一种储能电池SOC及额定容量动态修正方法及系统与流程

本技术涉及一种储能电池soc及额定容量动态修正方法及系统，属于电池管理。

背景技术：

1、随着电化学储能电池的不断发展，以多个磷酸铁锂电池模组串并联结合组成的大容量储能柜广泛应用于源网侧和工商业侧。在储能柜使用过程中，用户往往根据自身实际需求对储能柜soc工作区间进行设定，少有能够在0-100%区间运行。而多数储能产品的额定容量、额定能量等参数都是需要连续在0-100%soc区间运行多次才能标定出来，若长时间不在此区间运行，必然会导致额定容量、额定能量偏离实际，进而导致soc不准，与soc相关联的均衡、soh等算法也会产生误差，影响整个储能柜功能和性能发挥。

技术实现思路

1、根据本技术的一个方面，提供了一种储能电池soc及额定容量动态修正方法，用以实现在不通过运维人工干预的情况下，实现对储能系统的实际容量进行自修正，从而改善了现有技术中soc相关联的均衡、soh等算法产生的误差，提升了储能柜功能和性能的发挥。其具体方案为：

2、一种储能电池soc及额定容量动态修正方法，获取储能系统充放电截止时刻各电芯电压；

3、基于储能柜内不同温度、不同倍率的各电芯参考电压-soc动态曲线的数据，通过最小二乘法离线拟合出的最优的不同温度、不同倍率参考电压-soc动态曲线的数据，计算得出储能系统充放电截止时刻的实际soc；

4、基于储能系统充放电截止时刻的实际soc和充放电截止时刻实际安时积分累积量差异，获取储能系统的实际容量 q real；

5、通过储能系统充放电截止时刻的实际soc与充放电两端的容量修正系数的相关关系，对储能系统两端容量修正系数进行拟合，以获取综合容量修正系数 k；

6、通过综合容量修正系数 k对当前储能系统的额定容量 q 0进行动态修正，使修正额定容量 q fix逐次逼近储能系统的实际容量 q real。

7、优选的，储能系统充放电截止时刻的实际soc计算过程为：

8、（1）确定储能柜的充放电截止时刻，并分别记录各电芯在储能柜充电截止时刻电压 v i  (t 1 )和放电截止时刻电压 v i  (t 2 )；

9、（2）根据各电芯充电截止时刻电压 v i  (t 1 )、放电截止时刻电压 v i  (t 2 )和系统充放电电流 i，计算出储能系统充放电截止时刻的充放电倍率 c、充电截止时刻最高电压 v max 和放电截止时刻的最低电压 v min；

10、（3）选取若干电芯，其中电芯的数量≥10，离线测试所选电芯在不同温度、不同倍率离散间隔下的参考电压-soc的映射关系，建立所选电芯在充放电末端的参考电压-soc映射关系集合，其中 c j代表第j个倍率离散点， t k代表第k个温度离散点， v q代表第q个电压离散点， f n( c j, t k , v q)代表第 n个电芯在不同倍率、不同温度、不同电压下的soc；

11、（4）采用最小二乘法对电芯在充放电末端的参考电压-soc映射关系集合进行拟合，得到最优的参考电压-soc映射关系，进一步基于储能系统充放电倍率 c、充电截止时刻电压 v i  (t 1 )和放电截止时刻电压 v i  (t 2 )，得到储能系统在充放电截止时刻的实际soc；

12、所述储能系统在充放电截止时刻的实际soc的计算式如式（1）所示：

13、  式（1）；

14、在式（1）中， c j代表第j个倍率离散点， t k代表第k个温度离散点， v q代表第q个电压离散点。

15、优选的，不同时刻下所述充放电倍率 c的计算式如式（2）：

16、  式（2）；

17、式（2）中， q 0代表当前储能柜存储的额定容量参量， i(t)代表当前的系统稳定电流值；

18、所述充电截止时刻最高电压 v max 的计算式如式（3）所示：

19、  式（3）；

20、放电截止时刻最低电压 v min的计算式如式（4）所示：

21、  式（4）；

22、在式（3）和式（4）中， n代表储能系统串联电芯数量， max和 min代表对数据集求最大值和最小值， v 1 (t)、v 2 (t)、...以及 v n (t)分别为当前时刻下储能系统中各电芯电压值。

23、优选的，所述实际容量 q real的计算式如式（5）所示：

24、  式（5）；

25、式（5）中， ah(t 1 )为储能系统充电截止时刻安时积分数、 ah(t 2 )为储能系统放电截止时刻安时积分数、 soc(t 1 )为储能系统充电截止时刻电量、 soc(t 2 )为储能系统放电截止时刻电量。

26、优选的，综合容量修正系数 k的计算过程为：

27、获取各储能系统充放电截止时刻的实际soc、以及充电端修正系数 k cha和放电端修正系数 k discha，通过式（6）计算出综合容量修正系数 k：

28、  式（6）；

29、式（6）中， m 1 和m 2分别代表充电端容量修正系数和放电端容量修正系数的权重因子， soc(t 1 )为储能系统充电截止时刻电量、 soc(t 2 )为储能系统放电截止时刻电量。

