CN117936939A - 增加总电量及使用寿命的储能系统/方法/软件记录媒体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种增加总电量及使用寿命的储能系统/方法/软件记录媒体，其中储能系统包括：能源管理系统；设计容量储能系统，其由N个设计容量电池储能柜并联组成；以及额外容量储能系统，其具有M个额外容量电池储能柜，并联于设计容量电池储能柜；其中N为大于一的正整数，M为大于或等于一的正整数，又N加M的总数为T。借由本发明的实施，可以经由额外容量储能系统减少电池木桶效应，因而有效增加储能系统的总电量及使用寿命。
Description
技术领域
本发明为一种增加总电量及使用寿命的储能系统/方法/软件记录媒体，特别是用于可与市电进行并联的增加总电量及使用寿命的储能系统/方法/软件记录媒体。
背景技术
如图1-1至图1-3所示，现有习知电池储能系统(Battery Energy StorageSystems,BESS)P100，是由多个电池储能柜(Rack)并联组成，每个储能柜具备相同的总电压与的电量容量；现有习知电池储能系统P100，具备有现有习知系统电池柜管理系统(SystemBattery Management System,SBMS)P10，管理电池柜的电压温、温度与电池柜间平衡，计算电池系统用电容量与健康度，提供警示或保护；现有习知系统电池柜管理系统P10，在设计上可改变储能柜并接数量，可将有异常状况、出问题或需要维修的电池柜切离的系统降载，达到保护系统的功能。
电池储能柜，是由多个单并联或多并联的电池模块(Module)串联组成，每个电池模块具备相同的总电压与电量容量；每一电池储能柜，具备有储能柜电池模块管理系统(Rack Battery Management System,RBMS)，管理电池模块的电压、温度与电池模块间平衡，计算电池柜用电容量与健康度，提供警示或保护。
电池模块，其具备有电池管理系统(Battery Management System,BMS)，管理电芯(Cell)的电压、温度与电芯间平衡，计算电池模块用电容量与健康度，提供警示或保护。
如图1-4所示，每个电池储能柜在设计的时候，都是以理想使用寿命进行充放电规划，图1-4中√表示执行充放电排程，因此都对应到固定的充放电循环(Cycle)，也就是对应到固定可充/可放电量，在电池完整的使用循环次数，也就是全部可充/放电量状态，可以健康度(State of Health,SOH)来表示，健康度较低时，电池最大充/放电容量也较小。
如图2-1所示，储能系统开始使用状态，大部分电池储能柜中的电池容量都是一致的，但是如图2-2所示，使用一段时间后，系统中可能因为某个电池设计制造不良或是老化过快，以致使用到后期整体储能系统总使用容量低下，即便其他电池有足够的服务容量，也必须牵就单一电池容量不足，无法继续提供服务。
如图2-3所示，现有习知系统电池柜管理系统P10在设计上，可以改变电池储能柜并接数量，将有异常状况、出问题或需要维修的电池储能柜切离，完成系统降载，达到保护系统的功能；也就是，当其中一个电池容量不足，其健康度偏低时，则整个电池储能柜的功率调节系统就无法提供服务，因而无法达成系统设计容量的运作。此外，当要对异常电池储能柜进行维修时，则必须再次将该异常电池柜的并联开关进行开路(off)，如此将使整个现有习知电池储能系统P100停止运作。
综合以上所述，现有习知电池储能系统的缺点，至少包括：电池储能系统容量，因为电池柜与电池模块的串并关系，受限于单一电池模块电量也就是木桶效应；当所有系统中，某单一电池模块寿命也就是健康度为零(SOH＝0)最早用完，即使电池储能柜中其他电池模块、或其他电池柜仍有使用寿命，也就是健康度大于零(SOH>0)，此时仍必须将整个现有习知电池储能系统P100停止运作进行维修，更换寿尽或异常短命的电池模块。
现有习知电池储能系统P100，会因为某个电池储能柜中的电池模块老化过快，造成其他电池柜的寿命浪费；维修后除了旧电池模块与新电池模块健康度存有差异，在多次维修后因更换时间不同，系统会愈来愈常维修，浪费也更为严重。
