电池储能系统的控制方法、装置、设备及可读存储介质与流程

本发明涉及电力系统，尤其涉及电池储能系统的控制方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术：

1、近年来可再生新能源并网比例不断提高，然而新能源发电容易受到气候条件、季节变化和地理位置等因素的影响，导致发电能力的波动性增加。新能源发电的波动性可能引起系统频率的不稳定、电压的波动或过载等问题，给电力系统带来了不利影响。

2、目前连接到直流侧的电池储能系统(battery energy storage system，bess)由于其高能量密度和良好的动态特性，也已成为应用最广泛的储能器件。电池储能系统能在一定程度上起到有效抑制新能源发电功率中不稳定谐波的作用，减少谐波对电网的影响。

3、然而目前的电池储能系统的并网运行稳定性较差，因此，如何提高电池储能系统的并网运行稳定性，成为了当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种电池储能系统的控制方法、装置、设备及可读存储介质，能够提高电池储能系统的并网运行稳定性。

2、为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种电池储能系统的控制方法，电池储能系统包含多个并联的储能单元，各储能单元包括相互连接的电池单元和储能变换器，控制方法包括如下步骤：获取各电池单元的开路电压；基于开路电压，确定电池荷电状态；基于各电池单元的电池荷电状态，确定荷电状态均衡目标值；基于电池荷电状态和荷电状态均衡目标值，得到电流修正值；基于电流修正值对电压外环控制模块输出的电流控制参考值进行修正，得到目标电流控制参考值；基于目标电流控制参考值，控制各储能变换器中开关管的通断。

3、根据本发明的一些实施例，基于开路电压，确定电池荷电状态的步骤，包括：基于开路电压与电池荷电状态之间的迟滞关系，确定开路电压所对应的电池电荷状态。

4、根据本发明的一些实施例，基于各电池单元的电池荷电状态，确定荷电状态均衡目标值的步骤，包括：利用卡尔曼滤波算法基于电池电荷状态对下一时刻的电池电荷状态进行预测，得到电池电荷估计值；对各电池单元对应的电池电荷估计值进行求和取平均，得到荷电状态均衡目标值。

5、根据本发明的一些实施例，基于电池荷电状态和荷电状态均衡目标值，得到电流修正值的步骤，包括：确定各电池单元的电池荷电状态和荷电状态均衡目标值之间的差值；利用比例积分控制器基于各个差值，生成各电池单元对应的电流修正值。

6、根据本发明的一些实施例，基于目标电流控制参考值，控制各储能变换器中开关管的通断的步骤，包括：利用电流内环控制模块基于目标电流控制参考值和开关序列，生成控制占空比；向储能变换器输出控制占空比下的控制脉冲，以控制储能变换器中开关管的通断。

7、根据本发明的一些实施例，开关序列是通过如下步骤得到的：构建电池储能系统的预测模型；基于预测模型、电池荷电状态和荷电状态均衡目标值，构建目标函数；获取电压矢量集；基于目标函数，从电压矢量集中确定最优两电压矢量；基于最优两电压矢量，生成开关序列。

8、根据本发明的一些实施例，基于目标函数，从电压矢量集中确定最优两电压矢量的步骤，包括：利用梯度下降法对目标函数进行优化，得到优化目标函数；将电压矢量集中各电压矢量代入优化目标函数，得到运算值；将数值最小的两个运算值所对应的电压矢量，确定为最优两电压矢量。

9、根据本发明的一些实施例，基于最优两电压矢量，生成开关序列的步骤，包括：利用基于帕累托前沿的多目标优化算法，基于最优两电压矢量，生成开关序列。

10、第二方面，本发明实施例提供一种电池储能系统的控制装置，电池储能系统包含多个并联的储能单元，各储能单元包括相互连接的电池单元和储能变换器，控制装置包括：

11、获取模块，用于获取各电池单元的开路电压。

12、荷电状态确定模块，用于基于开路电压，确定电池荷电状态；基于各电池单元的电池荷电状态，确定荷电状态均衡目标值。

13、修正值确定模块，用于基于电池荷电状态和荷电状态均衡目标值，得到电流修正值。

14、电流修正模块，用于基于电流修正值对电压外环控制模块输出的电流控制参考值进行修正，得到目标电流控制参考值。

15、控制模块，用于基于目标电流控制参考值，控制各储能变换器中开关管的通断。

16、第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：处理器；和存储器，在所述存储器中存储有计算机程序指令，

