本發(fā)明屬于電池儲(chǔ)能優(yōu)化的，具體涉及一種可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的soh控制方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電池連接拓?fù)洳捎霉潭ù?并聯(lián)的型式，無法匹配由動(dòng)態(tài)電化學(xué)行為、生產(chǎn)制造工藝和應(yīng)用工況帶來的電池單體的差異性，由此造成的系統(tǒng)“短板效應(yīng)”問題始終存在。

2、同時(shí)，傳統(tǒng)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)固定焊接的電池模組構(gòu)成方式，僅依靠上層電力電子拓?fù)錈o法精細(xì)控制到電池單體。以高頻電力電子開關(guān)陣列組成的可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)，電池之間的連接拓?fù)淇梢詣?dòng)態(tài)重構(gòu)以適應(yīng)電池特性和系統(tǒng)負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化。每個(gè)電池連續(xù)的能量流被電力電子離散化和數(shù)字化，進(jìn)而通過能量管控算法實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中每個(gè)電池參與充電或放電回路中占空比和電流大小，滿足不同儲(chǔ)能應(yīng)用場景的需求。

3、目前，可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)并未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、電池狀態(tài)評估、運(yùn)行優(yōu)化等方面缺少關(guān)鍵技術(shù)支撐?；诳芍貥?gòu)電池網(wǎng)絡(luò)的電池模組設(shè)計(jì)大量可控開關(guān)管，可實(shí)現(xiàn)電池精確控制，為解決電池儲(chǔ)能系統(tǒng)soc、soh等不一致提供解決方案。本發(fā)明提供一種可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的soh控制方法，可優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)電池soh不一致問題，使儲(chǔ)能系統(tǒng)電池同步退役，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)容量利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的soh控制方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)，通過調(diào)節(jié)各電池的占空比，即可調(diào)整可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的soh趨向一致，保證系統(tǒng)中電池soh一致性。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一方面，提供一種可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的soh控制方法，包括下述步驟：

4、s1、獲取可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的初始運(yùn)行數(shù)據(jù)；所述初始運(yùn)行數(shù)據(jù)包括電池soh、電池占空比d、電池soh-t曲線及電池d-t曲線；所述可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)中包含n個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元包含m個(gè)電池，每個(gè)電池均與一可控硅開關(guān)管連接；

5、s2、判斷可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)中每一電池soh是否小于soh健康值δ，若是則隔離該電池停止soh控制；若否則進(jìn)入s3；

6、s3、根據(jù)每一電池soh，計(jì)算整個(gè)可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)t時(shí)刻的soh標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的上包絡(luò)曲線h(t)、下包絡(luò)曲線h(t)、最大值σmax(t)與最小值σmin(t)；

7、s4、依據(jù)σ(t)的最大值σmax(t)、上包絡(luò)曲線h(t)與下包絡(luò)曲線h(t)，判斷運(yùn)行條件，若滿足σmax(t)≤ε、(h(t)-h(t))'≤0、h'(t)≤0、h'(t)≤0，則判斷t時(shí)刻可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)在正常運(yùn)行范圍內(nèi)，各個(gè)電池的soh較為一致且有更趨向一致的趨勢，控制電池及系統(tǒng)維持正常運(yùn)行；若不滿足則轉(zhuǎn)入步驟s5對電池占空比進(jìn)行調(diào)整；其中，ε為預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的上限值，h'(t)為上包絡(luò)曲線h(t)的導(dǎo)數(shù)，h'(t)為下包絡(luò)曲線h(t)的導(dǎo)數(shù)，(h(t)-h(t))'為上包絡(luò)曲線和下包絡(luò)曲線差的導(dǎo)數(shù)；

8、s5、對標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)及每一電池占空比d進(jìn)行數(shù)值擬合，獲得標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的系數(shù)矩陣n1×m(t)、所有電池占空比構(gòu)成的系數(shù)矩陣mn×m(t)以及標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)與所有電池占空比的關(guān)系矩陣a1×n(t)；其中，n＝m×n為電池總數(shù)，m為標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)及每一電池占空比d數(shù)值擬合后滿足計(jì)算精度所確定的階數(shù)；

