CN107465204A - 一种储能电站中多电池组功率优化分配方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种储能电站中多电池组功率优化分配方法和装置，通过确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围，计算每种情况下的电池组荷电状态的最小方差，再与储能电站中电池组的荷电状态方差限值进行比较，从所有情况中选取符合条件的电池组最小充放电切换次数，可以有效减少储能电站配合新能源进行平抑波动、削峰填谷、跟踪计划出力时各电池组充放电切换次数，延长电池组使用寿命，从而减小运行费用，提高经济性，同时可以使SOC方差控制在一定范围内，避免了储能电站出力能力的减弱。

Description

一种储能电站中多电池组功率优化分配方法和装置

技术领域

本发明涉及储能运行控制技术领域，具体涉及一种储能电站中多电池组功率优化分配方法和装置。

背景技术

由于可再生能源发电具有波动性、间歇性和不可准确预测性，所以其给电力系统的运行带来了巨大挑战。储能是解决大规模的可再生能源接入电力系统的有效技术，而储能电池具有模块化、响应快和商业化程度高等优点，其已成优先发展方向之一。

随着能源互联网的快速发展，电池储能技术已从小容量小规模的研究和应用发展为大容量与规模化储能电站的研究和应用。储能电站和新能源配合，能够实现平抑功率波动、跟踪调度计划或削峰填谷等功能。然而储能电站不同于动力电池的一充一放，其中的电池组在实现上述平抑功率波动、跟踪调度计划或削峰填谷等功能时会频繁充放电，而频繁充放电会加快储能电池的损耗，缩短储能电池的使用寿命，还会增加储能电站的运行成本。若按功率均分策略，当储能电站整体充放电状态切换时，每个储能电站中的电池组都会切换充放电状态，产生较大的运行成本。规模化的储能电站一般包含多个电池组与能量转换系统(Power Conversion System，PCS)组成的储能模块，目前尚无储能电站多个电池组之间功率实时分配的有效方法，如何在多个电池组之间合理分配功率，优化储能电站的运行，成为值得研究的问题。

发明内容

为了弥补上述现有技术的不存在储能电站多个电池组之间功率合理分配的缺陷，本发明提供一种储能电站中多电池组功率优化分配方法和装置，先确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围，然后根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率，并根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差，最后根据所有电池组的荷电状态最小方差确定储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量，并根据储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量按照各个电池组的功率进行功率分配，实现储能电站多个电池组之间功率的合理分配。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种储能电站中多电池组功率优化分配方法，包括：

确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围；

根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率，并根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差；

根据所有电池组的荷电状态最小方差确定储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量，并根据储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量按照各个电池组的功率进行功率分配。

所述确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围包括：

按下式计算储能电站中进行充放电切换的电池组总数：

其中，N表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数，n表示储能电站中电池组总数；Ch_i表示第i个电池组的充放电切换状态，若第i个电池组进行充放电切换，Ch_i取1，若第i个电池组未进行充放电切换，Ch_i取0；

确定如下式的N的取值范围：

N_min≤N≤N_max

其中，N_min表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数下限，N_max表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数上限；若P_ref≥0，N_max＝n-N_d；若P_ref＜0，N_max＝n-N_c；其中，P_ref表示储能电站的出力参考值，floor为向下取整函数，P_m表示电池组的最大功率，N_d表示处于放电状态的电池组数量，N_c表示处于充电状态的电池组数量。

所述根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率包括：

若P_ref＜0，根据下式计算储能电站中参与充电的电池组的数量：

N₁＝N_c+N

其中，N₁表示储能电站中参与充电的电池组的数量，N_c表示处于充电状态的电池组数量；

按照下式确定第j个参与充电的电池组的荷电状态上限和下限：

其中，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态上限，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态下限；ΔSOC_max表示电池组的荷电状态最大变化量，且ΔT表示调度时间间隔，E表示单个电池组的容量；

将N₁个和N₁个按照从高到低的顺序进行排序，排序结果记为 表示排序结果中的第l个参与充电的电池组的荷电状态；

根据确定如下式参与充电的电池组的充电功率判断函数：

其中，F_l表示第l个参与充电的电池组的充电功率判断函数；

将F_l与P_ref比较，若F_l＜P_ref，使l＝l+1重新计算F_l，直至F_l≥P_ref，得到F_l≥P_ref时的l′；

按下式计算参与充电的电池组的功率：

其中，表示第j个参与充电的电池组的功率，表示第l′个参与充电的电池组的荷电状态，F_l′表示第l′个参与充电的电池组的充电功率判断函数。

所述根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差包括：

按下式计算分配功率后第j个参与充电的电池组的荷电状态：

其中，表示分配功率后第j个参与充电的电池组的荷电状态；

根据对储能电站中所有电池组的荷电状态进行更新，若第j个参与充电的电池组在所有电池组中对应为第i个电池组，即可以将SOC_i更新为SOC_i′，且更新后的荷电状态为SOC₁′,SOC₂′,…,SOC_i′,…,SOC_n′，其中SOC_i′表示储能电站整体处于充电状态时第i个电池组更新后的荷电状态；

根据SOC_i′按下式计算所有电池组的荷电状态最小方差：

其中，表示所有电池组的荷电状态最小方差；表示分配功率后所有参与充电的电池组的荷电状态平均值，

所述根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率包括：

若P_ref≥0，根据下式计算储能电站中参与放电的电池组的数量：

N₂＝N_d+N

其中，N₂表示储能电站中参与放电的电池组的数量，N_d表示处于放电状态的电池组数量；

按照下式确定第k个参与放电的电池组的荷电状态上限和下限：

其中，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态上限，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态下限；ΔSOC_max表示电池组的荷电状态最大变化量，且ΔT表示调度时间间隔，E表示单个电池组的容量；

