一種儲能系統綜合性能測試方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力儲能評估方法，尤指一種儲能系統綜合性能測試方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 由于風力發電和光伏發電裝機的迅猛發展，大容量儲能系統以其可以平滑風光波 動，調節風光輸出功率曲線等優勢，得到了關注與發展。截止2013年，中國儲能項目累計裝 機規模達到53. 7MW(不包含抽水蓄能）。但目前所投運的儲能電站運行時間均較短，運行數 據積累少，運行人員對設備性能掌握不足，不利于保障新能源電站的安全經濟運行。針對以 上問題，本文以掌握大容量儲能系統健康狀態為目的，開展了大容量鋰電池儲能系統狀態 評估方法的研究。
[0003]目前國內外的研究成果主要集中于車用動力鋰電池的性能及健康狀態的評估，例 如S0H估算方法、內阻辨識技術及其他性能研究等等。針對大容量鋰電池儲能系統，國家電 網公司企業標準Q/GDW676《儲能系統接入配電網測試規范》規定了儲能系統的并網性能測 試方法，及儲能系統接入配電網的主要技術指標，但標準適用范圍為各種電化學和電磁儲 能，其試驗方法規定較為寬泛，且沒有對各指標技術要求做出規定，不足以指導規模鋰電池 儲能系統的性能評估。正在編制的《大容量電池儲能站蓄電池技術規范》中，僅對電池單體 和電池模組的出廠和型式試驗方法和指標要求做出規定，對于在運儲能電站性能評估尚不 能參考執行。對規模儲能系統或單元本身的容量、充放電效率及單體一致性等自身性能指 標和評估研究較少，因此，對于鋰電池及鋰電池組綜合性能尚無較好的評估試驗方法。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中對于鋰電池及鋰電池組綜合性能尚無較好的評估試驗方法，本發 明將儲能系統分為了兩個層次，通過多方面對儲能系統進行評估測試，得到儲能系統的綜 合性能數據。
[0005] 為達到上述目的，本發明提出了一種儲能系統綜合性能測試方法，所述方法包括： 步驟1，對所述儲能系統中的儲能單元進行充放電；步驟2,采集并獲取所述儲能單元的工 作狀態參數；步驟3,根據所述儲能單元的工作狀態參數計算生成儲能系統綜合性能測試 結果。
[0006] 為達到上述目的，本發明提出了一種儲能系統綜合性能測試裝置，所述裝置包括： 充放電模塊，用于對所述儲能系統中的儲能單元進行充放電；參數采集模塊，用于采集并獲 取所述儲能單元的工作狀態參數；性能測試模塊，用于根據所述儲能單元的工作狀態參數 計算生成儲能系統綜合性能測試結果。
[0007] 本發明的儲能系統綜合性能測試方法及裝置將儲能系統分為兩個層次，儲能單元 整體和電池組串，其中對儲能單元整體容量指標異常單元進行電池組串狀態評估，可以保 障系統安全運營，并有效減少維護工作量，基于標定工況數據的儲能單元整體容量指標，能 夠體現儲能單元健康狀態，同時還從電池壽命、老化、一致性角度提出多種評估電池組串健 康狀態的方法。
【附圖說明】
[0008] 此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不 構成對本發明的限定。在附圖中：
[0009] 圖1為本發明一實施例的儲能系統綜合性能測試方法流程圖。
[0010] 圖2為本發明一具體實施例的儲能單元整體性能測試的方法流程圖。
[0011]圖3為本發明一具體實施例的通過能量效率測試儲能系統性能的方法流程圖。
[0012] 圖4為本發明一具體實施例的通過內阻增量測試儲能系統性能的方法流程圖。
[0013] 圖5為本發明一具體實施例的通過電壓極差測試儲能系統性能的方法流程圖。
[0014] 圖6為本發明一具體實施例的通過溫度極差測試儲能系統性能的方法流程圖。
[0015] 圖7為本發明一實施例的儲能系統綜合性能測試裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 以下配合圖式及本發明的較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所 采取的技術手段。
[0017] 在本發明實施例中，涉及到一些術語在此先行說明：
[0018] 儲能單元是指由儲能變流器及其電池堆構成，可以作為獨立的負載或電源被儲能 分系統監控系統直接調度的單元。
