CN109066743B - 一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统 - Google Patents

一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109066743B
CN109066743B CN201810891515.3A CN201810891515A CN109066743B CN 109066743 B CN109066743 B CN 109066743B CN 201810891515 A CN201810891515 A CN 201810891515A CN 109066743 B CN109066743 B CN 109066743B
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy storage
battery energy
soc
output
storage system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810891515.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109066743A (zh
Inventor
李相俊
祈希
盛兴
王上行
贾学翠
杨水丽
马会萌
李建林
胡娟
王晓清
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Original Assignee
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI, State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd filed Critical China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority to CN201810891515.3A priority Critical patent/CN109066743B/zh
Publication of CN109066743A publication Critical patent/CN109066743A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109066743B publication Critical patent/CN109066743B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0022—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统，所述方法和系统通过计算每个电池储能系统的初始目标功率，电网的功率需求值，以及根据电池储能系统实时的荷电状态而确定的工作区间和出力状态，确定将处于不出力状态的电池系统的初始目标功率分配给增量出力状态的电池储能系统的出力增量，并最终确定每个单机电池储能系统的出力参考值。本发明实了现多机并联的电池储能系统在充电和放电时对其荷电状态的调整，与现有的虚拟同步机技术相比，针对不同的电池储能单元之间SOC的不同，提出考虑SOC的控制策略，有效解决了多机并联的电池储能系统之间SOC不均衡的问题，同时避免了储能系统的过充和过放。

Description

一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统
技术领域
本发明涉及电气工程领域，并且更具体地，涉及一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统。
背景技术
为促进能源产业优化升级，实现清洁低碳发展，近年来，我国大力发展清洁能源，风电、光伏实现跨越式大发展，新能源装机容量占比日益提高。然而，在清洁能源高速发展的同时，波动性、间歇式新能源的并网给电网的正常运行，安全控制等诸多方面带来了不利影响，极大地限制了清洁能源的有效利用。电池储能电站可与分布/集中式新能源发电联合应用，是解决新能源发电并网问题的有效途径之一。
目前常规逆变器的并网控制策略，比如PQ控制、V/f控制、Droop下垂控制等都难以解决光伏逆变器惯性缺乏的问题，使其难以参与电网电压和频率的调节，这些都给配电网和微电网的安全稳定运行带来了巨大的挑战。
传统的电流源型并网逆变控制响应速度快，但缺乏转动惯量，难以参与电网调节，也无法提供独立的电压支撑。借鉴电力系统的运行经验，控制逆变器模拟同步发电机的机械特性和电磁特性，使其具有电力系统中同步电机的外特性，这就是虚拟同步机(virtualSynchronous Generator，VSG)技术的基本思想。
大规模电池储能系统的电池单体数量将达到十万级，储能单元不一致性变差的概率将大幅增加，运维难度进一步加大。为保证电池系统具有良好的性能及较长的使用寿命，需要对电池系统进行有效地管理与控制。但是现有的虚拟同步机控制策略中没有将储能电池荷电状态SOC考虑其中，因此在控制策略中应充分的考虑蓄电池的荷电状态，对蓄电池充放电进行优化控制，就成为一个亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决背景技术中存在的现有新能源发电并网控制策略中未考虑储能系统荷电状态的技术问题，本发明提供一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法，所述多机并联的电池储能系统由n个单机电池储能系统并联后构成，所述方法包括：
步骤1、根据单机电池储能系统的荷电状态SOC的范围，将SOC划分为5个工作区间，其中，所述5个工作区间分别为越下限区、低限值区、正常工作区、高限值区和越上限区；
步骤2、采集多机并联的电池储能系统接入的电网的公共节点的频率，根据公共节点处频率差值Δf计算电网的功率需求值Pall-BESS，其中所述频率差值Δf是公共处点处实际频率与额定频率的差值；
步骤3、根据每个单机电池储能系统的额定容量Ci、初始荷电状态
Figure GDA0003295166820000021
和电网的功率需求值Pall-BESS确定每个单机电池储能系统的初始目标功率值Pi-taget，其中，2≤i≤n；
步骤4、检测每个单机电池储能系统在t-1时刻的荷电状态SOCi(t-1)，确定每个单机电池储能系统所处的工作区间，并确定处于越下限区的单机电池储能系统是a个，处于低限值区的单机电池储能系统是b个、处于正常工作区的单机电池储能系统是c个，处于高限值区的单机电池储能系统是d个，处于越上限区的单机电池储能系统是e个，其中，a、b、c、d、e之和等于n，2≤i≤n；
步骤5、根据电网的功率需求值Pall-BESS和单机电池储能系统所处的工作区间确定每个单机电池储能系统的出力状态，所述出力状态包括不出力、正常出力和增量出力；
步骤6、根据不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率计算所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp；
步骤7、根据所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp、每个增量出力状态的单机电池储能系统的额定功率Pi-rated和初始目标功率Pi-taget以及采用模糊控制器确定的调节系数∝计算每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi；
步骤8、根据单机电池储能系统的出力状态和初始目标功率值Pi-taget计算每个单机电池储能系统的出力参考值Pi-ref。
进一步地，根据单机电池储能系统的荷电状态SOC的范围，将SOC划分为5个工作区间包括：
越下限区的SOC的范围为0≤SOCi(t)≤SOCmin；
低限值区的SOC的范围为SOCmin＜SOCi(t)≤SOCi_down；
正常工作区的SOC的范围为SOCi_down＜SOCi(t)≤SOCi_up；
高限值区的SOC的范围为SOCi_up＜SOCi(t)＜SOCmax；
越上限区的SOC的范围为SOCmax≤SOCi(t)≤1；
其中，SOCi(t)是第i个单机电池储能系统在t时刻的SOC，SOCmin和SOCmax分别为单机电池储能系统所允许的SOC的最小值和最大值，SOCi_down和SOCi_up是为了对单机电池储能系统的SOC进行工作区间的划分而设置的参数，其大小满足下列条件：
0≤SOCmin＜SOCi_down＜SOCi_up＜SOCmax≤1。
进一步地，所述根据公共节点处频率差值Δf计算电网的功率需求值Pall-BESS的公式为：