将N₁个和N₁个按照从高到低的顺序进行排序，排序结果记为 表示排序结果中的第q个参与放电的电池组的荷电状态；

根据确定如下式的参与放电的电池组的放电功率判断函数：

其中，G_q表示第q个参与放电的电池组的放电功率判断函数；

将G_q与P_ref比较，若G_q＜P_ref，使q＝q+1重新计算G_q，直至G_q≥P_ref，得到G_q≥P_ref时的q′；

按下式计算参与放电的电池组的功率：

其中，表示第k个参与放电的电池组的功率，表示第q′个参与放电的电池组的荷电状态，G_q′表示第q′个参与放电的电池组的放电功率判断函数。

所述根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差包括：

按下式计算分配功率后第j个参与放电的电池组的荷电状态：

其中，表示分配功率后第j个参与放电的电池组的荷电状态；

根据对储能电站中所有电池组的荷电状态进行更新，若第k个参与放电的电池组在所有电池组中对应为第i个电池组，即可以将SOC_i更新为SOC_i″，且更新后的荷电状态为SOC₁″,SOC₂″,…,SOC_i″,…,SOC_n″，其中SOC_i″表示储能电站整体处于放电状态时第i个电池组更新后的荷电状态；

根据SOC_i″按下式计算所有电池组的荷电状态最小方差：

其中，表示所有电池组的荷电状态最小方差；表示分配功率后所有参与放电的电池组的荷电状态平均值，

所述根据所有电池组的荷电状态最小方差确定储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量包括：

按下式计算储能电站中电池组的荷电状态方差限值：

其中，σ_max ²表示储能电站中电池组的荷电状态方差限值，A_bess表示电池组荷电状态有效区间参数，SOC_max表示电池组的荷电状态上限，SOC_min表示电池组的荷电状态下限；

从中选取小于σ_max ²的荷电状态最小方差，并确定选取的小于σ_max ²的荷电状态最小方差对应的储能电站中进行充放电切换的电池组总数，确定的储能电站中进行充放电切换的电池组总数的最小值作为储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量。

本发明还提供一种储能电站中多电池组功率优化分配装置，包括：

确定模块，用于确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围；

计算模块，用于根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率，并根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差；

分配模块，用于根据所有电池组的荷电状态最小方差确定储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量，并根据储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量按照各个电池组的功率进行功率分配。

所述确定模块具体用于：

按下式计算储能电站中进行充放电切换的电池组总数：

其中，N表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数，n表示储能电站中电池组总数；Ch_i表示第i个电池组的充放电切换状态，若第i个电池组进行充放电切换，Ch_i取1，若第i个电池组未进行充放电切换，Ch_i取0；

确定如下式的N的取值范围：

N_min≤N≤N_max

其中，N_min表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数下限，N_max表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数上限；若P_ref≥0，N_max＝n-N_d；若P_ref＜0，N_max＝n-N_c；其中，P_ref表示储能电站的出力参考值，floor为向下取整函数，P_m表示电池组的最大功率，N_d表示处于放电状态的电池组数量，N_c表示处于充电状态的电池组数量。

所述计算模块具体用于：

若P_ref＜0，根据下式计算储能电站中参与充电的电池组的数量：

N₁＝N_c+N

其中，N₁表示储能电站中参与充电的电池组的数量，N_c表示处于充电状态的电池组数量；

按照下式确定第j个参与充电的电池组的荷电状态上限和下限：

其中，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态上限，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态下限；ΔSOC_max表示电池组的荷电状态最大变化量，且ΔT表示调度时间间隔，E表示单个电池组的容量；

将N₁个和N₁个按照从高到低的顺序进行排序，排序结果记为 表示排序结果中的第l个参与充电的电池组的荷电状态；

根据确定如下式参与充电的电池组的充电功率判断函数：

其中，F_l表示第l个参与充电的电池组的充电功率判断函数；

将F_l与P_ref比较，若F_l＜P_ref，使l＝l+1重新计算F_l，直至F_l≥P_ref，得到F_l≥P_ref时的l′；

按下式计算参与充电的电池组的功率：

其中，表示第j个参与充电的电池组的功率，表示第l′个参与充电的电池组的荷电状态，F_l′表示第l′个参与充电的电池组的充电功率判断函数。

所述计算模块具体用于：

按下式计算分配功率后第j个参与充电的电池组的荷电状态：

其中，表示分配功率后第j个参与充电的电池组的荷电状态；

根据对储能电站中所有电池组的荷电状态进行更新，若第j个参与充电的电池组在所有电池组中对应为第i个电池组，即可以将SOC_i更新为SOC_i′，且更新后的荷电状态为SOC₁′,SOC₂′,…,SOC_i′,…,SOC_n′，其中SOC_i′表示储能电站整体处于充电状态时第i个电池组更新后的荷电状态；

根据SOC_i′按下式计算所有电池组的荷电状态最小方差：

其中，表示所有电池组的荷电状态最小方差；表示分配功率后所有参与充电的电池组的荷电状态平均值，

所述计算模块具体用于：

若P_ref≥0，根据下式计算储能电站中参与放电的电池组的数量：

N₂＝N_d+N

其中，N₂表示储能电站中参与放电的电池组的数量，N_d表示处于放电状态的电池组数量；

按照下式确定第k个参与放电的电池组的荷电状态上限和下限：

其中，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态上限，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态下限；ΔSOC_max表示电池组的荷电状态最大变化量，且ΔT表示调度时间间隔，E表示单个电池组的容量；