30、优选的，储能系统充电端容量修正系数 m 1和放电端容量修正系数 m 2根据电芯的参考电压-soc曲线计算模块中数据集拟合时的离散程度确定；

31、若充放电端数据离散度接近， m 1和 m 2可取0.5；

32、若充电端数据离散程度大于放电端数据离散度，取值 m 1 <m 2。

33、优选的，在当前储能系统的额定容量 q 0动态修正过程中，通过综合容量修正系数 k对每一次根据实际容量 q real修正后得到储能系统的修正额定容量 q fix和额定能量 e fix进行计算，以获取修正额定容量 q fix与当前储能系统的额定容量 q 0的容量偏差，并通过容量偏差判断是否继续对当前储能系统的额定容量 q 0进行修正。

34、优选的，当前储能系统的额定容量 q 0是否进行修正的判断标准为：

35、若修正额定容量 q fix与当前储能系统的额定容量 q 0的偏差大于允许的容量差阈值 threshold 2时，以修正额定容量 q fix和额定能量 e fix对当前储能系统的额定容量 q 0和额定能量 e 0进行修正；

36、若修正额定容量 q fix与当前储能系统的额定容量 q 0的偏差小于容量差阈值 threshold 2时，则停止对当前储能系统的额定容量 q 0和额定能量 e 0的修正。

37、优选的，所述额定容量 q fix和额定能量 e fix分别通过式（7）和式（8）计算得出；

38、式（7）；

39、  式（8）；

40、在式（7）和式（8）中， q 0代表当前储能系统的额定容量， v e代表电芯标称电压， n代表储能系统串联电芯数量， q real代表实际容量， k代表综合容量修正系数， threshold 2代表容量差阈值。

41、根据本技术的另一个方面，提供一种储能电池soc及额定容量动态修正系统，可以适应非0-100%soc工作区间的额定容量、额定能量自标定，实现储能电池soc及额定容量动态修正，从而提升储能柜能量利用率。所述系统包括：

42、储能柜，内设置有若干电池模组，所述电池模组包括若干电芯；

43、电池及系统参数采集模块；

44、计算模块，包括依次连接的参考电压-soc曲线计算模块、充放电末端实际soc计算模块、实际容量计算模块以及额定容量修正系数计算模块；

45、额定容量和额定能量动态修正执行模块；

46、bms电池管理系统，分别连接所述储能柜、电池及系统参数采集模块以及额定容量修正系数计算模块；

47、所述实际容量计算模块、所述额定容量修正系数计算模块以及参考电压-soc曲线计算模块分别连接所述电池及系统参数采集模块；

48、所述储能系统中采用的电池为储能电池中的任意一种。

49、本技术能产生的有益效果包括：

50、对于非0-100%soc工作区间运行的储能系统，在本技术中通过储能柜中各电芯在充放电截止时刻的实际电芯电压和参考电压-soc曲线计算储能系统的实际容量；

51、通过储能系统充放电截止时刻的实际soc与充放电两端的容量修正系数的相关关系，对两端容量修正系数进行拟合，以获取动态的综合容量修正系数 k，通过综合容量修正系数 k对储能系统的额定容量进行动态修正，以实现额定容量逐步逼近实际容量，从而实现对额定容量、额定能量及soc纠偏目的，解决现有技术中过程额定容量不准的问题，且综合容量修正系数 k的确定结合充放电截止时刻电芯电压、参考电压-soc曲线，改善末端soc不准的问题；从而解决现有技术中对于荷电状态soc的计算多采用安时积分法，但安时积分法计算soc的准确度极大程度依赖于系统额定容量数值的精确度，从根本上解决储能柜末端soc跳变和过程soc不准问题。该标定方法不需要在0-100%soc区间进行多次反复运行，可适配更低的soc运行区间，工程应用灵活性和鲁棒性更高。

52、本发明中额定容量修正是多次且动态的过程，每次充电-放电循环后根据修正系数对额定容量进行动态修正，逐步逼近真实容量，当计算容量与实际容量偏差小于设定的容量偏差阈值时不再进行修正，实现了应用的灵活性；

53、本发明可实现对非0-100%soc工作区间储能柜的额定容量、额定能量自标定，降低工程运维成本，提升soc精度，提高储能柜能量利用率。

54、本发明为磷酸铁锂串联电池系统提供了一种很好的额定容量/能量偏差解决方案，工程适用性广，可有效降低工程运维的人工维护成本，提升储能柜整个生命周期的能量利用效率，改善soc及其相关联算法的计算精度。从而避免储能系统中由于各电芯soc运行区间多为5%-95%，无法达到0-100%而导致系统额定容量长期得不到标定，致使运行过程soc与实际soc偏差较大，从根本上解决储能柜末端soc跳变和过程soc不准的问题。