再者，由于成本或者环保因素考量，有些电池柜会使用汰役电池，这类回收整理后的电池，其本身就存在有材料老旧…等诸多问题，因此更容易产生木桶效应，因此如何有效的降低及管理储能系统的木桶效应，将是增加储能系统的总电量及使用寿命的关键。
发明内容
本发明为一种增加总电量及使用寿命的储能系统/方法/软件记录媒体，其主要解决储能系统中，低健康度电池储能柜所产生的电池木桶效应，造成储能系统的总电量及使用寿命不良影响的问题。
本发明提供一种增加总电量及使用寿命的储能系统，其包括：能源管理系统；设计容量储能系统，其是由N个设计容量电池储能柜并联组成；以及额外容量储能系统，其具有M个额外容量电池储能柜，其并联于所述设计容量电池储能柜；其中每一设计容量电池储能柜及每一递补容量电池储能柜，分别具有储能柜电池模块管理系统，且与能源管理系统控制信号连接；其中N为大于一的正整数，M为大于或等于一的正整数，又N加M的总数为T。
本发明又提供一种增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法一，其是执行于上述的能源管理系统中，其包括下列步骤：执行第一正常任务排程，其是对T个电池储能柜，每次依序使用N个电池储能柜，总计进行Y次充放电排程；执行查弱排程，其是对T个电池储能柜进行健康度评估，并找出健康度最弱的M个电池储能柜及N个优质健康度电池储能柜；以及执行特殊任务排程，其是对N个优质健康度电池储能柜，进行至少一次排程；其中Y为大于或等于2的正整数。
本发明又提供一种增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法二，其是执行于上述的能源管理系统中，其包括下列步骤：执行第二正常任务排程，其是对T个电池储能柜，每次依序使用T减M个电池储能柜；进行功率检查，其是检查能源管理系统，判断储能系统的总输出或总输入功率时，是否高于特定值；执行查弱排程，当高于特定值时，对T个电池储能柜进行健康度评估，并找出健康度最弱的M个低健康度电池储能柜及N个优质健康度电池储能柜；以及执行特殊任务排程，其是对N个优质健康度电池储能柜，进行至少一次的排程；其中Y为大于或等于2的正整数。
本发明又提供一种执行如增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法一的软件。
一种内储程序的电脑可读取记录媒体，当数字运算系统载入该程序后，能够执行如增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法一所述的软件。
本发明又提供一种执行如增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法二的软件。
本发明又提供一种内储程序的电脑可读取记录媒体，当数字运算系统载入该程序后，能够执行如增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法二所述的软件。
借由本发明的实施，至少可以达成下列的进步功效：
一、借由递补容量储能系统的设计，可以避免电池储能柜在替换运作时，影响到储能系统其设计容量的运作。
二、使用依序排程，让每个电池储能柜都能轮值，可以使每个电池储能柜的健康度得到更长期及稳定的均匀性，因而使储能系统总电量的增加及寿命延长的效果更为显著。
三、可以有效避免低健康度电池储能柜所产生的电池木桶效应。
四、可以有效提升储能系统的总电量及使用寿命。
五、可以使储能系统的运作更为稳定。
为了使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易的理解本发明相关的目的及优点，因此将在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点。
附图说明
图1-1为现有习知电池储能系统的架构图。
图1-2为现有习知电池系统管理的架构图。
图1-3为电池储能系统其电池储能柜单一充放电时段的轮值流程图。
图1-4为电池储能系统其电池储能柜多个充放电时段的轮值排班表。
图2-1为储能系统开始使用的状态图。
图2-2为某个电池设计制造不良或是老化过快的电路状态图。
图2-3为维修系统中老化电池时的电路状态图。
图3为增加总电量及使用寿命的储能系统实施例图。