将N₁个和N₁个按照从高到低的顺序进行排序，排序结果记为 表示排序结果中的第q个参与放电的电池组的荷电状态；

根据确定如下式的参与放电的电池组的放电功率判断函数：

其中，G_q表示第q个参与放电的电池组的放电功率判断函数；

将G_q与P_ref比较，若G_q＜P_ref，使q＝q+1重新计算G_q，直至G_q≥P_ref，得到G_q≥P_ref时的q′；

按下式计算参与放电的电池组的功率：

其中，表示第k个参与放电的电池组的功率，表示第q′个参与放电的电池组的荷电状态，G_q′表示第q′个参与放电的电池组的放电功率判断函数。

所述根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差包括：

按下式计算分配功率后第j个参与放电的电池组的荷电状态：

其中，表示分配功率后第j个参与放电的电池组的荷电状态；

根据对储能电站中所有电池组的荷电状态进行更新，若第k个参与放电的电池组在所有电池组中对应为第i个电池组，即可以将SOC_i更新为SOC_i″，且更新后的荷电状态为SOC₁″,SOC₂″,…,SOC_i″,…,SOC_n″，其中SOC_i″表示储能电站整体处于放电状态时第i个电池组更新后的荷电状态；

根据SOC_i″按下式计算所有电池组的荷电状态最小方差：

其中，表示所有电池组的荷电状态最小方差；表示分配功率后所有参与放电的电池组的荷电状态平均值，

所述分配模块具体用于：

按下式计算储能电站中电池组的荷电状态方差限值：

其中，σ_max ²表示储能电站中电池组的荷电状态方差限值，A_bess表示电池组荷电状态有效区间参数，SOC_max表示电池组的荷电状态上限，SOC_min表示电池组的荷电状态下限；

从中选取小于σ_max ²的荷电状态最小方差，并确定选取的小于σ_max ²的荷电状态最小方差对应的储能电站中进行充放电切换的电池组总数，确定的储能电站中进行充放电切换的电池组总数的最小值作为储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的储能电站中多电池组功率优化分配方法中，先确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围，然后根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率，并根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差，最后根据所有电池组的荷电状态最小方差确定储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量，并根据储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量按照各个电池组的功率进行功率分配，实现储能电站多个电池组之间功率的合理分配；

本发明通过确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围，计算每种情况下的电池组荷电状态的最小方差，再与储能电站中电池组的荷电状态方差限值进行比较，从所有情况中选取符合条件的电池组最小充放电切换次数，可以有效减少储能电站配合新能源进行平抑波动、削峰填谷、跟踪计划出力时各电池组充放电切换次数，延长电池组使用寿命，从而减小运行费用，提高经济性，同时可以使SOC方差控制在一定范围内，避免了储能电站出力能力的减弱。

附图说明

图1是本发明实施例中储能电站中多电池组功率优化分配方法流程图；

图2是本发明实施例中风电出力及风储出力示意图；

图3是本发明实施例中功率均分时储能电站中电池组荷电状态示意图；

图4是采用本发明实施例中提供的功率优化分配方法时电池组荷电状态和储能电站的荷电状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种储能电站中多电池组功率优化分配方法，具体流程图如图1所示，具体过程如下：

S101：确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围；

S102：根据S101确定的储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率，并根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差；

S103：根据S102计算的所有电池组的荷电状态最小方差确定储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量，并根据储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量按照各个电池组的功率进行功率分配。

上述S101中，确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围具体过程如下：

1)按下式计算储能电站中进行充放电切换的电池组总数：

其中，N表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数，n表示储能电站中电池组总数；Ch_i表示第i个电池组的充放电切换状态，若第i个电池组进行充放电切换，Ch_i取1，若第i个电池组未进行充放电切换，Ch_i取0；

2)确定如下式的N的取值范围：

N_min≤N≤N_max

其中，N_min表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数下限，N_max表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数上限；若P_ref≥0，N_max＝n-N_d；若P_ref＜0，N_max＝n-N_c；其中，P_ref表示储能电站的出力参考值，floor为向下取整函数，P_m表示电池组的最大功率，N_d表示处于放电状态的电池组数量，N_c表示处于充电状态的电池组数量。

上述S102中，根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率具体分为以下两种情况：

情况一：若P_ref＜0，即储能电站整体处于充电状态，计算储能电站整体处于充电状态下参与充电的电池组的功率：

1)根据下式计算储能电站中参与充电的电池组的数量：

N₁＝N_c+N

其中，N₁表示储能电站中参与充电的电池组的数量，N_c表示处于充电状态的电池组数量；

2)按照下式确定第j个参与充电的电池组的荷电状态上限和下限：

其中，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态上限，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态下限；ΔSOC_max表示电池组的荷电状态最大变化量，且ΔT表示调度时间间隔，E表示单个电池组的容量；

