一种储能电站电池的SOC校准方法
技术领域
本发明属于电池管理技术领域,更具体的说,尤其涉及一种储能电站电池的SOC校准方法。
背景技术
峰谷电价等相关政策的实施,使得电动汽车和储能电站领域的储能系统得到了更为广泛的应用和深入的研究;为了防止储能系统中电池的过充过放,保障其使用安全性,并延长使用寿命,现有技术通常采用电池管理系统(Battery Management System,BMS)对储能电池荷电状态(State-Of-Charge,SOC)进行估算。理想情况下,电池单体的典型充电曲线和放电曲线如图1a和图1b所示,然而实际应用中,由于受到电池运行工况、种类、充放电方式以及温度等影响,其相应电压下对应的SOC通常会与理想情况下产生偏差。
目前,使用最多的储能电池SOC值估算方法是安时积分估算法,但该方法中存在初始状态值不确定性与累积误差,使得采用安时积分法对SOC进行估算的准确率低,而长时间误差积累将有可能会造成电池的过充过放问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种储能电站电池的SOC校准方法,用于提高SOC估算的准确率,从而避免电池的过充过放的问题。
为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
本发明公开了一种储能电站电池的SOC校准方法,包括:
判断储能电站电池是否满足校准条件;
若判断出所述储能电站电池满足校准条件,则以特定倍率对所述储能电站电池进行放电至单向禁放,并将单向禁放时电压对应的SOC值置0;
以特定倍率对所述储能电站电池进行充电至单向禁充,并将单向禁充时电压所对应的SOC值置1;
对单向禁放到单向禁充过程中的充电电量进行计算,并以所述充电电量作为校准后的电池总容量值。
可选地,在上述储能电站电池的SOC校准方法中,所述判断储能电站电池是否满足校准条件,包括:
判断当前时间是否为所述储能电站电池的校准时间点;
若当前时间为所述储能电站电池的校准时间点,则判定所述储能电站电池满足校准条件;
若当前时间不为所述储能电站电池的校准时间点,则判定所述储能电站电池不满足校准条件。
可选地,在上述储能电站电池的SOC校准方法中,在判定所述储能电站电池满足校准条件之前,还包括:
若当前时间为所述储能电站电池的校准时间点,则计算所述储能电站电池在充电过程和放电过程中的参数误差;
判断所述储能电站电池在充电过程和放电过程中的参数误差是否满足误差允许条件;
若所述储能电站电池在充电过程和放电过程中的参数误差不满足所述误差允许条件,则判定所述储能电站电池满足校准条件;
若所述储能电站电池在充电过程和放电过程中的参数误差满足所述误差允许条件,则判定所述储能电站电池不满足校准条件。
可选地,在上述储能电站电池的SOC校准方法中,所述计算储能电站电池在充电过程和放电过程中的参数误差,包括:
将所述储能电站电池的充电过程和放电过程分别划分为预设个数的区域;
获取每个区域内的理想充放电量和实际充放电量,满充的满充电压和满充基准电压,以及,满放的满放电压和满放基准电压;
计算充电过程每个区域内理想充电电量与实际充电电量之间的第一误差,放电过程每个区域内理想放电电量与实际放电电量之间的第二误差,满充电压与满充基准电压之间的满充单体误差,以及,满放电压与满放基准电压之间的满放单体误差。
可选地,在上述储能电站电池的SOC校准方法中,所述判断所述储能电站电池在充电和放电过程中的参数误差是否满足误差允许条件,包括:
判断所述第一误差、所述第二误差、所述满充单体误差以及所述满放单体误差超出相应允许范围的个数是否大于第一阈值;
若所述第一误差、所述第二误差、所述满充单体误差以及所述满放单体误差超出相应允许范围的个数大于第一阈值,则判定所述储能电站电池在充电和放电过程中的参数误差不满足误差允许条件;
若所述第一误差、所述第二误差、所述满充单体误差以及所述满放单体误差超出相应允许范围的个数小于等于第一阈值,则判定所述储能电站电池在充电和放电过程中的参数误差满足误差允许条件。
