CN111416402A - 一种基于智慧蓄电池的矩阵式储能系统的构建方法 - Google Patents

Abstract

一种基于智慧蓄电池的矩阵式储能系统的构建方法。本发明提出了一种基于智慧蓄电池的矩阵式储能系统的构建方法，主要包括如下内容：智慧蓄电池概念的定义，在所定义的智慧蓄电池的基础上，提出了矩阵式储能系统的构建方法。通过本发明可以建立起一种新的储能系统组成的体系结构，该体系结构能灵活增减容量，还能通过分布式储能变流器进行SOC调控、均衡，还具有灵活方便的控制算法。

Description

一种基于智慧蓄电池的矩阵式储能系统的构建方法

技术领域

本发明涉及一种由蓄电池、超级电容等储能元件组成的储能系统的构建方法。

背景技术

以锂电池、铅碳电池为代表的电化学储能产业现在急需解决的重要技术问题之一是需要找到一种更经济、效率更高的电池SOC（state of charge）均衡方法。对于这个技术问题，非储能专业人士在日常生活中也能体会到：家里电视遥控器的旧电池就算还有较多的电量也不能和新买的电池一起使用，否则整个电池组的性能将被极大的拖累。当前，电池SOC均衡技术分为无源均衡和有源均衡两大类。其中，无源均衡技术成本较低，但在均衡过程中蓄电池间不平衡的电能全部被损失，故该方法效率较低；有源均衡技术不会造成电能损失，但需要在电池组中外加DC-DC变换器等电路，成本较高。在电池SOC均衡技术中，成本和性能似乎是一个不可调和的矛盾。

为了解决这个矛盾，先看看现有的储能系统的组成体系结构。现有的储能系统的体系结构可以分为2种：传统储能系统和级联储能系统。下面分别简介这2种储能系统的体系结构的优缺点。

传统储能系统由蓄电池包（battery pack）和集中式储能变流器构成。蓄电池包由串、并联的蓄电池模组(battery module)和复杂的BMS(battery management system)构成。传统储能系统的优点是储能变流器可以借用常规的DC-DC或DC-AC的设计思路；缺点是：在电池SOC均衡技术中，成本和性能是一个不可调和的矛盾；蓄电池组工作在较高的电压下，易引发安全问题；对蓄电池的一致性要求很高，需为同一厂家、同一批次、相同使用状况的电池；集中式储能变流器一旦发生故障，整个系统停机。

级联储能系统（cascaded energy storage system）的储能变流器由N个全桥变换器级联构成，将蓄电池也分成N组，分别接到N个变换器的直流侧。级联储能系统的优点是可以通过N个级联变换器对N组电池的SOC（state of charge）进行均衡,较好的简化了BMS，降低了BMS的成本；且蓄电池工作在较低的电压，提高了安全性。级联储能系统的不足是：尽管比传统储能系统有所进步，级联储能系统的容量增减还是不够灵活；级联储能系统尽管在电路结构上对传统储能系统进行了一定的分布式的改进，但革命不彻底，其控制仍然采用的是集中控制的思路和经典线性控制理论，经典控制理论面对分布式的电路有些力不从心，其控制算法的灵活性较差，性能受限；该方案在控制的过程中，N组电池的检测信号需要以电气隔离的方式送入中央控制器，N个变换器的驱动信号也要以电气隔离的方式从中央控制器送出，造成控制线路也比较复杂。

为了进一步提高级联储能系统的性能，同时也解决电池SOC均衡技术中成本和性能的矛盾问题，本发明提出了一种基于智慧蓄电池的矩阵式储能系统，但矩阵式储能系统并不仅仅是一个SOC均衡电路，而是一种新的储能系统的体系结构，SOC均衡只是该体系结构的重要优点之一。打个比喻：与西医看病“头疼医头，脚疼医脚”的思路不同，矩阵式储能系统采用的是中医的整体观和辨证施治，针对“电池SOC均衡”的局部问题，对“储能系统”进行了全身调理，有望在治好局部病的同时，在全身其它部位也产生有益的影响。矩阵式储能系统可以灵活增减容量；不再需要外加储能变流器和BMS（battery management system），有效降低了储能系统的成本；可实现不同状态的蓄电池的方便接入；故障不停机运行。