3)将N₁个和N₁个按照从高到低的顺序进行排序，排序结果记为 表示排序结果中的第l个参与充电的电池组的荷电状态；

4)根据确定如下式参与充电的电池组的充电功率判断函数：

其中，F_l表示第l个参与充电的电池组的充电功率判断函数；

5)将F_l与P_ref比较，若F_l＜P_ref，使l＝l+1重新计算F_l，直至F_l≥P_ref，得到F_l≥P_ref时的l′；

6)按下式计算参与充电的电池组的功率：

其中，表示第j个参与充电的电池组的功率，表示第l′个参与充电的电池组的荷电状态，F_l′表示第l′个参与充电的电池组的充电功率判断函数。

情况二：若P_ref≥0，即储能电站整体处于放电状态，计算储能电站整体处于放电状态下参与放电的电池组的功率：

1)根据下式计算储能电站中参与放电的电池组的数量：

N₂＝N_d+N

其中，N₂表示储能电站中参与放电的电池组的数量，N_d表示处于放电状态的电池组数量；

2)按照下式确定第k个参与放电的电池组的荷电状态上限和下限：

其中，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态上限，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态下限；ΔSOC_max表示电池组的荷电状态最大变化量，且ΔT表示调度时间间隔，E表示单个电池组的容量；

3)将N₁个和N₁个按照从高到低的顺序进行排序，排序结果记为 表示排序结果中的第q个参与放电的电池组的荷电状态；

4)根据确定如下式的参与放电的电池组的放电功率判断函数：

其中，G_q表示第q个参与放电的电池组的放电功率判断函数；

5)将G_q与P_ref比较，若G_q＜P_ref，使q＝q+1重新计算G_q，直至G_q≥P_ref，得到G_q≥P_ref时的q′；

6)按下式计算参与放电的电池组的功率：

其中，表示第k个参与放电的电池组的功率，表示第q′个参与放电的电池组的荷电状态，G_q′表示第q′个参与放电的电池组的放电功率判断函数。

上述S102中，根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差具体分为以下两种情况：

情况一：若P_ref＜0，即储能电站整体处于充电状态，根据计算所有电池组的荷电状态最小方差：

1)按下式计算分配功率后第j个参与充电的电池组的荷电状态：

其中，表示分配功率后第j个参与充电的电池组的荷电状态；

2)根据对储能电站中所有电池组的荷电状态进行更新，若第j个参与充电的电池组在所有电池组中对应为第i个电池组，即可以将SOC_i更新为SOC_i′，且更新后的荷电状态为SOC₁′,SOC₂′,…,SOC_i′,…,SOC_n′，其中SOC_i′表示储能电站整体处于充电状态时第i个电池组更新后的荷电状态；

3)根据SOC_i′按下式计算所有电池组的荷电状态最小方差：

其中，表示所有电池组的荷电状态最小方差；表示分配功率后所有参与充电的电池组的荷电状态平均值，

情况二：若P_ref≥0，即储能电站整体处于放电状态，根据计算所有电池组的荷电状态最小方差：

1)按下式计算分配功率后第j个参与放电的电池组的荷电状态：

其中，表示分配功率后第j个参与放电的电池组的荷电状态；

2)根据对储能电站中所有电池组的荷电状态进行更新，若第k个参与放电的电池组在所有电池组中对应为第i个电池组，即可以将SOC_i更新为SOC_i″，且更新后的荷电状态为SOC₁″,SOC₂″,…,SOC_i″,…,SOC_n″，其中SOC_i″表示储能电站整体处于放电状态时第i个电池组更新后的荷电状态；

3)根据SOC_i″按下式计算所有电池组的荷电状态最小方差：

其中，表示所有电池组的荷电状态最小方差；表示分配功率后所有参与放电的电池组的荷电状态平均值，

上述S103中，根据所有电池组的荷电状态最小方差确定储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量具体过程如下：

1)按下式计算储能电站中电池组的荷电状态方差限值：

其中，σ_max ²表示储能电站中电池组的荷电状态方差限值，A_bess表示电池组荷电状态有效区间参数，SOC_max表示电池组的荷电状态上限，SOC_min表示电池组的荷电状态下限；

2)从中选取小于σ_max ²的荷电状态最小方差，并确定选取的小于σ_max ²的荷电状态最小方差对应的储能电站中进行充放电切换的电池组总数，确定的储能电站中进行充放电切换的电池组总数的最小值作为储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了储能电站中多电池组功率优化分配装置，这些设备解决问题的原理与储能电站中多电池组功率优化分配方法相似，本发明实施例提供的储能电站中多电池组功率优化分配装置包括确定模块、计算模块和分配模块，下面分别介绍这3个模块的功能；

其中的确定模块，用于确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围；

其中的计算模块，用于根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率，并根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差；

其中的分配模块，用于根据所有电池组的荷电状态最小方差确定储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量，并根据储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量按照各个电池组的功率进行功率分配。

上述的确定模块确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数具体过程如下：

1)按下式计算储能电站中进行充放电切换的电池组总数：

其中，N表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数，n表示储能电站中电池组总数；Ch_i表示第i个电池组的充放电切换状态，若第i个电池组进行充放电切换，Ch_i取1，若第i个电池组未进行充放电切换，Ch_i取0；

2)确定如下式的N的取值范围：

N_min≤N≤N_max

其中，N_min表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数下限，N_max表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数上限；若P_ref≥0，N_max＝n-N_d；若P_ref＜0，N_max＝n-N_c；其中，P_ref表示储能电站的出力参考值，floor为向下取整函数，P_m表示电池组的最大功率，N_d表示处于放电状态的电池组数量，N_c表示处于充电状态的电池组数量。

上述的计算模块根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率分为以下两种情况：

情况一：若P_ref＜0，即储能电站整体处于充电状态，计算模块按下以下过程计算储能电站整体处于充电状态下参与充电的电池组的功率：

1)根据下式计算储能电站中参与充电的电池组的数量：

N₁＝N_c+N

其中，N₁表示储能电站中参与充电的电池组的数量，N_c表示处于充电状态的电池组数量；

2)按照下式确定第j个参与充电的电池组的荷电状态上限和下限：

其中，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态上限，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态下限；ΔSOC_max表示电池组的荷电状态最大变化量，且ΔT表示调度时间间隔，E表示单个电池组的容量；