可选地,在上述储能电站电池的SOC校准方法中,在所述以特定倍率对所述储能电站电池进行放电至单向禁放之后,还包括静置预设时长;
在所述以特定倍率对所述储能电站电池进行充电至单向禁充之后,还包括静置预设时长。
可选地,在上述储能电站电池的SOC校准方法中,所述预设时长大于等于30分钟。
可选地,在上述储能电站电池的SOC校准方法中,在所述以特定倍率对所述储能电站电池进行放电至单向禁放之前,还包括:
判断所述储能电站电池的容配比值是否小于等于第二阈值;
若所述储能电站电池的容配比值小于等于第二阈值,则在确定处于所述储能电站非运行时间后,再以所述储能电站电池的各个电池组全部执行后续步骤;
若所述储能电站电池的容配比值大于第二阈值,则在确定处于所述储能电站低运行时间后,再以所述储能电站电池的各个电池组逐一执行后续步骤,直至所述储能电站电池的各个电池组全部完成SOC校准。
可选地,在上述储能电站电池的SOC校准方法中,若所述储能电站电池的容配比值小于等于第二阈值,则所述特定倍率为0.25C;若所述储能电站电池的容配比大于第二阈值,则所述特定倍率为0.5C。
从上述技术方案可知,在本发明提供的一种储能电站电池的SOC校准方法,首先判断储能电站电池是否满足校准条件;若判断出储能电站电池满足校准条件,则以特定倍率对储能电站电池进行放电至单向禁放,并将单向禁放时电压所对应的SOC值置0,进而以相应电压作为校准后的充电初始状态;再以特定倍率对储能电站电池进行充电至单向禁充,并将单向禁充时电压所对应的SOC值置1,进而以相应电压作为校准后的放电初始状态;然后,对单向禁放到单向禁充过程中的充电电量进行计算,并以所述充电电量作为校准后的电池总容量值,用于进行SOC估算,消除累积误差。无论储能电站电池受到实际应用环境中的何种影响,都能够根据上述过程得到符合实际情况的充放电初始状态以及电池总容量,进而实现对于储能电站电池的SOC校准,提高SOC估算的准确率,避免电池的过充过放的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a是电池单体的典型充电曲线;
图1b是电池单体的典型放电曲线;
图2是本发明实施例提供的储能电站电池的SOC校准方法的流程图;
图3是本发明实施例提供的储能电站电池的SOC校准方法中的判断储能电站电池是否满足校准条件的流程图;
图4是本发明实施例提供的储能电站电池的SOC校准方法中的另一判断储能电站电池是否满足校准条件的流程图;
图5是本发明实施例提供的储能电站电池的SOC校准方法中的另一计算储能电站电池在充电和放电过程中的参数误差的流程图;
图6是本发明实施例提供的储能电站电池的SOC校准方法中的判断储能电站电池在充电和放电过程中的参数误差是否满足误差条件的流程图;
图7是本发明实施例提供的储能电站电池额SOC校准方法中的静置预设时长的流程图;
图8是本发明实施例提供的储能电站电池的SOC校准方法中的确定储能电站电池的校准操作的流程图;
图9a是第一种典型负荷曲线;
图9b是第二种典型负荷曲线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中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。
在本申请中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明实施例公开了一种储能电站电池的SOC校准方法,以解决现有技术中通过安时积分对电池的SOC值进行估算时,由于初始值不确定性和累积误差,使得估算的准确率低,而长时间误差积累将会有可能会造成电池的过充过放问题。
请参见图2,该储能电站电池的SOC校准方法,包括:
S201、判断储能电站电池是否满足校准条件。
需要说明的是,储能电站电池不是每时每刻都需要进行SOC校准,而是在满足校准条件时,储能电站电池才需要进行SOC校准,在不满足校准条件是,储能电站电池与现有技术相同,接受BMS的正常控制即可。
