一种混搭电源管理方法及系统与流程

1.本发明涉及电源管理技术领域，尤其涉及一种混搭电源管理方法及系统。


背景技术：

2.随着我国电力市场改革的深入推进，储能电站既可以为大用户提供套利空间，也可以为市场参与者提供调频、调峰等辅助服务。
3.电化学储能电站，是通过化学反应进行电池正负极的充电和放电，实现能量转换。传统电化学储能技术以铅酸电池为代表，由于其对环境危害较大，逐渐被锂离子电池、铅炭电池、液流电池所替代。电化学储能技术性能不断提升、成本持续下降，储能系统规模化应用已达到其商业化运营的技术经济拐点，成为目前储能产业研发创新的重点领域。
4.电化学储能的响应速度较快，基本不受外部条件干扰，但投资成本高、使用寿命有限，且单体容量有限。
5.储能电池能量管理系统主要功能为实时收集电池运行状态数据、储能变流器数据及配电柜数据，向各个部分发出控制指令，控制整个储能系统的运行，合理安排储能变流器工作，但是现有技术中由于储能电池的规格种类较多，在面对由多种储能电池组成的混搭电源时，进行能量管理无法合理的分配供电任务，容易造成资源浪费，尤其是管理混搭电源的充放电问题时，由于储能电池的规格不同，容易对电池造成损坏。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种混搭电源管理方法及系统，用于解决现有技术中无法按照统一标准对混搭电源进行能量管理的问题。为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本技术实施例提出一种混搭电源管理方法及系统，所述方法，包括：通过开路电压法建立混搭电源内每个储能单元的开路电压和soc关系曲线；
7.获取所述混搭电源内目标储能单元的电压数据；
8.基于所述电压数据与所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线生成对应目标储能单元的控制指令；
9.将所述控制指令发送至所述目标储能单元，以使所述目标储能单元响应所述控制指令进行充电或者放电动作。
10.可选地，所述混搭电源由至少两个储能单元相互并联构成，所述储能单元的电压规格相同，所述储能单元由电压规格不同的电池串联组成。
11.可选地，所述通过开路电压法建立混搭电源内每个储能单元的开路电压和soc关系曲线的步骤，包括：
12.获取混搭电源内任一储能单元的开路电压；
13.获取混搭电源内同一储能单元的电量数据；
14.对所述开路电压和所述电量数据进行曲线拟合，得到混搭电源内每个储能单元的开路电压和soc关系曲线。
15.可选地，在所述获取所述混搭电源内目标储能单元的电压数据的步骤之前，还包括：
16.对所述开路电压和soc关系曲线进行修正，得到修正后的开路电压和soc关系曲线。
17.可选地，所述基于所述电压数据与所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线生成对应目标储能单元的控制指令的步骤，包括：
18.选择所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线上第一目标电量数据对应的电压作为第一阈值，其中，所述第一目标电量数据代表所述目标储能单元的电量为满电量状态；
19.选择所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线上第二目标电量数据对应的电压作为第二阈值，其中，所述第二目标电量数据代表所述目标储能单元的电量为高电量状态；
20.选择所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线上第三目标电量数据对应的电压作为第三阈值，其中，所述第三目标电量数据代表所述目标储能单元的电量为低电量状态；
21.选择所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线上第四目标电量数据对应的电压作为第四阈值，其中，所述第四目标电量数据代表所述目标储能单元的电量为零电量状态；
22.将所述电压数据分别与所述第一阈值、所述第一阈值、所述第一阈值和所述第四阈值进行比较，得到比较结果，基于所述比较结果生成对应目标储能单元的控制指令。
23.可选地，所述将所述电压数据分别与所述第一阈值、所述第一阈值、所述第一阈值和所述第四阈值进行比较，得到比较结果，基于所述比较结果生成对应目标储能单元的控制指令的步骤，包括：
