一种多电池储能系统功率均衡控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多电池储能系统功率均衡控制方法。本发明专利技术通过获取每个储能变流器相连的储能单元侧SOP来控制储能变流器输出功率，兼顾了功率充放与电池一致性的要求；本发明专利技术每个储能流器只需考虑对应直流侧的储能单元信息，满足下垂控制的特点；当每个储能电池存在温差差异状况时。本发明专利技术通过调用对应储能电池SOP信息，合理分配各储能变流器输出功率；同时，在储能电池温度、容量、老化程度不同时，SOC达到一致后会再次出现不一致状况，SOP综合考虑SOC、电压、容量、温度等约束，可以更好的满足电池一致性的要求。足电池一致性的要求。足电池一致性的要求。

A power balance control method for multi battery energy storage system

【技术实现步骤摘要】
一种多电池储能系统功率均衡控制方法


[0001]本专利技术涉及储能电池均衡
，具体涉及一种多电池储能系统功率均衡控制方法。

技术介绍

[0002]电网侧储能应用中，储能系统配置容量高，磷酸铁锂电池数量巨大，但受锂离子电池制备工艺制约，单体锂电池之间存在不一致性，在使用过程中受工作环境温度、放电效率、保护电路对电池组的影响等因素导致差异的放大，这种不一致性造成环流损耗和短板效应，尤其危害系统的安全可靠性，并且导致整个电池簇的有效容量降低、循环寿命衰减。解决锂电池组不一致的问题，除在生产工艺中控制外，另外有效的方法就是对电池组进行均衡管理。
[0003]专利公开号为CN113193245A的专利文献提出一种微电网分布式电池储能系统SOH均衡方法，通过在传统下垂控制中引入健康状态(State of Health,SOH)变量，来消除储能电池的不一致，但SOH表示为劣化状态，用来衡量电池老化的程度，即电池当前容量与出厂时额定容量的比值，SOH均衡意味着必然损失某些健康状态良好的电池容量，使其和健康状态最差的电池劣化程度达到一致，虽然可以使所有电池容量一致，但会缩短健康状态更好的电池的寿命，是以缩短SOH高的电池的可用容量为代价实现的。专利公开号为CN 113507151 A的专利文献提出一种应用于多储能单元的SOC协同控制方法，通过在传统下垂控制中加入荷电状态(State of Charge,SOC)变量，实现各个储能电池电量基本一致，消除电池的不一致性。但每个储能模块都需要获取所有储能电池的SOC信息，系统间存在信息交互，丧失了下垂控制无通讯的优点。同时，当各储能电池温差、容量、老化程度不同时，实现SOC均衡后功率均分，但下一时刻又会出现不一致，没有考虑各储能电池的可输出最大功率能力，导致某个储能电池因温度差异造成可输出功率过低出现过放情况，损害电池。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对以上技术的不足，提供了一种多电池储能系统功率均衡控制方法，不但具备下垂控制无通讯的优点，而且可以实现在极端状态下储能变流器的功率分配，防止某一电池过放。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种多电池储能系统功率均衡控制方法，应用于多台储能变流器并联运行的微电网，所述储能变流器直流侧连接储能电池；包括以下步骤：
[0007]步骤一：获取每个储能变流器直流侧电压、电流，通过电池管理系统实时计算各储能电池的峰值功率SOP，并将获取的数据回传到各储能变流器控制系统中。
[0008]步骤二：获取每个储能变流器的交流网侧输出电压、输出电流，根据所述交流网侧电压和电流，计算对应储能变流器的输出有功功率和无功功率；
[0009]步骤三：根据有功功率、无功功率以及峰值功率，采用改进型下垂控制，确定每个
储能变流器的调节频率和调节电压值，其中在改进型下垂控制中考虑了峰值功率；
[0010]步骤四：根据每个储能变流器的调节频率和调节电压值，经过电压电流的双环调控，对应调节所述储能变流器的输出功率。
[0011]和现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0012]本专利技术通过获取每个储能变流器相连的储能单元侧SOP来控制储能变流器输出功率，兼顾了功率充放与电池一致性的要求，在以往技术中基于SOC均衡每个储能变流器都需要获取所有储能单元的信息，储能变流器间存在信息交互，丧失了下垂控制无通讯的优点；本专利技术每个储能流器只需考虑对应直流侧的储能单元信息，满足下垂控制的特点；当每个储能电池存在温差差异状况时，以往的功率分配方法没有考虑储能电池的可输出最大功率能力，导致某个储能电池因温度差异造成SOP过低时出现过放情况，损害电池。本专利技术通过调用对应储能电池SOP信息，合理分配各储能变流器输出功率；同时，在储能电池温度、容量、老化程度不同时，SOC达到一致后会再次出现不一致状况，SOP综合考虑SOC、电压、容量、温度等约束，可以更好的满足电池一致性的要求。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的系统原理图；
