锂电池储能电站倍率控制方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种锂电池储能电站倍率控制方法、系统及存储介质，应用于基于锂离子电池储能单元短时高过载能力特性的倍率，设置储能变流器冗余配置的情况下，控制过程包括：获取要求输入输出功率、要求持续时间、锂离子电池储能电站额定功率、锂离子电池储能单元额定功率、满足要求输入输出功率下的预期可持续时间、锂离子电池储能单元的倍率；基于获取的数据，控制锂离子电池储能电站在高倍率过载模式、常规过载模式、智能运行模式三种模式下切换运行。通过提高储能变流器冗余配置，在少量增加储能电站成本的情况下，增大了锂离子电池储能电站的倍率充放电能力；降低了主动支撑时单位千瓦整体成本，更好的利用储能电站灵活性调节能力。调节能力。调节能力。

【技术实现步骤摘要】
锂电池储能电站倍率控制方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种主动支撑型锂电池储能电站倍率控制方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]电力储能具有平滑过渡、削峰填谷、调频调压等功能，电力储能技术是解决能源系统结构性矛盾的关键环节。储能电站可以缓解电力供应不足，保障能源安全，提高电力系统调峰和新能源利用效率，缓解大量弃风、弃光问题。
[0003]基于化学电池的储能技术，具有技术相对成熟、响应速度快、环境适应性强等优点，是现阶段电力储能技术的发展重点。相比其它类型的电池储能技术，锂离子电池储能技术具有充放电效率高，充放电速度快，体积小，重量轻等优点，成为国内电化学储能电站的重要技术路线。
[0004]与常规电力装备的电气过载特性不同，由于本身具有一定的热容能力，电化学电池的倍率过载能力具有显著的时间特性，具体表现为短时倍率过载能力强，长时或者热平衡状态过载能力受制于热扩散及运行安全，倍率过载能力偏弱。考虑锂离子电池储能电站安全及多工况运行，当前锂离子电池的额定倍率是按照长时工况设定的，没有计及短时功率支撑等工况，也就是说，用于削峰填谷的锂离子储能电站的过载能力按照额定工况确定。然而，对于应用较多的主动支撑型储能电站的运行工况多是非额定工况，其功能、时间参数与用于外部调控时会导致锂离子储能电站总体能量效率低，而设定的能力过载未考虑主动支撑时间常数特点，比如秒级支撑等，未充分挖掘储能电池的特性。另外储能变流器(PCS)冗余配置一般考虑直流系统的有功输出，最高为直流系统额定功率的150％，不能在有效满足电站的动态无功能力要求的情况下，充分挖掘锂离子电池的短时大倍率过载能力。因此，造成在主动支撑工况运行时单位千瓦整体成本较高，影响了锂离子电池储能系统在以新能源为主体的新型电力系统稳定运行中的应用经济性。
[0005]中国专利文献CN104348256B公开了考虑充放电倍率的多类型电池储能电站能量管理方法，该专利通过实时读取电池储能电站的相关数据，计算各电池储能机组的充电或放电倍率特征值，计算各电池储能机组的初始功率命令值，实时判断各电池储能机组的初始功率命令值是否超过该机组的最大允许充电或放电功率，通过计算和判断确定其功率命令值，对各电池储能机组的功率命令值汇总后输出。将合理控制各储能机组的充放电倍率作为目标，进行储能电站内部的功率协调控制及能量管理。该专利虽然考虑了电池的充放电倍率，但属于被动均衡，并且未考虑储能电池的短时大倍率过载能力，无法充分发挥锂离子电池的潜力。
[0006]中国专利文献CN109560562B公开了基于超短期负荷预测的储能电站调峰控制方法，该专利通过获取次日的日负荷曲线，制定储能电站次日的日前计划出力曲线、储能充放电边际曲线并规划储能电站的能量状态变化曲线，对超短期负荷进行预测并实时修正负荷预测曲线；修正储能电站次日的日前计划出力曲线得到储能电站在第k时段的出力指令、储
能充电边际曲线、储能放电边际曲线和修正后的储能电站的能量状态变化曲线；修正储能充放电边际曲线和储能电站第k时段的出力指令；计算实际储能电站出力参考值并对电力系统进行负荷峰谷调节，完成储能电站的调峰控制。该专利技术基于超短期复合预测计算实际储能电站出力参考值，对储能电站调峰控制，也没有考虑锂离子电池的高倍率放电特性。

