CN110120696A - 一种大规模储能soc平衡协调控制系统及方法 - Google Patents

一种大规模储能soc平衡协调控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种大规模储能SOC平衡协调控制系统及方法，包括：包括：第一母线、第二母线、第三母线、第四母线，至少一个光伏发电单元、至少一个风力发电单元、至少两个负载、第一线路阻抗、第二线路阻抗、第三线路阻抗、第四线路阻抗、N个锂电池箱；本发明为根据不同容量电池的性质调节各个电池的充放电功率，达到SOC趋于一致的目的，并且对负载频繁投切造成的电网扰动具有一定的抗性，同时保持了各个母线电压的稳定。对不同容量电池分配不同的基准电压调节系数，并给出相应的变化范围，从而合理地分配充放电功率，减少电池的损耗，延长了电池的使用寿命，同时在所有电池达到同一个SOC时，通过基准调节系数调节，SOC相等的状况可以长时间保持一致。

Description

一种大规模储能SOC平衡协调控制系统及方法
技术领域
本发明属于大规模储能变换器协调控制技术领域，具体涉及一种大规模储能SOC平衡协调控制系统及方法。
背景技术
随着环保的理念不断加深，同时环境污染问题带来了十分恶劣的影响，各个国家希望使用清洁能源来替代化石能源。因此，新能源发电技术的发展得到了各个国家的支持。新能源发电(包括光伏发电、风力发电等)具有污染少、能源储量大等特点。然而，光伏、风力发电的随机性造成了电网电压的波动和功率供求关系不对等，需要大量的储能装置接入来使电网的电压、频率等特征保持稳定。这些储能装置的种类，容量和功能可能不尽相同。针对不同容量的锂电池，SOC(荷电状态)的平衡尤为重要。SOC平衡可以保护锂电池充放电处于合理的范围之内，通过电池的剩余容量分配充放电功率，即保证电网功率供求匹配，又延长了锂电池的寿命。SOC平衡方法以及多电池协调控制方法，在合理分配功率时，将母线电压稳定在规定的范围之内，提高了供电的可靠性。
发明内容
基于以上技术不足，本发明提出一种大规模储能SOC平衡协调控制系统及方法，对不同容量，不同SOC的锂电池进行功率合理分配，达到平衡多个电池SOC的目的，同时减少电池的寿命损耗，提高电网运行的可靠性。
一种大规模储能SOC平衡协调控制系统，包括：第一母线、第二母线、第三母线、第四母线，至少一个光伏发电单元、至少一个风力发电单元、至少两个负载、第一线路阻抗、第二线路阻抗、第三线路阻抗、第四线路阻抗、N个锂电池箱；
第一母线一端与第四母线一端相连接，第一母线另一端与第三母线一端相连接、第三母线另一端与第二母线一端相连接，第二母线另一端与第四母线另一端相连接；第一母线与N1个锂电池箱相连接，第二母线与N2个锂电池箱相连接，第三母线与N3个锂电池箱相连接，第四母线N4个锂电池箱相连接；所述第一母线、第二母线、第三母线、第四母线中，至少一条母线与至少一个光伏发电单元相连接，至少一条母线与至少一个风力发电单元相连接，至少两条母线分别与至少两个负载相连接；其中，N＝N1+N2+N3+N4；
第一线路阻抗为第一母线与第四母线之间阻抗，第二线路阻抗为第一母线与第三母线之间阻抗，第三线路阻抗为第三母线与第二母线之间阻抗，第四线路阻抗为第二母线与第四母线之间阻抗；
所述光伏发电单元，通过光伏发电为所构建的储能SOC平衡协调控制系统提供电能；
所述风力发电单元，通过风力发电为所构建的储能SOC平衡协调控制系统提供电能；
所述负载，构建的储能SOC平衡协调控制系统通过母线为负载供电；
所述锂电池箱，当构建的储能SOC平衡协调控制系统无法为负载提供足够的电能时，锂电池箱中的锂电池组为负载供电。
