基于充放电能量效率的钒电池动态SOCd估算方法，将电池工作分为充电过程和放电过程，相应的将电池能量分为充电侧能量和放电侧能量；通过不同电流下电池的充放电效率将充电侧能量映射为放电侧能量，获得电池静态SOCs；以基准负载放电容量作为基准能量，根据静态SOCs和不同负载下电池的放电容量估算电池的在此负载下的动态SOCd，具体步骤为：(1)采用不同电流分别对电池进行充电，获得不同电流下电池的效率，进而获得电池静态SOCs；(2)采用不同负载对电池进行放电，获得不同负载可释放能量相对参考负载的函数关系，进而获得电池的动态SOCd。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种全钒液流电池SOC(电池荷电状态)估算方法，主要应用于直流微电网中，将电池充电侧能量通过效率关系映射到放电侧来获得电池静态SOCs，以基准负载放电容量作为基准能量，根据静态SOCs和不同负载下电池的放电容量估算电池的在此负载下的动态SOCd。
技术介绍
能源与环境是当今世界共同面临的两大难题，微电网的出现为解决这两大难题提供了新的思路。微电网是由分布式发电设备、储能设备、负载及其相关的控制、保护设备等组成的小容量供电系统。作为微电网的重要组成部分，储能设备对于平抑微电网系统的功率和能量波动，提高系统的稳定性和可调度性，改善电能质量等方面发挥着重要作用。全钒液流电池以其以环境友好、循环寿命长、安全可靠、可实现大规模储能等优势，得到了越来越多的应用。SOC估算是电池管理系统研究的核心内容之一，直接影响着电池的功率控制和能量管理。SOC的研究需要能够反映两个方面的问题：①确定电池能否继续工作，即静态荷电状态SOCs的研究；②反映电池维持当前工作状态的时间，即动态荷电状态SOCd的研究。全钒液流电池应用在微电网中，主要是平抑系统的功率和能量波动，提高系统的稳定性和可调度性，在系统能量、功率多余时吸收多余的能量和功率，在系统能量、功率缺失时填补系统的能量和功率缺额。因此，储能设备总是处在充电或放电状态，其研究也可以分为充电和放电两部分。目前对于放电部分的研究多采用恒流放电；而充电时多采用恒流恒压模式，采用恒流模式充电到一定的电压，然后采用恒流模式进行充电，直至电流下降到一定值。在直流微电网中，电池工作时工况比较复杂，充电时电流是时刻变化的，而放电时多需要接DC/DC，且充放电倍率、温度、循环次数、电池的SOH等因素也会影响SOC估算的精度，因此本专利技术提出的方法更适合微电网中电池的运行工况。
技术实现思路
：本专利技术的目的是，根据钒电池在直流微电网中的应用条件，提出了一种适合全钒液流电池SOC估算的方法。本专利技术的技术方案是：基于充放电能量效率的钒电池动态SOCd估算方法，将电池工作分为充电过程和放电过程，相应的将电池能量分为充电侧能量和放电侧能量；通过不同电流下电池的充放电效率将充电侧能量映射为放电侧能量，获得电池静态SOCs；以基准负载放电容量作为基准能量，根据静态SOCs和不同负载下电池的放电容量估算电池的在此负载下的动态SOCd，具体步骤为：(1)采用不同电流分别对电池进行充电，获得不同电流下电池的效率，进而获得电池静态SOCs；1)启动钒电池，使用充电器采用恒流恒压模式对钒电池进行充电，直至充满，使钒电池保持旋转热备用状态；静置10分钟，然后以参考负载进行1C放电，直至达到放电截止条件时停止放电，得到电池充电参考能量Wcn和放电参考能量Wdn。