CN117013665B - 储能系统调节方法、计算机介质、储能系统及发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种储能系统调节方法、计算机介质、储能系统及发电系统，方法通过对储能系统的工作状态进行检测，判别储能系统处于充电状态还是放电状态，进而选择作为判断是否需要均衡的依据，具体是当储能系统工作于“电压平台区”时，以各个电池簇的最大实时SOC或最小实时SOC作为判断是否需要均衡的依据，并以所有电池簇作为均衡对象；当储能系统工作于“电压非平台区”时，以各个电池簇的最大电芯电压或者最小电芯电压作为判断是否需要均衡的依据，并以电池簇作为均衡对象。本申请可根据电芯特性以及储能系统的充放电状态实现对于电池簇及单体电芯的电流调节，可减小各电池簇的簇间不一致性，提高储能系统的工作稳定性并有效延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及储能设备技术领域，具体涉及一种储能系统调节方法、计算机介质、储能系统及发电系统。
背景技术
近年来储能电池系统快速发展，储能电池系统朝着高容量、高功率密度、高功率集成度的方向发展，因此，储能电池系统中所包含的电芯数量也越来越多，通常而言，一个储能系统往往由多个电池簇串并联构成，而一个电池簇又由不同数量的单体电芯串并联组成。由于生产控制的局限性以及使用过程中的内阻老化程度不同，每一电池簇的内阻差异会随着使用时间越来越大，导致充放电过程中经过每一电池簇的电流不同，最终造成电池簇容量的不一致性差异越来越大，储能电池系统的可用容量也会随之越来越低。
目前解决上述问题常用的手段是全区间基于SOC或全区间基于电压差的判断调整各电池簇的簇电流来平衡各个电池簇间的SOC。然而，针对使用了这种既有“平台区”（一般指电压变化率较平缓的区间）又有“非平台区”（一般指电压变化率较大的区间）的电芯体系的储能电池系统，当电芯处于“平台区”时，电压变化较为平缓，如果使用电压差作为调节判据，容易由于采样误差造成误调节；当电芯处于“非平台区”，电压变化较迅速，如果只使用SOC差异作为调节判据，同样容易由于SOC采样误差造成误调节。
因此，如何根据储能电池系统中的电芯特性在充放电过程中来准确调节各电池簇簇间不一致性，是本申请所针对解决的技术问题。
发明内容
本发明的一个主要目的在于克服上述的至少一种缺陷，是要提供一种储能系统调节方法，其可根据电芯特性以及储能系统的充放电状态实现对于电池簇及单体电芯的电流调节，可减小各电池簇的簇间不一致性，提高储能系统的工作稳定性并有效延长使用寿命。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种储能系统调节方法，用于对储能系统进行均衡控制，储能系统包括至少两个电池簇，各个电池簇中包括至少一个电芯，方法包括如下步骤：
判断所述储能系统处于充电状态还是放电状态；
当所述储能系统处于充电状态时以各个电池簇的最大实时SOC作为判断所述储能系统处于电压平台区或者电压非平台区的依据，若所述储能系统处于电压平台区则以各个电池簇作为均衡对象进行均衡调节，若所述储能系统处于电压非平台区则以各个电池簇的最大电芯电压作为判断所述电池簇是否需要均衡的依据，并以所述电池簇作为均衡对象；
当所述储能系统处于放电状态时以各个电池簇的最小实时SOC作为判断所述储能系统处于电压平台区或者电压非平台区的依据，若所述储能系统处于电压平台区则以各个电池簇作为均衡对象进行均衡调节，若所述储能系统处于电压非平台区则以各个电池簇的最小电芯电压作为判断所述电池簇是否需要均衡的依据，并以所述电池簇作为均衡对象。
根据本发明的其中一个实施方式，所述电压平台区的两端端点值分别为SOCtag1和SOCtag2，0＜SOCtag1＜SOCtag2＜1，SOCtag1为所述电压平台区的起点SOC值，SOCtag2为所述电压平台区的终点SOC值。
根据本发明的其中一个实施方式，对储能系统电芯老化状态进行检测，根据所述电芯老化状态更新所述储能系统的OCV-SOC曲线，并根据更新后的OCV-SOC曲线的斜率划分电压平台区与电压非平台区。
根据本发明的其中一个实施方式，当储能系统处于充电状态时，各个电池簇的最大实时SOC即SOCmax均进入到SOCtag1与SOCtag2之间，SOCtag1≤SOCmax≤SOCtag2，则通过以下公式计算各个电池簇的目标电流值：
其中，表示各个电池簇的目标电流值，/>表示各个电池簇的簇电流分配权重系数，/>表示输入至储能系统的总电流；
各个电池簇的簇电流分配权重系数的计算公式如下：
其中，表示各个电池簇的最大实时SOC，/>表示当前温度下各个电池簇的标称容量。
根据本发明的其中一个实施方式，计算各个电池簇的目标电流值的计算公式如下：
其中，为当前时刻输入至储能系统的总电流；
当前时刻输入至储能系统的总电流的计算公式如下：
其中，为上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值。
