一种主动支撑型的储能电站温控系统控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种主动支撑型的储能电站温控系统控制方法及系统，其包括获取/设定储能电站的最佳工作温度范围[T1，T2]，采集/获取储能电站的初始温度，若初始温度大于T2或者小于T1，启动控温设备进行预降/升温直至处于最佳工作温度范围；然后在每个控制步长内，利用热仿真计算当前控温设备停止时储能电站的温度升温至T2的热量Q

【技术实现步骤摘要】
一种主动支撑型的储能电站温控系统控制方法及系统


[0001]本专利技术属于储能电站温控系统
，具体涉及一种主动支撑型的储能电站温控系统控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着我国碳达峰与碳中和目标的提出，新能源在一次能源消费中的比重不断提高，加速替代化石能源。随着新能源成为主力能源，逐步增量替代火电，将给电网的稳定运行带来挑战。储能由于具有选址容易、配置灵活等特点，是实现可再生能源消纳，保证电网安全、稳定运行的有效手段。锂电池储能系统兼具了较高的功率密度和能量密度，同时具有寿命长、可靠性高、环境适应性强等优点，在电源侧、电网侧、用户侧都具有广泛的应用前景。近年来，江苏、河南、湖南、青海、福建等电网侧百兆瓦级锂电池储能电站相继建设、投运，在平抑新能源电力波动、提升清洁能源外送能力、电网调峰、调频、电力辅助服务等领域发挥重要作用。
[0003]锂电池储能电站通常由电池舱、储能变流器(PCS)升压舱、汇流舱及总控舱等部分组成，电池舱为标准预制舱，由锂电池组、电池管理系统(BMS)、汇流柜、消防系统及温控系统等组成。锂电池工作在过冷的环境温度下会造成效率和容量降低及寿命缩短，而在过热的环境温度下，电池内部的化学平衡会被破坏，导致副反应加剧，可能造成电池热失控甚至起火爆炸，因此需要温控系统对电池舱进行温度控制，保证锂电池工作在合适的温度区间。
[0004]目前电池舱常用的温控系统由工业空调及其控制系统、温度传感器、风道等组成，通过温度传感器采集锂电池表面温度。锂电池的安全温度阈值为50～55℃，当温度高于阈值时，锂电池可能会热失控甚至起火爆炸。在实际工况下，基于储能电站安全性考虑，电池舱的工作温度通常设置为25℃左右，考虑到热量传导过程，锂电池的电芯温度会高于温度传感器采集到的电池表面温度，温度采集过程存在滞后性，因此，空调的启动温度通常设置为18～22℃，当温度传感器采集到的温度高于启动温度时，即启动空调进行制冷。可以看出，基于安全性设计，锂电池储能电站的空调功率会留有较大冗余，造成储能电站的站用能耗较高，调用型储能电站的站用空调能耗约占储能电站用电功率的5％。
[0005]另一方面，现有温控系统中的空调一般是满功率运行，能耗较高，其空调的额定功率通常是根据电池舱内锂电池容量及电池在额定功率工作状态下的热仿真计算得到，然而仅适用于以固定功率工作的调用型储能电站，而对于主动支撑型储能电站，由于电站的功率会根据支撑对象，如电源侧的风力发电或光伏发电功率波动情况实时调节，无法通过热仿真确定空调的功率，因此，现有温控系统无法直接适用于主动支撑型储能电站。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述现有技术中存在的至少部分技术问题，提供一种主动支撑型的储能电站温控系统控制方法及系统。本专利技术所述方法为了解决主动支撑型储能电站的动态功率带来的控温问题以及现有温控系统中，利用温度传感器进行监测存在的延时性问题
以及基于延时性问题导致的空调能耗占比大的问题，巧妙利用了储能电站的动态功率，直接以功率反应热量，进而以热量为依据评估是否需要启闭控温设备/空调，一方面，改善了现有温控系统中温度监测的延时缺陷，本专利技术选用的功率相较于温度，能够更直接、更早的反映出储能电站内温度实际情况，从而能够更加及时地进行降温，尤其是在锂电池储能电站内，更能保证其安全性；二方面，由于主动支撑型储能电站存在动态动率的情况，本专利技术直接利用其实现动态热量的计算，并以热量为依据确定制冷量，不再约束空调的功率问题。
[0007]一方面，本专利技术提供的一种主动支撑型的储能电站温控系统控制方法，包括以下步骤：
[0008]获取/设定所述储能电站的最佳工作温度范围[T1，T2]，其中T1<T2；
[0009]采集/获取所述储能电站的初始温度，其中，若初始温度大于T2，启动控温设备进行预降温直至处于所述最佳工作温度范围；若初始温度小于T1，启动控温设备进行预升温直至处于所述最佳工作温度范围；
[0010]利用控温设备每次停止时所述储能电站的当前温度、所述最佳工作温度范围[T1，T2]、所述储能电站在设定工况下产生的热量，循环式控制控温设备启闭；
[0011]其中，每个控制步长内，利用热仿真计算当前控温设备停止时所述储能电站的温度T
stop
升温至T2的热量Q
stop
