一種儲(chǔ)能單元容量測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，尤指一種儲(chǔ)能單元容量測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，諸多維護(hù)人員關(guān)注的儲(chǔ)能電站性能參數(shù)里，最能直接體現(xiàn)儲(chǔ)能系 統(tǒng)發(fā)電性能的參數(shù)是儲(chǔ)能系統(tǒng)的可用容量。儲(chǔ)能系統(tǒng)是否有足夠的容量，關(guān)系到儲(chǔ)能系統(tǒng) 是否能按照初始設(shè)計(jì)完成各項(xiàng)功能，儲(chǔ)能電站的運(yùn)行人員根據(jù)可用容量的大小來對(duì)運(yùn)行方 式進(jìn)行決策，同時(shí)容量是對(duì)電池進(jìn)行維護(hù)的重要依據(jù)，直接指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作。
[0003] 電池的容量是指在一定的放電條件下可以從蓄電池中獲得的電量。鋰電池容量不 是恒定不變的參數(shù)，其變化規(guī)律非線性，它會(huì)隨循環(huán)次數(shù)的增加而衰減，同時(shí)受到多重因素 的影響。儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量的衰減程度不僅電池單體性能相關(guān)，也與成組性能相關(guān)。其影響 因素從電池單體來說，主要是鋰電池充放電電壓電流，使用方法和環(huán)境因素；從成組后的系 統(tǒng)來說，性能退化速率與成組方式、環(huán)境、使用方式等相關(guān)。另一方面，容量的大小又與測(cè)試 方法相關(guān)。對(duì)于同一個(gè)鋰電池單體或儲(chǔ)能系統(tǒng)，在同一時(shí)刻容量的測(cè)試方法不同，其容量大 小也有差異。
[0004] 目前國(guó)內(nèi)外已形成較為完備的針對(duì)鋰電池單體、鋰電池模組的容量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。例 如國(guó)際上ISO 12405 :2012《電動(dòng)道路車輛鋰離子動(dòng)力電池包和電池系統(tǒng)測(cè)試規(guī)范》、IEC在 2012年通過的標(biāo)準(zhǔn)IEC 62660-1《電氣公路用車的驅(qū)動(dòng)用輔助鋰離子電池第一部分：性能 試驗(yàn)》等等，國(guó)內(nèi)主要有QC\T 743-2006《電動(dòng)汽車用鋰離子蓄電池》、QB/T 2502-2000《鋰 離子電池總規(guī)范》、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)》等等，此類標(biāo)準(zhǔn)的容量測(cè) 試方法在文獻(xiàn)[2]中已經(jīng)詳細(xì)討論。
[0005] 針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)，目前國(guó)內(nèi)主要有兩個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)：一是國(guó)家電網(wǎng)企 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)中的Q/GDW 676-2011《儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)測(cè)試規(guī) 范》；二是大容量?jī)?chǔ)能電站系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，目前還處于送審階段。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng) 容量測(cè)試方法的規(guī)定為：a)儲(chǔ)能系統(tǒng)以額定功率、1倍率電流、額定功率-恒電壓組合或1 倍率電流-恒電壓組合四種模式之一放電，達(dá)到放電終止條件，怠機(jī)運(yùn)行至穩(wěn)定狀態(tài)；b)儲(chǔ) 能系統(tǒng)以額定功率、1倍率電流、額定功率-恒電壓組合或1倍率電流-恒電壓組合四種模 式之一充電，達(dá)到充電終止條件，怠機(jī)運(yùn)行至穩(wěn)定狀態(tài)；c)以同一種充放電模式重復(fù)測(cè)試 步驟a、b，當(dāng)3個(gè)連續(xù)循環(huán)內(nèi)的放電容量相差在2%范圍內(nèi)時(shí)，終止測(cè)試。