根据本发明的其中一个实施方式，当储能系统处于充电状态时，各个电池簇的最大实时SOC即SOCmax均大于SOCtag2时，SOCtag2＜SOCmax＜1，比较各个电池簇的最大电芯电压与所有电池簇中的最大电芯电压的平均值，当电池簇中的最大电芯电压与所有电池簇中的最大电芯电压的平均值的差值超出预设的电压差阈值时，则对该电池簇进行电流调节。
根据本发明的其中一个实施方式，当电池簇中的最大电芯电压与所有电池簇中的最大电芯电压的平均值的差值超出预设的电压差阈值时对该电池簇进行电流调节的过程中，通过以下公式计算该电池簇的调节电流量：
其中，表示各个电池簇的最大电芯电压，i表示电池簇的簇数，表示所有电池簇最大电芯电压的平均电压，/>表示当前周期需调节的电流量，/>表示比例调节系数，/>表示积分调节系数，/>表示微分调节系数，/>表示上一周期的目标电流值，/>表示当前周期的目标电流值。
根据本发明的其中一个实施方式，在进行当前周期需调节的电流量的计算时，当出现如下状况之一时去除其中的积分调节项/>：
进行调节的该电池簇的最大电芯电压低于所有电池簇最大电压的平均电压与预设的电压差阈值之和；
电流工作状态切换；
进行的计算积分时间超过预设的调节步长；
当前周期的实际电流值与上一周期的目标电流值的差异超出预设范围。
根据本发明的其中一个实施方式，当储能系统处于放电状态时，各个电池簇的最小实时SOC即SOCmin均进入到SOCtag1与SOCtag2之间，SOCtag1≤SOCmin≤SOCtag2，则通过以下公式计算各个电池簇的目标电流值：
其中，表示各个电池簇的目标电流值，/>表示各个电池簇的簇电流分配权重系数，/>表示储能系统向外输出至外部负载的总电流；
各个电池簇的簇电流分配权重系数的计算公式如下：
其中，表示各个电池簇的最小实时SOC，/>表示当前温度下各个电池簇的标称容量。
根据本发明的其中一个实施方式，计算各个电池簇的目标电流值的计算公式如下：
其中，为当前时刻储能系统向外输出至外部负载的总电流；
当前时刻输入至储能系统的总电流的计算公式如下：
其中，为上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值。
根据本发明的其中一个实施方式，当储能系统处于放电状态时，各个电池簇的最小实时SOC即SOCmin均小于SOCtag1时，0＜SOCmin＜SOCtag1，比较各个电池簇的最小电芯电压与所有电池簇中的最小电芯电压的平均值，当电池簇中的最小电芯电压与所有电池簇中的最小电芯电压的平均值的差值超出预设的电压差阈值时，则对该电池簇进行电流调节。
根据本发明的其中一个实施方式，当电池簇中的最小电芯电压与所有电池簇中的最小电芯电压的平均值的差值超出预设的电压差阈值时对该电池簇进行电流调节的过程中，通过以下公式计算该电池簇的调节电流：
其中，表示各个电池簇的最小电芯电压，i表示电池簇的簇数，表示所有电池簇最小电芯电压的平均电压，/>表示当前周期需调节的电流量，/>表示比例调节系数，/>表示积分调节系数，/>表示微分调节系数，/>表示上一周期的目标电流值，/>表示当前周期的目标电流值。
根据本发明的其中一个实施方式，在进行当前周期需调节的电流量的计算时，当出现如下状况之一时去除其中的积分调节项/>：
进行调节的该电池簇的最小电芯电压高于所有电池簇最小电压的平均电压与预设的电压差阈值之差；
电流工作状态切换；
进行的计算积分时间超过预设的调节步长；
当前周期的实际电流值与上一周期的目标电流值的差异超出预设范围。
本发明还提供了一种利用数据处理装置执行的计算机介质，该数据处理装置具有包含程序代码的处理器，在执行该程序代码时，处理器执行前述的储能系统调节方法。
本发明还提供了一种储能系统，其包括电池管理单元和至少两个电池簇，所述电池管理单元被配置为执行如前述的储能系统调节方法，对储能系统中的电池簇进行均衡调节。
本发明还提供了一种发电系统，其包括储能系统和中央控制单元，所述中央控制单元被配置为执行如前所述的储能系统调节方法，对储能系统中的电池簇进行均衡调节。
与现有技术相比较，本发明专利申请的储能系统调节方法的优点及有益效果在于：
本申请的储能系统调节方法，是对储能系统的工作状态进行检测，从而判别储能系统处于充电状态还是放电状态，进而选择作为判断是否需要均衡的依据，具体是当储能系统工作于“电压平台区”时，电压变化较为平缓，以各个电池簇的最大实时SOC或最小实时SOC作为判断是否需要均衡的依据，并以所有电池簇作为均衡对象；当储能系统工作于“电压非平台区”时，电压变化较快，以各个电池簇的最大电芯电压或者最小电芯电压作为判断是否需要均衡的依据，并以所述电池簇作为均衡对象。如此，本申请的储能电池调节方法能够针对储能系统的不同工作状态进行针对性的调节判断依据的选择，能够更准确地把握各电池簇均衡调节的时机，因而可实时准确地减小各电池簇间的不一致性，避免由于采样误差、SOC误差等影响造成的误调节，提高均衡调节的准确性，最大程度的发挥出整个储能系统的充放电容量。
进一步地，本申请的储能系统调节方法，结合储能系统的充放电状态，使用PID的控制算法实时调节电池簇的目标电流值，调节针对性更强，准确性也就更高。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施方式中的储能系统的OCV-SOC曲线；
