高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法技术方案

本发明专利技术提供了一种高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法，包括：步骤A1：根据系统运行状态和维护指令启动基于深度放电的高压直挂电池储能系统，进行容量利用率提升控制；步骤A2：根据电池簇放电程度减小系统放电功率，最后系统停止放电且运行在纯无功工况；步骤A3：根据电池簇荷电状态依次对各个电池簇进行深放维护和荷电状态算法放电修正。通过该方法，高压直挂电池储能系统所有电池簇可以进行深充和深放维护，电池簇荷电状态评估算法均可以得到修正，解决了单个电池簇荷电状态评估不准引起的系统容量利用不足的问题，提升了高压直挂电池储能系统容量利用率。直挂电池储能系统容量利用率。直挂电池储能系统容量利用率。

【技术实现步骤摘要】
高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法


[0001]本专利技术涉及电气自动化设备
，具体地，涉及一种高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法。尤其地，涉及一种基于深度放电的高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法、一种基于深度充电的高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法以及一种基于全充全放的高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法。

技术介绍

[0002]常规电池储能系统方案受限于电池安全、成组方式及电池管理系统等技术，单机容量一般不超过0.5MW，将多台上述电池储能系统并联组成更大容量的储能电站，最后通过升压变压器逐级升压后接入中高压电网。基于常规电池储能系统架构的储能电站中电池堆存在簇间环流较大、木桶效应明显、电池利用率低、容易引发安全性问题等缺点。另外，多台的储能变换器并联会造成储能电站结构复杂，占地面积大，电缆线路长导致寄生参数分布复杂，通信延时导致系统响应时间慢，整个电站控制系统复杂、协调控制困难，难以适应未来建设百MW级与GW级储能电站需求。因此，亟需储能系统架构的变革应对储能大容量化应用的挑战。
[0003]基于级联H桥变换器的高压直挂电池储能系统具有高度模块化的结构，便于扩容及冗余设计，且可省去工频变压器直挂高压电网，由变压器引起的损耗可被消除。将大容量电池堆以单个电池簇为单元分散接入到各H桥电路中，避免了电池推中的环流，减小了系统循环损耗同时提升了系统安全性。与传统储能系统相比，高压直挂电池储能系统实现了单机大容量化，组成大规模储能电站时所需并联台数少，减少了电站占地面积，电站结构及控制策略简单，系统响应速度快且不易引发系统稳定性问题，可满足建设大容量电池储能电站的需求。
[0004]高压直挂电池储能系统的电池簇可以通过各H桥电路进行主动荷电状态均衡，从而使得整个电池系统相较于传统储能系统的电池容量利用率大大提高，然而系统可能由于某些电池簇的电池荷电状态均衡算法偏离实际值导致能够进行充放电的容量大大减小，电池管理系统对电池簇荷电状态评估算法难以得到修正和维护，系统容量利用率不高。
[0005]专利文献CN211958829U(申请号：202020790485.X)公开了一种储能电池串并联均衡控制系统，通过电荷检测模块检测电池组中每一电池单体的荷电状态，以及电压检测模块检测电池组中每一电池单体的电压值，电池管理模块控制均衡开关模块实现的断开和闭合改变电池组的串并联状态，进而均衡电池单体的剩余容量高低不一或者电压高低不一的情况，来提高电池组的利用率，延长电池组的寿命。
[0006]专利文献CN216215976U(申请号：202122524866.0)公开了一种用于储能系统电池模组的快速均衡装置，能够快速有效的完成电池模组容量均衡，完成电池模组现场失效维修，降低运维成本，提高电池系统容量利用率。解决了串联电路上的电池可用容量只能达到最弱电池模组的容量，产生电池模组串联失配，使其他电池容量无法被充分利用的问题，然而该方法针对的是电池模组级的容量利用率提升问题，对直挂式储能系统电池簇的失配问
