电池储能系统差异电池均衡方法、装置和电子设备与流程

1.本技术涉及电池储能技术领域，特别是涉及一种电池储能系统差异电池均衡方法、装置、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.随着电池储能技术的发展，模块化多电平电池储能系统因其容量大，易于实现大功率，且可同时连接交直流电网，具有从交流端口和直流端口进行功率控制和差异化控制的能力，适用面广的特点，得到了越来越广泛的应用。
3.电池由于生产批次、使用环境、运行工况的差异，电池间的差异不可避免；而不同类型电池的差异更加显著，为了消除电池的差异性影响，出现了电池储能系统差异电池均衡方案。
4.目前，电池储能系统差异电池均衡控制的研究多限于解决同类的电池soc 不一致问题，其多数单纯以电池的soc(state of charge，荷电状态)的一致性为目标。这种控制方法，对于不同类型电池的容量差异较大时，此时，通过soc 并不能反映不同电池之间的电量、能量的相对关系，以保持soc一致为目标的均衡控制可能导致实际运行中均衡功率的流向反复跳转的情况，无法取得期望的效果。因此，目前的电池储能系统差异电池均衡方案存在考虑不全面，均衡效果不佳问题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种均衡效果良好的电池储能系统差异电池均衡方法、装置、电子设备和存储介质。
6.一种电池储能系统差异电池均衡方法，所述方法包括：
7.获取电池储能系统中各相子模块的可充放电能量、各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，各相的可充放电能量和三相总可充放电能量基于电池储能系统中各子模块电池的soc、soh(state of health，电池健康状态)、sof(state of function，电池的功能状态)和额定容量信息得到；
8.根据各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，将预设电池储能系统直流总功率指令值分配至各相，得到各相直流充放电功率指令值；
9.根据各相子模块的可充放电能量和各相的可充放电能量，将各相直流充放电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流充放电功率指令值；
10.根据各相内子模块直流充放电功率指令值和预设各相内子模块的电池电压，得到各相内子模块的直流电池电流指令值；
11.当各相内子模块的直流电池电流指令值超过sof对应的电池电流限值时，则重新分配各相内子模块直流充放电功率指令值，以更新各相直流充放电功率指令值；
12.根据更新的三相直流充放电功率，调整三相直流充放电池电流指令值，以实现三相间均衡。
13.在一个实施例中，根据更新的三相直流充放电功率，调整三相直流充放电池电流指令值，实现三相间均衡之后，还包括：
14.根据同相各子模块对应的电流相等的原则，分配各相内子模块的输出直流电压，控制直流侧功率。
15.在一个实施例中，分配各相内子模块的输出直流电压包括：
16.获取直流侧总电压；
17.若电池储能系统状态为充电状态，根据子模块的可充电能量与子模块所在相的可充电能量的比例和直流侧总电压，分配各相内子模块的输出直流电压；
18.若电池储能系统状态为放电状态，根据子模块的可放电能量与子模块所在相的可放电能量的比例和直流侧总电压，分配各相内子模块的输出直流电压。
19.在一个实施例中，当各相内子模块的直流电池电流指令值超过sof对应的电池电流限值时，则重新分配各相内子模块直流充放电功率指令值，以更新各相直流充放电功率指令值包括：
20.当各相内子模块的直流电池电流指令值超过sof对应的电池电流限值时，将各相内子模块的直流电池电流指令值更新为sof对应的电池电流限值；
21.获取各相内子模块的电池电压；
22.根据sof对应的电池电流限值和各相内子模块的电池电压，得到重新分配的各相内子模块直流充放电功率；
23.将重新分配的各相内子模块直流充放电功率求和，得到更新的三相直流充放电功率。
24.在一个实施例中，根据各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，将预设电池储能系统直流总功率指令值分配至各相，得到各相直流充放电功率指令值包括：
25.若电池储能系统状态为充电状态，根据各相的可充电能量与三相总可充电能量的比例，将预设电池储能系统直流功率指令值分配至各相，得到各相充电功率指令值；
26.若电池储能系统状态为放电状态，根据各相的可放电能量与三相总可放电能量的比例，将预设电池储能系统直流总功率指令值分配至各相，得到各相直流充放电功率指令值。
27.在一个实施例中，各相直流充放电功率指令值包括各相直流充电功率指令值和各相直流放电功率指令值；
28.根据各相子模块的可充放电能量和各相的可充放电能量，将各相直流充放电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流充放电功率指令值包括：
29.若电池储能系统状态为充电状态，根据各相子模块的可充电能量与子模块所在相的可充电能量的比例，将各相充电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流充电功率；
30.若电池储能系统状态为充放电状态，根据各相子模块的可放电能量与子模块所在相的可放电能量的比例，将各相直流充放电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流放电功率。
31.在一个实施例中，获取各相子模块的可充放电能量、各相的可充放电能量和三相总可充放电能量包括：
32.获取电池储能系统各子模块电池的标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息；
33.根据各子模块电池的标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息，得到各子模块的可充放电能量；
