CN116154829A - 一种动力电池梯次利用的电网储能系统 - Google Patents

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CN116154829A CN202310181129.6A CN202310181129A CN116154829A CN 116154829 A CN116154829 A CN 116154829A CN 202310181129 A CN202310181129 A CN 202310181129A CN 116154829 A CN116154829 A CN 116154829A
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Abstract

本发明涉及电网储能系统的技术领域，提供了一种动力电池梯次利用的电网储能系统，包括废弃动力电池管理终端、电力储能终端和电池控制终端；废弃动力电池管理终端用于管理电力储能终端；电力储能终端用于进行梯次利用；电池控制终端用于控制废弃动力电池管理终端和电力储能终端的运行；废弃动力电池管理终端包括废弃动力电池检测模块、废弃动力电池品质排序模块和废弃动力电池管理模块。本发明具有提高电网储能系统的工作质量的效果。

Description

一种动力电池梯次利用的电网储能系统
技术领域
本发明涉及电网储能系统的技术领域，具体涉及一种动力电池梯次利用的电网储能系统。
背景技术
动力电池梯次利用是针对电池容量降低但是电池本身没有报废，仍可以在别的途径继续使用，例如用于电网储能。在梯次利用过程中，此类废弃动力电池进行检验检测、分类、拆分、电池修复或重组为梯次产品。梯次利用的主体是废弃动力电池，可延长电池使用寿命，充分发挥其剩余价值，促进新能源消纳，能够缓解当前电池退役体量大而导致的回收压力，降低电动汽车的产业成本，带动新能源汽车行业的发展。利用废弃动力电池储能的电网储能系统作为新能源使用中不可或缺的一部分，其发展也影响着新能源的发展。
现在已经开发出了很多电网储能系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有技术的电网储能系统有如公开号为CN113054713A、CN110932300A、EP3419142A1、US10742056B2、JP6870678B2所公开的电网储能系统，这些电网储能系统一般包括：自动传送设备、储能设备和控制设备，自动传送设备用于将退役电池传送到储能系统的指定位置；储能设备用于与对应的电池连接；控制设备用于对连接后的退役电池进行充放电均衡管理，使退役电池在储能系统中充电或放电工作。由于上述电网储能系统的电池选用过程较为单一，控制流程较为简单，缺少对电池的筛选，造成了电网储能系统工作质量降低的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述电网储能系统存在的不足，提出一种动力电池梯次利用的电网储能系统。
本发明采用如下技术方案：
一种动力电池梯次利用的电网储能系统，包括废弃动力电池管理终端、电力储能终端和电池控制终端；所述废弃动力电池管理终端用于管理所述电力储能终端；所述电力储能终端包括至少两个废弃动力电池，用于进行梯次利用；所述电池控制终端用于控制所述废弃动力电池管理终端和所述电力储能终端的运行；
所述废弃动力电池管理终端包括废弃动力电池检测模块、废弃动力电池品质排序模块和废弃动力电池管理模块；所述废弃动力电池检测模块用于对所述电力储能终端中的各个废弃动力电池进行检测，生成废弃动力电池检测信息；所述废弃动力电池品质排序模块用于根据废弃动力电池检测信息对各个废弃动力电池进行品质排序，生成废弃动力电池品质排序信息；
所述废弃动力电池管理模块用于根据废弃动力电池品质排序信息对各个废弃动力电池进行选用和管理。
可选的，所述电池控制终端包括运行控制模块和运行监测模块；所述运行控制模块用于所述废弃动力电池管理终端和所述电力储能终端的运行；所述运行监测模块用于对废弃动力电池的工作情况进行实时监测，并生成电池监测信息。
可选的，所述废弃动力电池品质排序模块包括品质排序指数计算子模块和电池排序子模块；所述品质排序指数计算子模块用于根据废弃动力电池的电池容量、内阻、温度特性和放电曲线计算对应的废弃动力电池的品质排序指数；所述电池排序子模块用于根据废弃动力电池的品质排序指数对全部废弃动力电池进行排序；
当所述品质排序指数计算子模块计算时，满足以下式子：
Figure BDA0004102345410000021
Figure BDA0004102345410000022
Figure BDA0004102345410000023
其中，Qi表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的品质排序指数；
Figure BDA0004102345410000024