图4-1为增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法一流程实施例图。
图4-2为储能系统控制方法一的实施态样一实施例图。
图4-3为储能系统控制方法一的实施态样二实施例图。
图4-4为储能系统控制方法一的实施态样三实施例图。
图4-5为储能系统控制方法一的实施态样四实施例图。
图5为增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法二流程实施例图。
【主要元件符号说明】
P100：现有习知电池储能系统
P10：现有习知系统电池柜管理系统
100：增加总电量及使用寿命的储能系统
10：能源管理系统
20：设计容量储能系统
30：递补容量储能系统
S100：增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法一
S10：执行第一正常任务排程
S20：执行查弱排程
S30：执行特殊任务排程
S200：增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法二
S110：执行第二正常任务排程
S120：进行功率检查
S20：执行查弱排程
S30：执行特殊任务排程
BESS：电池储能系统
BMS：电池管理系统
Module：电池模块
PCS：功率调节系统
Rack：电池储能柜
RackN：设计容量电池储能柜
RackM：递补容量电池储能柜
SBMS：储能系统电池柜管理系统
RBMS：储能柜电池模块管理系统
具体实施方式
<<储能系统100实施例>>
如图3所示，本实施例为一种增加总电量及使用寿命的储能系统100实施例，以下简称储能系统100，其包括：能源管理系统(Energy Management System,EMS)10；设计容量储能系统20；以及递补容量储能系统30；其中N为大于一的正整数，M为大于或等于一的正整数，又N加M的总数为T。
能源管理系统10，其是将电力配送系统结合程序控制、网络通信、资料库技术，又将现场控制站的能源数据送进管理控制中心，进行生产数据搜集、储存、处理、统计、查询及分析的功能，后续完成生产数据的监控、分析和诊断，进而达到有效管理能源消耗、节省用电的目标；
广义的能源管理系统10，亦可以为储能系统电池柜管理系统或功率调节系统(Power Control System,PCS)，或由多个电池管理柜管理系统与多个功率调整系统搭配组合。
设计容量储能系统20，其供应的功率为储能系统100依照设计值，所能提供的最大功率或最大总电量，也就是储能系统100的设计容量。设计容量储能系统20是由N个设计容量电池储能柜(RackN)并联组成，又每一设计容量电池储能柜(RackN)具有储能柜电池模块管理系统(RBMS)，其是与能源管理系统10(EMS)控制信号连接。
递补容量储能系统30，其是在设计容量储能系统20以外，又额外附加的递补容量电池储能柜(RackM)，其主要用途是对储能系统100的整体健康度进行调节，增加低健康度电池储能柜可以休息的次数，借此大幅降低电池木桶效应的影响，以使储能系统100的总电量及使用寿命，得以有效的增加。
递补容量储能系统30具有M个递补容量电池储能柜(RackM)，其并联于设计容量电池储能柜(RackN)，又每一M个递补容量电池储能柜(RackM)亦具有储能柜电池模块管理系统(RBMS)，其是与能源管理系统10(EMS)控制信号连接；上述的N为大于一的正整数，M为大于或等于一的正整数，又N加M的总数为T。
<<储能系统控制方法第一S100实施例>>
如图4-1所示，本实施例又提供一种增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法一S100，以下简称储能系统控制方法一S100，其是执行于上述的能源管理系统10中，其包括下列步骤：执行正常任务排程S10；执行查弱排程S20；以及执行特殊任务排程S30。
执行正常任务排程S10，其是在不区分设计容量电池储能柜(RackN)及递补容量电池储能柜(RackM)请况下，对T个电池储能柜，每次依序使用T减M个电池储能柜，总计进行Y次充放电排程，其中Y为大于或等于2的正整数。