Figure GDA0003295166820000031
式中，fmax和fmin分别为电网允许的频率最大值和最小值，Pi-rated是第i个单机电池储能系统的额定功率。
进一步地，所述根据每个单机电池储能系统的额定容量Ci、初始荷电状态
Figure GDA0003295166820000032
和电网的功率需求值Pall-BESS确定每个单机电池储能系统的初始目标功率值Pi-taget包括：
当Pall-BESS＞0时，计算公式为：
Figure GDA0003295166820000041
当Pall-BESS＜0时，
Figure GDA0003295166820000042
进一步地，根据电网的功率需求值Pall-BESS和单机电池储能系统所处的工作区间确定每个单机电池储能系统的出力状态，所述出力状态包括不出力、正常出力和增量出力包括：
当Pall-BESS＞0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统的出力状态为不出力，处于低限值区的b个单机电池储能系统和处于正常工作区的c个单机电池储能系统的出力状态为正常出力，处于高限值区的d个单机电池储能系统和处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态是增量出力；
当Pall-BESS＜0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统和处于低限值区的b个单机电池储能系统的出力状态为增量出力，处于正常工作区的c个单机电池储能系统和处于高限值区的d个单机电池储能系统的出力状态为正常出力，处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态是不出力。
进一步地，所述根据不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率Pi-taget计算所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp包括：
当Pall-BESS＞0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统的出力状态为不出力，计算所述a个单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp的公式为：
Figure GDA0003295166820000043
当Pall-BESS＜0时，处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态为不出力，所述e个单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp的计算公式为：
Figure GDA0003295166820000044
进一步地，根据所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp、每个增量出力状态的单机电池储能系统的额定功率Pi-rated和初始目标功率Pi-taget以及采用模糊控制器确定的调节系数∝计算每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi的计算公式为：
Δpi＝∝(Pi-rated-Pi-taget)
其中，当Pall-BESS＞0时，0≤i≤d+e，当Pall-BESS＜0时，0≤i≤a+b，且每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi之和等于Δp。
进一步地，采用模糊控制器确定出力增量调节系数∝包括：
当Pall-BESS＞0时，将处于增量出力状态的单机电池储能系统实时测得的荷电状态SOCi(t-1)作为模糊控制的输入，基本论域为[SOCi_up，SOCmax，1]，定义3个模糊量{小(S)、中(M)、大(B)}，取调节系数∝作为输出，基本论域为[0，1]，定义3个模糊量：{正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)}，其模糊规则为：当SOCi(t-1)越大时，系数∝也应越大，以增大单机电池储能系统的放电功率；
当Pall-BESS＜0时，将处于增量出力状态的单机电池储能系统实时测得的荷电状态SOCi(t-1)作为模糊控制的输入，基本论域为[0，SOCmin，SOCi_down]，定义3个模糊量：{小(S)、中(M)、大(B)}，取系数∝作为输出，基本论域为[-1，0]，定义3个模糊量：{负小(NS)、负中(NM)、负大(NB)}，其模糊规则为：当SOCi(t-1)越小时，系数∝的绝对值也应越大，以增大单机电池储能系统的充电功率。
进一步地，所述模糊控制器采用加权平均法解模糊以得到调节系数∝的精确量。
进一步地，所述根据单机电池储能系统的出力状态和初始目标功率值Pi-taget计算每个单机电池储能系统的出力参考值Pi-ref包括：
当单机电池储能系统的出力状态是正常出力时，其出力参考值Pi-ref的计算公式为：
Pi-ref＝Pi-taget；
当单机电池储能系统的出力状态是增量出力时，其出力参考值Pi-ref的计算公式为：
Pi-ref＝Pi-taget+Δpi。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种多机并联的电池储能系统自适应控制系统，所述系统包括：
并联的n个单机电池储能系统，其用于进行储能并向电网提供电能；
数据采集单元，其用于实时采集每个单机电池储能系统的SOC，多机并联的电池储能系统接入的电网的公共节点的频率；
工作区间划分单元，其用于根据每个单机电池储能系统的SOC的范围，将SOC划分为5个工作区间，其中，所述5个工作区间分别为越下限区、低限值区、正常工作区、高限值区和越上限区；
第一功率计算单元，其用于根据多机并联的电池储能系统接入的电网的公共节点的频率计算公共节点处频率差值Δf，并根据所述频率差值Δf计算电网的功率需求值Pall-BESS，其中所述频率差值Δf是公共处点处实际频率与额定频率的差值；
第二功率计算单元，其用于根据每个单机电池储能系统的额定容量Ci、初始荷电状态
Figure GDA0003295166820000061
和电网的功率需求值Pall-BESS确定每个单机电池储能系统的初始目标功率值Pi-taget，其中，2≤i≤n；
工作区间确定单元，其用于检测每个单机电池储能系统在t-1时刻的荷电状态SOCi(t-1)，确定每个单机电池储能系统所处的工作区间，并确定处于越下限区的单机电池储能系统是a个，处于低限值区的单机电池储能系统是b个、处于正常工作区的单机电池储能系统是c个，处于高限值区的单机电池储能系统是d个，处于越上限区的单机电池储能系统是e个，其中，a、b、c、d、e之和等于n，2≤i≤n；
出力状态确定单元，其用于根据电网的功率需求值Pall-BESS和单机电池储能系统所处的工作区间确定每个单机电池储能系统的出力状态，所述出力状态包括不出力、正常出力和增量出力；
第三功率计算单元，其用于根据不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率Pi-taget计算所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp；
第四功率计算单元，其用于根据所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp、每个增量出力状态的单机电池储能系统的额定功率Pi-rated和初始目标功率Pi-taget以及采用模糊控制器确定的调节系数∝计算每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi；
第五功率计算单元，其用于根据单机电池储能系统的出力状态和初始目标功率值Pi-taget计算每个单机电池储能系统的出力参考值Pi-ref。
进一步地，所述工作区间划分单元将每个单机电池储能系统的SOC划分为5个工作区间包括：
越下限区的SOC的范围为0≤SOCi(t)≤SOCmin；
低限值区的SOC的范围为SOCmin＜SOCi(t)≤SOCi_down；
正常工作区的SOC的范围为SOCi_down＜SOCi(t)≤SOCi_up；
高限值区的SOC的范围为SOCi_up＜SOCi(t)＜SOCmax；
越上限区的SOC的范围为SOCmax≤SOCi(t)≤1；
其中，SOCi(t)是第i个单机电池储能系统在t时刻的SOC，SOCmin和SOCmax分别为单机电池储能系统所允许的SOC的最小值和最大值，SOCi_down和SOCi_up是为了对单机电池储能系统的SOC进行工作区间的划分而设置的参数，其大小满足下列条件：