，以及基于所述储能电站的实时功率计算出所述储能电站从当前控温设备停止时开始产生的实时热量Q，若出现热量Q大于或等于升温至T2的热量Q
stop
，启动控温设备对储能电站进行降温，控温设备的制冷量设定为Q
‑
Q
stop
+δQ，否则，控温设备保持停止工作状态，δQ为一类预设的制冷余量。
[0012]进一步可选地，实时热量Q为下述公式或其等价变形式：
[0013]Q＝λ∫I2Rtd(t)＝λ∫(P/U)2Rtd(t)
[0014]其中，P—储能电站在0～t时间段内的功率；
[0015]U—储能电站在0～t时间段内的等效电压；
[0016]R—储能电站的等效内阻；
[0017]Q—储能电站在0～t时间段内产生的热量；
[0018]λ—温度修正系数，无量纲常数。
[0019]进一步可选地，预设余量δQ的取值范围为(0.1～0.3)*Q
stop
。
[0020]进一步可选地，所述储能电站为锂电池储能电站。
[0021]进一步可选地，若初始温度小于T1，启动控温设备进行预升温直至处于所述最佳工作温度范围的过程，控温设备的制热量为：Q0‑1，其中，Q0‑1为所述储能电站从初始温度升温至T1所产生的热量。
[0022]进一步可选地，若初始温度大于T2，启动控温设备进行降温直至处于所述最佳工作温度范围的过程，控温设备的制冷量为：Q0‑2+ΔQ，其中，Q0‑2为所述储能电站从初始温度降温至T2所产生的热量，ΔQ为另一类预设的制冷余量。
[0023]进一步可选地，另一类预设的制冷余量ΔQ为(0.05～0.5)*Q0‑2。
[0024]第二方面，本专利技术提供一种基于上述方法的储能电站温控系统，其至少包括：
[0025]最佳工作温度范围获取/设定模块，用于获取/设定所述储能电站的最佳工作温度范围[T1，T2]，其中T1<T2；
[0026]初始温度采集/获取模块，用于采集/获取所述储能电站的初始温度；
[0027]控制模块，用于当初始温度小于T1，启动控温设备进行预升温直至处于所述最佳工作温度范围；也用于当初始温度大于T2，启动控温设备进行预降温直至处于所述最佳工作温度范围；还用于利用控温设备每次停止时所述储能电站的当前温度、所述最佳工作温度范围[T1，T2]、所述储能电站在设定工况下产生的热量，循环式控制控温设备启闭。
[0028]第三方面，本专利技术提供一种基于上述方法的储能电站温控系统，其至少包括：处理器和存储器，所述存储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动支撑型的储能电站温控系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：获取/设定所述储能电站的最佳工作温度范围[T1，T2]，其中T1<T2；采集/获取所述储能电站的初始温度，其中，若初始温度大于T2，启动控温设备进行预降温直至处于所述最佳工作温度范围；若初始温度小于T1，启动控温设备进行预升温直至处于所述最佳工作温度范围；利用控温设备每次停止时所述储能电站的当前温度、所述最佳工作温度范围[T1，T2]、所述储能电站在设定工况下产生的热量，循环式控制控温设备启闭；其中，每个控制步长内，利用热仿真计算当前控温设备停止时所述储能电站的温度T
stop
升温至T2的热量Q
stop
，以及基于所述储能电站的实时功率计算出所述储能电站从当前控温设备停止时开始产生的实时热量Q，若出现热量Q大于或等于升温至T2的热量Q
stop
，启动控温设备对储能电站进行降温，控温设备的制冷量设定为Q
‑
Q
stop
+δQ，否则，控温设备保持停止工作状态，δQ为一类预设的制冷余量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：实时热量Q为下述公式或其等价变形式：Q＝λ∫I2Rtd(t)＝λ∫(P/U)2Rtd(t)其中，P—储能电站在0～t时间段内的功率；U—储能电站在0～t时间段内的等效电压；R—储能电站的等效内阻；Q—储能电站在0～t时间段内产生的热量；λ—温度修正系数，无量纲常数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：预设余量δQ的取值范围为(0.1～0.3)*Q
stop
。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述储能电站为锂电池储能电站。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：若初始温度小于T1，启动控温设备进行预...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄际元，吴东琳，胡斌奇，刘啸，阳小丹，颜博文，陈柏沅，李雨佳，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：