[发明专利]适于参数不一致性明显的大规模电池组建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池储能建模技术领域，尤其涉及一种适用于参数不一致性明显的大规模电池组建模方法。

背景技术

随着电池技术的发展与电池成本的降低，以电池为储能介质的大规模储能系统正在逐渐应用于电力系统当中。随着电池系统规模的增大，电池储能系统的管理与控制难度提高，需要一种适用于大规模储能系统的建模方法。

现有的储能系统建模中，往往忽略系统内部的参数差异，将整个系统简化为一个单元进行等效。但是，由于电池生产工艺的复杂，电池组中各个单体难以做到参数的完全相同。随着系统规模的增大，不一致性对电池系统的控制影响也会增大。这需要一种能够考虑到电池内部参数差异，并且适合于大规模电池系统的建模方法。

发明内容

为解决大规模电池储能系统中不一致性对系统控制与电池管理的影响，本发明提出一种适于参数不一致性明显的大规模电池组建模方法。该方法能够对大规模电池储能系统在考虑不一致性情况下建模，建模精度高，并且操作方式简单，适合于大规模电池系统的应用。

本发明的解决解决方案如下：

一种适用于参数不一致性明显的大规模电池组建模方法，包括如下步骤：

步骤①：对电池组的各个单体进行HPPC测试，得到电池组各个单体的在HPPC测试条件下的电压电流曲线；

步骤②：采用电池加速老化方法对电池组的典型单体进行循环寿命测试，得到老化测试结果；

所述的典型单体是指在由k种规格的电池单体构成的电池储能系统中，参考HPPC测试结果，在每一个规格的电池单体中选择一个性能处于平均水平的单体，该单体即为典型单体；

步骤③：对电池单体HPPC测试结果进行参数识别，得到电池参数与SOC关系；认为每种规格的电池在老化过程中个，参数变化的比例与典型单体相同，得到典型单体参数与SOH的关系；结合步骤①及步骤②的测试结果，建立电池参数与SOC及SOH的二维表格；

步骤④：参考步骤②中老化测试结果、应用对建模精度的要求及电池储能系统的运行特点，设定电池参数的更新周期；

步骤⑤：在电池储能系统未启动时，通过电池管理系统读取当前各个单体的开路电压，通过所述的步骤①HPPC测试结果，得到当前各个单体的初始SOC；

步骤⑥：对每个单体使用等效电路模型建模，将各个单体的等效电路模型按照电池组中实际连接方式连接，用于对整个储能系统电压或电流的估计；

步骤⑦：当运行时间达到步骤④的更新周期时，通过在线监测或离线检测测定当前电池储能系统新的运行参数，则返回步骤⑥；

当运行时间没有达到步骤④的更新周期时，不更新电池参数，继续运行步骤⑥；

所述的等效电路模型建模是内阻模型、戴维南模型、PNGV模型或GNL模型。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)该模型可以为电池储能系统的控制提供更详细的参考。当前的电池系统模型忽略电池组内部参数差异，容易造成个别单体的过充或过放，这会造成电池储能系统的寿命缩短，老化加快。而本发明提出的电池组模型考虑每个单体参数差异，有效防止个别单体的过充或过放的发生。

2)该模型可以为电池储能系统的优化设计提供依据。在忽略电池组内部参数差异的情况下，电池组电压估计并不准确，当前模型容易造成控制系统偏差。而本发明提出的电池组模型充分考虑各个单体参数差异，对电池组电压估计更加准确。

3)当前电池组建模测试复杂，需要进行多种测试过程，耗时长，不适合大规模电池储能系统的应用。而本发明提出的电池模型测试方法简单，可以方便扩展为在线监测，适合大规模电池储能系统的应用。

附图说明

图1是本发明适用于参数不一致性明显的大规模电池组建模方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施过程进行详细说明。

本发明一共包括两个阶段：

阶段一：参数测试阶段。在本阶段中，将对电池组的中参数特性进行测试与标定，为下一阶段建模提供数据支持。

步骤①：对电池组各个单体进行混合脉冲功率特性测试(Hybrid Pulse Power Characteristic，HPPC)测试。HPPC测试可以确定电池组各个参数与荷电状态(State of Charge,SOC)的关系，为电池组动态特性的描述提供数据参考。虽然整个电池系统规模较大，但单次HPPC测试用时较短，故整个储能系统的测试时间可以接受。