智慧蓄电池概念的产生也来源于仿生学的启示：人类在制造某一个产品或物品时，是先制造出这个产品的各个宏观部件，再组装起来，这是一种宏观层面的制造；而大自然对于生物体的构造是一种微观层面的制造，是先构造出具有一定功能的细胞，再由这些细胞协同工作构成具有一定功能的生物体。可以把智慧蓄电池看成是一个储能“细胞”，由这些储能“细胞”协同工作可以构造出矩阵式储能系统。

为了建立起基于智慧蓄电池的矩阵式储能系统的理论和方法，需要提出一种智慧蓄电池的概念和实现方法，建立一种基于智慧蓄电池的矩阵式储能系统的理论和实现方法。需要讨论的内容涉及如下技术：

（1）智慧蓄电池概念的定义和实现方法；

（2）矩阵式储能系统的构建方法、基本工作原理、电池SOC均衡方法；

（3）矩阵式储能系统的控制策略；

（4）矩阵式储能系统的通信网络技术。

这显然涉及到太多的内容，因此，本发明从这套理论中抽取了最关键的一个具体技术点进行阐述，并以此申请专利，该技术点是：如何给出智慧蓄电池概念的定义，在所定义的智慧蓄电池的基础上，矩阵式储能系统的构建方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：

为了解决现有的级联储能系统具有的容量增减不够灵活，控制算法的灵活性较差等问题，同时也解决电池SOC均衡技术中成本和性能的矛盾的问题，本发明提出了一种基于智慧蓄电池的矩阵式储能系统的构建方法，主要包括如下内容：智慧蓄电池概念的定义，在所定义的智慧蓄电池的基础上，矩阵式储能系统的构建方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

如图1，所定义的智慧蓄电池由电气部分和储能元件构成；储能元件是蓄电池、超级电容或其它具有类似功能的储能元件；智慧蓄电池的电气部分可以对蓄电池的输出进行变换和调控，使得智慧蓄电池的输出可以是电压源模式或电流源模式。根据应用的需要，当负载为直流负载时，智慧蓄电池的输出是直流电，当负载为交流负载时，智慧蓄电池的输出是交流电。

可以通过以下3种方式将智慧蓄电池连接成矩阵式储能系统：第1种方式，先把M只智慧蓄电池串联构成电池组，再把N组电池组并联构成矩阵式储能系统，如图2，此处所述的N组电池组包含的智慧蓄电池的数量相等都为M，这只是最常见的情况，在实际使用中，N组电池组包含的智慧蓄电池的数量可以不同，智慧蓄电池内含储能元件的种类也可以不同；第2种方式，先把N只智慧蓄电池并联构成电池组，再把M组电池组串联构成矩阵式储能系统，如图3，此处所述的M组电池组包含的智慧蓄电池的数量相等都为N，这只是最常见的情况，在实际使用中，M组电池组包含的智慧蓄电池的数量可以不同，智慧蓄电池内含储能元件的种类也可以不同；第3种方式，把1个矩阵式储能系统看成1个等效的智慧蓄电池，可以按照前面所述的第1种方式或第2种方式，把若干个智慧蓄电池或等效的智慧蓄电池连接成矩阵式储能系统；在本文中M、N都表示正整数。

矩阵式储能系统的总输出可以是电压源模式或电流源模式：

按照第1种方式连接而成的矩阵式储能系统，当需要使矩阵式储能系统的总输出为电压源模式时，其内部的智慧蓄电池的输出模式按照如下方法设置：在N组电池组中选择1组，使该组的所有智慧蓄电池的输出都为电压源模式，在其余的N-1组电池组中，每组选1只智慧蓄电池工作于电流源模式，每组剩下的所有智慧蓄电池都工作于电压源模式。

按照第1种方式连接而成的矩阵式储能系统，当需要使矩阵式储能系统的总输出为电流源模式时，其内部的智慧蓄电池的输出模式按照如下方法设置：在N组电池组中，每组选1只智慧蓄电池工作于电流源模式，每组剩下的所有智慧蓄电池都工作于电压源模式。