[0006] 目前國(guó)內(nèi)主流鋰電池儲(chǔ)能廠家所規(guī)定的容量試驗(yàn)方法也有所差異，表1列舉了四 個(gè)儲(chǔ)能廠家在進(jìn)行儲(chǔ)能系統(tǒng)維護(hù)時(shí)使用的容量測(cè)試的方法。
[0007] 表1國(guó)內(nèi)部分鋰電池廠家容量測(cè)試方法
[0008]
[0009] 由于標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍包括各類電化學(xué)、電磁等儲(chǔ)能形式，考慮到系統(tǒng)特性差異，現(xiàn) 有的標(biāo)準(zhǔn)并沒有給出容量測(cè)試截止條件和確定的充放電模式，因此在工程應(yīng)用時(shí)還有一定 的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了克服現(xiàn)有容量測(cè)試方法在工程應(yīng)用時(shí)還有一定的局限性，本發(fā)明通過對(duì)國(guó)內(nèi) 外儲(chǔ)能系統(tǒng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的研究，對(duì)國(guó)內(nèi)主流儲(chǔ)能廠家容量測(cè)試方法的調(diào)研，結(jié)合多次在風(fēng)光 儲(chǔ)示范電站進(jìn)行的容量試驗(yàn)，提出了適合各種結(jié)構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量測(cè)試方法。
[0011] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種儲(chǔ)能單元容量測(cè)試方法，所述方法包括：步驟 1，對(duì)所述儲(chǔ)能單元中的電池組串進(jìn)行預(yù)處理，將所述儲(chǔ)能單元整體放電至荷電狀態(tài)為0 ; 步驟2,設(shè)定在充電末期或放電末期，電池組串或單體電池的充電截止電壓或放電截止電 壓；步驟3,對(duì)所述儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電或放電，當(dāng)其中某一電池組串或電池單體達(dá)到所述步 驟2設(shè)定的充電截止電壓或放電截止電壓時(shí)，調(diào)整充電功率或放電功率，直至某一電池組 串或電池單體達(dá)到電池正常工作范圍的最大值或最小值；步驟4,在步驟3的充電或放電過 程中，記錄儲(chǔ)能單元地電壓值和電流值，計(jì)算獲得所述儲(chǔ)能單元的測(cè)試容量值；步驟5,重 復(fù)執(zhí)行步驟3及步驟4,計(jì)算獲得所述儲(chǔ)能單元的多個(gè)測(cè)試容量值；步驟6,計(jì)算步驟5中相 鄰三次執(zhí)行獲得的三個(gè)測(cè)試容量值之間的差值；步驟7,如果所述差值小于一設(shè)定數(shù)值，結(jié) 束測(cè)試并計(jì)算所述三個(gè)測(cè)試容量值的平均值，獲得儲(chǔ)能單元容量值；如果所述差值大于一 設(shè)定數(shù)值，返回步驟5繼續(xù)獲取另一儲(chǔ)能單元的容量值，并通過步驟6計(jì)算與所述另一儲(chǔ)能 單元的容量值相鄰三次執(zhí)行獲得的三個(gè)測(cè)試容量值之間的差值。
[0012] 本發(fā)明的儲(chǔ)能單元容量測(cè)試方法通過大量標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，提出了適用于大 容量鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量測(cè)試方法，可對(duì)于直流側(cè)DC-DC電路可分別控制電池簇的電 路，截止條件為任一單體達(dá)到截止電壓或任一整組電壓達(dá)到截止電壓，截止電壓的選定應(yīng) 略低于電池管理系統(tǒng)（BMS，Battery Management System)保護(hù)電壓，并且本發(fā)明的容量測(cè) 試縮短了試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)，充放電末期以20%額定功率作為步長(zhǎng)降功率運(yùn)行，獲取更多的充放電 末期時(shí)間數(shù)據(jù)，同時(shí)還對(duì)被試儲(chǔ)能機(jī)組進(jìn)行了多次試驗(yàn)測(cè)試，更有利于在后期進(jìn)行數(shù)據(jù)分 析查找異常單體，儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能明顯提高。