0≤SOCmin＜SOCi_down＜SOCi_up＜SOCmax≤1。
进一步地，所述第一功率计算单元根据公共节点处频率差值Δf计算电网的功率需求值Pall-BESS的公式为：
Figure GDA0003295166820000071
式中，fmax和fmin分别为电网允许的频率最大值和最小值，Pi-rated是第i个单机电池储能系统的额定功率。
进一步地，所述第二功率计算单元根据每个单机电池储能系统的额定容量Ci、初始荷电状态
Figure GDA0003295166820000072
和电网的功率需求值Pall-BESS确定每个单机电池储能系统的初始目标功率值Pi-taget的公式为：
当Pall-BESS＞0时，计算公式为：
Figure GDA0003295166820000073
当Pall-BESS＜0时，
Figure GDA0003295166820000081
进一步地，所述出力状态确定单元根据电网的功率需求值Pall-BESS和单机电池储能系统所处的工作区间确定每个单机电池储能系统的出力状态，所述出力状态包括不出力、正常出力和增量出力包括：
当Pall-BESS＞0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统的出力状态为不出力，处于低限值区的b个单机电池储能系统和处于正常工作区的c个单机电池储能系统的出力状态为正常出力，处于高限值区的d个单机电池储能系统和处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态是增量出力；
当Pall-BESS＜0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统和处于低限值区的b个单机电池储能系统的出力状态为增量出力，处于正常工作区的c个单机电池储能系统和处于高限值区的d个单机电池储能系统的出力状态为正常出力，处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态是不出力。
进一步地，所述第三功率计算单元根据不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率Pi-taget计算所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp包括：
当Pall-BESS＞0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统的出力状态为不出力，计算所述a个单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp的公式为：
Figure GDA0003295166820000082
当Pall-BESS＜0时，处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态为不出力，所述e个单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp的计算公式为：
Figure GDA0003295166820000083
进一步地，所述第四功率计算单元根据所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp、每个增量出力状态的单机电池储能系统的额定功率Pi-rated和初始目标功率Pi-taget以及采用模糊控制器确定的调节系数∝计算每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi的计算公式为：
Δpi＝∝(Pi-rated-Pi-taget)
其中，当Pall-BESS＞0时，0≤i≤d+e，当Pall-BESS＜0时，0≤i≤a+b，且每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi之和等于Δp。
进一步地，所述第四功率计算单元采用模糊控制器确定出力增量调节系数∝包括：
当Pall-BESS＞0时，将处于增量出力状态的单机电池储能系统实时测得的荷电状态SOCi(t-1)作为模糊控制的输入，基本论域为[SOCi_up，SOCmax，1]，定义3个模糊量{小(S)、中(M)、大(B)｝，取系数∝作为输出，基本论域为[0，1]，定义3个模糊量：{正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)}，其模糊规则为：当SOCi(t-1)越大时，系数∝也应越大，以增大单机电池储能系统的放电功率；
当Pall-BESS＜0时，将处于增量出力状态的单机电池储能系统实时测得的荷电状态SOCi(t-1)作为模糊控制的输入，基本论域为[0，SOCmin，SOCi_down]，定义3个模糊量：{小(S)、中(M)、大(B)}，取系数∝作为输出，基本论域为[-1，0]，定义3个模糊量：{负小(NS)、负中(NM)、负大(NB)}，其模糊规则为：当SOCi(t-1)越小时，系数∝的绝对值也应越大，以增大单机电池储能系统的充电功率。
进一步地，所述第四功率计算单元的模糊控制器采用加权平均法解模糊以得到调节系数∝的精确量。
进一步地，所述第五功率计算单元根据单机电池储能系统的出力状态和初始目标功率值Pi-taget计算每个单机电池储能系统的出力参考值Pi-ref包括：
当单机电池储能系统的出力状态是正常出力时，其出力参考值Pi-ref的计算公式为：
Pi-ref＝Pi-taget；
当单机电池储能系统的出力状态是增量出力时，其出力参考值Pi-ref的计算公式为：
Pi-ref＝Pi-taget+Δpi。
本发明技术方案提供的多机并联的电池储能系统的自适应控制方法和系统，通过计算每个电池储能系统的初始目标功率，电网的功率需求值，以及电池储能系统实时的荷电状态而确定的工作区间和出力状态，确定将处于不出力状态的电池系统的初始目标功率分配给增量出力状态的电池储能系统的出力增量，并最终确定每个单机电池储能系统的出力参考值，实现了多机并联的电池储能系统在充电和放电时对其荷电状态的调整。本发明技术方案与现有的虚拟同步机技术相比，针对不同的电池储能单元之间SOC的不同，提出考虑SOC的控制策略，有效解决了多机并联的电池储能系统之间SOC不均衡的问题，同时避免了储能系统的过充和过放。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的多机并联的电池储能系统的结构示意图；
图2是根据本发明优选实施方式的多机并联的电池储能系统自适应控制方法的流程图；
图3是根据本发明优选实施方式的单机电池储能系统荷电状态工作区间划分的示意图；
图4是根据本发明优选实施方式的单机电池储能系统处于放电状态时模糊控制器输入的隶属函数示意图；
图5是根据本发明优选实施方式的单机电池储能系统处于放电状态时模糊控制器输出量的隶属函数示意图；
图6是根据本发明优选实施方式的单机电池储能系统处于充电状态时模糊控制器输入的隶属函数示意图；
图7是根据本发明优选实施方式的单机电池储能系统处于充电状态时模糊控制器输出量的隶属函数示意图；
图8为根据本发明优选实施方式的多机并联的电池储能系统自适应控制系统的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的多机并联的电池储能系统的结构示意图。如图1所示，本发明所述的多机并联的电池储能系统100包括n个单机电池储能系统，且所述n个单机电池储能系统并联后接入电网，每个单机电池储能系统包括多个储能电池、虚拟同步机单元、逆变器、LC滤波电路，所述单机电池储能系统的输出经变压器调整后，接入电网。
图2是根据本发明优选实施方式的多机并联的电池储能系统自适应控制方法的流程图。如图2所示，本发明优选实施方式所述的多机并联的电池储能系统自适应控制方法200从步骤201开始。
在步骤201，根据单机电池储能系统的荷电状态SOC的范围，将SOC划分为5个工作区间，其中，所述5个工作区间分别为越下限区、低限值区、正常工作区、高限值区和越上限区。
图3是根据本发明优选实施方式的单机电池储能系统荷电状态工作区间划分的示意图。如图3所示，根据单机电池储能系统的荷电状态SOC的范围，每个单机电池储能系统的SOC划分为5个工作区间，其中：
越下限区的SOC的范围为0≤SOCi(t)≤SOCmin；
低限值区的SOC的范围为SOCmin＜SOCi(t)≤SOCi_down；
正常工作区的SOC的范围为SOCi_down＜SOCi(t)≤SOCi_up；
高限值区的SOC的范围为SOCi_up＜SOCi(t)＜SOCmax；
越上限区的SOC的范围为SOCmax≤SOCi(t)≤1；
其中，SOCi(t)是第i个单机电池储能系统在t时刻的SOC，SOCmin和SOCmax分别为单机电池储能系统所允许的SOC的最小值和最大值，SOCi_down和SOCi_up是为了对单机电池储能系统的SOC进行工作区间的划分而设置的参数，其大小满足下列条件：
