CN115065085B - 多支路电池系统的控制系统和方法 - Google Patents

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CN115065085B CN202210940362.3A CN202210940362A CN115065085B CN 115065085 B CN115065085 B CN 115065085B CN 202210940362 A CN202210940362 A CN 202210940362A CN 115065085 B CN115065085 B CN 115065085B
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Abstract

本申请公开了一种多支路电池系统的控制系统和方法，该系统包括：能量管理系统控制器，用于对储能分系统的数据进行实时监测，向相应的电池总控制器单元发送调度指令；多个电池总控制器单元，每个总控制器单元的第一端与能量管理系统控制器连接，第二端与对应的多个储能变流器的第一端连接，用于监测对应的储能单元的数据并上传至能量管理系统控制器，对故障的储能单元进行冗余控制，并根据检测的各储能单元的最大可充放电能力进行功率均衡调节；每个储能变流器的第二端与对应的电池簇控制器连接，每个电池簇控制器与对应的电池总控制器单元的第三端连接。该系统实现了电池系统的功率均衡调节及冗余控制，提高电池系统输出功率的稳定性。

Description

多支路电池系统的控制系统和方法
技术领域
本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种多支路电池系统的控制系统和方法。
背景技术
随着新能源技术的发展，储能系统在微网储能、风光电场电能平滑和电网调节等各个领域中的配置占比越来越大，是智能电网、可再生能源系统和能源互联网等系统中的重要组成部分和关键技术。目前涉及应用在储能电站的调峰、调频，或者梯次电池的利用，应急供电的场合及一些削峰填谷的应用等多方面。
相关技术中，一般采用电池簇并联直接接入过程控制系统（PCS）的方式，该方式对电池一致性要求较高，在运行一段时间后，当电池出现不一致性或模组故障时，会导致电池簇间出现不一致，导致PCS系统按照低功率的电池簇降功率运行，影响了储能系统的输出功率。为满足电力系统不同层次的功率需求，充分发挥储能设备的性能优势，越来越多的储能系统采用交流汇流的多支路集成方式实现电池簇间解耦和细化管理，避免直接并联带来的电池不一致性的影响。
然而，多支路电池系统电池类型较多，由于电池的衰减特性不同可能导致各支路容量不一致，影响了储能系统输出功率的稳定性，即相关技术中的多支路电池系统存在因电池类型多、一致性差、状态评估难和安全风险高等因素导致的储能系统输出功率不稳定的问题。
发明内容
本申请的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
为此，本申请的第一个目的在于提出一种多支路电池系统的控制系统。该系统可以实现交流汇流电池系统功率均衡调节及冗余控制，解决了储能系统输出功率不稳定问题，有利于提高电池系统输出功率的稳定性。
本申请的第二个目的在于提出一种多支路电池系统的控制方法。
本申请的第三个目的在于提出一种电子设备。
为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种种多支路电池系统的控制系统，该系统包括：
能量管理系统EMS控制器、多个电池总控制器单元BAMS、多个储能变流器和多个电池簇控制器BCMS，每个所述电池簇控制器BCMS与对应的电池簇相连，每个电池簇还与对应的所述储能变流器相连组成一个储能单元，其中，
所述能量管理系统EMS控制器，用于对储能分系统的数据进行实时监测，根据各个所述储能分系统的最大可充放电能力向相应的所述电池总控制器单元BAMS发送第一均衡分配调度指令；
每个所述电池总控制器单元BAMS的第一端与所述能量管理系统EMS控制器连接，每个所述电池总控制器单元BAMS的第二端与对应的多个所述储能变流器的第一端连接，所述电池总控制器单元BAMS，用于实时监测对应的每个所述储能单元的数据，并将监测到的数据上传至所述能量管理系统EMS控制器；
所述电池总控制器单元BAMS，还用于在对应的全部储能单元中任意数量的储能单元故障时，对故障的储能单元进行冗余控制，并根据检测到的各个所述储能单元的最大可充放电能力进行功率均衡调节，以实现电池簇簇间剩余电荷SOC的均衡控制；
每个所述储能变流器的第二端与对应的所述电池簇控制器BCMS连接，每个所述电池簇控制器BCMS与对应的所述电池总控制器单元BAMS的第三端连接。
另外，本申请实施例的多支路电池系统的控制系统还具有如下附加的技术特征：
可选地，在一些实施例中，一个所述电池总控制器单元BAMS对应的全部储能单元构成一个所述储能分系统。