34.根据各子模块的可充放电能量，得到各相的可充放电能量；
35.对各相的可充放电能量进行求和，得到三相总可充放电能量。
36.一种电池储能系统差异电池均衡装置，所述装置包括：
37.数据获取模块，用于获取电池储能系统中各相子模块的可充放电能量、各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，各相的可充放电能量和三相总可充放电能量基于电池储能系统中各子模块电池的标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息得到；
38.第一功率分配模块，用于根据各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，将预设电池储能系统直流总功率指令值分配至各相，得到各相直流充放电功率指令值；
39.第二功率分配模块，用于根据各相子模块的可充放电能量和各相的可充放电能量，将各相直流充放电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流充放电功率指令值；
40.电流确定模块，用于根据各相内子模块直流充放电功率指令值和预设各相内子模块的电池电压，得到各相内子模块的直流电池电流指令值；
41.功率再分配模块，用于当各相内子模块的直流电池电流指令值超过sof对应的电池电流限值时，则重新分配各相内子模块直流充放电功率指令值，以更新各相直流充放电功率指令值；
42.差异化均衡模块，根据更新的三相直流充放电功率，调整三相直流充放电池电流指令值，以实现三相间均衡。
43.在一个实施例中，获取各相的可充放电能量和三相总可充放电能量包括：
44.获取电池储能系统各子模块电池的标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息；
45.根据各子模块电池的标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息，得到各子模块的可充放电能量；
46.根据各子模块的可充放电能量，得到各相的可充放电能量；
47.对各相的可充放电能量进行求和，得到三相总可充放电能量。
48.一种电池储能系统差异电池均衡装置，所述装置包括：
49.数据获取模块，用于获取电池储能系统中各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，所述各相的可充放电能量和三相总可充放电能量基于电池储能系统中各子模块电池的标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息得到；
50.第一功率分配模块，用于根据各相的可充放电电量和三相总可充放电能量，分配各相充放电功率，得到各相充放电功率的指令值；
51.第二功率分配模块，用于根据各相充放电功率的指令值，分配各相内子模块直流充放电功率，得到各相内子模块直流充放电功率指令值；
52.电流确定模块，用于根据所述各相内子模块直流充放电功率指令值，得到各相内子模块的直流电池电流指令值；
53.功率再分配模块，用于当所述各相内子模块的直流电池电流指令值超过 sof对应的电池电流限值时，则重新分配各相内子模块直流充放电功率指令值和三相直流充放电功
率；
54.差异化均衡模块，根据重新分配得到的三相直流充放电功率，调整三相直流充放电池电流指令值，实现三相间均衡。
55.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
56.获取电池储能系统中各相子模块的可充放电能量、各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，各相的可充放电能量和三相总可充放电能量基于电池储能系统中各子模块电池的soc、soh、sof和额定容量信息得到；
57.根据各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，将预设电池储能系统直流总功率指令值分配至各相，得到各相直流充放电功率指令值；
58.根据各相子模块的可充放电能量和各相的可充放电能量，将各相直流充放电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流充放电功率指令值；
59.根据各相内子模块直流充放电功率指令值和预设各相内子模块的电池电压，得到各相内子模块的直流电池电流指令值；
60.当各相内子模块的直流电池电流指令值超过sof对应的电池电流限值时，则重新分配各相内子模块直流充放电功率指令值，以更新各相直流充放电功率指令值；
61.根据更新的三相直流充放电功率，调整三相直流充放电池电流指令值，以实现三相间均衡。
62.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
63.获取电池储能系统中各相子模块的可充放电能量、各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，各相的可充放电能量和三相总可充放电能量基于电池储能系统中各子模块电池的soc、soh、sof和额定容量信息得到；
64.根据各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，将预设电池储能系统直流总功率指令值分配至各相，得到各相直流充放电功率指令值；
65.根据各相子模块的可充放电能量和各相的可充放电能量，将各相直流充放电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流充放电功率指令值；
66.根据各相内子模块直流充放电功率指令值和预设各相内子模块的电池电压，得到各相内子模块的直流电池电流指令值；
67.当各相内子模块的直流电池电流指令值超过sof对应的电池电流限值时，则重新分配各相内子模块直流充放电功率指令值，以更新各相直流充放电功率指令值；
68.根据更新的三相直流充放电功率，调整三相直流充放电池电流指令值，以实现三相间均衡。
