一种电池储能系统的分区控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电池储能系统的分区控制方法，通过设定四个荷电状态SOC节点，同时设置充放电倍率分区控制节点，在外环境正常工况下，若电池储能系统的SOC处于能量自由搬运区时，根据外环境需求自由控制充放电状态，若处于紧急充电专区时，按照充放电倍率Cmax进行紧急充电，且只允许充电，若处于紧急放电专区时，按照充放电倍率Cmax进行紧急放电，且只允许放电。当外环境处于紧急工况时，电池储能系统以Cemg和Cmin为上下限适时启动紧急功率控制使之在SOCmin与SOCmax之间进行充放电，且在外环境出现大功率扰动时，电池储能系统优先提供快速充电或快速放电的紧急功率控制功能。本发明专利技术实现对电池储能系统的精细管理，避免频繁的充放电切换，提高设备利用率，具备较好的经济效益。

A zoning control method for battery energy storage system

The invention discloses a control method of the partition of battery energy storage system, by setting a four state of charge SOC node, and set the node partition control charge and discharge rate, in the environment under normal conditions, if the battery energy storage system SOC in free energy handling area, according to the environmental requirements of the freedom to control the states of charge and discharge. If in an emergency charging area, emergency charging according to the charge discharge rate of Cmax, and only allows charging, if the emergency discharge area, emergency discharge in accordance with the charge discharge rate of Cmax, and is only allowed to discharge. When the external environment is in emergency conditions, the battery energy storage system based on Cemg and Cmin on the lower limit of timely start emergency power control to charge and discharge between SOCmin and SOCmax, and the outer environment of high power disturbance, battery energy storage system is preferred to provide emergency power of fast charging or quick discharge control function. The invention realizes the fine management of the battery energy storage system, avoids the frequent charge and discharge switching, and improves the utilization rate of the equipment, and has good economic benefit.

【技术实现步骤摘要】
一种电池储能系统的分区控制方法
本专利技术涉及微电网电能分配
，特别是涉及一种电池储能系统的分区控制方法。
技术介绍