可选地，在一些实施例中，能量管理系统EMS控制器，还用于：接收外部监控系统发送的第二均衡分配调度指令，并将所述第二均衡分配调度指令发送给相应的所述电池总控制器单元BAMS。
可选地，在一些实施例中，电池总控制器单元BAMS，还用于：根据接收到的所述第一均衡分配调度指令和/或所述第二均衡分配调度指令进行所述功率均衡调节。
可选地，在一些实施例中，该系统还包括：多个储能变流器控制器EMU，每个所述储能变流器控制器EMU的第一端与对应的所述电池总控制器单元BAMS的第二端连接，每个所述储能变流器控制器EMU的第二端与对应的多个所述储能变流器的第一端连接；所述电池总控制器单元BAMS，还用于通过所述储能变流器控制器EMU对对应的每个所述储能变流器进行模块化独立控制。
可选地，在一些实施例中，电池总控制器单元BAMS具体用于：当所处的储能分系统内每个所述电池簇均处于正常运行状态并且每个支路的剩余电荷SOC均衡时，通过以下公式计算每个所述储能单元的功率：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 623140DEST_PATH_IMAGE002
为第i个储能单元的功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为第z个储能分系统的总功率，n为第z个储能分系统包括的储能单元数， i和z为正整数；
当所处的储能分系统内任意数量个所述电池簇发生故障并且剩余的各个支路的剩余电荷SOC均衡时，通过以下公式计算每个所述储能单元的功率：
Figure 872856DEST_PATH_IMAGE004
其中，k为故障电池簇的数量，i、z和k为正整数；
当所处的储能分系统内各个所述电池簇间的剩余电荷SOC不均衡时，通过以下公式计算每个所述储能单元的功率：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 795812DEST_PATH_IMAGE006
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为第i个储能单元的权重。
可选地，在一些实施例中，电池总控制器单元BAMS具体用于：通过以下公式计算储能单元的权重：
Figure 292522DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 363246DEST_PATH_IMAGE007
为第i个储能单元的权重，n为储能单元数，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为第个储能单元的剩余电荷SOC值，
Figure 354336DEST_PATH_IMAGE010
为储能系统中各个储能单元的剩余电荷SOC值的下四分位数，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为储能系统中各个储能单元的剩余电荷SOC值的中位数，
Figure 381066DEST_PATH_IMAGE012
为储能系统中各个储能单元的剩余电荷SOC值的上四分位数，i和n为正整数。
可选地，在一些实施例中，每个所述储能分系统的储能单元支持扩展，每个所述储能分系统包括的储能单元的数量相等或不等，并且每个所述储能分系统支持多种类型的电池簇以组成混合储能系统，所述电池总控制器单元BAMS还用于：监测对应的不同种类的电池簇的数据，并对对应的每个电池簇进行独立控制。
为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种多支路电池系统的控制方法，应用于上述的多支路电池系统的控制系统，包括：
通过能量管理系统EMS控制器对储能分系统的数据进行实时监测，根据各个所述储能分系统的最大可充放电能力向相应的电池总控制器单元BAMS发送第一均衡分配调度指令；
通过所述电池总控制器单元BAMS实时监测每个储能单元的数据，并将监测到的数据上传至相应的能量管理系统EMS控制器；
在任意数量的储能单元故障时，通过所述电池总控制器单元BAMS对故障的储能单元进行冗余控制，并根据检测到的各个所述储能单元的最大可充放电能力进行功率均衡调节，以实现电池簇簇间剩余电荷SOC的均衡控制。
为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电子设备，包括如上述实施例所述的多支路电池系统的控制系统。
