一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法技术

本发明专利技术涉及一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法，包括：获取光储充电站中光伏发电系统典型的全年发电数据；根据光伏发电系统典型的全年发电数据，结合预设的n个日发电量极差阈值，以天为基本单位，将全年时间按日期进行运营周期划分，对应得到n种运营计划；分别计算n种运营计划对应的年度总储能溢量；选择最小年度总储能溢量值对应的运营计划，以确定最优日发电量极差阈值；根据最优日发电量极差阈值，确定对应运营计划中各运营周期应投入的退役动力电池组，以此在各运营周期分别控制退役动力电池组的投切。与现有技术相比，本发明专利技术能够避免退役动力电池组高额的拆解和重组成本，提高退役动力电池梯次利用的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法
本专利技术涉及动力电池梯次利用
，尤其是涉及一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法。
技术介绍
近年来，我国新能源汽车发展迅猛，动力电池也逐步迎来退役高峰。统计数据显示，2018年我国新能源汽车销量约125.6万辆，截至2018年底新能源汽车保有量约261万辆。据预测，到2020年我国新能源汽车退役动力电池累计将达25GWh。从安全环保的角度来看，锂电池、铅酸电池分别为固体、危险废物，拆解不当可能引致触电甚至燃烧爆炸，废旧动力电池严重威胁环境和人类健康，给生态环境造成巨大压力。因此，有必要加快研究和开展退役动力电池梯次利用。通常，退役动力电池组仍保70％～80％的容量保持率，可梯次利用于能量密度要求不高的固定储能应用场景。中国专利CN103138019B提出了一种电动汽车用动力电池的余能梯次利用方法，包括以下步骤：(1)拆解废弃动力电池组；(2)将无外观损坏的电池单体进行性能检测；(3)修复可再用的电池单体；(4)对已修复的电池单体进行性能检测和筛选；(5)重组成电池组；(6)装配为新的动力电池组。该方法主要利用对退役电池进行拆解、筛选和重组，以实现梯次利用的目的，但在实际应用中，退役动力电池的拆解和重组会消耗大量成本，此外，为实现梯次利用的目的，退役电池大多采用串并联组合的方式，这种方式容易加速退役电池的容量衰减，不利于保证良好的经济效益。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法，以解决退役电池拆解重组成本高、退役电池梯次利用经济效益差的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法，包括以下步骤：S1、基于当地历史运行数据或气象预测数据，获取光储充电站中光伏发电系统典型的全年发电数据，其中，全年发电数据具体为一年中每一天的日发电量；S2、根据光伏发电系统典型的全年发电数据，结合预设的n个日发电量极差阈值，以天为基本单位，将全年时间按日期进行运营周期划分，多个运营周期构成一种运营计划，即：n个日发电量极差阈值对应得到n种运营计划，一种运营计划内包括多个运营周期；S3、分别计算n种运营计划对应的年度总储能溢量，即得到n个年度总储能溢量值；S4、选择最小年度总储能溢量值对应的运营计划，以得到该运营计划对应的日发电量极差阈值，即为最优日发电量极差阈值；S5、根据最优日发电量极差阈值，确定对应运营计划中各运营周期应投入的退役动力电池组，即为光储充电站的退役电池梯次利用控制方案，以此在各运营周期分别控制退役动力电池组的投切，从而实现退役电池梯次利用的目的。进一步地，所述步骤S1中光伏发电系统典型的全年发电数据具体为一年中每一天的日发电量。进一步地，所述步骤S2中日发电量极差阈值具体为：ε＝k·Rpv，k∈(0，1)Rpv＝max{Epv(i),i＝1,2,…,365}-min{Epv(i),i＝1,2,…,365}其中，ε为日发电量极差阈值，k为极差系数，k的数量为n，Rpv为全年日发电量数组{Epv(i),i＝1,2,…,365}的极差，i为天数。进一步地，所述步骤S2中将全年时间按提起进行运营周期划分的具体过程为：S21、按照日期排列顺序，依次读取每一天的日发电量数据，每读取一个数据，则将该数据与之前已读取但未归入前一个运营周期的所有数据进行对比，以确定当前最大值与当前最小值；S22、若当前最大值与当前最小值之差不大于预设的日发电量极差阈值，则返回步骤S21，继续读取下一个日发电量数据，否则执行步骤S23；S23、将之前已读取但未归入前一个运营周期的所有数据所对应的日期归入同一个新的运营周期，将此次读取的数据所对应的日期作为下一个运营周期的第一天，之后返回步骤S21，继续读取下一个日发电量数据，直至完成全年每一天日发电量数据的读取，并以天为基本单位，将全年时间按日期划分为多个运营周期。