所述锂电池箱，通过双向半桥变换器并入直流电网；当上半桥臂IGBT导通时，变换器处于buck工作状态，电网功率通过双向半桥变换器流入锂电池箱电池组中，这时电池组开始工作在充电状态；当下半桥臂IGBT导通时，双向半桥变换器处于boost状态，功率从电池流入电网中，这时电池工作在放电状态。
所述锂电池组大规模储能SOC平衡协调控制方法，来稳定各个母线的电压。
一种大规模储能SOC平衡协调控制方法，使用所述大规模储能SOC平衡协调控制系统实现，具体步骤如下：
步骤1：检测电池箱电池组中各电池的SOC最大值和最小值是否在额定充电量的20％～90％之内，若在范围之内，则不切除该电池箱电池组中电池；若不在范围之内，则切除该电池箱电池组中电池；
步骤2：采集直流母线电压Udc、第i个电池箱的IGBT的占空比D1-i或D2-i和第i个电池箱的输出电流i0-i，并将Udc、D1-i或D2-i、i0-i输入到电流估算器中，输出第i个锂电池箱的估算电流值
电流估算器构造方法如下：
根据双向半桥变换器结构，建立如下数学模型：
双向半桥变换器具有两种工作模式，各个工作模式需要建立不同的电流估算器，具体如下：
(1)当双向半桥变换器处于buck模式，即电池箱处于充电状态时，状态方程如下：
其中，Udc和iL为状态变量；D1为半桥电路上桥臂IGBT的占空比，是控制输入；i0为双向半桥变换器输出的电流，为扰动量。
当电池箱处于充电状态时，电流估算器切换到buck模式，则设计的电流估算器如下：
其中，直流电流Udc和第i个电池箱的输出电流iL-i；D1-i为第i个电池箱处于buck模式时的半桥电路上桥臂IGBT的占空比；为第i个电池箱的双向半桥变换器输出的电流估算值；Z为观测器的中间状态变量；a1和a2为估算器处于buck模式时的增益；
(2)当双向半桥变换器处于boost模式，即电池箱处于放电状态时,，状态方程如下：
其中，D2为半桥电路下桥臂IGBT的占空比，是控制输入。
当电池箱处于放电状态时，电流估算器切换到boost模式，则设计的电流估算器如下：
D2为第i个电池箱处于boost模式时的半桥电路下桥臂IGBT的占空比，a3和a4为估算器处于boost模式时的增益。
步骤3：根据电流估算器切换规则，对不同的电流估算器进行切换；
步骤3.1：采集各个锂电池箱所连接的母线的可用功率。
步骤3.2：将采集的可用功率与所在母线负载消耗功率进行比较，如果可用功率大于负载消耗功率，执行步骤3.3；如果可用功率小于等于负载消耗功率，则执行步骤3.4；
步骤3.3：将电流估算器切换到buck模式，并从步骤1重新开始进行。
步骤3.4：将电流估算器切换到boost模式，并从步骤1重新开始进行。
步骤4：通过针对不同容量锂电池箱设计的电流估算器输出的估算各锂电池箱的SOC；
估算各锂电池箱的SOC，通过以下公式：
其中，Ub-i为第i个电池箱的输出电压；为锂电池箱输出电流；SOC0-i为第i个锂电池箱初始荷电状态；Cb-i为第i个电池箱的容量，为第i个锂电池箱的荷电状态的估计值；
步骤5：计算SOC的平均值，得到的平均值与自身的SOC比较，得到的差值通过PI控制器进行跟踪；跟踪后输出的结果作为电压调节系数的改变量；
所述SOC的平均值，按照如下公式进行计算：
其中，n为连接到电网中的电池箱个数；
充电或者放电情况下，所述电压调节系数的改变量，按照如下公式进行计算：
充电时：
放电时：
其中，kp-s为电压调节系数改变量调节模块的比例系数；kI-s为电压调节系数改变量调节模块的微分系数；通过PI控制器调节，△di通过SOC的平均值与各个SOC的比较值生成的调节值更精确。
