一种面向电池储能系统的智能动态管控方法与流程

本发明涉及电池储能系统控制领域，特别涉及一种面向电池储能系统的智能动态管控方法。

背景技术：

1、随着新能源的规模化发展，单台储能变流器（pcs）已难以满足电网调度等需求，在大型的风力电厂或太阳能电厂中，大规模储能系统通常由多台 pcs 进行并联，以组成满足容量要求的并网结构，在储能系统多变流器并网拓扑结构中，各电池簇经过双向 dc/dc 后到变流器，再经过滤波器到交流母线上进行并网。

2、目前，对于储能系统的并网控制，在满足并网需求（功率平衡、并网谐波含量＜5%等要求）的前提下，通常结合电池簇的寿命变化规律（soh、soc 和电池内阻 r 等），对多pcs间承担的并网功率进行分配，在实现均衡各电池簇的 soh 的同时有效延长电池使用寿命，

3、而在多pcs并联组网的储能系统运行过程中，电池簇的健康状态受内部因素（如制造工艺）和外部因素（如维护活动、膨胀或温度变化）的共同影响，目前，对于储能系统电池健康状态的均衡控制多是针对于簇内电池单体间的均衡，对于电池簇间的均衡控制方案通常为被动均衡，当电池簇间的运行状态存在差异时，现有电池簇间的均衡方案容易导致其系统的运行稳定性较低，运行故障率高。为此，我们提出一种面向电池储能系统的智能动态管控方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种面向电池储能系统的智能动态管控方法，可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为，

3、一种面向电池储能系统的智能动态管控方法，包括以下步骤：

4、s1:设置储能系统中第i个pcs的功率传输上限pimax和功率传输下限pimin及对应第i组电池簇的放电下限socid和充电上限socic，其中，socid≥20%，socic≤95%；

5、s2:获取t时刻储能系统承担的并网功率ptref，计算储能系统中参与运行的pcs的最大台数ntmax，最大台数ntmax的计算公式为：

6、ntmax=⌊ptref/pmin⌋

7、式中，⌊pref/pmin⌋表示为对pref/pmin的计算结果进行向下取整；pmin为pcs的功率传输下限pimin中的最小值；

8、s3:计算第i组电池簇的可靠性和健康程度，获取第i组电池簇在t时刻的量化评估值，计算公式为：

9、，

10、式中，ati表示为第i组电池簇在t时刻的量化评估值，α、β为常数系数，且α+β=1，α∈（0,1），β∈（0,1）;rti表示为第i组电池簇在t时刻的可靠性，计算公式为：

11、，

12、式中，m表示为第i组电池簇中并联的电池总数；rim表示为第i组电池簇中并联第m组电池工作时的可靠性；

13、sohti表示为第i组电池簇在t时刻的健康程度，计算公式为：

14、，

15、式中，stq表示为t时刻电池簇的第q个性能指标评价值；sq表示为t时刻电池簇的第q个性能指标评价值的最佳值；q为性能指标种类数；n为电池簇总数；所述性能指标包括内阻大小、运行温度、功率密度、充电效率、放电效率、循环效率、电网响应速度；

16、s4:获取t时刻储能系统分别处于放电状态和充电状态下能够参与运行的pcs台数ntd和ntc，确定放电状态和充电状态下实际参与运行的pcs初始台数ntd0和ntc0，ntd和ntc的计算公式分别为：

17、ntd=nt-ntdw；

18、ntc=nt-ntcw；

19、nt为储能系统中pcs的总台数，ntdw为放电状态下t时刻储能系统电池簇荷电状态不大于放电下限的pcs台数，ntcw为充电状态下t时刻储能系统电池簇荷电状态不小于充电上限的pcs台数，ntd0和ntc0的确定方法为：