本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本申请通过BAMS控制器和EMS控制器执行多种控制方式，可以实现对电池多支路系统的功率均衡调节，实现各个电池簇间的剩余电荷SOC的均衡控制，当多支路电池系统发生故障时，可以实现系统的冗余控制，及时切除故障电池簇，保证其他电池簇正常运行，且在切簇后其余电池簇进行能量均衡分配，保证系统输出功率的稳定性。由此，本申请实现了多支路电池系统的功率均衡调节及冗余控制，提高了系统功率支撑的稳定性。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提出的一种多支路电池系统的控制系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提出的一种具体的多支路电池系统的控制系统的结构示意图；
图3为本申请实施例提出的一种储能单元权重计算的原理示意图；
图4为本申请实施例提出的一种多支路电池系统的控制方法的流程图；
图5为本申请实施例提出的一种具体的多支路电池系统的控制方法的流程图；
图6为本申请实施例提出的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的多支路电池系统的控制系统。
图1为本申请实施例提出的一种多支路电池系统的控制系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：能量管理系统（EnergyManagementSystem，简称EMS）控制器10、多个电池总控制器单元（BAMS）20、多个储能变流器30和多个电池簇控制器（BCMS）40。
其中，每个电池簇控制器BCMS40与对应的电池簇相连，即为储能系统中的每个电池簇对应设置一个电池簇控制器作为电池簇的从控，由于电池簇控制器固定对应一个电池簇，在本申请的下文中可以用BCMS表示电池簇。电池簇对应的储能变流器是与当前电池簇处于同一支路的储能变流器，由图1可知，本申请的储能变流器和电池簇为多支路的拓扑结构，每个电池簇还与对应的储能变流器30相连组成一个储能单元60（如图2所示），作为本申请的控制系统的一条支路。图中x、n和m是用于区别不同储能分系统中的电池总控制器单元、储能变流器和电池簇控制器的标号。
具体的，能量管理系统EMS控制器10（下文用EMS控制器10表示），用于对储能分系统的数据进行实时监测，根据各个储能分系统的最大可充放电能力向相应的电池总控制器单元BAMS20（下文用BAMS控制器20表示）发送第一均衡分配调度指令。
其中，储能分系统是交流侧并联储能系统中的一个子系统，各个储能分系统并联构成本申请的多支路电池系统的控制系统针对的储能系统。在本申请一个实施例中，可以将一个电池总控制器单元BAMS20对应的全部储能单元构成一个储能分系统，即将与当前BAMS控制器20相连的全部储能单元，作为与当前BAMS控制器20对应的储能分系统。
在本申请实施例中，EMS控制器10与各个BAMS控制器20进行实时通讯，并根据接收到的数据对各个储能分系统进行实时监测，在一个或多个储能分系统中的电池簇发生故障时，根据该储能分系统的最大可充放电能力向相应的电池总控制器单元BAMS20发送均衡分配调度指令，相应的电池总控制器单元BAMS20即是发生了故障需要进行功率均衡调节的储能分系统对应的BAMS控制器。
在本申请一个实施例中,EMS控制器10，还用于接收外部监控系统发送的第二均衡分配调度指令，并将第二均衡分配调度指令发送给相应的电池总控制器单元BAMS20。在本实施例中，还预先设置一个外部监控系统实时监测多支路电池系统的状态，在一簇或几簇电池簇故障时，通过外部监控系统的数据统计等逻辑功能计算出均衡分配调度指令并发送给EMS控制器10，然后EMS控制器10再下发给相应的BAMS控制器20。
每个电池总控制器单元BAMS20的第一端与能量管理系统EMS控制器10连接，每个电池总控制器单元BAMS20的第二端与对应的多个储能变流器30的第一端连接，电池总控制器单元BAMS20，用于实时监测对应的每个储能单元的数据，并将监测到的数据上传至能量管理系统EMS控制器10。
具体的，由于每个BAMS控制器20对应的储能分系统可能包括多个储能单元，与BAMS控制器20的第二端连接的对应的多个储能变流器30即是当前BAMS控制器20对应的储能分系统中的全部储能变流器30。BAMS控制器20用于对各个储能单元的数据进行实时监测，并上传至EMS控制器10，使EMS控制器10汇总各储能分系统中各个储能单元的数据，实现对各储能分系统的数据进行实时监测。各个储能单元的数据可以是储能单元的输出功率等运行参数，根据监测到的数据值的大小可判断各个储能单元的运行状态，比如，当检测到某个储能单元的输出功率为零时，判断出该储能单元中的电池簇故障。
电池总控制器单元BAMS20，还用于在对应的全部储能单元中任意数量的储能单元故障时，对故障的储能单元进行冗余控制，并根据检测到的各个储能单元的最大可充放电能力进行功率均衡调节，以实现电池簇簇间剩余电荷SOC的均衡控制。
其中，对应的全部储能单元是指当前BAMS控制器20对应的储能分系统中包括的各个储能单元。任意数量是指发生故障的储能单元的数量可能为一个或多个。