步骤6：计算锂电池箱的平均容量，将平均容量设定为基准容量，并为平均容量设置基准功率；最后通过基准功率计算n个锂电池箱的默认电压调节系数ki；
所述平均容量为：
其中，Cb-i为第i个电池箱的容量，为锂电池箱的平均容量，n为连接到电网中的电池箱个数；
充电或者放电情况下，所述基准功率为：
放电时：
充电时：
其中：Cb为锂电池箱的容量；为参考直流母线电压值；为基准功率；
所述默认电压调节系数为：
其中：△Vmax-i为第i个电池箱的开路电压与负载电压的差值；Cb-i为第i个电池箱的容量。
步骤7：计算电压调节系数与锂电池箱电压参考值；
所述电压调节系数，按照如下公式进行计算：
di＝ki+△di
所述锂电池箱电压参考值，按照如下公式进行计算：
Udcref-i＝Unom-m-diPi
其中，第m条母线电压设定值Unom-m，第i个锂电池箱电压参考值Udcref-i，Pi为第i个锂电池箱的充电功率；
di的范围分充电和放电两种情况；为了避免电池箱的过度充放电，将SOC的范围规定在20％--90％之间；同时，考虑到某些电池箱在SOC平衡前达到限定值的情况，当一些电池箱提前达到90％，这些电池箱将会从充电策略组中排除，SOC平均值需重新计算，反之亦然；除此之外，为了不让锂电池箱的寿命有过多损耗，同时避免在分布式电源产生的能量大于负荷消耗能量的情况下引起母线电压波动，所以将锂电池箱充电电流控制在0.2Cb-i～1Cb-i之间；转换为充电功率，则为：
0.2Cb-i*Uin-i≤Pin-i≤Cb-i*Uin-i
其中，Pin-i为第i个电池箱的输入功率；Uin-i为第i个电池箱输入电压。则在充电时di限制到以下范围：
在放电的情况下，可以适当扩大放电电流的范围，但是需要考虑电池箱的温度不能过高。因此，将锂电池箱放电电流大小控制在0.2Cb-i—1.5Cb-i之间，确保在产生的能量减少时能保证母线电压稳定和负荷的正常供电；则此时di将被限制的范围如下：
其中，Uout-i为第i个电池箱输出电压。
步骤8：锂电池箱电压参考值Udcref-i与双向半桥变换器输出电压Ui的差值，经过PI控制器调节后，输出参考电流iref-i；参考电流iref-i与电流估算器估计输出的电流的差值，经过PI控制器调节后，再通过PWM调制，成为控制信号，将该控制信号输入到双向半桥变换器的IGBT中，实现对双向半桥变换器IGBT的控制。
有益技术效果：
本发明为一种大规模储能SOC平衡协调控制方法，根据不同容量电池的性质调节各个电池的充放电功率，达到SOC趋于一致的目的，并且对负载频繁投切造成的电网扰动具有一定的抗性，同时保持了各个母线电压的稳定。非线性扰动观测器对SOC的估计和电流环电流的观测，排除了新能源间歇发电或负载投切产生的干扰，提高了协调控制的准确性；对不同容量电池分配不同的基准电压调节系数，对不同基准电压调节系数给出相应的变化范围，从而合理地分配充放电功率，减少电池的损耗，延长了电池的使用寿命，同时在所有电池达到同一个SOC时，通过基准调节系数调节，SOC相等的状况可以长时间保持一致。
附图说明
图1为本发明实施的大规模储能仿真系统示意图；
图2为本发明实施的电池箱构成及双向半桥变换器结构图；
图3为本发明实施的总控制框图；
图4为本发明实施的两个电流估算器的切换流程图；
图5为本发明实施的不包含电流估算器的锂电池SOC的波形图；
图6为本发明实施的包含电流估算器的锂电池SOC的波形图；
图7为本发明实施的部分锂电池在充电状态下平衡SOC波形图；
图8为本发明实施的部分锂电池在放电状态下平衡SOC波形图；
图9为本发明实施的部分锂电池在充电状态下平衡SOC的功率波形图；
图10为本发明实施的部分锂电池在放电状态下平衡SOC的功率波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施实例对发明做进一步说明，一种大规模储能SOC平衡协调控制系统，包括：第一母线、第二母线、第三母线、第四母线，至少一个光伏发电单元、至少一个风力发电单元、至少两个负载、第一线路阻抗、第二线路阻抗、第三线路阻抗、第四线路阻抗、N个锂电池箱；
第一母线一端与第四母线一端相连接，第一母线另一端与第三母线一端相连接、第三母线另一端与第二母线一端相连接，第二母线另一端与第四母线另一端相连接；第一母线与N1个锂电池箱相连接，第二母线与N2个锂电池箱相连接，第三母线与N3个锂电池箱相连接，第四母线N4个锂电池箱相连接；所述第一母线、第二母线、第三母线、第四母线中，至少一条母线与至少一个光伏发电单元相连接，至少一条母线与至少一个风力发电单元相连接，至少两条母线分别与至少两个负载相连接；其中，N＝N1+N2+N3+N4；
第一线路阻抗为第一母线与第四母线之间阻抗，第二线路阻抗为第一母线与第三母线之间阻抗，第三线路阻抗为第三母线与第二母线之间阻抗，第四线路阻抗为第二母线与第四母线之间阻抗；
所述光伏发电单元，通过光伏发电为所构建的储能SOC平衡协调控制系统提供电能；
所述风力发电单元，通过风力发电为所构建的储能SOC平衡协调控制系统提供电能；
所述负载，构建的储能SOC平衡协调控制系统通过母线为负载供电；
所述锂电池箱，当构建的储能SOC平衡协调控制系统无法为负载提供足够的电能时，锂电池箱中的锂电池组为负载供电。
所述锂电池箱，通过双向半桥变换器并入直流电网；当上半桥臂IGBT导通时，变换器处于buck工作状态，电网功率通过双向半桥变换器流入锂电池箱电池组中，这时电池组开始工作在充电状态；当下半桥臂IGBT导通时，双向半桥变换器处于boost状态，功率从电池流入电网中，这时电池工作在放电状态。
所述锂电池组大规模储能SOC平衡协调控制方法，来稳定各个母线的电压。
图3为本发明实施的大规模储能仿真系统示意图，其中包括了8个容量不同的锂电池、2个风力发电单元、2个光伏发电单元和5个负载。5个负载为不同功率负载，并被设定为某一时间段进行投切运行，用来模拟负载变化产生的扰动。为了能让8个电池可以同时充放电，来验证SOC是否可以达到统一，光伏发电模块和风力发电模块需要满足负载用电和储能充放电功率需求，同时两种发电模块在某一时刻产生功率波动，来模拟发电单元功率扰动。8个锂电池分别连接在4个不同的母线上：第1条母线上连接2个容量分别为40Ah锂电池1和60Ah锂电池2和1个光伏发电单元；第2条母线连接2个容量分别为50Ah锂电池5和65Ah锂电池6和1个风力发电单元；第3条母线上连接4个负载和2个容量分别为70Ah锂电池7和90Ah的锂电池8；第4条母线连接1个光伏发电单元、1个风力发电单元、1个负载和2个容量分别为75Ah锂电池3和80Ah的锂电池4。8个电池通过双向半桥变换器与母线相连，负责电池与母线的能量交换。为模拟现实中线路附有阻抗的特点，在4条母线互联线路中加入电阻来模拟线路阻抗。4条母线中，第1条母线与第3条母线连接的线路阻抗为0.8欧姆；第2条母线与第3条母线连接的线路阻抗为0.6欧姆；第1条母线与第4条母线连接的线路阻抗为1欧姆；第2条母线与第4条母线连接的线路阻抗为0.4欧姆。
图2为本发明实施的双向半桥变换器结构图。双向半桥变换器主要由1个电感、1个电容和2个IGBT桥臂组成。当上桥臂S1导通时，变换器处于buck模式，母线上能量向电池流动，此时电池处于充电状态；当上桥臂S2导通时，变换器处于boost模式，电池向母线传输能量，此时电池处于放电状态。两种状况下，双向半桥变换器的数学模型如下：
在双向半桥变换器电路中，L＝1mH，C＝3mF。
一种大规模储能SOC平衡协调控制方法，使用所述大规模储能SOC平衡协调控制系统实现，如图1所示，具体步骤如下：
步骤1：检测电池箱电池组中各电池的SOC最大值和最小值是否在额定充电量的20％～90％之内，若在范围之内，则不切除该电池箱电池组中电池；若不在范围之内，则切除该电池箱电池组中电池；
步骤2：采集直流母线电压Udc、第i个电池箱的IGBT的占空比D1-i或D2-i和第i个电池箱的输出电流i0-i，并将Udc、D1-i或D2-i、i0-i输入到电流估算器中，输出第i个锂电池箱的估算电流值
电流估算器构造方法如下：
根据双向半桥变换器结构，建立如下数学模型：
双向半桥变换器具有两种工作模式，各个工作模式需要建立不同的电流估算器，具体如下：
(1)当双向半桥变换器处于buck模式，即电池箱处于充电状态时，状态方程如下：
其中，Udc和iL为状态变量；D1为半桥电路上桥臂IGBT的占空比，是控制输入；i0为双向半桥变换器输出的电流，为扰动量。
当电池箱处于充电状态时，电流估算器切换到buck模式，则设计的电流估算器如下：
其中，直流电流Udc和第i个电池箱的输出电流iL-i；D1-i为第i个电池箱处于buck模式时的半桥电路上桥臂IGBT的占空比；为第i个电池箱的双向半桥变换器输出的电流估算值；Z为观测器的中间状态变量；a1和a2为估算器处于buck模式时的增益；
(2)当双向半桥变换器处于boost模式，即电池箱处于放电状态时,，状态方程如下：
其中，D2为半桥电路下桥臂IGBT的占空比，是控制输入。
当电池箱处于放电状态时，电流估算器切换到boost模式，则设计的电流估算器如下：
D2为第i个电池箱处于boost模式时的半桥电路下桥臂IGBT的占空比，a3和a4为估算器处于boost模式时的增益。
步骤3：根据电流估算器切换规则，对不同的电流估算器进行切换，如图4所示；
步骤3.1：采集各个锂电池箱所连接的母线的可用功率。
步骤3.2：将采集的可用功率与所在母线负载消耗功率进行比较，如果可用功率大于负载消耗功率，执行步骤3.3；如果可用功率小于等于负载消耗功率，则执行步骤3.4；
步骤3.3：将电流估算器切换到buck模式，并从步骤1重新开始进行。
步骤3.4：将电流估算器切换到boost模式，并从步骤1重新开始进行。
步骤4：通过针对不同容量锂电池箱设计的电流估算器输出的估算各锂电池箱的SOC；
估算各锂电池箱的SOC，通过以下公式：
其中，Ub-i为第i个电池箱的输出电压；为锂电池箱输出电流；SOC0-i为第i个锂电池箱初始荷电状态；Cb-i为第i个电池箱的容量，为第i个锂电池箱的荷电状态的估计值；
步骤5：计算SOC的平均值，得到的平均值与自身的SOC比较，得到的差值通过PI控制器进行跟踪；跟踪后输出的结果作为电压调节系数的改变量；
所述SOC的平均值，按照如下公式进行计算：
其中，n为连接到电网中的电池箱个数；
充电或者放电情况下，所述电压调节系数的改变量，按照如下公式进行计算：
充电时：
放电时：
其中，kp-s为电压调节系数改变量调节模块的比例系数；kI-s为电压调节系数改变量调节模块的微分系数；通过PI控制器调节，△id通过SOC的平均值与各个SOC的比较值生成的调节值更精确。
步骤6：计算锂电池箱的平均容量，将平均容量设定为基准容量，并为平均容量设置基准功率；最后通过基准功率计算n个锂电池箱的默认电压调节系数ki；