9、s6、求取標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的最大值σmax(t)與上限值ε之差，使用外部調(diào)整系數(shù)算法對每一電池占空比進(jìn)行調(diào)制，獲得所有電池占空比構(gòu)成的新系數(shù)矩陣mn×m(t+δt)及t+δt時(shí)刻每一電池占空比d；其中，δt為計(jì)算周期；

10、s7、根據(jù)t+δt時(shí)刻每一電池占空比d計(jì)算t+δt時(shí)刻每一電池soh，并使用標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)與所有電池占空比的關(guān)系矩陣a1×n(t)及所有電池占空比構(gòu)成的新系數(shù)矩陣mn×m(t+δt)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的新系數(shù)矩陣n1×m(t+δt)；

11、s8、使用t+δt時(shí)刻每一電池soh，重復(fù)步驟s2-s7，直至滿足s4的運(yùn)行條件實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的soh控制。

12、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電池soh表示為：

13、sohi＝gi(t),i∈n*,i≤n，

14、其中，sohi表示t時(shí)刻第i個(gè)電池的soh，gi(t)為t時(shí)刻第i個(gè)電池的健康度，n*為非零自然數(shù)；

15、所述電池占空比d表示為：

16、

17、其中，di＝fi(t)為t時(shí)刻第i個(gè)電池的占空比，ki,j為第i個(gè)電池占空比數(shù)值擬合后的第j項(xiàng)系數(shù)，根據(jù)電池歷史數(shù)據(jù)設(shè)定；o1i(t)為第i個(gè)電池占空比數(shù)值擬合后的m階余項(xiàng)，r為實(shí)數(shù)；

18、所述電池soh-t曲線及電池d-t曲線由電池制造廠提供或者由電池管理系統(tǒng)根據(jù)電池歷史數(shù)據(jù)擬合生成。

19、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述t時(shí)刻的soh標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)計(jì)算公式為：

20、

21、其中，gi(t)為t時(shí)刻第i個(gè)電池的健康度，e(t)為t時(shí)刻可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)中所有電池soh的平均值，表示為：

22、

23、其中，n＝m×n為可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電池總數(shù)。

24、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述上包絡(luò)曲線h(t)和下包絡(luò)曲線h(t)的獲取步驟為：

25、對標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)求導(dǎo)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的極大值與極小值；所述極大值的數(shù)量和極小值的數(shù)量均大于等于1；若只有1個(gè)極大值和1個(gè)極小值時(shí)，則h(t)＝σ(t)＝h(t)；

26、極大值的數(shù)量或極小值的數(shù)量均不為1時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的極大值擬合出上包絡(luò)曲線h(t)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的極小值擬合出下包絡(luò)曲線h(t)。

27、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的最大值σmax(t)與最小值σmin(t)的計(jì)算過程為：

28、使用t時(shí)刻電池占空比表示t時(shí)刻電池的soh：

29、

30、其中，sohi為t時(shí)刻第i個(gè)電池使用其占空比表示的soh，為t時(shí)刻第i個(gè)電池占空比的逆函數(shù)，為t時(shí)刻第i個(gè)電池使用占空比逆函數(shù)表示的健康度，di為t時(shí)刻第i個(gè)電池占空比；

31、基于t時(shí)刻電池占空比表示的soh和t時(shí)刻soh標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的上包絡(luò)函數(shù)、下包絡(luò)函數(shù)，得到t時(shí)刻電池soh標(biāo)準(zhǔn)差與電池占空比間的關(guān)系函數(shù)：

32、

33、其中，為t時(shí)刻所有電池占空比的函數(shù)，kn+1,j為標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)數(shù)值擬合后的第j項(xiàng)系數(shù)，ε為預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的上限值，o2(t)為標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)數(shù)值擬合后的m階余項(xiàng)；

34、對關(guān)系函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo)，得到標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的最大值σmax(t)與最小值σmin(t)。

