一種用于提高儲能電池壽命的充放電控制系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲能電池的充放電控制技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種用于提高儲能電池壽命的充放電控制系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在分布式發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)劃和運(yùn)行中，儲能電池的成本在整個系統(tǒng)成本中占較大比重。儲能電池裝置的循環(huán)壽命是有限的，其壽命長短與儲能電池的荷電狀態(tài)(SOC-state ofcharge)以及放電深度(DOD-depth of discharge)都有關(guān)系。儲能電池裝置的循環(huán)壽命與放電深度的關(guān)系為非線性關(guān)系，放電深度越大，循環(huán)壽命越短，放電深度越小，循環(huán)壽命越長。儲能電池壽命與其SOC也存在一定關(guān)系，如果儲能電池的SOC長期處于高位或低位，儲能電池壽命都會降低，如果儲能電池的SOC長期處于中間區(qū)域，則儲能電池壽命會得到延長。如何通過控制手段延長儲能電池壽命，降低儲能電池成本是分布式發(fā)電系統(tǒng)研宄的重要內(nèi)容?，F(xiàn)有技術(shù)主要是將儲能電池的SOC維持在中間區(qū)域，定性的分析儲能電池壽命得到了延長，沒有結(jié)合儲能電池的S0C、放電深度與循環(huán)壽命的關(guān)系，定量的分析儲能電池壽命能夠提高多少，對系統(tǒng)收益有多大提高。另外，現(xiàn)有的研宄儲能電池充放電控制的技術(shù)中，控制方法不夠靈活，不能根據(jù)儲能電池的SOC靈活選擇合適的控制方法。
[0003]模糊控制理論適用于解決人對概念外延的主觀理解不確定的問題，它可以將控制中較為模糊的概念或界定用科學(xué)的數(shù)學(xué)語言進(jìn)行描述，并用事先設(shè)定好的知識庫模擬人的大腦進(jìn)行模糊推理，最終將推理的模糊結(jié)果按照一定的數(shù)學(xué)規(guī)則清晰化，給出控制的輸出。這種控制的優(yōu)點就在于可以根據(jù)具體的情況，智能、平穩(wěn)的選擇與之相適應(yīng)的控制策略，在可能的范圍內(nèi)做出科學(xué)的決策。
[0004]根據(jù)負(fù)荷對供電可靠性的要求，配電負(fù)荷可以劃分為重要負(fù)荷和非重要負(fù)荷。重要負(fù)荷要求很高的供電可靠性，而非重要負(fù)荷對供電可靠性的要求要低一些?，F(xiàn)有技術(shù)中，用于儲能電池的充放電控制方法都沒有考慮儲能電池的SOC和放電深度與循環(huán)壽命的關(guān)系，因而無法同時保證系統(tǒng)的供電可靠性和年收益最大化。
[0005]因此，需要提供一種用于提高儲能電池壽命的充放電控制系統(tǒng)及其方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于提高儲能電池壽命的充放電控制系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于提高儲能電池壽命的充放電控制方法。
[0008]為達(dá)到上述第一個目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0009]一種用于提高儲能電池壽命的充放電控制系統(tǒng)，該充放電控制系統(tǒng)包括:
[0010]分區(qū)模塊，用于依據(jù)儲能電池的荷電狀態(tài)的上限、下限、過充警戒線和過放警戒線將儲能電池的荷電狀態(tài)劃分為過充禁區(qū)、過充警戒區(qū)、正常區(qū)、過放警戒區(qū)和過放禁區(qū)，并將儲能電池的荷電狀態(tài)的分區(qū)信息發(fā)送至模糊控制器；
[0011]功率測量模塊，用于實時測量儲能電池的功率并將儲能電池當(dāng)前時刻實際需要的充電或放電功率分別實時發(fā)送至出力強(qiáng)度計算模塊和功率修正模塊；
[0012]出力強(qiáng)度計算模塊，用于由儲能電池的額定功率和當(dāng)前時刻實際需要的充電或放電功率計算得到儲能電池當(dāng)前時刻的出力強(qiáng)度并將其發(fā)送至模糊控制器；
[0013]模糊控制器，用于根據(jù)儲能電池的荷電狀態(tài)的分區(qū)信息和儲能電池當(dāng)前時刻的出力強(qiáng)度獲得模糊控制規(guī)則表；還用于收到來自判斷模塊的啟動指令后根據(jù)上述模糊控制規(guī)則表由儲能電池當(dāng)前時刻的出力強(qiáng)度和荷電狀態(tài)偏離度得到儲能電池的充放電功率修正系數(shù)并將其發(fā)送至功率修正模塊；
[0014]荷電狀態(tài)測量模塊，用于實時測量儲能電池的荷電狀態(tài)并將其實時發(fā)送至荷電狀態(tài)偏離度計算模塊；
[0015]荷電狀態(tài)偏離度計算模塊，用于由儲能電池的初始時刻和前一時刻的荷電狀態(tài)計算得到儲能電池當(dāng)前時刻的荷電狀態(tài)偏離度并將其實時發(fā)送至判斷模塊；
[0016]判斷模塊，用于根據(jù)儲能電池的荷電狀態(tài)偏離度判斷儲能電池的荷電狀態(tài)是否接近過充警戒區(qū)或過放警戒區(qū)；當(dāng)儲能電池的荷電狀態(tài)接近過充警戒區(qū)或過放警戒區(qū)時，判斷模塊向模糊控制器發(fā)送啟動指令；否則，判斷模塊不向模糊控制器發(fā)送啟動指令；