所述平均容量为：
其中，Cb-i为第i个电池箱的容量，为锂电池箱的平均容量，n为连接到电网中的电池箱个数；
充电或者放电情况下，所述基准功率为：
放电时：
充电时：
其中：Cb为锂电池箱的容量；为参考直流母线电压值；为基准功率；
所述默认电压调节系数为：
其中：△Vmax-i为第i个电池箱的开路电压与负载电压的差值；Cb-i为第i个电池箱的容量。
步骤7：计算电压调节系数与锂电池箱电压参考值；
所述电压调节系数，按照如下公式进行计算：
di＝ki+△di
所述锂电池箱电压参考值，按照如下公式进行计算：
Udcref-i＝Unom-m-diPi
其中，第m条母线电压设定值Unom-m，第i个锂电池箱电压参考值Udcref-i，Pi为第i个锂电池箱的功率；
di的范围分充电和放电两种情况：为了避免电池箱的过度充放电，将SOC的范围规定在20％--90％之间；同时，考虑到某些电池箱在SOC平衡前达到限定值的情况，当一些电池箱提前达到90％，这些电池箱将会从充电策略组中排除，SOC平均值需重新计算，反之亦然；除此之外，为了不让锂电池箱的寿命有过多损耗，同时避免在分布式电源产生的能量大于负荷消耗能量的情况下引起母线电压波动，所以将锂电池箱充电电流控制在0.2Cb-i--1Cb-i之间；转换为充电功率，则为：
0.2Cb-i*Uin-i≤Pin-i≤Cb-i*Uin-i
其中，Pin-i为第i个电池箱的输入功率；Uin-i为第i个电池箱输入电压。则在充电时di限制到以下范围：
在放电的情况下，可以适当扩大放电电流的范围，但是需要考虑电池箱的温度不能过高。因此，将锂电池箱放电电流大小控制在0.2Cb-i—1.5Cb-i之间，确保在产生的能量减少时能保证母线电压稳定和负荷的正常供电；则此时di将被限制的范围如下：
其中，Uout-i为第i个电池箱输出电压。
步骤8：锂电池箱电压参考值Udcref-i与双向半桥变换器输出电压Ui的差值，经过PI控制器调节后，输出参考电流iref-i；参考电流iref-i与电流估算器估计输出的电流的差值，经过PI控制器调节后，再通过PWM调制，成为控制信号，将该控制信号输入到双向半桥变换器的IGBT中，实现对双向半桥变换器IGBT的控制。
图5和图6分别为不包含电流估算器的锂电池SOC的波形图和包含电流估算器的锂电池SOC的波形图。从图中可以看到，在2分钟时切换大功率负载，缺少电流估算器的锂电池出现微小扰动，而包含电流估算器的锂电池则没有出现明显扰动。
图7、图8、图9和图10为分别在充电和放电状态下，平衡SOC的部分锂电池的SOC波形图和功率波形图。锂电池1-8的初始SOC分别设定为60％、60％、50％、58％、70％、80％、45％和65％。设定为400V。分别在3分钟和6分钟时将负载3和负载4接入电网中。为保证波形图的清晰度，同时确保每个母线的电池都需要记录，故选取锂电池2、锂电池3、锂电池5、锂电池8这4个电池进行SOC平衡和功率波形图的记录。通过充放电的两个SOC波形图中可以知道，在9分40秒左右，4个电池SOC平衡在85％左右；放电时，SOC在7分15秒平衡在32％左右。在放电功率波形图中，在切换负载时，功率会有一定增加，同时初始SOC高于平均值的锂电池初始输出功率较大，随着SOC靠近平均值，功率逐渐降低；而初始SOC低于平均值的锂电池初始输出功率较小，随着SOC靠近平均值，功率逐渐升高。最后随着SOC平衡，功率趋于稳定。在充电波形图中，在切换负载时，功率会有一定减小，同时初始SOC高于平均值的锂电池初始输入功率较小，随着SOC靠近平均值，功率逐渐提高；而初始SOC低于平均值的锂电池初始输入功率较小，随着SOC靠近平均值，功率逐渐减小。最后随着SOC平衡，功率趋于稳定。通过以上测试，体现了平衡SOC控制策略的有效性，最终达到了各个电池平衡到同一SOC的目的。

