CN106443461B - 电池储能***状态评估方法 - Google Patents
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Abstract
一种电池储能***状态评估方法，该方法包含：获取待评估电池储能***的运行数据，根据运行数据计算获得待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况；按预定周期获取所述待评估电池储能***的试验工况数据，根据试验工况数据计算获得待评估电池储能***的剩余容量、峰值功率、极化电压、开路电压、温升性能和荷电状态估算情况，根据剩余容量、峰值功率、极化电压、开路电压、温升性能和荷电状态估算情况获得待评估电池储能***的衰退情况；根据待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况和待评估电池储能***的衰退情况获得待评估电池储能***的评估结果。
Description
技术领域
本发明涉及电能测试领域，尤指一种电池储能***状态评估方法。
背景技术
作为当前能源领域中高效环保的一大分支，电能已在各行各业中得到广泛的使用，于电动汽车领域中，当电池容量下降到80％以下时，通常认为不再适合在电动汽车上继续使用，如果直接将电池淘汰，会造成资源的浪费。动力电池的梯次利用是降低电池总成本的有效方式，未来随着新能源汽车的蓬勃发展，估计2030年仅中国的可用二次电池量可达到50GWh。
用于电网场合的储能***，其使用条件比较温和、对电池性能要求相对较低，可实现动力电池的梯次利用。但电动汽车的行驶工况、养护情况差别较大，退役后的电池性能参差不齐，电池从电动汽车退役到储能应用，还面临很多技术问题。
在运营的储能电站均为新电池集成的储能电站，其运行维护技术尚不成熟，电池性能参数的变化规律尚不清晰，不能完全按照实验室特性工况寿命曲线制定运维检修策略；而新电池的运行参数一般均由电池生产厂家按照经验给出；安全性要求更为突出，新电池一般经过安全性测试，单一电池发生安全性问题的概率很小，但梯次利用储能***将退运电池重新组合，其组合性能有待验证；梯次利用电池储能尚无标准可依。
发明内容
本发明目的在于提供一种电池储能***状态评估方法，用于评价储能***的梯次利用性能。
为达上述目的，本发明所提供的电池储能***状态评估方法具体包含：获取待评估电池储能***的运行数据，根据所述运行数据计算获得所述待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况；按预定周期获取所述待评估电池储能***的试验工况数据，根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的剩余容量、峰值功率、极化电压、开路电压、温升性能和荷电状态估算情况，根据所述剩余容量、所述峰值功率、所述极化电压、所述开路电压、所述温升性能和所述荷电状态估算情况获得所述待评估电池储能***的衰退情况；根据所述待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况和所述待评估电池储能***的衰退情况获得待评估电池储能***的评估结果。
在上述电池储能***状态评估方法中，优选的，所述根据所述运行数据计算获得所述待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况包含：根据所述运行数据计算获得所述待评估电池储能***的电压极差、温度分布和电池电压标准差，根据所述电压极差、所述温度分布和所述电池电压标准差获得所述待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况。
在上述电池储能***状态评估方法中，优选的，所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的剩余容量包含：根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的剩余容量：
上式中，Sg为待评估电池储能***的剩余容量，％；ENor为待评估电池储能***的标称电能，电量Wh；ETest为待评估电池储能***的放电能量，电量Wh。
在上述电池储能***状态评估方法中，优选的，所述按预定周期测试所述待评估电池储能***包含：每三个月一次测试所述待评估电池储能***。
在上述电池储能***状态评估方法中，优选的，所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的开路电压包含：根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的开路电压：
上式中，V1为第一次在25(±5)℃条件下，以额定电流充电至100％荷电状态或上限为截至条件，静止1小时后的开路电压；V2为第二次在25(±5)℃条件下，以额定电流充电至100％荷电状态或上限为截至条件，静止1小时后的开路电压；V3为第三次在25(±5)℃条件下，以额定电流充电至100％荷电状态或上限为截至条件，静止1小时后的开路电压；Vocv为所述待评估电池储能***的开路电压。
在上述电池储能***状态评估方法中，优选的，所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的峰值功率包含：根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的峰值功率：
上式中，Wp1为第一次在电池的SOC(荷电状态)为85％处，施加变化的电流、测试电池的内阻并根据施加的电流，计算得到电池的峰值功率；Wp2为第二次在电池的SOC为85％处，施加变化的电流、测试电池的内阻并根据施加的电流，计算得到电池的峰值功率；Wp3为第三次在电池的SOC为85％处，施加变化的电流、测试电池的内阻并根据施加的电流，计算得到电池的峰值功率；Wp为所述待评估电池储能***在电池的SOC为85％处的峰值功率。
在上述电池储能***状态评估方法中，优选的，所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的极化电压包含：根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的极化电压：
上式中，Up1为第一次在30％SOC点处，以1/3C的电流放电18s后停止放电，记录放电结束点电压与静置10min后电压，计算得到电池的极化电压；Up2为第二次在30％SOC点处，以1/3C的电流放电18s后停止放电，记录放电结束点电压与静置10min后电压，计算得到电池的极化电压；Up3为第三次在30％SOC点处，以1/3C的电流放电18s后停止放电，记录放电结束点电压与静置10min后电压，计算得到电池的极化电压；Up为所述待评估电池储能***的极化电压。
在上述电池储能***状态评估方法中，优选的，所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的温升性能包含：所述温升性能包含放电温升和充电温升；
根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的放电温升：
ΔTdis＝Tdis,e-Tdis,s；
其中，ΔTdis为待评估电池储能***的放电温升，Tdis,e为电池放电截止时的温度，Tdis,s为电池初始时的温度；
根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的充电温升：
ΔTch＝Tch,e-Tch,s
其中ΔTch为待评估电池储能***的充电温升，Tch,e为电池充电截止时的温度，Tch,s为电池初始时的温度。
在上述电池储能***状态评估方法中，优选的，所述按预定周期获取所述待评估电池储能***的试验工况数据包含：对所述待评估电池储能***进行工况试验，每一百次工况试验后获取一次试验工况数据。
在上述电池储能***状态评估方法中，优选的，所述荷电状态估算情况包含：按预定周期测试所述待评估电池储能***时，所述荷电状态的测试初始值和所述荷电状态的测试终止值之间的差值。
本发明通过研究梯次利用电动汽车电池特性，结合风光储示范电站储能***调试运行经验，以运行监测数据及试验工况为数据源，提出了一种适合于梯次利用电池储能电站的状态评估方法，该评估方法基于运行数据，实时评估储能电站一致性发散程度，基于试验工况数据，全面评估梯次利用电池储能电站性能衰退程度，从电池寿命、老化、一致性角度提出六种评估储能单元健康状态的指标，并给定计算方法、阈值、评估周期。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明所提供的电池储能***状态评估方法的流程示意图；
图2为本发明所述提供的荷电状态估算情况测试典型工况曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
请参考图1所示，本发明所提供的电池储能***状态评估方法具体包含：S101获取待评估电池储能***的运行数据，根据所述运行数据计算获得所述待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况；S102按预定周期获取所述待评估电池储能***的试验工况数据，根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的剩余容量、峰值功率、极化电压、开路电压、温升性能和荷电状态估算情况，根据所述剩余容量、所述峰值功率、所述极化电压、所述开路电压、所述温升性能和所述荷电状态估算情况获得所述待评估电池储能***的衰退情况；S103根据所述待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况和所述待评估电池储能***的衰退情况获得待评估电池储能***的评估结果。
其中，所述试验工况数据包含所述待评估电池储能***在试验过程中所获得的关于剩余容量、峰值功率、极化电压、开路电压、温升性能和荷电状态估算情况等相关参数数据，本发明在此就不再一一列举。
在本发明一优选的实施例中，上述步骤S101根据所述运行数据计算获得所述待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况还包含：根据所述运行数据计算获得所述待评估电池储能***的电压极差、温度分布和电池电压标准差，根据所述电压极差、所述温度分布和所述电池电压标准差获得所述待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况。
基于运行数据的状态评估指标可以通过监控数据实时分析，也可以定期导出运行数据分析；由于运行工况的限制，该部分指标主要是评估储能***的一致性状态，其中上述电压极差、温度分布和电池电压标准差具体通过以下公式获得：
(1)电压极差
电压是储能电站最为密集的监测量，每个电池单体的端电压都实时上传，因此也是最容易获取的变量。根据储能电站的保护策略，每个储能单元在运行中，只要有一个单体电压超出工作范围，整组储能单元既要停止工作，因此，电压的一致性直接影响储能电站的可利用率，因此电压一致性是评估储能锂电池健康状态的关键指标。
电池组串静置电压极差
ΔVmax＝Vmax-Vmin (1)
式中，Vmax与Vmin为是同一储能变流器下，电池组中电池单体在静置1个小时之后的电压的最大值和电压最小值。
(2)温度分布
锂电池的化学反应与温度密切相关，当温度不同时，电阻的容量衰减、内阻变化等都会不同，因此温度一致性是评估储能锂电池健康状态的关键指标。
电池组串温度极差
ΔTmax＝Tmax-Tmin (2)
式中，ΔTmax是同一储能变流器下，电池组中电池单体在一次完整充(放)电过程中，最高温度与最低温度的差值。
(3)电池组串的电池电压标准差
从相对角度反映大量同类参数离散程度的数学指标。由于锂电池组串是由大量电池串并联组成，因此可以通过分析电池电压、容量、内阻等技术参数的标准差系数，对电池组串的配平情况进行评估。与电池电压极差相比，电池电压标准差系数能更直观的反映组成电池组串的电池电压一致性，电池电压标准差计算如公式1所示。
式中：uδ——电池电压标准差系数；
δu——电池电压标准差；
——电池组串电池电压平均值；
ui——第i只电池电压；
n——电池组串电池只数。
(4)SOC一致性指标
电池组串SOC极差是判断运行过程中电池组串之间能量一致性的评估指标，SOC极差越小，电池组串的能量一致性越好，储能单元可用容量越大，SOC极差越大，电池组串能量一致性越差，储能单元可用容量越小。
在实际工作中，动力电池在使用时，其性能受温度、容量、功率等许多因素的影响，电池的容量是指在一定放电条件下电池所能提供的电量，功率性能直接反映了电池提供瞬时动力的能力；因此仅仅根据电池的容量评估电池组的健康状态、一致性存在一定的局限性，如电池容量较高，此时可认为电池健康状态良好；但是其功率性能很低，电池组的电流接受能力较低，认为电池组的健康状态较差，这样同一个电池组出现了完全相反的SOH评估结果，显然是不符合科学理论的；此外电池的内阻、极化和电池温升等也对电池的筛选、配组及电池健康状态有着非常重要的影响，根据对电池性能和参数的评估，本发明确定影响电池性能的6个重要指标，具体包含容量、峰值功率、极化电压、开路电压、放电温升和充电温升，这6个指标构成电池性能评价的指标体系。
综合考虑电池组的实际容量、峰值功率、极化电压、开路电压、放电温升和充电温升六个评价电池组一致性和电池组SOH的参数，为了体现储能单元的一致性状态，增加动态一致性指标，即为了评估能量管理***荷电状态估算情况，增加荷电状态估算情况测试，共7项指标，指标的定义及计算方法、评价周期和阈值如下：
在本发明的一优选实施例中，储能单元性能指标推荐采用储能电池试验标定的实际容量指标，反映储能电池当前实际容量，因此所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的剩余容量包含：根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的剩余容量：
上式中，Sg为待评估电池储能***的剩余容量即实际工作中的储能电池试验标定的实际容量指标，％；ENor为待评估电池储能***的标称电能，电量Wh；ETest为在额定功率充放电条件下，待评估电池储能***的放电能量，电量Wh。
其中，ETest由式(2)计算得到。
在上述式中评估的主体对象为储能单元(由一台储能变流器及其电池堆构成)，实际测试时E1、E2、E3测试方法分别如下：
a)在25(±5)℃条件下，以额定功率充电，至额定功率充电终止条件时停止充电，热备用状态运行15分钟；
b)以额定功率放电，至额定功率放电终止条件时停止放电，记录放电能量E1，热备用状态运行15分钟；
c)重复a)～b)两次，分别记录放电能量为E2、E3。
实际工作中，工作人员通过上述公式获得剩余容量后，在以预定阈值进行比较，进一步获得所述待评估电池储能***的剩余容量等级，以下以退运时剩余容量指标为80％的电池组组成的储能单元为例，通过表1对该预定阈值做举例说明：
表1
| 投运年限 | 剩余容量指标S<sub>g</sub> |
| 第一年 | 大于75％ |
| 第二年 | 大于60％ |
| 第三年 | 大于55％ |
| 第四年 | 大于50％ |
| 第五年 | 大于40％ |
通过上述表1可知，如待评估电池储能***投运年限为第三年，且剩余容量大于百分之55的话，则性能良好，反之则较差，实际工作中可采取每三个月进行一次待评估电池储能***的测量与比对，以此保证待评估电池储能***的平稳运行；当然上述阈值需要根据现场使用工况、电池衰减程度及运维水平实时调整，在此仅为举例说明，并不对本发明做进一步限制。
在本发明的一优选实施例中，以额定电流充电至100％SOC或上限截至条件，静止1小时后的开路电压Vocv为例，所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的开路电压包含：根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的开路电压：
上式中，V1为第一次在25(±5)℃条件下，以额定电流充电至100％荷电状态或上限为截至条件，静止1小时后，记录的开路电压；V2为第二次在25(±5)℃条件下，以额定电流充电至100％荷电状态或上限为截至条件，静止1小时后，记录的开路电压；V3为第三次在25(±5)℃条件下，以额定电流充电至100％荷电状态或上限为截至条件，静止1小时后，记录的开路电压；Vocv为所述待评估电池储能***的开路电压。
在上述式中评估的主体对象为储能单元(由一台储能变流器及其电池堆构成)，实际测试时V1、V2、V3测试方法分别如下：
a)在25(±5)℃条件下，以额定电流充电至100％SOC或上限截至条件；
b)静止1小时后，记录开路电压V1；
c)重复a)～b)两次，分别记录放电能量为V2、V3。
实际工作中，工作人员通过上述公式获得开路电压后，在以预定阈值进行比较，进一步获得所述待评估电池储能***的开路电压等级，以下以退运时开路电池指标为100％(理想值)的电池组组成的储能单元为例，通过表2对该预定阈值做举例说明：
表2
| 投运年限 | OCV |
| 第一年 | 大于99％ |
| 第二年 | 大于98％ |
| 第三年 | 大于97％ |
| 第四年 | 大于95％ |
| 第五年 | 大于92％ |
通过上述表1可知，如待评估电池储能***投运年限为第三年，且开路电压大于百分之97的话，则性能良好，反之则较差，实际工作中可采取对所述待评估电池储能***进行工况试验即开路电压实验，每工况试验一百次后获取一次试验工况数据，以此保证待评估电池储能***的试验工况数据稳定有效；当然上述阈值需要根据现场使用工况、电池衰减程度及运维水平实时调整，在此仅为举例说明，并不对本发明做进一步限制。
在本发明一优选的实施例中，在电池的SOC为85％处，施加变化的电流测试电池的内阻(电压、电流的采样时间间隔为0.01s，初始电流一般为1/5C，变化后的电流可选为1/3C)，其后进一步获得峰值功率，具体的如下：
R＝ΔV÷ΔI (7)
其中ΔV、ΔI为电池中电压和电流的变化。不考虑内阻影响的电压VIRFree为
VIRFree＝UOCV-IR (8)
其中Uocv为电池该SOC点的开路电压，I为变化后的电流值。该SOC点电池的峰值功率Wp为：
Wp＝Vl×(VIRFree-Vl)÷R (9)
峰值功率由式(7)计算得到
上式中，为保证峰值功率测试的准确性，可选择峰值功率处于稳定状态下获取所述待评估电池储能***的峰值功率(即选取所述待评估电池储能***的SOC处于85％时的峰值功率)，Wp1为第一次在电池的SOC为85％处，施加变化的电流、测试电池的内阻并根据施加的电流，计算得到电池的峰值功率；Wp2为第二次在电池的SOC为85％处，施加变化的电流、测试电池的内阻并根据施加的电流，计算得到电池的峰值功率；Wp3为第三次在电池的SOC为85％处，施加变化的电流、测试电池的内阻并根据施加的电流，计算得到电池的峰值功率；Wp为所述待评估电池储能***在电池的SOC为85％处的峰值功率。
在上述式中评估的主体对象为储能单元(由一台储能变流器及其电池堆构成)，实际测试时Wp1、Wp2、Wp3测试方法分别如下：
a)在电池的SOC为85％处，施加变化的电流、测试电池的内阻(电压、电流的采样时间间隔为0.01s，初始电流一般为1/5C，变化后的电流可选为1/3C)；
b)测试电池的Uocv，根据施加的电流，计算得到电池的峰值功率Wp1；
c)重复a)～b)两次，分别计算得到电池的峰值功率Wp2、Wp3。
实际工作中，工作人员通过上述公式获得峰值功率后，在以预定阈值进行比较，进一步获得所述待评估电池储能***的峰值功率等级，以下以退运时电池峰值功率指标为100％(理想值)的电池组组成的储能单元为例，通过表3对该预定阈值做举例说明：
表3
通过上述表3可知，如待评估电池储能***投运年限为第三年，且开路电压大于百分之92的话，则性能良好，反之则较差，实际工作中可采取对所述待评估电池储能***进行工况试验即峰值功率实验，每工况试验一百次后获取一次试验工况数据，以此保证待评估电池储能***的试验工况数据稳定有效；当然上述阈值需要根据现场使用工况、电池衰减程度及运维水平实时调整，在此仅为举例说明，并不对本发明做进一步限制。
在本发明的一优选实施例中，以在30％SOC点处，以1/3C的电流放电18s后停止放电，放电结束点电压与静置10min后电压的差值为例，因此所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的极化电压包含：根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的极化电压：
Up＝V18s-V10min (11)
其中V18s为电池放电18s时的电压，V10min为电池静置10min后的电压。
极化电压由式(9)计算得到
上式中，为保证极化电压测试的准确性，可选择极化电压处于稳定状态下获取所述待评估电池储能***的极化电压(即选取所述待评估电池储能***的SOC处于30％时的极化电压)，Up1为第一次在30％SOC点处，以1/3C的电流放电18s后停止放电，记录放电结束点电压与静置10min后电压，计算得到电池的极化电压；Up2为第二次在30％SOC点处，以1/3C的电流放电18s后停止放电，记录放电结束点电压与静置10min后电压，计算得到电池的极化电压；Up3为第三次在30％SOC点处，以1/3C的电流放电18s后停止放电，记录放电结束点电压与静置10min后电压，计算得到电池的极化电压；Up为所述待评估电池储能***的极化电压。
在上述式中评估的主体对象为储能单元(由一台储能变流器及其电池堆构成)，实际测试时Up1、Up2、Up3测试方法分别如下：
a)在30％SOC点处，以1/3C的电流放电18s后停止放电；
b)录放电结束点电压与静置10min后电压，计算得到电池的极化电压Up1；
c)重复a)～b)两次，分别计算得到电池的极化电压Up2、Up3
实际工作中，工作人员通过上述公式获得极化电压后，在以预定阈值进行比较，进一步获得所述待评估电池储能***的剩余极化电压，以下以退运时电池峰值功率指标为100％(理想值)的电池组组成的储能单元为例，通过表4对该预定阈值做举例说明：
表4
| 投运年限 | 极化电压指标 |
| 第一年 | 大于102％ |
| 第二年 | 大于105％ |
| 第三年 | 大于108％ |
| 第四年 | 大于111％ |
| 第五年 | 大于115％ |
通过上述表4可知，如待评估电池储能***投运年限为第三年，且剩余容量大于百分之108的话，则性能良好，反之则较差，实际工作中可采取对所述待评估电池储能***进行工况试验即极化电压实验，每工况试验一百次后获取一次试验工况数据，以此保证待评估电池储能***的试验工况数据稳定有效；当然上述阈值需要根据现场使用工况、电池衰减程度及运维水平实时调整，在此仅为举例说明，并不对本发明做进一步限制。
在本发明的一优选实施例中，所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的温升性能包含：所述温升性能包含放电温升和充电温升；
其中放电温升(ΔTdis)：以1/3C的电流放电至截止电压过程中，电池内部升高的温度；
ΔTdis＝Tdis,e-Tdis,s (13)
其中Tdis,e为电池放电截止时的温度，Tdis,s为电池初始时的温度。
充电温升(ΔTch)：以1/3C的电流充电至截止电压过程中，电池内部升高的温度。
ΔTch＝Tch，e-Tch,s (15)
其中Tch，e为电池充电截止时的温度，Tch，s为电池初始时的温度。
在上述式中评估的主体对象为储能单元(由一台储能变流器及其电池堆构成)，实际测试时ΔTdis1、ΔTch1、ΔTdis2、ΔTch2、ΔTdis3、ΔTch3测试方法分别如下：
a)以1/3C的电流放电至截止电压过程中，电池内部升高的温度，记录温差为ΔTdis1；
b)以1/3C的电流充电至截止电压过程中，电池内部升高的温度，记录温差为ΔTch1；
c)重复a)～b)两次，分别计算得到电池的极化电压ΔTdis2、ΔTch2、ΔTdis3、ΔTch3。
实际工作中，工作人员通过上述公式获得温升性能后，在以预定阈值进行比较，进一步获得所述待评估电池储能***的剩余温升性能，以下以退运时电池峰值功率指标为100％(理想值)的电池组组成的储能单元为例，通过表5对该预定阈值做举例说明：
表5
| 投运年限 | 温升性能指标 |
| 第一年 | 大于101％ |
| 第二年 | 大于103％ |
| 第三年 | 大于105％ |
| 第四年 | 大于108％ |
| 第五年 | 大于112％ |
通过上述表5可知，如待评估电池储能***投运年限为第三年，且剩余容量大于百分之105的话，则性能良好，反之则较差，实际工作中可采取对所述待评估电池储能***进行工况试验即温升性能实验，每工况试验一百次后获取一次试验工况数据，以此保证待评估电池储能***的试验工况数据稳定有效；当然上述阈值需要根据现场使用工况、电池衰减程度及运维水平实时调整，在此仅为举例说明，并不对本发明做进一步限制。
在本发明一优选的实施例中，所述荷电状态估算情况包含：按预定周期测试所述待评估电池储能***时，所述荷电状态的测试初始值和所述荷电状态的测试终止值之间的差值；实际工作中，该预定周期为典型工况周期后采用荷电状态计算最小单元，一般为储能单元下各个并联电池组。
梯次利用电池一般运行于温和工况和SOC中间区段，为更清楚解释上述实施例，以下以平滑波动为例为例，通过表6对该预定阈值做举例说明：
表6
简化上表，可以得到表现电流幅值的的典型工况应包含以下信息：
设计1小时的工况，循环典型工况2次，30分钟完成充放电一次，其曲线图如图2所示，根据图2所提供的荷电状态估算情况测试典型工况曲线图中所示情况，与预定阈值进行比较即可得知荷电状态估算情况的等级，例如当荷电状态估算情况的起始点偏差低于百分之2时，则性能良好，反之则较差，实际工作中可采取每一年进行一次待评估电池储能***的测量与比对，以此保证待评估电池储能***的平稳运行；当然上述阈值需要根据现场使用工况、电池衰减程度及运维水平实时调整，在此仅为举例说明，并不对本发明做进一步限制。
本发明通过研究梯次利用电动汽车电池特性，结合风光储示范电站储能***调试运行经验，以运行监测数据及试验工况为数据源，提出了一种适合于梯次利用电池储能电站的状态评估方法，该评估方法基于运行数据，实时评估储能电站一致性发散程度，基于试验工况数据，全面评估梯次利用电池储能电站性能衰退程度，从电池寿命、老化、一致性角度提出六种评估储能单元健康状态的指标，并给定计算方法、阈值、评估周期。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电池储能***状态评估方法，用于在梯次利用电池储能***中评价所述电池储能***，其特征在于，所述方法包含：
获取待评估电池储能***的运行数据，根据所述运行数据计算获得所述待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况；
按预定周期获取所述待评估电池储能***的试验工况数据，根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的剩余容量、峰值功率、极化电压、开路电压、温升性能和荷电状态估算情况，根据所述剩余容量、所述峰值功率、所述极化电压、所述开路电压、所述温升性能和所述荷电状态估算情况获得所述待评估电池储能***的衰退情况；
根据所述待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况和所述待评估电池储能***的衰退情况获得待评估电池储能***的评估结果；
所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的剩余容量包含：
根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的剩余容量：
上式中，Sg为待评估电池储能***的剩余容量，％；ENor为待评估电池储能***的标称电能，电量Wh；ETest待评估电池储能***的放电能量，电量Wh。
2.根据权利要求1所述的电池储能***状态评估方法，其特征在于，所述根据所述运行数据计算获得所述待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况包含：根据所述运行数据计算获得所述待评估电池储能***的电压极差、温度分布和电池电压标准差，根据所述电压极差、所述温度分布和所述电池电压标准差获得所述待评估电池储能***的荷电状态一致性的实时发散情况。
3.根据权利要求1所述的电池储能***状态评估方法，其特征在于，所述按预定周期测试所述待评估电池储能***包含：每三个月一次测试所述待评估电池储能***。
4.根据权利要求1所述的电池储能***状态评估方法，其特征在于，所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的开路电压包含：
根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的开路电压：
上式中，V1为第一次在25(±5)℃条件下，以额定电流充电至100％荷电状态或上限为截至条件，静止1小时后的开路电压；V2为第二次在25(±5)℃条件下，以额定电流充电至100％荷电状态或上限为截至条件，静止1小时后的开路电压；V3为第三次在25(±5)℃条件下，以额定电流充电至100％荷电状态或上限为截至条件，静止1小时后的开路电压；Vocv为所述待评估电池储能***的开路电压。
5.根据权利要求1所述的电池储能***状态评估方法，其特征在于，所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的峰值功率包含：
根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的峰值功率：
上式中，Wp1为第一次在所述待评估电池储能***的SOC为85％处，施加变化的电流、测试电池的内阻并根据施加的电流，计算得到电池的峰值功率；Wp2为第二次在所述待评估电池储能***的SOC为85％处，施加变化的电流、测试电池的内阻并根据施加的电流，计算得到电池的峰值功率；Wp3为第三次在所述待评估电池储能***的SOC为85％处，施加变化的电流、测试电池的内阻并根据施加的电流，计算得到电池的峰值功率；Wp为所述待评估电池储能***在电池的SOC为85％处的峰值功率。
6.根据权利要求1所述的电池储能***状态评估方法，其特征在于，所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的极化电压包含：
根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的极化电压：
上式中，Up1为第一次在所述待评估电池储能***的30％SOC点处，以1/3C的电流放电18s后停止放电，记录放电结束点电压与静置10min后电压，计算得到电池的极化电压；Up2为第二次在所述待评估电池储能***的30％SOC点处，以1/3C的电流放电18s后停止放电，记录放电结束点电压与静置10min后电压，计算得到电池的极化电压；Up3为第三次在所述待评估电池储能***的30％SOC点处，以1/3C的电流放电18s后停止放电，记录放电结束点电压与静置10min后电压，计算得到电池的极化电压；Up为所述待评估电池储能***的极化电压。
7.根据权利要求1所述的电池储能***状态评估方法，其特征在于，所述根据所述试验工况数据计算获得所述待评估电池储能***的温升性能包含：
所述温升性能包含放电温升和充电温升；
根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的放电温升：
ΔTdis＝Tdis,e-Tdis,s；
其中，ΔTdis为待评估电池储能***的放电温升，Tdis,e为电池放电截止时的温度，Tdis,s为电池初始时的温度；
根据所述试验工况数据通过以下公式计算获得所述待评估电池储能***的充电温升：
ΔTch＝Tch,e-Tch,s
其中ΔTch为待评估电池储能***的充电温升，Tch,e为电池充电截止时的温度，Tch,s为电池初始时的温度。
8.根据权利要求4至权利要求7中任一项所述的电池储能***状态评估方法，其特征在于，所述按预定周期获取所述待评估电池储能***的试验工况数据包含：对所述待评估电池储能***进行工况试验，每一百次工况试验后获取一次试验工况数据。
9.根据权利要求1所述的电池储能***状态评估方法，其特征在于，所述荷电状态估算情况包含：按预定周期测试所述待评估电池储能***时，所述荷电状态的测试初始值和所述荷电状态的测试终止值之间的差值。
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