图2是根据本发明一个实施方式中的储能系统的电压平台区以及端点值的确认过程示意图；
图3是根据本发明一个实施方式中的储能系统调节方法的示意图；
图4是根据本发明另一个实施方式中在充电状态下的储能系统调节方法的示意图；
图5是根据本发明又一个实施方式中在充电状态下的储能系统调节方法的示意图；
图6是根据本发明另一个实施方式中在放电状态下的储能系统调节方法的示意图；
图7是根据本发明又一个实施方式中在放电状态下的储能系统调节方法的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本申请描述了一种储能系统调节方法，用于对储能系统进行均衡控制，储能系统包括至少两个电池簇，各个电池簇中包括至少一个电芯，方法包括如下步骤：
判断所述储能系统处于充电状态还是放电状态；
当所述储能系统处于充电状态时以各个电池簇的最大实时SOC作为判断所述储能系统处于电压平台区或者电压非平台区的依据，若所述储能系统处于电压平台区则以各个电池簇作为均衡对象进行均衡调节，若所述储能系统处于电压非平台区则以各个电池簇的最大电芯电压作为判断所述电池簇是否需要均衡的依据，并以所述电池簇作为均衡对象；
当所述储能系统处于放电状态时以各个电池簇的最小实时SOC作为判断所述储能系统处于电压平台区或者电压非平台区的依据，若所述储能系统处于电压平台区则以各个电池簇作为均衡对象进行均衡调节，若所述储能系统处于电压非平台区则以各个电池簇的最小电芯电压作为判断所述电池簇是否需要均衡的依据，并以所述电池簇作为均衡对象。
在本申请中，通过对储能系统的工作状态进行检测，从而判别储能系统处于充电状态还是放电状态，进而根据充放电状态选择作为判断电压平台区或者电压非平台区的依据以及是否需要均衡的依据。当储能系统工作于“电压平台区”时，电压变化较为平缓，以所有电池簇的最大实时SOC或最小实时SOC作为判断是否需要均衡的依据，并以电池簇作为均衡对象；当储能系统工作于“电压非平台区”时，电压变化较快，以所有电池簇的最大电芯电压或者最小电芯电压作为判断是否需要均衡的依据，再以所述电池簇作为均衡对象。如此，本申请的储能电池调节方法能够针对储能系统的不同工作状态进行针对性的调节判断依据的选择，能够更准确地把握各电池簇均衡调节的时机，因而可实时准确地减小各电池簇间的不一致性，避免由于采样误差、SOC误差等影响造成的误调节，提高均衡调节的准确性，最大程度的发挥出整个储能系统的充放电容量。至于判断所述储能系统处于充电状态还是放电状态，是对外部输入给储能系统以及储能系统向外部输出的电流进行监测，当外部输入给储能系统的电流超过设定阈值范围时，判定储能系统处于充电状态；当储能系统输出给外部的电流超过设定阈值范围时，判定储能系统处于放电状态；否则，判定储能系统处于静置状态。另外，储能系统的充放电判断方法属于现有技术，其他可实现储能系统充放电检测的方法均应在本申请保护之列，保护也不以此为限制，在此不再赘述。
对于储能系统处于电压平台区还是电压非平台区的判断，是结合对储能系统电芯老化状态进行检测从而获取储能系统的OCV-SOC曲线来进行的。通常而言，各个储能系统的OCV-SOC曲线是出厂时设置好的，因而在本申请的储能电池调节方法中可直接调用此曲线结合实时SOC识别出平台与非平台区。
但是，随着储能系统的使用，OCV-SOC曲线随着储能系统电池簇的电芯老化而与出厂设置不同，所以可以通过定期检测储能系统的电芯老化状态，从而根据所述电芯老化状态更新所述储能系统的OCV-SOC曲线，进而根据所述OCV-SOC曲线的斜率区分电压平台区与电压非平台区。具体间隔多久重新构建OCV-SOC曲线，可根据用户需求进行调整。
本实施方式中所获取的OCV-SOC曲线如图1所示，储能系统在充电或者放电的初始阶段，电压快速变化，并且充放电的倍率越大，电压变化的越快；当储能系统进入一个缓慢变化的阶段，充放电倍率越小，电压平台区持续的时间越长；在储能系统在充电或者放电的后段，储能系统的电压变化也会更快，尤其是放电时外部负载电压开始急剧下降直至达到放电截止电压。
本申请实施方式下的储能系统的OCV-SOC曲线，是以储能系统的内部电压OCV作为纵坐标，以储能系统的荷电状态SOC作为横坐标绘制而成的曲线。对储能系统电芯老化状态进行检测，构建储能系统的OCV-SOC曲线，并且根据所述OCV-SOC曲线的斜率划分电压平台区与电压非平台区，电压平台区的变化缓慢，因而斜率较小并且能够长时维持在一定区域范围内不变。因而对于电压平台区的确认过程如图2所示，计算OCV-SOC曲线的斜率是否小于设定的阈值，如小于阈值则可以判断处于电压平台区，否则则处于电压非平台区。
按照储能系统的特性，结合图1所示的储能系统的OCV-SOC曲线，不难发现，通常而言，储能系统在充放电的初始阶段处于电压非平台区，随着充放电过程稳定后逐渐进入电压平台区，随着充放电过程进入到后端，电压发生剧烈变化，又再进入电压非平台区。所述电压平台区的两端端点值分别为SOCtag1和SOCtag2， 0＜SOCtag1＜SOCtag2＜1，SOCtag1为电压平台区的起始点，SOCtag2为电压平台区的终点，也就是说SOCtag1为所述电压平台区的起点SOC值，SOCtag2为所述电压平台区的终点SOC值。