具体的，BAMS控制器20可以对储能电池簇及储能变流器等设备进行单支路模块化控制，以保障系统的功率响应速度。单支路模块化控制是指BAMS控制器20具备协调控制能力，某一簇或几簇储能单元故障时，BAMS控制器20可以单独对故障的支路的执行冗余控制策略，及时切除故障的电池簇，保证其他电池簇正常运行，从而提高系统功率支撑的稳定性，并且，执行冗余控制策略后，对其余正常运行的电池簇进行能量均衡分配，具体是根据检测到的各储能单元的最大可充放电能力，进行功率均衡调节，实现电池簇簇间剩余电荷SOC的均衡控制，保证系统功率稳定输出。
在本申请一个实施例中，电池总控制器单元BAMS20，还用于根据接收到的第一均衡分配调度指令和/或第二均衡分配调度指令进行功率均衡调节。
综合上述描述可知，本申请的多支路电池系统的控制系统，在任意数量的储能单元故障时，可以通过至少三种方式控制BAMS控制器20执行冗余控制和功率均衡调节，包括：EMS控制器10根据监测的储能分系统的数据判断进行功率均衡调节，向BAMS控制器20发送均衡分配调度指令；EMS控制器10接收外部监控系统发送的均衡分配调度指令并下发给BAMS控制器20；BAMS控制器20根据监测的每个储能单元的数据判断储能单元故障时，对故障的储能单元进行冗余控制，并根据检测到的各个储能单元的最大可充放电能力进行功率均衡调节。可以理解，当电池簇发生故障时，EMS控制器10和外部监控系统可能同时检测出电池簇发生故障并下发功率均衡分配调度指令，BAMS控制器20可能同时接收到第一均衡分配调度指令和第二均衡分配调度指令，或者单独接收到第一均衡分配调度指令或第二均衡分配调度，进而，BAMS控制器20在接收到的第一均衡分配调度指令和/或第二均衡分配调度指令，以及自行检测出需要进行功率均衡分配调度等多个场景下均可以进行功率均衡调节。
由此，本申请的多支路电池系统的控制系统可通过多种方式进行功率均衡调节，可适用于不同的工作场景，更加充分的保证在若干个电池簇故障时储能系统输出功率的稳定性。
为了便于BAMS控制器20对储能变流器30进行单支路控制,本申请还提出了一种具体的多支路电池系统的控制系统,图2为本申请实施例提出的一种具体的多支路电池系统的控制系统的结构示意图,如图2所示,该系统在图1所示的控制系统的基础上,还包括：多个储能变流器控制器EMU50。
其中，在每个储能分系统内设置一个储能变流器控制器EMU50，每个储能变流器控制器EMU50的第一端与对应的电池总控制器单元BAMS20的第二端连接，每个储能变流器控制器EMU50的第二端与对应的多个储能变流器30的第一端连接，即储能变流器控制器EMU50的第一端与其所处的储能分系统内的BAMS控制器20的第二端连接，第二端与其所处的储能分系统内的每个储能变流器30的第一端连接。
在本实施例中，储能变流器控制器EMU30可以对与其相连的多个储能变流器模块AC\DC1至AC\DCn进行模块化独立控制，保障系统功率响应速度，进而BAMS控制器20与储能变流器控制器EMU50相连后，可以向储能变流器控制器EMU30发送对相应的储能变流器模块30的控制指令，通过储能变流器控制器EMU50对对应的（即本储能分系统中的）每个储能变流器30进行模块化独立控制。
在本申请一个实施例中，BAMS控制器20进行功率均衡调节时，可以根据各电池簇BCMS1至BCMSn的健康程度及最大可充放电能力均衡分配功率，实现电池多支路系统的功率均衡调节及电池簇间的SOC控制。
作为其中一种可能的实现方式，BAMS控制器20进行功率均衡调节可以分为均分功率和均衡功率两个方面，即本申请的均衡功率策略可以为先将总功率的60%进行均分，然后将总功率的40%进行均衡，以保证各储能单元均衡后的功率不会超过储能单元本身的最大功率，提高功率均衡调节实施的实用性和可靠性。
在本实施例中， BAMS控制器20根据所处的储能分系统中每个电池簇的运行状态以及各个支路间的剩余电荷SOC是否均衡，执行不同的操作。具体实施时，电池总控制器单元BAMS，具体用于：
当该BAMS控制器20所处的储能分系统内每个电池簇均处于正常运行状态并且每个支路的剩余电荷SOC均衡时，通过以下公式计算每个储能单元的功率：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 861726DEST_PATH_IMAGE002
为第i个储能单元的功率，
Figure 91850DEST_PATH_IMAGE003
为第z个储能分系统的总功率，n为第z个储能分系统包括的储能单元数，i和z为正整数，可以理解，
Figure 948948DEST_PATH_IMAGE003
可以是储能系统中的任一个储能分系统，z小于或等于交流侧并联储能系统内包含的储能分系统的个数，i小于或等于该储能分系统内包含的储能单元的个数。
当该BAMS控制器20所处的储能分系统内任意数量个电池簇发生故障并且剩余的各个支路的剩余电荷SOC均衡时，通过以下公式计算每个储能单元的功率：