2)静置10分钟，然后分别以不同的电流0.1-1C共5-8个充电电流(如30A、40A、50A、60A、70A、80A)进行充电，当电压达到上限电流开始减小的瞬间停止充电，得到电池不同电流下的充电能量Wc；静置10分钟，然后以参考负载进行1C放电，直至达到放电截止条件停止放电，得到电池的不同电流下的放电能量Wd；3)用式(1)求得电池不同电流下电池的效率：η(i)=WcWd×100%---(1)]]>将不同电流下的电池效率η(i)拟合，得到不同电流下电池效率的函数：η＝f(i(t))(2)4)计算得到单位时间内电池充电能量为：Wc(t)＝u(t)i(t)Δt(3)映射到放电侧为：Wd(t)＝f(i(t))·u(t)i(t)Δt(4)积分得一段时间内电池充电过程中映射到放电侧的能量为：Wd=∫t0tf(i(t))·u(t)i(t)dt---(5)]]>计算可得电池此时的静态SOCs为：SOCs=WdWdn×100%---(6)]]>(2)采用不同负载对电池进行放电，获得不同负载可释放能量相对参考负载的函数关系，进而获得电池的动态SOCd；1)启动钒电池，使用充电器采用恒流恒压模式对钒电池进行充电，直至充满，使钒电池保持旋转热备用状态；2)静置10分钟，然后分别以不同的负载下以0.1-1C共5-8个放电电流(0.6kW、1.2kW、1.8kW、2.4kW、3.0kW)进行放电，直至达到放电截止条件时停止放电，获得不同负载的放电能量WdR；将不同负载下的放电能量进行数据拟合，得到不同负载下电池放电能量的函数表达式f(R)；a)可通过式(7)计算获得电池以负载R放电结束时电池的剩余能量：WR＝Wdn-f(R)(7)根据电池静态SOCs计算获得电池当前时刻储存的能量：Wr＝Wdn·SOCs(8)然后，可以获得电池当前状况时采用某一负载R放电时刻放出的能量：ΔW＝Wr-WR(9)可得电池此时以负载R放电时的动态SOCd为：SOCd=ΔWWdR---(10)]]>本专利技术有益效果：本专利技术是适用于直流微电网中全钒液流电池SOC估算方法，将电池工作分为充电过程和放电过程，相应的将电池能量分为充电侧能量和放电侧能量。通过不同电流下电池的充放电效率将充电侧能量映射为放电侧能量，获得电池静态SOCs；以基准负载放电容量作为基准能量，根据静态SOCs和不同负载下电池的放电容量估算电池的在此负载下的动态SOCd。附图说明：图1全钒液流电池测试平台；图2静态SOCs估算结果；图3动态SOCd估算结果。具体实施方式：全钒液流电池测试平台如附图1所示，电池采用与上海神力科技有限公司合作研发的3kW/3kWh全钒液流电池，其电压工作范围为39-52V，放电截止电压为39V。上位机检测与数据采集系统可以实现电压和电流的实时采集，采集精度分别为0.1V和0.1A。DC/DC变换器采用上海稳凯电源设备有限公司WYJ-3000W48V变换器，输出电压0-48V。负载为48V灯板，包括规格为48V/60W的60个灯泡，通过开关直接并联构成。1、采用不同电流分别对电池进行充电，获得不同电流下电池的效率，进而获得电池静态SOCs。1)启动钒电池，使用充电器采用恒流恒压模式对钒电池进行充电，直至充满，使钒电池保持旋转热备用状态；静置10分钟，然后以参考负载0.6kW进行放电，直至达到放电截止条件时停止放电，得到电池充电参考能量Wcn和放电参考能量Wdn。2)静置10分钟，然后分别以不同的电流(30A、40A、50A、60A、70A、80A)进行充电本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于充放电能量效率的钒电池动态SOCd估算方法，其特征是将电池工作分为充电过程和放电过程，相应的将电池能量分为充电侧能量和放电侧能量；通过不同电流下电池的充放电效率将充电侧能量映射为放电侧能量，获得电池静态SOCs；以基准负载放电容量作为基准能量，根据静态SOCs和不同负载下电池的放电容量估算电池的在此负载下的动态SOCd，具体步骤为：(1)采用不同电流分别对电池进行充电，获得不同电流下电池的效率，进而获得电池静态SOCs；1)启动钒电池，使用充电器采用恒流恒压模式对钒电池进行充电，直至充满，使钒电池保持旋转热备用状态；静置10分钟，然后以参考负载进行1C放电，直至达到放电截止条件时停止放电，得到电池充电参考能量Wcn和放电参考能量Wdn。