进一步地，所述步骤S21中确定当前最大值与当前最小值的具体过程为：S211、从之前已读取但未归入前一个运营周期的所有数据中，确定已读取最大值和已读取最小值；S212、若当前读取数据大于已读取最大值，则以当前读取数据作为当前最大值，若当前读取数据小于已读取最小值，则以当前读取数据作为当前最小值，否则，将已读取最大值和已读取最小值分别作为当前最大值和当前最小值。进一步地，所述步骤S3中计算运营计划对应的年度总储能溢量的具体过程为：S31、计算光储充电站在各运营周期内的光伏出力和负荷需求的典型数据，以确定光储充电站在各运营周期内的储能需量；S32、选择多个退役动力电池组，并得到各退役动力电池组的容量保持率，从而得到各退役动力电池组的参考容量；S33、根据预设的第一条件，结合光储充电站在各运营周期内的储能需量以及各退役动力电池组的参考容量，确定光储充电站所需补充配置的常规储能电池组容量，即常规储能电池组的配置容量；S34、结合常规储能电池组容量以及光储充电站在各运营周期内的储能需量，确定光储充电站在各运营周期的储能容量缺额；S35、根据预设的第二条件，结合各退役动力电池组的参考容量，确定光储充电站各运营周期应投入的退役动力电池组的参考容量；S36、结合常规储能电池组的配置容量、各运营周期投入的退役动力电池组的参考容量以及各运营周期内的储能需量，计算得到年度总储能溢量。进一步地，所述步骤S31具体包括以下步骤：S311、将各运营周期内的每一天时间等间隔划分为Nhour个时段，在每一时段的结束时刻对光伏发电系统的出力情况进行采样，得到各运营周期的分时出力功率矩阵Ppv；S312、根据分时出力功率矩阵Ppv，计算各运营周期在第j个采样时刻的平均发电功率：其中，为运营周期在第j个采样时刻的平均发电功率，Nday(s)为第s个运营周期的总天数，Ppv[i,j]为运营周期内第i天在第j个采样时刻的光伏发电功率；以第j个采样时刻的平均发电功率作为典型日中(j-1)～j时段的发电功率，依此计算(j-1)～j时段的发电量：其中，Δt为采样时间间隔，据此得到各运营周期的光伏发电系统典型日出力数据：{Qpv(j)，j＝1,2,…,Nhour}；S313、基于光储充电站历史运营数据或待充电设备预测数据，计算各运营周期内待充电设备在一天中开始充电时刻的期望值μ1和方差σ12、充电量的期望值μ2和方差σ22、在一天中参与充电的待充电设备数目期望值Nev(s)：对于任一个参与充电的待充电设备EV(α)(α＝1,2,…,Nev)，它的开始充电时刻Tstar(α)满足期望为μ1、方差为σ12的正态分布，即：Tstar(α)～N(μ1,σ12)，α＝1,2,…,Nev其中，Nev为待充电设备的数量；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、基于当地历史运行数据或气象预测数据，获取光储充电站中光伏发电系统典型的全年发电数据，其中，全年发电数据具体为一年中每一天的日发电量；/nS2、根据光伏发电系统典型的全年发电数据，结合预设的n个日发电量极差阈值，以天为基本单位，将全年时间按日期进行运营周期划分，多个运营周期构成一种运营计划，即：n个日发电量极差阈值对应得到n种运营计划，一种运营计划内包括多个运营周期；/nS3、分别计算n种运营计划对应的年度总储能溢量，即得到n个年度总储能溢量值；/nS4、选择最小年度总储能溢量值对应的运营计划，以得到该运营计划对应的日发电量极差阈值，即为最优日发电量极差阈值；/nS5、根据最优日发电量极差阈值，确定对应运营计划中各运营周期应投入的退役动力电池组，即为光储充电站的退役电池梯次利用控制方案，以此在各运营周期分别控制退役动力电池组的投切，从而实现退役电池梯次利用的目的。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、基于当地历史运行数据或气象预测数据，获取光储充电站中光伏发电系统典型的全年发电数据，其中，全年发电数据具体为一年中每一天的日发电量；
S2、根据光伏发电系统典型的全年发电数据，结合预设的n个日发电量极差阈值，以天为基本单位，将全年时间按日期进行运营周期划分，多个运营周期构成一种运营计划，即：n个日发电量极差阈值对应得到n种运营计划，一种运营计划内包括多个运营周期；
S3、分别计算n种运营计划对应的年度总储能溢量，即得到n个年度总储能溢量值；
S4、选择最小年度总储能溢量值对应的运营计划，以得到该运营计划对应的日发电量极差阈值，即为最优日发电量极差阈值；
S5、根据最优日发电量极差阈值，确定对应运营计划中各运营周期应投入的退役动力电池组，即为光储充电站的退役电池梯次利用控制方案，以此在各运营周期分别控制退役动力电池组的投切，从而实现退役电池梯次利用的目的。