判断储能电站电池是否满足校准条件,是为了确定储能电站电池接下来应该执行何种动作步骤。若判断出储能电站电池满足校准条件,则执行步骤S202,若判断出储能电站电池不满足校准条件,则返回步骤S201。
S202、以特定倍率对储能电站电池进行放电至单向禁放,并将单向禁放时电压所对应的SOC值置0。
以特定倍率对储能电站电池进行放电,使得将储能电站电池中的电量被释放,直到单向禁放。其中,单向禁放是指储能电站电池被禁止放电。被禁止放电的条件可以是:检测到储能电站电池中的电压下降到等于电压下限,则禁止储能电站电池再进行放电。
具体的,以特定倍率对储能电站电池进行放电,当BMS检测到储能电站电池中的电压下降到等于电压下限时,比如5%,则触发保护,储能电站电池单向禁放。实际应用中,该电压下限可以设置为大于0而小于10%的任意值;当然,该电压下限也可以为其他范围内的取值,视其应用环境而定,此处仅为一种示例,能够实现相应功能的取值均在本申请的保护范围内。
需要说明的是,特定倍率可以是0至1C之间的任意值,其中,特定倍率的取值越大,储能电站电池的放电能力越强。例如储能电站电池中的电量一定,特定倍率越大,将储能电站电池中的电量放电至单向禁放所需的时间越短;特定倍率越小,将储能电站电池中的电量放电至单向禁放所需的时间越长。
将单向禁放时电压所对应的SOC值0,进而以该电压下限作为校准后的充电初始状态,并将该SOC值作为校准后在充电过程中进行SOC估算时的初始值,使得充电过程的初始值明确,从而提高在充电过程中进行估算SOC的准确率。
S203、以特定倍率对储能电站电池进行充电至单向禁充,并将单向禁充时电压所对应的SOC值置1。
以特定倍率对储能电站电池进行充电,将电量存储在储能电站电池中,直到单向禁充。其中,单向禁充是指电量被禁止存储至储能电站电池中。电量被禁止存储的条件可以是:检测到储能电站中的电压上升到等于电压上限,则禁止储能电站电池再进行充电。
具体的,以特定倍率恒流对储能电站电池进行充电,当BMS检测到储能电站电池中的电压上升到等于电压上限时,比如95%,则触发保护,储能电站电池单向禁充。实际应用中,该电压上限可以设置为大于90%而小于100%的任意值;当然,该电压上限也可以为其他范围内的取值,视其应用环境而定,此处仅为一种示例,能够实现相应功能的取值均在本申请的保护范围内。
其中,此处的特定倍率也可以是0至1C之间的任意值,该特定倍率的取值越大,储能电站电池的充电能力越强。例如储能电站电池中的容量一定,特定倍率越大,对储能电站电池进行充电至单向禁充所需的时间越短;特定倍率越小,对储能电站电池进行充电至单向禁充所需的时间越长。
将单向禁充时电压所对应的SOC值置1,进而以该电压上限作为校准后的放电初始状态,并将该SOC值作为校准后在放电过程中进行SOC估算时的初始值,使得放电过程的初始值明确,从而提高在放电过程中进行估算SOC的准确率。
S204、对单向禁放到单向禁充过程中的充电电量进行计算,并以充电电量作为校准后的电池总容量值。
在实际运用中,对单向禁放到单向禁充过程中的充电电量进行计算所采用的公式为:
其中,i为单向禁放到单向禁充过程中的电流实时检测值;t0为单向禁放到单向禁充过程的开始时间,即放电至触发BMS保护的时间;t为单向禁放到单向禁充过程的结束时间,即充电至触发BMS保护的时间。
通过上述公式,将计算得的充电电量Cn,作为本次校准后、下一次校准前,进行SOC估算时相应算法中的电池总容量。
在实际运用中,BMS对储能电站电池的SOC值进行估算时,所采用的估算公式为:
其中,Cn为电池总容量,即上述校准过程得到的充电电量;SOCt t0为从t0时刻开始进行充放电,到t时刻的SOC值;在充电过程中初始值SOC0为0,在放电过程中初始值SOC0为1;i(t)为放电过程或者充电过程中的电流实时检测值;t0为放电过程或者充电过程的开始时间;t为放电过程或者充电过程的结束时间。