Figure 643234DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 481746DEST_PATH_IMAGE002
为第i个储能单元的功率，
Figure 527063DEST_PATH_IMAGE003
为第z个储能分系统的总功率，n为第z个储能分系统包括的储能单元数，k为故障电池簇的数量， i、z和k为正整数，剩余的各个支路指的是，该储能分系统内除故障的电池簇所在支路之外的其他支路，i小于或等于该储能分系统内包含的电池簇的个数。
当该BAMS控制器20所处的储能分系统内各个电池簇间的剩余电荷SOC不均衡时，通过以下公式计算每个储能单元的功率：
Figure 922272DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 408748DEST_PATH_IMAGE014
，
其中，
Figure 496790DEST_PATH_IMAGE002
为第i个储能单元的功率，
Figure 950774DEST_PATH_IMAGE003
为第z个储能分系统的总功率，n为第z个储能分系统包括的储能单元数，k为故障电池簇的数量，
Figure 149674DEST_PATH_IMAGE007
为第i个储能单元的权重。由该公式可知，本申请先将该储能分系统内60%的储能总功率均分，再进行40%的储能总功率均衡控制，目的是防止储能单元SOC差距过大时导致SOC较低的储能单元所分配功率超过其自身最大功率，而造成该储能系统总功率达不到预定功率。
进一步的，在上述第三种场景下，BAMS控制器20在计算储能单元的权重时，具体是通过以下公式计算各个储能单元的权重：
Figure 552973DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 749600DEST_PATH_IMAGE007
为第i个储能单元的权重，n为第z个储能分系统包括的储能单元数，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为第个储能单元的剩余电荷SOC值，
Figure 503929DEST_PATH_IMAGE010
为储能系统中各个储能单元的剩余电荷SOC值的下四分位数，
Figure 427891DEST_PATH_IMAGE011
为储能系统中各个储能单元的剩余电荷SOC值的中位数，
Figure 951277DEST_PATH_IMAGE016
为储能系统中各个储能单元的剩余电荷SOC值的上四分位数，i、z和n为正整数。
为了便于理解本申请实施例计算储能单元的权重的方式，可参见图3所示的权重计算的原理示意图。本申请先获取该储能分系统内的每个储能单元的剩余电荷SOC值，然后对各个SOC值的大小进行排序，确定各个储能单元的SOC值的最大值、最小值、下四分位数、中位数和上四分位数，其中，四分位数（Quartile）也称四分位点，是指把所有数值由小到大排列并分成四等份，处于三个分割点位置的数值。进而，将待计算的储能单元的剩余电荷SOC值与上述确定的各个数值进行比较，确定当前储能单元所处的区间，进而根据上述公式中所示的计算方式计算当前储能单元的权重，图中的
Figure 381121DEST_PATH_IMAGE007
即为上述公式中的第i个储能单元的权重。
由此，本申请实施例的多支路电池系统的控制系统，通过BAMS控制器20实时监测所对应的电池簇BCMS1至BCMSn的数据并进行统计，当电池簇BCMS1至BCMSn中某一簇或几簇电池故障时，BAMS控制器20可以根据上述实施例的系统冗余控制策略，及时切除故障电池簇，保证其他电池簇正常运行。进一步的，该BAMS控制器20执行冗余控制策略后，按照本实施例中的功率均衡调节方式，对其余电池簇进行能量均衡分配，保证系统功率稳定输出，提高系统功率支撑稳定性。
进一步的，在本申请一个实施例中，当电池簇BCMS1至BCMSn中某一簇或几簇电池故障，导致系统最大充放电能力不满足系统额定输出功率时，确定该分系统执行功率为0。
在本申请一个实施例中，每个储能分系统的储能单元支持扩展，每个储能分系统包括的储能单元的数量相等或不等，并且每个储能分系统支持多种类型的电池簇以组成混合储能系统。电池总控制器单元BAMS20还用于：监测对应的不同种类的电池簇的数据，并对对应的每个电池簇进行独立控制。即各储能分系统的储能单元支持扩展，且储能单元个数不一定相等，电池种类也支持多种，以组成混合储能系统，且任一BAMS控制器20可以实现对所处的储能分析中内不同种类的BCMS的数据进行监测、对各个不同类型的电池簇BCMS1至BCMSn独立进行控制。