题无法解决。
[0007]专利文献CN114336700A(申请号：202111451302.7)公开了一种中压直挂式储能系统容量利用率控制方法，通过：计算出各簇上下限短板电池电压的平均值和各相上下限短板电池电压的平均值，适用于中压直挂式储能不依靠精确的SOC模型的均衡控制方法，提高模型的适应性和可靠性；同时提出了中压直挂式储能新型相间、相内均衡控制方法。提出一种中压直挂式储能系统全局优化方法，提升系统的有效利用率，增加系统的经济性，然而该方法完全放弃了电池荷电状态的控制，在电池平台区难以实现电池簇荷电状态均衡。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法。
[0009]根据本专利技术提供的基于深度放电的高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法，包括：
[0010]步骤A1：根据系统运行状态和维护指令启动基于深度放电的高压直挂电池储能系统，进行容量利用率提升控制；
[0011]步骤A2：根据电池簇放电程度减小系统放电功率，最后系统停止放电且运行在纯无功工况；
[0012]步骤A3：根据电池簇荷电状态依次对各个电池簇进行深放维护和荷电状态算法放电修正。
[0013]优选的，所述步骤A1包括：
[0014]步骤A1.1：当检测到系统荷电状态小于预设阈值，此时判断系统电池簇的开路电压差异，若电池簇的开路电压相对放电保护阈值较大且差异明显，则判断需要进行放电维护，否则判断为不需要；
[0015]步骤A1.2：当检测到某一电池簇到达放电保护阈值，此时判断系统电池簇的荷电状态和其他电池簇的开路电压，若电池簇的荷电状态离放完大于预设阈值或者电池簇的开路电压相对保护阈值较大，则判断需要进行放电维护，否则判断为不需要；
[0016]步骤A1.3：若系统需要进行放电维护，此时根据系统外界运行条件判断储能系统是否可以进行放电维护；
[0017]步骤A1.4：若系统具备维护运行条件，则启动基于深度放电的容量利用率提升控制算法，同时关闭相间均衡算法和相内均衡算法，然后执行步骤A2。
[0018]优选的，所述步骤A2包括：
[0019]步骤A2.1：系统放电至有一电池簇电压到达放电三级报警值，将放电功率减半，其中，放电三级报警值电压>放电二级报警值电压>放电一级报警值电压；
[0020]步骤A2.2：功率减半后继续放电至有一电池簇电压到达放电三级报警值，将放电功率再减半；
[0021]步骤A2.3：判断放电功率是否低于放电降功率阈值，如果低于该阈值，保持该放电功率阈值放电至有一电池簇电压到达放电二级报警值，将该电池簇标记为已进行深放维护，电池管理系统BMS对该电池簇的荷电状态进行修正，记录该电池簇所属x相第y模块，符号计为M
xy
；
[0022]步骤A2.4：系统停止放电且控制系统运行在纯无功工况。
[0023]优选的，所述步骤A3中：
[0024]步骤A3.1：选取x相中未进行深放维护的电池簇所属的第z模块，符号计为M
xz
；
[0025]步骤A3.2：在模块M
xy
调制波上叠加一个幅值符合预设条件、和x相电流同相位的电压V
xy
，模块M
xy
中电池簇进行充电；
[0026]步骤A3.3：在模块M
xz
调制波上叠加一个幅值和电压V
xy
相同、和x相电流反相位的电压V
xz
＝V
xy
，模块M
xz
中电池簇进行放电；
[0027]步骤A3.4：模块M
xz
放电至电池簇电压到达放电二级报警值，模块M
xy
停止充电，模块M
xz