本实施例提供的储能电站电池的SOC校准方法,无论储能电站电池受到实际应用环境中的何种影响,都能够根据上述过程得到符合实际情况的充放电初始状态以及电池总容量,进而实现对于储能电站电池的SOC校准,提高SOC估算的准确率,避免电池的过充过放的问题。
可选的,在上述本发明实施例图2步骤S201中涉及的判断储能电站电池是否满足校准条件的过程,参考图3,示出了本发明实施例提供的判断当前时间是否为储能电站电池的校准时间点,包括以下步骤:
S301、判断当前时间是否为储能电站电池的校准时间点。
在本实施例中,判断当前时间是否为储能电站电池的校准时间点的一种实施方式是:获得当前时间和预设的校准时间点,判断当前时间和预设的校准时间点中任一校准时间点是否一致。
其中,若判断出当前时间和预设的校准时间点中任一校准时间点一致,则判断出当前时间为储能电站电池的校准时间点;若判断出当前时间和预设的校准时间点中任一校准时间点不一致,则判断出当前时间不为储能电站电池的校准时间点。
另一种实施方式是:获得当前时间、上一次校准时间和校准周期,计算当前时间和上一次校准时间的时间差值,判断时间差值是否等于校准周期。若判断出时间差值等于校准周期,则判定当前时间为储能电站电池的校准时间点,若判断出判断时间差值小于校准周期,则判定当前时间不为储能电站电池的校准时间点。或者,在每次校准之后都进行计时,当计时累计达到校准周期时,即判定当前时间为储能电站电池的校准时间点。
需要说明的是,校准时间点设置和校准周期与电池的种类相关,以磷酸铁锂电池为例,一个月校准一次为佳。如果电池使用年限久长,后期可以缩短校准周期。并且,校准周期或校准时间点可以由人为设置,视其具体应用环境而定,使本储能电站电池的SOC校准方法能够适用于多种类型的电池,均在本申请的保护范围内。
还需要说明的是,若当前时间为储能电站电池的校准时间点,则判定储能电站电池满足校准条件,即可执行步骤S202;若当前时间不为储能电站电池的校准时间点,则判定储能电站电池不满足校准条件,然后返回步骤S201。
更为优选的,在上述本发明实施例图3的基础之上,请参见图4,在判定储能电站电池满足校准条件之前,若当前时间为储能电站电池的校准时间点,则还包括以下步骤:
S401、计算储能电站电池在充电过程和放电过程中的参数误差。
计算储能电站电池在充电过程中的参数误差和储能电站电池在放电过程中的参数误差。
参数误差为理想参数与实际参数之间的误差,具体可以是理想参数和实际参数之间的差值,也可以是该差值与实际参数的比值,优选后者;不过实际应用中视其具体应用环境而定即可,均在本申请的保护范围内。
S402、判断储能电站电池在充电过程和放电过程中的参数误差是否满足误差允许条件。
在实际应用中,先获得充电过程和放电过程中的参数误差的取值,再判断在充电过程和放电过程中的参数误差的取值是否满足误差允许条件。其中,误差允许条件可以是参数误差的取值在预设范围内。
需要说明是,若储能电站电池在充电过程和放电过程中的参数误差不满足误差允许条件,则判定储能电站电池满足校准条件,即可执行步骤S202;若储能电站电池在充电过程和放电过程中的参数误差满足误差允许条件,则判定储能电站电池不满足校准条件,然后返回步骤S201。
在本实施例中,由于储能电站电池受到电池运行工况、种类、充放电方式以及环境的影响,因此,需要对储能电站电池的参数误差进行判断,如果参数误差满足误差允许条件,则说明储能电站电池在运行过程中受到的影响在允许范围内、不需要对储能电站电池进行校准;而若参数误差不满足误差允许条件,则说明储能电站电池在运行过程中受到的影响导致其SOC的估算偏差不在允许范围内、需要对储能电站电池进行校准;进一步的避免不必要的校准,从而使得对储能电站电池的管理更加便捷。
可选的,在上述本发明实施例图4步骤S401涉及的计算储能电站电池在充电过程和放电过程中的参数误差,请参见图5,具体可以包括以下步骤:
S501、将储能电站电池的充电过程和放电过程分别划分为预设个数的区域。
具体的,以预设个数是5为例进行说明:
参见图1a示出的典型充电曲线,将储能电站电池的充电过程划分得到的5个区域分别是:充电起始区域,记为ChgArea_init,该区域内电压抬升较快,SOC增加小于2%;充电拐点区1,记为ChgArea_inp1,该区域靠近起始区域,结束于电压快速抬升的拐点处;充电平台区域,记为ChgArea_plat,该区域持续的时间较久,建议选择SOC从50%到60%为测量周期;充电拐点区2,记为ChgArea_inp2,该区域起始于电压快速抬升的拐点处,SOC增加量为1%或者2%;充电结束区域,记为ChgArea_stop。
参见图1b示出的典型放电曲线,采用类似的划分方式将储能电站电池的放电过程划分得到的5个区域分别是:放电起始区域、放电拐点区1、放电平台区域、放电拐点区2以及放电结束区域。
S502、获取每个区域内的理想充放电量和实际充放电量,满充的满充电压和满充基准电压,以及,满放的满放电压和充满放基准电压。
其中,理想充放电量可以从典型充放电曲线中获取理想的SOC值,也可以是可充放电量;实际充放电量可以通过PCS(Power Conversion System,储能变流器)交流侧的实际计量结果乘以效率得到,或者,也可以在储能电站电池直流侧用测量装置获取。
满充的满充电压和满放的满放电压通过电压传感器即可检测得到,其中,满充基准电压通过对满充电压取平均值得到,满放基准电压通过对满放电压取平均值得到。需要说明的是,将SOC的允许范围的最大值对应的各个电池单体均衡电压确定为满充电压,将SOC的允许范围的最小值对应的各个电池单体均衡电压确定为满放电压;将储能电站电池在初始运行的一段时间内的满放电压和满充电压记录下来,其中,一段时间可以是30天;然后将这段时间内的满放电压取平均值作为满放基准电压,将这段时间内的满充电压取平均值作为满充基准电压。
S503、计算充电过程每个区域内理想充电电量与实际充电电量之间的第一误差,放电过程每个区域内理想放电电量与实际放电电量之间的第二误差,满充电压与满充基准电压之间的满充单体误差,以及,满放电压与满放基准电压之间的满放单体误差。
具体的,对充电过程中的每个区域:获得该区域的起始SOC值(或起始可充电量),记为SOC1(或ChgCap1);获得该区域的结束SOC值(或结束可充电量),记为SOC2(或ChgCap2)。通过PCS交流侧的实际计量结果乘以效率,或者,在储能电站电池直流侧用测量装置测量,获得该区域的起始和结束之间实际充电电量,记为ChgReal。然后,基于公式一:ChgErr1=ABS[(SOC2-SOC1)×SYS_CAP-ChgReal]/ChgReal,或者,基于公式二:ChgErr=ABS[(ChgCap1-ChgCap2)-ChgReal]/ChgReal,计算得到第一误差;其中SYS_CAP为电池集装箱的实际容量。
将充电过程中ChgArea_init、ChgArea_inp1、ChgArea_plat、ChgArea_inp2和ChgArea_stop各区域的误差值分别记为:ChgErr1、ChgErr2、ChgErr3、ChgErr4和ChgErr5。
计算放电过程每个区域内理想放电电量与实际放电电量之间的第二误差,与计算充电过程每个区域内理想充电电量与实际充电电量之间的第一误差的执行过程和原理相同,在此不再赘述。
其中,将放电过程中DchgArea_init、DchgArea_inp1、DchgArea_plat、DchgArea_inp2和DchgArea_stop各区域的误差值分别记为:DchgErr1、DchgErr2、DchgErr3、DchgErr4和DchgErr5。
并且,根据获得的满充电压和满充基准电压,基于公式ChgFullErr=ABS(CELL_VOLT_MAX-CELL_MAX_AVER)/CELL_MAX_AVE,计算得到满充单体误差,其中,ChgFullErr为满充单体误差,CELL_VOLT_MAX为满充电压、与SOC允许范围的上限相对应,CELL_MAX_AVER为满充基准电压。