69.上述电池储能系统差异电池均衡方法、装置、电子设备和存储介质，以能量均衡为目标进行控制，根据各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，进行三相直流侧功率的分配，并对子模块直流电流指令进行校核，以重新分配三相直流充放电功率，利用直流侧的功率控制实现差异化控制，达到差异电池均衡的目的。且考虑了电池储能系统中子模块中不同电池的标称电压、soc、soh、 sof和额定容量信息的不同，实现了对不同电池混用时能量的充分利用，体现了不同电池充放电电流的约束，对电池的寿命和安全性更有保证。综上
所述，上述电池储能系统差异均衡方案，考虑因素更全面，均衡效果更佳。
附图说明
70.图1为一个实施例中电池储能系统差异均衡方法的流程示意图；
71.图2为另一个实施例中电池储能系统差异均衡方法的流程示意图；
72.图3为一个实施例中电池储能系统的结构示意图；
73.图4为一个实施例中电池储能系统差异均衡装置的结构框图；
74.图5为另一个实施例中电池储能系统差异均衡装置的结构框图；
75.图6为一个实施例中电子设备的内部结构图。
具体实施方式
76.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
77.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电池储能系统差异电池均衡方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。本实施例中，该方法包括以下步骤：
78.步骤202，获取电池储能系统中各相子模块的可充放电能量、各相的可充放电能量和三相总可充放电能量。
79.电池储能系统(battery energy storage system,bess)主要由电池系统 (battery system,bs)、功率转换系统(power conversion system,pcs)、电池管理系统(battery management system,bms)、监控系统等4部分组成；同时，在实际应用中，为便于设计、管理及控制通常将电池系统、pcs、bms重新组合成模块化bess，而监控系统主要用于监测、管理与控制一个或多个模块化 bess。本实施例中，模块化多电平电池储能系统中，每个子模块包括电池单元和功率单元，电池单元由电池管理系统管理，功率单元作为功率转换系统的一部分由pcs控制器控制，pcs控制器定时从bms获取各个功率单元对应的电池单元的soc状态和soh状态。其中，pcs控制器定时从bms获取各个功率单元对应的电池单元的soc状态和soh状态，时间间隔根据电池储能系统的状态刷新速率确定，可取0.1s
‑
1min。其中，各相子模块的可充放电能量、各相的可充放电能量和三相总可充放电能量基于电池储能系统中各子模块电池的标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息得到。
80.在一个实施例中，获取各相子模块的可充放电能量、各相的可充放电能量和三相总可充放电能量包括：
81.获取电池储能系统各子模块电池的标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息；
82.根据各子模块电池的标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息，得到各子模块的可充放电能量；
83.根据各子模块的可充放电能量，得到各相的可充放电能量；
84.对各相的可充放电能量进行求和，得到三相总可充放电能量。
85.具体实施时，计算各个子模块的可充电能量和可放电能量，具体方法为：
86.可放电能量：
87.sode
(x,n)
＝[(soc
x,n
‑
soc
down
)
×
soh
x,n
×
c
n
]
×
v
n
[0088]
可充电能量：
[0089]
soce
(x,n)
＝[(soc
up
‑
soc
x,n
)
×
soh
x,n
×
c
n
]
×
v
n
[0090]
式中，soc
up
和soc
down
分别代表电池运行的soc上下边界，0≤soc
down
< soc
up
≤1，x表示a、b、c三相之一，n表示某一相中的子模块编号，c
n
为电池额定容量，v
n
为电池标称电压。
[0091]
计算每相的可放电能量：
[0092][0093]
式中，下标x表示a、b、c三相之一，n表示该相的第n个子模块，n为每相的子模块数；
[0094]
计算每相的可充电能量：
[0095][0096]
式中，下标x表示a、b、c三相之一，n表示该相的第n个子模块，n为每相的子模块数；
[0097]
计算三相总的可放电电量：
[0098]
sode＝sode
a
sode
b
sode
c
[0099]
计算三相总的可充电能量：
[0100]
soce＝soce
a
soce
b
soce
c
。
[0101]
步骤204，根据各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，将预设电池储能系统直流总功率指令值分配至各相，得到各相直流充放电功率指令值；
[0102]
本实施例中，a、b和c三相的充放电功率的分配为预分配，可以是按照三相的可充电能量soce
a
，soce
b
，soce
c
的比例，将预设电池储能系统直流总功率指令值分配至各相，得到各相直流充放电功率指令值。
[0103]
在一个实施例中，步骤204包括：若电池储能系统状态为充电状态，根据各相的可充电能量与三相总可充电能量的比例，将预设电池储能系统直流功率指令值分配至各相，得到各相直流充电功率指令值；若电池储能系统状态为放电状态，根据各相的可放电能量与三相总可放电能量的比例，将预设电池储能系统直流总功率指令值分配至各相，得到各相直流放电功率指令值。
[0104]
具体实施时，预设电池储能系统直流功率指令值为p
sum
，若电池储能系统状态为放电状态，各相分配的直流放电功率指令值分别为：
