可重构电池储能系统的优化运行方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开一种可重构电池储能系统的优化运行方法、系统、设备及介质，涉及电化学储能领域。本发明专利技术方法首先建立可重构电池储能系统的最优运行性能函数模型，通过求解得到每个可重构电池网络的最优性能参数；然后将每个可重构电池网络的最优性能参数代入可重构电池网络的拓扑结构优化模型，求解出每个可重构电池网络的最优拓扑结构；根据最优拓扑结构控制每个可重构电池网络中可控开关的状态，调整电池网络的电路拓扑，进而调节电池网络的性能参数，改变系统能量输出状态，实现了可重构电池储能系统的优化运行，提高了可重构电池储能系统的能量效率和运行可靠性。统的能量效率和运行可靠性。统的能量效率和运行可靠性。

【技术实现步骤摘要】
可重构电池储能系统的优化运行方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及电化学储能
，特别是涉及一种可重构电池储能系统的优化运行方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]随着风电、光伏等大规模间歇式新能源并网，电网的稳定运行面临着新的挑战，而储能技术由于可以起到平抑波动、提高电能质量等作用，已经成为新型电力系统中不可或缺的一部分。其中，电化学储能由于其响应速度快、技术路线成熟等优点，已经得到人们的广泛关注。
[0003]电化学储能的核心是大规模电池储能系统及其管控，大规模电池储能系统中往往又包括多个协同运行的差异化电池网络。传统的电池储能系统为了满足负载电压和电流的需求，通常将电池网络中的大量电池单体通过固定串并联的方式连接。然而，由于电池单体间存在差异性，这种固定连接的方式会存在“木桶效应”，即整个电池储能系统的性能取决于性能最差的电池单体，从而带来能量效率低、可靠性低等问题。