24.当所述所述电压数据等于所述第一阈值时，则生成对应目标储能单元的只放电控制指令；
25.当所述所述电压数据等于所述第二阈值时，则生成对应目标储能单元的放电控制指令和允许充电控制指令；
26.当所述所述电压数据等于所述第三阈值时，则生成对应目标储能单元的充电控制指令和允许放电控制指令；
27.当所述所述电压数据等于所述第四阈值时，则生成对应目标储能单元的只充电控制指令。
28.可选地，所述方法，还包括：
29.获取用电请求信息，其中，所述用电请求信息包括需求电压数据和需求电量数据；
30.基于所述需求电压数据确定所述混搭电源内进行供电的储能单元的数量；
31.基于所述需求电量数据确定所述混搭电源内进行供电的储能单元的工作模式，其中，所述储能单元的工作模式包括：只放电模式、充放电模式和充电模式，所述充放模式下，所述混搭电源内进行供电的储能单元的充电过程与放电过程同时进行。
32.另一方面，本技术实施例提供了一种混搭电源管理系统，包括：
33.储能单元和控制单元；
34.所述控制单元包括：控制模块、数据采集模块和指令发送模块；
35.其中，所述数据采集模块，用于获取所述混搭电源内目标储能单元的电压数据；所述控制模块，用于通过开路电压法建立混搭电源内每个储能单元的开路电压和soc关系曲线，还用于接收所述电压数据并基于所述电压数据与所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线生成对应目标储能单元的控制指令；所述指令发送模块，用于将所述控制指令发送至所述目标储能单元，以使所述目标储能单元响应所述控制指令进行充电或者放电动作。
36.可选地，所述系统还包括：显示单元；
37.所述显示单元与所述储能单元和所述控制单元分别进行数据交互，用于显示所述储能单元当前的工作状态和电量信息，还用于显示所述储能单元的开路电压和soc关系曲线。
38.可选地，所述控制单元还用于获取用电请求信息；并基于所述用电请求信息确定所述混搭电源内进行供电的储能单元的数量和所述混搭电源内进行供电的储能单元的工作模式，以使所述储能单元满足所述用电请求信息。
39.实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
40.将混搭电源内的电池进行分组，形成由至少两个相同的储能单元构成的混搭电源，进而针对每各储能单元进行能量管理，解决了由于储能电池的规格种类不同带来的能量管理比较复杂，电池混搭导致无法按照统一标准对电池进行能量管理。以实现电站能量的合理调度，根据电网运行的峰谷特点，实现储能系统的经济运行。更容易满足不用的用电需求，对混搭电源的管理也更加方便。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.其中：
43.图1为本发明实施例提供的混搭电源管理方法流程图；
44.图2为本发明实施例提供的混搭电源构建流程图；
45.图3为本发明实施例提供的储能单元检测图；
46.图4为本发明实施例提供的混搭电源管理场景应用图；
47.图5为本发明的实施例提供的混搭电源管理系统结构图。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.本发明提出一种混搭电源管理方法及系统，如图1所示，所述方法，包括：
50.s101、通过开路电压法建立混搭电源内每个储能单元的开路电压和soc关系曲线；
51.示例性的，所述开路电压法利用电池在长时间静置的条件下，开路电压与soc存在相对固定的函数关系，从而根据开路电压来估算soc，进而建立混搭电源内每个储能单元的开路电压和soc关系曲线。
52.s102、获取所述混搭电源内目标储能单元的电压数据；
53.示例性的，在目标储能单元电路中接入电压表以监测目标储能单元电压，并将目标储能单元的电压数据进行记录，便于分析电压的变化曲线。
54.s103、基于所述电压数据与所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线生成对应目标储能单元的控制指令；
55.示例性的，针对电量不同的目标储能单元生成不同的控制指令，针对每各储能单元进行能量管理，使得能量管理更合理。
56.s104、将所述控制指令发送至所述目标储能单元，以使所述目标储能单元响应所述控制指令进行充电或者放电动作。