[0105][0106][0107]
[0108]
若电池储能系统状态为充电状态，各相的直流充电功率指令值分别为：
[0109][0110][0111][0112]
本实施例中，将三相总的功率指令值按照可充放电能量soce
a
，soce
b
， soce
c
的比例在三相之间进行充放电功率分配，更为准确合理。
[0113]
步骤206，根据各相子模块的可充放电能量和各相的可充放电能量，将各相直流充放电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流充放电功率指令值。
[0114]
同样的，各相内子模块功率的预分配可以是在各相功率预分配得到各相直流充放电功率指令值的基础上，分配各个子模块的功率，将子模块所在相的直流充放电功率指令值按照子模块的可充放电能量的成正比例的原则分配，得到各个子模块的直流充放电功率指令值。
[0115]
在一个实施例中，步骤206包括：若电池储能系统状态为充电状态，根据各相子模块的可充电能量与子模块所在相的可充电能量的比例，将各相充电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流充电功率指令值；若电池储能系统状态为放电状态，根据各相子模块的可放电能量与子模块所在相的可放电能量的比例，将各相直流放电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流放电功率指令值。
[0116]
具体实施时，若电池储能系统状态为充电状态，则三相各个子模块的直流充电功率分配如下：
[0117][0118][0119][0120]
若电池储能系统状态为放电状态，三相各个子模块的直流放电功率分配如下：
[0121][0122][0123]
[0124]
式中，p
a,n
，p
b,n
，p
c,n
分别表示a、b、c三相的第n个子模块的功率，下标 a、b、c表示a、b、c三相，n表示子模块的编号。同理，本实施例中，将子模块所在相的预设电池储能系统直流总功率指令值按照子模块的可充放电能量的成正比例的原则分配，更为准确合理。
[0125]
步骤208，根据各相内子模块直流充放电功率指令值和预设各相内子模块的电池电压，得到各相内子模块的直流电池电流指令值。
[0126]
本实施例中，各相内子模块的直流电池电流指令值可根据子模块分配得到的功率指令和其对应的电池电压计算得到。
[0127]
步骤210，当各相内子模块的直流电池电流指令值超过sof对应的电池电流限值时，则重新分配各相内子模块直流充放电功率指令值和三相直流充放电功率。
[0128]
当得到各相内子模块的直流电池电流指令值后，需要将各相内子模块的直流电池电流指令值与子模块电池单元的sof对应的电池电流限值(即sof允许的充放电电流)进行比较，以判断是否对各相内子模块的直流充放电功率进行校核和修正。当各相内子模块的直流电池电流指令值超过sof对应的电池电流限值，则重新分配各相内子模块直流充放电功率指令值和三相直流充放电功率；若未超过sof对应的电池电流限值，则进入步骤212。
[0129]
在一个实施例中，步骤210包括：当各相内子模块的直流电池电流指令值超过sof对应的电池电流限值时，将各相内子模块的直流电池电流指令值更新为sof对应的电池电流限值；获取各相内子模块的电池电压；根据sof对应的电池电流限值和各相内子模块的电池电压，得到重新分配的各相内子模块直流充放电功率。
[0130]
具体实施时，可以是若子模块预分配到的功率对应的预分配的电流平均值 (即电池电流指令值)大于sof对应的电池电流限值(即各个子模块电池的sof 包含的可充电电流和可放电电流)，则将sof对应的电池电流限值作为子模块电池的电流平均值的修正值，然后，将上述电池电压和电池平均值的修正值相乘，计算得到重新分配的各个子模块直流充放电功率；每相将各个子模块直流充放电功率求和，得到更新的三相直流充放电功率。
[0131]
具体的，子模块直流充放电功率的校核具体方法为：
[0132]
三相中各个子模块电池中的电流平均值分别为：
[0133][0134][0135][0136]
u
bat,a,n
、u
bat,b,n
u
bat,c,n
分别表示a、b、c三相的第n个子模块的电池电压，根据获取的各个子模块电池的sof包含的可充电电流和可放电电流，校核上述电流平均值是否在sof允许的可充电电流和可放电电流范围之内；
[0137]
充电时，对于a相子模块的电池：
[0138]
如i
bat,a,n
≤i
chg,a,n
，则保持i
bat,a,n
不变；
[0139]
如i
bat,a,n
>i
chg,a,n
，则重置i
bat,a,n
＝i
chg,a,n
；
[0140]
同理，对于b相子模块的电池：
[0141]
如i
bat,b,n
≤i
chg,b,n
，则保持i
bat,b,n
不变；
[0142]
如i
bat,b,n
>i
chg,b,n
，则重置i
bat,b,n
＝i
chg,b,n
；
[0143]
对于c相子模块的电池：
[0144]
如i
bat,c,n
≤i
chg,c,n
，则保持i
bat,c,n
不变；
[0145]
如i
bat,c,n
>i
chg,c,n
，则重置i
bat,c,n
＝i
chg,c,n
；
[0146]
式中，i
bat,a,n
，i
bat,b,n
，i
bat,c,n
分别表示a、b、c三相的第n个子模块的电池平均电流，下标a、b、c表示a、b、c三相，i
chg,a,n
，i
chg,b,n
，i
chg,c,n
分别表示a、 b、c三相的第n个子模块的电池的允许充电电流，n表示子模块的编号,n表示每相的子模块数量；
[0147]
放电时，对于a相子模块的电池：
[0148]
如i
bat,a,n
≤i
dchg，a,n
，则保持i
bat,a，n
不变；
[0149]
如i
bat,a,n
>i
dchg,a,n
，则重置i
bat,a,n
＝i
dchg,a,n
；
[0150]
同理，对于b相子模块的电池：
[0151]
如i
bat,b,n
≤i
dchg,b,n