Claims (5)

1.一种大规模储能SOC平衡协调控制系统，其特征在于，一种大规模储能SOC平衡协调控制系统，包括：第一母线、第二母线、第三母线、第四母线，至少一个光伏发电单元、至少一个风力发电单元、至少两个负载、第一线路阻抗、第二线路阻抗、第三线路阻抗、第四线路阻抗、N个锂电池箱；
第一母线一端与第四母线一端相连接，第一母线另一端与第三母线一端相连接、第三母线另一端与第二母线一端相连接，第二母线另一端与第四母线另一端相连接；第一母线与N1个锂电池箱相连接，第二母线与N2个锂电池箱相连接，第三母线与N3个锂电池箱相连接，第四母线N4个锂电池箱相连接；所述第一母线、第二母线、第三母线、第四母线中，至少一条母线与至少一个光伏发电单元相连接，至少一条母线与至少一个风力发电单元相连接，至少两条母线分别与至少两个负载相连接；其中，N＝N1+N2+N3+N4；
第一线路阻抗为第一母线与第四母线之间阻抗，第二线路阻抗为第一母线与第三母线之间阻抗，第三线路阻抗为第三母线与第二母线之间阻抗，第四线路阻抗为第二母线与第四母线之间阻抗；
所述光伏发电单元，通过光伏发电为所构建的储能SOC平衡协调控制系统提供电能；
所述风力发电单元，通过风力发电为所构建的储能SOC平衡协调控制系统提供电能；
所述负载，构建的储能SOC平衡协调控制系统通过母线为负载供电；
所述锂电池箱，当构建的储能SOC平衡协调控制系统无法为负载提供足够的电能时，锂电池箱中的锂电池组为负载供电。
2.根据权利要求1所述大规模储能SOC平衡协调控制系统，其特征在于，所述锂电池箱，通过双向半桥变换器并入直流电网；当上半桥臂IGBT导通时，变换器处于buck工作状态，电网功率通过双向半桥变换器流入锂电池箱电池组中，这时电池组开始工作在充电状态；当下半桥臂IGBT导通时，双向半桥变换器处于boost状态，功率从电池流入电网中，这时电池工作在放电状态。
3.一种大规模储能SOC平衡协调控制方法，采用权利要求1所述大规模储能SOC平衡协调控制系统实现，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1：检测电池箱电池组中各电池的SOC最大值和最小值是否在额定充电量的20％～90％之内，若在范围之内，则不切除该电池箱电池组中电池；若不在范围之内，则切除该电池箱电池组中电池；
步骤2：采集直流母线电压Udc、第i个电池箱的IGBT的占空比D1-i或D2-i和第i个电池箱的输出电流i0-i，并将Udc、D1-i或D2-i、i0-i输入到电流估算器中，输出第i个锂电池箱的估算电流值
步骤3：根据电流估算器切换规则，对不同的电流估算器进行切换；
步骤3.1：采集各个锂电池箱所连接的母线的可用功率；
步骤3.2：将采集的可用功率与所在母线负载消耗功率进行比较，如果可用功率大于负载消耗功率，执行步骤3.3；如果可用功率小于等于负载消耗功率，则执行步骤3.4；
步骤3.3：将电流估算器切换到buck模式，并从步骤1重新开始进行；
步骤3.4：将电流估算器切换到boost模式，并从步骤1重新开始进行；
步骤4：通过针对不同容量锂电池箱设计的电流估算器输出的估算各锂电池箱的SOC；
估算各锂电池箱的SOC，通过以下公式：
其中，Ub-i为第i个电池箱的输出电压；为锂电池箱输出电流；SOC0-i为第i个锂电池箱初始荷电状态；Cb-i为第i个电池箱的容量，为第i个锂电池箱的荷电状态的估计值；