20、当储能系统在放电状态下：

21、若ntd≥ntmax，则ntd0=ntmax；

22、若ntd＜ntmax，则ntd0=ntd；

23、当储能系统在充电状态下：

24、若ntc≥ntmax，则ntc0=ntmax；

25、若ntd＜ntmax，则ntc0=ntc；

26、s5:根据量化评估值分配储能系统承担的并网功率ptref至各实际参与运行的pcs，获取第r个参与承担并网功率的pcs的初始传输功率ptr0，r∈ntd0/ntc0，具体流程包括：

27、s51：分别获取放电状态和充电状态下实际参与运行的pcs对应电池簇的量化评估值；

28、s52：将获取的量化评估值进行归一化处理，以归一化处理后的量化评估值作为各pcs在放电状态和充电状态下的并网功率承担权重，分别记作ωntd0和ωntc0，分别表示为第n台pcs在放电状态和充电状态下的并网功率承担权重，且满足：ω1td0+ω2td0+...+ωntd0=1；ω1tc0+ω2tc0+...+ωntc0=1；

29、s53：按照获取的并网功率承担权重，将储能系统承担的总并网功率ptref分配至各实际参与运行的pcs，获取第r个参与承担并网功率的pcs的初始传输功率ptr0，其中，ptr0=ptref/ωr，ωr表示为第r个参与承担并网功率的pcs的并网功率承担权重；

30、s6:依次判断各pcs的初始传输功率ptr0与其设定的功率传输下限prmin和功率传输上限prmax的关系，根据判定结果进行再次分配，直至确定t时刻储能系统参与运行的pcs的台数及对应承担的并网功率；

31、当储能系统在放电状态下，步骤s6的具体流程为：

32、若对于∀ptr0，均有prmin＜ptr0＜prmax，则承担的并网功率的pcs台数为ntd0，第r个pcs的传输功率为ptr0；

33、当∃ptj0，j∈ntd0，使ptj0≤pjmin或ptj0≥pjmax时；

34、若ptj0≤pimin，则对应的pcs不承担并网功率，并返回步骤s4，将实际参与运行的pcs的初始台数ntd0减少对应数量；

35、若ptj0≥pjmax，则分配给对应pcs的并网功率设定为pjmax，并返回步骤s4，将实际参与运行的pcs的初始台数ntd0减少对应数量，且储能系统承担的并网功率ptref减少已经分配的功率值后，进行再次分配；

36、当储能系统在充电状态下，步骤s6的具体流程为：

37、若对于∀ptr0，均有prmin＜ptr0＜prmax，则承担并网功率的pcs台数为ntd0，第r个pcs的传输功率为ptr0；

38、当∃ptk0，k∈ntc0，使ptk0≤pkmin或ptk0≥pkmax时；

39、若ptk0≤pkmin，则对应的pcs不承担并网功率，并返回步骤s4，将实际参与运行的pcs的初始台数ntc0减少对应数量；

40、若ptk0≥pkmax，则分配给对应pcs的并网功率设定为pkmax，并返回步骤s4，将实际参与运行的pcs的初始台数ntc0减少对应数量，且储能系统承担的并网功率ptref减少已完成分配的功率值后，进行再次分配。

41、本发明具有如下有益效果，

42、与现有技术相比，本发明技术方案通过设置储能系统中各pcs的功率传输上限和功率传输下限对应电池簇的放电下限和充电上限，获取t时刻储能系统承担的并网功率，计算参与运行的pcs的最大台数及电池簇的可靠性和健康程度，获取电池簇在t时刻的量化评估值，获取t时刻储能系统分别处于放电状态和充电状态下实际参与运行的pcs初始台数，根据量化评估值分配储能系统承担的并网功率至各实际参与运行的pcs，获取参与承担并网功率的pcs的初始传输功率，根据初始传输功率与设定的功率传输上限和功率传输下限的关系进行再次分配，直至确定储能系统参与运行的pcs的台数及承担的并网功率，通过对电池簇的可靠度和健康程度进行分析，采用主动均衡方式对pcs并网功率进行分配，降低各参与并网的电池簇间的差异度，提高储能系统的运行稳定性，降低运行过程中的故障率。