技术实现思路

[0007]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种主动支撑型锂电池储能电站倍率控制方法、系统及存储介质，以发挥锂离子电池的短时大倍率过载能力，提高储能电站充放电功率上限，提高主动支撑储能电站调节能力。
[0008]第一方面，提供了一种锂电池储能电站倍率控制方法，应用于基于锂离子电池储能单元短时高过载特性的倍率，设置储能变流器冗余配置的情况下，控制过程包括：
[0009]获取要求输入输出功率、要求持续时间、锂离子电池储能电站额定功率、锂离子电池储能单元额定功率、满足要求输入输出功率下的预期可持续时间、锂离子电池储能单元的倍率；
[0010]基于获取的数据，控制锂离子电池储能电站在高倍率过载模式、常规过载模式、智能运行模式三种模式下切换运行。
[0011]通过基于锂离子电池储能单元短时过载的倍率设置能力，提高储能变流器的冗余配置，在少量增加储能电站成本的情况下，增大了锂离子电池储能电站的功率输出能力；同时基于获取的要求输入输出功率、要求持续时间、预期可持续时间等控制锂离子电池储能电站在高倍率过载模式、常规过载模式、智能运行模式三种模式下切换运行，提高了储能变流器、箱变的运行效率，进而提高了锂离子电池储能电站的效率；更好的利用储能电站调节能力，从而保证电网可靠稳定运行。
[0012]进一步地，所述锂离子电池储能单元的倍率过载能力取值范围为2～100倍。储能变流器冗余配置与锂离子电池储能单元的倍率相适应设置，冗余配置为2～100倍，在少量增加储能电站成本的情况下，增大了锂离子电池储能电站的倍率充放电能力。
[0013]进一步地，所述预期可持续时间通过如下方法得到：
[0014]获取的要求输入输出功率、初始锂离子电池储能单元在不同倍率下充放电持续时间表、当前各锂离子电池储能单元的SOH；
[0015]基于获取的数据计算得到满足要求输入输出功率下的预期可持续时间。
[0016]初始锂离子电池储能单元在不同倍率下充放电持续时间表记载的是出厂时锂离子电池储能单元在不同倍率下的充放电持续时间，通过获取当前各锂离子电池储能单元的SOH及要求输入输出功率，可计算得到满足要求输入输出功率下的实际预期可持续时间。
[0017]进一步地，用P表示要求输入输出功率，T表示要求持续时间，P1表示锂离子电池储能电站额定功率，C表示锂离子电池储能单元倍率，t表示预期可持续时间；
[0018]当a
×
P1＜P≤C
×
P1时，控制锂离子电池储能电站运行短时的高倍率过载模式，根据要求进行秒级支撑，在满足要求输入输出功率的条件下，对锂离子电池储能单元的过载能力进行平均分配；其中a为预设值，且1＜a＜2；
[0019]当t≥T时，锂离子电池储能电站按要求持续时间T和要求输入输出功率P进行输出，锂离子电池储能电站可满足要求；
[0020]当t＜T时，锂离子电池储能电站在过载时间达到预期可持续时间t后，进入保护状态，进入常规过载模式，并提前向储能电站管理系统告警。
[0021]进一步地，当P1＜P≤a
×
P1时，锂离子电池储能电站运行常规过载模式，根据要求进行分钟级支撑，在满足要求输入输出功率的条件下，对锂离子电池储能单元的过载能力进行平衡分配；
[0022]当t≥T时，锂离子电池储能电站按要求持续时间T和要求输入输出功率P进行输出，锂离子电池储能电站可满足要求；
[0023]当t＜T时，锂离子电池储能电站在过载时间达到预期可持续时间t后，进入保护状态，进入智能运行模式，并提前向储能电站管理系统告警。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池储能电站倍率控制方法，其特征在于，应用于基于锂离子电池储能单元短时高过载特性的倍率，设置储能变流器冗余配置的情况下，控制过程包括：获取要求输入输出功率、要求持续时间、锂离子电池储能电站额定功率、锂离子电池储能单元额定功率、满足要求输入输出功率下的预期可持续时间、锂离子电池储能单元的倍率；基于获取的数据，控制锂离子电池储能电站在高倍率过载模式、常规过载模式、智能运行模式三种模式下切换运行。2.根据权利要求1所述的锂电池储能电站倍率控制方法，其特征在于，所述锂离子电池储能单元的倍率及储能变流器的冗余配置取值范围为2～100倍。3.根据权利要求1所述的锂电池储能电站倍率控制方法，其特征在于，所述预期可持续时间通过如下方法得到：获取的要求输入输出功率、初始锂离子电池储能单元模块在不同倍率下充放电持续时间表、当前各锂离子电池储能单元的SOH；基于获取数据计算得到满足要求输入输出功率下的预期可持续时间。4.根据权利要求1至3任一项所述的锂电池储能电站倍率控制方法，其特征在于，用P表示要求输入输出功率，T表示要求持续时间，P1表示锂离子电池储能电站额定功率，C表示锂离子电池储能单元倍率，t表示预期可持续时间；当a
×
P1＜P≤C
×
P1时，控制锂离子电池储能电站运行高倍率过载模式，在满足要求输入输出功率的条件下，对锂离子电池储能单元的过载能力进行平均分配；其中a为预设值，且1＜a＜2；当t≥T时，锂离子电池储能电站按要求持续时间T和要求输入输出功率P进行输出；当t＜T时，锂离子电池储能电站在过载时间达到预期可持续时间t后，进入常规过载模式，并提前向储能电站管理系统告警。5.根据权利要求4所述的锂电池储能电站倍率控制方法，其特征在于，当P1＜P≤a
×
P1时，锂离子电池储能电站...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄际元，胡斌奇，陈远扬，阳小丹，颜博文，赵子鋆，胡湘伟，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：