按照第2种方式连接而成的矩阵式储能系统，当需要使矩阵式储能系统的总输出为电压源模式时，其内部的智慧蓄电池的输出模式按照如下方法设置：在M组电池组中，每组选1只智慧蓄电池工作于电压源模式，每组剩下的所有智慧蓄电池都工作于电流源模式。

按照第2种方式连接而成的矩阵式储能系统，当需要使矩阵式储能系统的总输出为电流源模式时，其内部的智慧蓄电池的输出模式按照如下方法设置：在M组电池组中选择1组，使该组的所有智慧蓄电池的输出都为电流源模式，在其余的M-1组电池组中，每组选1只智慧蓄电池工作于电压源模式，每组剩下的所有智慧蓄电池都工作于电流源模式。

当矩阵式储能系统输出为交流电时，其内含的智慧蓄电池输出交流电压或电流的相位需要进行同步：使工作于电压源模式的智慧蓄电池的电压相位与矩阵式储能系统总输出电压的相位相同；使工作于电流源模式的智慧蓄电池的电流相位与矩阵式储能系统总输出电流的相位相同。

通过对矩阵式储能系统内智慧蓄电池的输出电压和输出电流的调节，来调节各个智慧蓄电池的输出功率，从而可以实现对智慧蓄电池SOC（state of charge）的调控功能和SOC均衡功能。

具体方法如下：

对于按照第1种方式连接而成的矩阵式储能系统，用I_j表示N组电池组第j组的电流有效值，其中j=1,2,…N，通过使I_j满足式（1），可以对N组电池组组间的SOC进行调节，其中k_j为SOC调节系数， j=1,2,…N，根据SOC调节的需要，可以改变k_j的值，采用适当的SOC调控或均衡算法，可以实现SOC调控或均衡功能。

I₁：I₂：…：I_N = k₁：k₂：…：k_N （1）

对于按照第1种方式连接而成的矩阵式储能系统，用U_ij表示第j组第i只智慧蓄电池的输出电压有效值，其中i=1,2,…M，j=1,2,…N，通过使U_ij满足式（2），可以对第j组电池组组内的SOC进行调节，其中h_ij为SOC调节系数，i=1,2,…M， j=1,2,…N，根据SOC调节的需要，可以改变h_ij的值，采用适当的SOC调控或均衡算法，可以实现SOC调控或均衡功能。

U_1j： U_2j：…： U_Mj = h_1j：h_2j：…：h_Mj （2）

对于按照第2种方式连接而成的矩阵式储能系统，用U_i表示M组电池组第i组的电压有效值，其中i=1,2,…M，通过使U_i满足式（3），可以对M组电池组组间的SOC进行调节，其中m_i为SOC调节系数，i=1,2,…M，根据SOC调节的需要，可以改变m_i的值，采用适当的SOC调控或均衡算法，可以实现SOC调控或均衡功能。

U₁： U₂：…： U_M = m₁：m₂：…：m₃ （3）

对于按照第2种方式连接而成的矩阵式储能系统，用I_ij表示第i组第j只智慧蓄电池的输出电流有效值，其中i=1,2,…M，j=1,2,…N，通过使I_ij满足式（4），可以对第i组电池组组内的SOC进行调节，其中p_ij为SOC调节系数，i=1,2,…M， j=1,2,…N，根据SOC调节的需要，可以改变p_ij的值，采用适当的SOC调控或均衡算法，可以实现SOC调控或均衡功能。

I_i1：I_i2：…：I_iN = p_i1：p_i2：…：p_iN （4）

前文中，电池组组间的SOC调节指的是调节电池组整组的SOC；电池组整组的SOC的定义为电池组中所有蓄电池的当前容量之和与所有蓄电池的额定容量之和的比值；电池组组内的SOC调节指的是调节电池组内部各个蓄电池的SOC；蓄电池的SOC的定义为蓄电池的当前容量与蓄电池的额定容量的比值。智慧蓄电池SOC的定义为智慧蓄电池内部的储能元件的当前容量与额定容量的比值。