35、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的系數(shù)矩陣n1×m(t)表示為：

36、n1×m(t)＝(kn+1,1?…?kn+1,j?…?kn+1,m),

37、其中，kn+1,j為標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)數(shù)值擬合后的第j項(xiàng)系數(shù)，

38、所述所有電池占空比構(gòu)成的系數(shù)矩陣mn×m(t)表示為：

39、

40、其中，ki,j為第i個(gè)電池占空比數(shù)值擬合后的第j項(xiàng)系數(shù)；

41、所述標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)與所有電池占空比的關(guān)系矩陣a1×n(t)表示為：

42、n1×m(t)＝a1×n(t)mn×m(t)。

43、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述外部調(diào)整系數(shù)算法為等比例調(diào)整系數(shù)算法、隨機(jī)調(diào)整系數(shù)算法、插值調(diào)整系數(shù)算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)調(diào)整系數(shù)算法中的任一種。

44、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述外部調(diào)整系數(shù)算法為等比例調(diào)整系數(shù)算法，對每一電池占空比進(jìn)行調(diào)制的步驟為：

45、首先計(jì)算p＝|σmax(t)-ε|/σmax(t)；

46、然后推算t+δt時(shí)刻所有電池占空比構(gòu)成的新系數(shù)矩陣mn×m(t+δt)＝(1-p)mn×m(t)；

47、再推算t+δt時(shí)刻標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的新系數(shù)矩陣計(jì)算n1×m(t+δt)＝a1×n(t)mn×m(t+δt)；

48、重復(fù)上述過程，直至σmax(t)-ε<0。

49、另一方面，提供一種可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的soh控制系統(tǒng)，應(yīng)用于上所述的一種可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的soh控制方法，包括數(shù)據(jù)獲取模塊、soh判斷模塊、數(shù)值計(jì)算模塊、運(yùn)行判斷模塊及系數(shù)調(diào)制模塊；

50、所述數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的初始運(yùn)行數(shù)據(jù)；所述初始運(yùn)行數(shù)據(jù)包括電池soh、電池占空比d、電池soh-t曲線及電池d-t曲線；所述可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)中包含n個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元包含m個(gè)電池，每個(gè)電池均連接一可控硅開關(guān)管；

51、所述soh判斷模塊用于判斷可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)中每一電池soh是否小于soh健康值δ，若是則隔離該電池停止soh控制；若否則進(jìn)入數(shù)值計(jì)算模塊；

52、所述數(shù)值計(jì)算模塊用于根據(jù)每一電池soh，計(jì)算整個(gè)可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)t時(shí)刻的soh標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的上包絡(luò)曲線h(t)、下包絡(luò)曲線h(t)、最大值σmax(t)與最小值σmin(t)；

53、所述運(yùn)行判斷模塊用于依據(jù)σ(t)的最大值σmax(t)、上包絡(luò)曲線h(t)與下包絡(luò)曲線h(t)，判斷運(yùn)行條件，若滿足σmax(t)≤ε、(h(t)-h(t))'≤0、h'(t)≤0、h'(t)≤0，則判斷t時(shí)刻可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)在正常運(yùn)行范圍內(nèi)，各個(gè)電池的soh較為一致且有更趨向一致的趨勢，控制電池及系統(tǒng)維持正常運(yùn)行；若不滿足則轉(zhuǎn)入步驟系數(shù)調(diào)制模塊對電池的占空比進(jìn)行調(diào)整；其中，ε為預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的上限值，h'(t)為上包絡(luò)曲線h(t)的導(dǎo)數(shù)，h'(t)為下包絡(luò)曲線h(t)的導(dǎo)數(shù)，(h(t)-h(t))'為上包絡(luò)曲線和下包絡(luò)曲線差的導(dǎo)數(shù)；

