CN116526641B - 一种集中式储能系统的满充soc校准方法、介质和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集中式储能系统的满充SOC校准方法、介质和设备，包括：以第一充电请求电流分别对储能系统中的N簇电池簇进行充电；当N簇电池簇中的第一簇电池簇充满时，将第一簇电池簇对应的第一充电请求电流降为零，对该第一簇电池簇设置满充标志，并断开第一簇电池簇连接的高压回路；以第二充电请求电流对剩余的N‑1簇电池簇进行充电；迭代循环执行，直至N簇电池簇中的最后一簇电池簇充满，将最后一簇电池簇对应的第N充电请求电流降为零，对该最后一簇电池簇设置满充标志，并将储能系统中其它N‑1簇电池簇连接的高压回路闭合，将储能系统的SOC校准为100%，并设置储能系统满充标志。本发明能够有效减小因木桶效应而导致的可用容量损失。
Description
技术领域
本发明涉及储能系统技术领域，尤其涉及一种集中式储能系统的满充SOC校准方法、介质和设备。
背景技术
现有大型电化学储能系统依据与储能变流器（Power Control System，简称PCS）连接方式的不同可分为集中式系统和分布式系统，两者的主要区别是，集中式为多簇对应一个PCS，分布式为单簇对应一个PCS。在多簇并联的集中式储能系统中，目前通用的满充满放策略，是单簇充满SOC为100%，其他簇都会被校准为充满；单簇放空SOC为0%，其他簇也会被校准为放空。该方法的缺点是使用一定时间后，由于生产工艺等原因，会出现电芯一致性变差的情况，簇间容量差异逐渐加大。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种集中式储能系统的满充SOC校准方法、介质和设备。
本发明提出的一种集中式储能系统的满充SOC校准方法，包括：
S1、在逐簇满充模式下，以第一充电请求电流分别对储能系统中的N簇电池簇进行充电；其中，第一充电请求电流=簇控额定电流×N；式中，N为储能系统中的电池簇的总数量；
S2、当N簇电池簇中的第一簇电池簇充满时，将第一簇电池簇对应的第一充电请求电流降为零，对该第一簇电池簇设置满充标志，并断开第一簇电池簇连接的高压回路；
S3、在断开第一簇电池簇连接的高压回路后，以第二充电请求电流对剩余的N-1簇电池簇进行充电；其中，第二充电请求电流=簇控额定电流×（N-1）；
S4、迭代循环执行S2和S3，直至N簇电池簇中的最后一簇电池簇充满；
S5、当最后一簇电池簇充满时，将最后一簇电池簇对应的第N充电请求电流降为零，对该最后一簇电池簇设置满充标志，并将储能系统中其它N-1簇电池簇连接的高压回路闭合；其中，第N充电请求电流=簇控额定电流×1；
S6、当所有簇电池簇连接的高压回路均闭合之后，将储能系统的SOC校准为100%，并设置储能系统满充标志，完成充电。
进一步地，在S2中，在当N簇电池簇中的第一簇电池簇充满时，将第一簇电池簇对应的第一充电请求电流降为零，对该第一簇电池簇设置满充标志，并断开第一簇电池簇连接的高压回路之前，还包括：
周期性获取储能系统中所有电池簇的实时信息；其中，实时信息包括最高电池单体电压、平均电压和SOC；
当其中任意一簇电池簇中的SOC为99%时，保持其SOC不变，直至其最高电池单体电压大于或等于预设的满充校准单体电压且其平均电压大于或等于预设的满充校准平均电压；
当其中任意一簇电池簇中的最高电池单体电压大于或等于满充校准单体电压且其平均电压大于或等于满充校准平均电压时，将该簇电池簇的SOC修正为100%，并判定该簇电池簇充满。
进一步地，在S6之后，还包括：
S7、将设有满充标志的储能系统进行放电操作，至储能系统中的所有电池簇放空；
S8、当储能系统中的所有电池簇放空时，将储能系统的SOC校准为0%.