根据获得的满放电压和满放基准电压,基于公式DchgEmptyErr=ABS(CELL_VOLT_MIN-CELL_MIN_AVER)/CELL_MIN_AVER,计算得到满放单体误差,其中,DchgEmptyErr为满放单体误差,CELL_VOLT_MIN为满放电压、与SOC允许范围的下限相对应,CELL_MIN_AVER为满放基准电压。
本实施例能够将储能电站电池的状态数字化,使得储能电站电池的状态一目了然。实际应用中,计算储能电站电池在充电过程和放电过程中的参数误差,并不仅限于上述方式,还可以通过不同个数的区域划分形式以及不同的数据采集及计算形式,得到能够表征储能电站电池状态的其他误差,视其具体应用环境而定,均在本申请的保护范围内。
与图5所示方法相对应的,步骤S402、判断储能电站电池在充电和放电过程中的参数误差是否满足误差允许条件,参见图6,具体包括以下步骤:
S601、判断第一误差、第二误差、满充单体误差以及满放单体误差超出相应允许范围的个数是否大于第一阈值。
实际应用中,需要先根据第一误差、第二误差、满充单体误差和满放单体误差的具体数值,判断第一误差、第二误差、满充单体误差和满放单体误差是否超出相应允许范围,再判断超出相应允许范围的个数是否大于第一阈值。其中,第一阈值可以是但不限于3。
在本实施例中,上述第一误差、第二误差、满充单体误差和满放单体误差与上述实施例图5中的对应的误差值相同,其中,第一误差值包括:ChgErr1、ChgErr2、ChgErr3、ChgErr4和ChgErr5;第二误差值包括:DchgErr1、DchgErr2、DchgErr3、DchgErr4和DchgErr5;满充单体误差包括:ChgFullErr;满放单体误差包括:DchgEmptyErr。
每个误差值对应的允许范围不同,本发明实施例中提供每个误差值的允许范围,如表1所示:
表1误差值的允许范围
序号 |
误差值名称 |
数值 |
允许范围 |
1 |
ChgErr1 |
|
≤8% |
2 |
ChgErr2 |
|
≤8% |
3 |
ChgErr3 |
|
≤10% |
4 |
ChgErr4 |
|
≤8% |
5 |
ChgErr5 |
|
≤8% |
6 |
DchgErr1 |
|
≤8% |
7 |
DchgErr2 |
|
≤8% |
8 |
DchgErr3 |
|
≤10% |
9 |
DchgErr4 |
|
≤8% |
10 |
DchgErr5 |
|
≤8% |
11 |
DchgEmptyErr |
|
≤8% |
12 |
DchgEmptyErr |
|
≤8% |
基于表1,对每一个误差值都判断其是否超出相应的允许范围,完成对所有误差值的判断之后,再判断超出允许范围的个数是否大于3;若超出允许范围的个数大于3,即第一误差、第二误差、满充单体误差以及满放单体误差超出相应允许范围的个数大于第一阈值,则判定储能电站电池在充电和放电过程中的参数误差不满足误差允许条件,即储能电站电池满足校准条件,需要执行步骤S202;若超出允许范围的个数小于等于3,即第一误差、第二误差、满充单体误差以及满放单体误差超出相应允许范围的个数小于等于第一阈值,则判定储能电站电池在充电和放电过程中的参数误差满足误差允许条件,即储能电站电池不满足校准条件,返回步骤S201。
实际应用中,该第一阈值的取值可以视其具体应用环境而定,并不仅限于3,表1所示的允许范围也仅是一种示例;对于储能电站电池的参数误差判断可以根据实际情况进行调整,比如仅对第一误差、第二误差、满充单体误差以及满放单体误差中的一个或者多个,而非全部,进行允许范围的比较判断,进而作为储能电站电池的参数误差判断结果,也属于本申请的保护范围。
可选的,在上述本发明实施例图2至6基础之上,本申请的另一实施例中,在步骤S202、以特定倍率对储能电站电池进行放电至单向禁放之后,参见图7(以在图2的基础上为例进行展示),还包括:S211、静置预设时长。
在静置过程中,储能电站电池不充电也不放电。