3)将N₁个和N₁个按照从高到低的顺序进行排序，排序结果记为 表示排序结果中的第l个参与充电的电池组的荷电状态；

4)根据确定如下式参与充电的电池组的充电功率判断函数：

其中，F_l表示第l个参与充电的电池组的充电功率判断函数；

5)将F_l与P_ref比较，若F_l＜P_ref，使l＝l+1重新计算F_l，直至F_l≥P_ref，得到F_l≥P_ref时的l′；

6)按下式计算参与充电的电池组的功率：

其中，表示第j个参与充电的电池组的功率，表示第l′个参与充电的电池组的荷电状态，F_l′表示第l′个参与充电的电池组的充电功率判断函数。

情况二：若P_ref≥0，即储能电站整体处于放电状态，计算模块按下以下过程计算储能电站整体处于放电状态下参与充电的电池组的功率：

1)根据下式计算储能电站中参与放电的电池组的数量：

N₂＝N_d+N

其中，N₂表示储能电站中参与放电的电池组的数量，N_d表示处于放电状态的电池组数量；

2)按照下式确定第k个参与放电的电池组的荷电状态上限和下限：

其中，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态上限，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态下限；ΔSOC_max表示电池组的荷电状态最大变化量，且ΔT表示调度时间间隔，E表示单个电池组的容量；

3)将N₁个和N₁个按照从高到低的顺序进行排序，排序结果记为 表示排序结果中的第q个参与放电的电池组的荷电状态；

4)根据确定如下式的参与放电的电池组的放电功率判断函数：

其中，G_q表示第q个参与放电的电池组的放电功率判断函数；

5)将G_q与P_ref比较，若G_q＜P_ref，使q＝q+1重新计算G_q，直至G_q≥P_ref，得到G_q≥P_ref时的q′；

6)按下式计算参与放电的电池组的功率：

其中，表示第k个参与放电的电池组的功率，表示第q′个参与放电的电池组的荷电状态，G_q′表示第q′个参与放电的电池组的放电功率判断函数。

上述计算模块根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差分为以下两种情况：

情况一：若P_ref＜0，即储能电站整体处于充电状态，计算模块根据按照下述过程计算所有电池组的荷电状态最小方差：

1)按下式计算分配功率后第j个参与充电的电池组的荷电状态：

其中，表示分配功率后第j个参与充电的电池组的荷电状态；

2)根据对储能电站中所有电池组的荷电状态进行更新，若第j个参与充电的电池组在所有电池组中对应为第i个电池组，即可以将SOC_i更新为SOC_i′，且更新后的荷电状态为SOC₁′,SOC₂′,…,SOC_i′,…,SOC_n′，其中SOC_i′表示储能电站整体处于充电状态时第i个电池组更新后的荷电状态；

3)根据SOC_i′按下式计算所有电池组的荷电状态最小方差：

其中，表示所有电池组的荷电状态最小方差；表示分配功率后所有参与充电的电池组的荷电状态平均值，

情况二：若P_ref≥0，即储能电站整体处于放电状态，计算模块根据按下下述过程计算所有电池组的荷电状态最小方差：

1)按下式计算分配功率后第j个参与放电的电池组的荷电状态：

其中，表示分配功率后第j个参与放电的电池组的荷电状态；

2)根据对储能电站中所有电池组的荷电状态进行更新，若第k个参与放电的电池组在所有电池组中对应为第i个电池组，即可以将SOC_i更新为SOC_i″，且更新后的荷电状态为SOC₁″,SOC₂″,…,SOC_i″,…,SOC_n″，其中SOC_i″表示储能电站整体处于放电状态时第i个电池组更新后的荷电状态；

3)根据SOC_i″按下式计算所有电池组的荷电状态最小方差：

其中，表示所有电池组的荷电状态最小方差；表示分配功率后所有参与放电的电池组的荷电状态平均值，

上述的分配模块根据所有电池组的荷电状态最小方差确定储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量具体过程如下：

1)按下式计算储能电站中电池组的荷电状态方差限值：

其中，σ_max ²表示储能电站中电池组的荷电状态方差限值，A_bess表示电池组荷电状态有效区间参数，SOC_max表示电池组的荷电状态上限，SOC_min表示电池组的荷电状态下限；

2)从中选取小于σ_max ²的荷电状态最小方差，并确定选取的小于σ_max ²的荷电状态最小方差对应的储能电站中进行充放电切换的电池组总数，确定的储能电站中进行充放电切换的电池组总数的最小值作为储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量。

下面结合附图说明本发明实施例采取的储能电站中多电池组功率优化分配方法的有效性：

某10MW风电场配备有3MW×1h的储能电站，由6组500kW×1h的储能模块组成，荷电状态允许最大值为80％，荷电状态允许最小值为20％，应用一阶惯性滤波法平抑风电出力波动。设定储能电站各电池组初始荷电状态均为50％，滤波时间常数为20，调度时间间隔为1min，一天分为1440个调度时段，风电出力及风储出力如图2所示，图2中的虚线表示风电出力，实线表示风储出力。从图2可以看出，由于风电出力的不确定性，储能电站必须频繁充放电以平抑风功率波动，这会影响电池的使用寿命。

