[發明專利]儲能系統電池工況的簡化方法

有效

• 申請號: 201811294885.5
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109358291B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 張立強;黎明;林俊宇
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01R31/385
• 分類號: G01R31/385
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 張媛媛

本發明涉及一種儲能系統電池工況的簡化方法，將儲能電池實際運行工況簡化為試驗測試工況，用于實驗室測試，包括儲能電池實際運行工況簡化、簡化工況參數多目標優化以及將優化的儲能電池實際運行工況縮比加速，制定試驗測試工況。本發明采用將功率序列分段以及分檔的方法，功率序列分段數K和功率分檔數L均通過多目標優化得到，只要確定參數K和L的值，每個實際工況都可以得到唯一的簡化工況形式。縮比加速方法，可適用于任何容量大小的電池，可將大型電池組長時間的實測工況，縮比加速為小型電池短時間試驗工況，這一技術擴展了簡化工況的應用范圍，可以將實際電池試驗縮比為實驗室試驗，降低了試驗復雜度。

技術領域

本發明屬于儲能電池技術領域，尤其涉及一種儲能系統電池工況的簡化方法。

背景技術

儲能電池性能和壽命受使用條件的影響，需要針對特定的儲能電池應用場合的實際運行工況，對儲能電池進行評價。以海洋能發電系統為例，海洋能發電系統受潮汐和渦流等因素的影響，其輸出電能具有復雜性、隨機性和不穩定性。海洋能發電系統中一般存在直流儲能系統，將輸出電能進行動態平衡后再逆變并網，儲能電池組的健康將直接關系到海洋能電站整體安全性、可靠性和經濟性，必須得到充分的重視。

為了對電池組的老化機理、壽命衰減模式或健康狀態進行研究，需要設計電池老化試驗，但是實測工況因其隨機性和不穩定性并不適用于實驗室，所以需要對實測數據進行處理，提取其典型功率特征，形成一套適用于實驗室加速壽命實驗的工況形式。

目前，電池測試動態工況可分為能量型和功率型兩種。美國聯邦城市運行工況FUDS(federal urban driving schedule)是能量型動態工況的一種，它由美國先進電池聯盟USABC提出，將其簡化得到了動態應力測試工況DST(dynamic stress test)。功率型測試工況主要包括由美國能源部的Freedom CAR計劃針對混合動力電動汽車的動力電池測試提出的混合脈沖功率特性測試工況(hybrid pulse power characterization test,HPPC)。HPPC是用來體現動力電池脈沖充放電性能的一種特征，HPPC測試可以完成對電池直流內阻的測試。國內關于典型工況提取的研究主要包括：在我國頒布的《電動汽車用鋰離子蓄電池》中，規定了鋰離子電池模塊的簡單模擬工況測試標準，但它只是一個通過性的測試標準，對于具體車型和運行工況并不完全適合，這些工況都只針對電動車動力電池制定，不能直接用于海洋能儲能電池研究。中國礦業大學《風電場儲能電池典型工況提取研究》，本質是尋找功率-時間序列中的一個典型片段，使得該片段的功率密度分布與整體工況相同。北京理工大學《電動汽車動力電池動態測試工況研究》中的提取方法，在計算功率分布頻數后，通過對不同分段功率進行平均化，再對各個功率片段進行拆分和穿插得到典型工況。通過研究發現，上述方法用于海洋能電站儲能系統工況研究中，均不能得到理想的效果。因此需要研究一種面向實驗室應用的工況簡化方法，從實測動態工況中提取出相應的典型工況。

發明內容

本發明在上述不足的基礎上提供了一種儲能系統電池工況的簡化方法，采用該方法，能夠將復雜的動態工況簡化成由多個恒功率片段組成的簡化工況，保持簡化工況的功率概率分布與原工況基本保持一致，降低了試驗復雜性。

為了實現上述目的，本發明提供了一種儲能系統電池工況的簡化方法，包括以下步驟：

(S1)選取儲能電池實際運行工況，規定放電為負，充電為正，將儲能系統實際工況功率序列P排序，得到功率序列Ps，并選取高臨界值P_smax、低臨界值P_smin，作為判斷是否達到功率極值的標準；

(S2)將功率序列P劃分為K個功率片段，并計算各功率片段內功率平均值P_{i_avg}、功率均方根P_{i_rms}、功率最大值P_{i_max}、功率最小值P_{i_min}以及峰均比系數C_i；