综上所述，本申请实施例的多支路电池系统的控制系统，可以实现对电池多支路系统的功率均衡调节，实现各个电池簇间的剩余电荷SOC的均衡控制，当多支路电池系统发生故障时，可以实现系统的冗余控制，及时切除故障电池簇，保证其他电池簇正常运行，且在切簇后其余电池簇进行能量均衡分配，保证系统输出功率的稳定性。由此，该系统实现了多支路电池系统的功率均衡调节及冗余控制，提高了系统功率支撑的稳定性。
基于上述实施例，为了更加清楚的说明本申请的多支路电池系统的控制系统的工作过程，下面结合其应用在多支路电池系统的控制方法中进行描述，需要说明的是，该多支路电池系统的控制方法方法基于上述多支路电池系统的控制系统实现。
如图4所示，该多支路电池系统的控制方法包括以下步骤：
步骤S401，通过能量管理系统EMS控制器对储能分系统的数据进行实时监测，根据各个储能分系统的最大可充放电能力向相应的电池总控制器单元BAMS发送第一均衡分配调度指令。
步骤S402，通过电池总控制器单元BAMS实时监测每个储能单元的数据，并将监测到的数据上传至能量管理系统EMS控制器。
具体的,电池总控制器单元BAMS将监测到储能单元的数据上传至,其所连接的相应的能量管理系统EMS控制器。
步骤S403，在任意数量的储能单元故障时，通过电池总控制器单元BAMS对故障的储能单元进行冗余控制，并根据检测到的各个储能单元的最大可充放电能力进行功率均衡调节，以实现电池簇簇间剩余电荷SOC的均衡控制。
基于上述多支路电池系统的控制方法，为了更加清楚的说明本申请的多支路电池系统进行功率均衡调节的具体实现过程，下面以一个具体的多支路电池系统的控制方法进行描述，如图5所示，该方法包括以下步骤：
步骤S501，统计故障的电池簇数量。
在本步骤中，统计当前储能分系统内全部电池簇BCMS1至BCMSn的故障数量k，其中，k大于或等于0。
步骤S502，进行支路故障系统冗余控制。
步骤S503，判断剩余的正常储能单元是否均衡，若是，则执行步骤S504，若否，则执行步骤S505。
步骤S504，控制正常储能单元均分功率，其中，每个正常储能单元均分后的功率小于等于单个储能单元最大功率。
步骤S505，控制正常储能单元均衡功率，其中，每个正常储能单元均衡后的功率小于等于单个储能单元最大功率。
需要说明的是，上述对多支路电池系统的控制系统实施例的说明，也适用与本实施例的方法，实现原理类似，此处不再赘述。
综上所述，本申请实施例的多支路电池系统的控制方法，可以实现对电池多支路系统的功率均衡调节，实现各个电池簇间的剩余电荷SOC的均衡控制，当多支路电池系统发生故障时，可以实现系统的冗余控制，及时切除故障电池簇，保证其他电池簇正常运行，且在切簇后其余电池簇进行能量均衡分配，保证系统输出功率的稳定性。由此，该系统实现了多支路电池系统的功率均衡调节及冗余控制，提高了系统功率支撑的稳定性。。
为了实现上述实施例，本发明实施例还提出一种电子设备。图6为本申请实施例提出的一种电子设备的结构示意图。
如图6所示，该电子设备1000可包括如上述实施例所述的多支路电池系统的控制系统2000， 本申请实施例的电子设备1000，可以通过上述多支路电池系统的控制系统2000调节交流侧并联储能系统的输出功率，实现交流汇流电池系统功率均衡调节及冗余控制。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种多支路电池系统的控制系统，其特征在于，包括：能量管理系统EMS控制器、多个电池总控制器单元BAMS、多个储能变流器和多个电池簇控制器BCMS，每个所述电池簇控制器BCMS与对应的电池簇相连，每个电池簇还与对应的所述储能变流器相连组成一个储能单元，其中，
所述能量管理系统EMS控制器，用于对储能分系统的数据进行实时监测，根据各个所述储能分系统的最大可充放电能力向相应的所述电池总控制器单元BAMS发送第一均衡分配调度指令；
每个所述电池总控制器单元BAMS的第一端与所述能量管理系统EMS控制器连接，每个所述电池总控制器单元BAMS的第二端与对应的多个所述储能变流器的第一端连接，所述电池总控制器单元BAMS，用于实时监测对应的每个所述储能单元的数据，并将监测到的数据上传至所述能量管理系统EMS控制器；
所述电池总控制器单元BAMS，还用于在对应的全部储能单元中任意数量的储能单元故障时，对故障的储能单元进行冗余控制，并根据检测到的各个所述储能单元的最大可充放电能力进行功率均衡调节，以实现电池簇簇间剩余电荷SOC的均衡控制，其中，当所处的储能分系统内每个所述电池簇均处于正常运行状态并且每个支路的剩余电荷SOC均衡时，通过以下公式计算每个所述储能单元的功率：
Figure 828856DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 676727DEST_PATH_IMAGE002
为第i个储能单元的功率，
Figure 601957DEST_PATH_IMAGE003
为第z个储能分系统的总功率，n为第z个储能分系统包括的储能单元数，i和z为正整数；
当所处的储能分系统内任意数量个所述电池簇发生故障并且剩余的各个支路的剩余电荷SOC均衡时，通过以下公式计算每个所述储能单元的功率：
