[发明专利]一种直流微网中储能系统虚拟电池开路电压的计算方法

摘要

本发明提出一种直流微网中储能系统虚拟电池开路电压的计算方法，属于直流微网控制领域。该方法将储能系统中每个储能单元与DC/DC控制器等效为一个满足Rint等效电路模型的虚拟电池；获取直流母线电压的安全工作上下限及获得每个储能单元的实际容量；通过测试，获取储能系统中实际容量最小的储能单元虚拟电池的充放电开路电压曲线，进而得到其余储能单元虚拟电池的充放电开路电压曲线，最终获得每个储能单元虚拟电池充放电开路电压值。本发明可使直流微网内不同储能单元自动地根据自身特性进行功率分配，且无需中央控制器进行协调，可实现储能单元的即插即用，增加了系统的稳定性与鲁棒性，延长了储能单元的寿命。

主权项

1.一种直流微网中储能系统虚拟电池开路电压的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将储能系统中每个储能单元与该储能单元DC/DC控制器作为一个整体，等效为一个满足Rint等效电路模型的虚拟电池；2)获取直流微网母线电压的运行参考点，根据直流微网母线电压的运行参考点，分别获取直流微网母线电压的安全工作上下限U_upperlimit和U_lowerlimit；3)分别对储能系统中每个储能单元进行容量测试获得每个储能单元的实际容量，容量测试方法为：对每个储能单元以标准容量1/3C的充放电倍率，在储能单元充放电截止电压之间进行3次充放电循环，获得储能单元的实际容量；4)根据储能单元实际容量分别对储能系统中每个储能单元进行混合动力脉冲能力特性HPPC实验测试，获得每个储能单元不同荷电状态SOC值对应的端电压、放电内阻和充电内阻，所述HPPC测试方法为：将储能单元放电至每个设置的SOC值处后搁置3小时获得该SOC值对应的端电压，将储能单元放电至每个SOC点值并搁置3小时后，对储能单元施加1C倍率下的10s恒流放电脉冲和10s恒流充电脉冲，通过施加脉冲电流前后的电压变化差值除以脉冲电流值得到该SOC值对应的放电内阻和充电内阻；5)根据步骤4)的结果，计算每个储能单元中每个SOC值对应的放电SOP值和充电SOP值，放电SOP值和充电SOP值的计算表达式分别如式(1)和式(2)所示：其中,SOP_dch和SOP_cha分别为储能单元的放电SOP值和充电SOP值，OCV为储能单元的端电压，U_min和U_max分别为储能单元的放电截止电压和充电截止电压；6)获取储能系统中实际容量最小的储能单元虚拟电池的放电开路电压曲线，确定实际容量最小的储能单元的虚拟电池放电开路电压值；储能系统中实际容量最小的储能单元虚拟电池的放电开路电压曲线表达式如式(3)所示：VirtualOCV_dch＝U_lowerlimit+f_dch(SOC‑SOC_lowerlimit)(3)获取储能系统中实际容量最小的储能单元虚拟电池的充电开路电压曲线，确定实际容量最小的储能单元的虚拟电池充电开路电压值；储能系统中实际容量最小的储能单元虚拟电池的充电开路电压曲线表达式如式(4)所示：VirtualOCV_cha＝U_upperlimit‑f_cha(SOC_upperlimit‑SOC)(4)其中，VirtualOCV_dch和VirtualOCV_cha分别为储能单元虚拟电池放电开路电压和充电开路电压，f_dch和f_cha分别为储能单元虚拟电池放电开路电压基准斜率和充电开路电压基准斜率，SOC_lowerlimit和SOC_upperlimit分别为储能单元SOC下限和储能单元SOC上限；7)获取储能系统中其余储能单元虚拟电池的放电开路电压曲线和充电开路电压曲线，确定储能系统种其余储能单元的虚拟电池放电开路电压值和充电开路电压值；储能系统中其余储能单元虚拟电池放电开路电压曲线表达式如式(5)所示：储能系统中其余储能单元虚拟电池充电开路电压曲线表达式如式(6)所示：其中，SOP_dch0和SOP_cha0分别为容量最小的储能单元的放电SOP值和充电SOP值。