CN113343407A - 一种大规模储能电池等效优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大规模储能电池等效优化方法，包括：1)设置误差阀值，初始化电池整体模型阶数N_w；2)获取电池单体模型参数；3)根据电池单体模型参数计算电池整体模型参数；4)根据电池整体模型参数计算得到等值简化误差；5)若等值简化误差不大于误差阀值则结束计算，否则转到步骤4)重新计算，本发通过对电池单体参数的分析与计算，获取符合预期误差范围的电池整体简化参数，具有通用、高效、易操作的特点。

Description

一种大规模储能电池等效优化方法及系统

技术领域

本发明属于新能源及电力存储技术领域，尤其涉及一种大规模储能电池等效优化方法及系统。

背景技术

大规模储能电池由若干个电池单体组成，由于制造工艺、使用工况、老化程度等因素，电池单体的参数存在一定的差异性。对于电池单体的建模分析，采用较多的是等效电路模型。设电池单体的模型阶数为f，若包含g个参数不一致的电池单体，则储能电池整体的阶数将达到f×g。按照这种方式，当电池规模较大(即单体数目较多)时，电池模型将极为复杂，不便于分析和运算。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大规模储能电池等效优化方法，能够优化电池的等效模型。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，提供了一种大规模储能电池等效优化方法，包括：

1)设置误差阀值，初始化电池整体模型阶数N_w；

2)获取电池单体模型参数；

3)根据电池单体模型参数计算电池整体模型参数；

4)根据电池整体模型参数计算得到等值简化误差；

5)若等值简化误差不大于误差阀值则结束计算，否则转到步骤4)重新计算。

结合第一方面，进一步的，所述根据电池单体模型参数计算电池整体模型参数包括：

1)根据式(2)设置电池整体模型阶数

其中，N_s为电池单体模型阶数；

2)根据式(3)构造电池整体模型参数矩阵Q

其中，c_i为第i个电压参数，第j个电流参数；

3)初始化迭代系数n、x、H、P、K，如式(4)～(8)所示：

n＝N_W+1 (4)

x＝1 (5)

其中，

表示阶数为(2N_w+1)×(2N_w+1)的单位矩阵，

表示阶数为(2N_w+1)×1的零矩阵；

4)判断迭代是否结束，若未结束则进入步骤5)，否则进入步骤11)；

5)根据式(10)计算电池单体模型电压输出；

6)根据电池单体模型电压输出通过式(10)得到电池整体模型电压输出V_n；

7)根据式(12)、(13)求出迭代系数H、K；

K＝P·H/(x+H^T·P·H) (13)

8)根据式(14)得到电池整体模型参数Q

Q＝Q+K·(V_n-H^T·Q) (14)

9)根据式(15)求得迭代系数P

10)根据式(16)更新迭代系数后回到步骤4)；

n＝n+1 (16)

11)根据式(17)求出等值后的电池整体模型电压输出{Y_n}；

结合第一方面，进一步的，采用式(18)根据电池整体模型参数计算得到等值简化误差

其中，M为迭代阈值。

结合第一方面，进一步的，根据式(9)判断迭代是否结束；

n≥M (9)。

第二方面，提供了一种大规模储能电池等效优化系统，包括：

初始化模块：用于设置误差阀值，初始化电池整体模型阶数N_w；

获取电池单体模型参数；

电池整体模型参数计算模块：用于根据电池单体模型参数计算电池整体模型参数；

简化误差计算模块：用于根据电池整体模型参数计算得到等值简化误差；

简化误差判断模块：用于若等值简化误差不大于误差阀值则结束计算，否则重新计算等值简化误差。

第三方面，提供了一种大规模储能电池等效优化系统，包括：

包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面任一项所述方法的步骤。

有益效果：本发明提供的一种大规模储能电池的等值简化方法，通过对电池单体参数的分析与计算，获取符合预期误差范围的电池整体简化参数，具有通用、高效、易操作的特点。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提了一种大规模储能电池等效优化方法，包括如下步骤：

步骤1，设置允许误差E_p，即误差阀值(本发明根据经验设置为5％)，初始化电池整体模型阶数N_w，如式1所示。

N_w＝1 (1)

步骤2，获取电池单体模型参数{a_i,k}、{b_j,k}。

其中，符号“{}”表示数据集合，a_i,k为电压参数，b_j,k为电流参数，下标i、j分别为电压参数序号、电流参数序号，下标k表示电池单体序号。若单体模型阶数为N_s，则i的取值范围为1～N_s，j的取值范围为0～N_s。设有W个电池单体，则k的取值范围为1～W。