Figure 560686DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 356604DEST_PATH_IMAGE002
为第i个储能单元的功率，
Figure 640955DEST_PATH_IMAGE003
为第z个储能分系统的总功率，n为第z个储能分系统包括的储能单元数，k为故障电池簇的数量，i、z和k为正整数；
当所处的储能分系统内各个所述电池簇间的剩余电荷SOC不均衡时，通过以下公式计算每个所述储能单元的功率：
Figure 414001DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 176420DEST_PATH_IMAGE006
，
其中，
Figure 358003DEST_PATH_IMAGE002
为第i个储能单元的功率，
Figure 282097DEST_PATH_IMAGE003
为第z个储能分系统的总功率，n为第z个储能分系统包括的储能单元数，k为故障电池簇的数量，
Figure 916340DEST_PATH_IMAGE007
为第i个储能单元的权重；
每个所述储能变流器的第二端与对应的所述电池簇控制器BCMS连接，每个所述电池簇控制器BCMS与对应的所述电池总控制器单元BAMS的第三端连接。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，一个所述电池总控制器单元BAMS对应的全部储能单元构成一个所述储能分系统。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述能量管理系统EMS控制器，还用于：
接收外部监控系统发送的第二均衡分配调度指令，并将所述第二均衡分配调度指令发送给相应的所述电池总控制器单元BAMS。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述电池总控制器单元BAMS，还用于：根据接收到的所述第一均衡分配调度指令和/或所述第二均衡分配调度指令进行所述功率均衡调节。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：
多个储能变流器控制器EMU，每个所述储能变流器控制器EMU的第一端与对应的所述电池总控制器单元BAMS的第二端连接，每个所述储能变流器控制器EMU的第二端与对应的多个所述储能变流器的第一端连接；
所述电池总控制器单元BAMS，还用于通过所述储能变流器控制器EMU对对应的每个所述储能变流器进行模块化独立控制。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电池总控制器单元BAMS，具体用于：
通过以下公式计算储能单元的权重：
Figure 482451DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 643174DEST_PATH_IMAGE007
为第i个储能单元的权重，n为第z个储能分系统包括的储能单元数，
Figure 738169DEST_PATH_IMAGE009
为第个储能单元的剩余电荷SOC值，
Figure 859709DEST_PATH_IMAGE010
为储能系统中各个储能单元的剩余电荷SOC值的下四分位数，
Figure 229510DEST_PATH_IMAGE011
为储能系统中各个储能单元的剩余电荷SOC值的中位数，
Figure 854526DEST_PATH_IMAGE012
为储能系统中各个储能单元的剩余电荷SOC值的上四分位数，i、z和n为正整数。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，每个所述储能分系统的储能单元支持扩展，每个所述储能分系统包括的储能单元的数量相等或不等，并且每个所述储能分系统支持多种类型的电池簇以组成混合储能系统，所述电池总控制器单元BAMS还用于：监测对应的不同种类的电池簇的数据，并对对应的每个电池簇进行独立控制。
8.一种多支路电池系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过能量管理系统EMS控制器对储能分系统的数据进行实时监测，根据各个所述储能分系统的最大可充放电能力向相应的电池总控制器单元BAMS发送第一均衡分配调度指令；
通过所述电池总控制器单元BAMS实时监测每个储能单元的数据，并将监测到的数据上传至相应的能量管理系统EMS控制器；
在任意数量的储能单元故障时，通过所述电池总控制器单元BAMS对故障的储能单元进行冗余控制，并根据检测到的各个所述储能单元的最大可充放电能力进行功率均衡调节，以实现电池簇簇间剩余电荷SOC的均衡控制，其中，当所处的储能分系统内每个所述电池簇均处于正常运行状态并且每个支路的剩余电荷SOC均衡时，通过以下公式计算每个所述储能单元的功率：