现有研究和实践表明，微电网是发挥分布式发电供能系统效能的最有效方式。储能系统是微电网系统的重要组成部分，可以平滑风电、光伏等间歇性可再生能源的功率输出；可跟随负荷和微电源的出力情况进行能量搬运，以显著提高可再生能源的利用率；可在微电网系统大扰动情况下，进行紧急功率控制，对微电网系统的稳定运行与控制起着非常重要的作用。近年来，大容量电池储能系统在电力行业获得了越来越多的应用，在大容量集中式电池储能电站中，通常将储能系统按能量型和功率型完全独立配置，前者用以实现削峰填谷，后者用以实现电网调频及功率紧急控制等功能。在含多种分布式电源的微电网系统中，也依据系统需求将储能系统按能量型和功率型独立配置，前者主要进行能量搬运，提高可再生能源渗透率，后者主要提供系统的旋转容量备用，用于微电网系统大扰动情况下的功率紧急控制。但同时配置能量型和功率型的电池储能系统，增加了电力系统的设备投资，且功率型电池储能系统的使用率较低，不具备很好的经济效益。目前已具有将能量搬运和功率紧急控制两功能集成于一套储能系统的控制方法，如专利技术专利申请号为201310059177.4，专利技术名称为：一种兼顾能量型与功率型的电池储能系统的控制方法，该申请中公开了：根据不同荷电状态值，在现有的电池储能系统的控制节点SOCmin、SOCmax的基础上，又增加了两个控制节点SOCdown、SOCup将电池储能系统分为3个可运行区，实现了不同荷电状态下的电池储能系统在不同外部运行环境下的优化控制，与单独分别配置功率型和能量型的混合型电池储能系统相比，减小了电池储能系统设备投资，提高了设备利用率，具备较好的经济效益。但该技术并没有考虑充放电倍率因素，还不能更精细的管理电池储能系统。需要频繁进行充放电切换，并有效延长电池运行寿命，保证电池储能系统的利用率。在上述
技术介绍
基础上，本专利技术创设一种在荷电状态分区基础上进一步提出充放电倍率分区控制策略的电池储能系统的分区控制方法，使其实现对电池储能系统的精细管理，有助于延长电池储能系统的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种电池储能系统的分区控制方法，使其避免频繁进行充放电切换，且实现对电池储能系统的精细管理，从而克服现有的电池储能系统的分区控制方法的不足。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种电池储能系统的分区控制方法，包括协同作用的荷电状态分区控制方法和充放电倍率分区控制方法，所述荷电状态分区控制方法的分区步骤为：将所述电池储能系统的荷电状态SOC设定四个关键节点SOCmin、SOCdown、SOCup和SOCmax，其中SOCmin和SOCmax分别为防止电池过度充放电的极限运行区间下限和上限，SOCdown和SOCup分别为实现电池能量搬运的正常运行区间下限和上限，则SOCmin-SOCdown为紧急充电专区，SOCdown-SOCup为能量自由搬运区，SOCup-SOCmax为紧急放电专区；所述充放电倍率分区控制方法的分区步骤为：将所述电池储能系统的充放电倍率设定最小充放电倍率Cmin，最大充放电倍率Cmax和紧急充放电倍率Cemg；所述荷电状态分区控制方法和充放电倍率分区控制方法的协同作用方法包括如下工况：正常工况下，当SOC处于SOCmin与SOCdown之间时，按照充放电倍率Cmax进行紧急充电，当SOC处于SOCup与SOCmax之间时，按照充放电倍率Cmax进行紧急放电，使SOC快速回到SOCdown-SOCup区间；当SOC处于SOCdown与SOCup之间时，根据当前的充放电状态，以充放电倍率Cmax和Cmin为上下限维持电池的有序充放电；紧急工况下，当所述电池储能系统的外环境处于过载状态时，所述电池储能系统以Cemg和Cmin为上下限适时启动紧急功率控制使之在SOCmin与SOCmax之间放电；当所述电池储能系统的外环境处于轻载状态时，所述电池储能系统以Cemg和Cmin为上下限适时启动紧急功率控制使之在SOCmin与SOCmax之间充电。作为本专利技术的一种改进，所述电池储能系统的分区控制方法还包括：当所述外环境出现大的功率扰动时，所述分区控制方法优先执行所述紧急工况下的快速充电或快速放电紧急功率控制步骤；在所述外环境正常运行时，当所述电池储能系统的SOC处于能量自由搬运区时，根据所述外环境的需求，自由控制充放电状态，当所述电池储能系统的SOC处于紧急充电专区时，只允许充电，当所述电池储能系统的SOC处于紧急放电专区时，只允许放电。进一步改进，所述外环境为微电网、大电网或电池储能电站。进一步改进，所述微电网包括所述电池储能系统、柴油发电系统、生物质发电系统、间歇性能源发电系统、交流母线、负荷和微电网中央控制器，所述电池储能系统、柴油发电系统、生物质发电系统和间歇性能源发电系统分别与所述交流母线连接，所述交流母线还连接所述负荷，所述电池储能系统、柴油发电系统、生物质发电系统和间歇性能源发电系统为所述负荷提供电能，所述微电网中央控制器用于对所述微电网系统能量进行管理和优化调度。进一步改进，所述间歇性能源发电系统包括光伏发电系统和风力发电系统。采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：1、本专利技术在荷电状态分区的基础上进一步提出充放电倍率分区控制策略以实现电池储能系统的精细管理，实现了不同荷电状态下的电池储能系统在不同外部运行环境下的优化控制，可以将能量搬运和功率紧急控制两功能集成于一套储能系统中，其控制方法简单灵活，精细准确，易于实现，利于推广。2、本专利技术通过荷电状态分区和充放电倍率分区的设置，一方面保证了电池储能系统在任意时刻都具备功率紧急控制的能力，另一方面保障了电池储能系统的有序充放电并防止了深充深放现象的发生，有助于延长电池储能系统的使用寿命。