一种蓄电池充放电功率与荷电状态的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种蓄电池充放电功率与荷电状态的预测方法，其设备包括参数输入模块、功率与电荷状态预测模块，二者之间耦合充电功率计算模块与放电功率计算模块，通过参数输入、功率计算以及综合计算三步建立储能电池功率模型，能够较为精确地反映在微电网调度中储能电池的充放电能力，提高微电网运行经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微网电池领域，具体涉及一种蓄电池充放电功率与荷电状态的预测方法。
技术介绍
当前在孤岛运行的微电网调度中采用的模型过于简单，且多数是建立储能电池的化学模型，针对储能电池的充放电功率模型的文献甚少，导致微电网能量管理系统达不到真正意义上的经济性。在本领域研究中，有部分学者进行了储能电池的可持续放电时间模型，但并未建立储能电池的充放电功率模型，现在逐渐有建立了储能电池的充放电模型，但模型过于简单，不能准确反映在微电网调度中储能电池的充放电能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述问题，提出一种蓄电池充放电功率与荷电状态预测方法，建立储能电池功率模型，能够较为精确地反映在微电网调度中储能电池的充放电能力，提高微电网运行经济性。本专利技术的技术方案设备包括，参数输入模块、功率与电荷状态预测模块，二者之间耦合充电功率计算模块与放电功率计算模块，其具体预测步骤为第一步，参数输入：参数输入模块初始化仿真时间步长Δt，蓄电池在任意时刻下的总能量Q、可用能量Q1、束缚能量Q2、极小电流下的最大荷电量Qmax、充放电比率常量k、容量比率常数c、放电效率ηbatt,d与充电效率ηbatt,c、最大充电率αc、最大充电电流Imax、蓄电池的个数Nbatt、电池的额定电压Vnom，并给定n个仿真步长内蓄电池需要充放电的功率P1～Pn；其中，Q＝Q1+Q2。第二步，功率计算：参数输入模块识别在第n个仿真步长里所需的电池功率Pn的正负，若Pn<0，表示蓄电池需要充电，Pn>0，表示蓄电池需要放电；其中，1.充电步骤功率：充电功率计算模块根据蓄电池剩余能量决定的蓄电池的最大充电功率Pbatt,cmax,kbm、最大充电电流决定的最大充电功率Pbatt,cmax,mcc、最大充电率决定的蓄电池的最大充电功率Pbatt,cmax,mcr确定蓄电池的最大充电功率Pbatt,cmax；其关系满足 P b a t t , c max = min ( P b a t t , c max , k b m , P b a t t , c max , m c r , P b a t t , c max , m c c ) η b a t t , c , ]]>若|Pn|<Pbatt,cmax，则蓄电池实际充电功率值Preal-n＝-Pbatt,cmax，若|Pn|>Pbatt,cmax，则Preal-n＝Pn；2.放电步骤功率：放电功率计算模块根据蓄电池剩余能量决定的最大放电功率Pbatt,dmax,kbm确定蓄电池的最大放电功率Pbatt,dmax，其关系满足Pbatt,damx＝ηbatt,dPbatt,dmax,kbm，若|Pn|<Pbatt,dmax，则蓄电池实际放电功率Preal-n＝Pn，若|Pn|<Pbatt,dmax，则Preal-n＝Pbatt,dmax；第三步，综合计算：功率与电荷状态预测模块根据蓄电池在第n个Δt的仿真步长内的实际充放电功率，进而1.分别计算蓄电池内部的可用荷电量Q1,end和束缚荷电量Q2,end，并得到总能量Q，从而计算蓄电池核电状态SOC；其中， Q 1 , e n d = Q 1 e - k Δ t + ( Q k c - P r e a l ) ( 1 - e - k Δ t ) k - P r e a l c ( k Δ t - 1 + e - k Δ t 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电池充放电功率与荷电状态的预测方法，其设备包括参数输入模块、功率与电荷状态预测模块，二者之间耦合充电功率计算模块与放电功率计算模块，其特征在于，具体预测步骤如下：1)参数输入：参数输入模块初始化仿真时间步长Δt，蓄电池在任意时刻下的总能量Q、可用能量Q1、束缚能量Q2、极小电流下的最大荷电量Qmax、充放电比率常量k、容量比率常数c、放电效率ηbatt,d与充电效率ηbatt,c、最大充电率αc、最大充电电流Imax、蓄电池的个数Nbatt、电池的额定电压Vnom，并给定n个仿真步长内蓄电池需要充放电的功率P1～Pn；2)功率计算：参数输入模块识别在第n个仿真步长里所需的电池功率Pn的正负，若Pn<0，表示蓄电池需要充电，Pn>0，表示蓄电池需要放电；其中，i)充电步骤功率：充电功率计算模块根据蓄电池剩余能量决定的蓄电池的最大充电功率Pbatt,cmax,kbm、最大充电电流决定的最大充电功率Pbatt,cmax,mcc、最大充电率决定的蓄电池的最大充电功率Pbatt,cmax,mcr确定蓄电池的最大充电功率Pbatt,cmax；其关系满足Pbatt,cmax=min(Pbatt,cmax,kbm,Pbatt,cmax,mcr,Pbatt,cmax,mcc)ηbatt,c,]]>若|Pn|<Pbatt,cmax，则蓄电池实际充电功率值Preal‑n＝‑Pbatt,cmax，若|Pn|>Pbatt,cmax，则Preal‑n＝Pn；ii)放电步骤功率：放电功率计算模块根据蓄电池剩余能量决定的最大放电功率Pbatt,dmax,kbm确定蓄电池的最大放电功率Pbatt,dmax，其关系满足Pbatt,damx＝ηbatt,dPbatt,dmax,kbm，若|Pn|<Pbatt,dmax，则蓄电池实际放电功率Preal‑n＝Pn，若|Pn|<Pbatt,dmax，则Preal‑n＝Pbatt,dmax；3)综合计算：功率与电荷状态预测模块根据蓄电池在第n个Δt的仿真步长内的实际充放电功率，进而i)分别计算蓄电池内部的可用荷电量Q1,end和束缚荷电量Q2,end，并得到总能量Q，从而计算蓄电池核电状态SOC；其中，Q1,end=Q1e-kΔt+(Qkc-Preal)(1-e-kΔt)k-Prealc(kΔt-1+e-kΔt)k]]>Q2,end=Q2e-kΔt+Q(1-c)(1-e-kΔt)-Preal(1-c)(kΔt-1+e-kΔt)k]]>SOC=QQmax;]]>ii)求得所有仿真步长的蓄电池实际充放电功率与荷电状态；把当前的Q1,end和Q2,end作为第n+1个仿真步长的Q1、Q2，通过重复步骤2～步骤3i，得到所有仿真步长的蓄电池实际充放电功率Preal‑1～Preal‑n以及SOC1～SOCn。...

