变电站磷酸铁锂电池组荷电率估算方法及均衡措施

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1、第35卷第3期华电技术Vo1．35No．32013年3月HuadianTechnologyMar．2013变电站磷酸铁锂电池组荷电率估算方法及均衡措施王晓东，石一峰，阚建飞(1．苏州供电公司，江苏苏州215004；2．南京工程学院计算机工程学院，江苏南京211167)摘要：分析了变电站直流系统中磷酸铁锂电池组应用环境的特点，给出了磷酸铁锂电池组不同工作阶段荷电率的估算方法，提出了相应的电池均衡措施。关键词：变电站；磷酸铁锂电池；荷电率；均衡中图分类号：TM912文献标志码：B文章编号：1674—1951(2013)03—0029—03续性]。O引言这种直流系统的接线方式和蓄电池的工作方式

2、变电站直流系统目前大多采用铅酸蓄电池组作简单可靠，但却不适合采用磷酸铁锂电池的变电站为备用电源，这类电池除一致性较差、对温度敏感和直流系统。锂电池组不宜长期工作于浮充电方式之维护工作量较多等缺点外，其对环境的影响也成为下J，应在其充电完成之后，转为停止充电的备用不可忽略的因素。与此相比，磷酸铁锂电池具有能状态。图1是采用磷酸铁锂电池组的变电站直流系积比高、寿命长、维护简单等特点。综合考虑购置、统的工作状态示意图。基建、运行维护和废弃处理等成本之后，在变电站直流系统中采用磷酸铁锂电池具有明显的优势J。磷酸铁锂电池目前较多的应用是作为电动汽车的动力电源，而作为变电站直流系统备用电源的应用案例

3、不多。在变电站应用中，锂电池作为备用电源的工作模式，同作为动力电源时有一定差异。作为备用电源时，充分利用电池的荷电能力并非首要目标，电池组在交流失电时能可靠工作才是关键。变电站交流失电时，要保证磷酸铁锂蓄电池组图1直流系统工作状态图供电时间符合规定，必须相对精确地估算电池组的按照图1所示，处于备用状态的电池由于存在荷电率SOC(StateofCharge)。蓄电池组的SOC描自放电，经过一段时间后SOC自然下降，当SOC下述了其储存的电量，其相对值用公式表达为降到设定值时，系统应当及时补充充电。当充电接“∞c=一电池容量能力×10。(1)近饱和、SOC上升到一定数值时，改为脉冲充电并根据

4、电池组中电池单体的特性差异执行充电均衡。当1SOC与直流系统工作状态电池组的SOC达到100％时停止充电，防止过充电SOC还是决定直流系统工作状态转换的重要损毁蓄电池组。因素。在交流失电时，电池组进入放电状态，由磷酸铁使用铅酸蓄电池组的变电站直流系统，蓄电池锂蓄电池组为变电站提供直流电源。系统在线估算组并联在直流母线上。在交流正常的备用状态下，当前SOC值，并在SOC下降到30％时发出提醒信电池组大部分时间均处于浮充电状态，浮充电流用号，在15％时发出警告信号，表明电池所储存的电来补充电池自放电的损耗。在交流失电时，电池自能即将耗光。动转入放电状态，以保证变电站直流系统供电的连2磷酸铁锂

5、电池的SOC估算收稿日期：2013—01—08测量蓄电池SOC最直观的方法就是对电池进·30·华电技术第35卷行实际的放电试验，这种方法需要将电池离线且耗Rsoc=l一t，(3)时很长。先后有研究者提出不同的在线估测蓄电池SOC的方法，如：开路电压法、内阻法、安时计量法、式中：Q。和Q分别为电池存放特性中的电池初始卡尔曼滤波法和神经网络法等J，每种方法都有自容量和首次放电容量；T为存放测试周期；t为备用己的适用范围和局限，多数文献的研究对象是作为状态的持续时间。动力电源的蓄电池组，典型的应用环境是电动汽车。2．3放电阶段这种应用环境下的电池组经常获得充分放电的机单纯采用安时积分法估算SO

6、C的公式如下会，可以利用每次的充放电循环，修正对电池SOCRsoc=Rs0Co一ldldt，(4)估算的误差_5J。式中：叼为放电效率系数。采用磷酸铁锂蓄电池之后，由于其稳定性较原一般认为，在电动汽车应用环境下蓄电池放电先使用的铅酸蓄电池好，定时充、放电维护的频率大电流波动大，安时积分法的估算精度不高。但是变大降低，蓄电池组长期处于备用状态，实际放电的机电站的直流负荷相对稳定，只有在一次系统进行合会极少，其电池容量估算更加不易。闸操作时才会产生短时间的较大负荷。如果电流测一方面，电池组的SOC决定了变电站直流系统量精度较高，则可以取得较好的估算效果。的工作状态；另一方面，在不同的工作状态

7、下，对另一方面，电动汽车应用环境下，允许电池电压SOC的估算应使用不同的方法。文献中所提到的有较大的波动幅度，而变电站动力负荷的最低直流SOC估算方法，大都没有考虑在实际工程应用环境电压不允许低于额定电压的87．5％，这意味着当电下电池组的工作方式会有所不同。池的放电电压低于此数值时，在实际应用意义上的鉴于此，作者提出一种在不同条件下、应用不同SOC值即减少到零。方式估算电池的SOC值，并依据SOC值决定直流对于68个单体电池组成的