表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的基于电池容量和内阻的加权平均值；/>
Figure BDA0004102345410000025
表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的基于电池温度特性和放电曲线的综合评价值；Ci表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的容量；Ri表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的内阻；α和β分别表示容量权重和内阻权重，由管理员根据经验设定；λ和γ分别表示温度特性权重和放电曲线权重，由管理员根据经验设定；max(Ti(x))表示对Ti(x)进行取最大值操作；Ti(x)表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的温度特性曲线值，温度；x表示对应温度特性曲线的横坐标，时间；max(Di(y))表示对Di(y)进行取最大值操作；Di(y)表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的放电曲线值，电压；y表示对应放电曲线的横坐标，剩余电量；k1和k2分别表示第一转化系数和第二转化系数，均由管理员根据经验设定。
可选的，所述废弃动力电池管理模块包括电池管理子模块和电池组合优化子模块；所述电池组合优化子模块用于计算每组电池组的搭配指数；所述电池管理子模块用于根据废弃动力电池品质排序信息和搭配指数管理各个废弃动力电池组；
当所述电池组合优化子模块工作时，满足以下式子：
Figure BDA0004102345410000031
其中，Mv表示电池组的搭配指数；min(Cj)表示取电池组中最小的电池容量值；max(Rj)表示取电池组中最大的电池内阻值；Cj表示电池组中第j个电池的容量值；Rj表示电池组中第j个电池的内阻值；Tj表示电池组中第j个电池对应时刻的温度特性曲线值；所述对应时刻由管理员根据经验选取；Dj表示电池组中第j个电池对应剩余电量的放电曲线值；所述对应剩余电量由管理员根据经验选取；J表示对应的电池组的电池总数；当Mv<Mref，表示对应电池组的搭配指数未达标，所述电池管理子模块将对应电池组进行重新组合；当Mv≥Mref，表示对应电池组的搭配指数达标，所述电池管理子模块保存对应电池组的电池组合。
可选的，所述废弃动力电池品质排序模块还包括品质排序指数校对子模块；所述品质排序指数校对子模块用于对品质排序指数进行校对；
当所述品质排序指数校对子模块工作时，将品质排序指数校对为以下式子：
Figure BDA0004102345410000032
其中，Qi′表示校对后的品质排序指数；k3表示第三转化系数，由管理员根据经验设定；nref表示校对基准值，由管理员根据经验设定；N表示对应废弃动力电池的已使用年数。
一种动力电池梯次利用的电网储能方法，应用于如上述的一种动力电池梯次利用的电网储能系统，所述电网储能方法包括：
S1，控制废弃动力电池管理终端和电力储能终端的运行；
S2，对电力储能终端中的各个废弃动力电池进行检测，生成废弃动力电池检测信息；
S3，根据废弃动力电池检测信息对各个废弃动力电池进行品质排序，生成废弃动力电池品质排序信息；
S4，根据废弃动力电池品质排序信息对各个废弃动力电池进行选用和管理。
本发明所取得的有益效果是：
1、废弃动力电池检测模块、废弃动力电池品质排序模块、废弃动力电池管理模块、电力储能终端和电池控制终端的设置，有利于快速准确地根据每个废弃动力电池的废弃动力电池检测信息确定废弃动力电池品质排序信息，高效准确地选用废弃动力电池，从而提高了电网储能系统的工作质量；
2、控制模块和运行监测模块的设置有利于高效且稳定地控制废弃动力电池管理终端和电力储能终端的运行；
3、品质排序指数计算子模块和电池排序子模块的设置配合品质排序指数算法，有利于提高对废弃动力电池进行品质排序的准确性，也提高了排序过程的效率，从而提高了电网储能系统的工作效率和工作质量；
4、电池管理子模块和电池组合优化子模块的设置配合电池组的搭配指数算法，有利于进一步提高电池组的储能效率和储能质量，使得电网储能系统整体的工作过程更加合理，工作质量更高；
5、品质排序指数校对子模块配合品质排序指数校对算法，有利于进一步提高品质排序指数的准确性，从而使得系统的工作质量得到进一步提高；
6、安全监管判定指数计算子模块、安全监管指令生成子模块和安全监管指令执行子模块的设置配合安全监管判定指数算法，有利于提高电网储能系统的安全性和稳定性，从而提高了系统的工作效率和工作质量。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中一种动力电池梯次利用的电网储能方法的方法流程示意图；
