制方法、储能系统以及光储系统。储能系统包括控制器和多个并联连接的电池包。电池包包括：电芯包、感温模块、温控模块和BMS。其中，感温模块用于探测储能电池的温度，温控模块用于为储能电池加热，BMS用于向控制器发出加热请求以及对应电池包的SOC。控制器根据直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值确定能够开启温控模块的电池包的数量，并根据电池包的SOC确定开启温控模块的电池包的优先级。本发明充分地利用了光伏阵列的发电功率，在不影响光伏阵列正常功率调度的情况下，既避免了低温下光伏发电功率的浪费，也避免了使用储能系统自身的能量对电池包进行加热。

Description

一种储能加热控制方法、储能系统以及光储系统
技术领域
本申请涉及太阳能储能技术领域，尤其涉及一种光储系统储能加热方法、以及光储系统。
背景技术
近年来，户用光伏配套储能系统的需求已逐渐显现，户用储能系统正迎来爆发式增长。基于安全方面的考虑，储能系统一般安装在室外，因此，当夜间气温降低时，储能系统中电芯的温度可能会低于零度。
目前，锂离子电芯因具有功率密度大、循环寿命长、自放电率低，无记忆效应等优点而被广泛应用于光储系统。但在低温条件下，锂离子电芯的电化学性能较差。这主要是由于以下三方面的原因：(1)锂离子电芯中电解液的粘度增大，甚至会部分凝固，导致电解液导电率的下降；(2)电解液与负极、隔膜之间的相容性变差；(3)锂离子在正负极活性物质内部的扩散系数降低，电荷转移阻抗(Rct)显著增大。而且即使白天温度升高，因锂离子电芯热容大、温升缓慢，仍可能导致储能系统的电芯充电功率受限甚至无法充电，导致光伏发电功率的浪费。因此，当储能系统因低温导致充电能力受限时，需要通过加热装置对电芯进行加热，提高电芯温度，从而提升储能系统的可充电功率，减少光伏浪费。然而，行业内通常采用储能系统自身的电量对加热装置加热，容易导致储能自身电量的降低。
发明内容
目前，针对低温下储能系统中电芯温度过低、充电效果较差的问题，行业内通常以固定功率对电芯进行加热。当电芯温度上升至相应的加热退出温度时，关闭加热。但该技术需保证给电芯加热的功率是充足的。其中，给电芯加热的来源可以来自储能系统外部或储能系统自身。当储能系统外部的光伏发电功率不足时，一般需要采用储能系统自身的电量，容易导致储能系统电量的降低。
有鉴于此，本申请实施例提供了一种储能加热控制方法、储能系统以及光储系统，以充分利用低温条件下光伏阵列的发电功率，为储能系统中储能电芯加热，提高储能电芯的可充电能力，避免光伏发电功率的浪费以及储能电芯自身电量的降低。
第一方面，本申请实施例提供了一种储能加热控制方法，该方法应用于光储系统，光储系统包括光伏阵列、逆变器以及储能系统。光伏阵列由多个光伏组件串并联而成。逆变器包括直流母线、DC/DC变换器以及DC/AC变换器。DC/DC变换器与DC/AC变换器通过直流母线相连。DC/DC变换器还与光伏阵列连接，且对来自光伏阵列的发电功率进行最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)。DC/AC变换器还与负载和/或电网相连。储能系统包括多个并联连接的电池包以及控制器，其中，多个电池包的并联连接点与控制器或直流母线相连。值得一提的是，当控制器为单独存在的设备时，多个电池包的并联连接点与控制器相连，控制器与直流母线相连。当控制器整合在逆变器中时，电池包的并联连接点与直流母线相连。电池包包括电芯包、温控模块、感温模块以及电池管理系统(Batterymanagement system，BMS)，其中，电芯包用于储存和释放电能，温控模块用于为电池包加热，感温模块用于检测电池包温度，BMS用于接收、管理和发送电池包的温度、电流、电压以及荷电状态(State of charge,SOC)等信息。
该方法为：控制器接收电池包的加热请求以及电池包的荷电状态SOC，控制器根据直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值，调整待开启温控模块的电池包的数量N，其中，N为大于或等于1的整数。控制器根据多个电池包的SOC，确定开启多个电池包各自温控模块的优先级，并开启多个电池包中N个电池包的温控模块。
需要说明的是，直流母线电压主要与光伏阵列的发电功率、储能系统中电池包的充电功率以及逆变器的输出功率有关，储能系统充电电压参考值主要与光伏阵列的输入电压、电网电压以及电池包电压有关。直流母线电压与储能系统充电电压参考值之间差值的大小代表着光伏阵列的发电功率是否足够。具体地，当直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值为正值时，说明光伏阵列的发电功率较大，光伏阵列的发电功率不仅能够为储能系统的电池包充电，还有一部分剩余。当直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值为零时，说明光伏阵列的发电功率能够满足储能系统电池包的充电需求，但没有剩余。当直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值为负值时，说明光伏阵列的发电功率较小，光伏阵列的发电功率不足以为储能系统的电池包充电，更没有剩余。基于此，若光伏阵列的发电功率在满足为储能系统电池包充电的基础上，还有剩余，储能系统将利用这部分剩余的能量为电池包加热，以提高电池包的可充功率，避免光伏发电功率的浪费。与此同时，为了更好地避免“短板效应”，即尽可能多地将光伏阵列的发电功率转化为电池包中储存的能量，储能系统的储能控制器会根据电池包的SOC，确定开启温控模块的电池包的优先级，以更充分地利用光伏阵列的发电功率。
在一些可能的实施方式中，如前所述，当直流母线电压大于储能系统充电电压参考值，即光伏阵列的发电功率既可以为储能系统的电池包充电，又有一部分能量剩余，此时，控制器按照SOC从低至高的顺序，控制储能系统中前N个电池包的温控模块开启，以提高N个电池包的温度。如此设置，可以使低SOC的电池包优先获得加热，进而提高其可充功率，更好地将光伏阵列产生的电能转化、储存起来。其中，值得一提的是，储能系统充电电压参考值会随着电网电压、光伏阵列输入电压以及电池包电压的大小而变化，且储能系统充电电压参考值大于电网电压和光伏阵列输入电压。
在一些可能的实施方式中，当直流母线电压大于储能系统充电电压参考值，但光伏阵列的发电功率变小时，直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值变小(差值仍为正值)，电池包的输入电压降低。随着电池包输入电压的降低，光伏阵列的发电功率无法既为储能系统的电池包充电，又保持N个电池包的温控模块开启。因此，在该条件下，为了维持N个电池包中温控模块的开启，电池包中电芯包会自动向温控模块供电。然而，如前所述，若电池包的电芯向温控模块放电，会消耗电池包自身的能量，因此，为了避免使用电池包自身的电量，当控制器接收到电芯包向温控模块放电的信号时，控制器关闭全部电池包对应的温控模块，以避免消耗电池包自身电量。同理地，电池包的输入电压低于某一预设值也间接反应了光伏阵列的发电功率无法既为储能系统的电池包充电，又保持N个电池包的温控模块开启，因此，当控制器接收到电池包输入电压低于某一预设值的信号时，控制器也会关闭前述多个电池包中所有电池包对应的温控模块，以避免消耗电池包自身电量，储能系统将进入下一次加热循环。
进一步地，在下一次加热循环中，当前述所有电池包的温控模块处于关闭状态且直流母线电压大于储能系统的充电电压参考值时，控制器再次根据发出加热请求的电池包的SOC，按照SOC从低至高的顺序，控制储能系统中前L个电池包的温控模块开启，以提高L个电池包的温度，其中，L为小于N的正整数。示例地，L＝N-1、L＝N-2等。也就是说，在本次加热循环中，储能系统中开启温控模块的电池包的数量减少了。如此设置，可以使上一次加热循环中SOC较高的电池包优先退出加热，避免过多的温控模块同时开启，以更好地与该时刻光伏阵列的发电功率匹配。示例地，若光伏阵列的发电功率不断变小，储能系统将不断进入新的加热循环，储能系统中能够开启温控模块的电池包的数量也将不断减少，直至储能系统中前述多个电池包中所有电池包的温控模块都关闭。
值得一提的是，若在储能系统中前述多个电池包中所有电池包的温控模块都关闭后，光伏阵列的发电功率仍然持续变小，直流母线电压将低于储能系统的充电电压参考值，光伏阵列的发电功率将无法为电池包充电。
在一些可能的实施方式中，在控制器控制N个电池包的温控模块开启后，当光伏阵列的发电功率变大，即直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值变大时(差值为正值)，电池包输入电压会逐渐升高。随着电池包输入电压的升高，光伏阵列的发电功率可以为储能系统的电池包充电以及保持N个电池包的温控模块开启，同时，还有一部分功率剩余。因此，在该条件下，为了更好地适应光伏阵列发电功率的变化，储能系统将进入下一次加热循环。具体地，当控制器接收到电池包的输入电压高于某一预设值的信号时，或者，当控制器接收到电池包在一段时间(示例地，十分钟)内没有接收到电芯包向温控模块供电的信号时，控制器将控制储能系统进入下一次加热循环。
进一步地，在下一次加热循环中，控制器再次根据发出加热请求的电池包的SOC，按照SOC从低至高的顺序，控制储能系统中前M个电池包的温控模块开启，以提高M个电池包的温度，其中，M为大于N的整数。示例地，M＝N+1或者M＝N+2。也就是说，在本次加热循环中，储能系统中开启温控模块的电池包的数量增加了。如此设置，可以使得更多SOC较低的电池包的温控模块开启，以更充分地利用光伏阵列的发电功率，提高储能系统的可充功率。示例地，若光伏阵列的发电功率不断变大，储能系统将不断进入新的加热循环，控制储能系统中能够开启温控模块的电池包的数量也将不断增加，直至储能系统中前述多个电池包中所有电池包的温控模块都开启。
值得一提的是，若在储能系统中所有电池包的温控模块都开启后，光伏阵列的发电功率仍然持续变大，逆变器中DC/DC变换器将对光伏阵列的发电功率进行调节，以免对电池包造成充电损害。
第二方面，本申请实施例提供了一种储能系统，该储能系统包括控制器和多个并联连接的电池包，多个电池包的并联连接点与控制器或直流母线相连。电池包包括电芯包、温控模块、感温模块和BMS。其中，电芯包与温控模块以及BMS电连接，感温模块与BMS电连接，BMS与控制器电连接。另外，电芯包用于储存和释放电能，温控模块用于发热，以提高电池包的温度，感温模块用于检测电池包的温度，BMS用于接收、管理和发送电池包的温度、电流、电压以及SOC等信息，控制器用于接收电池包的加热请求以及电池包的荷电状态SOC，控制器根据直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值，调整待开启温控模块的电池包的数量N，其中，N为大于或等于1的整数。控制器根据多个电池包的SOC，确定开启多个电池包各自温控模块的优先级，并开启多个电池包中N个电池包的温控模块。
需要说明的是，直流母线电压主要与光伏阵列的发电功率、储能系统中电池包的充电功率以及逆变器的输出功率有关，储能系统充电电压参考值主要与光伏阵列的输入电压、电网电压以及电池包电压有关。直流母线电压与储能系统充电电压参考值差值的大小代表着光储系统是否有足够的光伏发电功率。当直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值为正值时，说明光伏阵列的发电功率较大，光伏阵列的发电功率不仅能够为储能系统的电池包充电，还有一部分剩余。当直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值为零时，说明光伏阵列的发电功率能够满足为储能系统的电池包充电，但没有剩余。当直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值为负值时，说明光伏阵列的发电功率较小，光伏阵列的发电功率不足以为储能系统的电池包充电，更没有剩余。基于此，若光伏阵列的发电功率在满足为储能充电的基础上，还有剩余，储能系统将利用这部分剩余的能量为电池包加热，以提高电池包的可充功率，避免光伏发电功率的浪费。于此同时，为了更好地避免“短板效应”，尽可能多地将光伏阵列的发电功率转化为电池包中储存的能量，储能系统中的储能控制器会根据电池包的SOC值，确定开启温控模块的电池包的优先级，更充分地利用光伏阵列的发电功率。
在一些可能的实施方式中，如前所述，当直流母线电压大于储能系统的充电电压参考值时，光伏阵列的发电功率既可以为储能系统的电池包充电，又有一部分能量剩余，此时，控制器按照SOC从低至高的顺序，控制储能系统中前N个电池包的温控模块开启，以提高N个电池包的温度。如此设置，可以使低SOC的电池包优先获得加热，进而提高其可充功率，更好地将光伏阵列产生的电能转化、储存起来。其中，值得一提的是，储能系统充电电压参考值会随着电网电压、光伏阵列输入电压以及电池包电压的大小而变化，且储能系统充电电压参考值大于电网电压和光伏阵列输入电压。
在一些可能的实施方式中，当光伏阵列的发电功率变小，直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值变小(差值为正值)，电池包输入电压会降低(不考虑电网的影响)。随着电池包输入电压的降低，光伏阵列的发电功率无法既为储能系统的电池包充电，又保持N个电池包的温控模块开启。因此，在该条件下，为了维持N个电池包中温控模块的开启，电池包中电芯包会自动向温控模块供电。然而，如前所述，若电池包的电芯向温控模块放电，会消耗电池包自身的电量，因此，为了避免使用电池包自身的电量，当控制器接收到电芯包向温控模块放电的信号时，控制器关闭全部电池包对应的温控模块。同理地，电池包的输入电压低于某一预设值也间接反应了光伏阵列的发电功率无法既为储能系统的电池包充电，又保持N个电池包的温控模块开启，因此，当控制器接收到电池包输入电压低于某一预设值的信号时，控制器关闭前述多个电池包中所有电池包对应的所述温控模块，以避免电池包电量的降低。储能系统进入下一次加热循环。
进一步地，在下一次加热循环中，当前述多个电池包中所有电池包的控温模块处于关闭状态且直流母线电压大于储能系统的充电电压参考值时，控制器再次根据发出加热请求的电池包的SOC，按照SOC从低至高的顺序，控制储能系统中前L个电池包的温控模块开启，以提高L个电池包的温度，其中，L为小于N的整数。示例地，L＝N-1或L＝N-2等，也就是说，控制器减少了储能系统中开启温控模块的电池包的数量。如此设置，可以使上一次加热循环中SOC较高的电池包优先退出加热，避免过多的温控模块同时开启，以更好地与该时刻光伏阵列的发电功率匹配。示例地，若光伏阵列的发电功率不断变小，储能系统将不断进入新的加热循环，储能系统中能够开启温控模块的电池包的数量也将不断减少，直至储能系统中前述多个电池包中所有电池包的温控模块都关闭。
值得一提的是，若在储能系统中前述多个电池包中所有电池包的温控模块都关闭后，光伏阵列的发电功率仍然持续变小，直流母线电压将低于储能系统的充电电压参考值，光伏阵列的发电功率将无法再为电池包充电。
在一些可能的实施方式中，在控制器控制N个电池包的温控模块开启后，当光伏阵列的发电功率变大，即直流母线电压与储能系统充电电压参考值的差值变大时，电池包输入电压会逐渐升高。随着电池包输入电压的升高，光伏阵列的发电功率除了可以为储能系统的电池包充电以及保持N个电池包的温控模块开启之外，还有一部分功率剩余。因此，在该条件下，为了更好地适应光伏阵列发电功率的变化，储能系统将进入下一次加热循环。具体地，当控制器接收到电池包的输入电压高于某一预设值的信号时，或者，当控制器接收到电池包在一段时间(示例地，十分钟)内没有接收到电芯包向温控模块放电的信号时，控制器将控制储能系统进入下一次加热循环。
进一步地，在下一次加热循环中，控制器再次根据发出加热请求的电池包的SOC，按照SOC从低至高的顺序，控制储能系统中前M个电池包的温控模块开启，以提高M个电池包的温度，其中，M为大于N的整数。示例地，M＝N+1或M＝N+2等。也就是说，在本次加热循环中，储能系统中开启温控模块的电池包的数量增加了。如此设置，可以使得更多SOC较低的电池包的温控模块开启，以更充分地利用光伏阵列的发电功率，提高储能系统的可充功率。示例地，若光伏阵列的发电功率不断变大，储能系统将不断进入新的加热循环，控制储能系统中能够开启温控模块的电池包的数量也将不断增加，直至储能系统中所有电池包的温控模块都开启。
值得一提的是，若在储能系统中前述多个电池包中所有电池包的温控模块都开启后，光伏阵列的发电功率仍然持续变大，逆变器中DC/DC变换器将会对光伏阵列的发电功率进行调节，以免对电池包造成充电损害。
第三方面，本申请实施例提供了一种光储系统，该光储系统包括第二方面任一项所述的储能系统以及逆变器。其中，逆变器包括DC/DC变换器、DC/AC变换器以及直流母线，其中，储能系统与逆变器通过直流母线相连。
本申请实施例提供的光储系统储能加热方法、储能系统和光储系统，可以使储能系统或光储系统在不消耗储能系统自身电量的情况下对储能进行加热。即根据光伏阵列的发电功率，自动地调整储能系统中温控模块的开启数量以及开启优先级，在不影响光储系统正常功率调度的情况下，既避免了低温下光伏功率的浪费，也避免了使用储能系统自身的电量对储能进行加热而导致储能电量降低的问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种光储系统的结构示意图。
图2为本申请实施例提供的一种光储系统的储能加热控制方法流程示意图；
具体实施方式
在碳达峰、碳中和的背景下，新能源的装机比例逐渐上升。其中，“光伏+储能”已经逐渐成为光伏开发的标配，为光伏搭配储能可以为光伏发电提供更持续的发展动力。一般而言，光储系统主要包括光伏阵列、逆变器以及储能系统。当光照充足的情况下，光储系统可以将光伏阵列产生的电能储存在储能系统中，同时，光伏阵列产生的直流电还可以经过逆变器的逆变供给负载或电网。当光照不足的情况下，储能系统可以输出直流电，直流电经过逆变器的逆变，继续为负载提供电能。
在户用的光储场景下，储能系统的电池包一般安装在室外，导致其充放电功率易受到环境温度的影响。具体地，电池包一般为锂离子电池，当室外温度较低时，锂离子电池中电解液的粘度增大，阻抗升高，充放电功率下降，因此，及时提高电池包的温度，恢复电池包的充放电功率至关重要。
基于此，本申请实施例提供了一种光储系统的储能加热控制方法、储能系统以及光储系统，该方法可以根据光伏阵列的发电功率，自动地调整储能系统中温控模块的开启数量以及开启优先级，在不影响光储系统正常功率调度的情况下，既避免了低温下光伏功率的浪费，也避免了使用储能系统的电量对储能进行加热而导致储能电量降低的问题。
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合实施例的附图，对本申请的实施例进行描述。
参见图1，图1是本申请实施例提供的光储系统的结构示意图。如图1所示，光储系统包括光伏阵列101、逆变器102以及储能系统103。其中，光伏阵列101由一个或多个光伏组件串并联而成，用于将太阳辐射能转换为直流电。逆变器102包括DC/DC(直流/直流)变换器、DC/AC(直流/交流)变换器以及直流母线。储能系统103包括多个并联连接的电池包105以及储能控制器104。当储能控制器104为单独存在的设备时(如图1所示)，多个电池包105的并联连接点与储能控制器104相连，储能控制器104与直流母线相连。当储能控制器104整合在逆变器102中时(图中未示出)，电池包105的并联连接点与直流母线相连。电池包105包括温控模块、电芯包、BMS以及感温模块(图中未示出)。
示例地，光伏阵列101中的光伏组件包括单晶硅太阳能组件、多晶硅太阳能组件、非晶硅太阳能组件、碲化镉薄膜组件、砷化镓薄膜组件、铜铟镓硒薄膜组件、硫化镉薄膜组件、染料敏化太阳能组件、有机柔性太阳能组件和钙钛矿薄膜组件中的一种或多种，本申请对此不做限定。
逆变器102的DC/DC变换器和DC/AC变换器可以集成在一个设备中，也可以分为多个设备。在放电工况下，DC/DC变换器的直流输入侧连接光伏阵列101，将光伏阵列101输出的直流电转换成合适的直流电以满足DC/AC变换器的工作要求，同时针对光伏阵列101输出的直流电进行最大功率点跟踪MPPT，从而获得光伏阵列101的最大发电功率，并将直流电从DC/DC变换器的直流输出侧输出。DC/DC变换器的直流输出侧连接DC/AC变换器的直流输入侧，DC/AC变换器将接收的直流电转换为交流电后从DC/AC变换器的交流输出侧输出。DC/DC变换器的直流输出侧与DC/AC变换器的直流输入侧之间的耦合点为直流母线。也就是说，直流母线是指DC/DC变换器和DC/AC变换器之间的正极、负极接线。在并网场景下，光伏阵列101产生的直流电经过逆变器102逆变为交流电并传输至电网。在离网场景下，光伏阵列101产生的和/或储能系统103输送的直流电经过逆变器102输送给负载。
储能系统103包括多个电池包105以及储能控制器104。多个电池包105之间相互并联连接。电池包105作为外部设备，可以与逆变器102的母线相连，也就是说，电池包105可以接在DC/DC变换器与DC/AC变换器之间。进一步地，电池包105中电芯包用于储存来自电网或光伏组件的电能，温控模块用于提高/降低电芯温度，感温模块用于检测电芯温度，并将电芯的温度信息上报电池包中的BMS，BMS用于接收、管理和发送电芯包的温度、电流、电压和SOC信息。另外，电芯包与温控模块电连接，温控模块与直流母线以及BMS电连接，感温模块与BMS电连接，BMS与储能控制器104电连接。
示例地，电芯包中电芯可以包括磷酸铁锂电芯、钴酸锂电芯、锰酸锂电芯、镍钴铝三元电芯、钛酸锂电芯、镍钴锰三元电芯、铅炭电芯、镍氢电芯、镍镉电芯和铅酸电芯中的一种或多种。
示例地，温控模块可以包括各种类型的发热器件，例如，PTC(PositiveTemperature Coefficient，正温度系数(很大的元器件))、电热丝、电热膜和热电致冷器等。其中，电热膜包括通电后能发热的半透明聚酯薄膜，由可导电的特制油墨、金属载流条经加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成。电热膜柔软且发热面积大，可以很好地贴合电池模块，提供更快的升温速度。电热丝主要由铁铬铝以及镍铬合金等材质制成，电热丝造价相对低廉，可以降低系统成本。热电致冷器是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的既可制冷、又可制热的器件，只要改变通过其的直流电流的方向即可实现制冷或制热的转变。由于热电致冷器既可制冷，又可制热，因此电加热装置在电池模块温度过高时还可以为电池模块降温。
示例地，感温模块为检测电池包105中电芯温度的传感装置，传感装置包括一个或多个温度传感器，温度传感器包括热电偶类型或电阻类型。感温模块一般贴合在电池表面的各个位置，以实时检测电池包105中电芯的温度，并将电芯的温度信息上报至BMS。
在一些可能的实施方式中，储能系统103中各个电池包105的感温模块实时检测电芯包的温度信息，并将电芯包的温度信息上报至BMS。当电芯包的温度低于某一阈值时，电池包105的BMS向储能控制器104发送加热请求，并将相应电池包105的SOC上报给储能控制器104。
储能控制器104接收电池包105的加热请求以及SOC，根据直流母线电压与储能系统103充电电压参考值的差值，确定开启温控模块的电池包105的数量，根据发出加热请求的电池包105的SOC，确定开启温控模块的电池包105的优先级。
需要说明的是，直流母线电压主要与光伏阵列101的发电功率、储能系统103中电池包105的充电功率以及逆变器的输出功率有关，储能系统103充电电压参考值主要与光伏阵列101的输入电压、电网电压以及电池包电压有关。直流母线电压与储能系统103充电电压参考值之间差值的大小代表着光伏阵列101的发电功率是否足够。具体地，当直流母线电压与储能系统103充电电压参考值的差值为正值时，说明光伏阵列101的发电功率较大，光伏阵列101的发电功率不仅能够为储能系统103的电池包105充电，还有一部分剩余。当直流母线电压与储能系统103充电电压参考值的差值为零时，说明光伏阵列101的发电功率能够满足储能系统103电池包105的充电需求，但没有剩余。当直流母线电压与储能系统103充电电压参考值的差值为负值时，说明光伏阵列101的发电功率较小，光伏阵列101的发电功率不足以为储能系统103的电池包105充电，更没有剩余。基于此，若光伏阵列101的发电功率在满足为储能系统103电池包105充电的基础上，还有剩余，储能系统103将利用这部分剩余的能量为电池包105加热，以提高电池包105的可充功率，避免光伏阵列101发电功率的浪费。与此同时，为了更好地避免“短板效应”，即尽可能多地将光伏阵列101的发电功率转化为电池包105中储存的能量，储能系统103的储能控制器104会根据电池包105的SOC，确定开启温控模块的电池包105的优先级，以更充分地利用光伏阵列101的发电功率。
在一些可能的实施方式中，如前所述，当直流母线电压大于储能系统103充电电压参考值时，光伏阵列101的发电功率既可以为储能系统103的电池包105充电，又有一部分能量剩余，此时，储能控制器104按照SOC从低至高的顺序，控制储能系统103中前N个电池包105的温控模块开启，以提高N个电池包105的温度。如此设置，可以使低SOC的电池包105优先获得加热，进而提高其可充功率，更好地将光伏阵列101产生的电能转化、储存起来。其中，值得一提的是，储能系统103的充电电压参考值会随着电网电压、光伏阵列输入电压以及电池包电压的大小而变化，且储能系统充电电压参考值大于电网电压和光伏阵列输入电压。
需要说明的是，直流母线电压的采样值可以通过母线电压控制器获得(图中未示出)。母线电压控制器可以是单独存在的设备，也可以集成在逆变器102中。储能系统103的充电电压参考值一般会受到电网电压、光伏阵列101输入电压以及电池包105电压的影响，且储能系统103的充电电压参考值大于电网电压以及光伏阵列101输入电压。
在一些可能的实施方式中，直流母线电压大于储能系统103充电电压参考值，但光伏阵列101的发电功率变小，即直流母线电压与储能系统103充电电压参考值的差值变小，电池包105的输入电压会逐渐降低。随着电池包105输入电压的降低，光伏阵列101的发电功率无法既为储能系统103的电池包105充电，又保持N个电池包105的温控模块开启。因此，在该条件下，为了维持N个电池包105中温控模块的开启，电池包105中电芯包会自动向温控模块供电。然而，如前所述，若电池包105的电芯向温控模块放电，会消耗电池包105自身的能量，因此，为了避免使用电池包105自身的电量，当储能控制器104接收到电芯包向温控模块放电的信号时，储能控制器104关闭全部电池包105对应的温控模块。同理地，电池包105的输入电压低于某一预设值也间接反应了光伏阵列101的发电功率无法既为储能系统103的电池包105充电，又保持N个电池包105的温控模块开启，因此，当储能控制器104接收到电池包105的输入电压低于某一预设值时，储能控制器104也会关闭所有电池包105对应的温控模块，以避免消耗电池包105自身电量，储能系统103准备进入下一次加热循环。
进一步地，在下一次加热循环中，当前述多个电池包中所有电池包105的控温模块处于关闭状态且直流母线电压大于储能系统103的充电电压参考值时，储能控制器104再次根据发出加热请求的电池包105的SOC，按照SOC从低至高的顺序，控制储能系统103中前L个电池包105的温控模块开启，以提高L个电池包105的温度，其中，L为小于N的正整数。示例地，L＝N-1、L＝N-2等。也就是说，在本次加热循环中，储能系统103中开启温控模块的电池包105的数量较上一次加热循环减少了。如此设置，可以使上一次加热循环中SOC较高的电池包105优先退出加热，避免过多的温控模块同时开启，以更好地与该时刻光伏阵列101的发电功率匹配。
示例地，若光伏阵列101的发电功率不断变小，储能系统103将不断进入新的加热循环，储能系统103中能够开启温控模块的电池包105的数量也将不断减少，直至储能系统103中前述多个电池包中所有电池包105的温控模块都关闭。
值得一提的是，若在储能系统103中前述多个电池包中所有电池包105的温控模块都关闭后，光伏阵列101的发电功率仍然持续变小，直流母线电压将低于储能系统103的充电电压参考值，光伏阵列101的发电功率将无法再为电池包105充电。
在一些可能的实施方式中，光伏阵列101的发电功率变大，即直流母线电压与储能系统103充电电压参考值的差值变大(差值为正值)，电池包105的输入电压会逐渐升高。随着电池包105输入电压的升高，光伏阵列101的发电功率除了可以为储能系统103的电池包105充电以及保持N个电池包105的温控模块开启之外，还有一部分功率剩余。因此，在该条件下，为了更好地适应光伏阵列101发电功率的变化，储能系统103将进入下一次加热循环。具体地，当储能控制器104接收到电池包105的输入电压高于某一预设值的信号时，或者，当储能控制器104接收到电池包105在一段时间(示例地，十分钟)内没有接收到电芯包向温控模块放电的信号时，储能控制器104将控制储能系统103进入下一次加热循环。
进一步地，在下一次加热循环中，储能控制器104再次根据发出加热请求的电池包105的SOC，按照SOC从低至高的顺序，控制储能系统103中前M个电池包105的温控模块开启，以提高M个电池包105的温度，其中，M为大于N的正整数。示例地，M＝N+1、M＝N+2等。也就是说，在本次加热循环中，储能系统103中开启温控模块的电池包105的数量增加了。如此设置，可以使得更多SOC较低的电池包105的温控模块开启，以更充分地利用光伏阵列101的发电功率，提高储能系统103的可充功率。
示例地，若光伏阵列101的发电功率不断变大，储能系统103将不断进入新的加热循环，控制储能系统103中能够开启温控模块的电池包105的数量也将不断增加，直至储能系统103中前述多个电池包中所有电池包105的温控模块都开启。
值得一提的是，若在储能系统103中所有电池包105的温控模块都开启后，光伏阵列101的发电功率仍然持续变大，逆变器102中前述多个电池包中DC/DC变换器将对光伏阵列101的发电功率进行调节，以免对电池包105造成充电损害。
参阅图2，图2是本申请提供的一种光储系统的储能加热控制方法流程示意图。该控制方法包括以下步骤：
步骤S201：电池包105发出加热请求。
当电池包105的温度低于某一阈值时，电池包105的BMS向储能控制器104发出加热请求，以提高电池包105的温度，提高其可充功率。
步骤S202：储能控制器104接收电池包105的加热请求和电池包105的SOC。
储能控制器104根据发出加热请求的电池包105的SOC，确定开启温控模块的电池包105的优先级。
步骤S203：储能控制器104判断直流母线电压是否大于储能系统103的充电电压参考值。
若直流母线电压大于储能系统103的充电电压参考值，说明光伏阵列101的发电功率较大，光伏阵列101的发电功率不仅能够为储能系统103的电池包105充电，还有一部分剩余。若直流母线电压等于储能系统103的充电电压参考值时，则说明光伏阵列101的发电功率能够满足储能系统103电池包105的充电需求，但没有剩余。若直流母线电压小于储能系统103的充电电压参考值，说明光伏阵列101的发电功率不足以为储能系统103的电池包105充电，更没有剩余。
步骤S204：若直流母线电压大于储能系统103的充电电压参考值，储能控制器104按照SOC值从低至高的顺序，控制前N个发出加热请求的电池包105的温控模块开启，以提高电池包105的温度，提高电池包105的可充功率。
其中，N为本次加热循环中储能系统103允许开启加热模块的对应电池包105的数量，N在不同的加热循环中一般会对应不同的值。
如此设置，可以使低SOC电池包105的温控模块优先开启，电池包105的温度上升，进而提高其可充功率，更好地将光伏阵列101产生的电能转化、储存起来。
在一种实施方式中，当两个或多个电池包105的SOC值相同时，可按照电池包105的SN码顺序对电池包105对应的温控模块进行开启或关闭，本申请实施例对电池包105的SN码优先级顺序不做限定。
步骤S205：储能控制器104判断电池包105中电芯包是否向温控模块放电，或者，电池包105的输入电压是否低于某一预设值。
当储能控制器104接收到电池包105中电芯包向温控模块放电的信号，或者，储能控制器104接收到电池包105的输入电压低于某一预设值的信号时，则说明光伏阵列101的发电功率不能既为储能系统103中电池包105充电，又保持N个电池包105的温控模块开启。
若储能控制器104在一段时间内(示例地，十分钟)接收到电池包105中电芯包不向温控模块放电的信号，或者，接收到电池包105的输入电压高于某一预设值的信号，则说明光伏阵列101的发电功率不仅能为储能系统103中电池包105充电以及保持N个电池包105的温控模块开启，还有一部分剩余。
步骤S206：若储能控制器104接收到电池包105中电芯包向温控模块放电的信号，或者，接收到电池包105的输入电压低于某一预设值的信号，储能控制器104控制储能系统103中前述多个电池包中所有电池包105的温控模块关闭，并重新确定下一轮加热循环对应的N值，即N’，其中，N’＝N-1或者N’＝N-2等，本申请对此不做限制。
也就是说，在下一轮加热循环中，储能控制器104开启温控模块的电池包105的数量减少了。随后，储能系统103将进入下一次加热循环，储能控制器104重新判断直流母线电压和储能系统103充电电压参考值的相对大小。
示例地，若光伏阵列101的发电功率持续变小，但直流母线电压仍大于储能系统103的充电电压参考值时，储能系统103将持续进入新的加热循环，储能系统103中能够开启温控模块的电池包105的数量也将不断减少，直至储能系统103中前述多个电池包中所有电池包105的温控模块都关闭。
值得一提的是，若在储能系统103中前述多个电池包中所有电池包105的温控模块都关闭后，光伏阵列101的发电功率仍然持续变小，直流母线电压将低于储能系统103的充电电压参考值，光伏阵列101的发电功率将无法再为电池包105充电。
在一种实施方式中，储能控制器104重新确定下一轮加热循环对应的N值(即N’)后，时延一段时间(示例地，五分钟)，储能系统103再进入下一轮加热循环，以避免频繁更换N值，同时也可以尽量保证变化后的光伏阵列101的输出功率是较为稳定的。
步骤S207：若储能控制器104在一段时间内(示例地，十分钟)没有接收到电池包105中电芯向温控模块放电的信号，或者，储能控制器104接收到电池包105的输入电压高于某一预设值的信号，储能控制器104重新确定下一轮加热循环中对应的N值，即N’，其中，N’＝N+1或者N’＝N+2等，本申请对此不做限制。
也就是说，在下一轮加热循环中，储能控制器104开启温控模块的电池包105的数量增加了。随后，储能系统103将进入下一次加热循环，储能控制器104重新判断直流母线电压和储能系统103充电电压参考值的相对大小。
示例地，若光伏阵列101的发电功率持续变大，为更好地利用光伏阵列101的发电功率，储能系统103将持续进入新的加热循环，储能系统103中能够开启温控模块的电池包105的数量也将持续增加，直至储能系统103中所有电池包105的温控模块都开启。
值得一提的是，若在储能系统103中所有电池包105的温控模块都开启后，光伏阵列101的发电功率仍然持续变大，逆变器102中DC/DC变换器将对光伏阵列101的发电功率进行调节，以免对电池包105造成充电损害。
在一种实施方式中，储能控制器104重新确定下一轮加热循环对应的N值(即N’)后，时延一段时间(示例地，十分钟)，储能系统103再进入下一轮加热循环，以避免频繁更换N值，同时也可以尽量保证变化后的光伏阵列101的输出功率是较为稳定的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (11)