57.将混搭电源内的电池进行分组，形成由至少两个相同的储能单元构成的混搭电源，进而针对每各储能单元进行能量管理，解决了由于储能电池的规格种类不同带来的能量管理比较复杂，电池混搭导致无法按照统一标准对电池进行能量管理。以实现电站能量的合理调度，根据电网运行的峰谷特点，实现储能系统的经济运行。更容易满足不用的用电需求，对混搭电源的管理也更加方便。
58.在一种可能的实施方式中，所述混搭电源由至少两个储能单元相互并联构成，所述储能单元的电压规格相同，所述储能单元由电压规格不同的电池串联组成。
59.示例性的，电池的规格进行划分，使用成品电池综合测试仪对电池储满电状态的开路电压、内阻、充电、放电性能进行划分，采用分组方法将相同电压规格的电池分为同一组，采用并联的方式将该组电池进行连接；不同电压规格的电池首先采用串联的方式进行连接，当串联的电压等级达到并联电压等级时再进行并联。
60.在一种可能的实施方式中，所述通过开路电压法建立混搭电源内每个储能单元的开路电压和soc关系曲线的步骤，包括：
61.获取混搭电源内任一储能单元的开路电压；
62.获取混搭电源内同一储能单元的电量数据；
63.对所述开路电压和所述电量数据进行曲线拟合，得到混搭电源内每个储能单元的开路电压和soc关系曲线。
64.示例性的，建立开路电压与soc对应曲线ocvinn(sock)；电池完全充满并静置后获取开路电压ocvest(soci)，电池完全放电并静置后获取开路电压ocvest(socj)；根据两个开路电压ocvest(soci)与ocvest(socj)估算待测电池开路电压与soc对应曲线ocvest(sock)，对所述开路电压和所述电量数据进行曲线拟合，得到混搭电源内每个储能单元的开路电压和soc关系曲线。
65.在一种可能的实施方式中，在所述获取所述混搭电源内目标储能单元的电压数据的步骤之前，还包括：
66.对所述开路电压和soc关系曲线进行修正，得到修正后的开路电压和soc关系曲线。
67.示例性的，采用基于ocv曲线修正soc的方法，包括：获取第n次测取的电池的残留soc值socn，并根据socn值计算第n 1次的电池的当前soc值socn 1；获取电池的当前实际电压值u以及当前实际温度值t，在标准ocv曲线数据库中查询以得到电池所对应的标准soc值soc标；若socn 1与soc标之间的差值大于5％时，则该电池经修正后的soc值为soc修＝(socn 1-socn)*0.1 socn。对电池的soc值进行实时有效修正，以使得电池的soc值更加接近标准ocv曲线中所对应的标准soc值，提高了soc估算值的整体精度。
68.示例性的，还可以采用soc状态监测装置，获取储能单元储能信息对所述开路电压和soc关系曲线进行修正，得到修正后的开路电压和soc关系曲线。
69.在一种可能的实施方式中，所述基于所述电压数据与所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线生成对应目标储能单元的控制指令的步骤，包括：
70.选择所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线上第一目标电量数据对应的电压作为第一阈值，其中，所述第一目标电量数据代表所述目标储能单元的电量为满电量状态；
71.选择所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线上第二目标电量数据对应的电压作为第二阈值，其中，所述第二目标电量数据代表所述目标储能单元的电量为高电量状态；
72.选择所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线上第三目标电量数据对应的电压作为第三阈值，其中，所述第三目标电量数据代表所述目标储能单元的电量为低电量状态；
73.选择所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线上第四目标电量数据对应的电压作为第四阈值，其中，所述第四目标电量数据代表所述目标储能单元的电量为零电量状态；
74.将所述电压数据分别与所述第一阈值、所述第一阈值、所述第一阈值和所述第四阈值进行比较，得到比较结果，基于所述比较结果生成对应目标储能单元的控制指令。
75.示例性的，由于开路电压和soc关系曲线的横纵坐标为电量和电压，所以在曲线的峰值选择电量为满状态下的电压作为第一阈值，按照实际需求在曲线峰值的80％处选择电量为高电量状态下的电压作为第二阈值，在曲线峰值的40％处选择电量为低电量状态下的电压作为第三阈值，在曲线最低处选择电量为零电量状态下的电压作为第四阈值。
