本發(fā)明屬于儲能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種并聯(lián)儲能電池荷電狀態(tài)的均衡控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

近年來，隨著國家大力提倡新能源發(fā)電，我國新能源發(fā)電尤其是光伏、風(fēng)力發(fā)電得到快速發(fā)展，然而由于光伏、風(fēng)力發(fā)電具有其波動性和間歇性，它們的接入也給電力系統(tǒng)帶來新的問題，而儲能被認(rèn)為是一種有效的解決手段。

在西北、西藏等風(fēng)光資源富集地區(qū)，有許多大規(guī)模光伏電站或風(fēng)電場，它們對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響主要有：對有功頻率特性的影響、對無功電壓特性的影響、對功角穩(wěn)定性的影響、對小擾動穩(wěn)定的影響、對電能質(zhì)量的影響等等。

為解決大規(guī)模光伏電站或風(fēng)電場給系統(tǒng)帶來的問題，需要配置大容量的儲能電站。在大容量電池技術(shù)尚不成熟的情況下，這些儲能電站通常由多個儲能電池單元并聯(lián)而成，這些儲能電池單元都是以所需功率除以儲能單元個數(shù)為指令進(jìn)行充放電的。這種充放電策略具有簡單易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，但是也會導(dǎo)致儲能電池的荷電狀態(tài)(soc)產(chǎn)生不均衡的情況，甚至導(dǎo)致儲能電池的過充或過放，影響儲能電池的效率和使用壽命。因此，為了解決上述問題，需要一種可以均衡各儲能電池單元荷電狀態(tài)的控制策略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述目前并聯(lián)儲能電池soc存在的不均衡問題，本發(fā)明提出了一種儲能電池荷電狀態(tài)的均衡控制方法及裝置。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種并聯(lián)儲能電池荷電狀態(tài)的均衡控制方法，所述方法包括以下步驟：

采集儲能電站中各并聯(lián)儲能電池的荷電狀態(tài)soc值，并采用希爾排序法對荷電狀態(tài)soc值進(jìn)行排序；

檢測排序后的荷電狀態(tài)soc值是否越限；

根據(jù)檢測結(jié)果分配儲能電池的充放電功率。

優(yōu)選的，所述儲能電站包括與隔離變壓器連接的n條并聯(lián)支路；所述并聯(lián)支路包括依次連接的三相并網(wǎng)接觸器、逆變器和儲能電池。

優(yōu)選的，所述采用希爾排序法對soc值進(jìn)行排序包括：

對從序列xm＝1＜xm-1＜…＜x2＜x1中選取的各增量進(jìn)行由小至大排序；

所述選取增量的步驟包括：

a.確定需要排序的soc值數(shù)量，即并聯(lián)儲能電池單元的個數(shù)m；

b.根據(jù)增量選取條件，將小于m的整數(shù)x1作為初始增量，將任意兩兩差值為x1的倍數(shù)的soc值歸為一組，對每組中全部元素進(jìn)行直接插入排序；

其中，所述增量選取條件為：初次選取時(shí)，取所述序列xm＝1＜xm-1＜…＜x2＜x1的一半為增量，之后的選取逐次減半。

優(yōu)選的，所述檢測排序后的荷電狀態(tài)soc值是否越限包括：

將儲能電池的荷電狀態(tài)soc值劃分為5個區(qū)間，分別為：[0,socmin)、[socmin，soclow)、[soclow,sochigh]、(sochigh,socmax]、(socmax,1]；其中，socmin、soclow、sochigh、socmax均為臨界值；

將儲能電池的荷電狀態(tài)soc值分別與四個臨界值進(jìn)行比較。

優(yōu)選的，所述根據(jù)檢測結(jié)果分配儲能電池的充放電功率包括：

若儲能電池的荷電狀態(tài)soc處于正常范圍內(nèi)soc∈[soclow,sochigh]，通過式(1)分配各儲能電池的充放電功率：

上式中，soci為第i個儲能電池的荷電狀態(tài)，pi為第i個儲能電池的充放電功率大小，n為儲能電池個數(shù)；

若有soc∈[socmin，soclow)或(sochigh,socmax]，則通過式(2)分配落入該范圍內(nèi)的各儲能電池的充放電功率；

上式中，α為比例系數(shù)，取值為0～1，即soc處于上述區(qū)間的儲能電池出力縮小1/α倍，k為soc值在所述區(qū)間內(nèi)的儲能電池標(biāo)號集合；