0≤SOCmin＜SOCi_down＜SOCi_up＜SOCmax≤1。
以铁锂电池为储能对象时，可设置参数SOCi_down＝0.4，SOCi_up＝0.6，在实际应用中，可根据不同储能电池的类型和特性对以上参数值进行调整。
在步骤202，采集多机并联的电池储能系统接入的电网的公共节点的频率，根据公共节点处频率差值Δf计算电网的功率需求值Pall-BESS，其中所述频率差值Δf是公共处点处实际频率与额定频率的差值。
优选点地，所述根据公共节点处频率差值Δf计算电网的功率需求值Pall-BESS的公式为：
Figure GDA0003295166820000121
式中，fmax和fmin分别为电网允许的频率最大值和最小值，Pi-rated是第i个单机电池储能系统的额定功率。
在步骤203，根据每个单机电池储能系统的额定容量Ci、初始荷电状态
Figure GDA0003295166820000123
和电网的功率需求值Pall-BESS确定每个单机电池储能系统的初始目标功率值Pi-taget，其中，2≤i≤n。
优选地，所述根据每个单机电池储能系统的额定容量Ci、初始荷电状态
Figure GDA0003295166820000124
和电网的功率需求值Pall-BESS确定每个单机电池储能系统的初始目标功率值Pi-taget包括：
当Pall-BESS＞0时，单机电池储能系统处于放电状态，计算初始目标功率值Pi-taget的公式为：
Figure GDA0003295166820000122
当Pall-BESS＜0时，单机电池储能系统处于充电状态，计算初始目标功率值Pi-taget的公式为
Figure GDA0003295166820000131
在步骤204，检测每个单机电池储能系统在t-1时刻的荷电状态SOCi(t-1)，确定每个单机电池储能系统所处的工作区间，并确定处于越下限区的单机电池储能系统是a个，处于低限值区的单机电池储能系统是b个、处于正常工作区的单机电池储能系统是c个，处于高限值区的单机电池储能系统是d个，处于越上限区的单机电池储能系统是e个，其中，a、b、c、d、e之和等于n，2≤i≤n；
在步骤205，根据电网的功率需求值Pall-BESS和单机电池储能系统所处的工作区间确定每个单机电池储能系统的出力状态，所述出力状态包括不出力、正常出力和增量出力。
优选地，根据电网的功率需求值Pall-BESS和单机电池储能系统所处的工作区间确定每个单机电池储能系统的出力状态，所述出力状态包括不出力、正常出力和增量出力包括：
当Pall-BESS＞0时，单机电池储能系统处于放电状态，处于越下限区的a个单机电池储能系统的出力状态为不出力，处于低限值区的b个单机电池储能系统和处于正常工作区的c个单机电池储能系统的出力状态为正常出力，处于高限值区的d个单机电池储能系统和处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态是增量出力；
当Pall-BESS＜0时，单机电池储能系统处于充电状态，处于越下限区的a个单机电池储能系统和处于低限值区的b个单机电池储能系统的出力状态为增量出力，处于正常工作区的c个单机电池储能系统和处于高限值区的d个单机电池储能系统的出力状态为正常出力，处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态是不出力。
在步骤206，根据不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率计算所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp。
优选地，所述根据不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率Pi-taget计算所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp包括：
当Pall-BESS＞0时，单机电池储能系统处于放电状态，处于越下限区的a个单机电池储能系统的出力状态为不出力，计算所述a个单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp的公式为：
Figure GDA0003295166820000141
当Pall-BESS＜0时，单机电池储能系统处于充电状态，处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态为不出力，所述e个单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp的计算公式为：
Figure GDA0003295166820000142
在步骤207，根据所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp、每个增量出力状态的单机电池储能系统的额定功率Pi-rated和初始目标功率Pi-taget以及采用模糊控制器确定的调节系数∝计算每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi。
优选地，根据所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp、每个增量出力状态的单机电池储能系统的额定功率Pi-rated和初始目标功率Pi-taget以及采用模糊控制器确定的调节系数∝计算每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi的计算公式为：
Δpi＝∝(Pi-rated-Pi-taget)
其中，当Pall-BESS＞0时，0≤i≤d+e，当Pall-BESS＜0时，0≤i≤a+b，且每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi之和等于Δp。
图4是根据本发明优选实施方式的单机电池储能系统处于放电状态时模糊控制器输入的隶属函数示意图。如图4所示，当Pall-BESS＞0时，即单机电池储能系统处于放电状态时，采用模糊控制器确定出力增量调节系数∝是将处于增量出力状态的单机电池储能系统实时测得的荷电状态SOCi(t-1)作为模糊控制的输入，基本论域为[SOCi_up，SOCmax，1]，定义3个模糊量{小(S)、中(M)、大(B)｝。
图5是根据本发明优选实施方式的单机电池储能系统处于放电状态时模糊控制器输出量的隶属函数示意图。如图5所示，当Pall-BESS＞0时，即单机电池储能系统处于放电状态时，采用模糊控制器确定出力增量调节系数∝是取调节系数∝作为输出，基本论域为[0，1]，定义3个模糊量：{正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)}，其模糊规则为：当SOCi(t-1)越大时，系数∝也应越大，以增大单机电池储能系统的放电功率，具体的单机电池储能系统放电状态的模糊控制器的控制规则表如表1所示。
SOC<sub>i</sub>(t-1) α
S PS
M PM
B PB
图6是根据本发明优选实施方式的单机电池储能系统处于充电状态时模糊控制器输入的隶属函数示意图。如图6所示，当Pall-BESS＜0时，即单机电池储能系统处于充电状态时，采用模糊控制器确定出力增量调节系数∝是将处于增量出力状态的单机电池储能系统实时测得的荷电状态SOCi(t-1)作为模糊控制的输入，基本论域为[0，SOCmin，SOCi_down]，定义3个模糊量：{小(S)、中(M)、大(B)}。
图7是根据本发明优选实施方式的单机电池储能系统处于充电状态时模糊控制器输出量的隶属函数示意图。如图7所示，当Pall-BESS＜0时，即单机电池储能系统处于充电状态时，采用模糊控制器确定出力增量调节系数∝是取系数∝作为输出，基本论域为[-1，0]，定义3个模糊量：{负小(NS)、负中(NM)、负大(NB)}，其模糊规则为：当SOCi(t-1)越小时，系数∝的绝对值也应越大，以增大单机电池储能系统的充电功率，具体的单机电池储能系统充电状态的模糊控制器的控制规则表如表2所示。
SOC<sub>i</sub>(t-1) α
S PS
M PM
B PB
优选地，所述模糊控制器采用加权平均法解模糊以得到调节系数∝的精确量。
在步骤208，根据单机电池储能系统的出力状态和初始目标功率值Pi-taget计算每个单机电池储能系统的出力参考值Pi-ref。
优选地，所述根据单机电池储能系统的出力状态和初始目标功率值Pi-taget计算每个单机电池储能系统的出力参考值Pi-ref包括：
当单机电池储能系统的出力状态是正常出力时，其出力参考值Pi-ref的计算公式为：
Pi-ref＝Pi-taget；