进一步地，在S7中，将设有满充标志的储能系统进行放电操作，至储能系统中的所有电池簇放空，具体包括：
将设有满充标志的储能系统中的所有电池簇进行放电操作；
当其中任意一簇电池簇的SOC小于95%或其最高电池单体电压小于预设的满充释放单体电压阈值且持续第一预设时间时，释放该电池簇的满充标志；
当所有电池簇的满充标志均释放后，将储能系统满充标志释放；
继续对储能系统中的所有电池簇进行放电操作，至储能系统中的所有电池簇放空。
进一步地，在将设有满充标志的储能系统中的所有电池簇进行放电操作之后，还包括：
周期性获取储能系统中所有电池簇的电压和电流；
根据获取的电压，确定每簇电池簇的最高单体电压；
根据获取的电压和电流，确定每簇电池簇的SOC。
进一步地，当设有满充标志的储能系统处于静置状态下，根据电压和电流确定开路电压OCV；根据开路电压OCV确定该簇电池簇的SOC；
当设有满充标志的储能系统处于非静置状态下，根据获取的电流，使用安时积分法计算SOC。
进一步地，在S1之前，还包括：
判断是否需要进入逐簇满充模式；
当判断为否时，进入正常充电模式；
当判断为是时，进入逐簇满充模式。
进一步地，判断是否需要进入逐簇满充模式，具体包括：
获取储能系统上一次进入逐簇满充模式且将储能系统的电量充至100％后的累计计时时间；
当储能系统上一次进入逐簇满充模式且将储能系统的电量充至100％后的累计计时时间达到预定时间段时，判断储能系统需要进入逐簇满充模式。
本发明还提出了一种计算机可读存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如上述任意一项所述集中式储能系统的满充SOC校准方法。
本发明还提出了一种集中式储能系统的满充SOC校准设备，包括存储器和处理器；存储器用于存储程序指令，处理器用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序执行如上述任意一项所述的集中式储能系统的满充SOC校准方法。
本发明中，所提出的集中式储能系统的满充SOC校准方法、介质和设备，能够在逐簇满充模式下，通过对充电请求电流进行控制，且对储能系统的N簇电池簇进行逐簇充满，能够有效减小储能系统中的簇间SOC差异，并可防止在放电末端时由于上次充电末端有的电池簇没有真正充满，导致簇间单体压差过大，无法放出足够电量的问题，从而减小因木桶效应而导致的可用容量损失，使得单个充放电循环可以放出足够的电量，在长期运行后，还能保持高的经济收益。
附图说明
图1为本发明提出的一实施例中的集中式储能系统的满充SOC校准方法的流程示意图。
图2为本发明提出的一实施例中的集中式储能系统的满充SOC校准方法所应用的集中式储能系统框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1，本发明提出的一种集中式储能系统的满充SOC校准方法，包括：
S1、在逐簇满充模式下，以第一充电请求电流分别对储能系统中的N簇电池簇进行充电；其中，第一充电请求电流=簇控额定电流×N；式中，N为储能系统中的电池簇的总数量；
S2、当N簇电池簇中的第一簇电池簇充满时，将第一簇电池簇对应的第一充电请求电流降为零，对该第一簇电池簇设置满充标志，并断开第一簇电池簇连接的高压回路；
S3、在断开第一簇电池簇连接的高压回路后，以第二充电请求电流对剩余的N-1簇电池簇进行充电；其中，第二充电请求电流=簇控额定电流×（N-1）；
S4、迭代循环执行S2和S3，直至N簇电池簇中的最后一簇电池簇充满；
S5、当最后一簇电池簇充满时，将最后一簇电池簇对应的第N充电请求电流降为零，对该最后一簇电池簇设置满充标志，并将储能系统中其它N-1簇电池簇连接的高压回路闭合；其中，第N充电请求电流=簇控额定电流×1；
S6、当所有簇电池簇连接的高压回路均闭合之后，将储能系统的SOC校准为100%，并设置储能系统满充标志，完成充电。