又第一正常任务排程S10，亦在不区分设计容量电池储能柜(RackN)或递补容量电池储能柜(RackM)的情况下，以每次轮休M个电池储能柜的方式，在使输出的功率符合设计容量的前题下，每次将N个电池储能柜纳入充放电排程，并执行Y次充放电排程，以便得知每一电池储能柜的健康状态。
执行查弱排程S20，其是对T个电池储能柜进行健康度评估，并找出健康度最弱的M个低健康度电池储能柜及N个优质健康度电池储能柜；在执行正常任务排程S10后，能源管理系统10就可以由得知每一电池储能柜的健康状态后，接着就可以检查出，健康度最弱的M个低健康度电池储能柜及N个优质健康度电池储能柜。
在考量使用汰役电池的储能系统中，部份或全部的电池储能柜是由汰役电池组成，对应施行本专利方法，当这些寿命品质相对偏低或不稳定的汰役电池储能柜起参加第一正常任务排程后，就可以在查弱排程中很容易的被挑出，而且在特殊任务排程中剔除，不参加充放电循环，借此使得储能系统100通过平均减少使用寿命偏低的汰役电池柜，却能让储能系统总电量及使用寿命更能有效提升。
执行特殊任务排程S30，其是对N个优质健康度电池储能柜，进行至少一次的充放电排程排程，由于第一特殊任务排程已经排除M个低健康度电池储能柜，因此可以使M个低健康度电池储能柜获得休息机会，此外也可以避免M个低健康度电池储能柜所产生的电池木桶效应，其对储能系统100，所造成的总电量及使用寿命的影响。
为了能更具题的说明，因此以储能系统100，在各种设计容量电池储能柜数量N、递补容量电池储能柜数量M、及充放电排程数量Y…等条件下，其各种储能系统100控制方法实施例，进行说明如下，又图4-2至图4-5中，X表示轮休，√表示执行充放电排程：
如图4-2所示，其第一正常任务排程S10的执行，是对总数为6(T＝6)的电池储能柜，每次依序使用5(N＝5)个电池储能柜，总计进行6(Y＝6)次的充放电排程。又执行正常任务排程S10时，每次轮休1(M＝1)个电池储能柜，并维持5(N＝5)个电池储能柜执行充放电排程，以符合设计容量所需的功率，并可在执行6(Y＝6)次充放电排程后，得知每一电池储能柜的健康状态。
在执行查弱排程S20时，其是对6(T＝6)个电池储能柜进行健康度评估，并找出健康度最弱的编号3电池储能柜(M＝1)，为低健康度电池储能柜，又其它5个(N＝5)电池储能柜，为优质健康度电池储能柜。
在执行特殊任务排程S30时，其是对上述5(N＝5)个优质健康度电池储能柜，进行一次的充放电排程排程，并使编号3电池储能柜获得休息机会，以避免编号3电池储能柜所产生的电池木桶效应，其对储能系统100造成总电量及使用寿命的不良影响。
如图4-3所示，其第一正常任务排程S10的执行，是对总数为6(T＝6)的电池储能柜，每次依序使用5(N＝5)个电池储能柜，总计进行9(Y＝9)次的充放电排程。又执行正常任务排程S10时，每次轮休1(M＝1)个电池储能柜，并维持5(N＝5)个电池储能柜执行充放电排程，以符合设计容量所需的功率，并可在执行9(Y＝9)次充放电排程后，得知每一电池储能柜的健康状态。
在执行查弱排程S20时，其是对6(T＝6)个电池储能柜进行健康度评估，并找出健康度最弱的编A1电池储能柜(M＝1)，为低健康度电池储能柜，又其它5个(N＝5)电池储能柜，为优质健康度电池储能柜。
在执行特殊任务排程S30时，其是对上述5(N＝5)个优质健康度电池储能柜，进行一次的充放电排程排程，并使编号A1电池储能柜获得休息机会，以避免编号A1电池储能柜所产生的电池木桶效应，其对储能系统100造成总电量及使用寿命的不良影响。
如图4-4所示，其第一正常任务排程S10的执行，是对总数为7(T＝7)的电池储能柜，每次依序使用5(N＝5)个电池储能柜，总计进行Y次的充放电排程。又执行正常任务排程S10时，每次轮休2(M＝2)个电池储能柜，并维持5(N＝5)个电池储能柜执行充放电排程，以符合设计容量所需的功率，并可在执行Y次充放电排程后，得知每一电池储能柜的健康状态。
在执行查弱排程S20时，其是对6(T＝6)个电池储能柜进行健康度评估，并找出健康度最弱的编号1及4电池储能柜(M＝2)，为低健康度电池储能柜，又其它5个(N＝5)电池储能柜，为优质健康度电池储能柜。