【技术特征摘要】
1.一种蓄电池充放电功率与荷电状态的预测方法，其设备包括参数输入模块、功率与电荷状态预测模块，二者之间耦合充电功率计算模块与放电功率计算模块，其特征在于，具体预测步骤如下：1)参数输入：参数输入模块初始化仿真时间步长Δt，蓄电池在任意时刻下的总能量Q、可用能量Q1、束缚能量Q2、极小电流下的最大荷电量Qmax、充放电比率常量k、容量比率常数c、放电效率ηbatt,d与充电效率ηbatt,c、最大充电率αc、最大充电电流Imax、蓄电池的个数Nbatt、电池的额定电压Vnom，并给定n个仿真步长内蓄电池需要充放电的功率P1～Pn；2)功率计算：参数输入模块识别在第n个仿真步长里所需的电池功率Pn的正负，若Pn<0，表示蓄电池需要充电，Pn>0，表示蓄电池需要放电；其中，i)充电步骤功率：充电功率计算模块根据蓄电池剩余能量决定的蓄电池的最大充电功率Pbatt,cmax,kbm、最大充电电流决定的最大充电功率Pbatt,cmax,mcc、最大充电率决定的蓄电池的最大充电功率Pbatt,cmax,mcr确定蓄电池的最大充电功率Pbatt,cmax；其关系满足 P b a t t , c max = min ( P b a t t , c max , k b m , P b a t t , c max , m c r , P b a t t , c max , m c c ) η b a t t , c , ]]>若|Pn|<Pbatt,cmax，则蓄电池实际充电功率值Preal-n＝-Pbatt,cmax，若|Pn|>Pbatt,cmax，则Preal-n＝Pn；ii)放电步骤功率：放电功率计算模块根据蓄电池剩余能量决定的最大放电功率Pbatt,dmax,kbm确定蓄电池的最大放电功率Pbatt,dmax，其关系满足Pbatt,damx＝ηbatt,dPbatt,dmax,kbm，若|Pn|<Pbatt,dmax，则蓄电池实际放电功率Preal-n＝Pn，若|Pn|<Pbatt,dmax，则Preal-n＝Pbatt,dmax；3)综合计算：功率与电荷状态预测模块根据蓄电池在第n个Δt的仿真步长内的实际充放电功率，进而i)分别计算蓄电池内部的可用荷电量Q1,end和束缚荷电量Q2,end，并得到总能量Q，从而计算蓄电池核电状态SOC；其中， Q 1 , e n d = Q 1 e - k Δ t + ( Q k c - P r e a l ) ( 1 - e - k Δ t ) k - P r e a l c ( k Δ t - 1 + e - k Δ t ) k ]]> Q 2 , e n d = Q 2 e - k Δ t + Q ( 1 - c ) ( 1 - e - k Δ t ) - P r e a l ( 1 - c ) ( k Δ t - 1 + e - k Δ t ) k ]]> S O C = Q Q max ; ]]>ii)求得所有仿真步长的蓄电池实际充放电功率与荷电状态；把当前的Q1,end和Q2,end作为第n+1个仿真步长的Q1、Q2，通过重复步骤2～步骤3i，得到所有仿真步长的蓄电池实际充放电功率Preal-1～Preal-n以及SOC1～SOCn。2.根据权利要求1所述的一种蓄电池充放电功率与荷电状态的预测方法，其特征在于：步骤2i中，蓄电池在Δt的仿真步长里的最大充电功率Pbatt,cmax的计算方法如下：a)根据蓄电池极小电流下的最大荷电量Qmax、可用能量Q1、总能量Q计算得到由电池剩余总能量决定的蓄电池最大充电功率Pbatt,cmax,kbm，其关系满足 P b a t t , c m a x , k b m = | - kcQ m ...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄麒元，朱俊，王致杰，王东伟，杜彬，王浩清，周泽坤，吕金都，王鸿，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31