[发明专利]低温下电池储能系统高效率工作方法

说明书

本发明公开了一种低温下电池储能系统高效率工作方法。本发明以两种电池联合调度为例建立储能系统框架，选择磷酸铁锂电池和钛酸锂电池进行联合调度使两块电池优势互补；接着，建立考虑温度对电池输入输出效率影响的两种电池联合调度储能系统模型；最后，给出在低温下由钛酸锂电池和磷酸铁锂电池构成的电池储能系统的最优调度方案。通过以上步骤，本发明实现了低温下电池储能系统高效率的电能输出，实现了不同种类电池的优势互补，同时还保证了总体成本较低。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，特别涉及低温下电池储能系统。

背景技术

随着可再生能源比例不断提高，为了保证供电稳定，储能也越来越多的被使用。然而储能每分钟的输出效率受温度影响很大；中国北方部分地区冬季气温会达到-20℃以下，而电池储能系统大多是由磷酸铁锂电池组成，其低温下性能很差。在-20℃时，磷酸铁锂电池的放电效率仅为常温时的30％左右，且几乎无法充电。若用钛酸锂电池取代磷酸铁锂电池来制作电池储能系统，虽然低温下输入输出效率高，但是成本高昂且能量密度较低。

综合来看，磷酸铁锂电池低温启动能力差，低温下输入输出效率低，但能量密度高且便宜。钛酸锂低温启动能力好，低温下输入输出效率高，但能量密度低且昂贵。所以，目前单一电池种类储能系统在低温下有显著不足。

发明内容

为了解决此问题，本发明提出一种低温下电池储能系统高效率低成本工作方法，其联合调度了低温性能好但是昂贵且能量密度的低的钛酸锂电池、低温性能差但是便宜且能量密度高的磷酸铁锂电池，让这两种电池优势互补，以实现低温下电池储能系统的高效率低成本工作。

本发明为解决以上技术问题，采用以下技术方案：

本发明提出一种低温下电池储能系统的高效率工作方法，建立多种电池构成的储能系统框架，以各类电池优势互补为基础构建储能系统优化模型，使用求解器求解该优化模型，得到在低温下由多种电池构成的电池储能系统的最优调度方案。

进一步的，本发明所提出的一种低温下电池储能系统的高效率工作方法，储能系统由钛酸锂电池、磷酸铁锂电池、加热设备组成，先用钛酸锂电池给加热设备充电，提高储能仓内温度，待温度达到一定范围时，再由磷酸铁锂电池执行充放电工作；构建优化模型如下所示：

其中，电系统的平衡模型如下(a1)至(a10)所示：

式中，是磷酸铁锂电池内部消耗的电能，η^ES1(T_t)是磷酸铁锂电池输出效率，是磷酸铁锂电池输出的总电能；是磷酸铁锂电池向外输出的功率，是磷酸铁锂电池输送给加热设备的功率；是钛酸锂电池内部消耗的电能，η^ES2(T_t)是钛酸锂电池输出效率，是钛酸锂电池输出的总电能；是钛酸锂电池向外输出的功率，是钛酸锂电池输送给加热设备的功率；

式(a1)(a2)中电池组的效率受温度影响，如式(a5)-(a6)所示：

其中，Tⁱⁿ是储能仓内温度，是拟合系数。此外，两组电池消耗的总电能不能超过其存储的最大电能和两组电池发出的功率不能超过其最大功率和即：

热平衡模型如下(a11)至(a14)所示：