步骤5：计算SOC的平均值，得到的平均值与自身的SOC比较，得到的差值通过PI控制器进行跟踪；跟踪后输出的结果作为电压调节系数的改变量；
所述SOC的平均值，按照如下公式进行计算：
其中，n为连接到电网中的电池箱个数；
充电或者放电情况下，所述电压调节系数的改变量，按照如下公式进行计算：
充电时：
放电时：
其中，kp-s为电压调节系数改变量调节模块的比例系数；kI-s为电压调节系数改变量调节模块的微分系数；通过PI控制器调节，△di通过SOC的平均值与各个SOC的比较值生成的调节值更精确；
步骤6：计算锂电池箱的平均容量，将平均容量设定为基准容量，并为平均容量设置基准功率；最后通过基准功率计算n个锂电池箱的默认电压调节系数ki；
所述平均容量为：
其中，Cb-i为第i个电池箱的容量，为锂电池箱的平均容量，n为连接到电网中的电池箱个数；
充电或者放电情况下，所述基准功率为：
放电时：
充电时：
其中：Cb为锂电池箱的容量；为参考直流母线电压值；为基准功率；
所述默认电压调节系数ki为：
其中：△Vmax-i为第i个电池箱的开路电压与负载电压的差值；Cb-i为第i个电池箱的容量；
步骤7：计算电压调节系数与锂电池箱电压参考值；
所述电压调节系数di，按照如下公式进行计算：
di＝ki+△di
所述锂电池箱电压参考值，按照如下公式进行计算：
Udcref-i＝Unom-m-diPi
其中，第m条母线电压设定值Unom-m，第i个锂电池箱电压参考值Udcref-i，Pi为第i个锂电池箱的充电功率；
步骤8：锂电池箱电压参考值Udcref-i与双向半桥变换器输出电压Ui的差值，经过PI控制器调节后，输出参考电流iref-i；参考电流iref-i与电流估算器估计输出的电流的差值，经过PI控制器调节后，再通过PWM调制，成为控制信号，将该控制信号输入到双向半桥变换器的IGBT中，实现对双向半桥变换器IGBT的控制。
4.根据权利要求3所述大规模储能SOC平衡协调控制方法，其特征在于，所述电流估算器构造方法如下：
双向半桥变换器具有两种工作模式，各个工作模式需要建立不同的电流估算器，具体如下：
(1)当双向半桥变换器处于buck模式，即电池箱处于充电状态时，状态方程如下：
其中，Udc和iL为状态变量；D1为半桥电路上桥臂IGBT的占空比，是控制输入；i0为双向半桥变换器输出的电流，为扰动量；
当电池箱处于充电状态时，电流估算器切换到buck模式，则设计的电流估算器如下：
其中，直流电流Udc和第i个电池箱的输出电流iL-i；D1-i为第i个电池箱处于buck模式时的半桥电路上桥臂IGBT的占空比；为第i个电池箱的双向半桥变换器输出的电流估算值；Z为观测器的中间状态变量；a1和a2为估算器处于buck模式时的增益；
(2)当双向半桥变换器处于boost模式，即电池箱处于放电状态时,，状态方程如下：
其中，D2为半桥电路下桥臂IGBT的占空比，是控制输入；
当电池箱处于放电状态时，电流估算器切换到boost模式，则设计的电流估算器如下：
D2为第i个电池箱处于boost模式时的半桥电路下桥臂IGBT的占空比，a3和a4为估算器处于boost模式时的增益。
5.根据权利要求3所述大规模储能SOC平衡协调控制方法，其特征在于，所述电压调节系数di范围：
在充电时di被限制到以下范围：
其中，Cb-i为锂电池箱充电电流，△Vmax-i为第i个电池箱的开路电压与负载电压的差值；
在放电的情况下，di将被限制的范围如下：
其中，Uout-i为第i个电池箱输出电压。
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