本发明的有益效果是：所定义的智慧蓄电池可以通过串联、并联或串并联混联的形式灵活的组成矩阵式储能系统，使得矩阵式储能系统容量配置、容量增减非常灵活；所定义的智慧蓄电池的电气部分包含的储能变流器可以对智慧蓄电池的SOC进行调控和均衡，一举两得，省去了专门的SOC调控、均衡电路，降低了成本；只需要对智慧蓄电池的输出电压和输出电流进行简单灵活的设置就可以实现SOC调控、均衡功能，实现了SOC调控、均衡控制与储能变流器控制的解耦，使得系统控制算法非常灵活，根据应用需要，搭配适当的算法，可以实现各种复杂的SOC调控、均衡控制的功能；所定义的智慧蓄电池的电气部分理论上容量可以做的很小，直接和单只蓄电池搭配，便于对SOC调控、均衡实现精细化控制，精细到直接对每一只蓄电池的SOC进行调控、均衡，这是其他现有技术不能达到的；搭建起了一个非常灵活的储能系统的架构，配合相应的控制算法，便于实现各种有用的功能，如故障不停机运行；所定义的智慧蓄电池是一种模块化电源，便于批量化生产。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是智慧蓄电池原理示意简图。

图2是按照第1种连接方式构成的矩阵式储能系统结构图。

图3是按照第2种连接方式构成的矩阵式储能系统结构图。

图4是实施例的智慧蓄电池原理示意图。

图5是基于全桥电路的智慧蓄电池主电路原理图。

图6是交流电压源模式时稳定交流电压有效值的控制结构图。

图7是交流电流源模式的控制结构图。

图8是实施例的矩阵式储能系统的电路模型的原理图。

具体实施方式

以1个交流电压源输出的矩阵式储能系统为例，对本发明的实施进行说明。按照第1种方式，先把M只智慧蓄电池串联构成电池组，再把N组电池组并联构成矩阵式储能系统。

如图4，本实施例的智慧蓄电池，从结构上看，由蓄电池、电力电子主电路、控制电路、测量电路、通信电路等模块组成。图4中最大的实线框代表智慧蓄电池，其内的虚线框代表智慧蓄电池的电气部分。智慧蓄电池的电气部分与蓄电池的接口为DE，其由2根电源线构成。智慧蓄电池对外有电源接口AB和通信接口。电源接口AB由2根电源线构成，通信接口对外引线的数量根据通信协议而定，如果采用无线通信，通信接口对外引线的数量为0。图4中K₁、K₂为可控电子开关，K₁为隔离开关，K₂为旁路开关。智慧蓄电池正常工作时，K₁闭合，K₂断开；当智慧蓄电池发生故障时，K₁断开，智慧蓄电池被隔离，同时，根据需要可以将K₂闭合，从而A、B两点直通，也可以将K₂断开，A、B两点断开。图4为原理示意，未画出保险丝等辅助元件。

智慧蓄电池主电路结构可以采用半桥电路或全桥电路。这2种主电路结构都可以输出直流电或交流电。如果负载是直流，储能系统总输出为直流电时，从电路复杂程度考虑，适合选用半桥电路；如果负载是交流，储能系统总输出为交流电时，从电路复杂程度、蓄电池电压利用率等因素综合考虑，适合选用全桥电路。如图5所示为基于全桥电路的智慧蓄电池主电路原理图，图中省略了智慧蓄电池的隔离开关K₁和旁路开关K₂。主电路中的K₃为滤波电容投切开关。

下面以全桥电路为例来分析智慧蓄电池主电路输出交流电时的工作原理。如图5，全桥电路拓扑的效率很高，为95%-98%，可以工作在电压源输出模式或电流源输出模式。

当全桥电路工作于交流电压源输出模式时，将图5中的开关K₃闭合。采用SPWM调制控制方法，其输出电压可以表示成

，其中，U为输出交流电压的有效值，且

U=mU _b ，其中U _b 为蓄电池电压，m为SPWM调制的调制比，其取值范围为[0,1]。采用图6的控制策略可以使输出电压有效值U稳定。图6中U _ref 为输出电压有效值的给定值，ΔU为输出电压误差，Δm为调制比的调节量。