Figure 510636DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 119472DEST_PATH_IMAGE002
为第i个储能单元的功率，
Figure 27385DEST_PATH_IMAGE003
为第z个储能分系统的总功率，n为第z个储能分系统包括的储能单元数，i和z为正整数；
当所处的储能分系统内任意数量个所述电池簇发生故障并且剩余的各个支路的剩余电荷SOC均衡时，通过以下公式计算每个所述储能单元的功率：
Figure 772487DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 474864DEST_PATH_IMAGE002
为第i个储能单元的功率，
Figure 570996DEST_PATH_IMAGE003
为第z个储能分系统的总功率，n为第z个储能分系统包括的储能单元数，k为故障电池簇的数量，i、z和k为正整数；
当所处的储能分系统内各个所述电池簇间的剩余电荷SOC不均衡时，通过以下公式计算每个所述储能单元的功率：
Figure 141654DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 741263DEST_PATH_IMAGE006
，
其中，
Figure 880120DEST_PATH_IMAGE002
为第i个储能单元的功率，
Figure 197969DEST_PATH_IMAGE003
为第z个储能分系统的总功率，n为第z个储能分系统包括的储能单元数，k为故障电池簇的数量，
Figure 182106DEST_PATH_IMAGE007
为第i个储能单元的权重。
9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-7 中任一项所述的多支路电池系统的控制系统。
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CN115864479B (zh) * 2023-02-23 2023-08-29 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种储能单元系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100100252A1 (en) * 2008-10-21 2010-04-22 Avaya Inc. Centralized Energy Management in Distributed Systems
CN103227494B (zh) * 2013-05-17 2015-05-13 北京华电天仁电力控制技术有限公司 一种储能电池管理系统
CN106877370A (zh) * 2016-12-19 2017-06-20 蔚来汽车有限公司 储能集群控制系统及储能系统
CN108270230A (zh) * 2018-01-24 2018-07-10 深圳市科陆电子科技股份有限公司 一种分布式储能系统
CN110676525A (zh) * 2019-10-09 2020-01-10 国网冀北综合能源服务有限公司 用于储能电站的电池能量控制系统的电池能量控制方法
CN111585333B (zh) * 2020-06-15 2022-05-24 阳光电源股份有限公司 一种能量控制方法和储能系统
CN114498824A (zh) * 2022-01-12 2022-05-13 国能信控互联技术有限公司 一种可持续储能电池充放电功率均衡分配方法及系统
CN115065085B (zh) * 2022-08-05 2022-11-04 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 多支路电池系统的控制系统和方法

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Assignor: HUANENG CLEAN ENERGY Research Institute

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Denomination of invention: Control system and method for multi branch battery system

Granted publication date: 20221104

License type: Common License

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