本实施方式下的储能系统调节方法的处理流程如图3所示，可结合储能系统的充放电状态，使用PID的控制算法实时调节电池簇的目标电流值，调节针对性更强，准确性也就更高。也就是说，获取所述储能系统的充放电状态，根据所述储能系统的充放电状态对储能系统进行簇间均衡调整。以下将结合储能系统是处于充电还是出于放电过程，并且判断储能系统是工作于电压平台区还是电压非平台区，从而确定对于储能系统中各电池簇的均衡调节的具体措施，具体可分为四种状况下的均衡调节方案，这四种状况为“充电且处于电压平台区”、“充电且处于电压非平台区”、“放电且处于电压平台区”、“放电且处于电压非平台区”。
以下各实施例以储能系统的一段工作区间为例进行说明，本申请的储能系统调节方法可以适用于同时包括电压平台区和电压非平台区的储能系统工作区间，也可单独适用于电压平台区或者电压非平台区，且储能系统工作区间的划分也不以本实施例为限，可以为多个。
实施例1：
储能系统处于充电状态时，电池簇会很快进入到平台区，在0~SOCtag1这段电压非平台区内停留的时间很短，而随着充电过程的不断进行电池簇内部电压不断升高，直至电池簇的最大实时SOC大于SOCtag2、进入到电压非平台区，因而本实施例中在充电过程中，将SOCmax与SOCtag2的比较作为电压平台区与电压非平台区的判断依据。
在本实施例中，如图4所示，储能系统处于充电状态时，各个电池簇的最大实时SOC即SOCmax均进入到SOCtag1与SOCtag2之间，SOCtag1≤SOCmax≤SOCtag2，也就是说储能系统的各电池簇均处于电压平台区，则通过以下公式计算各个电池簇的目标电流值：
其中，表示各个电池簇的目标电流值，/>表示各个电池簇的簇电流分配权重系数，/>表示输入至储能系统的总电流。通过计算所取的各电池簇的目标电流值/>不大于该电池簇的最大允许充电电流，取计算值与最大允许充电电流间的相对较小的值；
各个电池簇的簇电流分配权重系数的计算公式如下：
其中，表示各个电池簇的最大实时SOC，/>表示当前温度下各个电池簇的标称容量。
实施例2：
本实施例的储能系统调节方法，对实施例1进行了优化完善，优化之处在于计算各个电池簇的目标电流值中所采用的输入至储能系统的总电流/>为上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值的和。采用上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值的和作为当前时刻输入至储能系统的总电流，实现结果的复用计算，能够提高目标电流值的计算准确性，有利于外部输入电流的能量精准分配。另外，当外部输入给储能系统的总电流较大，根据各个电池簇的簇电流分配权重系数计算出的目标电流值均超出各个电池簇的最大允许充电电流，即使取小后各个电池簇的电流仍然为最大允许充电电流，这就会导致无法通过调节各个电池簇的电流大小来减小簇间的一致性差异，因而选用上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值的和作为当前时刻输入至储能系统的总电流，可以更好地达到储能系统均衡调节的目的。
也就是说，计算各个电池簇的目标电流值的计算公式如下：
其中，为当前时刻输入至储能系统的总电流；
当前时刻输入至储能系统的总电流的计算公式如下：
其中，为上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值。
实施例3：
在本实施例中，如图5所示，储能系统处于充电状态时，各个电池簇的最大实时SOC即SOCmax均大于SOCtag2时，SOCtag2＜SOCmax＜1，也就是说储能系统的各电池簇均处于电压非平台区，比较各个电池簇的最大电芯电压与所有电池簇中的最大电芯电压的平均值，当电池簇中的最大电芯电压与所有电池簇中的最大电芯电压的平均值的差值超出预设的电压差阈值时，则对该电池簇进行电流调节，否则该电池簇不进行电流调节。
而当电池簇中的最大电芯电压与所有电池簇中的最大电芯电压的平均值的差值超出预设的电压差阈值时对该电池簇进行电流调节的过程中，通过以下公式计算该电池簇的调节电流量：
其中，表示各个电池簇的最大电芯电压，i表示电池簇的簇数，表示所有电池簇最大电芯电压的平均电压，/>表示当前周期需调节的电流量，/>表示比例调节系数，/>表示积分调节系数，/>表示微分调节系数，/>表示上一周期的目标电流值，/>表示当前周期的目标电流值。
将电池簇中的最大电芯电压与所有电池簇中的最大电芯电压的平均值的差值、预设的电压差阈值进行比较时，通过离散计算进行两个值间的离散程度，从而实现对于电池簇是否需要电流调节的判断。
在进行当前周期需调节的电流量的计算时，当出现如下状况之一时去除其中的积分调节项/>：
进行调节的该电池簇的最大电芯电压低于所有电池簇最大电压的平均电压与预设的电压差阈值之和；