17、其中，在所述计算机程序指令被所述处理器运行时，使得所述处理器执行如上述技术方案所述的电池储能系统的控制方法。

18、第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时，使得所述处理器执行如上述技术方案所述的电池储能系统的控制方法。

19、本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

20、通过开路电压来确定电池荷电状态和荷电状态均衡目标值，然后基于电池荷电状态和荷电状态均衡目标值，得到电流修正值，最后基于电流修正值对电压外环控制模块输出的电流控制参考值进行修正，得到目标电流控制参考值，以控制储能变换器中各开关管的通断。一方面考虑到各电池单元的老化差异性，对各电池单元进行荷电状态补偿，从而提高并网运行的稳定性，同时还能够避免出现过充电和过放电等风险，提高并网电能质量和安全性，减少电网运维成本。另一方面通过电流控制参考值修正这种简单有效的控制方式，能够提高荷电状态平衡的速度，进一步保障电池储能系统安全、稳定地并网运行。

21、此外，通过考虑迟滞效应，能够提高电池荷电状态的估计准确性，从而提高后续电流修正值的准确性，进一步提高电池储能系统的运行稳定性。

22、此外，通过梯度下降法对目标函数求偏导，降低目标函数的梯度，生成低次幂下的优化目标函数。然后利用优化目标函数进行电压矢量寻优，不仅能够提升寻优效率，还能降低计算复杂度，降低方案实施的硬件要求。此外，通过在每个开关周期内选择两个最优的电压矢量，能够避免传统控制方案中采用一个电压矢量所导致的电容电压不平衡的问题，克服传统控制方案中存在的控制精度低、网侧电流参考值跟踪不准确、系统稳态性能较差、电流谐波较大、开关频率不固定等问题，起到提升电流稳态精度，固定开关频率，提高动态响应效率的效果。

技术特征：

1.一种电池储能系统的控制方法，其特征在于，电池储能系统包含多个并联的储能单元，各储能单元包括相互连接的电池单元和储能变换器，所述控制方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的电池储能系统的控制方法，其特征在于，所述基于所述开路电压，确定电池荷电状态的步骤，包括：

3.根据权利要求1所述的电池储能系统的控制方法，其特征在于，所述基于各电池单元的电池荷电状态，确定荷电状态均衡目标值的步骤，包括：

4.根据权利要求1所述的电池储能系统的控制方法，其特征在于，所述基于所述电池荷电状态和所述荷电状态均衡目标值，得到电流修正值的步骤，包括：

5.根据权利要求1所述的电池储能系统的控制方法，其特征在于，所述基于所述目标电流控制参考值，控制各储能变换器中开关管的通断的步骤，包括：

6.根据权利要求5所述的电池储能系统的控制方法，其特征在于，所述开关序列是通过如下步骤得到的：

7.根据权利要求6所述的电池储能系统的控制方法，其特征在于，所述基于所述目标函数，从所述电压矢量集中确定最优两电压矢量的步骤，包括：

8.根据权利要求6所述的电池储能系统的控制方法，其特征在于，所述基于所述最优两电压矢量，生成所述开关序列的步骤，包括：

9.一种电池储能系统的控制装置，其特征在于，电池储能系统包含多个并联的储能单元，各储能单元包括相互连接的电池单元和储能变换器，所述控制装置包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器；和存储器，在所述存储器中存储有计算机程序指令，

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器运行时，使得所述处理器执行如权利要求1-8中任一项所述的电池储能系统的控制方法。

技术总结本发明涉及电力系统技术领域，具体提供一种电池储能系统的控制方法、装置、设备及可读存储介质，控制方法包括：获取各电池单元的开路电压；基于开路电压，确定电池荷电状态；基于各电池单元的电池荷电状态，确定荷电状态均衡目标值；基于电池荷电状态和荷电状态均衡目标值，得到电流修正值；基于电流修正值对电压外环控制模块输出的电流控制参考值进行修正，得到目标电流控制参考值；基于目标电流控制参考值，控制各储能变换器中开关管的通断。通过上述方式，本申请能够提高电池储能系统的并网运行稳定性。技术研发人员：钟建英,翟登辉,郭井宽,费蕾,李万杰,谢卫华受保护的技术使用者：中国电气装备集团科学技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4