本发明能够在逐簇满充模式下，通过对充电请求电流进行控制，且对储能系统的N簇电池簇进行逐簇满充，能够有效减小储能系统中的簇间SOC差异，并可防止在放电末端时由于上次充电末端有的电池簇没有真正充满，导致簇间单体压差过大，无法放出足够电量的问题，从而减小因木桶效应而导致的可用容量损失，使得单个充放电循环可以放出足够的电量，在长期运行后，还能保持高的经济收益。
需要知道的是，本实施例中的储能系统的所有电池簇并联。
在进一步地实施例中，在S2中，在当N簇电池簇中的第一簇电池簇充满时，将第一簇电池簇对应的第一充电请求电流降为零，对该第一簇电池簇设置满充标志，并断开第一簇电池簇连接的高压回路之前，还包括：
周期性获取储能系统中所有电池簇的实时信息；其中，实时信息包括最高电池单体电压、平均电压和SOC；
当其中任意一簇电池簇中的SOC为99%时，保持其SOC不变，直至其最高电池单体电压大于或等于预设的满充校准单体电压且其平均电压大于或等于预设的满充校准平均电压；
当其中任意一簇电池簇中的最高电池单体电压大于或等于满充校准单体电压且其平均电压大于或等于满充校准平均电压时，将该簇电池簇的SOC修正为100%，并判定该簇电池簇充满。
本实施例具体使用时，通过预设的满充校准单体电压和满充校准平均电压进行SOC修正前的判断，能够有效防止电池簇中只有一个单体非常高，其他单体还比较低的情况的存在，避免电池簇还没有真正充满时就停止充电的情形的发生。
在进一步地实施例中，获取储能系统中所有电池簇的实时信息；其中，实时信息包括最高电池单体电压、平均电压和SOC，具体包括：
获取储能系统中所有电池簇的电流和电压；
根据每簇电池簇的电压，确定每簇电池簇的最高电池单体电压和平均电压；
根据获取的电流，使用安时积分法计算每簇电池簇的SOC。
在其中一个具体地实施例中，满充校准单体电压设置为3.6V，满充校准平均电压设置为3.45V。
为了进一步减小各个电池簇之间的SOC差，使单个充放电循环可以放出足够的电量，在本实施例中，还包括：
S4、将设有满充标志的储能系统进行放电操作，至储能系统中的所有电池簇放空；
S5、当储能系统中的所有电池簇放空时，将储能系统的SOC校准为0.
在进一步地实施例中，S4将设有满充标志的储能系统进行放电操作，至储能系统中的所有电池簇放空，具体包括：
将设有满充标志的储能系统中的所有电池簇进行放电操作；
当其中任意一簇电池簇的SOC小于95%或其最高单体电压小于预设的满充释放单体电压阈值且持续第一预设时间时，释放该电池簇的满充标志；
当所有电池簇的满充标志均释放后，将储能系统满充标志释放；
继续对所有电池簇进行放电操作，至储能系统中的所有电池簇放空。
如此设置，能够保证在所有簇的满充标志均释放后，储能系统的SOC才能小于100%，否则一直保持在100%，有利于防止下一次充电时充电末端反复复充的问题。
在其中一个具体地实施例中，满充释放单体电压阈值为3.2V。
为了能够及时准确地释放电池簇的满充标志，在进一步地实施例中，在将设有满充标志的储能系统中的所有电池簇进行放电操作之后，还包括：
周期性获取储能系统中所有电池簇的电压和电流；
根据获取的电压，确定每簇电池簇的最高单体电压；
根据获取的电压和电流，确定每簇电池簇的SOC。
为了准确获得每簇电池簇的SOC，在进一步地实施例中，根据获取的电压和电流，确定每簇电池簇的SOC，具体包括：
当设有满充标志的储能系统处于静置状态下，根据电压和电流确定开路电压OCV；根据开路电压OCV确定该簇电池簇的SOC；
当设有满充标志的储能系统处于非静置状态下，根据获取的电流，使用安时积分法计算SOC。
其中，静置状态满足预设的静态条件，非静置状态不满足预设的静态条件，静态条件包括：电池簇的静置时间达到或超过预设的静置时间阈值，系统电流小于5A。
在其中一个具体实施例中，静置时间阈值为1小时。
在进一步地实施例中，根据开路电压OCV确定该簇电池簇的SOC，具体包括：
在预设的开路电压与SOC关系曲线上，通过线性插值确定与开路电压OCV对应的SOC。
在本实施例中，S2在逐簇满充模式下，以第一充电请求电流分别对储能系统中的N簇电池簇进行充电之前，还包括：
判断是否需要进入逐簇满充模式；
当判断为否时，进入正常充电模式；
当判断为是时，进入逐簇满充模式。