2.根据权利要求1所述的一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法，其特征在于，所述步骤S2中日发电量极差阈值具体为：
ε＝k·Rpv，k∈(0，1)
Rpv＝max{Epv(i),i＝1,2,…,365}-min{Epv(i),i＝1,2,…,365}
其中，ε为日发电量极差阈值，k为极差系数，k的数量为n，Rpv为全年日发电量数组{Epv(i),i＝1,2,…,365}的极差，i为天数。


3.根据权利要求2所述的一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法，其特征在于，所述步骤S2中将全年时间按提起进行运营周期划分的具体过程为：
S21、按照日期排列顺序，依次读取每一天的日发电量数据，每读取一个数据，则将该数据与之前已读取但未归入前一个运营周期的所有数据进行对比，以确定当前最大值与当前最小值；
S22、若当前最大值与当前最小值之差不大于预设的日发电量极差阈值，则返回步骤S21，继续读取下一个日发电量数据，否则执行步骤S23；
S23、将之前已读取但未归入前一个运营周期的所有数据所对应的日期归入同一个新的运营周期，将此次读取的数据所对应的日期作为下一个运营周期的第一天，之后返回步骤S21，继续读取下一个日发电量数据，直至完成全年每一天日发电量数据的读取，并以天为基本单位，将全年时间按日期划分为多个运营周期。


4.根据权利要求3所述的一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法，其特征在于，所述步骤S21中确定当前最大值与当前最小值的具体过程为：
S211、从之前已读取但未归入前一个运营周期的所有数据中，确定已读取最大值和已读取最小值；
S212、若当前读取数据大于已读取最大值，则以当前读取数据作为当前最大值，若当前读取数据小于已读取最小值，则以当前读取数据作为当前最小值，否则，将已读取最大值和已读取最小值分别作为当前最大值和当前最小值。


5.根据权利要求2所述的一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法，其特征在于，所述步骤S3中计算运营计划对应的年度总储能溢量的具体过程为：
S31、计算光储充电站在各运营周期内的光伏出力和负荷需求的典型数据，以确定光储充电站在各运营周期内的储能需量；
S32、选择多个退役动力电池组，并得到各退役动力电池组的容量保持率，从而得到各退役动力电池组的参考容量；
S33、根据预设的第一条件，结合光储充电站在各运营周期内的储能需量以及各退役动力电池组的参考容量，确定光储充电站所需补充配置的常规储能电池组容量，即常规储能电池组的配置容量；
S34、结合常规储能电池组容量以及光储充电站在各运营周期内的储能需量，确定光储充电站在各运营周期的储能容量缺额；
S35、根据预设的第二条件，结合各退役动力电池组的参考容量，确定光储充电站各运营周期应投入的退役动力电池组的参考容量；
S36、结合常规储能电池组的配置容量、各运营周期投入的退役动力电池组的参考容量以及各运营周期内的储能需量，计算得到年度总储能溢量。


6.根据权利要求5所述的一种应用于光储充电站的退役电池梯次利用控制方法，其特征在于，所述步骤S31具体包括以下步骤：
S311、将各运营周期内的每一天时间等间隔划分为Nhour个时段，在每一时段的结束时刻对光伏发电系统的出力情况进行采样，得到各运营周期的分时出力功率矩阵Ppv；
S312、根据分时出力功率矩阵Ppv，计算各运营周期在第j个采样时刻的平均发电功率：



其中，为运营周期在第j个采样时刻的平均发电功率，Nday(s)为第s个运营周期的总天数，Ppv[i,j]为运营周期内第i天在第j个采样时刻的光伏发电功率；
以第j个采样时刻的平均发电功率作为典型日中(j-1)～j时段的发电功率，依此计算(j-1)～j时段的发电量：

【专利技术属性】
技术研发人员：王育飞，薛花，叶俊斌，邓崇妍，邱昊，沈鹏宇，张宇华，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海;31