图3为功率均分情况下储能电站中电池组荷电状态示意图，在功率均分情况下，各电池组功率和荷电状态均相同，充放电切换情况一致。

采用本发明实施例提供的储能电站中多电池组功率优化分配方法，如图4所示的储能电站中电池组荷电状态示意图，设A_bess为90％，可以得到如图4所示的各电池组荷电状态及储能电站荷电状态，图4中的虚线表示各电池组的荷电状态，实线表示储能电站的荷电状态。使用功率均分策略时各电池组充放电切换次数之和为528次，使用本发明实施例提供的多电池组功率优化分配方法时各电池组充放电切换次数之和为102次，对切换次数的减小效果明显，并且储能电站的荷电状态和功率均分时基本无差异，即储能电站整体的出力几乎没有受到影响。

为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (14)

1.一种储能电站中多电池组功率优化分配方法，其特征在于，包括：

确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围；

根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率，并根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差；

根据所有电池组的荷电状态最小方差确定储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量，并根据储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量按照各个电池组的功率进行功率分配。

2.根据权利要求1所述的储能电站中多电池组功率优化分配方法，其特征在于，所述确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围包括：

按下式计算储能电站中进行充放电切换的电池组总数：

<mrow> <mi>N</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msub> <mi>Ch</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow>

其中，N表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数，n表示储能电站中电池组总数；Ch_i表示第i个电池组的充放电切换状态，若第i个电池组进行充放电切换，Ch_i取1，若第i个电池组未进行充放电切换，Ch_i取0；

确定如下式的N的取值范围：

N_min≤N≤N_max

其中，N_min表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数下限，N_max表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数上限；若P_ref≥0，N_max＝n-N_d；若P_ref＜0，N_max＝n-N_c；其中，P_ref表示储能电站的出力参考值，floor为向下取整函数，P_m表示电池组的最大功率，N_d表示处于放电状态的电池组数量，N_c表示处于充电状态的电池组数量。

3.根据权利要求2所述的储能电站中多电池组功率优化分配方法，其特征在于，所述根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率包括：

若P_ref＜0，根据下式计算储能电站中参与充电的电池组的数量：

N₁＝N_c+N

其中，N₁表示储能电站中参与充电的电池组的数量，N_c表示处于充电状态的电池组数量；

按照下式确定第j个参与充电的电池组的荷电状态上限和下限：

<mrow> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> </mrow>

<mrow> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> </mrow>

其中，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态上限，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态下限；ΔSOC_max表示电池组的荷电状态最大变化量，且ΔT表示调度时间间隔，E表示单个电池组的容量；

将N₁个和N₁个按照从高到低的顺序进行排序，排序结果记为 表示排序结果中的第l个参与充电的电池组的荷电状态；

根据确定如下式参与充电的电池组的充电功率判断函数：

<mrow> <msub> <mi>F</mi> <mi>l</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mn>1</mn> </msub> </munderover> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>S</mi> <mi>l</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>E</mi> </mrow> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中，F_l表示第l个参与充电的电池组的充电功率判断函数；

将F_l与P_ref比较，若F_l＜P_ref，使l＝l+1重新计算F_l，直至F_l≥P_ref，得到F_l≥P_ref时的l′；

按下式计算参与充电的电池组的功率：

<mrow> <msubsup> <mi>P</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>S</mi> <msup> <mi>l</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>E</mi> </mrow> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>F</mi> <mi>l</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> </mrow>

其中，表示第j个参与充电的电池组的功率，表示第l′个参与充电的电池组的荷电状态，F_l′表示第l′个参与充电的电池组的充电功率判断函数。

4.根据权利要求3所述的储能电站中多电池组功率优化分配方法，其特征在于，所述根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差包括：

按下式计算分配功率后第j个参与充电的电池组的荷电状态：

<mrow> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>j</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mi>e</mi> <mi>w</mi> <mi>C</mi> </mrow> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>P</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> <mi>E</mi> </mfrac> </mrow>

其中，表示分配功率后第j个参与充电的电池组的荷电状态；

根据对储能电站中所有电池组的荷电状态进行更新，若第j个参与充电的电池组在所有电池组中对应为第i个电池组，即可以将SOC_i更新为SOC_i′，且更新后的荷电状态为SOC₁′,SOC₂′,…,SOC_i′,…,SOC_n′，其中SOC_i′表示储能电站整体处于充电状态时第i个电池组更新后的荷电状态；

根据SOC_i′按下式计算所有电池组的荷电状态最小方差：

<mrow> <msubsup> <mi>&amp;sigma;</mi> <mi>N</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>i</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>-</mo> <msup> <mover> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>C</mi> </mrow> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow>

其中，表示所有电池组的荷电状态最小方差；表示分配功率后所有参与充电的电池组的荷电状态平均值，

5.根据权利要求2所述的储能电站中多电池组功率优化分配方法，其特征在于，所述根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率包括：

若P_ref≥0，根据下式计算储能电站中参与放电的电池组的数量：

N₂＝N_d+N

其中，N₂表示储能电站中参与放电的电池组的数量，N_d表示处于放电状态的电池组数量；

按照下式确定第k个参与放电的电池组的荷电状态上限和下限：

<mrow> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> </mrow>

<mrow> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> </mrow>

其中，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态上限，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态下限；ΔSOC_max表示电池组的荷电状态最大变化量，且ΔT表示调度时间间隔，E表示单个电池组的容量；

将N₁个和N₁个按照从高到低的顺序进行排序，排序结果记为 表示排序结果中的第q个参与放电的电池组的荷电状态；

根据确定如下式的参与放电的电池组的放电功率判断函数：

<mrow> <msub> <mi>G</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mn>1</mn> </msub> </munderover> <mfrac> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>S</mi> <mi>q</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>E</mi> </mrow> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中，G_q表示第q个参与放电的电池组的放电功率判断函数；