本实施例中先通过判断是否需要进入逐簇满充模式对储能系统进行充电，能够避免在不能进入逐簇满充时对储能系统进行逐簇满充，以保证储能系统的安全以及良好使用。
在其中一个具体地实施例中，判断是否需要进入逐簇满充模式，具体包括：
获取储能系统上一次进入逐簇满充模式且将储能系统的电量充至100％后的累计计时时间；
当储能系统上一次进入逐簇满充模式且将储能系统的电量充至100％后的累计计时时间达到预定时间段时，判断储能系统需要进入逐簇满充模式。
如此设置，能够定期进行逐簇满充维护。
需要知道的是，如图2所示，在本实施例中，储能系统还包括N个簇控管理BCU模块、PCS模块、堆控管理BPU模块、能量管理EMS模块；N个电池簇与N个簇控管理BCU模块一一对应地电性连接，N个电池簇BCU模块分别与堆控管理BPU模块连接，PCS模块与堆控管理BPU模块电性连接，堆控管理BPU模块与EMS能量管理模块电性连接。
基于同一发明构思，本发明还提出了一种集中式储能系统的满充SOC校准设备，包括存储器和处理器；存储器用于存储程序指令，处理器用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序执行如上述任一项所述的集中式储能系统的满充SOC校准方法。
由于本实施例中的集中式储能系统的满充SOC校准设备的实现原理与前述一种集中式储能系统的满充SOC校准方法的实现原理类似，该校准设备的具体实现方式可参见前述校准方法的实施例，重复之处不再赘述。
基于同一发明构思，本发明还提出了一种计算机可读存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如上述任一项所述集中式储能系统的满充SOC校准方法。
本发明的效果可通过以下实施例进一步说明。
以N=10为例，每簇电池簇对应一个簇控管理BCU模块，10个簇控管理BCU模块对一个PCS模块；其中，10簇BCU全部无故障运行中，在网簇数为10，所有高压回路的接触器处于闭合状态。
所述集中式储能系统的满充SOC校准方法如下：
EMS下发“逐簇满充模式”指令；
BPU接收到EMS下发的“逐簇满充模式”指令，并进入“逐簇满充模式”；
在“逐簇满充模式”下，BPU给PCS第一充电请求电流；其中，第一充电请求电流=簇控额定电流×10，此时储能系统中每簇SOC均小于100%，或者更小；
当其中任意一簇的SOC为99%时，保持其SOC不变，直至其最高电池单体电压大于或等于预设的满充校准单体电压且其平均电压大于或等于预设的满充校准平均电压；
当其中任意一簇的最高单体电压大于等于设定的满充校准单体电压且该簇平均电压大于等于设定的满充校准平均电压时，将该簇的SOC修正为100%；
待有一簇BCU的SOC达到100%时，BPU向PCS请求该簇电流为0，待高压系统中该簇的电流降到0A时，断开该簇BCU的接触器，并对该簇设置满充标志；此时，在网簇数为9；
BPU向PCS请求第二充电请求电流；其中，第二充电请求电流=簇控额定电流×9；
迭代循环前面的两个步骤，直至只剩最后一簇在网；
待最后一簇BCU的SOC达到100%时，BPU给PCS发送请求最后一簇电流为0，待高压系统中最后一簇的电流降到0A时，闭合其他簇的接触器；
将储能系统的SOC校准为100%，并设置储能系统满充标志，BPU退出“逐簇满充模式”，至此所有簇均已达到充满状态，完成充电。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种集中式储能系统的满充SOC校准方法，其特征在于，该集中式储能系统为多个电池簇对应一个储能变流器PCS，且多个电池簇并联；该方法包括：
S1、在逐簇满充模式下，储能变流器PCS以第一充电请求电流分别对储能系统中的N簇电池簇同时进行充电；其中，第一充电请求电流=簇控额定电流×N；式中，N为储能系统中的电池簇的总数量；
S2、当N簇电池簇中的第一簇电池簇充满时，将第一簇电池簇对应的第一充电请求电流降为零，对该第一簇电池簇设置满充标志，并断开第一簇电池簇连接的高压回路；
