一种铅酸蓄电池自适应功率调控方法及装置与流程

本发明涉及电池功率调节，具体涉及一种铅酸蓄电池自适应功率调控方法及装置。

背景技术：

1、铅酸蓄电池是一种常见的电池，它以铅及其氧化物为电极材料，以稀硫酸为电解质，通过可逆的化学反应实现电能的存储和释放。铅酸蓄电池具有成本低、技术成熟、维护简单等优点，因此被广泛应用于各个领域，尤其在家庭光伏储能系统中，由于铅酸蓄电池的价格较为实惠且技术成熟，很多家庭都会选择使用铅酸蓄电池组作为家庭光伏储能系统存储电池组，并在需要时向家庭负载供电，供家庭使用；

2、在家庭用电的过程中，不同时间段可能需要的用电不同，因此对应的家庭光伏储能系统中的铅酸蓄电池组的放电功率也可能不同，因此需要对铅酸蓄电池组的放电功率进行调整，若盲目的增大铅酸蓄电池组的放电功率可能会导致电池在放电过程中频繁出现过放和过热等问题，加速电池老化，显著缩短其使用寿命，而若盲目减小铅酸蓄电池组的放电功率则可能导致系统无法满足负载需求，可能会导致供电不足。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于解决的问题，而提出的一种铅酸蓄电池自适应功率调控方法及装置。

2、在本发明实施的第一方面，首先提出一种铅酸蓄电池自适应功率调控方法，所述方法包括：

3、根据家庭用电的历史数据预测未来预设时间段内家庭的用电功率作为目标功率，获取当前铅酸蓄电池组的功率，并根据当前铅酸蓄电池组的功率和目标功率确定未来预设时间段内的铅酸蓄电池组放电功率的第一调节策略；第一调节策略包括功率调大策略、功率调小策略和功率保持不变策略；

4、当第一调节策略为功率调大策略时，获取铅酸蓄电池组的电池健康状态数据和可使用时间系数，并根据电池健康状态数据和可使用时间系数确定未来预设时间段内的铅酸蓄电池组放电功率的第二调节策略；第二调节策略包括功率调大策略和功率保持不变策略；

5、当第二调节策略为功率调大策略时，获取铅酸蓄电池组的当前温度和外界环境数据，并根据当前铅酸蓄电池组的温度和外界环境数据对未来预设时间段内的铅酸蓄电池组进行功率调整。

6、可选地，根据当前铅酸蓄电池组的功率和目标功率确定未来预设时间段内的铅酸蓄电池组放电功率的第一调节策略包括：

7、若当前铅酸蓄电池组功率大于目标功率，此时铅酸蓄电池组的第一调节策略为功率调小策略，并将铅酸蓄电池功率调整为目标功率；

8、若当前铅酸蓄电池组功率等于目标功率，此时铅酸蓄电池组的第一调节策略为功率保持不变策略，铅酸蓄电池功率仍保持当前的功率；

9、若当前铅酸蓄电池组功率小于目标功率，此时铅酸蓄电池组的第一调节策略为功率调大策略。

10、可选地，所述电池健康状态数据包括：

11、所述电池健康状态数据包括容量衰减系数、内阻增幅系数和电池平均系数；

12、获取铅酸蓄电池组中每个电池的当前实际容量和电池的额定容量，得到容量衰减系数，计算的公式为式中sa为容量衰减系数，d实l和d额分别为第l个电池当前实际容量和电池的额定容量，l表示铅酸蓄电池组中电池数量的编号，l∈[1，h]，h为正整数；

13、获取铅酸蓄电池组中每个电池的当前的内阻，得到内阻增幅系数，计算的公式为式中wd为内阻增幅系数，r实l和r额分别为第l个电池当前内阻和电池的额定内阻；

14、获取铅酸蓄电池组中每个电池的当前的电压，并计算电池组的电压均值，计算的公式为式中，为电压均值，v实l为第l个电池当前的电压，根据电压均值得到标准差，将标准差作为电池平均系数，计算的公式为：式中，pg为电池平均系数。

15、可选地，所述可使用时间系数包括：

16、获取铅酸蓄电池组的平均剩余电量，并计算平均剩余电量对应的能量，作为可使用能量；

17、将未来第一预设时间段对应的时间长度乘以目标功率，得到所需能量；

18、根据所需能量和可使用能量得到可使用时间系数，计算的公式为：tk＝yf-sx/cv，式中，tk为可使用时间系数；yf为可使用能量，sx为所需能量，cv为第一预设时间段对应的时间长度；

19、根据电池健康状态数据和可使用时间系数确定第二调节策略包括：

20、所述电池健康状态数据包括容量衰减系数、内阻增幅系数和电池平均系数，根据容量衰减系数、内阻增幅系数、电池平均系数和可使用时间系数得到状态系数，计算的公式为：

21、

22、式中，lgt为状态系数，a1、a2、a3、a4分别表示容量衰减系数、内阻增幅系数、电池平均系数和可使用时间系数，a1、a2、a3、a4分别为容量衰减系数、内阻增幅系数、电池平均系数和可使用时间系数的比例系数，且a1、a2、a3、a4均大于0；