电流工作状态切换（电池簇的电流工作状态一般包含静置状态、充电状态以及放电状态，这里的电流工作状态切换指的是电池簇电流工作状态由充电状态转为放电状态，或者是电池簇电流工作状态由充电状态转为静置状态）；
进行的计算积分时间超过预设的调节步长；
当前周期的实际电流值与上一周期的目标电流值的差异超出预设范围，即由电流采集单元采集得到当前周期的实际电流值与上一周期的目标电流值/>存在明显的差异，说明电流调节失败因而去除积分调节项并重新计算。
以实验例来对实施例2和3进行说明，在本实验例中，储能系统中设有两个电池簇，并且两个电池簇的标称容量Cap相等。对本实验例的储能系统进行均衡调节时基于两种工作状态进行针对性的均衡调节，这两种工作状态为“充电且处于电压平台区”、“充电且处于电压非平台区”。
储能系统的工作状态为“充电且处于电压平台区”下的目标电流值如下表：
检测处于充电状态的储能系统中的各电池簇的最大实时SOC，将最大实时SOC与电压平台区的终点SOCtag2进行比较，在t-1时刻与t时刻两电池簇的最大实时SOC均小于电压平台区的终点SOCtag2，可知在两时刻中两电池簇均处于电压平台区；
在t-1时刻，根据各个电池簇的最大实时SOC与电压平台区的终点SOCtag2计算电流分配权重系数，再根据电流分配权重系数与外部输入给储能系统的总电流计算分配电流，再将计算出来的分配电流与该电池簇的最大允许充电电流进行比较、取较小值作为目标电流值，由于两电池簇计算出的分配电流大于最大允许充电电流，因而两电池簇均选择最大允许充电电流作为t-1时刻的目标电流值，根据目标电流值控制外部输入至各电池簇的电流；
在t时刻，根据各个电池簇的最大实时SOC与电压平台区的终点SOCtag2计算电流分配权重系数，再根据电流分配权重系数与上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值的和计算分配电流，再将计算出来的分配电流与该电池簇的最大允许充电电流进行比较、取较小值作为目标电流值，由于第一电池簇计算出的分配电流大于最大允许充电电流，因而第一电池簇选择最大允许充电电流作为第一电池簇t时刻的目标电流值，根据目标电流值控制外部输入至第一电池簇的电流，由于第二电池簇计算出的分配电流小于最大允许充电电流，因而第二电池簇选择计算出的分配电流作为第二电池簇t时刻的目标电流值，根据目标电流值控制外部输入至第二电池簇的电流。
储能系统的工作状态为“充电且处于电压非平台区”下的目标电流值如下表：
检测处于充电状态的储能系统中的各电池簇的最大实时SOC，将最大实时SOC与电压平台区的终点SOCtag2进行比较，在t-1时刻与t时刻两电池簇的最大实时SOC均大于电压平台区的终点SOCtag2，可知在两时刻中两电池簇均处于电压非平台区；
在t-1时刻，将两电池簇中的最大电芯电压减去两电池簇中的最大电芯电压的平均值后再与电压差阈值进行比较，当差值超出预设的电压差阈值时则对该电池簇进行电流调节。两电池簇中的最大电芯电压的平均值为3480mV，第一电池簇的最大电芯电压与该平均值相比较要小，而第二电池簇的最大电芯电压与该平均值相比较、差值为70mV，这一差值要大于电压差阈值（50mV），因而在t-1时刻只对第二电池簇进行电流调节，无需对第一电池簇进行电流调节。至于第二电池簇的调节电流量，将两电池簇的最大电芯电压带入公式，计算调节电流量，最终确定第二电池簇的目标电流量；
在t时刻，将两电池簇中的最大电芯电压减去两电池簇中的最大电芯电压的平均值后再与电压差阈值进行比较，当差值超出预设的电压差阈值时则对该电池簇进行电流调节。两电池簇中的最大电芯电压的平均值为3505mV，第一电池簇的最大电芯电压与该平均值相比较要小，而第二电池簇的最大电芯电压与该平均值相比较、差值为55mV，这一差值要大于电压差阈值（50mV），因而在t时刻只对第二电池簇进行电流调节，无需对第一电池簇进行电流调节。至于第二电池簇的调节电流量，将两电池簇的最大电芯电压带入公式，计算调节电流量，最终确定第二电池簇的目标电流量。
实施例4：
储能系统处于放电状态时，电池簇会很快进入到平台区，在SOCtag2~1这段电压非平台区内停留的时间很短，而随着放电过程的不断进行电池簇内部电压不断降低，直至电池簇的最小实时SOC小于SOCtag1、进入到电压非平台区，因而本实施例中在放电过程中，将SOCmin与SOCtag1的比较作为电压平台区与电压非平台区的判断依据。
在本实施例中，如图6所示，储能系统处于放电状态时，各个电池簇的最小实时SOC即SOCmin均进入到SOCtag1与SOCtag2之间，SOCtag1≤SOCmin≤SOCtag2，也就是说储能系统的各电池簇均处于电压平台区，则通过以下公式计算各个电池簇的目标电流值：
其中，表示各个电池簇的目标电流值，/>表示各个电池簇的簇电流分配权重系数，/>表示储能系统向外输出至外部负载的总电流；
各个电池簇的簇电流分配权重系数的计算公式如下：
其中，表示各个电池簇的最小实时SOC，/>表示当前温度下各个电池簇的标称容量。
实施例5：
