[发明专利]一种电力系统储能站中锂离子电池的剩余电量校正方法

摘要

本发明涉及一种电力系统储能站中锂离子电池的剩余电量校正方法，属于电网电池储能管理技术领域。本方法充分考虑电池组中存在电池单体电压不均衡、电池单体老化而引起的容量衰减的问题，并采取有效的电池单体均衡、更换措施，以此为基础对电池组进行两步充电以标定剩余电量上限，进行两步放电以标定剩余电量下限，并计算得到电池的可用容量，实现了含多电池单体的电池组剩余电量校正，有助于提高储能电池的利用率，延长电池组的使用寿命。

主权项

一种电力系统储能站中锂离子电池的剩余电量校正方法，其特征在于，该剩余电量校正方法包括以下步骤：(1)对电力系统储能站中的由n个电池单体串联形成的电池组进行充电或放电，充电功率或放电功率为储能站规定的电池组额定功率，使得电池组达到剩余电量SOC为50％，利用电池厂家提供的电池充放电电压变化曲线和电池组的平均单体电压按照负载电压法，估计得到电池组剩余电量SOC：SOC0.5=f(u‾0.5,i),]]>其中，SOC0.5表示电池组的剩余电量SOC为50％，函数f为电池厂家提供的电池充放电电压变化曲线的函数表达式，i为与电池组额定功率相对应的电流；(2)使上述步骤(1)中的电池组在SOC0.5下静置，静置30分钟后对组成电池组的n个电池单体进行电压均衡，使得所有电池单体的电压趋于一致，令均衡后电池单体的最大电压为umax|0.5,按照负载电压法，计算得到具有最大电压的电池单体的剩余电量，记为SOCmax|0.5，并计算SOCmax|0.5与电池组的剩余电量SOC0.5的差值ΔSOCmax|0.5：ΔSOCmax|0.5=SOCmax|0.5-SOC0.5=f(umax|0.5,i=0)-f(u‾0.5,i=0);]]>(3)设定电池单体的充电截止电压，以储能站规定的电池组额定功率对步骤(2)的电池组进行充电，直至电池组中有一个电池单体达到充电截止电压，停止对电池组充电，按照负载电压法，分别计算停止充电时刻的电池组的剩余电量SOC及各电池单体的剩余电量SOCk：{SOC1-=f(u‾1-,i)SOCk|1-=f(uk|1-,i),k=1,2,...,n,]]>其中，SOC1‑为电池组在额定功率下充电至充电截止电压时的剩余电量SOC，SOCk|1‑为第k个电池单体在额定功率下充电至充电截止电压时的剩余电量，为电池组在额定功率下充电至充电截止电压时的平均单体电压，uk|1‑为第k个电池单体在额定功率下充电至充电截止电压时的电压，将SOCk|1‑(k＝1～n)分别与SOC1‑进行比较，若SOCk|1‑(k＝1～n)与SOC1‑的差值大于20％，或该差值大于上述步骤(2)中的ΔSOCmax|0.5两者中的较大者，则更换第k个电池单体，用于更换的电池单体满足以下要求：|SOCk|1‑‑SOC1‑|<5％；若SOCk|1‑(k＝1～n)与SOC1‑的差值小于或等于20％，或该差值小于或等于步骤(2)中的ΔSOCmax|0.5两者中的较大者，则不更换第k个电池单体；(4)以储能站设定的电池组最小功率，对上述步骤(3)中的电池组进行充电，直至电池组中有一个电池单体达到步骤(3)中的充电截止电压，停止对电池组充电，并在此状态下进行静置，静置30分钟后对电池组中的n个电池单体进行电压均衡，均衡由电池管理系统的均衡模块实现或通过外部均衡电路实现，使得所有电池单体的电压趋于一致，令均衡后电池单体的最小电压为umin|1,按照负载电压法，计算具有最小电压的电池单体的剩余电量SOCmin|1，并计算SOCmin|1与电池组的剩余电量SOC1的差值ΔSOCmin|1：ΔSOCmin|1=SOCmin|1-SOC1=f(umin|1,0)-f(u‾1,0);]]>(5)设定电池单体的放电截止电压，以储能站规定的电池组额定功率对步骤(4)的电池组进行放电，直至电池组中的有一个电池单体达到放电截止电压，停止对电池组放电，按照负载电压法，分别计算停止放电时刻的电池组的剩余电量SOC及各电池单体的剩余电量SOCk：SOC0+=f(u‾0+,i)SOCk|0+=f(uk|0+,i),k=1,2,...,n,]]>其中，SOC0+为电池组在额定功率下放电至放电截止电压时的剩余电量SOC，SOCk|0+为第k个电池单体在额定功率下放电至放电截止电压时的剩余电量，为电池组在额定功率下放电至放电截止电压时的平均单体电压，uk|0+为第k个电池单体在额定功率下放电至放电截止电压时的电压，将SOCk|0+(k＝1～n)分别与SOC0+对较，若SOCk|1‑与SOC1‑的差值小于‑20％，或改差值小于步骤(4)中的ΔSOCmin|1两者中的较小者，则更换第k个电池单体，英语更换的电池单体满足以下要求：|SOCk|0+‑SOC0+|<5％；若SOCk|1‑(k＝1～n)与SOC1‑的差值大于或等于‑20％，或该差值大于或等于上述步骤(4)中的ΔSOCmin|1两者中的较小者，则不更换第k个电池单体；(6)以储能站规定的电池组额定功率进行对步骤(5)中的电池组进行充电，使得电池组达到剩余电量SOC为50％，并在此状态下进行静置，静置30分钟后对组成电池组的n个电池单体进行电压均衡，均衡由电池管理系统的均衡模块实现或通过外部均衡电路实现，使得所有电池单体的电压趋于一致；(7)以储能站规定的电池组额定功率进行对步骤(6)中的电池组进行充电，直至电池组中的任意一个电池单体达到步骤(3)中的充电截止电压，停止对电池组充电，并在此状态下进行静置10分钟，以储能站规定的电池组最小功率对电池组进行充电，直至电池组中有一个电池单体达到步骤(3)中的充电截止电压，此时标定电池组的剩余电量SOC为100％；(8)以储能站规定的电池组额定功率进行对步骤(7)中的电池组进行放电，直至电池组中的任意一个电池单体达到步骤(5)中的放电截止电压，停止对电池组放电，并在此状态下静置10分钟，以储能站规定的电池组最小功率对电池组进行放电，直至电池组中有一个电池单体达到步骤(5)中的放电截止电压，此时标定电池组的剩余电量SOC为0％；(9)电池组在步骤(8)中的放电过程放出的电量累积值标定为电池组的可用容量Qremain：