[發明專利]用于控制電力系統的接口的設備和方法

在審

• 申請號: 202010796886.0
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112350395A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: J·波蘭德;D·查圖尼;A·烏達洛夫;J·奧特維爾;E·普杰特里
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J3/32;H02J3/00;H02J3/38
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務所 11602
• 代理人: 魏小薇;吳麗麗

公開了適于在可再充電電池能量存儲系統的運行期間執行可再充電電池能量存儲系統的健康狀態估計的技術。可再充電電池能量存儲系統包括多個可單獨控制的并聯串。從多個并聯串中選擇至少一個串。所選的至少一個串被置于用于執行SoH校準的SoH校準模式中，同時多個并聯串中的至少一個其它串保持處于運行模式中。在針對所選擇的至少一個串已經完成SoH校準之后，使所選擇的至少一個串恢復到運行模式。

技術領域

本發明涉及用于執行可再充電電池能量存儲系統的健康狀態(SoH)估計的方法和設備。本發明特別涉及用于對包括多個電池單元的并聯串的可再充電電池能量存儲系統執行SoH估計的方法和設備。

背景技術

電池能量存儲系統(BESS)被認為對具有相當大一部分可再生能量源的未來電網的穩定性具有重要貢獻，而且對清潔電動交通也具有重要意義。電池會隨著時間而降質。因此，要監測的重要量是健康狀態(SoH)。SoH可以以一項或多項關鍵性能指標(KPIs)為特征。KPIs可以是最大剩余容量和內部電阻。具體地，SoH可以提供相對于作為新電池時該電池的相同相應參數的值的電池的當前容量和內部電阻的量度。這是確定電池存儲和傳輸能量的能力的重要指標。該量度通常還被認為是在確定電池何時已經達到其使用壽命時所使用的電池降質的量度。因此，SoH會對電池系統的適當控制和維護產生影響。

通常，為準確估計BESS，SoH要求以特定方式操作電池：從特定的荷電狀態開始，應在充電和放電方向上都應用特定的電流變化曲線，直到滿足某些截止電壓為止。這稱為SoH校準循環。因此，所涵蓋的SoC范圍應盡可能大，從而使準確性最大化。通常，執行這樣的SoH校準循環會使整個BESS暫時無法運行。在某些關鍵應用中，這會對能量存儲系統提供輔助服務(例如，頻率穩定、負荷調節、電壓支持等)的能力產生重大影響，這進而影響能量存儲系統所連接的系統的可靠性。為了估計大型BESS的SoH，今天將其離線若干小時，與此同時應用一個或幾個SoH校準循環。這增加了運行成本。

使用運行數據而不是在校準循環期間記錄的數據在線估計SoH的方法(例如，基于最小二乘法、人工神經網絡和卡爾曼濾波器及其變體)不如實現精確估計所需的完全放電循環準確。例如，完全放電循環很少發生，即使在正常運行期間也是如此，并且在測量循環期間系統上的負荷不一致。

還使用在線數據和整個BESS的常規專用SoH的SoH計算提供整個BESS系統的健康狀態的大量測量。因此，所得結果值不夠準確，這是因為它們不允許評估各個串的SoH。由于不同的BESS位置中的環境條件可不同，因此對于電池單元的不同串降質常常不相等。例如，相對于加熱、通風和空調(HVAC)和/或相對于BESS容器的外壁或門的位置對于不同的串而言可以不同。僅針對組合的所有串確定SoH限制了對BESS系統的并聯串執行先進的不均勻操作的可能性。更進一步，通過使用現有方法不能區分電池單元的各個串的降質。這可能導致難以確立BESS系統中容量減少或發生故障的根本原因，這進而導致維護工作效率低下。

A.Oudalov等人的“Optimizing a Battery Energy Storage System forPrimary Frequency Control”，IEEE Transactions on Power Systems，第22卷第3期，2007公開了一種通過避免高頻充放電序列來增加電池壽命的技術。

DE 10 2014 210 010A1公開了一種操作電能存儲系統的方法，該電能存儲系統連接到用于提供設定功率的電能供應電網并且包含多個存儲單元，該多個存儲單元在公共耦合點處電連接并且在其中分配了設定功率。電能存儲系統的總效率通過調整要由存儲單元提供的各個功率部件而與設定功率相匹配。

這些文件均未解決執行SoH校準循環的需求。