将G_q与P_ref比较，若G_q＜P_ref，使q＝q+1重新计算G_q，直至G_q≥P_ref，得到G_q≥P_ref时的q′；

按下式计算参与放电的电池组的功率：

<mrow> <msubsup> <mi>P</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>S</mi> <msup> <mi>q</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>E</mi> </mrow> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>G</mi> <msup> <mi>q</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> </msub> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> </mrow>

其中，表示第k个参与放电的电池组的功率，表示第q′个参与放电的电池组的荷电状态，G_q′表示第q′个参与放电的电池组的放电功率判断函数。

6.根据权利要求5所述的储能电站中多电池组功率优化分配方法，其特征在于，所述根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差包括：

按下式计算分配功率后第j个参与放电的电池组的荷电状态：

<mrow> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>k</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mi>e</mi> <mi>w</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>P</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> <mi>E</mi> </mfrac> </mrow>

其中，表示分配功率后第j个参与放电的电池组的荷电状态；

根据对储能电站中所有电池组的荷电状态进行更新，若第k个参与放电的电池组在所有电池组中对应为第i个电池组，即可以将SOC_i更新为SOC_i″，且更新后的荷电状态为SOC₁″,SOC₂″,…,SOC_i″,…,SOC_n″，其中SOC_i″表示储能电站整体处于放电状态时第i个电池组更新后的荷电状态；

根据SOC_i″按下式计算所有电池组的荷电状态最小方差：

<mrow> <msubsup> <mi>&amp;sigma;</mi> <mi>N</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>i</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mo>-</mo> <msup> <mover> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>C</mi> </mrow> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow>

其中，表示所有电池组的荷电状态最小方差；表示分配功率后所有参与放电的电池组的荷电状态平均值，

7.根据权利要求4或6所述的储能电站中多电池组功率优化分配方法，其特征在于，所述根据所有电池组的荷电状态最小方差确定储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量包括：

按下式计算储能电站中电池组的荷电状态方差限值：

<mrow> <msup> <msub> <mi>&amp;sigma;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>=</mo> <msup> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>A</mi> <mrow> <mi>b</mi> <mi>e</mi> <mi>s</mi> <mi>s</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> <mo>(</mo> <msub> <mi>SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>4</mn> </mfrac> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow>

其中，σ_max ²表示储能电站中电池组的荷电状态方差限值，A_bess表示电池组荷电状态有效区间参数，SOC_max表示电池组的荷电状态上限，SOC_min表示电池组的荷电状态下限；

从中选取小于σ_max ²的荷电状态最小方差，并确定选取的小于σ_max ²的荷电状态最小方差对应的储能电站中进行充放电切换的电池组总数，确定的储能电站中进行充放电切换的电池组总数的最小值作为储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量。

8.一种储能电站中多电池组功率优化分配装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于确定储能电站中进行充放电切换的电池组总数及其取值范围；

计算模块，用于根据储能电站中进行充放电切换的电池组总数计算各个电池组的功率，并根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差；

分配模块，用于根据所有电池组的荷电状态最小方差确定储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量，并根据储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量按照各个电池组的功率进行功率分配。

9.根据权利要求8所述的储能电站中多电池组功率优化分配装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：

按下式计算储能电站中进行充放电切换的电池组总数：

<mrow> <mi>N</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msub> <mi>Ch</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow>

其中，N表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数，n表示储能电站中电池组总数；Ch_i表示第i个电池组的充放电切换状态，若第i个电池组进行充放电切换，Ch_i取1，若第i个电池组未进行充放电切换，Ch_i取0；

确定如下式的N的取值范围：

N_min≤N≤N_max

其中，N_min表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数下限，N_max表示储能电站中进行充放电切换的电池组总数上限；若P_ref≥0，N_max＝n-N_d；若P_ref＜0，N_max＝n-N_c；其中，P_ref表示储能电站的出力参考值，floor为向下取整函数，P_m表示电池组的最大功率，N_d表示处于放电状态的电池组数量，N_c表示处于充电状态的电池组数量。

10.根据权利要求9所述的储能电站中多电池组功率优化分配装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：

若P_ref＜0，根据下式计算储能电站中参与充电的电池组的数量：

N₁＝N_c+N

其中，N₁表示储能电站中参与充电的电池组的数量，N_c表示处于充电状态的电池组数量；

按照下式确定第j个参与充电的电池组的荷电状态上限和下限：

<mrow> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mi>min</mi> </mrow> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> </mrow>

<mrow> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> </mrow>

其中，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态上限，表示第j个参与充电的电池组的荷电状态下限；ΔSOC_max表示电池组的荷电状态最大变化量，且ΔT表示调度时间间隔，E表示单个电池组的容量；

将N₁个和N₁个按照从高到低的顺序进行排序，排序结果记为 表示排序结果中的第l个参与充电的电池组的荷电状态；

根据确定如下式参与充电的电池组的充电功率判断函数：

<mrow> <msub> <mi>F</mi> <mi>l</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mn>1</mn> </msub> </munderover> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>S</mi> <mi>l</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>E</mi> </mrow> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中，F_l表示第l个参与充电的电池组的充电功率判断函数；

将F_l与P_ref比较，若F_l＜P_ref，使l＝l+1重新计算F_l，直至F_l≥P_ref，得到F_l≥P_ref时的l′；

按下式计算参与充电的电池组的功率：

<mrow> <msubsup> <mi>P</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>S</mi> <msup> <mi>l</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>E</mi> </mrow> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>F</mi> <mi>l</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> </mrow>