本实施例的储能系统调节方法，对实施例4进行了优化完善，优化之处在于计算各个电池簇的目标电流值中所采用的储能系统向外输出至外部负载的总电流/>为上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值的和。采用上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值的和作为当前时刻储能系统向外输出至外部负载的总电流，实现结果的复用计算，能够提高目标电流值的计算准确性，有利于向外输出电流的能量精准分配。另外，当储能系统向外输出至外部负载的总电流较大，根据各个电池簇的簇电流分配权重系数计算出的目标电流值均超出各个电池簇的最大允许放电电流，即使取小后各个电池簇的电流仍然为最大允许放电电流，这就会导致无法通过调节各个电池簇的电流大小来减小簇间的一致性差异，因而选用上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值的和作为当前时刻储能系统向外输出至外部负载的总电流，可以更高地达到储能系统均衡调节的目的。
也就是说，计算各个电池簇的目标电流值的计算公式如下：
其中，为当前时刻储能系统向外输出至外部负载的总电流；
当前时刻输入至储能系统的总电流的计算公式如下：
其中，为上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值。
实施例6：
本实施例中，如图7所示，储能系统处于放电状态时，各个电池簇的最小实时SOC即SOCmin均小于SOCtag1时，0＜SOCmin＜SOCtag1，也就是说储能系统的各电池簇均处于电压非平台区，比较各个电池簇的最小电芯电压与所有电池簇中的最小电芯电压的平均值，当电池簇中的最小电芯电压与所有电池簇中的最小电芯电压的平均值的差值超出预设的电压差阈值时，则对该电池簇进行电流调节，否则该电池簇不进行电流调节。
而当电池簇中的最小电芯电压与所有电池簇中的最小电芯电压的平均值的差值超出预设的电压差阈值时对该电池簇进行电流调节的过程中，通过以下公式计算该电池簇的调节电流量：
其中，表示各个电池簇的最小电芯电压，i表示电池簇的簇数，表示所有电池簇最小电芯电压的平均电压，/>表示当前周期需调节的电流量，/>表示比例调节系数，/>表示积分调节系数，/>表示微分调节系数，/>表示上一周期的目标电流值，/>表示当前周期的目标电流值。
在进行当前周期需调节的电流量的计算时，当出现如下状况之一时去除其中的积分调节项/>：
进行调节的该电池簇的最小电芯电压高于所有电池簇最小电压的平均电压与预设的电压差阈值之差；
电流工作状态切换（电池簇的电流工作状态一般包含静置状态、充电状态以及放电状态，这里的电流工作状态切换指的是电池簇电流工作状态由放电状态转为充电状态，或者是电池簇电流工作状态由放电状态转为静置状态）；
进行的计算积分时间超过预设的调节步长；
当前周期的实际电流值与上一周期的目标电流值的差异超出预设范围，即由电流采集单元采集得到当前周期的实际电流值与上一周期的目标电流值/>存在明显的差异，说明电流调节失败因而去除积分调节项并重新计算。
以实验例来对实施例5和6进行说明，在本实验例中，储能系统中设有两个电池簇，并且两个电池簇的标称容量Cap相等。对本实验例的储能系统进行均衡调节时基于两种工作状态进行针对性的均衡调节，这两种工作状态为“放电且处于电压平台区”、“放电且处于电压非平台区”。
储能系统的工作状态为“放电且处于电压平台区”下的目标电流值如下表：
检测处于放电状态的储能系统中的各电池簇的最小实时SOC，将最小实时SOC与电压平台区的起始点SOCtag1进行比较，在t-1时刻与t时刻两电池簇的最小实时SOC均大于电压平台区的起始点SOCtag1，可知在两时刻中两电池簇均处于电压平台区；
在t-1时刻，根据各个电池簇的最小实时SOC与电压平台区的起始点SOCtag1计算电流分配权重系数，再根据电流分配权重系数与外部输入给储能系统的总电流计算分配电流，再将计算出来的分配电流与该电池簇的最大允许放电电流进行比较、取较小值作为目标电流值，由于两电池簇计算出的分配电流大于最大允许放电电流，因而两电池簇均选择最大允许放电电流作为t-1时刻的目标电流值，根据目标电流值控制外部输入至各电池簇的电流；
在t时刻，根据各个电池簇的最小实时SOC与电压平台区的起始点SOCtag1计算电流分配权重系数，再根据电流分配权重系数与上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值的和计算分配电流，再将计算出来的分配电流与该电池簇的最大允许放电电流进行比较、取较小值作为目标电流值，由于第二电池簇计算出的分配电流大于最大允许放电电流，因而第二电池簇选择最大允许放电电流作为第二电池簇t时刻的目标电流值，根据这一目标电流值控制外部输入至第二电池簇的电流，由于第一电池簇计算出的分配电流小于最大允许放电电流，因而第一电池簇选择计算出的分配电流作为第一电池簇t时刻的目标电流值，根据这一目标电流值控制外部输入至第一电池簇的电流。