若有soc∈[0,socmin)或(socmax,1]，則所述儲能電池不動作。

一種并聯(lián)儲能電池荷電狀態(tài)的均衡控制裝置，所述裝置包括：

采集模塊，用于采集儲能電站中各并聯(lián)儲能電池的荷電狀態(tài)soc值，并采用希爾排序法對荷電狀態(tài)soc值進(jìn)行排序；

檢測模塊，用于檢測排序后的荷電狀態(tài)soc值是否越限；

處理模塊，根據(jù)檢測結(jié)果分配儲能電池的充放電功率。

優(yōu)選的，所述采集模塊包括：

排序單元，用于對從序列xm＝1＜xm-1＜…＜x2＜x1中選取的各增量進(jìn)行由小至大排序；

所述排序單元包括：

第一排序子單元，用于確定需要排序的soc值數(shù)量，即并聯(lián)儲能電池單元的個數(shù)m；

第二排序子單元，用于根據(jù)增量選取條件，將小于m的整數(shù)x1作為初始增量，將任意兩兩差值為x1的倍數(shù)的soc值歸為一組，對每組中全部元素進(jìn)行直接插入排序；

其中，所述增量選取條件為：初次選取時(shí)，取所述序列xm＝1＜xm-1＜…＜x2＜x1的一半為增量，之后的選取逐次減半。

獲取單元，用于確定需要排序的soc值數(shù)量，即并聯(lián)儲能電池單元的個數(shù)m；

排序單元，用于根據(jù)增量選取條件，將小于m的整數(shù)x1作為初始增量，將任意兩兩差值為x1的倍數(shù)的soc值歸為一組，對每組中全部元素進(jìn)行直接插入排序；

收斂單元，用于選取下一個增量，通過排序單元進(jìn)行排序，直至選取的增量xm＝1＜xm-1＜…＜x2＜x1，則排序完成。

進(jìn)一步地，所述增量選取條件為：初次選取時(shí)，取序列的一半為增量，之后的選取逐次減半。

優(yōu)選的，所述檢測模塊包括：

設(shè)置單元，用于將儲能電池的荷電狀態(tài)soc值劃分為5個區(qū)間，分別為：[0,socmin)、[socmin，soclow)、[soclow,sochigh]、(sochigh,socmax]、(socmax,1]；其中，socmin、soclow、sochigh、socmax均為臨界值；

比較單元，用于將儲能電池的荷電狀態(tài)soc值分別與四個臨界值進(jìn)行比較。

優(yōu)選的，所述處理模塊包括：

第一處理單元，用于若儲能電池的荷電狀態(tài)soc處于正常范圍內(nèi)soc∈[soclow,sochigh]，通過式(1)分配各儲能電池的充放電功率：

上式中，soci為第i個儲能電池的荷電狀態(tài)，pi為第i個儲能電池的充放電功率大小，n為儲能電池個數(shù)；

第二處理單元，用于若有soc∈[socmin，soclow)或(sochigh,socmax]，則通過式(2)分配落入該范圍內(nèi)的各儲能電池的充放電功率；

上式中，α為比例系數(shù)，取值為0～1，即soc處于上述區(qū)間的儲能電池出力縮小1/α倍，k為soc值在所述區(qū)間內(nèi)的儲能電池標(biāo)號集合；

第三處理單元，用于若有soc∈[0,socmin)或(socmax,1]，則所述儲能電池不動作。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的一種儲能電池荷電狀態(tài)的均衡控制方法及裝置，通過采集儲能電站中各并聯(lián)儲能電池的荷電狀態(tài)soc值，并采用希爾排序法對荷電狀態(tài)soc值進(jìn)行排序；檢測排序后的荷電狀態(tài)soc值是否越限；最后根據(jù)檢測結(jié)果分配儲能電池的充放電功率的方法有效解決了目前并聯(lián)儲能電池soc存在的不均衡問題；

該技術(shù)方案優(yōu)于目前存在的大規(guī)模儲能電站中并聯(lián)儲能電池單元的充放電控制策略，可以均衡各儲能電池的荷電狀態(tài)，避免儲能電池的過充或過放，延長其使用壽命，提升儲能電站的整體效率和經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中提供的并聯(lián)儲能電池接線示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中提供的并聯(lián)儲能電池均衡控制方法流程圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中提供的希爾排序法排列數(shù)據(jù)的示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中提供的儲能電池soc分區(qū)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中提供的儲能電池soc與系數(shù)α之間的關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明。

一種并聯(lián)儲能電池荷電狀態(tài)的均衡控制方法及裝置，儲能電站包括與隔離變壓器連接的n條并聯(lián)支路；所述并聯(lián)支路包括依次連接的三相并網(wǎng)接觸器、逆變器和儲能電池。

如圖1所示的并聯(lián)儲能電池系統(tǒng)的接線圖，t1～tm代表m個并聯(lián)的變壓器，每個變壓器連接i個并聯(lián)的儲能電池和逆變器。

如圖2所示，所述并聯(lián)儲能電池荷電狀態(tài)的均衡控制方法包括以下步驟：

采集儲能電站中各并聯(lián)儲能電池的荷電狀態(tài)soc值，并采用希爾排序法對荷電狀態(tài)soc值進(jìn)行排序；如圖3的希爾排序法的數(shù)據(jù)分組示意圖。

