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一種儲能系統綜合性能測試方法及裝置的制造方法_2

文檔序號:9886238閱讀:來源:國知局
中的電壓、電流瞬時值,計算獲得能量效率;
[0049] 步驟322,根據能量效率,計算獲得某一電池組串的健康狀態,如表2所示,為能量 效率指標閾值,其中,n g_p為能量效率。
[0050] 表2能量效率指標閾值
[0051]
[0052] 在步驟321中,電池組串的能量效率既受電池組串內一致性的影響,也受電池總 內阻大小的影響,是電池的綜合能力體現,且能量效率在做容量測試時,可同時得到,便于 估算。因此,選擇能量效率作為評價規模儲能鋰電池健康狀態的關鍵指標,計算獲得能量效 率利用的公式如下:
[0053]
(2)
[0054] 其中,n g_p為能量效率,無量綱;
[0055] Vdls、Idls為標定工況下,放電過程中,電壓、電流瞬時值;
[0056] VAa、IAa為標定工況下,充電過程中,電壓、電流瞬時值;
[0057] t為放電開始時刻至放電截止條件所用的時間或充電開始時刻至充電截止條件所 用的時間。
[0058] 對于能量效率,一般新電池的能量效率在98%左右,車用鋰電池模組的能量效率 也較高,但是在大容量鋰電池儲能系統中,海量電池單體很難做到較好的一致性,適用于工 程應用的能量效率閾值高于80%即可為優。
[0059] 在本實施例中,從電池的老化角度,提出了電池的內阻增量測試性能的關鍵指標。 內阻分為歐姆內阻和極化內阻,歐姆內阻與電池的壽命密切相關,因此選擇內阻增量作為 評價規模儲能鋰電池健康狀態的另一關鍵指標。通過計算電池組串或電池的內阻增量測試 性能的方法如下:
[0060] 執行步驟2時,儲能單元的工作狀態參數包括:在放電過程中,儲能單元中某一電 池組串或電池的電壓變化值及電流變化值。
[0061] 如圖4所示,執行步驟3時,生成儲能系統綜合性能測試結果包括:
[0062] 步驟331,根據在放電過程中,儲能單元中某一電池組串或電池的電壓變化值及電 流變化值,計算獲得某一電池組串或電池內阻增量,利用的公式如下:
[0063] AR = Rdischarge-R0; (3)
[0064] Rdlscharge= AU/ΔΙ ; (4)
[0065] 其中,Δ R為內阻增量;
[0066] R。為某一電池組串或電池的內阻初始值;
[0067] Rdl_al^為在放電過程中,某一電池組串或電池的內阻值;
[0068] AU為在放電過程中,某一電池組串或電池的電壓變化值;
[0069] Δ I為在放電過程中,某一電池組串或電池的電流變化值。
[0070] 公示(3)的物理意義為在放電過程中,電流發生變化導致的壓降與電流變化量之 比。一般電池的內阻測試方法是給電池一個短時脈沖電流,然后用電壓變化值比電流。在 實際生產系統中,沒有短時脈沖電流,因此將電流由〇變化至非零的瞬間,認為是近似短時 脈沖電流。此處的AU就是電流變化時產生的壓降。同時,由于實際生產系統中,電壓電流 的采樣是秒級的,而實驗室測試內阻需要毫秒級電流變化,因此我們這里測出的內阻不能 準確的認為是真實內阻,但用于橫向對比是可以的,所以最好選擇同一工況下去對比。
[0071] 步驟332,根據內阻增量,計算獲得某一電池組串或電池的健康狀態,如表3所示, 為內阻增量指標閾值,其中,R。為某一電池組串或電池的內阻初始值,Δ R為內阻增量。
[0072] 表3內阻增量推薦閾值
[0073]
[0074] 在本實施例中,采集并獲取的儲能單元的工作狀態參數還包括:儲能單元的某一 電池組串中,單體電池電壓最大值及單體電池電壓最小值,單體電池溫度最大值及單體電 池溫度最小值。
[0075] 從能夠從運行數據中直接獲取的角度講,電池的一致性分為電壓一致性和溫度一 致性。電池單體間一致性、組間一致性會隨運行時間發生變化的變量,直接影響儲能系統的 各項性能,并且如果不進行干預修正,則會加劇對系統的不利影響。因此將電壓極差和溫度 極差作為電池組串性能測試的另兩個指標。
[0076] 通過電池極差測試性能的方法如下:
[0077] 如圖5所示,步驟341,根據儲能單元的某一電池組串中,單體電池電壓最大值及 單體電池電壓最小值,計算獲得電壓極差;計算方法如下:
[0078] AV = Vnax-Vnin; (5)
[0079] 其中,Λ V為電壓極差,V_為電池組串中單體電池電壓最大值,V_為電池組串中 單體電壓最小值。