储能系统的工作状态为“放电且处于电压非平台区”下的目标电流值如下表：
检测处于放电状态的储能系统中的各电池簇的最小实时SOC，将最小实时SOC与电压平台区的起始点SOCtag1进行比较，在t-1时刻与t时刻两电池簇的最小实时SOC均小于电压平台区的起始点SOCtag1，可知在两时刻中两电池簇均处于电压非平台区；
在t-1时刻，将两电池簇中的最小电芯电压的平均值减去两电池簇中的最小电芯电压后再与电压差阈值进行比较，当差值超出预设的电压差阈值时则对该电池簇进行电流调节。两电池簇中的最小电芯电压的平均值为3075mV，两电池簇中的最小电芯电压的平均值相较于第二电池簇的最小电芯电压要小，因而无需对第二电池簇进行电流调节，而两电池簇中的最小电芯电压的平均值相较于第一电池簇的最小电芯电压与该平均值相比较要大且差值为65mV，这一差值要大于电压差阈值（50mV），因而在t-1时刻只对第一电池簇进行电流调节，无需对第二电池簇进行电流调节。至于第一电池簇的调节电流量，将两电池簇的最小电芯电压带入公式，计算调节电流量，最终确定第二电池簇的目标电流量；
在t时刻，将两电池簇中的最小电芯电压的平均值减去两电池簇中的最小电芯电压后再与电压差阈值进行比较，当差值超出预设的电压差阈值时则对该电池簇进行电流调节。两电池簇中的最小电芯电压的平均值为3069.5mV，两电池簇中的最小电芯电压的平均值相较于第二电池簇的最小电芯电压要小，因而无需对第二电池簇进行电流调节，而两电池簇中的最小电芯电压的平均值相较于第一电池簇的最小电芯电压与该平均值相比较要大且差值为59.5mV，这一差值要大于电压差阈值（50mV），因而在t时刻仍然只对第一电池簇进行电流调节，无需对第二电池簇进行电流调节。至于第一电池簇的调节电流量，将两电池簇的最小电芯电压带入公式，计算调节电流量，最终确定第二电池簇的目标电流量。
以上实施例1至6是针对储能系统整体充放电进行的均衡控制，申请人在此补充储能系统中各电池簇进行独立充放电下的均衡控制，也就是说，各个电池簇可独立进行充电或者放电，在本申请的储能系统调节方法中，对于各个电池簇进行充放电的判断然后再判断储能系统是否需要进行电流均衡调节。判断所述电池簇处于充电状态还是放电状态，是对外部输入给该电池簇以及该电池簇向外部输出的电流进行监测，当外部输入给该电池簇的电流超过设定阈值范围时，判定该电池簇处于充电状态；当该电池簇输出给外部的电流超过设定阈值范围时，判定该电池簇处于放电状态；否则，判定该电池簇处于静置状态。当储能系统中的各个电池簇处于充电状态或者静置状态时则判定储能系统处于充电状态，但是处于静置状态的电池簇不参与电流均衡调节；当储能系统中的各个电池簇处于放电状态或者静置状态时则判定储能系统处于放电状态，但是处于静置状态的电池簇不参与电流均衡调节；当储能系统中存在处于充电状态的电池簇，还存在处于放电的电池簇，则所有电池簇都不进行电流均衡调节。
实施例7：
本实施例提供了一种利用数据处理装置执行的计算机介质，该数据处理装置具有包含程序代码的处理器，在执行该程序代码时，处理器执行前述如实施例1至6中任一个所述的储能系统调节方法。
实施例8：
本实施例提供了一种储能系统，其包括电池管理单元和至少两个电池簇，所述电池管理单元被配置为执行前述如实施例1至6中任一个所述的储能系统调节方法，对储能系统中的电池簇进行均衡调节。
实施例9：
本实施例提供了一种发电系统，其包括储能系统和中央控制单元，所述中央控制单元被配置为执行如实施例1至6中任一个所述的储能系统调节方法，对储能系统中的电池簇进行均衡调节。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种储能系统调节方法，用于对储能系统进行均衡控制，储能系统包括至少两个电池簇，各个电池簇中包括至少一个电芯，其特征在于，包括如下步骤：
判断所述储能系统处于充电状态还是放电状态；
当所述储能系统处于充电状态时以各个电池簇的最大实时SOC作为判断所述储能系统处于电压平台区或者电压非平台区的依据，若所述储能系统处于电压平台区则以各个电池簇作为均衡对象进行均衡调节，通过以下公式计算各个电池簇的目标电流值：
其中，/>表示各个电池簇的目标电流值，/>表示各个电池簇的簇电流分配权重系数，/>表示输入至储能系统的总电流；
各个电池簇的簇电流分配权重系数的计算公式如下：
其中，/>表示各个电池簇的最大实时SOC，/>表示当前温度下各个电池簇的标称容量，
若所述储能系统处于电压非平台区则以各个电池簇的最大电芯电压作为判断所述电池簇是否需要均衡的依据，并以所述电池簇作为均衡对象；
当所述储能系统处于放电状态时以各个电池簇的最小实时SOC作为判断所述储能系统处于电压平台区或者电压非平台区的依据，若所述储能系统处于电压平台区则以各个电池簇作为均衡对象进行均衡调节，通过以下公式计算各个电池簇的目标电流值：
其中，/>表示各个电池簇的目标电流值，/>表示各个电池簇的簇电流分配权重系数，/>表示储能系统向外输出至外部负载的总电流；
各个电池簇的簇电流分配权重系数的计算公式如下：
其中，/>表示各个电池簇的最小实时SOC，/>表示当前温度下各个电池簇的标称容量，