当单机电池储能系统的出力状态是增量出力时，其出力参考值Pi-ref的计算公式为：
Pi-ref＝Pi-taget+Δpi。
图8为根据本发明优选实施方式的多机并联的电池储能系统自适应控制系统的结构示意图。如图8所示，本发明优选实施方式所述的多机并联的电池储能系统自适应控制系统800包括：
并联的n个单机电池储能系统801，其用于进行储能并向电网提供电能；
数据采集单元802，其用于实时采集每个单机电池储能系统的SOC，多机并联的电池储能系统接入的电网的公共节点的频率；
工作区间划分单元803，其用于根据每个单机电池储能系统的SOC的范围，将SOC划分为5个工作区间，其中，所述5个工作区间分别为越下限区、低限值区、正常工作区、高限值区和越上限区；
第一功率计算单元804，其用于根据多机并联的电池储能系统接入的电网的公共节点的频率计算公共节点处频率差值Δf，并根据所述频率差值Δf计算电网的功率需求值Pall-BESS，其中所述频率差值Δf是公共处点处实际频率与额定频率的差值；
第二功率计算单元805，其用于根据每个单机电池储能系统的额定容量Ci、初始荷电状态
Figure GDA0003295166820000161
和电网的功率需求值Pall-BESS确定每个单机电池储能系统的初始目标功率值Pi-taget，其中，2≤i≤n；
工作区间确定单元806，其用于检测每个单机电池储能系统在t-1时刻的荷电状态SOCi(t-1)，确定每个单机电池储能系统所处的工作区间，并确定处于越下限区的单机电池储能系统是a个，处于低限值区的单机电池储能系统是b个、处于正常工作区的单机电池储能系统是c个，处于高限值区的单机电池储能系统是d个，处于越上限区的单机电池储能系统是e个，其中，a、b、c、d、e之和等于n，2≤i≤n；
出力状态确定单元807，其用于根据电网的功率需求值Pall-BESS和单机电池储能系统所处的工作区间确定每个单机电池储能系统的出力状态，所述出力状态包括不出力、正常出力和增量出力；
第三功率计算单元808，其用于根据不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率Pi-taget计算所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp；
第四功率计算单元809，其用于根据所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp、每个增量出力状态的单机电池储能系统的额定功率Pi-rated和初始目标功率Pi-taget以及采用模糊控制器确定的调节系数∝计算每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi；
第五功率计算单元810，其用于根据单机电池储能系统的出力状态和初始目标功率值Pi-taget计算每个单机电池储能系统的出力参考值Pi-ref。
优选地，所述工作区间划分单元803将每个单机电池储能系统的SOC划分为5个工作区间包括：
越下限区的SOC的范围为0≤SOCi(t)≤SOCmin；
低限值区的SOC的范围为SOCmin＜SOCi(t)≤SOCi_down；
正常工作区的SOC的范围为SOCi_down＜SOCi(t)≤SOCi_up；
高限值区的SOC的范围为SOCi_up＜SOCi(t)＜SOCmax；
越上限区的SOC的范围为SOCmax≤SOCi(t)≤1；
其中，SOCi(t)是第i个单机电池储能系统在t时刻的SOC，SOCmin和SOCmax分别为单机电池储能系统所允许的SOC的最小值和最大值，SOCi_down和SOCi_up是为了对单机电池储能系统的SOC进行工作区间的划分而设置的参数，其大小满足下列条件：
0≤SOCmin＜SOCi_down＜SOCi_up＜SOCmax≤1。
优选地，所述第一功率计算单元804根据公共节点处频率差值Δf计算电网的功率需求值Pall-BESS的公式为：
Figure GDA0003295166820000181
式中，fmax和fmin分别为电网允许的频率最大值和最小值，Pi-rated是第i个单机电池储能系统的额定功率。
优选地，所述第二功率计算单元805根据每个单机电池储能系统的额定容量Ci、初始荷电状态
Figure GDA0003295166820000182
和电网的功率需求值Pall-BESS确定每个单机电池储能系统的初始目标功率值Pi-taget的公式为：
当Pall-BESS＞0时，计算公式为：
Figure GDA0003295166820000183
当Pall-BESS＜0时，
Figure GDA0003295166820000184
优选地，所述出力状态确定单元807根据电网的功率需求值Pall-BESS和单机电池储能系统所处的工作区间确定每个单机电池储能系统的出力状态，所述出力状态包括不出力、正常出力和增量出力包括：
当Pall-BESS＞0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统的出力状态为不出力，处于低限值区的b个单机电池储能系统和处于正常工作区的c个单机电池储能系统的出力状态为正常出力，处于高限值区的d个单机电池储能系统和处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态是增量出力；
当Pall-BESS＜0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统和处于低限值区的b个单机电池储能系统的出力状态为增量出力，处于正常工作区的c个单机电池储能系统和处于高限值区的d个单机电池储能系统的出力状态为正常出力，处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态是不出力。
优选地，所述第三功率计算单元808根据不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率Pi-taget计算所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp包括：
当Pall-BESS＞0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统的出力状态为不出力，计算所述a个单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp的公式为：
Figure GDA0003295166820000191
当Pall-BESS＜0时，处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态为不出力，所述e个单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp的计算公式为：
Figure GDA0003295166820000192
优选地，所述第四功率计算单元809根据所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp、每个增量出力状态的单机电池储能系统的额定功率Pi-rated和初始目标功率Pi-taget以及采用模糊控制器确定的调节系数∝计算每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi的计算公式为：
Δpi＝∝(Pi-rated-Pi-taget)
其中，当Pall-BESS＞0时，0≤i≤d+e，当Pall-BESS＜0时，0≤i≤a+b，且每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi之和等于Δp。
优选地，所述第四功率计算单元809采用模糊控制器确定出力增量调节系数∝包括：
当Pall-BESS＞0时，将处于增量出力状态的单机电池储能系统实时测得的荷电状态SOCi(t-1)作为模糊控制的输入，基本论域为[SOCi_up，SOCmax，1]，定义3个模糊量{小(S)、中(M)、大(B)}，取系数∝作为输出，基本论域为[0，1]，定义3个模糊量：{正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)}，其模糊规则为：当SOCi(t-1)越大时，系数∝也应越大，以增大单机电池储能系统的放电功率；
当Pall-BESS＜0时，将处于增量出力状态的单机电池储能系统实时测得的荷电状态SOCi(t-1)作为模糊控制的输入，基本论域为[0，SOCmin，SOCi_down]，定义3个模糊量：{小(S)、中(M)、大(B)}，取系数∝作为输出，基本论域为[-1，0]，定义3个模糊量：{负小(NS)、负中(NM)、负大(NB)}，其模糊规则为：当SOCi(t-1)越小时，系数∝的绝对值也应越大，以增大单机电池储能系统的充电功率。