图3为本发明中运行监测模块的整体结构示意图；
图4为本发明中安全监管指令的选择方法流程示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸描绘，事先声明。以下实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一。
本实施例提供了一种动力电池梯次利用的电网储能系统。结合图1所示，一种动力电池梯次利用的电网储能系统，包括废弃动力电池管理终端、电力储能终端和电池控制终端；所述废弃动力电池管理终端用于管理所述电力储能终端；所述电力储能终端包括至少两个废弃动力电池，用于进行梯次利用；所述电池控制终端用于控制所述废弃动力电池管理终端和所述电力储能终端的运行；
所述废弃动力电池管理终端包括废弃动力电池检测模块、废弃动力电池品质排序模块和废弃动力电池管理模块；所述废弃动力电池检测模块用于对所述电力储能终端中的各个废弃动力电池进行检测，生成废弃动力电池检测信息；所述废弃动力电池品质排序模块用于根据废弃动力电池检测信息对各个废弃动力电池进行品质排序，生成废弃动力电池品质排序信息；
所述废弃动力电池管理模块用于根据废弃动力电池品质排序信息对各个废弃动力电池进行选用和管理。
废弃动力电池在储能利用之前需要进行检测和排序，以确定对应废弃动力电池的储能价值和对应的梯次利用方案。梯次利用是指对废弃动力蓄电池进行必要的检验检测、分类、拆分、电池修复或重组为梯次产品，使其可应用至其他领域的过程。梯次利用已经退役的动力电池，可延长电池使用寿命，充分发挥其剩余价值，促进新能源消纳，能够缓解当前电池退役体量大而导致的回收压力，降低电动汽车的产业成本，带动新能源汽车行业的发展。电力储能终端中的废弃动力电池组按照对应的顺序进行放电，以实现梯次利用。本实施例的优点在于利用废弃动力电池资源，降低了储能系统的成本。同时，梯次利用方案可以优化电网负载和能源利用，实现可持续发展。
可选的，所述电池控制终端包括运行控制模块和运行监测模块；所述运行控制模块用于所述废弃动力电池管理终端和所述电力储能终端的运行；所述运行监测模块用于对废弃动力电池的工作情况进行实时监测，并生成电池监测信息。
可选的，所述废弃动力电池品质排序模块包括品质排序指数计算子模块和电池排序子模块；所述品质排序指数计算子模块用于根据废弃动力电池的电池容量、内阻、温度特性和放电曲线计算对应的废弃动力电池的品质排序指数；所述电池排序子模块用于根据废弃动力电池的品质排序指数对全部废弃动力电池进行排序；
当所述品质排序指数计算子模块计算时，满足以下式子：
Figure BDA0004102345410000061
Figure BDA0004102345410000062
/>
Figure BDA0004102345410000063
其中，Qi表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的品质排序指数；
Figure BDA0004102345410000064
表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的基于电池容量和内阻的加权平均值；/>
Figure BDA0004102345410000065
表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的基于电池温度特性和放电曲线的综合评价值；Ci表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的容量；Ri表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的内阻；α和β分别表示容量权重和内阻权重，由管理员根据经验设定；λ和γ分别表示温度特性权重和放电曲线权重，由管理员根据经验设定；max(Ti(x))表示对Ti(x)进行取最大值操作；Ti(x)表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的温度特性曲线值，温度；x表示对应温度特性曲线的横坐标，时间；max(Di(y))表示对Di(y)进行取最大值操作；Di(y)表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的放电曲线值，电压；y表示对应放电曲线的横坐标，剩余电量；k1和k2分别表示第一转化系数和第二转化系数，均由管理员根据经验设定。
在本实施例中，以本申请运用于新能源汽车领域为例进行说明：废弃动力电池的品质排序指数越大表示废弃动力电池越适用于新能源汽车领域，因为品质排序指数越大表示越有利于提高系统的储能效率和性能，提供更高的能量密度，从而可以提高运行效率。
可选的，所述废弃动力电池管理模块包括电池管理子模块和电池组合优化子模块；所述电池组合优化子模块用于计算每组电池组的搭配指数；所述电池管理子模块用于根据废弃动力电池品质排序信息和搭配指数管理各个废弃动力电池组；