54、所述系數(shù)調(diào)制模塊用于對標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)及每一電池占空比d進(jìn)行數(shù)值擬合，獲得標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的系數(shù)矩陣n1×m(t)、所有電池占空比構(gòu)成的系數(shù)矩陣mn×m(t)以及標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)與所有電池占空比的關(guān)系矩陣a1×n(t)；其中，n＝m×n為電池總數(shù)，m為標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)及每一電池占空比d數(shù)值擬合后滿足計(jì)算精度所確定的階數(shù)；求取標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的最大值σmax(t)與上限值ε之差，使用外部調(diào)整系數(shù)算法對每一電池占空比進(jìn)行調(diào)制，獲得所有電池占空比構(gòu)成的新系數(shù)矩陣mn×m(t+δt)及t+δt時(shí)刻每一電池的占空比d；其中，δt為計(jì)算周期；根據(jù)t+δt時(shí)刻每一電池的占空比d計(jì)算t+δt時(shí)刻每一電池soh，并使用t時(shí)刻標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)與所有電池占空比的關(guān)系矩陣a1×n(t)及所有電池占空比構(gòu)成的新系數(shù)矩陣mn×m(t+δt)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差σ(t)的新系數(shù)矩陣n1×m(t+δt)；并將t+δt時(shí)刻每一電池soh反饋給soh判斷模塊繼續(xù)進(jìn)行soh控制，直至滿足運(yùn)行判斷模塊的運(yùn)行條件，實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的soh控制。

55、還一方面提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有程序，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)上述的一種可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)的soh控制方法。

56、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

57、1、可將可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池soh值快速趨于一致，延長系統(tǒng)整體使用壽命。實(shí)際工程中，由于電池單體制造工藝、初始容量、環(huán)境、溫度及服役時(shí)間等因素差異會(huì)造成電池時(shí)容量、內(nèi)阻和自放電率等指標(biāo)不同，致使電池組間或組內(nèi)各個(gè)電池運(yùn)行過程中soh出現(xiàn)差異，當(dāng)電池soh達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的soh健康值后，需要提前檢修和更換，增加設(shè)備成本投入，且電池拆卸更換會(huì)擴(kuò)大拆卸更換范圍(電池包由多個(gè)電池組成，由于工藝制造原因，需要成組更換)，造成極大資源浪費(fèi)。目前，主要采用被動(dòng)均衡、主動(dòng)均衡及復(fù)合均衡的方式進(jìn)行soh的改善，其中被動(dòng)均衡技術(shù)，均衡時(shí)間較長、效果不夠明顯，但成本較低；主動(dòng)均衡技術(shù)，均衡效果明顯，但價(jià)格較高；復(fù)合均衡技術(shù)控制難度高，均有各自存在的問題且上述均衡方式一般用于非重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)中。本發(fā)明的目的是通過對電池系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析計(jì)算，通過控制每一個(gè)電池的充放電時(shí)間、頻率等，將所有電池的soh值的差異控制在一定范圍內(nèi)，整個(gè)生命周期中各電池的soh基本保持一致，使整個(gè)系統(tǒng)能夠同時(shí)退役，避免生命周期過程中電池的更換，延長了系統(tǒng)整體使用壽命，減少了投資運(yùn)維成本。

58、2、得到的函數(shù)曲線可作為歷史經(jīng)驗(yàn)集，為其他儲(chǔ)能系統(tǒng)提供運(yùn)行狀態(tài)參考。由于目前可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)并未規(guī)?；\(yùn)用，缺少整個(gè)系統(tǒng)的電池運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過本發(fā)明，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以為將來可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)提供參考。未來運(yùn)行的可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)可基于歷史數(shù)據(jù)分析，可調(diào)整運(yùn)行算法，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，使其更安全、高效、長久的提供服務(wù)。

59、3、可作為可重構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)健康狀態(tài)診斷工具。本發(fā)明的計(jì)算數(shù)據(jù)基于電池的soh，在實(shí)施過程中，可以監(jiān)測各電池的soh狀態(tài)，當(dāng)電池故障、運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，能夠精確定位并及時(shí)上報(bào)數(shù)據(jù)，作為運(yùn)維人員運(yùn)維檢修、分析故障原因的依據(jù)，當(dāng)整個(gè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的健康狀態(tài)達(dá)不到或即將達(dá)不到運(yùn)行要求時(shí)，提醒運(yùn)維人員制定退役或更換方案。