23、将状态系数和预设状态系数阈值进行对比，若状态系数不小于预设状态系数阈值，第二调节策略为功率保持不变策略；

24、若状态系数小于预设状态系数阈值，第二调节策略为功率调大策略。

25、可选地，根据当前铅酸蓄电池组的温度和外界环境数据对铅酸蓄电池组进行功率调整包括：

26、获取铅酸蓄电池组的当前温度和外界环境温度，将外界环境温度减去当前温度，得到温差；

27、获取铅酸蓄电池组当前功率到目标功率的绝对差值，将绝对差值乘以温差得到温度指数；

28、将温度指数和预设温度指数阈值进行对比，若温度指数小于预设温度指数阈值，第将铅酸蓄电池组当前功率调至目标功率；

29、若温度指数不小于预设温度指数阈值，铅酸蓄电池组仍保持当前功率。

30、在本发明实施的第二方面，提出一种铅酸蓄电池自适应功率调控装置，所述装置包括：

31、第一调节模块：根据家庭用电的历史数据预测未来预设时间段内家庭的用电功率作为目标功率，获取当前铅酸蓄电池组的功率，并根据当前铅酸蓄电池组的功率和目标功率确定未来预设时间段内的铅酸蓄电池组放电功率的第一调节策略；第一调节策略包括功率调大策略、功率调小策略和功率保持不变策略；

32、第二调节模块：当第一调节策略为功率调大策略时，获取铅酸蓄电池组的电池健康状态数据和可使用时间系数，并根据电池健康状态数据和可使用时间系数确定未来预设时间段内的铅酸蓄电池组放电功率的第二调节策略；第二调节策略包括功率调大策略和功率保持不变策略；

33、最终调节模块：当第二调节策略为功率调大策略时，获取铅酸蓄电池组的当前温度和外界环境数据，并根据当前铅酸蓄电池组的温度和外界环境数据对未来预设时间段内的铅酸蓄电池组进行功率调整。

34、可选地，所述第一调节模块应用于：

35、若当前铅酸蓄电池组功率大于目标功率，此时铅酸蓄电池组的第一调节策略为功率调小策略，并将铅酸蓄电池功率调整为目标功率；

36、若当前铅酸蓄电池组功率等于目标功率，此时铅酸蓄电池组的第一调节策略为功率保持不变策略，铅酸蓄电池功率仍保持当前的功率；

37、若当前铅酸蓄电池组功率小于目标功率，此时铅酸蓄电池组的第一调节策略为功率调大策略。

38、可选地，所述第二调节模块包括：

39、容量衰减模块：获取铅酸蓄电池组中每个电池的当前实际容量和电池的额定容量，得到容量衰减系数，计算的公式为式中sa为容量衰减系数，d实l和d额分别为第l个电池当前实际容量和电池的额定容量，l表示铅酸蓄电池组中电池数量的编号，l∈[1，h]，h为正整数；

40、内阻增幅模块：获取铅酸蓄电池组中每个电池的当前的内阻，得到内阻增幅系数，计算的公式为式中wd为内阻增幅系数，r实l和r额分别为第l个电池当前内阻和电池的额定内阻；

41、电池平均模块：获取铅酸蓄电池组中每个电池的当前的电压，并计算电池组的电压均值，计算的公式为式中，为电压均值，v实l为第l个电池当前的电压，根据电压均值得到标准差，将标准差作为电池平均系数，计算的公式为：式中，pg为电池平均系数。

42、可选地，所述第二调节模块还包括：

43、能量获取模块：获取铅酸蓄电池组的平均剩余电量，并计算平均剩余电量对应的能量，作为可使用能量；将未来第一预设时间段对应的时间长度乘以目标功率，得到所需能量；

44、可使用时间模块：根据所需能量和可使用能量得到可使用时间系数，计算的公式为：tk＝yf-sx/cv，式中，tk为可使用时间系数；yf为可使用能量，sx为所需能量，cv为第一预设时间段对应的时间长度；

45、状态模块：所述电池健康状态数据包括容量衰减系数、内阻增幅系数和电池平均系数，根据容量衰减系数、内阻增幅系数、电池平均系数和可使用时间系数得到状态系数，计算的公式为：

46、

47、式中，lgt为状态系数，a1、a2、a3、a4分别表示容量衰减系数、内阻增幅系数、电池平均系数和可使用时间系数，a1、a2、a3、a4分别为容量衰减系数、内阻增幅系数、电池平均系数和可使用时间系数的比例系数，且a1、a2、a3、a4均大于0；

48、第一对比模块：将状态系数和预设状态系数阈值进行对比，若状态系数不小于预设状态系数阈值，第二调节策略为功率保持不变策略；

49、第二对比模块：若状态系数小于预设状态系数阈值，第二调节策略为功率调大策略。

50、可选地，所述最终调节模块包括：

51、温差模块：获取铅酸蓄电池组的当前温度和外界环境温度，将外界环境温度减去当前温度，得到温差；

52、温度指数模块：获取铅酸蓄电池组当前功率到目标功率的绝对差值，将绝对差值乘以温差得到温度指数；

53、功率调大模块：将温度指数和预设温度指数阈值进行对比，若温度指数小于预设温度指数阈值，将铅酸蓄电池组当前功率调至目标功率；

54、功率不变模块：若温度指数不小于预设温度指数阈值，铅酸蓄电池组仍保持当前功率。

55、本发明的有益效果：

56、本发明提出了一种铅酸蓄电池自适应功率调控方法，通过家庭用电的历史数据预测未来预设时间段内家庭的用电功率作为目标功率，并结合当前铅酸蓄电池组的功率确定第一调节策略，再根据铅酸蓄电池组的电池健康状态数据和可使用时间系数确定第二调节策略，最后根据酸蓄电池组的当前温度和外界环境数据对铅酸蓄电池组的放电功率进行功率调整，避免电池在放电过程中频繁出现过放和过热等问题，减缓电池老化速度，减小对其使用寿命的影响，同时使得系统尽可能满足负载需求，确保供电充足和稳定。