[0080] 步驟342,在某一荷電狀態下,根據電壓極差計算獲得某一電池組串的電壓一致性 結果。
[0081] 具體而言,在生產運行中,電池電壓的差異主要表現在對荷電狀態(S0C)估算結 果的影響,因此電池電壓的差異的影響程度,取決于對SOC帶來多大的影響。依據現場運行 經驗及相關標準,S0C的最大允許誤差為10%,因此認為當由電壓差異造成的S0C差異達到 10%時,電池健康狀態為"差",認為5%以上為理想狀態。
[0082] 根據磷酸鐵鋰電池開路電壓與荷電狀態的關系曲線,可見在S0C兩端時,電壓上 升的斜率較陡,而在充放電平臺區斜率較緩,因此,對于電壓一致性對S0C的影響,應分段 說明,如表4所示。為電池運行至該S0C區段后,靜置1小時后的開路端電壓極差閾值。
[0083] 表4電壓一致性表
[0084]
[0085] 在另一實施例中,通過溫度極差測試性能的方法如下:
[0086] 如圖6所示,步驟351,根據儲能單元的某一電池組串中,單體電池溫度最大值及 單體電池溫度最小值,計算獲得溫度極差;計算方法如下:
[0087] ΔΤ = Τ_-Τ_; (6)
[0088] 其中,ΔΤ為電壓極差,Τ_為電池組串中單體電池電壓最大值,Τ_為電池組串中 單體電壓最小值。
[0089] 步驟352,根據溫度極差計算獲得某一電池組串的電壓一致性結果。
[0090] 對于溫度因素,根據風光儲示范電站調試過程,最大溫差小于5度時,對電池組串 性能的影響可以忽略;最大溫差大于5度,小于8度時,電池需避免充放,以免影響其壽命; 當溫差大于8度時,應立即停止運行,并查找原因,因此溫度極差一致性如表5所示:
[0091] 表5溫度一致性表
[0092]
[0093]
[0094] 對此,本發明提出的儲能系統中電池組串的性能狀態評估數據源有兩種形式,一 是日常運行數據,二是標定工況數據。
[0095] 在運行數據中可獲得運行過程中任一時刻電池單體的溫度、電池單體的電壓,以 及充放電電流、電壓,因此可以得到內阻增量、電壓極差、溫度極差;但是生產運行中電池組 串荷電狀態一般工作在20% -80%之間,不能得到滿充滿放的數據,因此無法得到能量效 率指標數據源。因此能量效率計算數據源應來自于標定工況數據。
[0096] 標定工況有兩種方法實現,一是通過儲能監控系統或廠家就地操作,控制儲能單 元運行在標定工況,通過就地監控柜讀取所需數據;二是進行在儲能單元外接測試裝置測 量,獲得充放電電流電壓,同時獲取電池管理系統數據。這兩種方法都可以獲得電池組串狀 態評估的所有數據源。第二種方法的優勢是能量效率、內阻增量的計算不受廠家電池管理 系統計算方法、采集精度等方面的影響,數據更為準確。
[0097] 基于同一發明構思,本發明實施例中還提供了一種儲能系統綜合性能測試方法及 裝置,如下面的實施例所述。由于該裝置解決問題的原理與儲能系統綜合性能測試方法相 似,因此該裝置的實施可以參見上述方法的實施,重復之處不再贅述。以下所使用的,術語 "單元"或者"模塊"可以實現預定功能的軟件和/或硬件的組合。盡管以下實施例所描述的 裝置較佳地以軟件來實現,但是硬件,或者軟件和硬件的組合的實現也是可能并被構想的。
[0098] 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,所述方法包 括:
[0099] 充放電模塊1,用于對儲能系統中的儲能單元進行充放電;
[0100] 參數采集模塊2,用于采集并獲取儲能單元的工作狀態參數;
[0101] 性能測試模塊3,用于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。
[0102] 在一實施例中,參數采集模塊2,采集并獲取儲能單元的工作狀態參數包括: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。
[0103] 性能測試模塊3,生成儲能系統綜合性能測試結果包括:
[0104] 根據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,計算獲得儲能單元的測試容量;
[0105] 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,其中,E為儲能單元的測試容
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