[发明专利]一种用于储能电站的电池组可用容量修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于储能电站的电池组可用容量修复方法，属于电网电池储能技术领域。

背景技术

大规模电池储能电站的快速发展对电池应用技术提出了更高的要求，包括电池安全、稳定、长寿、经济运行等方面。储能电站中的电池规模与纯电动汽车的电池规模相当，甚至更大，整个电池组由上百节电池单体串联组成。整个电池组的可用容量与电池单体的电量、内阻、剩余电量的一致性程度密切相关。电池组在充放电过程中，必须保证每一个电池单体的电压控制在安全范围内。充电时，当电池组中任意一个电池单体达到电压上限，电池组必须减小充电电流或停止充电；放电时，当电池组中任意一个电池单体达到电压下限，电池组必须减小放电电流或停止放电。在电池组运行一段时间后，电池单体之间的性能差异逐渐变大。因少数的电池在充电时过快达到电压上限或在放电时过快达到电压下限，使得电池组的可用容量减小。

在一些高要求的应用场合，主动式均衡电路被用于实现电池单体之间的电量转移，修复电池组的可用容量。常用的均衡启停判据为电池单体之间的电压差，分为动态电压差和静态电压差两类。根据动态电压差进行均衡，均衡的启停及均衡电流的方向容易受到电压变化的影响，从而引发误均衡或过均衡。根据静态电压差进行均衡，很可能只达到局部均衡或暂时均衡的效果，无法实现电池组的可用容量最大化。此外，主动式均衡电路需要为每个单体电池配置额外的支路以供能量转移，提高系统的复杂度，增加投入成本。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于储能电站的电池组可用容量修复方法，基于电池组内所有的电池单体的可用容量，并从全局角度考虑，对电池组的可用容量进行一次性修复的方法，以便于提高电池组的利用率，延长电池组的寿命。

本发明提出的用于储能电站的电池组可用容量修复方法，该修复方法包括以下步骤：

(1)设储能电站的电池组由N个电池单体串联形成，电池组的额定充放电功率为P，则每个电池单体的额定充放电功率P/N，在电池单体成组前，从所有的电池单体中随机抽取n个电池单体分别进行充放电，充放电的步骤如下：

(1-1)对n个电池单体分别以恒定功率P/N充电，直至n个电池单体的电压分别达到用户设定的电池单体电压上限值u_cmax；

(1-2)对步骤(1-1)中的n个电池单体以恒定功率P/N放电，直至n个电池单体的电压分别达到用户设定的电池单体电压下限值u_dmin，以5秒为周期，记录放电过程的电池单体电压值，将放电过程的电压记录数据组成一个数组，记为U_dr|k＝{u_dr|k-1,u_dr|k-2,…,u_dr|k-ldk}，其中，dr表示放电过程的记录数据，k表示电池单体的序号，k＝1～n，u_dr|k-1表示放电过程的第k个电池单体的第1个记录数据，u_dr|k-ldk表示放电过程的第k个电池单体的第ldk个记录数据，ldk等于放电过程的第k个电池单体的数组长度，并将放电过程的第k个电池单体的累计放电能量，记为E_dr|k(k＝1～n)；

(1-3)对步骤(1-2)中的n个电池单体以恒定功率P/N充电，直至n个电池单体的电压分别达到步骤(1-1)中的用户设定的电池单体电压上限值u_cmax，以5秒为周期记录充电过程的电池单体电压值，将该电池单体电压值组成一个一维数组，记为U_cr|k＝{u_cr|k-1,u_cr|k-2,…,u_cr|k-lck}，其中，cr表示放电过程的记录数据，k表示电池单体的序号，k＝1～n，u_cr|k-1表示充电过程的第k个电池的第1个记录数据，u_cr|k-lck表示充电过程的第k个电池的第lck个记录数据，lck等于充电过程的第k个电池的数组长度，并将充电过程的第k个电池单体的累计充电能量记为E_cr|k，k＝1～n；

(1-4)对步骤(1-3)中的n个电池单体以恒定功率P/N放电，直至n个电池单体电压分别达到步骤(1-2)中的用户设定的电池单体电压下限值u_dmin；