其中，表示第j个参与充电的电池组的功率，表示第l′个参与充电的电池组的荷电状态，F_l′表示第l′个参与充电的电池组的充电功率判断函数。

11.根据权利要求10所述的储能电站中多电池组功率优化分配装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：

按下式计算分配功率后第j个参与充电的电池组的荷电状态：

<mrow> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>j</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mi>e</mi> <mi>w</mi> <mi>C</mi> </mrow> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>P</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> </msubsup> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> <mi>E</mi> </mfrac> </mrow>

其中，表示分配功率后第j个参与充电的电池组的荷电状态；

根据对储能电站中所有电池组的荷电状态进行更新，若第j个参与充电的电池组在所有电池组中对应为第i个电池组，即可以将SOC_i更新为SOC_i′，且更新后的荷电状态为SOC₁′,SOC₂′,…,SOC_i′,…,SOC_n′，其中SOC_i′表示储能电站整体处于充电状态时第i个电池组更新后的荷电状态；

根据SOC_i′按下式计算所有电池组的荷电状态最小方差：

<mrow> <msubsup> <mi>&amp;sigma;</mi> <mi>N</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>i</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>-</mo> <msup> <mover> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>C</mi> </mrow> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow>

其中，表示所有电池组的荷电状态最小方差；表示分配功率后所有参与充电的电池组的荷电状态平均值，

12.根据权利要求9所述的储能电站中多电池组功率优化分配装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：

若P_ref≥0，根据下式计算储能电站中参与放电的电池组的数量：

N₂＝N_d+N

其中，N₂表示储能电站中参与放电的电池组的数量，N_d表示处于放电状态的电池组数量；

按照下式确定第k个参与放电的电池组的荷电状态上限和下限：

<mrow> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> </mrow>

<mrow> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> </mrow>

其中，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态上限，表示第k个参与放电的电池组的荷电状态下限；ΔSOC_max表示电池组的荷电状态最大变化量，且ΔT表示调度时间间隔，E表示单个电池组的容量；

将N₁个和N₁个按照从高到低的顺序进行排序，排序结果记为 表示排序结果中的第q个参与放电的电池组的荷电状态；

根据确定如下式的参与放电的电池组的放电功率判断函数：

<mrow> <msub> <mi>G</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mn>1</mn> </msub> </munderover> <mfrac> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>S</mi> <mi>q</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>E</mi> </mrow> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中，G_q表示第q个参与放电的电池组的放电功率判断函数；

将G_q与P_ref比较，若G_q＜P_ref，使q＝q+1重新计算G_q，直至G_q≥P_ref，得到G_q≥P_ref时的q′；

按下式计算参与放电的电池组的功率：

<mrow> <msubsup> <mi>P</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>S</mi> <msup> <mi>q</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>E</mi> </mrow> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>G</mi> <msup> <mi>q</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> </msub> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> </mrow>

其中，表示第k个参与放电的电池组的功率，表示第q′个参与放电的电池组的荷电状态，G_q′表示第q′个参与放电的电池组的放电功率判断函数。

13.根据权利要求12所述的储能电站中多电池组功率优化分配装置，其特征在于，所述根据各个电池组的功率计算所有电池组的荷电状态最小方差包括：

按下式计算分配功率后第j个参与放电的电池组的荷电状态：

<mrow> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>k</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mi>e</mi> <mi>w</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>P</mi> <mi>k</mi> <mi>D</mi> </msubsup> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> </mrow> <mi>E</mi> </mfrac> </mrow>

其中，表示分配功率后第j个参与放电的电池组的荷电状态；

根据对储能电站中所有电池组的荷电状态进行更新，若第k个参与放电的电池组在所有电池组中对应为第i个电池组，即可以将SOC_i更新为SOC_i″，且更新后的荷电状态为SOC₁″,SOC₂″,…,SOC_i″,…,SOC_n″，其中SOC_i″表示储能电站整体处于放电状态时第i个电池组更新后的荷电状态；

根据SOC_i″按下式计算所有电池组的荷电状态最小方差：

<mrow> <msubsup> <mi>&amp;sigma;</mi> <mi>N</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>SOC</mi> <mi>i</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mo>-</mo> <msup> <mover> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>C</mi> </mrow> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow>

其中，表示所有电池组的荷电状态最小方差；表示分配功率后所有参与放电的电池组的荷电状态平均值，

14.根据权利要求11或13所述的储能电站中多电池组功率优化分配装置，其特征在于，所述分配模块具体用于：

按下式计算储能电站中电池组的荷电状态方差限值：

<mrow> <msup> <msub> <mi>&amp;sigma;</mi> <mi>max</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>=</mo> <msup> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>A</mi> <mrow> <mi>b</mi> <mi>e</mi> <mi>s</mi> <mi>s</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> <mo>(</mo> <msub> <mi>SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>SOC</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>4</mn> </mfrac> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow>

其中，σ_max ²表示储能电站中电池组的荷电状态方差限值，A_bess表示电池组荷电状态有效区间参数，SOC_max表示电池组的荷电状态上限，SOC_min表示电池组的荷电状态下限；

从中选取小于σ_max ²的荷电状态最小方差，并确定选取的小于σ_max ²的荷电状态最小方差对应的储能电站中进行充放电切换的电池组总数，确定的储能电站中进行充放电切换的电池组总数的最小值作为储能电站中进行充放电切换的电池组的最优数量。