[發明專利]一種儲能電站多電池堆快速均衡控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201910742723.1
• 申請日: 2019-08-13
• 公開（公告）號: CN110504725B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 章雷其;趙波;張雪松;徐珂;倪籌帷;汪湘晉;李志浩;唐雅潔;馮懌彬;林達
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J3/32
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發明公開了一種儲能電站多電池堆快速均衡控制方法及裝置。隨著儲能電站容量變大，儲能電站包含的電池堆數量亦同步增加；因此，不僅需要考慮電池單體間SoC的均衡，還要考慮電池堆之間SoC的均衡。本發明采用的控制方法為：將電池堆荷電狀態劃分為若干個區域，在不同區域進行不同的荷電狀態與放電深度的更新；根據更新后的荷電狀態與放電深度，對各電池堆有功功率指令進行依序按比例給定；同時，通過設定荷電狀態與放電深度更新的閾值，避免儲能功率頻繁切換。本發明可有效提高儲能電站多電池堆荷電狀態的均衡速度，改善儲能電站的運行狀況，提高儲能電站的可用率；同時，盡可能減少儲能功率的切換，提高儲能電站運行的穩定性與電網友好性。

技術領域

本發明屬于儲能控制領域，涉及儲能電站的控制，尤其是一種儲能電站多電池堆快速均衡控制方法及裝置。

背景技術

可再生能源大規模接入電網，給電網運行帶來巨大的挑戰，電網需要配置大量的靈活性資源以對沖可再生能源的隨機性。通常，這些靈活性資源包括傳統發電機組的調頻、調峰能力，抽水蓄能電站等。相比常規發電機組，以電力電子變流器作為電網接口的儲能裝置具有毫秒級滿功率輸出的能力，響應速度快，調節精度高，可以有效提高電力系統調控運行的靈活性。在過去，電池系統高昂的成本阻礙了其在電力系統的應用。

近年來，隨著鋰電池等電化學儲能元件成本的快速下降以及國家相關政策激勵，儲能系統有望在電網中實現大規模應用，以解決大規模可再生能源接入后電網面臨的調節能力不足的問題。一個儲能電站通常有電力電子變流器、電池系統、控制與保護系統等部分組成，其中電池系統是核心儲能設備，電力電子設備負責電池與電網之間的能量轉換。由于用于電網的儲能電站往往容量很大，電池系統一般由電池單體-電池模組-電池簇-電池堆等多級結構組成。如一個500kWh電池堆可以包含14個電池簇，一個電池簇包含15個電池模組，每個模組又包含13個3.2V/60Ah的電池單體。

由于電池系統包含電池單體數量眾多，如何使得各電池單體的荷電狀態(SoC)保持一致是一個重要的問題。一般在電池模組內配置均衡電路，以實現各電池單體荷電狀態的均衡。隨著儲能電站容量變大，儲能電站包含的電池堆數量亦同步增加；因此，不僅需要考慮電池單體間SoC的均衡，還要考慮電池堆之間SoC的均衡，以保證儲能電站具備最大的可用率。

發明內容

為實現現有儲能電站中多電池堆的快速均衡，保證儲能電站具備最大的可用率，本發明提出一種儲能電站多電池堆快速均衡方法，其通過將電池堆荷電狀態劃分為若干個區域，在不同區域進行不同的荷電狀態與放電深度的更新，同時對各電池堆功率指令進行依序按比例給定，以此提高多電池堆荷電狀態的均衡速度，改善儲能電站的運行狀況，提高儲能電站的可用率；同時，加入閾值判斷，以盡可能減少儲能功率的切換，提高儲能電站運行的穩定性與電網友好性。

為此，本發明采用如下的技術方案：一種儲能電站多電池堆快速均衡控制方法，其包含電池堆數據采集、各電池堆荷電狀態(SoC)最大偏差計算、荷電狀態與放電深度(DoD)更新、有功功率指令依序按比例給定四個步驟，具體內容如下：

1)通過通訊設備采集所有處于運行狀態的電池堆SoC數據，記錄其中最大值為SoC_max，最小值為SoC_min；

2)計算SoC_max與SoC_min的差值，若差值大于等于一閾值tv，則進行荷電狀態與放電深度更新，若小于此閾值，則荷電狀態與放電深度不進行更新；

3)荷電狀態與放電深度更新：將荷電狀態分為若干個區域，按照各電池堆荷電狀態所處區域不同，進行荷電狀態與放電深度更新操作；

4)按照更新后荷電狀態或者放電深度大小，依序按比例對各電池堆變流器給定有功功率指令。