76.面对不同的需求，灵活配置阈值，使得混搭电源的适用范围更广。
77.在一种可能的实施方式中，所述将所述电压数据分别与所述第一阈值、所述第一阈值、所述第一阈值和所述第四阈值进行比较，得到比较结果，基于所述比较结果生成对应目标储能单元的控制指令的步骤，包括：
78.当所述所述电压数据等于所述第一阈值时，则生成对应目标储能单元的只放电控制指令；
79.当所述所述电压数据等于所述第二阈值时，则生成对应目标储能单元的放电控制指令和允许充电控制指令；
80.当所述所述电压数据等于所述第三阈值时，则生成对应目标储能单元的充电控制指令和允许放电控制指令；
81.当所述所述电压数据等于所述第四阈值时，则生成对应目标储能单元的只充电控
制指令。
82.示例性的，如图3所示，设定储能单元的电压等级为u1、u2、u3。u1电压为并联单元电压，u2电压为电池并联单元电压的20％，u3电压为电池并联单元电压的80％。经检测后并联单元为u，判断u与u1、u2、u3的关系。
83.当u＝u1时，储能单元处于满电量状态，只能进行放电；
84.当u＝u2时，储能单元处于低电量状态，可进行充电，紧急情况下可放电；
85.当u＝u3时，储能单元处于高电量状态，可进行放电，紧急情况下可充电；
86.当u＝0时，储能单元处于零电量状态，只能进行充电。
87.示例性的，储能单元的电量小于满电量状态且大于高电量状态时，储能单元只能进行放电；储能单元的电量小于高电量状态且大于低电量状态时，储能单元可进行放电，紧急情况下可充电；储能单元的电量小于低电量状态且大于零电量状态时，储能单元可进行充电，紧急情况下可放电。所述紧急情况由工作人员向所述储能单元发送指令，以使储能单元进行充电和/或放电。
88.在一种可能的实施方式中，所述方法，还包括：
89.获取用电请求信息，其中，所述用电请求信息包括需求电压数据和需求电量数据；
90.基于所述需求电压数据确定所述混搭电源内进行供电的储能单元的数量；
91.基于所述需求电量数据确定所述混搭电源内进行供电的储能单元的工作模式，其中，所述储能单元的工作模式包括：只放电模式、充放电模式和充电模式，所述充放模式下，所述混搭电源内进行供电的储能单元的充电过程与放电过程同时进行。
92.示例性的，如图2所示，假定储能单元的电压等级为v1、v2、v3、v4。v1为并联组并联电压等级，v2、v3、v4为串联组电压等级，同时存在关系:v1＝2v2＝3v3＝4v4。成品电池综合测试仪检测后开路电压等级为v，判断v和v1、v2、v3、v4关系。
93.当v＝v1时，储能单元开路电压达到并联电压，分到并联组作为一个并联单元；
94.当v＝v2时，储能单元开路电压低于并联电压，暂时分到串联组，两个电池串联后成一小组分为一个并联单元；
95.当v＝v3时，储能单元开路电压低于并联电压，暂时分到串联组，三个电池串联后成一小组分为一个并联单元；
96.当v＝v4时，储能单元开路电压低于并联电压，暂时分到串联组，三个电池串联后成一小组分为一个并联单元。
97.多个并联单元电池组进行并联形成储能电站。
98.示例性的，当所述混搭电源内进行供电的储能单元的数量满足用电请求对应的电压后，检测所述混搭电源内进行供电的储能单元的当前电量，若进行供电的储能单元的当前电量大于等于用电请求对应的电量，则确定进行供电的储能单元的工作模式为只放电模式，待进行供电的储能单元完成供电任务后，再为供电的储能单元进行充电，以保护储能单元，不损耗所述储能单元的使用寿命。
99.当进行供电的储能单元的当前电量小于用电请求对应的电量，则确定进行供电的储能单元的工作模式为充放电模式，即，为进行供电的储能单元进行充电的同时，所述进行供电的储能单元进行供电任务，以补足进行供电的储能单元的当前电量和用电请求对应的电量的差值。
100.此时，对进行供电的储能单元进行充电的电源可以为混搭电源内其他储能单元，或者为其他电源。
101.示例性的，当进行供电的储能单元的当前电量小于用电请求对应的电量，可以选择其他能够满足用电需求的储能单元进行供电，避免电源内部进行电量转移带来的发热、短路等风险。
102.另一方面，如图5所示，本技术实施例提供了一种混搭电源管理系统，包括：
103.储能单元510和控制单元520；
104.所述控制单元包括：控制模块521、数据采集模块522和指令发送模块523；