技术实现思路

[0004]针对上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术提供一种可重构电池储能系统的优化运行方法、系统、设备及介质，以提高可重构电池储能系统的能量效率和运行可靠性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一方面，本专利技术提供一种可重构电池储能系统的优化运行方法，包括：
[0007]建立可重构电池储能系统的最优运行性能函数模型；所述可重构电池储能系统中包括多个协同运行的差异化可重构电池网络；所述可重构电池网络为通过一系列可控开关组成的开关阵列将大量相同单体电池进行连接而构成的电池网络；
[0008]求解所述最优运行性能函数模型，得到每个可重构电池网络的最优性能参数；
[0009]建立可重构电池网络的拓扑结构优化模型；
[0010]将每个可重构电池网络的最优性能参数代入所述拓扑结构优化模型，求解出每个可重构电池网络的最优拓扑结构；
[0011]根据所述最优拓扑结构控制每个可重构电池网络中可控开关的状态，进而控制可重构电池储能系统的优化运行。
[0012]可选地，所述建立可重构电池储能系统的最优运行性能函数模型，具体包括：
[0013]建立可重构电池储能系统的最优运行性能函数模型
[0014]其中C
n
表示可重构电池储能系统优化运行方案集合C＝{C1,C2,
…
,C
N
}中第n种优
化运行方案，N为优化运行方案数量；表示第n种优化运行方案的可靠电流；h与T分别表示可重构电池储能系统的负载需求与工况条件；表示考虑系统负载需求、工况条件和优化运行方案条件下的系统性能参数，包括每个可重构电池网络的性能参数；每个可重构电池网络的最优性能参数包括每个可重构电池网络的电流、电压和功率；γ表示C
n
对应的系统花销；表示N种优化运行方案中的最优运行方案。
[0015]可选地，所述求解所述最优运行性能函数模型，得到每个可重构电池网络的最优性能参数，具体包括：
[0016]将所述最优运行性能函数模型表述为多目标优化问题并通过动态规划算法进行求解，通过寻找动态规划中的Cost
‑
to
‑
go函数中的最短路径，获得可重构电池储能系统在给定工作时间内的最优运行方案；所述最优运行方案中包括每个可重构电池网络的最优性能参数。
[0017]可选地，所述建立可重构电池网络的拓扑结构优化模型，具体包括：
[0018]建立可重构电池网络的拓扑结构优化模型其中x
m
表示第m种拓扑结构优化方案中可重构电池网络的设计参数矩阵，所述设计参数包括可重构电池网络的最优性能参数和运行状态参数；所述运行状态参数包括单体电池的内阻、容量、温度、充放电电流、SOC、SOH、开路电压、使用寿命；M为拓扑结构优化方案数量；Y()表示优化目标函数；H
m
表示第m种拓扑结构优化方案中可重构电池网络的拓扑结构。
[0019]可选地，所述将每个可重构电池网络的最优性能参数代入所述拓扑结构优化模型，求解出每个可重构电池网络的最优拓扑结构，具体包括：
[0020]采用有向无环图来描述每个可重构电池网络的拓扑结构，有向无环图中的每一个点代表可控开关的状态，将状态带来的电量消耗标注在每一条边上，从而将所述拓扑结构优化模型的求解问题通过拉格朗日松弛算法转变为动态规划问题进行求解，求解出每个可重构电池网络的最优拓扑结构。
[0021]另一方面，本专利技术还提供一种可重构电池储能系统的优化运行系统，包括：
[0022]最优运行性能函数模型建立模块，用于建立可重构电池储能系统的最优运行性能函数模型；所述可重构电池储能系统中包括多个协同运行的差异化可重构电池网络；所述可重构电池网络为通过一系列可控开关组成的开关阵列将大量相同单体电池进行连接而构成的电池网络；
[0023]最优性能参数求解模块，用于求解所述最优运行性能函数模型，得到每个可重构电池网络的最优性能参数；
[0024]拓扑结构优化模型建立模块，用于建立可重构电池网络的拓扑结构优化模型；
[0025]最优拓扑结构求解模块，用于将每个可重构电池网络的最优性能参数代入所述拓扑结构优化模型，求解出每个可重构电池网络的最优拓扑结构；
[0026]系统优化运行模块，用于根据所述最优拓扑结构控制每个可重构电池网络中可控开关的状态，进而控制可重构电池储能系统的优化运行。
[0027]另一方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述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所述的可重构电池储能系统的优化运行方法。
[0028]另一方面，本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述的可重构电池储能系统的优化运行方法。
[0029]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0030]本专利技术所提供的可重构电池储能系统的优化运行方法、系统、设备及介质，首先建立可重构电池储能系统的最优运行性能函数模型，通过求解得到每个可重构电池网络的最优性能参数；然后将每个可重构电池网络的最优性能参数代入可重构电池网络的拓扑结构优化模型，求解出每个可重构电池网络的最优拓扑结构；根据最优拓扑结构控制每个可重构电池网络中可控开关的状态，调整电池网络的电路拓扑，进而调节电池网络的性能参数，改变系统能量输出状态，实现了可重构电池储能系统的优化运行，提高了可重构电池储能系统的能量效率和运行可靠性。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术所提供的一种可重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可重构电池储能系统的优化运行方法，其特征在于，包括：建立可重构电池储能系统的最优运行性能函数模型；所述可重构电池储能系统中包括多个协同运行的差异化可重构电池网络；所述可重构电池网络为通过一系列可控开关组成的开关阵列将大量相同单体电池进行连接而构成的电池网络；求解所述最优运行性能函数模型，得到每个可重构电池网络的最优性能参数；建立可重构电池网络的拓扑结构优化模型；将每个可重构电池网络的最优性能参数代入所述拓扑结构优化模型，求解出每个可重构电池网络的最优拓扑结构；根据所述最优拓扑结构控制每个可重构电池网络中可控开关的状态，进而控制可重构电池储能系统的优化运行。2.根据权利要求1所述的可重构电池储能系统的优化运行方法，其特征在于，所述建立可重构电池储能系统的最优运行性能函数模型，具体包括：建立可重构电池储能系统的最优运行性能函数模型其中C
n
表示可重构电池储能系统优化运行方案集合C＝{C1,C2,
…
,C
N
}中第n种优化运行方案，N为优化运行方案数量；表示第n种优化运行方案的可靠电流；h与T分别表示可重构电池储能系统的负载需求与工况条件；表示考虑系统负载需求、工况条件和优化运行方案条件下的系统性能参数，包括每个可重构电池网络的性能参数；每个可重构电池网络的最优性能参数包括每个可重构电池网络的电流、电压和功率；γ表示C
n
对应的系统花销；表示N种优化运行方案中的最优运行方案。3.根据权利要求2所述的可重构电池储能系统的优化运行方法，其特征在于，所述求解所述最优运行性能函数模型，得到每个可重构电池网络的最优性能参数，具体包括：将所述最优运行性能函数模型表述为多目标优化问题并通过动态规划算法进行求解，通过寻找动态规划中的Cost
‑
to
‑
go函数中的最短路径，获得可重构电池储能系统在给定工作时间内的最优运行方案；所述最优运行方案中包括每个可重构电池网络的最优性能参数。4.根据权利要求3所述的可重构电池储能系统的优化运行方法，其特征在于，所述建立可重构电池网络的拓扑结构优化模型，具体包括：建立可重构电池网络的拓扑结构优化模型其中x...

【专利技术属性】
技术研发人员：慈松，刘宝昌，吴江，李玉昇，张明，罗永强，王伟图，高红，周杨林，王运方，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：