若所述储能系统处于电压非平台区则以各个电池簇的最小电芯电压作为判断所述电池簇是否需要均衡的依据，并以所述电池簇作为均衡对象。
2.根据权利要求1所述的储能系统调节方法，其特征在于，获取储能系统的OCV-SOC曲线，并且根据所述OCV-SOC曲线的斜率划分电压平台区与电压非平台区。
3.根据权利要求2所述的储能系统调节方法，其特征在于，所述电压平台区的两端端点值分别为SOCtag1和SOCtag2，0＜SOCtag1＜SOCtag2＜1，SOCtag1为所述电压平台区的起点SOC值，SOCtag2为所述电压平台区的终点SOC值。
4.根据权利要求2或3所述的储能系统调节方法，其特征在于，对储能系统电芯老化状态进行检测，根据所述电芯老化状态更新所述储能系统的OCV-SOC曲线，并根据更新后的OCV-SOC曲线的斜率划分电压平台区与电压非平台区。
5.根据权利要求1所述的储能系统调节方法，其特征在于，计算各个电池簇的目标电流值的计算公式如下：
其中，/>为当前时刻输入至储能系统的总电流；
当前时刻输入至储能系统的总电流的计算公式如下：
其中，/>为上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值。
6.根据权利要求3所述的储能系统调节方法，其特征在于，当储能系统处于充电状态时，各个电池簇的最大实时SOC即SOCmax均大于SOCtag2时，SOCtag2＜SOCmax＜1，比较各个电池簇的最大电芯电压与所有电池簇中的最大电芯电压的平均值，当电池簇中的最大电芯电压与所有电池簇中的最大电芯电压的平均值的差值超出预设的电压差阈值时，则对该电池簇进行电流调节。
7.根据权利要求6所述的储能系统调节方法，其特征在于，当电池簇中的最大电芯电压与所有电池簇中的最大电芯电压的平均值的差值超出预设的电压差阈值时对该电池簇进行电流调节的过程中，通过以下公式计算该电池簇的调节电流量：
其中，/>表示各个电池簇的最大电芯电压，i表示电池簇的簇数，/>表示所有电池簇最大电芯电压的平均电压，/>表示当前周期需调节的电流量，/>表示比例调节系数，/>表示积分调节系数，/>表示微分调节系数，/>表示上一周期的目标电流值，/>表示当前周期的目标电流值。
8.根据权利要求7所述的储能系统调节方法，其特征在于，在进行当前周期需调节的电流量的计算时，当出现如下状况之一时去除其中的积分调节项/>：
进行调节的该电池簇的最大电芯电压低于所有电池簇最大电压的平均电压与预设的电压差阈值之和；
电流工作状态切换；
进行的计算积分时间超过预设的调节步长；
当前周期的实际电流值与上一周期的目标电流值的差异超出预设范围。
9.根据权利要求1所述的储能系统调节方法，其特征在于，计算各个电池簇的目标电流值的计算公式如下：
其中，/>为当前时刻储能系统向外输出至外部负载的总电流；
当前时刻输入至储能系统的总电流的计算公式如下：
其中，/>为上一时刻各个电池簇的调节后的目标电流值。
10.根据权利要求3所述的储能系统调节方法，其特征在于，当储能系统处于放电状态时，各个电池簇的最小实时SOC即SOCmin均小于SOCtag1时，0＜SOCmin＜SOCtag1，比较各个电池簇的最小电芯电压与所有电池簇中的最小电芯电压的平均值，当电池簇中的最小电芯电压与所有电池簇中的最小电芯电压的平均值的差值超出预设的电压差阈值时，则对该电池簇进行电流调节。
11.根据权利要求10所述的储能系统调节方法，其特征在于，当电池簇中的最小电芯电压与所有电池簇中的最小电芯电压的平均值的差值超出预设的电压差阈值时对该电池簇进行电流调节的过程中，通过以下公式计算该电池簇的调节电流量：
其中，/>表示各个电池簇的最小电芯电压，i表示电池簇的簇数，/>表示所有电池簇最小电芯电压的平均电压，/>表示当前周期需调节的电流量，/>表示比例调节系数，/>表示积分调节系数，/>表示微分调节系数，/>表示上一周期的目标电流值，/>表示当前周期的目标电流值。
12.根据权利要求11所述的储能系统调节方法，其特征在于，在进行当前周期需调节的电流量的计算时，当出现如下状况之一时去除其中的积分调节项/>：
进行调节的该电池簇的最小电芯电压高于所有电池簇最小电压的平均电压与预设的电压差阈值之差；
电流工作状态切换；
进行的计算积分时间超过预设的调节步长；
当前周期的实际电流值与上一周期的目标电流值的差异超出预设范围。
13.一种利用数据处理装置执行的计算机介质，该数据处理装置具有包含程序代码的处理器，在执行该程序代码时，处理器执行如权利要求1至12中任一项所述的储能系统调节方法。
14.一种储能系统，其特征在于，包括电池管理单元和至少两个电池簇，所述电池管理单元被配置为执行如权利要求1至12中任一项所述的储能系统调节方法，对储能系统中的电池簇进行均衡调节。
15.一种发电系统，其特征在于，包括储能系统和中央控制单元，所述中央控制单元被配置为执行如权利要求1至12中任一项所述的储能系统调节方法，对储能系统中的电池簇进行均衡调节。
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