，则保持i
bat,b，n
不变；
[0152]
如i
bat,b,n
>i
dchg,b,n
，则重置i
bat,b,n
＝i
dchg,b,n
；
[0153]
对于c相子模块的电池：
[0154]
如i
bat,c,n
≤i
dchg,c,n
，则保持i
bat,c,n
不变；
[0155]
如i
bat,c,n
>i
dchg,c,n
，则重置i
bat,c,n
＝i
dchg,c,n
；
[0156]
式中，i
bat,a,n
，i
bat,b,n
，i
bat,c,n
分别表示a、b、c三相的第n个子模块的电池平均电流，下标a、b、c表示a、b、c三相，i
dchg,a,n
，i
dchg,b,n
，i
dchg,c,n
分别表示a、b、c三相的第n个子模块的电池的允许充电电流，n表示子模块的编号,n 表示每相的子模块数量。
[0157]
根据电池电压和校验修正后的电池电流指令值，重新分配各个子模块直流充放电功率指令值如下：
[0158]
p
a,n
＝u
bat,a,n
×
i
bat,a,n
[0159]
p
b,n
＝u
bat,b,n
×
i
bat,b,n
[0160]
p
c,n
＝u
bat,c,n
×
i
bat,c,n
[0161]
重新分配三相直流充放电功率指令值如下：
[0162][0163][0164][0165]
本实施例中，对子模块直流充放电功率进行校核，进行子模块直流充放电功率和三相直流充放电功率的再分配，以此可准确实现三相间均衡。
[0166]
步骤212，根据更新的三相直流充放电功率，调整三相直流充放电池电流指令值，实现三相间均衡。
[0167]
在实际应用中，三相直流充放电池电流指令值的调整是一个闭环控制，即设定三相直流充放电电流的目标值，对三相直流充放电池电流指令值进行调整，直至调整后的三相直流充放电池电流指令值等于三相直流充放电电流的目标值，即实现三相均衡。具体的，三相重新分配得到的直流电流通过重新分配得到的三相直流充放电功率除以直流母线电压得到。
[0168]
具体实施时，根据重新分配得到的三相直流充放电功率，计算三相直流充放电池电流指令值为：
[0169][0170][0171][0172]
式中，u
dc
为系统直流侧电压。
[0173]
上述电池储能系统差异电池均衡方法中，根据各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，进行三相直流侧功率的分配，并对子模块直流电流指令进行校核，以重新分配三相直流充放电功率，利用直流侧的功率控制实现差异化控制，达到差异电池均衡的目的。且考虑了电池储能系统中子模块中不同电池的标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息的不同，实现了对不同电池混用时能量的充分利用，体现了不同电池充放电电流的约束，对电池的寿命和安全性更有保证。综上所述，上述电池储能系统差异均衡方案，考虑因素更全面，均衡效果更佳。
[0174]
在一个实施例中，如图2所示，调整三相直流充放电池电流指令值，实现三相间均衡之后，还包括：步骤214，根据同相各子模块对应的电流相等的原则，分配各相内子模块的输出直流电压，控制直流侧功率。
[0175]
在实际应用中，仅有直流功率控制时，相内各子模块串联，流过的电流相等。按照各子模块的可充放电能量的比例分配直流电压，即可控制子模块直流侧功率。
[0176]
在一个实施例中，分配各相内子模块的输出直流电压包括：获取直流侧总电压；若电池储能系统状态为充电状态，根据子模块的可充电能量与子模块所在相的可充电能量的比例和直流侧总电压，分配各相内子模块的输出直流电压；若电池储能系统状态为放电状态，根据子模块的可放电能量与子模块所在相的可放电能量的比例和直流侧总电压，分配各相内子模块的输出直流电压。
[0177]
具体实施时，若电池储能系统状态为充电状态，a、b、c三相各个子模块输出直流电压分配如下：
[0178][0179]
[0180][0181]
放电时，a、b、c三相各个子模块直流电压分配如下：
[0182][0183][0184][0185]
式中，u
a,n
，u
b,n
，u
c,n
分别表示a、b、c三相的第n个子模块的输出电压，下标a、b、c表示a、b、c三相，n表示子模块的编号，n表示每相的子模块数量。本实施例中，基于同相各子模块对应的电流相等的原则，按照各子模块的可充放电能量的比例分配直流电压，更为准确合理。
[0186]
为了对本技术提供的电池储能系统差异电池均衡方法，下面结合一个实例进行说明：
[0187]
如图2所示，本实施例的电池储能系统为40kw的模块化多电平电池储能系统，直流侧额定电压500v，每个桥臂有n＝8个子模块，整个系统共48个子模块。桥臂电抗0.2mh，交流并网电抗0.1mh。电池储能系统收到25kw直流侧放电指令，交流侧充放电指令为0。其中45个子模块电池为由16节3.2v/100ah 磷酸铁锂电池单体串联组成，标称电压51.2v，标称容量20ah的储能电池模块。另有2个子模块电池为21节2.3v/70a钛酸锂电池单体串联组成的标称电压 48.3v，标称容量15a的储能电池模块，位于a相和c相最后。有1个子模块电池为21节2.3v/70a钛酸锂电池单体串联组成的标称电压48.3v，标称容量 18ah的储能电池模块，位于b相最后。电池soc的运行上限均设为0.9，运行下限均设为0.1。能量转换系统通过通讯方式定时每1s从电池管理系统获取三相共48个子模块电池的信息，包括标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息等，然后基于标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息得到各相的可充放电能量和三相总可充放电能量。能量转换系统通过通讯方式定时每1秒从电池管理系统获取三相共48个子模块电池的信息。设置soc运行上下限分别为0.9 和0.1。具体包括以下步骤：
[0188]
s1：获取模块化多电平储能系统各个子模块电池电压、soc、soh、sof、额定容量信息。