在执行特殊任务排程S30时，其是对上述5(N＝5)个优质健康度电池储能柜，进行一次的充放电排程排程，并使编号1及4电池储能柜获得休息机会，以避免编号1及4电池储能柜所产生的电池木桶效应，其对储能系统100造成总电量及使用寿命的不良影响。
如图4-5所示，其第一正常任务排程S10的执行，是对总数为6(T＝6)的电池储能柜，每次依序使用5(N＝5)个电池储能柜，总计进行4(Y＝4)次的充放电排程。又执行正常任务排程S10时，每次轮休1(M＝1)个电池储能柜，并维持5(N＝5)个电池储能柜执行充放电排程，以符合设计容量所需的功率，并可在执行4(Y＝4)次充放电排程后，得知每一电池储能柜的健康状态。
在执行查弱排程S20时，其是对6(T＝6)个电池储能柜进行健康度评估，并找出健康度最弱的编3电池储能柜(M＝1)，为低健康度电池储能柜，又其它5个(N＝5)电池储能柜，为优质健康度电池储能柜。
在执行特殊任务排程S30时，其是对上述5(N＝5)个优质健康度电池储能柜，进行一次的充放电排程排程，并使编号3电池储能柜获得休息机会，以避免编号3电池储能柜所产生的电池木桶效应，其对储能系统100造成总电量及使用寿命的不良影响。
<<储能系统控制方法第二S200实施例>>
如图5所示，本实施例又提供一种增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法二S200，以下简称储能系统控制方法二S200，其是执行于上述的能源管理系统10中，其包括下列步骤：执行第二正常任务排程S110；进行功率检查S120；执行查弱排程S20；以及执行特殊任务排程S30；其中Y为大于或等于2的正整数。
执行第二正常任务排程S110，其是对T个电池储能柜，每次依序使用T减M个电池储能柜，其具体方式与储能系统100控制方法第一实施例相同，但是不包含有关『总计进行Y次充放电排程』的实施内容。
进行功率检查S120，其是检查能源管理系统10，判断储能系统100的总输出或总输入功率时，是否高于特定值；进行功率检查是动态的检查储能系统100的总输出或总输入功率，以做为安排电池储能柜轮休的依据，进而有效的减少电池的木桶效应。
执行查弱排程S20，其是当储能系统100的总输出或总输入功率高于特定值时，对T个电池储能柜进行健康度评估，并找出健康度最弱的M个低健康度电池储能柜及N个优质健康度电池储能柜；其中有关『对T个电池储能柜进行健康度评估，并找出健康度最弱的M个低健康度电池储能柜及N个优质健康度电池储能柜』，其具体实施方式与储能系统100控制方法第一实施例相同，因次不再赘述。
执行特殊任务排程S30，其是对N个优质健康度电池储能柜，进行至少一次的排程，其具体实施方式与储能系统100控制方法第一实施例相同，因次不再赘述。
除了上述各种实施例外，本发明又提供一种执行如增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法一S100的软件，及一种内储程序的电脑可读取记录媒体，当数字运算系统载入该程序后，可以执行如增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法一S100的软件。
此外，本实施例又提供一种执行如增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法二S200的软件，及一种内储程序的电脑可读取记录媒体，当数字运算系统载入该程序后，可以执行如增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法二S200的软件。
上述的数字运算系统可以为能源管理系统10、电脑、或者是嵌入式系统。
惟上述各实施例是用以说明本发明的特点，其目的在使熟习该技术者能了解本发明的内容并据以实施，而非限定本发明的专利保护范围，故凡其他未脱离本发明所揭示的精神而完成的等效修饰或修改，仍应包含在以下所述的申请专利范围中。
Claims (9)
1.一种增加总电量及使用寿命的储能系统，其特征在于，包括：
能源管理系统；
设计容量储能系统，其是由N个设计容量电池储能柜并联组成；以及
递补容量储能系统，其具有M个递补容量电池储能柜，其并联于所述设计容量电池储能柜；
其中每一该设计容量电池储能柜及每一该递补容量电池储能柜，分别具有储能柜电池模块管理系统，且与该能源管理系统控制信号连接；