优选地，所述第四功率计算单元809的模糊控制器采用加权平均法解模糊以得到调节系数∝的精确量。
优选地，所述第五功率计算单元810根据单机电池储能系统的出力状态和初始目标功率值Pi-taget计算每个单机电池储能系统的出力参考值Pi-ref包括：
当单机电池储能系统的出力状态是正常出力时，其出力参考值Pi-ref的计算公式为：
Pi-ref＝Pi-taget；
当单机电池储能系统的出力状态是增量出力时，其出力参考值Pi-ref的计算公式为：
Pi-ref＝Pi-taget+Δpi。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (20)

1.一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法，其特征在于，所述多机并联的电池储能系统由n个单机电池储能系统并联后构成，所述方法包括：
步骤1、根据单机电池储能系统的荷电状态SOC的范围，将SOC划分为5个工作区间，其中，所述5个工作区间分别为越下限区、低限值区、正常工作区、高限值区和越上限区；
步骤2、采集多机并联的电池储能系统接入的电网的公共节点的频率，根据公共节点处频率差值Δf计算电网的功率需求值Pall-BESS，其中所述频率差值Δf是公共节点处实际频率与额定频率的差值；
步骤3、根据第i个单机电池储能系统的额定容量Ci、初始荷电状态
Figure FDA0003259297180000011
和电网的功率需求值Pall-BESS确定第i个单机电池储能系统的初始目标功率值Pi-taget，其中，2≤i≤n；
步骤4、检测第i个单机电池储能系统在t-1时刻的荷电状态SOCi(t-1)，确定第i个单机电池储能系统所处的工作区间，并确定处于越下限区的单机电池储能系统是a个，处于低限值区的单机电池储能系统是b个、处于正常工作区的单机电池储能系统是c个，处于高限值区的单机电池储能系统是d个，处于越上限区的单机电池储能系统是e个，其中，a、b、c、d、e之和等于n；
步骤5、根据电网的功率需求值Pall-BESS和单机电池储能系统所处的工作区间确定每个单机电池储能系统的出力状态，所述出力状态包括不出力、正常出力和增量出力；
步骤6、根据不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率计算所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp；
步骤7、根据所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp、第i个单机电池储能系统的额定功率Pi-rated和初始目标功率Pi-taget以及采用模糊控制器确定的调节系数∝计算第i个单机电池储能系统的出力增量Δpi，其中，所述第i个单机电池储能系统的出力状态是增量出力；
步骤8、根据第i个单机电池储能系统的出力状态和初始目标功率值Pi-taget计算第i个单机电池储能系统的出力参考值Pi-ref。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据单机电池储能系统的荷电状态SOC的范围，将SOC划分为5个工作区间包括：
越下限区的SOC的范围为0≤SOCi(t)≤SOCmin；
低限值区的SOC的范围为SOCmin<SOCi(t)≤SOCi_down；
正常工作区的SOC的范围为SOCi_down<SOCi(t)≤SOCi_up；
高限值区的SOC的范围为SOCi_up<SOCi(t)<SOCmax；
越上限区的SOC的范围为SOCmax≤SOCi(t)≤1；
其中，SOCi(t)是第i个单机电池储能系统在t时刻的SOC，SOCmin和SOCmax分别为单机电池储能系统所允许的SOC的最小值和最大值，SOCi_down和SOCi_up是为了对单机电池储能系统的SOC进行工作区间的划分而设置的参数，其大小满足下列条件：
0≤SOCmin<SOCi_down<SOCi_up<SOCmax≤1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据公共节点处频率差值Δf计算电网的功率需求值Pall-BESS的公式为：
Figure FDA0003259297180000021
式中，fmax和fmin分别为电网允许的频率最大值和最小值，Pi-rated是第i个单机电池储能系统的额定功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第i个单机电池储能系统的额定容量Ci、初始荷电状态
Figure FDA0003259297180000022
和电网的功率需求值Pall-BESS确定第i个单机电池储能系统的初始目标功率值Pi-taget包括：
当Pall-BESS＞0时，计算公式为：
Figure FDA0003259297180000023
当Pall-BESS＜0时，
Figure FDA0003259297180000031
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据电网的功率需求值Pall-BESS和单机电池储能系统所处的工作区间确定每个单机电池储能系统的出力状态包括：
当Pall-BESS＞0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统的出力状态为不出力，处于低限值区的b个单机电池储能系统和处于正常工作区的c个单机电池储能系统的出力状态为正常出力，处于高限值区的d个单机电池储能系统和处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态是增量出力；
当Pall-BESS＜0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统和处于低限值区的b个单机电池储能系统的出力状态为增量出力，处于正常工作区的c个单机电池储能系统和处于高限值区的d个单机电池储能系统的出力状态为正常出力，处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态是不出力。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率计算所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp包括：
当Pall-BESS＞0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统的出力状态为不出力，计算所述a个单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp的公式为：
Figure FDA0003259297180000032
当Pall-BESS＜0时，处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态为不出力，所述e个单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp的计算公式为：
Figure FDA0003259297180000033
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp、第i个单机电池储能系统的额定功率Pi-rated和初始目标功率Pi-taget以及采用模糊控制器确定的调节系数∝计算第i个单机电池储能系统的出力增量Δpi，其中，所述第i个单机电池储能系统的出力状态是增量出力，所述出力增量Δpi计算公式为：
Δpi＝∝(Pi-rated-Pi-taget)
其中，当Pall-BESS＞0时，0≤i≤d+e,当Pall-BESS＜0
时,0≤i≤a+b，且每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi之和等于Δp。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，采用模糊控制器确定出力增量调节系数∝包括：
当Pall-BESS＞0时，将处于增量出力状态的单机电池储能系统实时测得的荷电状态SOCi(t-1)作为模糊控制的输入，基本论域为[SOCi_up,SOCmax,1],定义3个模糊量{小(S)、中(M)、大(B)}，取调节系数∝作为输出，基本论域为[0,1],定义3个模糊量：{正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)},其模糊规则为：当SOCi(t-1)越大时，调节系数∝也应越大，以增大单机电池储能系统的放电功率；