[0017]功率修正模塊，用于由儲能電池當(dāng)前時刻實際需要的充電或放電功率、儲能電池的額定功率、以及儲能電池的充放電功率修正系數(shù)計算得到儲能電池當(dāng)前時刻的目標(biāo)充電或放電功率并將其發(fā)送至限幅模塊；以及
[0018]限幅模塊，用于對儲能電池當(dāng)前時刻的目標(biāo)充電或放電功率進(jìn)行限幅處理并將限幅處理后的目標(biāo)充電或放電功率發(fā)送至儲能電池；
[0019]負(fù)荷分類模塊，用于將配電負(fù)荷分為重要負(fù)荷和非重要負(fù)荷并將負(fù)荷分類信息發(fā)送至供電不足懲罰成本計算模塊；
[0020]供電不足懲罰成本計算模塊，用于根據(jù)負(fù)荷分類信息分別計算重要負(fù)荷和非重要負(fù)荷的供電不足懲罰成本并將其發(fā)送至成本比較模塊；
[0021]充放電深度分析模塊，用于分析儲能電池的循環(huán)壽命與充電或放電深度的對應(yīng)關(guān)系并將其發(fā)送至電池壽命計算模塊；
[0022]電池壽命計算模塊，用于根據(jù)儲能電池的循環(huán)壽命與充電或放電深度的對應(yīng)關(guān)系計算得到儲能電池的壽命延長量并將其發(fā)送至年均成本計算模塊；還用于根據(jù)儲能電池的循環(huán)壽命與充電或放電深度的對應(yīng)關(guān)系確定儲能電池的荷電狀態(tài)的上限和下限，然后將儲能電池的荷電狀態(tài)的上限和下限發(fā)送至分區(qū)模塊；
[0023]年均成本計算模塊，用于根據(jù)儲能電池的壽命延長量計算得到儲能電池的年均投資成本降低量并將其發(fā)送至成本比較模塊；
[0024]成本比較模塊，用于將重要負(fù)荷和非重要負(fù)荷的供電不足懲罰成本之和與儲能電池的年均投資成本降低量進(jìn)行比較并依據(jù)比較結(jié)果計算得到儲能電池的荷電狀態(tài)的過充警戒線和過放警戒線，然后將儲能電池的荷電狀態(tài)的過充警戒線和過放警戒線發(fā)送至分區(qū)豐旲塊。
[0025]優(yōu)選地，所述功率測量模塊分別與所述出力強(qiáng)度計算模塊和所述功率修正模塊電連接；所述出力強(qiáng)度計算模塊和所述分區(qū)模塊均與所述模糊控制器電連接；所述荷電狀態(tài)測量模塊和所述限幅模塊均與儲能電池電連接；所述荷電狀態(tài)測量模塊依次分別與所述荷電狀態(tài)偏離度計算模塊、所述判斷模塊和所述模糊控制器電連接；所述模糊控制器依次分別與所述功率修正模塊和所述限幅模塊電連接；所述負(fù)荷分類模塊依次分別與所述供電不足懲罰成本計算模塊和所述成本比較模塊電連接；所述充放電深度分析模塊依次分別與所述電池壽命計算模塊、所述年均成本計算模塊和所述成本比較模塊電連接；所述成本比較模塊和所述電池壽命計算模塊均與所述分區(qū)模塊電連接。
[0026]為達(dá)到上述第二個目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0027]一種用于提高儲能電池壽命的充放電控制方法，該充放電控制方法采用所述的充放電控制系統(tǒng)，該充放電控制方法包括如下步驟:
[0028]所述負(fù)荷分類模塊將配電負(fù)荷分為重要負(fù)荷和非重要負(fù)荷并將負(fù)荷分類信息發(fā)送至所述供電不足懲罰成本計算模塊；
[0029]所述供電不足懲罰成本計算模塊根據(jù)負(fù)荷分類信息分別計算重要負(fù)荷和非重要負(fù)荷的供電不足懲罰成本并將其發(fā)送至所述成本比較模塊；
[0030]所述充放電深度分析模塊分析儲能電池的循環(huán)壽命與充電或放電深度的對應(yīng)關(guān)系并將其發(fā)送至所述電池壽命計算模塊；
[0031 ] 所述電池壽命計算模塊根據(jù)儲能電池的循環(huán)壽命與充電或放電深度的對應(yīng)關(guān)系計算得到儲能電池的壽命延長量并將其發(fā)送至所述年均成本計算模塊，同時所述電池壽命計算模塊根據(jù)儲能電池的循環(huán)壽命與充電或放電深度的對應(yīng)關(guān)系確定儲能電池的荷電狀態(tài)的上限和下限，然后將儲能電池的荷電狀態(tài)的上限和下限發(fā)送至所述分區(qū)模塊；
[0032]所述年均成本計算模塊根據(jù)儲能電池的壽命延長量計算得到儲能電池的年均投資成本降低量并將其發(fā)送至所述成本比較模塊；
[0033]所述成本比較模塊將重要負(fù)荷和非重要負(fù)荷的供電不足懲罰成本之和與儲能電池的年均投資成本降低量進(jìn)行比較并依據(jù)比較結(jié)果計算得到儲能電池的荷電狀態(tài)的過充警戒線和過放警戒線，然后將儲能電池的荷電狀態(tài)的過充警戒線和過放警戒線發(fā)送至所述分區(qū)模塊；
[0034]所述分區(qū)模塊依據(jù)儲能電池的荷電狀態(tài)的上限、下限、過充警戒線和過放警戒線將儲能電池的荷電狀態(tài)劃分為過充禁區(qū)、過充警戒區(qū)、正常區(qū)、過放警戒區(qū)和過放禁區(qū)，并將儲能電池的荷電狀態(tài)的分區(qū)信息發(fā)送至所述模糊控制器；
[0035]所述功率測量模塊實時測量儲能電池的功率并將儲能電池當(dāng)前時刻實際需要的充電或放電功率分別實時發(fā)送至所述出力強(qiáng)度計算模塊和所