1.一种储能加热控制方法，其特征在于，所述方法应用于光储系统，所述光储系统包括光伏阵列、逆变器以及储能系统，所述逆变器包括通过直流母线相连的DC/DC变换器和DC/AC变换器，所述DC/DC变换器与所述光伏阵列相连，且对来自光伏阵列的发电功率进行最大功率点跟踪MPPT，所述DC/AC变换器与负载和/或电网相连，所述储能系统包括多个并联连接的电池包以及控制器，所述多个电池包的并联连接点与所述控制器或所述直流母线相连，所述电池包包括电芯包、温控模块、感温模块以及电池管理系统BMS，所述方法包括：
所述控制器接收所述多个电池包中每个所述电池包的加热请求以及所述多个电池包中每个所述电池包的荷电状态SOC；
所述控制器根据所述直流母线电压与所述储能系统充电电压参考值的差值，调整待开启所述温控模块的所述电池包的数量N，其中N为大于或等于1的整数；
所述控制器根据所述多个电池包的SOC，确定开启所述多个电池包各自所述温控模块的优先级，并开启所述多个电池包中N个所述电池包的所述温控模块。
2.如权利要求1所述的储能加热控制方法，其特征在于，所述方法包括：
所述控制器响应于所述直流母线电压大于所述储能系统的充电电压参考值，所述控制器按照所述多个电池包的SOC从低至高的顺序，开启所述多个电池包中前N个所述电池包的所述温控模块。
3.如权利要求2所述的储能加热控制方法，其特征在于，在所述控制器按照所述多个电池包的SOC从低至高的顺序，开启所述多个电池包中前N个所述电池包的所述温控模块之后，所述方法还包括：
所述控制器响应于所述多个电池包的输入电压小于第一预设值，或开启所述温控模块的N个所述电池包中所述电芯包向所述温控模块供电，所述控制器关闭所述多个电池包对应的所述温控模块。
4.如权利要求3所述的的储能加热控制方法，其特征在于，在所述控制器关闭所述多个电池包对应的所述温控模块之后，所述方法还包括：
所述控制器按照所述多个电池包的SOC从低至高的顺序，开启所述多个电池包中前L个所述电池包对应的所述温控模块，其中，L为小于N的正整数。
5.如权利要求2所述的储能加热控制方法，其特征在于，在所述控制器按照所述多个电池包的SOC从低至高的顺序，开启所述多个电池包中前N个所述电池包的所述温控模块之后，所述方法还包括：
所述控制器响应于所述电池包的输入电压大于第一预设值，所述控制器按照所述多个电池包的SOC从低至高的顺序，开启所述多个电池包中前M个所述电池包对应的所述温控模块，其中，M为大于N的整数。
6.一种储能系统，其特征在于，所述储能系统包括控制器和多个并联连接的电池包，所述多个电池包的并联连接点与所述控制器或直流母线相连，其中，所述电池包包括电芯包、温控模块、感温模块和BMS，所述电芯包与所述温控模块以及所述BMS电连接，所述感温模块与所述BMS电连接，所述BMS与所述控制器电连接，所述温控模块用于发热，以提高所述电池包的温度，所述感温模块用于检测所述电池包的温度，所述BMS用于接收、管理和发送所述电池包的温度、电流、电压以及SOC信息，所述控制器用于接收所述多个电池包中每个所述电池包的加热请求以及所述多个电池包中每个所述电池包的荷电状态SOC，所述控制器根据所述直流母线电压与所述储能系统充电电压参考值的差值，调整待开启所述温控模块的所述电池包的数量N，其中N为大于或等于1的整数，所述控制器根据所述多个电池包的SOC，确定开启所述多个电池包各自所述温控模块的优先级，并开启所述多个电池包中N个所述电池包的所述温控模块。
7.如权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述控制器响应于所述直流母线电压大于所述储能系统的充电电压参考值，所述控制器按照所述多个电池包的SOC从低至高的顺序，开启所述多个电池包中前N个所述电池包的所述温控模块。
8.如权利要求7所述的储能系统，其特征在于，在所述控制器按照所述多个电池包的SOC从低至高的顺序，开启所述多个电池包中前N个所述电池包的所述温控模块之后，所述控制器响应于所述多个电池包的输入电压小于第一预设值，或开启所述温控模块的N个所述电池包中所述电芯包向所述温控模块供电，所述控制器关闭所述多个电池包对应的所述温控模块。
9.如权利要求8所述的储能系统，其特征在于，在所述控制器关闭所述多个电池包对应的所述温控模块之后，所述控制器按照所述多个电池包的SOC从低至高的顺序，开启所述多个电池包中前L个所述电池包对应的所述温控模块，其中，L为小于N的正整数。
10.如权利要求7所述的储能系统，其特征在于，在所述控制器按照所述多个电池包的SOC从低至高的顺序，开启所述多个电池包中前N个所述电池包的所述温控模块之后，所述控制器响应于所述电池包的输入电压大于第一预设值，所述控制器按照所述多个电池包的SOC从低至高的顺序，开启所述多个电池包中前M个所述电池包对应的所述温控模块，其中，M为大于N的整数。
11.一种光储系统，其特征在于，所述光储系统包括权利要求6-10任一项所述的储能系统以及逆变器，所述逆变器包括DC/DC变换器、DC/AC变换器以及直流母线，所述储能系统与所述逆变器通过所述直流母线相连，所述DC/AC变换器与所述DC/DC变换器的高压直流侧相连，所述DC/AC变换器用于实现交流电与直流电的双向转换，将来自所述DC/DC变换器或所述储能系统的直流电转变为交流电并将交流电输送至电网或负载，或者，将来自电网的交流电转变为直流电，为所述储能系统的所述电池包充电。
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