此时,通过静置预设时长,使得储能电站电池各个单体通过极化达到电压均衡之后,即状态稳定之后,再进行后续的步骤,从而使得避免由于储能电站电池状态不稳定而导致的校准误差。
同理,在步骤S203、以特定倍率对储能电站电池进行充电至单向禁充之后,还包括:S212、静置预设时长。
此次静置预设时长,可以为步骤S204提供一个启动机制,即在步骤S212完成之后即可启动步骤S204。
在实际应用中,较佳的,静置预设时长大于等于30分钟,也可以视其实际应用环境选择其他时长,能够实现上述功能的方案均在本申请的保护范围内。
可选的,在上述本发明实施例图2至7基础之上,本申请的另一实施例中,在以特定倍率对储能电站电池进行放电至单向禁放之前,请参见图8(以在图7的基础上为例进行展示),还包括以下步骤:
S801、判断储能电站电池的容配比值是否小于等于第二阈值。
需要说明的是,储能电站电池的容配比值是由储能电站电池的运用场景和负荷曲线来确定的。其中储能电站电池可以运用于多种场景,例如峰谷套利、需量管理、调峰调频和备电等,在不同的运用场景中,储能电站电池的容配比值不同,在峰谷套利和调峰调频的运用场景中的容配比值较高,在需量管理和备电的运用场景中的容配比值较低。
对于储能电站电池的不同应用场景,可以根据用电负荷曲线特性来确定储能电站电池的电池容配比值。由于不同行业的用电负荷是不尽相同的,因此负荷曲线也不尽相同,为了便于是说明,本实施例中,将对两种典型用电负荷曲线进行需量管理储能电站电池的容配比值说明:
请参见图9a,示出了第一种典型负荷曲线,该类负荷曲线是生活用电负荷曲线,也是最常见的用电负荷曲线。该负荷曲线中在9:00~12:00和14:00~16:00的用电量较大,用电高峰也在这两段时间段内,并且这两段时间段内的波动较为平稳。
这类负荷曲线所需要的储能电站电池容量的配值较小,比如容配比值为0.5MW/1MWh的储能电站电池即可。在对该类负荷进行需量管理时,需考虑负荷最大功率削减量与电池容量经济性,一般电池容量配值较小,只要对一天中某几个波动特别大的负荷进行需量管理就可以,在非上班期间可以对电池进行充电为佳。
请参见图9b,示出了第二种经典负荷曲线,该类负荷曲线是生产产业用电负荷曲线;根据图9b可知,该生产产业为非连续生产产业,该产业没有固定的用电时段,负荷波动较大,负荷尖峰较多,并且没有固定的负荷低谷。由于第二种负荷曲线的特性,该类负荷曲线所需的储能电站电池的容配比值较大,根据不同电池厂家的RACK值以及电池集装箱规格决定即可,使其可以满足快速削减负荷曲线大尖峰,同时满足电池长时间供电要求,例如该类储能电站电池可以采用容配比值为3MW/6MWh的储能电站电池,具体可以是将6个容配比值为0.5MW/1MWh的电池集装箱组成一个3MW/6MWh的储能电站电池。
在获得储能电站电池的容配比值之后,即可判断该储能电站的容配比值是否大于等于第二阈值。其中第二阈值可以是0.5MW/1MWh。
需要说明的是,若储能电站电池的容配比值小于等于第二阈值,则执行步骤S802,若储能电站电池的容配比值大于第二阈值,则执行步骤S803。
S802、在确定处于储能电站非运行时间后,再以储能电站电池的各个电池组全部执行后续步骤。
由于储能电站电池的容配比值小于等于第二阈值,说明了储能电站电池的负荷曲线与图9a第一种典型负荷曲线较为相似,因此在这类负荷曲线下,有固定的负荷低谷,由此基于负荷低谷确定出储能电站的非运行时间。例如第一种经典负荷曲线的非运行时间包括:负荷曲线低谷时、下班或节假日等不需要储能电站进行需量管理的时间段,处于待机或电池充电状态的时间段,储能电站用于峰谷套利时、在凌晨储能电站处于待机或电池充电状态的时间段等。
需要说明是的,由于储能电站电池的各个电池组全部执行的后续步骤中,包括放电至单向禁放,因此,在储能电站的非运行时间进行后续步骤,能够保证储能电站的正常运行,并且避免由于储能电站电池边供电边校准带来的误差值。
S803、在确定处于储能电站低运行时间后,再以储能电站电池的各个电池组逐一执行后续步骤,直至储能电站电池的各个电池组全部完成SOC校准。