其中该N为大于一的正整数，该M为大于或等于一的正整数，又该N加该M的总数为T。
2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，每一该设计容量电池储能柜，其是由多个电池模块串联组成，又每一该电池模块具有电池管理系统，其是与该储能柜电池模块管理系统控制信号连接。
3.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，每一该M个递补容量电池储能柜，其是由多个电池模块串联组成，又每一该电池模块具有电池管理系统，其是与该储能柜电池模块管理系统控制信号连接。
4.一种增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法一，其是执行于权利要求1的该能源管理系统中，其特征在于，包括下列步骤：
执行第一正常任务排程，其是对该T个电池储能柜，每次依序使用T减M个电池储能柜，总计进行Y次充放电排程；
执行查弱排程，其是对该T个电池储能柜进行健康度评估，并找出健康度最弱的M个低健康度电池储能柜及N个优质健康度电池储能柜；以及
执行特殊任务排程，其是对该N个优质健康度电池储能柜，进行至少一次的排程；
其中该Y为大于或等于2的正整数。
5.一种增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法二，其是执行于权利要求1的该能源管理系统中，其特征在于，包括下列步骤：
执行第二正常任务排程，其是对该T个电池储能柜，每次依序使用T减M个电池储能柜；
进行功率检查，其是检查该能源管理系统，判断该储能系统的总输出或总输入功率时，是否高于特定值；
执行查弱排程，当高于特定值时，对该T个电池储能柜进行健康度评估，并找出健康度最弱的M个低健康度电池储能柜及N个优质健康度电池储能柜；以及
执行特殊任务排程，其是对该N个优质健康度电池储能柜，进行至少一次的排程；
其中该Y为大于或等于2的正整数。
6.一种执行如权利要求4所述的增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法一的软件。
7.一种内储程序的电脑可读取记录媒体，其特征在于，当数字运算系统载入该程序后，能够执行如权利要求6所述的软件。
8.一种执行如权利要求5所述的增加总电量及使用寿命的储能系统控制方法二的软件。
9.一种内储程序的电脑可读取记录媒体，其特征在于，当数字运算系统载入该程序后，能够执行如权利要求8所述的软件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311728684.2A CN117936939A (zh) | 2023-12-15 | 2023-12-15 | 增加总电量及使用寿命的储能系统/方法/软件记录媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311728684.2A CN117936939A (zh) | 2023-12-15 | 2023-12-15 | 增加总电量及使用寿命的储能系统/方法/软件记录媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117936939A true CN117936939A (zh) | 2024-04-26 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311728684.2A Pending CN117936939A (zh) | 2023-12-15 | 2023-12-15 | 增加总电量及使用寿命的储能系统/方法/软件记录媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117936939A (zh) |
-
2023
- 2023-12-15 CN CN202311728684.2A patent/CN117936939A/zh active Pending
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