应用于电池能量存储系统主控制模式的电池SOC管理方法技术方案

本发明专利技术涉及一种应用于电池能量存储系统主控制模式的电池SOC管理方法，包括步骤：步骤1、设计主控制模式模拟方案；步骤2、建立电池模型；步骤3、设计衰减控制方法；步骤4、设计SOC管理方法。本发明专利技术的有益效果是：提出一种应用于BESS主控制模式的模拟方案，建立电池模型，设计SOC管理方法，对于精确估计BESS的使用寿命和估算经济效益至关重要；仿真结果表明，电池模型的选择直接影响PCR工作模式的性能；针对传统衰减控制方法的缺点，本发明专利技术提出有效的SOC管理方法，提高PCR工作模式的整体性能，但电池的平均充放电倍率较高，循环次数增加；本发明专利技术将循环特性、温度、电化学特性等因素引入电池寿命模型，使SOC估计结果更加精确，同时减少算法复杂度。

Battery SOC management method applied to the main control mode of battery energy storage system

【技术实现步骤摘要】
应用于电池能量存储系统主控制模式的电池SOC管理方法
本专利技术涉及锂电池储能管控领域，尤其包括一种应用于电池能量存储系统主控制模式的电池SOC管理方法。更具体地说，它涉及一种并网型锂电池储能系统的主控制模式模拟方案、锂电池等效模型和提高电池使用寿命的SOC管理方法。
技术介绍
并网型电池储能系统(BESS)广泛应用于电网电力系统中，目的是逐步从集中式发电系统转变为分散式发电系统。BESS具有高功率和快速响应的特点，特别是主控制模式(PCR)能够适用于不同的电网需求，该模式的工作过程可以自动激活，并由频率衰减算法控制。BESS的关键组成部分包括PCR控制器、能量管理系统(EMS)和电池管理算法，工作过程中存在能量损失现象，导致电池SOC值不稳定波动，引起BESS工作中断。电池储能系统在PCR工作模式下，模拟电池动态响应的经验模型精度不够，包括损耗、容量衰减、LOR(LossofRegulation)等性能评估不足。实际应用中，BESS可以随时接入公用电网，对BESS系统的控制策略提出较高要求。Thien等人分析不同电池技术组成的PCR模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.应用于电池能量存储系统主控制模式的电池SOC管理方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、设计主控制模式模拟方案：给定输入信号为频率动态分析值，将频率动态分析值输入BESS/PCR模型；BESS/PCR模型包括模拟BESS运行所需的所有子模型：控制模型、校准模型、逆变器模型和电池模型；所述控制模型、校准模型、逆变器模型和电池模型组成SOC管理方法的计算过程；输出信号为PCR可靠性分析结果；/n步骤2、建立电池模型：建立经验模型、电路模型和寿命模型三种电池等效模型，根据模型特性和复杂性选择不同的电池参数，利用实验得到的数据确定模型参数值；/n步骤3、设计衰减控制方法；表征衰减控制规律的三个...

【技术特征摘要】
1.应用于电池能量存储系统主控制模式的电池SOC管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、设计主控制模式模拟方案：给定输入信号为频率动态分析值，将频率动态分析值输入BESS/PCR模型；BESS/PCR模型包括模拟BESS运行所需的所有子模型：控制模型、校准模型、逆变器模型和电池模型；所述控制模型、校准模型、逆变器模型和电池模型组成SOC管理方法的计算过程；输出信号为PCR可靠性分析结果；
步骤2、建立电池模型：建立经验模型、电路模型和寿命模型三种电池等效模型，根据模型特性和复杂性选择不同的电池参数，利用实验得到的数据确定模型参数值；
步骤3、设计衰减控制方法；表征衰减控制规律的三个参数为：死区DB，定义为标称频率周围的小频带；衰减角σ，定义为曲线斜率；校准频带定义为无张力的最大向上或向下功率；
步骤4、设计SOC管理方法；将衰减控制曲线应用于电池SOC管理方法，采用固定衰减参数的衰减控制技术，SOC参考值设定为固定值，设计管理方法如下：
1)死区法：利用死区的频率范围，根据功率设定值Pcell使电池SOC值达到参考值，并灵活选择恢复过程中的最大交换功率值；基于PCR中断的SOC复位过程，决定终端的逻辑因素为饱和极限值、激活因子和交换功率；当达到饱和极限时，激活因子开启，电池开始吸收或释放能量以达到SOC设定值；
2)可变衰减法：该模式下不设定功率值，衰减角度σ根据SOC值进行修正；控制器接收电极频率和SOC值，并通过控制平面来估计衰减校正因子DF；当SOC减小时DF取值应满足以下条件：当Δf为正时，DF逐渐减小，复位SOC值；当Δf为负时，DF逐渐增加，减少SOC值；利用DF计算衰减角度σ，利用衰减角度σ门限值计算DF值。


2.根据权利要求1所述的应用于电池能量存储系统主控制模式的电池SOC管理方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：
步骤2.1、建立经验模型，根据校准模型拟合的动态功率变化值输入电池模型，计算电池实际功率变化值



上式中，ηch为电池的充电效率，ηdisch为电池的放电效率；根据ηch和ηdisch计算实际功率变化值，ηch和ηdisch取决于电池的工作效率，通过实验数据测量拟合计算ηch和ηdisch；基于电池额定功率Pn和额定能量En，计算SOC变化值：



上式中，表示t到t+1时间段的SOC变化值，为实际功率变化值，ΔSOC为SOC变化值；基于库仑计数的SOC模型，校准能量值EPCR计算公式为：



上式中，t取值为任意start到end，为动态功率变化值，Pn为电池额定功率；当电池在充电和放电过程中达到容量饱和状态时，将未释放能量Ep作为EPCR的一部分进行计算，公式如下：



上式中，SOCmin为电池SOC最小值，SOCmax为电池SOC最大值，为动态功率变化值，Pn为电池额定功率；BESS性能评价指标LOR的计算公式如下：



步骤2.2、建立电路模型，电路模型通过阻抗和电容等效模型，评估电池内部电化学效应包括电磁效应，双层效应和电荷转移效应；电路模型的总阻抗为Zcell，RΩ为电磁特性等效欧姆内阻，CDL,1为双层电荷转移等效电容1，CDL,2为双层电荷转移等效电容2，RC,T1为电荷转移等效电阻1，RC,T2为电荷转移等效电阻2，CD,T为电解液扩散等效电容，CD,R为电极扩散等效电容，CD,T的对应等效电阻为Rl,T，CD,R的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪秋婷，沃奇中，戚伟，肖铎，刘泓，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33