[0019] 電池組串是指由多個電池單體串并聯組成。
[0020] 圖1為本發明一實施例的儲能系統綜合性能測試方法流程圖。如圖1所示，該方 法包括：
[0021] 步驟1，對儲能系統中的儲能單元進行充放電；
[0022] 步驟2,采集并獲取儲能單元的工作狀態參數；
[0023] 步驟3,根據儲能單元的工作狀態參數計算生成儲能系統綜合性能測試結果。
[0024] 在儲能系統的綜合性能測試時，可對其中儲能單元、儲能單元中電池組串、電池組 串中單體電池進行性能測試，以此來獲得儲能系統的綜合性能。具體方法如下：
[0025] 在一實施例中，首先進行儲能單元整體性能的測試。
[0026] 根據電動汽車鋰電池相關研究成果，電池單體的容量隨循環次數的增加而衰減， 因此容量不僅可以直接體現電池的壽命，同時可以反映電池的衰減程度。從運維的角度，容 量是儲能電站運行中的重要參數，也是對電池進行維護的重要決策依據。而儲能單元的容 量與每個單體容量相關，但不是簡單的累加，而是受到一致性、運行工況以及均衡技術的影 響，即容量也可以體現電池單體間一致性狀態。
[0027] 因此本發明選擇容量作為儲能單元整體狀態測試的唯一指標，如果整個單元的容 量滿足使用要求，則不再進行進一步診斷。
[0028] 具體的，儲能單元整體性能的測試方法如下：
[0029] 在執行步驟2時，采集充電開始及放電結束時刻，儲能單元中變流器交流側的瞬 時電流值及瞬時電壓值。
[0030] 如圖2所示，在執行步驟3時，生成儲能單元整體性能的測試結果的步驟包括：
[0031 ] 步驟311，根據充電開始及放電結束時亥lj，儲能單元中變流器交流側的瞬時電流值 及瞬時電壓值，計算獲得儲能單元的測試容量；
[0032] 步驟312,根據儲能單元的初始容量及儲能單元的測試容量，計算獲得儲能單元的 健康狀態，如表1所示，為儲能單元容量指標閾值，其中，E為儲能單元的測試容量，E。為儲 能單元的初始容量。
[0033] 表1儲能系統容量指標閾值
[0034]
[0035] 在步驟311中，為了同時考慮儲能單元電池及變流器性能，容量計算數據源取變 流器交流側參數；為準確計算儲能單元容量指標，一般選取標定工況下的數據作為數據源， 對此，計算獲得儲能單元的測試容量利用的公式如下：
[0036]
(1)
[0037] 其中，E為儲能單元的測試容量，其為儲能系統在進行標定時，在滿充或滿放時變 流器交流側輸入或輸出的電能，單位為Wh ;
[0038] t。為儲能電池在進行標定時，充電的開始時刻，單位為秒；
[0039] h為儲能電池在進行標定時，充電的結束時刻，單位為秒；
[0040] i(t)為儲能電池在進行標定時，在滿充或滿放過程中變流器交流側瞬時電流值， 單位為A ;
[0041] u(t)為儲能電池在進行標定時，在滿充或滿放過程中變流器交流側瞬時電壓值， 單位為V。
[0042] 除了前述的儲能單元容量來測試性能的方法，影響大容量鋰電池儲能單元健康狀 態的因素從系統構成角度，有電池組中單體電池數量、電池組的連接方式、電池單體內化學 成分變化等；從使用工況角度，有充放電電壓、充放電倍率、使用環境、充放電頻次及深度等 等；從一致性角度，有電池單體間一致性、組間一致性，其一致性包括電壓、溫度及荷電狀態 一致性。本發明從大容量鋰電池儲能單元故障機理出發，研究各種原因導致的儲能單元健 康狀態表征參數，從中選擇具有代表性的指標。
[0043] 從規模鋰電池儲能系統構成結構來看，變流器會影響系統可靠性，但其轉換效率 通常不會隨時間推移發生很大變化，因此對系統的充放電性能基本不會產生影響。儲能系 統性能退化原因主要來自儲能電池性能的退化。因此，有必要對儲能系統中電池組串的性 能評估方法開展專題研究，形成適合工程應用的儲能鋰電池性能評估方法。
[0044] 對此，本發明提出了通過計算儲能單元中電池組串的能量效率、電池組串或電池 內阻增量、單體電池電壓極差、單體電池溫度極差等方式，來測試儲能單元的性能。
[0045] 在本實施例中，通過計算電池組串的能量效率測試性能的方法如下：
[0046] 執行步驟2時，儲能單元的工作狀態參數包括：儲能單元中某一電池組串充電過 程中電壓、電流瞬時值，放電過程中的電壓、電流瞬時值。
[0047] 如圖3所示，執行步驟3時，生成儲能系統綜合性能測試結果包括：
[0048] 步驟321，根據儲能單元中某一電池組串充電過程中電壓、電流瞬時值，放電過程