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专利号: 2022104964354
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑老化速率的储能系统均衡控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:通过历史实验数据,拟合储能系统寿命函数模型,推导储能系统老化速率表达式,并建立上层控制的储能系统老化速率一致性原则;

步骤2:基于储能系统老化速率一致性原则,计算确定储能单元的功率分配系数,确定下层控制中同一微电网内各储能单元的功率分配原则;

步骤3:通过微电网群的中央控制器采集各微电网中不同储能单元的功率分配系数,并传输到上层控制的老化速率一致性模块中,完成不同电压等级的微电网之间负载功率的重新分配,进而实现微电网中不同储能单元的均衡控制;

所述步骤1中,建立储能系统老化速率一致性原则包括以下步骤:

S1:分析加快电池老化速率的各种影响因素,建立吞吐量的定义式:式中:Γeff和Γact分别是实际放电深度和额定放电深度下的吞吐量,DA和DR分别是实际和额定的充放电深度,QA和QR分别是实际和额定的电池容量,u0和u1是通过拟合电池寿命数据得到的参数;

S2:分析Δt时间内储能单元的充放电深度与储能单元荷电状态之间的关系:式中:DΔt是Δt时间内储能单元的充放电深度,SOC(t)和SOC(t1)分别为储能系统在时刻t和时刻t1的荷电状态,ΔSOC为储能系统在t‑t1时间段内荷电状态的变化量;

S3:基于吞吐量的定义式和储能单元的充放电深度与储能单元荷电状态之间的关系,得到储能系统吞吐量与SOC和充放电功率之间的关系为:式中:,SOC(t)和SOC(t1)分别为储能系统在时刻t和时刻t1的荷电状态,dR为额定充放电深度的测试条件下储能系统在单位时间内消耗的吞吐量, 为DR的u0次幂的表达;

S4:定义储能单元老化率等于吞吐量的变化率,推导储能单元的老化率与SOC,DOD之间的关系式为:式中:α为储能单元的老化速率系数ΔSOC为储能系统在t‑t1时间段内荷电状态的变化量;

S5:基于储能单元老化率的定义,建立储能系统老化速率一致性原则为:式中,αi是第i个储能单元的老化速率系数,SOCi(t)是第i个储能单元在时刻t的荷电状态;

所述步骤2中,下层控制中建立同一微电网内各储能单元的老化速率一致性功率分配原则包括以下步骤:S1:对储能单元的控制主要包括对电压和电流进行控制,因此考虑到P=U*I,则储能系统的老化速率表示为:式中:U和Q分别为储能单元的输出电压和容量,P(t)为储能系统在时刻t的充放电功率,Γeff为额定测试条件下储能系统消耗的有效吞吐量,α为储能单元的老化速率系数;

S2:基于老化速率一致性原理,计算储能单元的功率分配系数以保证各储能单元之间老化速率相等以延长整个储能系统的使用寿命,下垂系数的计算公式如下:式中:rij为第i个微电网中第j个储能单元的下垂系数,αij是第i个微电网中第j个储能单元的老化速率系数,Qij为第i个微电网中第j个储能单元的储能单元的容量,Uij为第i个微电网中第j个储能单元的电压值。

2.根据权利要求1所述的一种考虑老化速率的储能系统均衡控制方法,其特征在于,所述步骤1中的历史实验数据包括储能系统吞吐量、荷电状态以及放电深度。

3.根据权利要求1所述的一种考虑老化速率的储能系统均衡控制方法,其特征在于,所述上层控制的老化速率一致性模块建立包括以下步骤:S1:通过中央控制器采集各微电网中不同储能单元的功率分配系数,基于储能系统老化速率一致性原则,设计上层控制中各储能单元功率分配原则为:式中:rij为第i个微电网中第j个储能单元的功率分配系数,Pij为第i个微电网中第j个储能单元的输出功率;

S2:微电网系统应该保持功率平衡,各储能单元的功率应满足下式:式中:Ploadi为第i个微电网内负荷功率,Ppvi为第i个微电网中光伏输出功率,n为整个微电网群所包含的微电网个数,m为第i个微电网中所包含的储能单元个数;

S3:由此得到各微电网在上层控制中应该满足的分配原则为:

式中:Pload为微电网内负荷功率,Ppv为整个微电网群的光伏输入功率,PMGi为第i个微电网的功率参考值,rij为第i个微电网中第j个储能单元的下垂系数。