另外，可以通过改变SPWM的参考正弦信号的相位来控制输出电压u的相位φ。因此，在电压源模式下，可以实现对输出交流电压u有效值和相位的控制。

当全桥电路工作于交流电流源输出模式时，将图5中的开关K₃断开。采用图7所示控制策略使输出交流电流i为给定值

。图7的控制策略为PWM整流中的直接电流控制技术。图5全桥电路中，开关管M₁、M₄的占空比相同且为D，开关管M₂、M₃的占空比相同且为D₂=1-D。图7中，I _ref 和φ _ref 分别为输出电流有效值和相位的给定值。I和φ _i 分别为输出电流有效值和相位的测量值，i为输出电流瞬时值的测量值。

为正弦参考电流。ΔI、Δφ _i 为输出电流有效值误差和相位误差。Δ I _s 、Δφ _s 为正弦参考电流有效值调节量和相位调节量。Δi为输出电流瞬时值误差，ΔD为占空比调节量。

将智慧蓄电池先M只串联，再N组并联，可以构成本实施例的矩阵式储能系统，可以参看图2。如图2，该矩阵式储能系统要实现电压源输出，需要对智慧蓄电池的工作模式进行如下选择：第1列的M只智慧蓄电池都工作在电压源模式；第2到N列的第1行的智慧蓄电池工作在电流源模式，第2到N列的其余智慧蓄电池工作在电压源模式。此时，根据电路理论的替代定理，可以用理想电压源、理想电流源替代对应的智慧蓄电池，另外，用理想电阻R _j (j=1,2,……,N)表示第j列的线路内阻，可建立矩阵式储能系统的电路模型如图8。

在图8中，若忽略线路内阻，由基尔霍夫电压定律知，矩阵式储能系统总输出电压由第1列的所有电压源决定，矩阵式储能系统实现了电压源输出，其总输出电压为：

(5-1)

使工作于电压源模式的智慧蓄电池的输出电压相位与矩阵式储能系统总输出电压的相位相同。因此，（5-1）式中各交流量的有效值也满足下式关系：

(5-2)

另外，由基尔霍夫电流定律，矩阵式储能系统的总输出电流满足下式：

(6-1)

使工作于电流源模式的智慧蓄电池的输出电流相位与矩阵式储能系统总输出电流的相位相同。因此，（6-1）式中各交流量的有效值也满足下式关系：

(6-2)

矩阵式储能系统SOC均衡可分为组间均衡和组内均衡。组间均衡是使组与组之间电池组的SOC保持均衡。组内均衡是指同一组内各个蓄电池的SOC保持均衡。

假设在某时刻矩阵中智慧蓄电池的荷电状态为SOC _ij ，本文中用变量i表示矩阵的行号，i=1,2,…,M；用变量j表示矩阵的列号，j=1,2,…,N。经过较短时间t ₁ 后，蓄电池的荷电状态达到均衡，即所有蓄电池的荷电状态相同，其值用SOC₀表示。用Q _ij 表示矩阵中对应蓄电池的额定容量，U _bij 表示第i行、第j列智慧蓄电池的内部蓄电池的端电压，φ _j 表示第j列总电压与电流的相位差，矩阵式储能系统总输出电压、电流的有效值为U _o 、I _o ，相位差为φ。只要确定了拟达到均衡的时间t ₁ ，可以按照如下方法计算出SOC₀的值。式（12）、（19）、（26）都是根据不计损耗时蓄电池释放出的电量等于对外做功的关系推导出的。

在时间t ₁ 内，矩阵式储能系统对外做的功为：

W= t ₁ U _o I _o cosφ (7)

不计损耗，W应等于所有蓄电池做的功为，即：

(8)

联立（7）、（8）并适当化简得

(9)

令:

(10)

(11)

在式（10）、（11）中，U _o 、I _o 、φ、U _bij 可以通过测量得出，SOC _ij 、Q _ij 可以通过SOC、SOH（stateof health）估算算法得出，因此，a和b可以看成是已知系数。（9）式可以变为：

(12)

由（12）式只要确定了t ₁ 就可以推出SOC₀，反之也可以由SOC₀推出t ₁ 。

下面讨论组间均衡。在时间t ₁ 内，不计线路损耗，第j列做的功为：

W _j = t ₁ U _o I _j cosφ _j (13)