[0014]图2是多电池储能系统功率均衡控制技术的控制框图。
具体实施方式
[0015]下面将通过具体的实例并结合附图来详细描述本专利技术。
[0016]本专利技术的所述多电池储能系统如图1所示，若干个储能变流器交流侧并联设置，连接交流电网或负载；储能变流器直流侧各连接一个储能电池，所述储能电池由多个电池单体串并联组成；其中u
DC
、i
DC
分别表示储能电池的输出电压和电流，u
abc
、i
abc
表示储能变流器三相输出电压和电流，Z表示储能变流器线路阻抗。
[0017]本实施例以其中一台电池储能系统作为例子，如图2所示，一种多电池储能系统功率均衡控制方法，步骤如下：
[0018]步骤一：获取每个储能电池的输出电压u
DC
、输出电流i
DC
，通过电池管理系统BMS实时计算各储能单元的当前剩余可用容量Ci和峰值功率SOP，并将获取的数据回传到各PCS控制系统中。
[0019]步骤二：获取每个储能变流器的交流网侧输出电压u
abc
、输出电流i
abc
，根据所述交流网侧电压和电流计算对应储能变流器的输出有功功率P
i
和无功功率Q
i
。
[0020]可选的，根据所述网侧输出电压和输出电流，计算每个所述并联储能变流器的有功功率和无功功率，具体包括：
[0021]对所述网侧三相输出电压进行变换处理，得到d轴电压分量和q轴电压分量；
[0022]对所述网侧三相输出电流进行变换处理，得到d轴电流分量和q轴电流分量；
[0023]根据所述d轴电压分量、q轴电压分量、所述d轴电流分量和q轴电流分量，计算每个所述储能变流器的有功功率和无功功率。
[0024]步骤三：根据所述有功功率、无功功率以及SOP，计算每个储能变流器的调节频率和调节电压幅值：
[0025][0026]其中，i表示储能变流器的台数，i＝1,2,3...n；f
i
表示第i台储能变流器的调节频率；f
n
表示额定频率；P
i
表示第i台储能变流器的有功功率；SOP
i
表示第i台储能变流器直流侧储能单元可输出的峰值功率；K
SOP
表示功率调节系数；U
i
表示第i台储能变流器的调节电压幅值；U
n
表示额定电压幅值；Q
i
表示第i台储能变流器输出的无功功率；K
P
表示有功功率的下垂系数，K
Q
表示无功功率的下垂系数。
[0027]步骤四：根据每个所述储能变流器的调节频率f和调节电压幅值U，经过电压电流双环调控，对应调节所述储能变流器的输出功率，具体包括：
[0028]S1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多电池储能系统功率均衡控制方法，应用于多台储能变流器并联运行的微电网，所述储能变流器直流侧连接储能电池，其特征在于包括以下步骤：步骤一：获取每个储能变流器直流侧电压、电流；通过电池管理系统实时计算各储能电池的峰值功率，并将获取的数据回传到各储能变流器控制系统中；步骤二：获取每个储能变流器的交流网侧输出电压、输出电流；根据所述交流网侧输出电压和输出电流，计算对应储能变流器的输出有功功率和无功功率；步骤三：根据有功功率、无功功率以及峰值功率，采用改进型下垂控制，确定每个储能变流器的调节频率和调节电压值，其中在改进型下垂控制中考虑了峰值功率；步骤四：根据每个储能变流器的调节频率和调节电压值，经过电压电流的双环调控，对应调节所述储能变流器的输出功率。2.根据权利要求1所述的一种多电池储能系统功率均衡控制方法，其特征在于：根据所述网侧输出电压和输出电流算，对应储能变流器的输出有功功率和无功功率，具体包括：对所述网侧三相输出电压进行变换处理，得到d轴电压分量和q轴电压分量；对所述网侧三相输出电流进行变换处理，得到d轴电流分量和q轴电流分量；根据所述d轴电压分量、q轴电压分量、d轴电流分量和q轴电流分量，计算每个所述储能变流器的有功功率和无功功率。3.根据权利要求1所述的一种多电池储能系统功率均衡控制方法，其特征在于：所述改进型下垂控制由下式表征：其中，i表示储能变流器的台数，i＝1,2,3...n；f
i
表示第i台储能变流器的调节频率；f
n
表示额定频率；P
i
表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博阳，张尧，张帆，孔亚广，陈张平，赵晓东，赵晓丹，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：