基于最大寿命的储能电池动态分级充放电控制方法与流程

本发明涉及电池充放电控制方法领域，具体是一种基于最大寿命的储能电池动态分级充放电控制方法。

背景技术：

1、微电网在运行过程中，由于充放电的不规律导致储能电池寿命加速衰减，往往未到储能的规划周期电池就已失效，致使储能成本增加。对于电池而言，有它自身的特性，不能无限制的充电或者无限制的放电。研究储能电池的充电时间以及充电模式引起广大关注。

2、在目前研究阶段，储能电池在充放电时间上考虑到利用电网的分时电价进行阶段充放电，使储能电池在谷时电价时段进行充电，在峰时电价时段进行放电，通过峰谷差来节约成本。在储能电池充放电模式上，也考虑到众多因素对储能电池使用寿命的影响，其中包括放电倍率，dod、soc、时间、温度等。如何延长电池寿命、提高电池使用效率、保证电池使用安全性一直是研究的重要内容。

3、在现有技术中，利用峰谷分时电价降低运营成本，通过对电网峰谷电价的分析，储能电池最好安排在谷时电价时段进行充电，在峰时电价时段进行放电，并给出了相应的效益分析模型。但是并未对峰谷时段，储能的具体充电模式进行分析，没有根据峰谷时段储能电池的充放电模式分析循环寿命。

4、在现有技术中，对电池寿命的研究通常采用等效循环寿命来分析。根据充电功率曲线，按照等效循环寿命计算方法计算充放电深度、次数，得出等效循环寿命值。但是针对不同充放电情况下，该电池剩余循环次数值没有相应的计算模型，不能够得出在不同充放电模式下电池的循环次数。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于最大寿命的储能电池动态分级充放电控制方法，以解决现有技术电池充放电控制不能兼顾寿命和利益最大化的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、基于最大寿命的储能电池动态分级充放电控制方法，包括以下步骤：

4、步骤1、根据储能电池的电池健康状态soh，选择若干soh值作为分级点，将储能电池按soh分为多级电池状态；并在储能电池的每级电池状态对应的soh范围内选择若干soh值作为分阶段点，将每级电池状态按soh分为多个阶段；

5、步骤2、建立储能电池每级电池状态中每个阶段的循环寿命模型、电池利润模型，由此得到储能电池全生命周期中总的循环寿命模型、总的电池利润模型；

6、步骤3、以储能电池总的循环寿命最长、总的电池利润最大为约束条件，对步骤2得到的总的循环寿命模型、总的电池利润模型进行求解，得到储能电池每级电池状态中每个阶段的循环次数，各个阶段循环次数累加即为电池的使用寿命。

7、步骤4、在储能电池的每个阶段，控制储能电池完成步骤3对应的充放电循环次数，以达到最大寿命和收益。

8、进一步的，步骤2中得到的储能电池全生命周期中总的循环寿命模型n如下所示：

9、

10、其中，n为储能电池的总循环寿命；n100为在100％充放电深度下储能电池的循环寿命；i为储能电池所处第i个阶段；o(i)为储能电池第i阶段的循环次数；x(i)为储能电池第i阶段的拟合系数；d(i)为储能电池第i阶段的充放电深度；b为定值，不同材料的储能电池会有对应的值；reol为实际容量为额定容量的80％时的欧姆内阻值；rnow为当前状态下的欧姆内阻；rn为电池出厂时的欧姆内阻值；α1为经验参数，取值在0.95-0.98之间，根据电池的材料不同有所差异。

11、进一步的，步骤2中得到的储能电池全生命周期中总的电池利润模型w如下所示：

12、

13、其中，i为储能电池所处第i个阶段；q为储能电池全生命周期总阶段数；t为储能电池放电时间，采样间隔为1小时；e(t)为分时电价；p(t)为储能电池从电网吸收的功率；x为拟合系数；n100为在100％充放电深度下储能电池的循环寿命；di为第i阶段储能电池的充放电深度；b为定值，不同材料的储能电池会有对应的值；n为储能电池全生命周期中总的循环寿命；ci为第i阶段储能电池的成本。

14、进一步的，步骤4中建立储能电池削峰填谷模型，基于削峰填谷模型得到每次充放电循环时充电时刻和放电时刻，由此在每次充放电循环时控制储能电池在得到的充电时刻开始进行充电、在得到的放电时刻开始进行放电，实现储能电池在分时电价的谷时时段充电、在分时电价的峰时时段放电。

15、进一步的，充电时刻t1按以下公式求得：

16、

17、其中，e(t)为分时电价；d代表充放电深度；n100代表电池在100％dod下的循环寿命；or代表电池剩余循环寿命；b为定值，不同材料的储能电池会有对应的值。

18、进一步的，放电时刻t2按以下公式求得：

19、

20、其中，e(t)为分时电价；d代表充放电深度；n100代表电池在100％dod下的循环寿命；or代表电池剩余循环寿命；b为定值，不同材料的储能电池会有对应的值。

21、本发明中，在分时电价的基础上进行储能电池充放电，研究储能电池的充放电模式，采用储能电池分级充放电技术，根据不同状态的电池采用不同的充放电模式。通过对储能电池进行动态分级，可以得出不同状态和模式下储能电池的循环寿命，以及剩余循环寿命，在细分的基础上优化不同级别状态下的充放电模式，更精确的得到储能电池寿命最长以及效益最高的充放电模式。

技术特征：

1.基于最大寿命的储能电池动态分级充放电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于最大寿命的储能电池动态分级充放电控制方法，其特征在于，步骤2中得到的储能电池全生命周期中总的循环寿命模型n如下所示：

3.根据权利要求1所述的基于最大寿命的储能电池动态分级充放电控制方法，其特征在于，步骤2中得到的储能电池全生命周期中总的电池利润模型w如下所示：

4.根据权利要求1所述的基于最大寿命的储能电池动态分级充放电控制方法，其特征在于，步骤4中建立储能电池削峰填谷模型，基于削峰填谷模型得到每次充放电循环时充电时刻和放电时刻，由此在每次充放电循环时控制储能电池在得到的充电时刻开始进行充电、在得到的放电时刻开始进行放电，实现储能电池在分时电价的谷时时段充电、在分时电价的峰时时段放电。

5.根据权利要求4所述的基于最大寿命的储能电池动态分级充放电控制方法，其特征在于，充电时刻t1按以下公式求得：

6.根据权利要求4所述的基于最大寿命的储能电池动态分级充放电控制方法，其特征在于，放电时刻t2按以下公式求得：

技术总结
本发明公开了一种基于最大寿命的储能电池动态分级充放电控制方法，包括：步骤1、根据SOH将储能电池按SOH分为多级电池状态、每级分为多个阶段；步骤2、建立储能电池生命周期中总的循环寿命模型、总的电池利润模型；步骤3、以循环寿命最长、电池利润最大为约束条件，对总的循环寿命模型、总的电池利润模型进行求解，得到储能电池每级电池状态中每个阶段的循环次数；步骤4、在储能电池每级电池状态中的每个阶段控制储能电池完成步骤3得到的循环次数的充放电循环。本发明可更精确的得到储能电池寿命最长以及效益最高的充放电模式。

技术研发人员：李一波,尹继伟,李亚辉,杨毅,葛艳秋,解大,吴洋
受保护的技术使用者：安徽智储新能源科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12