当Pall-BESS＜0时,将处于增量出力状态的单机电池储能系统实时测得的荷电状态SOCi(t-1)作为模糊控制的输入，基本论域为[0，SOCmin,SOCi_down]，定义3个模糊量：{小(S)、中(M)、大(B)}，取调节系数∝作为输出，基本论域为[-1,0],定义3个模糊量：{负小(NS)、负中(NM)、负大(NB)},其模糊规则为：当SOCi(t-1)越小时，调节系数∝的绝对值也应越大，以增大单机电池储能系统的充电功率。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述模糊控制器采用加权平均法解模糊以得到调节系数∝的精确量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据第i个单机电池储能系统的出力状态和初始目标功率值Pi-taget计算第i个单机电池储能系统的出力参考值Pi-ref包括：
当第i个单机电池储能系统的出力状态是正常出力时，其出力参考值Pi-ref的计算公式为：
Pi-ref＝Pi-taget；
当第i个单机电池储能系统的出力状态是增量出力时，其出力参考值Pi-ref的计算公式为：
Pi-ref＝Pi-taget+Δpi。
11.一种多机并联的电池储能系统自适应控制系统，其特征在于，所述系统包括：
并联的n个单机电池储能系统，其用于进行储能并向电网提供电能；
数据采集单元，其用于实时采集每个单机电池储能系统的SOC，多机并联的电池储能系统接入的电网的公共节点的频率；
工作区间划分单元，其用于根据每个单机电池储能系统的SOC的范围，将SOC划分为5个工作区间，其中，所述5个工作区间分别为越下限区、低限值区、正常工作区、高限值区和越上限区；
第一功率计算单元，其用于根据多机并联的电池储能系统接入的电网的公共节点的频率计算公共节点处频率差值Δf，并根据所述频率差值Δf计算电网的功率需求值Pall-BESS，其中所述频率差值Δf是公共节点处实际频率与额定频率的差值；
第二功率计算单元，其用于根据第i个单机电池储能系统的额定容量Ci、初始荷电状态
Figure FDA0003259297180000051
和电网的功率需求值Pall-BESS确定第i个单机电池储能系统的初始目标功率值Pi-taget，其中，2≤i≤n；
工作区间确定单元，其用于检测第i个单机电池储能系统在t-1时刻的荷电状态SOCi(t-1)，确定第i个单机电池储能系统所处的工作区间，并确定处于越下限区的单机电池储能系统是a个，处于低限值区的单机电池储能系统是b个、处于正常工作区的单机电池储能系统是c个，处于高限值区的单机电池储能系统是d个，处于越上限区的单机电池储能系统是e个，其中，a、b、c、d、e之和等于n；
出力状态确定单元，其用于根据电网的功率需求值Pall-BESS和单机电池储能系统所处的工作区间确定每个单机电池储能系统的出力状态，所述出力状态包括不出力、正常出力和增量出力；
第三功率计算单元，其用于根据不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率计算所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp；
第四功率计算单元，其用于根据所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp、第i个单机电池储能系统的额定功率Pi-rated和初始目标功率Pi-taget以及采用模糊控制器确定的调节系数∝计算第i个单机电池储能系统的出力增量Δpi，其中，所述第i个单机电池储能系统的出力状态是增量出力；
第五功率计算单元，其用于根据第i个单机电池储能系统的出力状态和初始目标功率值Pi-taget计算第i个单机电池储能系统的出力参考值Pi-ref。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述工作区间划分单元将每个单机电池储能系统的SOC划分为5个工作区间包括：
越下限区的SOC的范围为0≤SOCi(t)≤SOCmin；
低限值区的SOC的范围为SOCmin<SOCi(t)≤SOCi_down；
正常工作区的SOC的范围为SOCi_down<SOCi(t)≤SOCi_up；
高限值区的SOC的范围为SOCi_up<SOCi(t)<SOCmax；
越上限区的SOC的范围为SOCmax≤SOCi(t)≤1；
其中，SOCi(t)是第i个单机电池储能系统在t时刻的SOC，SOCmin和SOCmax分别为单机电池储能系统所允许的SOC的最小值和最大值，SOCi_down和SOCi_up是为了对单机电池储能系统的SOC进行工作区间的划分而设置的参数，其大小满足下列条件：
0≤SOCmin<SOCi_down<SOCi_up<SOCmax≤1。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一功率计算单元根据公共节点处频率差值Δf计算电网的功率需求值Pall-BESS的公式为：
Figure FDA0003259297180000061
式中，fmax和fmin分别为电网允许的频率最大值和最小值，Pi-rated是第i个单机电池储能系统的额定功率。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第二功率计算单元根据第i个单机电池储能系统的额定容量Ci、初始荷电状态
Figure FDA0003259297180000071
和电网的功率需求值Pall-BESS确定第i个单机电池储能系统的初始目标功率值Pi-taget的公式为：
当Pall-BESS＞0时，计算公式为：
Figure FDA0003259297180000072
当Pall-BESS＜0时，
Figure FDA0003259297180000073
15.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述出力状态确定单元根据电网的功率需求值Pall-BESS和单机电池储能系统所处的工作区间确定每个单机电池储能系统的出力状态包括：
当Pall-BESS＞0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统的出力状态为不出力，处于低限值区的b个单机电池储能系统和处于正常工作区的c个单机电池储能系统的出力状态为正常出力，处于高限值区的d个单机电池储能系统和处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态是增量出力；
当Pall-BESS＜0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统和处于低限值区的b个单机电池储能系统的出力状态为增量出力，处于正常工作区的c个单机电池储能系统和处于高限值区的d个单机电池储能系统的出力状态为正常出力，处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态是不出力。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第三功率计算单元根据不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率计算所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp包括：
当Pall-BESS＞0时，处于越下限区的a个单机电池储能系统的出力状态为不出力，计算所述a个单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp的公式为：
Figure FDA0003259297180000081
当Pall-BESS＜0时，处于越上限区的e个单机电池储能系统的出力状态为不出力，所述e个单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp的计算公式为：
Figure FDA0003259297180000082
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述第四功率计算单元根据所有不出力状态的单机电池储能系统的初始目标功率总和Δp、第i个单机电池储能系统的额定功率Pi-rated和初始目标功率Pi-taget以及采用模糊控制器确定的调节系数∝计算第i个单机电池储能系统的出力增量Δpi，其中，所述第i个单机电池储能系统的出力状态是增量出力，所述出力增量Δpi的计算公式为：
Δpi＝∝(Pi-rated-Pi-taget)
其中，当Pall-BESS＞0时，0≤i≤d+e,当Pall-BESS＜0
