[发明专利]一种用于电网储能电站的电池模块管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电网储能电站的电池模块管理方法，属于电网储能系统技术领域。

背景技术

随着全球范围内智能电网的建设，电网储能技术的重要性日益突显。在可再生能源发电兴起之时，其对电网造成的冲击也伴之而来，电网储能技术能够平滑新能源发电并网的功率，是解决新能源并网问题最有效的途径之一。

目前，大规模电池储能系统中的电池单体数目较大，能达到几百只或上千只，它们以串联、并联或串并结合的方式连接。若干个电池单体串并联形成电池模块，若干个电池模块串联形成电池组，一个储能电站中包含若干个电池组，它们不直接连接，而是通过能量转换装置（PCS）并联或级联。用于储能电站的电池管理系统一般分三层设计，底层用于管理每个模块的电池单体，中间层用于管理每个电池组的电池模块，顶层用于管理所有的电池组。中间层电池管理单元在整个电池管理系统中起核心作用，由于底层管理单元功能简单，一般只负责电池单体电压、温度采样以及相应的故障报警等，中间层管理单元需要实现其余的功能，包括对底层管理单元的控制，对电池模块的监测，估计电池剩余电量，诊断电池故障，实现电池模块的均衡控制与模块散热风扇的管理等。

与电动汽车的电池管理系统相比，两者底层的管理单元基本是通用的。但是，电动汽车的管理系统只有两层，从管理对象上看，其顶层用于管理电池模块，相应的管理方法类似于储能电站中间层的管理单元，但两者的功能不等同。然而，储能电站用的电池模块管理方法常被电动汽车的模块管理方法代替。储能电站的工作环境相对良好，电流变化也相对平缓，但高压、强干扰问题突出，需要处理的电池信息量较大，均衡功能、散热功能的要求较高，故障响应及故障预警要求较高。如何针对储能电站的特点开发用于电池模块的管理方法，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于电网储能电站的电池模块管理方法，现有的电池模块管理方法存在的问题，以满足储能电站功能要求，处理单体管理单元的上传数据，进行快速故障诊断，估计电池剩余电量，控制模块均衡装置以及控制电池散热风扇等。

本发明提出的用于电网储能电站的电池模块管理方法，包括以下步骤：

（1）定义一个时间序列t＝{t_k|k＝1,2,3,...,n}，时间序列中t_k表示第k时刻，第k个循环周期为第k时刻至第k+1时刻，第k个循环周期的时间长度为T_s；电网储能电站中的M个电池单体管理单元和一个电池模块管理单元在第k时刻到来时，M个电池单体管理单元向电池模块管理单元发送M*N个电池单体的电池单体电压{u_ci,k|i＝1,2,3,...,M*N}和电池单体温度{T_ci,k|i＝1,2,3,...,M*N}，同时电池模块管理单元采集M个电池模块的电池模块电压{u_mi,k|i＝1,2,3,...,M}、M个电池模块互相串联后的电池组电压u_p,_k以及电池组电流i_p,k，并由上述各原始数据构成电网储能电站中第k个循环周期的电池模块管理原始数据数组Data_k,k＝1,2,3,...,n：

Data_k＝[u_c1,k,u_c2,k,...,u_cM*N,k,T_c1,k,T_c2,k,...,T_cM*N,k,u_m1,k,u_m2,k,...,u_mM,k,u_p,k,i_p,k],k＝1,2,3,...,n；

（2）对第k个循环周期的电池模块管理原始数据数组Data_k,k＝1,2,3,...,n进行数字滤波，滤波方法为其中{a_i|0＜a_i＜1,i＝1,2,3,...,l}为系数，且l为滤波过程中所用电池模块管理原始数据数组的个数，l的取值范围为5-10，得到第k个循环周期的电池模块管理滤波数据数组k＝1,2,3,...,n：