【附圖說明】
[0013] 此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不 構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中：
[0014] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的儲(chǔ)能單元容量測(cè)試方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 以下配合圖式及本發(fā)明的較佳實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所 采取的技術(shù)手段。
[0016] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的儲(chǔ)能單元容量測(cè)試方法流程圖。如圖1所示，該方法包 括：
[0017] 步驟1，對(duì)儲(chǔ)能單元中的電池組串進(jìn)行預(yù)處理，將儲(chǔ)能單元整體放電至荷電狀態(tài)為 〇 ；
[0018] 步驟2,設(shè)定在充電末期或放電末期，電池組串或單體電池的充電截止電壓或放電 截止電壓；
[0019] 步驟3,對(duì)儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電或放電，當(dāng)其中某一電池組串或電池單體達(dá)到步驟2 設(shè)定的充電截止電壓或放電截止電壓時(shí)，調(diào)整充電功率或放電功率，直至某一電池組串或 電池單體達(dá)到電池正常工作范圍的最大值或最小值；
[0020] 步驟4,在步驟3的充電或放電過程中，記錄儲(chǔ)能單元地電壓值和電流值，計(jì)算獲 得儲(chǔ)能單元的測(cè)試容量值；
[0021] 步驟5,重復(fù)執(zhí)行步驟3及步驟4,計(jì)算獲得儲(chǔ)能單元的多個(gè)測(cè)試容量值；
[0022] 步驟6,計(jì)算步驟5中相鄰三次執(zhí)行獲得的三個(gè)測(cè)試容量值之間的差值；
[0023] 步驟7,如果差值小于一設(shè)定數(shù)值，結(jié)束測(cè)試并計(jì)算三個(gè)測(cè)試容量值的平均值，獲 得儲(chǔ)能單元容量值；
[0024] 如果差值大于一設(shè)定數(shù)值，返回步驟5繼續(xù)獲取另一儲(chǔ)能單元的容量值，并通過 步驟6計(jì)算與另一儲(chǔ)能單元的容量值相鄰三次執(zhí)行獲得的三個(gè)測(cè)試容量值之間的差值。
[0025] 在步驟1中，預(yù)處理的具體步驟如下表2所示：
[0026] 表2容量試驗(yàn)預(yù)處理步驟
[0027]
[0028] 在步驟1中，預(yù)處理的目的是將荷電狀態(tài)參差不齊的各電池組串調(diào)整基本一致， 并整體放電至S0C為0 %，充分靜置，使得被試機(jī)組性能處于穩(wěn)定狀態(tài)，為后續(xù)容量試驗(yàn)做 準(zhǔn)備。預(yù)處理的方法為將表2所列步驟重復(fù)兩遍。
[0029] 在步驟2中，充電末期為充電時(shí)荷電狀態(tài)大于90%的期間；放電末期為放電時(shí)荷 電狀態(tài)小于10 %的期間。
[0030] 在步驟4中，計(jì)算獲得儲(chǔ)能單元的測(cè)試容量值利用的公式如下：
[0032] 其中，ETest儲(chǔ)能單元容量，Wh ;
[0033] t。為充電或放電開始時(shí)刻，s ;
[0034] L為充電或放電結(jié)束時(shí)刻，s ;
[0035] u⑴為儲(chǔ)能電池在進(jìn)行容量測(cè)試時(shí)，直流側(cè)總電壓，V ;
[0036] i⑴為儲(chǔ)能電池在進(jìn)行容量測(cè)試時(shí)，直流側(cè)總電流大小，A。
[0037] 為了對(duì)上述儲(chǔ)能單元容量測(cè)試方法進(jìn)行更為清楚的解釋，下面結(jié)合一個(gè)具體的實(shí) 施例來進(jìn)行說明，然而值得注意的是該實(shí)施例僅是為了更好地說明本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本 發(fā)明不當(dāng)?shù)南薅ā?br>[0038] 結(jié)合步驟1，對(duì)儲(chǔ)能單元進(jìn)行預(yù)處理。
[0039] 結(jié)合步驟2及步驟3,本發(fā)明在在容量試驗(yàn)流程的設(shè)計(jì)上，本發(fā)明主要針對(duì)充放