同时，不计效率引起的损耗，W _j 也等于第j列所有蓄电池做功的和，即：

(14)

联立（13）、（14）式，并适当化简，得：

(15)

令：

(16)

(17)

在式（16）、（17）中，U _o 、U _bij 、φ _j 可以通过测量得出，SOC _ij 、Q _ij 可以通过SOC、SOH（stateof health）估算算法得出，因此，a _j 和b _j 可以看成是已知系数。

故(15)式可化简为：

(18)

由（18）式可得

（19）

只要矩阵中各列（组）的电流有效值满足（19）式的比例关系，就可以使组间SOC均衡。

再讨论列内均衡。在时间t ₁ 内，第i行、第j列的智慧蓄电池所做的功为：

W _ij = t ₁ U _ij I _j cosφ _j (20)

不计损耗，W _ij 也等于智慧蓄电池内部的蓄电池释放出的能量，即：

(21)

联立（20）、（21）式，并适当化简，得：

(22)

令：

(23)

(24)

在式（23）、（24）中，U _bij 、φ _j 可以通过测量得出，I _j 可以通过列间均衡推出，SOC _ij 、Q _ij 可以通过SOC、SOH（state of health）估算算法得出，因此，a _ij 和b _ij 可以看成是已知系数。

故(22)式可化简为：

(25)

由（25）式可得，矩阵中第j列的电压满足如下比例式：

（26）

只要矩阵中同一列（组）的M个电压有效值满足（26）式的比例关系，就可以使组内SOC均衡。

综上所述，联立（6-2）式和（19）式，可以得出各列(组)电流有效值的目标值；联立（5-2）式和（26）式，可以得出各个智慧蓄电池输出电压有效值的目标值。

只需要使各个智慧蓄电池输出电流、电压的有效值满足目标值，便可以实现电池SOC均衡，同时还可以实现对矩阵式储能系统总输出电压和电流的调控。

Claims (2)

1.一种基于智慧蓄电池的矩阵式储能系统，其特征是：

智慧蓄电池由电气部分和储能元件构成；储能元件可以是蓄电池、超级电容；智慧蓄电池的电气部分可以对蓄电池的输出进行变换和调控，使得智慧蓄电池的输出可以是电压源模式或电流源模式；矩阵式储能系统由智慧蓄电池通过串联、并联或混联构成；

可以通过以下3种方式将智慧蓄电池连接成矩阵式储能系统：第1种方式，先把M只智慧蓄电池串联构成电池组，再把N组电池组并联构成矩阵式储能系统，此处所述的N组电池组包含的智慧蓄电池的数量相等都为M，这只是最常见的情况，在实际使用中，N组电池组包含的智慧蓄电池的数量可以不同，智慧蓄电池内含储能元件的种类也可以不同；第2种方式，先把N只智慧蓄电池并联构成电池组，再把M组电池组串联构成矩阵式储能系统，此处所述的M组电池组包含的智慧蓄电池的数量相等都为N，这只是最常见的情况，在实际使用中，M组电池组包含的智慧蓄电池的数量可以不同，智慧蓄电池内含储能元件的种类也可以不同；第3种方式，把1个矩阵式储能系统看成1个等效的智慧蓄电池，可以按照前面所述的第1种方式或第2种方式，把若干个智慧蓄电池或等效的智慧蓄电池连接成矩阵式储能系统；在本文中M、N都表示正整数；

矩阵式储能系统的总输出可以是电压源模式或电流源模式；

按照第1种方式连接而成的矩阵式储能系统，当需要使矩阵式储能系统的总输出为电压源模式时，其内部的智慧蓄电池的输出模式按照如下方法设置：在N组电池组中选择1组，使该组的所有智慧蓄电池的输出都为电压源模式，在其余的N-1组电池组中，每组选1只智慧蓄电池工作于电流源模式，每组剩下的所有智慧蓄电池都工作于电压源模式；

按照第1种方式连接而成的矩阵式储能系统，当需要使矩阵式储能系统的总输出为电流源模式时，其内部的智慧蓄电池的输出模式按照如下方法设置：在N组电池组中，每组选1只智慧蓄电池工作于电流源模式，每组剩下的所有智慧蓄电池都工作于电压源模式；

