级联式多电平储能系统的建模方法、装置及存储介质与流程

本技术涉及新能源电力流变领域，尤其涉及一种级联式多电平储能系统的建模方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、随着储能技术重要性的逐渐体现，储能已被视为电力生产过程"采-发-输-配-用-储"六大环节中的一个重要组成部分，完整的储能系统包括两个部分:一是储能装置，由各种储能介质及其附属控制监测设备组成，主要实现能量的存储和监测；二是储能功率转换系统(power conversion system pcs)，由电力电子器件组成的，主要负责实现储能系统的电池充放电。随着百兆瓦储能电站的普及，高压大容量级联式储能系统得到广泛应用。功率控制等功能模型在储能系统的设计、建设、调试和维护中发挥着关键作用，帮助工程师和科研人员理解和预测系统行为，优化系统设计和运营策略。

2、所以，如何确定性能较好的级联式多电平储能系统的模型，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种级联式多电平储能系统的建模方法、装置及存储介质，该方法中减少了电子开关器件，在运行求解的过程中保证仿真精度的前提下可大幅度提升仿真速度。

2、根据本发明实施例的第一方面，提供了一种级联式多电平储能系统的建模方法，所述系统包括功率模块，所述方法包括：

3、对所述功率模块进行建模，得到单个模型；其中，所述对所述功率模块进行建模的步骤包括：将所述功率模块分割为h桥和交流侧部分，以及电池和直流侧电容；对所述电池和直流侧电容进行电路建模，得到包括第一状态矩阵和第二状态矩阵的状态方程，所述状态方程用于表征所述功率模块的充放电动态特性，所述第一状态矩阵包括电容电压、电池电流、第一极化电压和第二极化电压，所述第二状态矩阵包括直流电流和电池开路电压；

4、建立开关电源电路，所述开关电源电路包括两个受控电压源，其中一个所述受控电压源与功率模块中开关正向串联，另一个所述受控电压源与功率模块中开关反向串联；

5、根据所述开关电源电路和所述单个模型，得到级联式多电平储能系统的模型，其中，所述受控电压源的驱动电压根据多个所述功率模块对应的控制脉冲确定，两个所述受控电压源的驱动电压包括上桥臂电压和下桥臂电压。

6、在一些实施例中，所述对所述电池和直流侧电容进行电路建模，得到包括第一状态矩阵和第二状态矩阵的状态方程的步骤包括：

7、将所述电池和直流侧电容采用叠加定理进行电路等效，划分为第一回路和第二回路，其中所述第一回路包括直流侧电容与第一电感形成的电路，所述第二回路包括电池与第二电感形成的回路；

8、根据所述第一回路和第二回路，确定电池电流的回路电压方程、所述直流侧电容的电压方程、第一极化电压的电压方程和第二极化电压的电压方程；

9、利用电池电流的回路电压方程、所述直流侧电容的电压方程、所述第一极化电压的电压方程，以及所述第二极化电压的电压方程，确定状态方程，所述状态方程包括第一状态矩阵、第二状态矩阵、第一初始系数矩阵、第二初始系数矩阵和历史矩阵。

10、在一些实施例中，在所述建立开关电源电路之前，还包括：

11、根据所述状态方程，搭建实体模型；其中所述根据状态方程，搭建实体模型的步骤包括：

12、根据所述电池的剩余电量，从预存的表格中查找对应的电气参数，所述电气参数包括电池开路电压、电池内阻、第一极化电阻、第二极化电阻、第一极化电容和第二极化电容；

13、根据所述电气参数，更新所述状态方程中的第一初始系数矩阵、第二初始系数矩阵和历史矩阵，以及第一目标参数；

14、根据更新后的状态方程中的第一初始系数矩阵和第二初始系数矩阵和历史矩阵，以及第一目标参数，计算第一系数矩阵、第二系数矩阵和第二目标参数。

15、在一些实施例中，根据多个所述功率模块对应的控制脉冲确定受控电压源的驱动电压的步骤包括：

16、根据所述功率模块对应控制脉冲，确定所述功率模块对应的上桥臂电压和下桥臂电压；

17、将所有所述上桥臂电压加和，以及将所有下桥臂电压加和，确定为驱动电压中的上桥臂电压和下桥臂电压。

18、在一些实施例中，所述根据所述功率模块对应控制脉冲，确定所述功率模块对应的上桥臂电压和下桥臂电压的步骤包括：

19、通过所述开关电源电路测得交流电流；

20、根据所述交流电流、开关的导通电阻、电容电压、控制脉冲和与所述控制脉冲相关的系数，计算得到功率模块对应的上桥臂电压和下桥臂电压。

21、在一些实施例中，所述方法还包括：

22、利用所述驱动电压中的上桥臂电压和下桥臂电压，更新交流电流；

23、利用更新后的交流电流，更新第一状态矩阵。

24、在一些实施例中，所述方法还包括：

25、利用更新后的交流电流，更新直流电流；

26、根据更新后的直流电流，更新第二状态矩阵。

27、根据本技术实施例的第二方面，提供了一种级联式多电平储能系统的建模装置，包括：

28、建模单元，用于对所述功率模块进行建模，得到单个模型；其中，所述对所述功率模块进行建模的步骤包括：将所述功率模块分割为h桥和交流侧部分，以及电池和直流侧电容；对所述电池和直流侧电容进行电路建模，得到包括第一状态矩阵和第二状态矩阵的状态方程，所述状态方程用于表征所述功率模块的充放电动态特性，所述第一状态矩阵包括电容电压、电池电流、第一极化电压和第二极化电压，所述第二状态矩阵包括直流电流和电池开路电压；

29、建立电路单元，用于建立开关电源电路，所述开关电源电路包括两个受控电压源，其中一个所述受控电压源与功率模块中开关正向串联，另一个所述受控电压源与功率模块中开关反向串联；

30、确定单元，用于根据所述开关电源电路和所述单个模型，得到级联式多电平储能系统的模型，其中，所述受控电压源的驱动电压根据多个所述功率模块对应的控制脉冲确定，两个所述受控电压源的驱动电压包括上桥臂电压和下桥臂电压。

31、根据本技术实施例的第三方面，提供了一种存储介质，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所述级联式多电平储能系统的建模方法。

32、根据本技术实施例的第四方面，提供了一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现级联式多电平储能系统的建模方法。

33、鉴于此，本技术实施例中提供一种级联式多电平储能系统的建模方法、装置及存储介质，该方法中减少了电子开关器件，在运行求解的过程中保证仿真精度的前提下可大幅度提升仿真速度。该方法包括：对所述功率模块进行建模，得到单个模型；建立开关电源电路，所述开关电源电路包括两个受控电压源，其中一个所述受控电压源与功率模块中开关正向串联，另一个所述受控电压源与功率模块中开关反向串联；根据所述开关电源电路和所述单个模型，得到级联式多电平储能系统的模型。

34、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。