由于储能电站电池的容配比值大于第二阈值,说明了储能电站电池的负荷曲线与图9b第二种典型负荷曲线较为相似,因此在这类负荷曲线下,没有固定的负荷低谷,由此无法基于负荷低谷确定出储能电站电池的非运行时间。不过可以对其负荷曲线按照功率进行分段,即在处于大尖峰的时段,储能电站电池的需量管理是满功率运行的;而处于波形波动较为平坦时,储能电站电池的需量管理是低功率运行;该低功率运行时间段叫做储能电站的低运作时间段。
需要说明是的,由于储能电站电池的各个电池组,即各个电池集装箱,逐一执行后续步骤包括单向禁放,因此,在储能电站的低运行时间进行后续步骤,能够保证储能电站的正常运行,并且尽量减小由于储能电站电池边供电边校准带来的误差值。同时,由于该类储能电站电池对应的负荷曲线的大尖峰较多,因此,需要各个电池组逐一执行放电、充电等后续步骤,即对每个电池组轮流校准,而非全储能电池同时校准,使得在执行后续步骤的过程中,若储能电站需大功率运作时,比如需量管理模式时的超大负荷启动、备电模式时的厂区停电,仅一个电池组处于电池校准状态,而其他电池组仍可以正常运行,使得避免储能电站工作模式失效的情况。
实际应用中的BMS可以做到对电芯、模组、电箱、电柜级别的充放电控制,但如果涉及到整个储能电站,BMS的控制级别还是电芯或是模组的话,工作量无疑是巨大的,因此,本实施例对储能电站电池SOC校准时,优选以单位电池集装箱,即电池组,为一整体对电池进行充放电控制。
本实施例根据储能电站的不同运用场景,执行不同的校准过程,提高本方法的适用性;同时,避免了因储能工作模式与电池组SOC校准时的耦合,而影响储能电站的经济效益。
可选的,在本发明另一实施例中,若储能电站电池的容配比值小于等于第二阈值,则设置其充放电的特定倍率为0.25C;若储能电站电池的容配比大于第二阈值,则设置其充放电的特定倍率为0.5C。
当储能电站电池的容配比值小于等于第二阈值时,在储能电站非运行时间段内,储能电站电池以0.25C恒流放电,直到BMS触发保护,储能电站电池单向禁放。储能电站电池以0.25C恒流充电,直到BMS触发保护,储能电站电池单向禁充。在实际运行过程当中,在储能电站电池单向禁放之后,可以将储能电站电池不充不放,静置30分钟,在储能电站电池单向禁充之后,可以将储能电站电池不充不放,静置30分钟。
当储能电站电池的容配比值大于第二阈值时,在储能电站电池低运行时间,控制储能电站电池中当前进行校准的一个电池组,先以0.5C恒流放电,直到BMS触发保护,电池组单向禁放,再以0.5C恒流充电,直到BMS触发保护,储能电站电池单向禁充。在实际运行过程当中,优选在电池组单向禁放之后,将电池组不充不放静置30分钟,并在电池组单向禁充之后,将电池组不充不放静置30分钟。然后通过计算实现对于该电池组的SOC校准。再判断是否完成储能电站电池中所有电池组的校准,若判断出完成储能电站电池中所有电池组的校准,则校准结束;若判断出未完成储能电站电池中所有电池组的校准,则对储能电站电池中下一个尚未进行校准的电池组,执行上述步骤。
需要说明的是,步骤S803中的电池组放电阶段,还可以考虑将电量在各个电池组之间之间转移的方式,使得该电池组可以实现快速放电,其他电池组快速充电,以备储能电站突然大功率运作工况,也可以供给负荷直接消纳。
本实施例根据容配比值的大小,通过对于特定倍率的设置,调节电池充放电流;具体的,在储能电站电池的容配比值小于等于第二阈值时的储能电站非运行时间内,以低电流进行电池充放,使SOC校准精度更高;而在储能电站电池的容配比值大于第二阈值时的储能电站低运行时间内,以大电流对各个电池组分别进行充放电,可以缩短每个电池组的SOC校准时长,使得在提高SOC校准准确度的同时,尽量减少对于储能电站运行的影响。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统或系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。