附图说明上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术所适用的含多种分布式电源的微电网系统的结构示意图。图2是本专利技术电池储能系统的分区控制方法的结构示意图。具体实施方式本专利技术电池储能系统的分区控制方法，可应用在含有一套兼顾能量型与功率型的电池储能系统的微电网、大电网或电池储能电站中，用于对电池储能系统进行控制，使其兼具能量搬运与功率紧急控制功能。下面以微电网系统为例举例说明。参照图1所示的为含多种分布式电源的微电网系统，该微电网系统包括柴油发电系统1、电池储能系统2、生物质发电系统3、光伏发电系统4、风力发电系统5、交流母线6、负荷8和微电网中央控制单元7。其中柴油发电系统1、电池储能系统2、生物质发电系统3、光伏发电系统4和风力发电系统5分别与交流母线6连接，交流母线6还与负荷8连接，各发电系统为负荷8提供电力供应，微电网中央控制器7对微电网系统能量进行管理和优化调度。在保证负荷8电力供应稳定可靠的同时，尽量提高可再生能源的渗透率，降低化石能源的消耗，减少排放和确保系统的经济性，是微电网工程实践的一个重要目的。微电网系统正常运行时，选用柴油发电机组做主电源，建立电网的电压和频率，同时为系统提供旋转功率备用，平抑负荷和间歇性电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池储能系统的分区控制方法，其特征在于，包括协同作用的荷电状态分区控制方法和充放电倍率分区控制方法，所述荷电状态分区控制方法的分区步骤为：将所述电池储能系统的荷电状态SOC设定四个关键节点SOCmin、SOCdown、SOCup和SOCmax，其中SOCmin和SOCmax分别为防止电池过度充放电的极限运行区间下限和上限，SOCdown和SOCup分别为实现电池能量搬运的正常运行区间下限和上限，则SOCmin‑SOCdown为紧急充电专区，SOCdown‑SOCup为能量自由搬运区，SOCup‑SOCmax为紧急放电专区；所述充放电倍率分区控制方法的分区步骤为：将所述电池储能系统的充放电倍率设定最小充放电倍率Cmin，最大充放电倍率Cmax和紧急充放电倍率Cemg；所述荷电状态分区控制方法和充放电倍率分区控制方法的协同作用方法包括如下工况：正常工况下，当SOC处于SOCmin与SOCdown之间时，按照充放电倍率Cmax进行紧急充电，当SOC处于SOCup与SOCmax之间时，按照充放电倍率Cmax进行紧急放电，使SOC快速回到SOCdown‑SOCup区间；当SOC处于SOCdown与SOCup之间时，根据当前的充放电状态，以充放电倍率Cmax和Cmin为上下限维持电池的有序充放电；紧急工况下，当所述电池储能系统的外环境处于过载状态时，所述电池储能系统以Cemg和Cmin为上下限适时启动紧急功率控制使之在SOCmix与SOCmax之间放电；当所述电池储能系统的外环境处于轻载状态时，所述电池储能系统以Cemg和Cmin为上下限适时启动紧急功率控制使之在SOCmin与SOCmax之间充电。...

【技术特征摘要】
1.一种电池储能系统的分区控制方法，其特征在于，包括协同作用的荷电状态分区控制方法和充放电倍率分区控制方法，所述荷电状态分区控制方法的分区步骤为：将所述电池储能系统的荷电状态SOC设定四个关键节点SOCmin、SOCdown、SOCup和SOCmax，其中SOCmin和SOCmax分别为防止电池过度充放电的极限运行区间下限和上限，SOCdown和SOCup分别为实现电池能量搬运的正常运行区间下限和上限，则SOCmin-SOCdown为紧急充电专区，SOCdown-SOCup为能量自由搬运区，SOCup-SOCmax为紧急放电专区；所述充放电倍率分区控制方法的分区步骤为：将所述电池储能系统的充放电倍率设定最小充放电倍率Cmin，最大充放电倍率Cmax和紧急充放电倍率Cemg；所述荷电状态分区控制方法和充放电倍率分区控制方法的协同作用方法包括如下工况：正常工况下，当SOC处于SOCmin与SOCdown之间时，按照充放电倍率Cmax进行紧急充电，当SOC处于SOCup与SOCmax之间时，按照充放电倍率Cmax进行紧急放电，使SOC快速回到SOCdown-SOCup区间；当SOC处于SOCdown与SOCup之间时，根据当前的充放电状态，以充放电倍率Cmax和Cmin为上下限维持电池的有序充放电；紧急工况下，当所述电池储能系统的外环境处于过载状态时，所述电池储能系统以Cemg和Cmin为上下限适时启动紧急功率控制使之在SOCmix与SOCmax之间放...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚景春，袁凌，许伟，朱莲，潘磊，李强，董健，林明，张坤，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11