2)静置10分钟，然后分别以不同的电流0.1‑1C共5‑8个充电电流(30A、40A、50A、60A、70A、80A)进行充电，当电压达到上限电流开始减小的瞬间停止充电，得到电池不同电流下的充电能量Wc；静置10分钟，然后以参考负载进行1C放电，直至达到放电截止条件停止放电，得到电池的不同电流下的放电能量Wd；3)用式(1)求得电池不同电流下电池的效率：将不同电流下的电池效率η(i)拟合，得到不同电流下电池效率的函数：η＝f(i(t)) (2)4)计算得到单位时间内电池充电能量为： (3)Wc(t)＝u(t)i(t)Δt映射到放电侧为： (4)Wd(t)＝f(i(t))·u(t)i(t)Δt积分得一段时间内电池充电过程中映射到放电侧的能量为：计算可得电池此时的静态SOCs为：(2)采用不同负载对电池进行放电，获得不同负载可释放能量相对参考负载的函数关系，进而获得电池的动态SOCd；1)启动钒电池，使用充电器采用恒流恒压模式对钒电池进行充电，直至充满，使钒电池保持旋转热备用状态；2)静置10分钟，然后分别以不同的负载0.1‑1C共5‑8个放电电流(0.6kW、1.2kW、1.8kW、2.4kW、3.0kW)进行放电，直至达到放电截止条件时停止放电，获得不同负载的放电能量WdR；将不同负载下的放电能量进行数据拟合，得到不同负载下电池放电能量的函数表达式f(R)；3)可通过式(7)计算获得电池以负载R放电结束时电池的剩余能量：WR＝Wdn‑f(R) (7)根据电池静态SOCs计算获得电池当前时刻储存的能量：Wr＝Wdn·SOCs (8)然后，可以获得电池当前状况时采用某一负载R放电时刻放出的能量：ΔW＝Wr‑WR (9)可得电池此时以负载R放电时的动态SOCd为：。...
【技术特征摘要】
1.基于充放电能量效率的钒电池动态SOCd估算方法，其特征是将电池工作分为充电过
程和放电过程，相应的将电池能量分为充电侧能量和放电侧能量；通过不同电流下电池的
充放电效率将充电侧能量映射为放电侧能量，获得电池静态SOCs；以基准负载放电容量作
为基准能量，根据静态SOCs和不同负载下电池的放电容量估算电池的在此负载下的动态
SOCd，具体步骤为：
(1)采用不同电流分别对电池进行充电，获得不同电流下电池的效率，进而获得电池静
态SOCs；
1)启动钒电池，使用充电器采用恒流恒压模式对钒电池进行充电，直至充满，使钒电池
保持旋转热备用状态；静置10分钟，然后以参考负载进行1C放电，直至达到放电截止条件时
停止放电，得到电池充电参考能量Wcn和放电参考能量Wdn。
2)静置10分钟，然后分别以不同的电流0.1-1C共5-8个充电电流(30A、40A、50A、60A、
70A、80A)进行充电，当电压达到上限电流开始减小的瞬间停止充电，得到电池不同电流下
的充电能量Wc；静置10分钟，然后以参考负载进行1C放电，直至达到放电截止条件停止放
电，得到电池的不同电流下的放电能量Wd；
3)用式(1)求得电池不同电流下电池的效率：
将不同电流下的电池效率η(i)拟合，得到不同电流下电池效率的函数：
η＝f(i(t))(2)...
【专利技术属性】
技术研发人员：王金全，韩航星，徐晔，叶晓松，邢鸣，李建科，侯朋飞，严鋆，邵亚来，陈凯，严豪杰，
申请(专利权)人：王金全，江苏镇安欣润电力科技有限公司，江苏镇安电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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