對從序列xm＝1＜xm-1＜…＜x2＜x1中選取的各增量進(jìn)行由小至大排序；

所述選取增量的步驟包括：

a.確定需要排序的soc值數(shù)量，即并聯(lián)儲能電池單元的個數(shù)m；

b.根據(jù)增量選取條件，將小于m的整數(shù)x1作為初始增量，將任意兩兩差值為x1的倍數(shù)的soc值歸為一組，對每組中全部元素進(jìn)行直接插入排序；

其中，增量選取條件為：初次選取時(shí)，取序列xm＝1＜xm-1＜…＜x2＜x1的一半為增量，之后的選取逐次減半。

如圖4所示，檢測排序后的荷電狀態(tài)soc值是否越限；

將儲能電池的荷電狀態(tài)soc值劃分為5個區(qū)間，分別為：[0,socmin)、[socmin，soclow)、[soclow,sochigh]、(sochigh,socmax]、(socmax,1]；其中，socmin、soclow、sochigh、socmax均為臨界值；

將儲能電池的荷電狀態(tài)soc值分別與四個臨界值進(jìn)行比較。

如圖5所示，根據(jù)檢測結(jié)果分配儲能電池的充放電功率。

若儲能電池的荷電狀態(tài)soc處于正常范圍內(nèi)soc∈[soclow,sochigh]，通過式(1)分配各儲能電池的充放電功率：

上式中，soci為第i個儲能電池的荷電狀態(tài)，pi為第i個儲能電池的充放電功率大小，n為儲能電池個數(shù)；

若有soc∈[socmin，soclow)或(sochigh,socmax]，則通過式(2)分配落入該范圍內(nèi)的各儲能電池的充放電功率；其余儲能電池通過式(1)分配各儲能電池的充放電功率。

上式中，α為比例系數(shù)，取值為0～1，即soc處于上述區(qū)間的儲能電池出力縮小1/α倍，k為soc值在所述區(qū)間內(nèi)的儲能電池標(biāo)號集合；

若有soc∈[0,socmin)或(socmax,1]，則所述儲能電池不動作；soc∈[socmin，soclow)或(sochigh,socmax]范圍內(nèi)的儲能電池充放電功率乘以系數(shù)α，其余儲能電池也通過式(1)分配各儲能電池的充放電功率。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提出一種并聯(lián)儲能電池荷電狀態(tài)的均衡控制裝置，其包括：

采集模塊，用于采集儲能電站中各并聯(lián)儲能電池的荷電狀態(tài)soc值，并采用希爾排序法對荷電狀態(tài)soc值進(jìn)行排序；

檢測模塊，用于檢測排序后的荷電狀態(tài)soc值是否越限；

處理模塊，根據(jù)檢測結(jié)果分配儲能電池的充放電功率。

采集模塊包括：

排序單元，用于對從序列xm＝1＜xm-1＜…＜x2＜x1中選取的各增量進(jìn)行由小至大排序；

所述排序單元包括：

第一排序子單元，用于確定需要排序的soc值數(shù)量，即并聯(lián)儲能電池單元的個數(shù)m；

第二排序子單元，用于根據(jù)增量選取條件，將小于m的整數(shù)x1作為初始增量，將任意兩兩差值為x1的倍數(shù)的soc值歸為一組，對每組中全部元素進(jìn)行直接插入排序；

其中，所述增量選取條件為：初次選取時(shí)，取所述序列xm＝1＜xm-1＜…＜x2＜x1的一半為增量，之后的選取逐次減半。

檢測模塊包括：

設(shè)置單元，用于將儲能電池的荷電狀態(tài)soc值劃分為5個區(qū)間，分別為：[0,socmin)、[socmin，soclow)、[soclow,sochigh]、(sochigh,socmax]、(socmax,1]；其中，socmin、soclow、sochigh、socmax均為臨界值；

比較單元，用于將儲能電池的荷電狀態(tài)soc值分別與四個臨界值進(jìn)行比較。

處理模塊包括：

第一處理單元，用于若儲能電池的荷電狀態(tài)soc處于正常范圍內(nèi)soc∈[soclow,sochigh]，通過式(1)分配各儲能電池的充放電功率：

上式中，soci為第i個儲能電池的荷電狀態(tài)，pi為第i個儲能電池的充放電功率大小，n為儲能電池個數(shù)；

第二處理單元，用于若有soc∈[socmin，soclow)或(sochigh,socmax]，則通過式(2)分配落入該范圍內(nèi)的各儲能電池的充放電功率；

上式中，α為比例系數(shù)，取值為0～1，即soc處于上述區(qū)間的儲能電池出力縮小1/α倍，k為soc值在所述區(qū)間內(nèi)的儲能電池標(biāo)號集合；

第三處理單元，用于若有soc∈[0,socmin)或(socmax,1]，則所述儲能電池不動作。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本申請的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學(xué)存儲器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本申請是參照根據(jù)本申請實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲器中，使得存儲在該計(jì)算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。