按照第2种方式连接而成的矩阵式储能系统，当需要使矩阵式储能系统的总输出为电压源模式时，其内部的智慧蓄电池的输出模式按照如下方法设置：在M组电池组中，每组选1只智慧蓄电池工作于电压源模式，每组剩下的所有智慧蓄电池都工作于电流源模式；

按照第2种方式连接而成的矩阵式储能系统，当需要使矩阵式储能系统的总输出为电流源模式时，其内部的智慧蓄电池的输出模式按照如下方法设置：在M组电池组中选择1组，使该组的所有智慧蓄电池的输出都为电流源模式，在其余的M-1组电池组中，每组选1只智慧蓄电池工作于电压源模式，每组剩下的所有智慧蓄电池都工作于电流源模式；

当矩阵式储能系统输出为交流电时，其内含的智慧蓄电池输出交流电压或电流的相位需要进行同步；使工作于电压源模式的智慧蓄电池的输出电压相位与矩阵式储能系统总输出电压的相位相同，使工作于电流源模式的智慧蓄电池的输出电流相位与矩阵式储能系统总输出电流的相位相同。

2. 根据权利要求1所述的储能系统，其特征是：通过对矩阵式储能系统内智慧蓄电池的输出电压和输出电流的调节，来调节各个智慧蓄电池的输出功率，从而可以实现对智慧蓄电池SOC（state of charge）的调控功能和SOC均衡功能；

具体方法如下：

对于按照第1种方式连接而成的矩阵式储能系统，用I_j表示N组电池组第j组的电流有效值，其中j=1,2,…N，通过使I_j满足式（1），可以对N组电池组组间的SOC进行调节，其中k_j为SOC调节系数， j=1,2,…N，根据SOC调节的需要，可以改变k_j的值，采用适当的SOC调控或均衡算法，可以实现SOC调控或均衡功能；

I₁：I₂：…：I_N =k₁：k₂：…：k_N （1）

对于按照第1种方式连接而成的矩阵式储能系统，用U_ij表示第j组第i只智慧蓄电池的输出电压有效值，其中i=1,2,…M，j=1,2,…N，通过使U_ij满足式（2），可以对第j组电池组组内的SOC进行调节，其中h_ij为SOC调节系数，i=1,2,…M， j=1,2,…N，根据SOC调节的需要，可以改变h_ij的值，采用适当的SOC调控或均衡算法，可以实现SOC调控或均衡功能；

U_1j： U_2j：…： U_Mj =h_1j：h_2j：…：h_Mj （2）

对于按照第2种方式连接而成的矩阵式储能系统，用U_i表示M组电池组第i组的输出电压有效值，其中i=1,2,…M，通过使U_i满足式（3），可以对M组电池组组间的SOC进行调节，其中m_i为SOC调节系数，i=1,2,…M，根据SOC调节的需要，可以改变m_i的值，采用适当的SOC调控或均衡算法，可以实现SOC调控或均衡功能；

U₁： U₂：…： U_M = m₁：m₂：…：m₃ （3）

对于按照第2种方式连接而成的矩阵式储能系统，用I_ij表示第i组第j只智慧蓄电池的输出电流有效值，其中i=1,2,…M，j=1,2,…N，通过使I_ij满足式（4），可以对第i组电池组组内的SOC进行调节，其中p_ij为SOC调节系数，i=1,2,…M， j=1,2,…N，根据SOC调节的需要，可以改变p_ij的值，采用适当的SOC调控或均衡算法，可以实现SOC调控或均衡功能；

I_i1：I_i2：…：I_iN = p_i1：p_i2：…：p_iN （4）

前文中，电池组组间的SOC调节指的是调节电池组整组的SOC；电池组整组的SOC的定义为电池组中所有蓄电池的当前容量之和与所有蓄电池的额定容量之和的比值；电池组组内的SOC调节指的是调节电池组内部各个蓄电池的SOC；蓄电池的SOC的定义为蓄电池的当前容量与蓄电池的额定容量的比值。

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