[发明专利]一种储能电站多电池堆快速均衡控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种储能电站多电池堆快速均衡控制方法及装置。随着储能电站容量变大，储能电站包含的电池堆数量亦同步增加；因此，不仅需要考虑电池单体间SoC的均衡，还要考虑电池堆之间SoC的均衡。本发明采用的控制方法为：将电池堆荷电状态划分为若干个区域，在不同区域进行不同的荷电状态与放电深度的更新；根据更新后的荷电状态与放电深度，对各电池堆有功功率指令进行依序按比例给定；同时，通过设定荷电状态与放电深度更新的阈值，避免储能功率频繁切换。本发明可有效提高储能电站多电池堆荷电状态的均衡速度，改善储能电站的运行状况，提高储能电站的可用率；同时，尽可能减少储能功率的切换，提高储能电站运行的稳定性与电网友好性。

技术领域

本发明属于储能控制领域，涉及储能电站的控制，尤其是一种储能电站多电池堆快速均衡控制方法及装置。

背景技术

可再生能源大规模接入电网，给电网运行带来巨大的挑战，电网需要配置大量的灵活性资源以对冲可再生能源的随机性。通常，这些灵活性资源包括传统发电机组的调频、调峰能力，抽水蓄能电站等。相比常规发电机组，以电力电子变流器作为电网接口的储能装置具有毫秒级满功率输出的能力，响应速度快，调节精度高，可以有效提高电力系统调控运行的灵活性。在过去，电池系统高昂的成本阻碍了其在电力系统的应用。

近年来，随着锂电池等电化学储能元件成本的快速下降以及国家相关政策激励，储能系统有望在电网中实现大规模应用，以解决大规模可再生能源接入后电网面临的调节能力不足的问题。一个储能电站通常有电力电子变流器、电池系统、控制与保护系统等部分组成，其中电池系统是核心储能设备，电力电子设备负责电池与电网之间的能量转换。由于用于电网的储能电站往往容量很大，电池系统一般由电池单体-电池模组-电池簇-电池堆等多级结构组成。如一个500kWh电池堆可以包含14个电池簇，一个电池簇包含15个电池模组，每个模组又包含13个3.2V/60Ah的电池单体。

由于电池系统包含电池单体数量众多，如何使得各电池单体的荷电状态(SoC)保持一致是一个重要的问题。一般在电池模组内配置均衡电路，以实现各电池单体荷电状态的均衡。随着储能电站容量变大，储能电站包含的电池堆数量亦同步增加；因此，不仅需要考虑电池单体间SoC的均衡，还要考虑电池堆之间SoC的均衡，以保证储能电站具备最大的可用率。

发明内容

为实现现有储能电站中多电池堆的快速均衡，保证储能电站具备最大的可用率，本发明提出一种储能电站多电池堆快速均衡方法，其通过将电池堆荷电状态划分为若干个区域，在不同区域进行不同的荷电状态与放电深度的更新，同时对各电池堆功率指令进行依序按比例给定，以此提高多电池堆荷电状态的均衡速度，改善储能电站的运行状况，提高储能电站的可用率；同时，加入阈值判断，以尽可能减少储能功率的切换，提高储能电站运行的稳定性与电网友好性。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种储能电站多电池堆快速均衡控制方法，其包含电池堆数据采集、各电池堆荷电状态(SoC)最大偏差计算、荷电状态与放电深度(DoD)更新、有功功率指令依序按比例给定四个步骤，具体内容如下：

1)通过通讯设备采集所有处于运行状态的电池堆SoC数据，记录其中最大值为SoC_max，最小值为SoC_min；

2)计算SoC_max与SoC_min的差值，若差值大于等于一阈值tv，则进行荷电状态与放电深度更新，若小于此阈值，则荷电状态与放电深度不进行更新；

3)荷电状态与放电深度更新：将荷电状态分为若干个区域，按照各电池堆荷电状态所处区域不同，进行荷电状态与放电深度更新操作；

4)按照更新后荷电状态或者放电深度大小，依序按比例对各电池堆变流器给定有功功率指令。