时,0≤i≤a+b，且每个增量出力状态的单机电池储能系统的出力增量Δpi之和等于Δp。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述第四功率计算单元采用模糊控制器确定出力增量调节系数∝包括：
当Pall-BESS＞0时，将处于增量出力状态的单机电池储能系统实时测得的荷电状态SOCi(t-1)作为模糊控制的输入，基本论域为[SOCi_up,SOCmax,1],定义3个模糊量{小(S)、中(M)、大(B)}，取调节系数∝作为输出，基本论域为[0,1],定义3个模糊量：{正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)},其模糊规则为：当SOCi(t-1)越大时，调节系数∝也应越大，以增大单机电池储能系统的放电功率；
当Pall-BESS＜0时,将处于增量出力状态的单机电池储能系统实时测得的荷电状态SOCi(t-1)作为模糊控制的输入，基本论域为[0，SOCmin,SOCi_down]，定义3个模糊量：{小(S)、中(M)、大(B)}，取调节系数∝作为输出，基本论域为[-1,0],定义3个模糊量：{负小(NS)、负中(NM)、负大(NB)},其模糊规则为：当SOCi(t-1)越小时，调节系数∝的绝对值也应越大，以增大单机电池储能系统的充电功率。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述第四功率计算单元的模糊控制器采用加权平均法解模糊以得到调节系数∝的精确量。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述第五功率计算单元根据第i个单机电池储能系统的出力状态和初始目标功率值Pi-taget计算第i个单机电池储能系统的出力参考值Pi-ref包括：
当第i个单机电池储能系统的出力状态是正常出力时，其出力参考值Pi-ref的计算公式为：
Pi-ref＝Pi-taget；
当第i个单机电池储能系统的出力状态是增量出力时，其出力参考值Pi-ref的计算公式为：
Pi-ref＝Pi-taget+Δpi。
CN201810891515.3A 2018-08-07 2018-08-07 一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统 Active CN109066743B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810891515.3A CN109066743B (zh) 2018-08-07 2018-08-07 一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810891515.3A CN109066743B (zh) 2018-08-07 2018-08-07 一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109066743A CN109066743A (zh) 2018-12-21
CN109066743B true CN109066743B (zh) 2021-11-16

Family

ID=64678485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810891515.3A Active CN109066743B (zh) 2018-08-07 2018-08-07 一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109066743B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109921449B (zh) * 2019-02-14 2021-11-02 中国电力科学研究院有限公司 液流电池储能电站功率分配装置及方法
CN111193262B (zh) * 2020-01-21 2023-05-30 上海电力大学 一种计及储能容量和soc约束的模糊自适应vsg控制方法
CN112054571B (zh) * 2020-08-12 2022-04-05 哈尔滨工程大学 一种锂电池储能系统soc一致性均衡方法
CN113921922B (zh) * 2021-10-11 2022-06-28 苏州联胜新能源科技有限公司 电池包并联管理方法、使用方法及管理系统、分包子系统及储能系统、电动车辆

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102638038B (zh) * 2012-03-20 2014-03-05 华中科技大学 一种并联充放电功率转换系统
WO2014118903A1 (ja) * 2013-01-30 2014-08-07 株式会社 日立製作所 電池複合システム
CN104578121B (zh) * 2014-12-22 2017-07-14 国家电网公司 一种混合储能系统功率分配的方法及系统
CN105529812A (zh) * 2016-02-03 2016-04-27 合肥聚能新能源科技有限公司 一种光伏储能蓄电池充放电系统
CN106385044B (zh) * 2016-09-30 2018-08-17 安徽工程大学 用于风电场发电计划跟踪的复合储能控制系统及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109066743A (zh) 2018-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109066743B (zh) 一种多机并联的电池储能系统自适应控制方法和系统
Xu et al. Distributed subgradient-based coordination of multiple renewable generators in a microgrid
CN105162167B (zh) 一种基于自适应下垂控制的风光储微网调频方法
CN108736491A (zh) 一种电力系统调频领域储能最优容量的评估方法及系统
EP2566007A2 (en) Cell balancing device and method
CN104410094B (zh) 一种电池储能电站的有功功率分配方法
CN105226695B (zh) 一种含梯次利用电池多类型储能系统能量管理方法和系统
CN109378846B (zh) 储能电站中储能变流器的电池模块充放电控制方法与装置
CN108407636A (zh) 一种电动汽车本地实时优化充电控制方法
CN108933451B (zh) 微电网系统及其微网中央控制器和功率分配控制方法
US20160272079A1 (en) Device and method for recharging electric or hybrid vehicles
KR20190000992A (ko) 배터리의 모듈식 관리 및 제어가 가능한 에너지 저장 시스템
CN115102239A (zh) 一种考虑soc均衡的储能电站一次调频控制方法及系统
CN111009912B (zh) 一种基于配电网场景下的火电厂储能配置系统及策略
CN103560533B (zh) 基于变化率控制储能电站平滑风光发电波动的方法及系统
Aiswariya et al. Optimal microgrid battery scheduling using simulated annealing
CN104410064A (zh) 分散式电动汽车参与电网频率响应的异步控制方法
Chang et al. A dual-layer cooperative control strategy of battery energy storage units for smoothing wind power fluctuations
CN115238992B (zh) 一种电力系统源荷储的协调优化方法、装置及电子设备
CN107919683A (zh) 一种储能减少风电场弃风电量的优化决策方法
CN115360738B (zh) 一种考虑可控域约束的电动汽车一次调频控制方法
CN117013617A (zh) 一种5g基站的光储直柔型微电网控制系统
CN109038549B (zh) 一种直流输电参与的多区域交流联络线agc性能评价方法
Pippi et al. Assessing the provision of ancillary services considering BES capacity degradation
CN109301845A (zh) 基于主从式储能协调控制的特高压联络线有功波动平抑方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant