CN106785115A - 一种钠硫储能设备容量衰减判断方法 - Google Patents

一种钠硫储能设备容量衰减判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钠硫储能设备容量衰减判断方法，包括下列步骤：第一放电步骤：以额定放电电流对运行中的钠硫储能设备进行恒流放电，并放电至放电截止电压，搁置1～24h；充电步骤：以额定充电电流对所述钠硫储能设备进行恒流充电，并充电至充电截止电压，计量充电容量Qc,搁置1～24h；第二放电步骤：以额定放电电流对所述钠硫储能设备进行恒流放电，并放电至放电截止电压，计量放电容量Qd；库伦效率计算步骤：库伦效率η计算公式为：衰减判断步骤：当所述钠硫储能设备的库伦效率大于等于101％或小于等于99％，判断所述钠硫储能设备出现容量衰减。其技术效果是：具有灵敏度高、可执行性好、操作简单等优点。

Description

一种钠硫储能设备容量衰减判断方法
技术领域
本发明涉及电池检测领域的一种钠硫储能设备容量衰减判断方法。
背景技术
钠硫电池是一种大容量、长寿命的高温二次电池,在削峰填谷、新能源并网、智能电网建设等领域具有广泛应用。正常情况下随着充放电循环的不断进行，容量逐渐缓慢衰减，钠硫电池具有约4500次的循环寿命，然而由于钠硫电池单体的材料选用不当，或者钠硫电池单体的材料质量问题，或者充放电制度不合理导致滥用，或者其他未可预知的原因导致钠硫储能设备容量非正常衰减在一定程度上限制了钠硫电池的应用，因此对钠硫储能设备的容量衰减进行判断并给用户提出使用建议具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫储能设备容量衰减判断方法，其具有灵敏度高、可执行性好、操作简单等优点。
实现上述目的的一种技术方案是：1.一种钠硫储能设备容量衰减判断方法，包括下列步骤：
第一放电步骤：以额定放电电流对运行中的钠硫储能设备进行恒流放电，并放电至放电截止电压，搁置1～24h；
充电步骤：以额定充电电流对所述钠硫储能设备进行恒流充电，并充电至充电截止电压，计量充电容量Qc,搁置1～24h；
第二放电步骤：以额定放电电流对所述钠硫储能设备进行恒流放电，并放电至放电截止电压，计量放电容量Qd；
库伦效率计算步骤：库伦效率η计算公式为：
衰减判断步骤：当所述钠硫储能设备的库伦效率大于等于101％或小于等于99％，判断所述钠硫储能设备的容量出现衰减。
进一步的，所述充电步骤中，在所述钠硫储能设备的电压达到充电截止电压后，继续恒压充电，直至充电电流减小至额定充电电流的10％。
进一步的，衰减判断步骤中，若出现所述钠硫储能设备的库伦效率大于等于105％或小于等于95％，判断所述钠硫储能设备的容量出现非正常衰减，所述钠硫储能设备必须进行报废或更新。
进一步的，衰减判断步骤后还有库伦效率比较步骤，即将第n次测得的所述钠硫储能设备的库伦效率ηn，与第n-1次测得的所述钠硫储能设备的库伦效率ηn-1进行比较，若通过比较得到|ηn-ηn-1|≥1％，则判断所述钠硫储能设备的容量出现非正常衰减，所述钠硫储能设备必须进行报废或更新。
再进一步的，任意相邻两次检测所述钠硫储能设备的库伦效率之间的时间间隔为一周至一年。
再进一步的，在对所述钠硫储能设备进行任意一次库伦效率的检测时，若所述钠硫储能设备的库伦效率大于等于101％或小于等于99％，则缩短该次与下次对所述钠硫储能设备进行库伦效率检测之间的间隔时间。
进一步的，所述钠硫储能设备为钠硫电池单体、钠硫电池组、钠硫电池模块或钠硫电池电站中的一种。
采用了本发明的一种钠硫储能设备容量衰减判断方法的技术方案，包括下列步骤：第一放电步骤：以额定放电电流对运行中的钠硫储能设备进行恒流放电，并放电至放电截止电压，搁置1～24h；充电步骤：以额定充电电流对所述钠硫储能设备进行恒流充电，并充电至充电截止电压，计量充电容量Qc,搁置1～24h；第二放电步骤：以额定放电电流对所述钠硫储能设备进行恒流放电，并放电至放电截止电压，计量放电容量Qd；库伦效率计算步骤：库伦效率η计算公式为：衰减判断步骤：当所述钠硫储能设备的库伦效率大于等于101％或小于等于99％，判断所述钠硫储能设备的容量出现衰减。其技术效果是：其具有具有灵敏度高、可执行性好、操作简单等优点。
附图说明
图1为本发明的一种钠硫储能设备容量衰减判断方法的实施例中钠硫电池单体的库伦效率变化图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
本发明一种钠硫储能设备容量衰减判断方法对钠硫电池单体、钠硫电池组或者钠硫电池模块或者钠硫电池电站等钠硫储能设备都适用。
作为钠硫储能***的基础组成单元，钠硫电池单体以β"-Al2O3电解质陶瓷管为电解质和隔膜，因此没有副反应、无自放电，充放电循环的库伦效率η一般为100％，或者在100％附近很小的范围波动。但是当钠硫电池单体的容量发生衰减时往往会出现充电容量Qc小于放电容量Qd，或者放电容量Qd小于充电容量Qc的现象，或者有时充电容量Qc小于放电容量Qd，有时放电容量Qd小于充电容量Qc的现象，上述三种现象对应称为充电容量衰减、放电容量衰减和容量衰减，体现在库伦效率η上就对应是库伦效率η大于100％，或者库伦效率η小于100％，或者库伦效率η出现剧烈波动有时大于100％有时又小于100％。综上所述，通过监测充放电循环中的库伦效率η变化就可以对钠硫储能设备的容量衰减进行判断。
具体方法如下，包括如下步骤：
第一放电步骤：将运行中的钠硫储能设备切换至离网状态，以额定放电电流对所述钠硫储能设备进行恒流放电，并放电至放电截止电压，搁置1～24h，使钠硫储能设备稳定。
充电步骤：以额定充电电流对所述钠硫储能设备进行恒流充电，并充电至充电截止电压，计量充电容量Qc,搁置一段时间，比如1～24h，以使钠硫储能设备稳定。在钠硫储能设备的电压达到充电截至电压后，计量充电容量Qc之前，还可对钠硫储能设备继续恒压充电一段时间，以使充电容量Qc充分接近所述钠硫储能设备的额定容量。恒压充电至充电电流为额定充电电流的10％，或按说明书进行恒压充电。
第二放电步骤：以额定放电电流对所述钠硫储能设备进行恒流放电，并放电至放电截止电压，计量放电容量Qd。
库伦效率计算步骤：库伦效率η计算公式为：
衰减判断步骤：当所述钠硫储能设备的库伦效率η大于等于101％或小于等于99％，判断所述钠硫储能设备的容量出现衰减，表示所述钠硫储能设备尽管还可使用，但用户必须注意钠硫储能设备的容量出现的衰减。
若所述钠硫储能设备的库伦效率η大于等于105％或小于等于95％，判断所述钠硫储能设备的容量出现非正常衰减，所述钠硫储能设备必须进行报废或更新。包括：钠硫电池单体进行报废，钠硫电池组或钠硫电池模块整体报废或对其中的部分钠硫电池单体进行更新。钠硫电池电站中的部分钠硫电池组或钠硫电池模块进行更新。
库伦效率比较步骤，每隔一段时间，可以是一周至一年之间的固定的时间间隔，比如3个月，或者每隔一定的充放电循环次数，或者每次例行维修时，或者在需要进行的任何时候，都要对钠硫储能设备的库伦效率η进行检测，并将第n次所检测到的所述钠硫储能设备的库伦效率ηn，与第n-1次测得的所述钠硫储能设备的库伦效率ηn-1进行比较，若通过比较得到|ηn-ηn-1|≥1％，判断所述钠硫储能设备的容量出现非正常衰减，所述钠硫储能设备必须进行报废或更新。比如第n次测得的所述钠硫储能设备的库伦效率ηn为99.45％，第n-1次测得的所述钠硫储能设备的库伦效率ηn-1为100.55％，尽管两次检测到的所述钠硫储能设备的库伦效率均在99％～101％之间，但是因为|ηn-ηn-1|≥1％，则仍旧判断所述钠硫储能设备出现了非正常衰减。
若对所述钠硫储能设备进行任意一次库伦效率η的检测时，若所述钠硫储能设备的库伦效率η大于等于101％或小于等于99％，则缩短该次与下次对所述钠硫储能设备进行库伦效率η检测之间的间隔时间。
实施例1：
某一型号钠硫电池单体参数如下：钠硫电池单体容量350Ah，放电截止电压1.75V，充电截止电压2.5V，额定放电电流50A，额定充电电流25A。
其中一节钠硫电池单体进行工况条件下的充放电循环试验，规定每隔3个月进行一次库伦效率η检测。
该节钠硫电池单体的初始的充电容量Qc为355Ah，初始的放电容量Qd为355.1Ah，因此初始库伦效率