[0189]
能量转换系统通过通讯方式定时每1s从电池管理系统获取三相共48个子模块电池的信息。设置soc运行上下限分别为0.9和0.1。获取的信息如下：
[0190]
a相中各子模块的电池信息：
[0191]
荷电状态soca＝[0.61,0.56,0.63,0.60,0.57,0.61,0.62,0.62,0.60,0.55,0.58, 0.56,0.57,0.60,0.59,0.64]
[0192]
健康状态soha＝[0.90,0.91,0.90,0.92,0.93,0.92,0.91,0.95,0.95,0.92,0.94, 0.91,0.93,0.90,0.91,0.92]
[0193]
电池实测电压ua＝[51.2,50.3,51.9,52.5,49.8,50.5,50.9,51.2,52.3,51.5, 51.7,50.9,50.6,52.4,52.6,48.5]，单位v；
[0194]
电池标称电压un＝[51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2, 51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,48.3]，单位v；
[0195]
电池标称容量cn＝[20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,15]，单位ah；
[0196]
可放电电流idchg＝[20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,10]，单位a；
[0197]
可充电电流ichg＝[20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,10]，单位a。
[0198]
b相中子模块的电池信息：
[0199]
荷电状态socb＝[0.64,0.58,0.60,0.57,0.63,0.62,0.57,0.56,0.64,0.60,0.62, 0.56,0.58,0.58,0.62,0.63]；
[0200]
健康状态sohb＝[0.94,0.95,0.92,0.90,0.90,0.94,0.93,0.94,0.91,0.95,0.95, 0.94,0.90,0.90,0.90,0.93]；
[0201]
电池实测电压ub＝[51.0,51.2,51.2,50.8,50.6,52.0,52.3,51.6,51.5,51.4, 51.2,50.6,50.3,52.6,52.3,49.9]，单位v；
[0202]
电池标称电压un＝[51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2, 51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,48.3]，单位v；
[0203]
电池标称容量cn＝[20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,18]，单位ah；
[0204]
可放电电流idchg＝[20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,10]，单位a；
[0205]
可充电电流ichg＝[20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,15]，单位a。
[0206]
c相中各子模块的电池信息：
[0207]
荷电状态socc＝[0.63,0.63,0.60,0.61,0.65,0.63,0.60,0.63,0.61,0.59,0.65, 0.62,0.57,0.56,0.55,0.64]；
[0208]
健康状态sohc＝[0.92,0.93,0.95,0.91,0.92,0.95,0.93,0.90,0.92,0.95,0.94, 0.94,0.93,0.94,0.93,0.90]；
[0209]
电池实测电压uc＝[50.3,50.4,51.3,51.6,51.5,52.3,52.5,50.4,50.8,51.2, 51.2,52.5,52.3,50.1,51.2,51.3]，单位v；
[0210]
电池标称电压un＝[51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,51.2, 51.2,51.2,51.2,51.2,51.2,48.3]，单位v；
[0211]
电池标称容量cn＝[20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,15]，单位ah；
[0212]
可放电电流idchg＝[20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,10]，单位a；
[0213]
可充电电流ichg＝[20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,10]，单
位a。
[0214]
s2：根据上述获取的各子模块的电池信息，分别计算出各子模块的可充电能量和可放电能量。
[0215]
a相中各子模块：
[0216]
可放电能量sode＝[0.47,0.43,0.49,0.47,0.45,0.48,0.48,0.51,0.49,0.42, 0.46,0.43,0.45,0.46,0.46,0.36]，单位kwh；
[0217]
可充电能量soce＝[0.27,0.32,0.25,0.28,0.31,0.27,0.26,0.27,0.29,0.33, 0.31,0.32,0.31,0.28,0.29,0.17]，单位kwh。
[0218]
b相中各子模块：
[0219]
可放电能量sode＝[0.52,0.47,0.47,0.43,0.49,0.50,0.45,0.44,0.50,0.49, 0.51,0.44,0.44,0.44,0.48,0.43]，单位kwh；