105.其中，所述数据采集模块，用于获取所述混搭电源内目标储能单元的电压数据；所述控制模块，用于通过开路电压法建立混搭电源内每个储能单元的开路电压和soc关系曲线，还用于接收所述电压数据并基于所述电压数据与所述目标储能单元的开路电压和soc关系曲线生成对应目标储能单元的控制指令；所述指令发送模块，用于将所述控制指令发送至所述目标储能单元，以使所述目标储能单元响应所述控制指令进行充电或者放电动作。
106.示例性的，每个并联储能单元配置一个子控制模块511，由控制单元中的控制模块521进行统一控制。子控制模块用于控制单个并联储能单元的充放电控制，子控制模块接受控制单元中的控制模块的指令进行储能单元的充放电控制。
107.可选地，所述系统还包括：显示单元530；
108.所述显示单元与所述储能单元和所述控制单元分别进行数据交互，用于显示所述储能单元当前的工作状态和电量信息，还用于显示所述储能单元的开路电压和soc关系曲线。
109.示例性的，在单个并联储能单元上设置一个电池soc状态监测装置，用以时刻监测电池的储能状态，同时将电池的储能状态上传到控制单元中，各个储能单元的储能状态信息汇总到控制单元，控制单元与显示单元进行数据交互，在显示单元可时刻显示储能单元以及储能电站的储能状态。
110.可选地，所述控制单元还用于获取用电请求信息；并基于所述用电请求信息确定所述混搭电源内进行供电的储能单元的数量和所述混搭电源内进行供电的储能单元的工作模式，以使所述储能单元满足所述用电请求信息。
111.在具体实施例中，如图4所示，一种混搭电源管理方法在系统中的应用过程为：
112.步骤1，进行电池串并联分组，分成单个并联储能单元，采用合理串联组成相近开路电压等级、内阻、充电、放电性能等的并联储能单元。
113.步骤2、每个并联储能单元配置一个控制器，即，上述子控制模块，再进行汇总到中央总控制器，即，上述控制单元，中，进行统一控制。控制器可进行单个并联储能单元的充放电控制，控制器接受中央总控制器的指令进行储能单元的充放电控制。
114.步骤3、在单个并联储能单元上设置一个电池soc状态监测装置，用以时刻监测电池的储能状态，同时将电池的储能状态上传到中央总控制器中，各个储能单元的储能状态信息汇总到中央总控制器，在中央总控制器中可时刻显示储能单元以及储能电站的储能状态。
115.步骤4、采用中央总控制器同时监测电池的状态以及对电池储能单元进行充放电
控制，根据所需对所有储能单元或部分储能单元进行充放电控制指令的下达，指令下达到单个储能单元的控制器上，控制器依据中央总控制器的指令进行电池充放电的控制。
116.步骤5、采用中央总控制器通过在并联单元上设置的电池soc状态监测装置，获取储能单元储能信息，进一步采用上述判断方法判断可否进行充放电，合理调配电量，根据上述判断进行充放电，对低电量的储能单元进行充电，高电量的储能单元进行放电。
117.另一方面，本技术提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述的模拟故障电弧发生的方法的步骤。
118.另一方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上述的模拟故障电弧发生的的步骤。
119.本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
120.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
121.计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
122.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、smalltalk、c ，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
123.本领域普通技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储
装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
124.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里上述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
125.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。