第3个月对该节钠硫电池单体的库伦效率进行第一次检测时，该节钠硫电池单体的充电容量Qc为354.9Ah，放电容量Qd为355.1Ah，因此第一次测得的钠硫电池单体的库伦效率为:
第6个月对该节钠硫电池单体的库伦效率进行第二次检测时，该节钠硫电池单体的充电容量Qc为354.3Ah，放电容量Qd为354.9Ah，因此第二次测得的钠硫电池单体的库伦效率为:
第9个月第三次检测时所测得的钠硫电池单体的库伦效率η3为100.1％。第12个月第四次检测时所测得的钠硫电池单体的库伦效率η4为100.07％。第15个月第五次检测时所测得的钠硫电池单体的库伦效率η5为100.11％。
第18个月对该节钠硫电池单体的库伦效率进行第六次检测时，该节钠硫电池单体的充电容量Qc为348Ah，放电容量Qd为352.9Ah，因此第六次测得的钠硫电池单体的库伦效率为:
表明该节钠硫电池单体的容量出现衰减，此时电池管理***需要提醒用户该节钠硫电池单体的容量出现了衰减，需要格外关注。因此每隔一周进行一次库伦效率检测。
试验第18个月又一周时对该节钠硫电池单体的库伦效率进行第七次检测时，该节钠硫电池单体的的充电容量Qc为332Ah，放电容量Qd为315.3Ah，因此第七次测得的钠硫电池单体的库伦效率为:
表明该节钠硫电池单体的容量出现非正常衰减，此时电池管理***需要提醒用户该节钠硫电池单体的容量出现了非正常衰减，在条件允许时需要对该节钠硫电池单体进行强制报废。
本发明的一种钠硫储能设备容量衰减判断方法，充分利用了钠硫电池的特性，即正常钠硫电池的充放电循环库伦效率一般为100％，或者在100％附近很小的范围波动，通过监测充放电循环的库伦效率的变化来判断钠硫储能设备容量的衰减，具有灵敏度高、可执行性好、操作简单等优点。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种钠硫储能设备容量衰减判断方法，包括下列步骤：
第一放电步骤：以额定放电电流对运行中的钠硫储能设备进行恒流放电，并放电至放电截止电压，搁置1～24h；
充电步骤：以额定充电电流对所述钠硫储能设备进行恒流充电，并充电至充电截止电压，计量充电容量Qc,搁置1～24h；
第二放电步骤：以额定放电电流对所述钠硫储能设备进行恒流放电，并放电至放电截止电压，计量放电容量Qd；
库伦效率计算步骤：库伦效率η计算公式为：
衰减判断步骤：当所述钠硫储能设备的库伦效率大于等于101％或小于等于99％，判断所述钠硫储能设备的容量出现衰减。
2.根据权利要求1所述的一种钠硫储能设备容量衰减判断方法，其特征在于：所述充电步骤中，在所述钠硫储能设备的电压达到充电截止电压后，继续恒压充电，直至充电电流减小至额定充电电流的10％。
3.根据权利要求1所述的一种钠硫储能设备容量衰减判断方法，其特征在于：衰减判断步骤中，若出现所述钠硫储能设备的库伦效率大于等于105％或小于等于95％，判断所述钠硫储能设备的容量出现非正常衰减，所述钠硫储能设备必须进行报废或更新。
4.根据权利要求1所述的一种钠硫储能设备容量衰减判断方法，其特征在于：衰减判断步骤后还有库伦效率比较步骤，即将第n次测得的所述钠硫储能设备的库伦效率ηn，与第n-1次测得的所述钠硫储能设备的库伦效率ηn-1进行比较，若通过比较得到|ηn-ηn-1|≥1％，则判断所述钠硫储能设备的容量出现非正常衰减，所述钠硫储能设备必须进行报废或更新。
5.据权利要求4所述的一种钠硫储能设备容量衰减判断方法，其特征在于：任意相邻两次检测所述钠硫储能设备的库伦效率之间的时间间隔为一周至一年。
6.根据权利要求4所述的一种钠硫储能设备容量衰减判断方法，其特征在于：在对所述钠硫储能设备进行任意一次库伦效率的检测时，若所述钠硫储能设备的库伦效率大于等于101％或小于等于99％，则缩短该次与下次对所述钠硫储能设备进行库伦效率检测之间的间隔时间。
7.根据权利要求1所述的一种钠硫储能设备容量衰减判断方法，其特征在于：所述钠硫储能设备为钠硫电池单体、钠硫电池组、钠硫电池模块或钠硫电池电站中的一种。
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