[0220]
可充电能量soce＝[0.25,0.31,0.28,0.30,0.25,0.27,0.31,0.33,0.24,0.29, 0.27,0.33,0.29,0.29,0.26,0.22]，单位kwh。
[0221]
c相中各子模块：
[0222]
可放电能量sode＝[0.50,0.50,0.49,0.48,0.52,0.52,0.48,0.49,0.48,0.48, 0.53,0.50,0.45,0.44,0.43,0.35]，单位kwh；
[0223]
可充电能量soce＝[0.25,0.26,0.29,0.27,0.24,0.26,0.29,0.25,0.27,0.30, 0.24,0.27,0.31,0.33,0.33,0.17]，单位kwh。
[0224]
s3：根据各子模块的可充电能量和可放电能量，计算各相和三相总的可充电电量和可放电电量。
[0225]
对各个子模块的可充放电能量，求和得到：
[0226]
a相总的可放电能量sode＝7.30kwh；总的可充电能量soce＝4.54kwh；
[0227]
b相总的可放电能量sode＝7.50kwh；总的可充电能量soce＝4.51kwh；
[0228]
c相总的可放电能量sode＝7.62kwh；总的可充电能量soce＝4.34kwh；
[0229]
对a、b和c相的可充放电能量进行求和，得到三相总可充放电能量，即电池储能系统总的可放电能量22.43kwh，总的可充电能量13.38kwh。
[0230]
s4：各相充放电功率的预分配。
[0231]
根据三相的可放电容量，预分配三相直流功率如下：a相功率pa为8.14kw； b相功率pb为8.36kw；c相功率pc为8.50kw。
[0232]
s5：子模块直流功率的预分配。
[0233]
预分配各个子模块直流功率如下：
[0234]
pa＝[0.52,0.48,0.54,0.53,0.50,0.54,0.54,0.56,0.54,0.47,0.52,0.48,0.50, 0.51,0.51,0.40]，单位kw；
[0235]
pb＝[0.58,0.52,0.53,0.48,0.54,0.56,0.50,0.49,0.56,0.54,0.56,0.49,0.49, 0.49,0.53,0.47]，单位kw；
[0236]
pc＝[0.56,0.56,0.54,0.53,0.58,0.57,0.53,0.54,0.54,0.53,0.59,0.56,0.50, 0.49,0.47,0.39]，单位kw。
[0237]
根据预分配功率和电池电压，计算得到电池平均电流：
[0238]
ia＝[10.23,9.50,10.49,10.00,10.02,10.61,10.61,11.01,10.37,9.17,9.96,
9.39, 9.86,9.80,9.68,8.27]，单位a；
[0239]
ib＝[11.36,10.17,10.26,9.51,10.76,10.73,9.54,9.57,10.89,10.55,11.01,9.76, 9.80,9.38,10.22,9.85]，单位a；
[0240]
ic＝[11.07,11.16,10.57,10.27,11.22,10.99,10.11,10.80,10.54,10.38,11.53, 10.63,9.54,9.85,9.33,8.13]，单位a。
[0241]
s6：子模块直流功率的校核与修正。
[0242]
与s1中得到的电池可放电电流校核发现，预分配电流小于电池可放电电流。电池储能系统各个子模块可以按照预分配功率运行，不需要修正。
[0243]
s7：子模块直流功率和三相直流功率的再分配。
[0244]
子模块可以按照预分配功率运行，则三相均可按照预分配功率运行。
[0245]
s8：利用直流电流调整，分配直流侧功率，实现三相间均衡。。
[0246]
根据确定的三相直流功率，计算三相电流：
[0247][0248][0249][0250]
s9：子模块直流电压的分配
[0251]
在各相直流电压相等的基础上，将直流侧电压分配到各个子模块，按照各子模块的可放电能量的比例分配子模块电压即实现了按此比例分配功率。
[0252]
三相各个子模块电压：
[0253]
ua＝[32.18,39.35,33.44,32.25,30.65,32.90,33.18,34.64,33.30,29.03,31.63, 29.35,30.65,31.55,31.26,24.64]，单位v；
[0254]
ub＝[34.65,31.13,31.40,28.87,32.56,33.36,29.83,29.51,33.54,32.42,33.72, 29.51,29.49,29.49,31.94,28.56]，单位v；
[0255]
uc＝[32.75,33.11,31.91,31.18,33.99,33.82,31.24,32.04,31.52,31.27,34.73, 32.83,29.36,29.05,28.11,23.10]，单位v。
[0256]
控制各个子模块的交流侧电压比例即实现了按可放电容量比例控制各个子模块电池的放电功率。
[0257]
应该理解的是，虽然上述实施例涉及的各流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述实施例涉及的各流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0258]
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种电池储能系统差异电池均衡装置，包括：
数据获取模块510、第一功率分配模块520、第二功率分配模块530、电流确定模块540、功率再分配模块550和差异化均衡模块560，其中：
[0259]
数据获取模块510，用于获取电池储能系统中各相子模块的可充放电能量、各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，所述各相的可充放电能量和三相总可充放电能量基于电池储能系统中各子模块电池的标称电压、soc、soh、 sof和额定容量信息得到。