当所述电池组合优化子模块工作时，满足以下式子：
Figure BDA0004102345410000071
其中，Mv表示电池组的搭配指数；min(Cj)表示取电池组中最小的电池容量值；max(Rj)表示取电池组中最大的电池内阻值；Cj表示电池组中第j个电池的容量值；Rj表示电池组中第j个电池的内阻值；Tj表示电池组中第j个电池对应时刻的温度特性曲线值；所述对应时刻由管理员根据经验选取；Dj表示电池组中第j个电池对应剩余电量的放电曲线值；所述对应剩余电量由管理员根据经验选取；J表示对应的电池组的电池总数；当Mv<Mref，表示对应电池组的搭配指数未达标，所述电池管理子模块将对应电池组进行重新组合；当Mv≥Mref，表示对应电池组的搭配指数达标，所述电池管理子模块保存对应电池组的电池组合。
可选的，所述废弃动力电池品质排序模块还包括品质排序指数校对子模块；所述品质排序指数校对子模块用于对品质排序指数进行校对；
当所述品质排序指数校对子模块工作时，将品质排序指数校对为以下式子：
Figure BDA0004102345410000072
其中，Qi′表示校对后的品质排序指数；k3表示第三转化系数，由管理员根据经验设定；nref表示校对基准值，由管理员根据经验设定；N表示对应废弃动力电池的已使用年数。
一种动力电池梯次利用的电网储能方法，应用于如上述的一种动力电池梯次利用的电网储能系统，结合图2所示，所述电网储能方法包括：
S1，控制废弃动力电池管理终端和电力储能终端的运行；
S2，对电力储能终端中的各个废弃动力电池进行检测，生成废弃动力电池检测信息；
S3，根据废弃动力电池检测信息对各个废弃动力电池进行品质排序，生成废弃动力电池品质排序信息；
S4，根据废弃动力电池品质排序信息对各个废弃动力电池进行选用和管理。
实施例二。
本实施例包含了实施例一的全部内容，提供了一种动力电池梯次利用的电网储能系统，结合图3所示，所述运行监测模块包括安全监管判定指数计算子模块、安全监管指令生成子模块和安全监管指令执行子模块；所述安全监管判定指数计算子模块用于根据废弃动力电池组运作时的电压、电流和温度计算对应的废弃动力电池组的安全监管判定指数；所述安全监管指令生成子模块用于根据安全监管判定指数生成对应的安全监管指令；所述安全监管指令执行子模块用于执行对应的安全监管指令。
当所述安全监管判定指数计算子模块工作时，满足以下式子：
H＝F3(G3)*[F1(G1)*G1+F2(G2)*G2]；
Figure BDA0004102345410000081
Figure BDA0004102345410000082
Figure BDA0004102345410000083
其中，H表示系统工作过程中的安全监管判定指数；G1表示废弃动力电池组运作时的电流；G2表示废弃动力电池组运作时的电压；G3表示废弃动力电池组运作时的温度；F1(G1)表示电流系数选择函数；g1表示废弃动力电池组运作时的额定电流；μ1表示电流值系数，为正整数；F2(G2)表示电压系数选择函数；g2表示废弃动力电池组运作时的额定电压；μ2表示电压值系数，为正数；F3(G3)表示温度系数选择函数；g3表示废弃动力电池组运作时的额定温度；μ3表示温度值系数；μmax表示最大温度系数；μ1、μ2、μ3和μmax均由管理员根据经验设定。
所述安全监管指令生成子模块根据安全监管判定指数的具体值选择生成对应的安全监管指令。结合图4所示，具体的选择方法为：
A1，读取安全监管判定指数；
A2，根据安全监管判定指数，在预设的安全监管指令数据库中选择对应的判定指数区间；
A3，在对应的判定指数区间内，选择对应的安全监管指令。
具体的，所述预设的安全监管指令数据库由管理员预先设定，安全监管指令数据库内包括至少两个判定指数区间，每个判定指数区间内包括至少两种安全监管指令。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素是可以更新的。

Claims (6)

1.一种动力电池梯次利用的电网储能系统，其特征在于，包括废弃动力电池管理终端、电力储能终端和电池控制终端；所述废弃动力电池管理终端用于管理所述电力储能终端；所述电力储能终端包括至少两个废弃动力电池，用于进行梯次利用；所述电池控制终端用于控制所述废弃动力电池管理终端和所述电力储能终端的运行；
所述废弃动力电池管理终端包括废弃动力电池检测模块、废弃动力电池品质排序模块和废弃动力电池管理模块；所述废弃动力电池检测模块用于对所述电力储能终端中的各个废弃动力电池进行检测，生成废弃动力电池检测信息；所述废弃动力电池品质排序模块用于根据废弃动力电池检测信息对各个废弃动力电池进行品质排序，生成废弃动力电池品质排序信息；
所述废弃动力电池管理模块用于根据废弃动力电池品质排序信息对各个废弃动力电池进行选用和管理。