S3、在断开第一簇电池簇连接的高压回路后，储能变流器PCS以第二充电请求电流分别对剩余的N-1簇电池簇同时进行充电；其中，第二充电请求电流=簇控额定电流×（N-1）；
S4、迭代循环执行S2和S3，直至N簇电池簇中的最后一簇电池簇充满；
S5、当最后一簇电池簇充满时，将最后一簇电池簇对应的第N充电请求电流降为零，对该最后一簇电池簇设置满充标志，并将储能系统中其它N-1簇电池簇连接的高压回路闭合；其中，第N充电请求电流=簇控额定电流×1；
S6、当所有簇电池簇连接的高压回路均闭合之后，将储能系统的SOC校准为100%，并设置储能系统满充标志，完成充电；
S7、将设有满充标志的储能系统进行放电操作，至储能系统中的所有电池簇放空；
S8、当储能系统中的所有电池簇放空时，将储能系统的SOC校准为0%。
2.根据权利要求1所述的集中式储能系统的满充SOC校准方法，其特征在于，在S2中，在当N簇电池簇中的第一簇电池簇充满时，将第一簇电池簇对应的第一充电请求电流降为零，对该第一簇电池簇设置满充标志，并断开第一簇电池簇连接的高压回路之前，还包括：
周期性获取储能系统中所有电池簇的实时信息；其中，实时信息包括最高电池单体电压、平均电压和SOC；
当其中任意一簇电池簇中的SOC为99%时，保持其SOC不变，直至其最高电池单体电压大于或等于预设的满充校准单体电压且其平均电压大于或等于预设的满充校准平均电压；
当其中任意一簇电池簇中的最高电池单体电压大于或等于满充校准单体电压且其平均电压大于或等于满充校准平均电压时，将该簇电池簇的SOC修正为100%，并判定该簇电池簇充满。
3.根据权利要求1所述的集中式储能系统的满充SOC校准方法，其特征在于，在S7中，将设有满充标志的储能系统进行放电操作，至储能系统中的所有电池簇放空，具体包括：
将设有满充标志的储能系统中的所有电池簇进行放电操作；
当其中任意一簇电池簇的SOC小于95%或其最高单体电压小于预设的满充释放单体电压阈值且持续第一预设时间时，释放该电池簇的满充标志；
当所有电池簇的满充标志均释放后，将储能系统满充标志释放；
继续对储能系统中的所有电池簇进行放电操作，至储能系统中的所有电池簇放空。
4.根据权利要求3所述的集中式储能系统的满充SOC校准方法，其特征在于，在将设有满充标志的储能系统中的所有电池簇进行放电操作之后，还包括：
周期性获取储能系统中所有电池簇的电压和电流；
根据获取的电压，确定每簇电池簇的最高电池单体电压；
根据获取的电压和电流，计算每簇电池簇的SOC。
5.根据权利要求4所述的集中式储能系统的满充SOC校准方法，其特征在于，当设有满充标志的储能系统处于静置状态下，根据电压和电流确定开路电压OCV；根据开路电压OCV确定该簇电池簇的SOC；
当设有满充标志的储能系统处于非静置状态下，根据获取的电流，使用安时积分法计算SOC。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的集中式储能系统的满充SOC校准方法，其特征在于，在S1之前，还包括：
判断是否需要进入逐簇满充模式；
当判断为否时，进入正常充电模式；
当判断为是时，进入逐簇满充模式。
7.根据权利要求6所述的集中式储能系统的满充SOC校准方法，其特征在于，判断是否需要进入逐簇满充模式，具体包括：
获取储能系统上一次进入逐簇满充模式且将储能系统的电量充至100％后的累计计时时间；
当储能系统上一次进入逐簇满充模式且将储能系统的电量充至100％后的累计计时时间达到预定时间段时，判断储能系统需要进入逐簇满充模式。
8.一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述集中式储能系统的满充SOC校准方法。
9.一种集中式储能系统的满充SOC校准设备，其特征在于，包括存储器和处理器；存储器用于存储程序指令，处理器用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序执行如权利要求1-7任意一项所述的集中式储能系统的满充SOC校准方法。
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