[0260]
第一功率分配模块520，用于根据各相的可充放电能量和三相总可充放电能量，将预设电池储能系统直流总功率指令值分配至各相，得到各相直流充放电功率指令值。
[0261]
第二功率分配模块530，用于根据各相子模块的可充放电能量和各相的可充放电能量，将各相直流充放电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流充放电功率指令值。
[0262]
电流确定模块540，用于根据各相内子模块直流充放电功率指令值和预设各相内子模块的电池电压，得到各相内子模块的直流电池电流指令值。
[0263]
功率再分配模块550，用于当各相内子模块的直流电池电流指令值超过sof 对应的电池电流限值时，则重新分配各相内子模块直流充放电功率指令值，以更新各相直流充放电功率指令值。
[0264]
差异化均衡模块560，根据更新的三相直流充放电功率，调整三相直流充放电池电流指令值，以实现三相间均衡。
[0265]
在一个实施例中，如图5所示，装置还包括输出直流电压分配模块570，用于根据同相各子模块对应的电流相等的原则，分配各相内子模块的输出直流电压，控制直流侧功率。
[0266]
在一个实施例中，输出直流电压分配模块570还用于获取直流侧总电压；若电池储能系统状态为充电状态，根据子模块的可充电能量与子模块所在相的可充电能量的比例和直流侧总电压，分配各相内子模块的输出直流电压；若电池储能系统状态为放电状态，根据子模块的可放电能量与子模块所在相的可放电能量的比例和直流侧总电压，分配各相内子模块的输出直流电压。
[0267]
在一个实施例中，功率再分配模块550还用于当各相内子模块的直流电池电流指令值超过sof对应的电池电流限值时，将各相内子模块的直流电池电流指令值更新为sof对应的电池电流限值；获取各相内子模块的电池电压；根据 sof对应的电池电流限值和各相内子模块的电池电压，得到重新分配的各相内子模块直流充放电功率；将重新分配的各相内子模块直流充放电功率求和，得到更新的三相直流充放电功率。
[0268]
在一个实施例中，第一功率分配模块520还用于若电池储能系统状态为充电状态，根据各相的可充电能量与三相总可充电能量的比例，将预设电池储能系统直流功率指令值分配至各相，得到各相充电功率指令值；若电池储能系统状态为放电状态，根据各相的可放电能量与三相总可放电能量的比例，将预设电池储能系统直流总功率指令值分配至各相，得到各相直流充放电功率指令值。
[0269]
在一个实施例中，第二功率分配模块530还用于若电池储能系统状态为充电状态，根据各相子模块的可充电能量与子模块所在相的可充电能量的比例，将各相充电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流充电功率；若电池储能系统状态为充放电状态，根据各相子模块的可放电能量与子模块所在相的可放电能量的比例，将各相直流充放电功率指令值分配至各相内子模块，得到各相内子模块直流放电功率。
[0270]
在一个实施例中，数据获取模块510还用于获取电池储能系统各子模块电池的标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息；根据各子模块电池的标称电压、soc、soh、sof和额定容量信息，得到各子模块的可充放电能量；根据各子模块的可充放电能量，得到各相的可充放电能量；对各相的可充放电能量进行求和，得到三相总可充放电能量。
[0271]
关于电池储能系统差异电池均衡装置的具体实施例可以参见上文中对于电池储能系统差异电池均衡方法的实施例，在此不再赘述。上述电池储能系统差异电池均衡装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于电子设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于电子设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0272]
在一个实施例中，提供了一种电子设备，该电子设备可以是终端，其内部结构图可以如图6所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、运营商网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电池储能系统差异电池均衡方法。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0273]
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0274]
在一个实施例中，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述电池储能系统差异电池均衡方法中的步骤。
[0275]
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述电池储能系统差异电池均衡方法中的步骤。
[0276]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read
‑
only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(randomaccess memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram) 或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
[0277]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0278]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。