2.如权利要求1所述的一种动力电池梯次利用的电网储能系统，其特征在于，所述电池控制终端包括运行控制模块和运行监测模块；所述运行控制模块用于所述废弃动力电池管理终端和所述电力储能终端的运行；所述运行监测模块用于对废弃动力电池的工作情况进行实时监测，并生成电池监测信息。
3.如权利要求2所述的一种动力电池梯次利用的电网储能系统，其特征在于，所述废弃动力电池品质排序模块包括品质排序指数计算子模块和电池排序子模块；所述品质排序指数计算子模块用于根据废弃动力电池的电池容量、内阻、温度特性和放电曲线计算对应的废弃动力电池的品质排序指数；所述电池排序子模块用于根据废弃动力电池的品质排序指数对全部废弃动力电池进行排序；
当所述品质排序指数计算子模块计算时，满足以下式子：
Figure FDA0004102345400000011
Figure FDA0004102345400000012
Figure FDA0004102345400000013
其中，Qi表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的品质排序指数；
Figure FDA0004102345400000014
表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的基于电池容量和内阻的加权平均值；/>
Figure FDA0004102345400000015
表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的基于电池温度特性和放电曲线的综合评价值；Ci表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的容量；Ri表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的内阻；α和β分别表示容量权重和内阻权重，由管理员根据经验设定；λ和γ分别表示温度特性权重和放电曲线权重，由管理员根据经验设定；max(Ti(x))表示对Ti(x)进行取最大值操作；Ti(x)表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的温度特性曲线值，温度；x表示对应温度特性曲线的横坐标，时间；max(Di(y))表示对Di(y)进行取最大值操作；Di(y)表示所述电力储能终端中第i个废弃动力电池的放电曲线值，电压；y表示对应放电曲线的横坐标，剩余电量；k1和k2分别表示第一转化系数和第二转化系数，均由管理员根据经验设定。
4.如权利要求3所述的一种动力电池梯次利用的电网储能系统，其特征在于，所述废弃动力电池管理模块包括电池管理子模块和电池组合优化子模块；所述电池组合优化子模块用于计算每组电池组的搭配指数；所述电池管理子模块用于根据废弃动力电池品质排序信息和搭配指数管理各个废弃动力电池组；
当所述电池组合优化子模块工作时，满足以下式子：
Figure FDA0004102345400000021
其中，Mv表示电池组的搭配指数；min(Cj)表示取电池组中最小的电池容量值；max(Rj)表示取电池组中最大的电池内阻值；Cj表示电池组中第j个电池的容量值；Rj表示电池组中第j个电池的内阻值；Tj表示电池组中第j个电池对应时刻的温度特性曲线值；所述对应时刻由管理员根据经验选取；Dj表示电池组中第j个电池对应剩余电量的放电曲线值；所述对应剩余电量由管理员根据经验选取；J表示对应的电池组的电池总数；当Mv<Mref，表示对应电池组的搭配指数未达标，所述电池管理子模块将对应电池组进行重新组合；当Mv≥Mref，表示对应电池组的搭配指数达标，所述电池管理子模块保存对应电池组的电池组合。
5.如权利要求4所述的一种动力电池梯次利用的电网储能系统，其特征在于，所述废弃动力电池品质排序模块还包括品质排序指数校对子模块；所述品质排序指数校对子模块用于对品质排序指数进行校对；
当所述品质排序指数校对子模块工作时，将品质排序指数校对为以下式子：
Figure FDA0004102345400000022
其中，Qi′表示校对后的品质排序指数；k3表示第三转化系数，由管理员根据经验设定；nref表示校对基准值，由管理员根据经验设定；N表示对应废弃动力电池的已使用年数。
6.一种动力电池梯次利用的电网储能方法，应用于如权利要求5所述的一种动力电池梯次利用的电网储能系统，其特征在于，所述电网储能方法包括：
S1，控制废弃动力电池管理终端和电力储能终端的运行；
S2，对电力储能终端中的各个废弃动力电池进行检测，生成废弃动力电池检测信息；
S3，根据废弃动力电池检测信息对各个废弃动力电池进行品质排序，生成废弃动力电池品质排序信息；
S4，根据废弃动力电池品质排序信息对各个废弃动力电池进行选用和管理。
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