停止放电且标记为已进行深放维护，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于深度放电的高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法，其特征在于，包括：步骤A1：根据系统运行状态和维护指令启动基于深度放电的高压直挂电池储能系统，进行容量利用率提升控制；步骤A2：根据电池簇放电程度减小系统放电功率，最后系统停止放电且运行在纯无功工况；步骤A3：根据电池簇荷电状态依次对各个电池簇进行深放维护和荷电状态算法放电修正。2.根据权利要求1所述的基于深度放电的高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法，其特征在于，所述步骤A1包括：步骤A1.1：当检测到系统荷电状态小于预设阈值，此时判断系统电池簇的开路电压差异，若电池簇的开路电压相对放电保护阈值较大且差异明显，则判断需要进行放电维护，否则判断为不需要；步骤A1.2：当检测到某一电池簇到达放电保护阈值，此时判断系统电池簇的荷电状态和其他电池簇的开路电压，若电池簇的荷电状态离放完大于预设阈值或者电池簇的开路电压相对保护阈值较大，则判断需要进行放电维护，否则判断为不需要；步骤A1.3：若系统需要进行放电维护，此时根据系统外界运行条件判断储能系统是否可以进行放电维护；步骤A1.4：若系统具备维护运行条件，则启动基于深度放电的容量利用率提升控制算法，同时关闭相间均衡算法和相内均衡算法，然后执行步骤A2。3.根据权利要求2所述的基于深度放电的高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法，其特征在于，所述步骤A2包括：步骤A2.1：系统放电至有一电池簇电压到达放电三级报警值，将放电功率减半，其中，放电三级报警值电压＞放电二级报警值电压＞放电一级报警值电压；步骤A2.2：功率减半后继续放电至有一电池簇电压到达放电三级报警值，将放电功率再减半；步骤A2.3：判断放电功率是否低于放电降功率阈值，如果低于该阈值，保持该放电功率阈值放电至有一电池簇电压到达放电二级报警值，将该电池簇标记为已进行深放维护，电池管理系统BMS对该电池簇的荷电状态进行修正，记录该电池簇所属x相第y模块，符号计为M
xy
；步骤A2.4：系统停止放电且控制系统运行在纯无功工况。4.根据权利要求3所述的基于深度放电的高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法，其特征在于，所述步骤A3中：步骤A3.1：选取x相中未进行深放维护的电池簇所属的第z模块，符号计为M
xz
；步骤A3.2：在模块M
xy
调制波上叠加一个幅值符合预设条件、和x相电流同相位的电压V
xy
，模块M
xy
中电池簇进行充电；步骤A3.3：在模块M
xz
调制波上叠加一个幅值和电压V
xy
相同、和x相电流反相位的电压V
xz
＝V
xy
，模块M
xz
中电池簇进行放电；步骤A3.4：模块M
xz
放电至电池簇电压到达放电二级报警值，模块M
xy
停止充电，模块M
xz
停止放电且标记为已进行深放维护，令y＝z，模块M
xz
重新计为M
xy
；步骤A3.5：判断x相所有电池簇是否完成深放维护，若还没完成，则返回步骤A3.1继续执行；若x相完成维护，则执行步骤A3.6；步骤A3.6：判断三相所有电池簇是否完成深放维护，若还没完成，则执行步骤A3.7；若三相全完成维护，则整个系统深放维护完成；步骤A3.7：注入零序电压使得未维护的相x放电至有一电池簇电压到达放电二级报警值，记录该电池簇所属x相第y模块，符号计为M
xy
，返回步骤A3.1继续执行。5.一种基于深度充电的高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法，其特征在于，包括：步骤B1：根据系统运行状态和维护指令启动基于深度充电的高压直挂电池储能系统，进行容量利用率提升控制；步骤B2：根据电池簇充电程度减小系统充电功率，最后系统停止充电且运行在纯无功工况；步骤B3：根据电池簇荷电状态依次对各个电池簇进行深充维护和荷电状态算法充电修正。6.根据权利要求5所述的基于深度充电的高压直挂电池储能系统容量利用率提升方法，其特征在于，所述步骤B1包括：步骤B1.1：...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡旭，吴西奇，李睿，刘畅，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：