1.一种基于全钒液流电池过载特性的数学模型建模方法,其特征是:利用250kW全钒液流电池的高精度测量数据,同时基于全钒液流电池单体的过载能力特性,构建能够准确的反应电池单体输出特性及过载能力的数学模型;利用250kW全钒液流电池的高精度测量数据,选取电池单体戴维南等效电路,利用电池单体测量数据,构建出既能反应250kW全钒液流电池输出特性又能反应其过载能力的数学模型;操作步骤包括:步骤一:设定SOC的初始值;是指提出的数学模型根据设定的SOC值来进行计算,设SOC的初始值为SOC t ,t=0;通过设定SOC初始值首先确定初始时刻的其他相量的数值,由于SOC值代表电池单体的实时额定容量的百分比,因此SOC的取值范围为0≤SOC≤1,当SOC t ≥1或SOC t ≤0时,取SOC t =1或SOC t =0;步骤二:计算单电池OCV电压;是根据测量数据可知OCV电压与系统荷电状态SOC的一一对应关系,通过拟合得到t时刻OCV的计算公式如下:OCV t =f(SOC t )=-5.824*SOC*SOC*SOC*SOC*SOC*SOC*SOC*SOC+27.773*SOC*SOC*SOC*SOC*SOC*SOC*SOC-54.732*SOC*SOC*SOC*SOC*SOC*SOC+58.186*SOC*SOC*SOC*SOC*SOC-36.515*SOC*SOC*SOC*SOC+14.084*SOC*SOC*SOC-3.431*SOC*SOC+0.745*SOC+1.250由于实际测量数据当OCV<1.25时,SOC=0%;当OCV>1.5时,SOC=100%,所以OCV取值范围为1.25≤OCV≤1.5,当OCV<1.25时,OCV=1.25,当OCV>1.5时,OCV=1.5;步骤三:计算可变电阻R in ;是根据不同充放电状态下内阻变化的不同,特别是电池在放电末期的浓差极化较大对内阻具有较大影响,因此将内阻计算分为充电状态和放电状态,t时刻内阻计算公式如下:t时刻充电状态下的R in 计算公式:R in充电t =0.3975OCV t 2 -1.1079OCV t +0.7977t时刻放电状态下的R in 计算公式: 步骤四:计算系统端电压U out ;定义系统充电时电流I的方向为正,判断电池单体所处工作状态,当电池单体在充电状态时,t时刻系统端电压计算公式为:U out-t U out =E ocv +IR in =N*OCV t +I t R in充电t 格式见下,当电池单体在放电状态时,t时刻系统端电压计算公式为:U out-t =U out =E ocv +IR in =N*OCV t +I t R in放电t ;步骤五:计算t到t+l时间内消耗电量W Δt ;功率计算公式为P t =IE ocv +I 2 R in Pt=ItU out-t ,电池系统在t到t+1时间内消耗电量表示为: 步骤六:计算t+1时刻的各相量;已知系统额定容量为W N ,则t到t+1时间内的系统SOC表示为:SOC t+1 =SOC t +W △t /W N ;计算在SOC t+1 确定后,SOC t+1 =SOC t +W △t /W N ;计算在SOC t+1 确定后,通过重复步骤一到步骤六,计算t+1到t+2时间段内各相量数据;步骤七:确定最大充放电倍率约束;根据实验数据得到最大充放电倍率n 充 、n 放 与系统SOC关系如下:n 充 =-0.0353SOC+4.1401所述最大充放电倍率n 充 、n 放 ,主要是指在充电状态或放电状态时最大充电功率和最大放电功率与额定功率之比;该倍率用于对电池输出功率值进行约束,当SOC值为0.5时,此时最大充电功率为额定值的4.12倍。
2.根据权利要求1所述的一种基于全钒液流电池过载特性的数学模型建模方法,其特征是:所述全钒液流电池的高精度测量数据是指通过测量电压的方法计算出此时电池的实时容量大小,通过开路电压法对实时容量进行计算,电压测量能够准确反映电池单体的实时容量;所述的电池单体戴维南等效电路:其中E ocv 代表系统开路电压,系统的开路电压受单电池OCV电压及串联单电池节数N影响,因此,系统开路电压E ocv 为:E ocv =OCV×N;电池系统等效开路电压主要由OCV电压计算得到;可变电阻R in 代表系统等效内阻,系统受等效内阻受充放电状态及电池OCV电压影响;U out 为系统端电压,I为支路电流;所述电池单体测量数据:是指电池的实时容量SOC、单电池OCV电压、支路电流I以及系统端电压U out ,通过对测量数据进行拟合得出相互之间的对应关系。
3.根据权利要求1所述的一种基于全钒液流电池过载特性的数学模型建模方法,其特征是:根据所述数学模型对250kW全钒液流电池的相关特性进行仿真,运用MATLAB进行仿真模型的搭建;在给定SOC的初始值以及储能系统的基础参数和仿真参数设置;根据初始SOC计算得到可变电阻Rin与单电池OCV电压,运行主电路,采集端电流I,经计算得到储能系统端口电压Uout以及运行功率Pt;根据Pt计算t到t+1时间内系统充放电电量并更新SOC值及其上下限;与此同时,根据SOC值计算出此时的充放电状态过载上下限;运行过程中判断是否满足系统终止条件,如果满足则停止运行,如果不满足则进行迭代直至满足条件或系统接收停止命令时停止。
4.根据权利要求1所述的一种基于全钒液流电池过载特性的数学模型建模方法,其特征是:所述充电的过程中:并不时刻都是额定功率,所以储能系统SOC的可利用边界也在随之动态变化;当储能系统终止运行时,此时充电功率为309kW,使得SOC终止运行上限为83%,而不能继续充电,如果要进一步利用SOC由83%到100%的储能空间,就必须要降功率运行;所述充电的过程中:由于SOC以及充电电流的变化,仿真中等效电阻变化趋势与实际运行的规律相同,同时随着SOC逐渐增加,储能系统电动势也随之增加,由于储能系统处于过载运行,影响SOC的上限值,因此其电动势也不能达到最大值312V。