步骤3，设定输入电流{I_m}。

其中，输入电流由一系列电流数据组成，反映了电池的动态特性。I_m表示电流数据，下标m表示电流数据的序号。若数据个数为M，则m的取值范围为1～M，将M作为迭代阀值。

步骤4，设置电池整体模型阶数N_w，如式2所示。

步骤5，构造整体模型参数矩阵Q，如式3所示。

其中，c_i为电压参数，d_j为电流参数，下标i、j分别为电压参数序号、电流参数序号。

步骤6，初始化迭代系数n、x、H、P、K，如式4～8所示。

n＝N_W+1 (4)

x＝1 (5)

其中，

表示阶数为(2N_w+1)×(2N_w+1)的单位矩阵，

表示阶数为(2N_w+1)×1的零矩阵。

步骤7，根据式9判断迭代是否结束。若未结束，则进入步骤8；结束则进入步骤14。

n≥M (9)

步骤8，计算单体电压输出U_n,k，如式10所示。

步骤9，计算整体电压输出V_n，如式11所示。

步骤10，计算迭代系数H、K，如式12～13所示。

K＝P·H/(x+H^T·P·H) (13)

步骤11，计算电池整体模型参数Q，如式14所示。

Q＝Q+K·(V_n-H^T·Q) (14)

步骤12，计算迭代系数P，如式15所示。

步骤13，更新迭代系数n，如式16所示，进入步骤7。

n＝n+1 (16)

步骤14，计算等值后的整体电压输出{Y_n}，如式17所示

步骤15，计算等值简化误差E_r，如式18所示

步骤16，根据式(19)，判断简化误差是否符合预期。符合则结束计算；不符合则进入步骤4，重新计算。

E_r≤E_P (19)

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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大规模储能电池等效优化方法，其特征在于，包括：

1)设置误差阀值，初始化电池整体模型阶数N_w；

2)获取电池单体模型参数；

3)根据电池单体模型参数计算电池整体模型参数；

4)根据电池整体模型参数计算得到等值简化误差；

5)若等值简化误差不大于误差阀值则结束计算，否则转到步骤4)重新计算。

2.根据权利要求1所述的一种大规模储能电池等效优化方法，其特征在于：所述根据电池单体模型参数计算电池整体模型参数包括：

1)根据式(2)设置电池整体模型阶数

其中，N_s为电池单体模型阶数；

2)根据式(3)构造电池整体模型参数矩阵Q

其中，c_i为第i个电压参数，第j个电流参数；

3)初始化迭代系数n、x、H、P、K，如式(4)～(8)所示：

n＝N_W+1 (4)

x＝1 (5)

其中，

表示阶数为(2N_w+1)×(2N_w+1)的单位矩阵，

表示阶数为(2N_w+1)×1的零矩阵；

4)判断迭代是否结束，若未结束则进入步骤5)，否则进入步骤11)；

5)根据式(10)计算电池单体模型电压输出；

6)根据电池单体模型电压输出通过式(10)得到电池整体模型电压输出V_n；

7)根据式(12)、(13)求出迭代系数H、K；

K＝P·H/(x+H^T·P·H) (13)

8)根据式(14)得到电池整体模型参数Q

Q＝Q+K·(V_n-H^T·Q) (14)

9)根据式(15)求得迭代系数P

10)根据式(16)更新迭代系数后回到步骤4)；

n＝n+1 (16)

11)根据式(17)求出等值后的电池整体模型电压输出{Y_n}；

3.根据权利要求2所述的一种大规模储能电池等效优化方法，其特征在于：采用式(18)根据电池整体模型参数计算得到等值简化误差

其中，M为迭代阈值。

4.根据权利要求3所述的一种大规模储能电池等效优化方法，其特征在于：根据式(9)判断迭代是否结束；

n≥M (9)。

5.一种大规模储能电池等效优化系统，其特征在于，包括：

初始化模块：用于设置误差阀值，初始化电池整体模型阶数N_w；

获取电池单体模型参数；

电池整体模型参数计算模块：用于根据电池单体模型参数计算电池整体模型参数；

简化误差计算模块：用于根据电池整体模型参数计算得到等值简化误差；

简化误差判断模块：用于若等值简化误差不大于误差阀值则结束计算，否则重新计算等值简化误差。

6.一种大规模储能电池等效优化系统，其特征在于，包括：

包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1～4任一项所述方法的步骤。

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