CN115208027A - 能量均衡方法、均衡系数的确定方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了能量均衡方法、均衡系数的确定方法、系统及存储介质，应用于储能技术领域，该方法包括：根据储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定储能子系统的当前充/放电功率；根据各个储能子系统的当前充/放电功率，确定储能系统的当前充/放电总功率；在当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，根据充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率以及目标功率，确定差额充/放电总功率；根据差额充/放电总功率确定储能系统中，充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统的目标充/放电功率，通过本申请的技术方案实现储能系统电池能量的均衡，提高储能系统整体可用率。

Description

能量均衡方法、均衡系数的确定方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种能量均衡方法、均衡系数的确定方法、系统及存储介质。

背景技术

大容量的储能系统可以由多个小容量的储能子系统并联组成，每个储能子系统都包括储能电池和储能双向变流器，各储能双向变流器的直流侧独立接入储能电池、交流侧并联接入交流母线W1。

由于各个储能子系统的储能电池的电池特性(内阻、效率或容量等)存在差异。因此，在长时间运行后，不同的储能子系统的储能电池的电池容量的变化量也存在差异。这样导致各个储能子系统的储能电池的实际电池容量并不相同。而在相关技术中，通过相同电池容量的储能电池确定储能子系统的电池能量，其仍存在电池容量不均衡的问题，由于电池容量不均衡，导致储能系统整体可用率降低。

发明内容

本申请实施例通过提供一种能量均衡方法、均衡系数的确定方法、系统及存储介质，旨在解决储能子系统中电池能量不均衡导致储能系统整体可用率降低的问题。

本申请实施例提供了一种储能系统的能量均衡方法，应用于储能系统，所述储能系统包括至少两个并联设置的储能子系统，所述储能系统的能量均衡方法包括：

根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述储能子系统的当前充/放电功率；

根据各个所述储能子系统的当前充/放电功率，确定所述储能系统的当前充/放电总功率；

在所述当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，根据充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率以及所述目标功率，确定差额充/放电总功率；

根据所述差额充/放电总功率确定所述储能系统中，所述充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统的目标充/放电功率。

可选地，所述根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述储能子系统的当前充/放电功率的步骤包括：

根据每个所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定所有储能子系统的电池荷电状态平均值；

根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数、每个所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态、所述储能子系统的数量以及所述电池荷电状态平均值确定每个所述储能子系统的当前充/放电功率。

可选地，所述根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数、每个所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态、所述储能子系统的数量以及所述电池荷电状态平均值确定每个所述储能子系统的当前充/放电功率的步骤包括：

确定每个所述储能子系统对应的电池容量与所述储能系统的总电池容量的占比，及确定每个所述储能子系统对应的电池荷电状态与所述电池荷电状态平均值的差值；

确定所述均衡系数、所述占比、所述储能子系统的数量和所述差值之间的第一乘积，及确定所述占比与所述目标功率之间的第二乘积；

根据所述第二乘积与所述第一乘积之间的差值确定每个所述储能子系统的当前充/放电功率。

可选地，所述根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述储能子系统的当前充/放电功率的步骤，包括：

获取储能系统的工作状态；

在所述工作状态为充电状态时，根据所述储能系统对应的目标功率和所述均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定每个所述储能子系统的当前充电功率；或者，

在所述工作状态为放电状态时，根据所述储能系统对应的目标功率和所述均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定每个所述储能子系统的当前放电功率。

可选地，所述在所述当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，根据充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率以及所述目标功率，确定差额充/放电总功率的步骤包括：

在所述当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，将当前放电功率大于或等于最大可放电功率或当前充电功率小于或等于最大可充电功率的储能子系统确定为所述充/放电限制储能子系统；

将所述目标功率与所有所述充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率的差值确定为所述差额充/放电总功率。

可选地，所述根据所述差额充/放电总功率确定所述储能系统中，所述充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统的目标充/放电功率的步骤包括：

获取其它储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态；

根据所述其它储能子系统的差额充/放电总功率和均衡系数，以及所述其它储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述其它储能子系统的目标充/放电功率。

可选地，所述根据各个所述储能子系统的当前充/放电功率，确定所述储能系统的当前充/放电总功率的步骤包括：

根据各个所述储能子系统的当前充/放电功率的加权值确定所述储能系统的当前充/放电总功率。

可选地，所述根据各个所述储能子系统的当前充/放电功率，确定所述储能系统的当前充/放电总功率的步骤之后，还包括：

在所述当前充/放电总功率大于或等于所述目标功率下限值时，控制每个所述储能子系统以对应的所述当前充/放电功率进行工作。

基于同一发明构思，本发明还提供一种均衡系数的确定方法，所述均衡系数的确定方法包括：

从每个储能子系统对应的电池荷电状态与电池荷电状态平均值的差值中选取均衡最大差值；

在所述均衡最大差值大于均衡阈值时，基于目标函数确定均衡系数；

在所述均衡最大差值小于或等于均衡阈值时，将预设均衡系数确定为所述均衡系数。

可选地，所述在所述均衡最大差值大于均衡阈值时，基于目标函数确定所述均衡系数的步骤包括：

在所述均衡最大差值大于均衡阈值时，根据所述储能系统的目标功率与储能子系统的数量确定所有储能子系统的平均充/放电功率；

从每个所述储能子系统的当前充/放电功率与所述平均充/放电功率对应的方差中选取最大的方差；

根据所述方差确定所述均衡系数。

此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种储能系统，该储能系统包括：至少两个并联连接的储能子系统，且每个所述储能子系统包括串联连接的储能电池和储能双向变流器；所述储能系统还包括储能系统的能量均衡装置，所述储能系统的能量均衡装置与每个所述储能子系统之间都存在通讯连接，所述储能系统的能量均衡装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的储能系统的能量均衡程序或者均衡系数的确定程序，所述储能系统的能量均衡程序被所述处理器执行时实现上述的储能系统的能量均衡方法的步骤，或所述均衡系数的确定程序配置为实现上述的均衡系数的确定方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有储能系统的能量均衡程序或者均衡系数的确定程序，所述储能系统的能量均衡程序被处理器执行时实现上述的储能系统的能量均衡方法的步骤，或所述均衡系数的确定程序被处理器执行时实现上述的均衡系数的确定方法的步骤。

本申请实施例中提供的一种能量均衡方法、均衡系数的确定方法、系统及存储介质的技术方案，由于采用了根据储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定各个储能子系统的当前充/放电功率，进而根据各个储能子系统的当前充/放电功率确定整个储能系统的当前充/放电总功率，在当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，根据充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率以及所述目标功率，确定差额充/放电总功率，进而根据该差额充/放电总功率确定储能系统中充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统的目标充/放电功率的技术方案，由于在电池能量不均衡时，即当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，将差额充/放电总功率分配至充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统，使得储能系统能正常运行，提高储能系统整体可用率。

附图说明

图1为本发明实施例方案涉及的储能系统的结构示意图；

图2为本发明实施例方案涉及的储能系统的能量均衡装置的结构示意图；

图3为本发明储能系统的能量均衡方法第一实施例的流程示意图；

图4为本发明储能系统的第三实施例的流程示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明，上述附图只是一个实施例图，而不是发明的全部。

具体实施方式

本申请为了解决储能子系统间电池能量不均衡导致储能系统整体可用率降低的问题，本申请提出了一种储能系统的能量均衡方法，该方法由于采用了根据储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定各个储能子系统的当前充/放电功率，进而根据各个储能子系统的当前充/放电功率确定整个储能系统的当前充/放电总功率，在当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，根据充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率以及所述目标功率，确定差额充/放电总功率，进而根据该差额充/放电总功率确定储能系统中充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统的目标充/放电功率的技术方案，由于在电池能量不均衡时，即当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，将差额充/放电总功率分配至充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统，使得储能系统能正常运行，提高储能系统整体可用率。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的结构示意图。

需要说明的是，图1即可为储能系统的硬件运行环境的结构示意图。

所述储能系统2000包括并联于同一交流母线W1上的储能子系统以及储能系统的能量均衡装置1000。储能系统2000由多个储能子系统并联组成，每个储能子系统都包括储能电池和储能双向变流器，各储能双向变流器的直流侧独立接入储能电池、交流侧并联接入所述交流母线。其中，储能子系统中的储能电池可以是单体电池，也可以是电池组或电池包。不同储能子系统包含的储能电池可以为不同类型的储能电池，也可以是不同功率、不同容量的储能电池。

可选地，如图2所示，储能系统的能量均衡装置1000可以包括：处理器1001，例如CPU，存储器1005，用户接口1003，网络接口1004，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

如图2所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块、储能系统的能量均衡程序或者均衡系数的确定程序。其中，操作系统是管理和控制储能系统的能量均衡装置硬件和软件资源的程序，储能系统的能量均衡程序或者均衡系数的确定程序以及其它软件或程序的运行。

在图2所示的储能系统的能量均衡装置中，用户接口1003主要用于连接终端，与终端进行数据通信；网络接口1004主要用于后台服务器，与后台服务器进行数据通信；处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的储能系统的能量均衡程序或者均衡系数的确定程序。

本领域技术人员可以理解，图2中示出的储能系统的能量均衡装置结构并不构成对储能系统的能量均衡装置限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

以下将以实施例的方式具体介绍本申请的技术方案。

第一实施例。

如图2所示，在本申请的第一实施例中，本申请的储能系统的能量均衡方法，包括以下步骤：

步骤S110，根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述储能子系统的当前充/放电功率。

在本实施例中，由于储能子系统间电池特性(内阻、效率或容量等)的差异，长时间运行后，储能子系统间会出现明显的电池能量不均衡现象。而储能子系统的电池能量水平可以用电池电压、电池SOC(State of Charge，电池荷电状态)等参数直观反映，因此当储能子系统间电池能量不均衡时，可以用储能子系统的电池电压或电池SOC作为均衡控制变量，将差额充/放电总功率分配至充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统，逐渐降低储能子系统间电池能量不均衡的现象，使得储能系统能正常运行，提高储能系统整体可用率。

在本实施例中，目标功率为该储能系统的额定功率。均衡系数可以为默认的系数，也可以在电池能量均衡分配过程中根据实际情况进行优化确定，可根据不同的情况确定所采用的均衡系数。电池容量是衡量电池性能的重要性能指标之一，它表示在一定条件下(放电率、温度、终止电压等)电池放出的电量，通常以安培·小时为单位。电池容量按照不同条件分为实际容量、理论容量与额定容量。每个储能子系统在运行一段时间后，对应的电池容量可能发生变化，因此，可实时获取充放电过程中每个储能子系统中储能电池的电池容量。电池荷电状态是指储能电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，可实时获取充放电过程中每个储能子系统的储能电池的电池荷电状态。

可选地，整个储能系统需要安装负荷电表、PCC电表，储能电表，其中，负荷电表用于评价系统指标，用于测量电池荷电状态，可在每个储能子系统连接一个负荷电表，采用该负荷电表测量每个储能子系统的电池荷电状态。在测量之前，需要对所有的负荷电表进行对时，使得所有电表的时间一致，不会出现需量计量上因为时间误差而导致计量误差。

可选地，在储能系统的充电过程中，在测量得到每个储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，以及获取储能系统对应的目标功率和均衡系数之后，进而可根据储能系统对应的目标功率、均衡系数、每个储能子系统对应的电池容量以及每个储能子系统中储能电池的电池荷电状态共同确定每个储能子系统的当前充电功率。

可选地，在储能系统的放电过程中，在测量得到每个储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，以及获取储能系统对应的目标功率和均衡系数之后，进而可根据储能系统对应的目标功率、均衡系数、每个储能子系统对应的电池容量以及每个储能子系统中储能电池的电池荷电状态共同确定每个储能子系统的当前放电功率。

步骤S120，根据各个所述储能子系统的当前充/放电功率，确定所述储能系统的当前充/放电总功率。

在本实施例中，在确定每个储能子系统的当前充/放电功率之后，进而可根据当前充/放电功率确定所述储能系统的当前充/放电总功率。其中，该当前充电总功率为当前储能系统中所有储能子系统的实际充电总功率，该当前放电总功率为当前储能系统中所有储能子系统的实际放电总功率。可选地，可获取当前储能系统的工作模式，在其工作模式为充电模式时，可根据各个储能子系统的当前充电功率确定储能系统的当前充电总功率。可选地，在当前储能系统的工作模式为放电模式时，可根据各个储能子系统的当前放电功率确定储能系统的当前放电总功率。

步骤S130，在所述当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，根据充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率以及所述目标功率，确定差额充/放电总功率。

步骤S140，根据所述差额充/放电总功率确定所述储能系统中，所述充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统的目标充/放电功率。

在本实施例中，该目标功率的下限值可根据功率死区值进行确定。充/放电限制储能子系统可根据限制边界进行标记确定。处于充/放电限制的储能子系统无法进行充/放电。

具体的，在确定当前充/放电总功率之后，检测储能系统的电池能量是否达到均衡。在当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，表示当前储能系统的电池能量未达到均衡。此时，需要确定充/放电限制储能子系统和未达到充/放电限制的储能子系统，进而根据达到充/放电限制的储能子系统对应的充/放电总功率以及储能系统的目标功率确定差额充/放电总功率。再将差额充/放电总功率分配至充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统，直到当前充/放电总功率与目标功率逐渐接近。

可选地，在确定当前充电总功率之后，检测储能系统的电池能量是否达到均衡。在当前充电总功率小于第一目标功率下限值时，表示当前储能系统的电池能量未达到均衡。此时，需要确定达到充电限制的储能子系统和未达到充电限制的储能子系统，进而根据达到充电限制的储能子系统对应的充电总功率以及储能系统的目标功率确定差额充电总功率。再将差额充电总功率分配至充电限制储能子系统之外的其它储能子系统，直到当前充电总功率与目标功率逐渐接近。

可选地，在确定当前放电总功率之后，检测储能系统的电池能量是否达到均衡。在当前放电总功率小于第二目标功率下限值时，表示当前储能系统的电池能量未达到均衡。其中，该第二目标功率下限值与上述的第一目标功率下限值可以相同也可以不同，可以根据实际情况进行设置。在当前储能系统的电池能量未达到均衡，需要确定达到放电限制的储能子系统和未达到放电限制的储能子系统，进而根据达到放电限制的储能子系统对应的放电总功率以及储能系统的目标功率确定差额放电总功率。再将差额放电总功率分配至放电限制储能子系统之外的其它储能子系统，直到当前放电总功率与目标功率逐渐接近。

本实施例根据上述技术方案，由于采用了根据储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定各个储能子系统的当前充/放电功率，进而根据各个储能子系统的当前充/放电功率确定整个储能系统的当前充/放电总功率，在当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，根据充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率以及所述目标功率，确定差额充/放电总功率，进而根据该差额充/放电总功率确定储能系统中充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统的目标充/放电功率的技术方案，由于在电池能量不均衡时，即当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，将差额充/放电总功率分配至充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统，使得储能系统能正常运行，提高储能系统整体可用率。

可选地，在根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述储能子系统的当前充/放电功率具体可包括以下步骤：

步骤S111，根据每个所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定所有储能子系统的电池荷电状态平均值；

在本实施例中，可采用以下公式确定所有储能子系统的电池荷电状态平均值：

其中，C_i为第i个储能子系统的电池容量，SOCi为第i个储能子系统的电池荷电状态。当以电池容量作为均衡控制变量时，就是所有储能子系统的电池荷电状态平均值，该电池荷电状态平均值为所有储能子系统的加权平均电池荷电状态，定义所述电池荷电状态平均值为SOCavg。

步骤S112，根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数、每个所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态、所述储能子系统的数量以及所述电池荷电状态平均值确定每个所述储能子系统的当前充/放电功率。

在本实施例中，在确定电池荷电状态平均值之后，可进一步基于该电池荷电状态平均值，并结合储能系统对应的目标功率和均衡系数、每个所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态、所述储能子系统的数量确定每个所述储能子系统的当前充/放电功率。

可选地，可确定每个所述储能子系统对应的电池容量与所述储能系统的总电池容量的占比

及确定每个所述储能子系统对应的电池荷电状态与所述电池荷电状态平均值的差值SOC_i-SOC_avg；确定所述均衡系数、所述占比、所述储能子系统的数量和所述差值之间的第一乘积

及确定所述占比与所述目标功率之间的第二乘积

根据所述第二乘积与所述第一乘积之间的差值确定每个所述储能子系统的当前充/放电功率。具体的，可以根据以下公式确定每个所述储能子系统的当前充/放电功率：

其中，P_t表示储能系统对应的目标功率；λ表示储能系统的均衡系数；N为当前储能子系统的数量，其实质为当前未达到充电限制的储能子系统的数量。每个储能子系统的当前充电功率或者当前放电功率均可以采用上述的公式计算得到。

经过验证，暂时不考虑充放电限制边界，假设目标功率Pt＝100KW，假设此时储能子系统的电池容量的C₁＝100，C₂＝300，SOC₁＝10％，SOC₂＝30％，λ＝100，SOC_avg＝100％*(100*10％+300*100)/400＝25％，若采用本文的均衡策略：

P1＝100*(100/400)-100*(10％-25％)*2*100/400＝32.5；

P2＝100*(300/400)-100*(30％-25％)*2*300/400＝67.5；

此时可以发现P1+P2＝Pt，满足均衡策略的基本要求。

本申请根据上述技术方案，由于考虑了各个储能子系统中储能电池的电池容量的不同情况，对储能子系统的当前充/放电功率的计算方式进行修正和优化，提高储能子系统的当前充/放电功率的准确度。

可选地，上述的充/放电功率包括充电功率或放电功率。根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述储能子系统的当前充/放电功率的步骤，包括：

步骤S211，获取储能系统的工作状态；

步骤S212，在所述工作状态为充电状态时，根据所述储能系统对应的目标功率和所述均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定每个所述储能子系统的当前充电功率；

或者，步骤S213，在所述工作状态为放电状态时，根据所述储能系统对应的目标功率和所述均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定每个所述储能子系统的当前放电功率。

在本实施例中，确定储能系统的工作状态，该储能系统的工作状态可根据储能电表进行查看。在确定储能系统的工作状态之后，在该工作状态为充电状态时，可根据储能系统对应的目标功率和所述均衡系数，以及储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定每个储能子系统的当前功率，该当前功率为当前充电功率。可选地，在确定储能系统的工作状态为放电状态时，可根据所述储能系统对应的目标功率和所述均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定每个所述储能子系统的当前功率，该当前功率为当前放电功率。可选地，在获取储能系统的工作状态之前，可对储能系统的工作状态进行设置，该储能系统的工作状态也可以根据实际情况进行自适应切换。

本实施例根据上述技术方案，可设置储能系统的工作状态，并在不同的工作状态下确定各个储能子系统的当前充电功率或者当前放电功率，实现储能系统在不同工作状态下的电池能量的均衡。

可选地，在确定各个储能子系统的当前充/放电功率，进而可将各个储能子系统的当前充/放电功率进行相加，进而根据各个储能子系统的当前充/放电功率的加权值确定储能系统的当前充/放电总功率。具体的，可将各个储能子系统的当前充电功率进行相加，进而根据各个储能子系统的当前充电功率的加权值确定储能系统的当前充电总功率。或者，可将各个储能子系统的当前放电功率进行相加，进而根据各个储能子系统的当前放电功率的加权值确定储能系统的当前放电总功率。

可选地，在确定储能系统的当前充/放电总功率之后，进一步判断该储能系统的电池能量是否均衡。可选地，在所述当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，根据充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率以及所述目标功率，确定差额充/放电总功率具体包括以下步骤：

步骤S131，在所述当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，将当前放电功率大于或等于最大可放电功率或当前充电功率小于或等于最大可充电功率的储能子系统确定为所述充/放电限制储能子系统；

步骤S132，将所述目标功率与所有所述充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率的差值确定为所述差额充/放电总功率。

可选地，可将当前充/放电总功率与储能系统的目标功率进行比较，在该当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，判定该储能系统的电池能量不均衡。此时，需要再次进行电池荷电状态均衡计算。在再次进行电池荷电状态均衡计算之前，需要确定达到充/放电限制的储能子系统和未达到充放电限制的储能子系统分别有哪些。进而基于该达到充/放电限制的储能子系统进行均衡计算。

可选地，需要判断每个储能子系统的当前充/放电功率是否在充/放电限制区间内，如果不在，则将不处于充/放电限制区间的储能子系统确定为未达到充放电限制的储能子系统；如果在，则将处于充/放电限制区间的储能子系统确定为达到充放电限制的储能子系统。

可选地，该限制区间包括最大可放电功率和最大可充电功率。在所述当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，将当前放电功率大于或等于最大可放电功率或当前充电功率小于或等于最大可充电功率的储能电池确定为充/放电限制储能子系统。具体的，在当前放电总功率小于目标功率下限值时，将当前放电功率大于或等于最大可放电功率的储能子系统确定为放电限制储能子系统；否则，将其确认为未达到放电限制的储能子系统。或者，在当前充电总功率小于目标功率下限值时，将当前充电功率小于或等于最大可充电功率的储能子系统确定为充电限制储能子系统；否则，将其确认为未达到充电限制的储能子系统。

可选地，在确定充电限制储能子系统或者放电限制储能子系统之后，将所述目标功率与所有所述充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率的差值确定为所述差额充/放电总功率。具体的，先标记达到充电限制的储能子系统或者达到放电限制的储能子系统，将这些达到充电限制的储能子系统或者达到放电限制的储能子系统功率M个P记录下来，求和为PSM(充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率)，则剩下没有达到充电限制或者放电限制的储能子系统计为组合V，此时差额充电总功率或差额放电总功率为Pt＝Pt-PSM。

本申请根据上述技术方案，由于在储能系统的电池能量不均衡时，确定未达到充电限制的储能子系统或者达到放电限制的储能子系统，再基于未达到充电限制的储能子系统或者达到放电限制的储能子系统进行均衡计算，解决电池组容量不统一导致的均衡控制问题，提高储能系统整体可用率。

可选地，根据所述差额充/放电总功率确定所述储能系统中，所述充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统的目标充/放电功率可具体包括以下步骤：

步骤S141，获取其它储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态；

步骤S142，根据所述其它储能子系统的差额充/放电总功率和均衡系数，以及所述其它储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述其它储能子系统的目标充/放电功率。

在本实施例中，在确定差额充/放电总功率之后，基于未达到充电限制的储能子系统或者达到放电限制的储能子系统再次进行均衡计算，该未达到充电限制的储能子系统或者达到放电限制的储能子系统为除达到充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统。具体的，可获取当前其它储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，再次基于以下公式计算其它储能子系统的目标充电功率或者是目标放电功率：

其中，可将其它储能子系统视为一个“整体”，P_t表示该“整体”的差额充/放电总功率；λ表示该“整体”的均衡系数；N为当前该“整体”中储能子系统的数量，其实质为当前未达到充电限制的储能子系统的数量。该“整体”中每个储能子系统的目标充电功率或者目标放电功率均可以采用上述的公式计算得到。

本申请根据上述技术方案，由于在储能系统的电池能量不均衡时，充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统的目标充/放电功率，解决电池组容量不统一导致的均衡控制问题，提高储能系统整体可用率。

可选地，本申请的储能系统的能量均衡方法，还可以包括以下步骤：

步骤S110，根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述储能子系统的当前充/放电功率；

步骤S120，根据各个所述储能子系统的当前充/放电功率，确定所述储能系统的当前充/放电总功率；

步骤S150，在所述当前充/放电总功率大于或等于所述目标功率下限值时，控制每个所述储能子系统以对应的所述当前充/放电功率进行工作。

在本实施例中，在储能系统的当前充/放电总功率大于或等于目标功率下限值时，则表示当前储能系统中的电池能量均衡，可控制各个储能子系统以对应的当前充电功率或者当前放电功率进行工作，从而使得储能系统正常工作。

第二实施例。

基于同一发明构思，本申请还提出了一种均衡系数的确定方法，在本申请的第二实施例中，本申请的均衡系数的确定方法，可以包括以下步骤：

步骤S310，从每个储能子系统对应的电池荷电状态与所述电池荷电状态平均值的差值中选取均衡最大差值；

步骤S320，在所述均衡最大差值大于均衡阈值时，基于目标函数确定所述均衡系数；

步骤S330，在所述均衡最大差值小于或等于均衡阈值时，将预设均衡系数确定为所述均衡系数。

在本实施例中，该均衡阈值可根据实际情况进行设置。在实现电池能量均衡的过程中，电池能量均衡还受到持续的充放电时间的影响，即使λ设置的很小，如果持续放电时间或者充电时间足够大，那么可以达到均衡；如果λ设置的足够大，因为Pdis_charge_max<Pi<PPcharge_max(表示为当前放电功率小于最大可放电功率或当前充电功率大于最大可充电功率。其中，Pdis_charge_max为最大可放电功率，PPcharge_max为最大可充电功率)的限制会导致∑Pi与Pt相差过大，导致与控制期望相差过大；储能的充放电时间是有限制的，所以需要尽最大的可能性最快的达到均衡效果，但是为了更快又同时会影响控制效果，得不偿失；因此，需要根据实际情况合理设置λ的大小，λ设置的是否合适直接影响控制目标和均衡效果。

可选地，本申请在确定当前储能系统的当前充/放电总功率之后，实时计算每个储能子系统对应的电池荷电状态与所有储能子系统的电池荷电状态平均值之间的大小关系，基于该大小关系确定λ值。

具体的，在各个储能子系统工作过程中，实时获取每个储能子系统对应的电池荷电状态，确定每个储能子系统对应的电池荷电状态与所有储能子系统的电池荷电状态平均值之间的均衡差值，从所有的均衡差值中选取最大的均衡差值即均衡最大差值。将该均衡最大差值与均衡阈值进行比对。在该均衡最大差值小于或等于均衡阈值时，表示此时储能系统的电池能量较均衡，直接采用默认的预设均衡系数以及均衡公式计算每个储能子系统的当前充/放电功率。在该均衡最大差值大于均衡阈值时，表示此时储能系统的各个储能子系统的电池能量相差较大，需要寻优确定该均衡系数，再基于寻优确定的均衡系数以及上述的均衡公式计算每个储能子系统的当前充/放电功率。

可选地，在均衡系数寻优的过程中，实际上为求得目标函数的最优解。所以本申请提出了一种快速迭代计算λ的一种方法；可以把λ看做是一个方程H(P)的解，以上是解的方案：

2.1)核心思想。当求得P＝[P1，P2，P3……Pn]序列汇总方差S²最大时，表示离散化程序最大，此时均衡速度最快，我们以该思想求得λ的值，那么；

2.2)目标函数建模。H(P)是以P＝[P1，P2，P3……Pn]方差最大为目标函数，求得每个储能子系统的当前充/放电功率Pi：

其中，

为所有储能子系统的平均充/放电功率。P_t为储能系统的目标功率，N为储能系统中储能子系统的数量。Pi的限制区间为Pdis_charge_max<Pi<Ppcharge_max。可通过参数代入的方式求解，求解的数学方式很多(二次函数求解)，本文不介绍，通过H(P)最大值为目标，得到当前的λ值，在得到λ值之后，基于该λ值与上述的均衡公式计算得到储能系统中所有储能子系统的充/放电功率P＝[P1，P2……Pn]。在确定所有储能子系统的当前充/放电功率之后，通过控制器分别将P1，P2……Pn功率下发至储能子系统。

本申请根据上述技术方案，由于在均衡最大差值大于均衡阈值时，通过目标函数确定均衡系数，从而快速的实现均衡效果。

第三实施例。

参照图4，基于第一实施例和第二实施例，在本申请的第三实施例中，包括：

1.实时计算获取每个储能子系统的电池荷电状态SOCi、电池容量Ci，每个储能子系统的最大可充电功率Ppcharge_max，最大可放电功率Pdischarge_max以及调度模块下发的目标功率Pt；

2.计算当前储能子系统的所有储能子系统的电池荷电状态平均值SOCavg；

3.实时计算SOC最大偏差均衡最大差值SOCd＝MAX(SOCi-SOCavg)，如果SOCd≤均衡阈值d，进入4，否进入5；

4.按照默认的均衡系数λ值，利用均衡公式求解，得到每个储能子系统的功率Pi，经过安全边界限制后，输出Pi，进入7；

安全边界限制：

4.1当储能充电时(功率>0)，Pi＝MIN(Pi，Ppcharge_max)；

4.2当储能放电时(功率<0)，Pi＝MAX(Pi，Pdis_charge_max)；

5.根据目标函数的情况下，通过系数λ值迭代或者其他方式求解过程得到最大离散程度下的均衡系统λ，此时将λ代入均衡公式中得到每个储能子系统分配的功率Pi，经过安全边界限制后，输出Pi，进入6；

安全边界限制：

5.1当储能充电时(功率>0)，Pi＝MIN(Pi，Ppcharge_max)；

5.2当储能放电时(功率<0)，Pi＝MAX(Pi，Pdis_charge_max)；

其中，Pdis_charge_max<Pi<PPcharge_max。

6.先统计所述储能系统的当前充/放电总功率SUM(Pi)是否在目标功率Pt±k内，k为功率死区值，如果不在范围则进入7，否进入8；

7.先标记到达充放电限制的储能子系统M个，将这些储能子系统已经输出的功率M个P记录下来，求和为PSM，则剩下没有达到限制的储能子系统计为组合V，此时目标功率为Pt＝Pt-PSM，进入2；

8.此时已经将N个储能子系统全部计算完成，将Pi分别下发每个储能子系统。

本申请根据上述技术方案，不仅实现均衡控制，而且提高均衡速度。

本发明实施例提供了储能系统的能量均衡方法的实施例，需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有储能系统的能量均衡程序或者均衡系数的确定程序，所述储能系统的能量均衡程序被处理器执行时实现如上所述的储能系统的能量均衡方法的各个步骤，或者所述均衡系数的确定程序被处理器执行时实现如上所述的均衡系数的确定方法的各个步骤，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

由于本申请实施例提供的存储介质，为实施本申请实施例的方法所采用的存储介质，故而基于本申请实施例所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该存储介质的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本申请实施例的方法所采用的存储介质都属于本申请所欲保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种储能系统的能量均衡方法，其特征在于，应用于储能系统，所述储能系统包括至少两个并联设置的储能子系统，所述储能系统的能量均衡方法包括：

根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述储能子系统的当前充/放电功率；

根据各个所述储能子系统的当前充/放电功率，确定所述储能系统的当前充/放电总功率；

在所述当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，根据充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率以及所述目标功率，确定差额充/放电总功率；

根据所述差额充/放电总功率确定所述储能系统中，所述充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统的目标充/放电功率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述储能子系统的当前充/放电功率的步骤包括：

根据每个所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定所有储能子系统的电池荷电状态平均值；

根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数、每个所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态、所述储能子系统的数量以及所述电池荷电状态平均值确定每个所述储能子系统的当前充/放电功率。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数、每个所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态、所述储能子系统的数量以及所述电池荷电状态平均值确定每个所述储能子系统的当前充/放电功率的步骤包括：

确定每个所述储能子系统对应的电池容量与所述储能系统的总电池容量的占比，及确定每个所述储能子系统对应的电池荷电状态与所述电池荷电状态平均值的差值；

确定所述均衡系数、所述占比、所述储能子系统的数量和所述差值之间的第一乘积，及确定所述占比与所述目标功率之间的第二乘积；

根据所述第二乘积与所述第一乘积之间的差值确定每个所述储能子系统的当前充/放电功率。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述储能系统对应的目标功率和均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述储能子系统的当前充/放电功率的步骤，包括：

获取储能系统的工作状态；

在所述工作状态为充电状态时，根据所述储能系统对应的目标功率和所述均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定每个所述储能子系统的当前充电功率；或者，

在所述工作状态为放电状态时，根据所述储能系统对应的目标功率和所述均衡系数，以及所述储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态确定每个所述储能子系统的当前放电功率。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，根据充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率以及所述目标功率，确定差额充/放电总功率的步骤包括：

在所述当前充/放电总功率小于目标功率下限值时，将当前放电功率大于或等于最大可放电功率或当前充电功率小于或等于最大可充电功率的储能子系统确定为所述充/放电限制储能子系统；

将所述目标功率与所有所述充/放电限制储能子系统对应的充/放电总功率的差值确定为所述差额充/放电总功率。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述差额充/放电总功率确定所述储能系统中，所述充/放电限制储能子系统之外的其它储能子系统的目标充/放电功率的步骤包括：

获取其它储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态；

根据所述其它储能子系统的差额充/放电总功率和均衡系数，以及所述其它储能子系统对应的电池容量以及电池荷电状态，确定所述其它储能子系统的目标充/放电功率。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个所述储能子系统的当前充/放电功率，确定所述储能系统的当前充/放电总功率的步骤包括：

根据各个所述储能子系统的当前充/放电功率的加权值确定所述储能系统的当前充/放电总功率。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个所述储能子系统的当前充/放电功率，确定所述储能系统的当前充/放电总功率的步骤之后，还包括：

在所述当前充/放电总功率大于或等于所述目标功率下限值时，控制每个所述储能子系统以对应的所述当前充/放电功率进行工作。

9.一种均衡系数的确定方法，其特征在于，所述均衡系数的确定方法包括：

从每个储能子系统对应的电池荷电状态与电池荷电状态平均值的差值中选取均衡最大差值；

在所述均衡最大差值大于均衡阈值时，基于目标函数确定均衡系数；

在所述均衡最大差值小于或等于均衡阈值时，将预设均衡系数确定为所述均衡系数。

10.如权利要求9所述的均衡系数的确定方法，其特征在于，所述在所述均衡最大差值大于均衡阈值时，基于目标函数确定均衡系数的步骤包括：

在所述均衡最大差值大于均衡阈值时，根据储能系统的目标功率与储能子系统的数量确定所有储能子系统的平均充/放电功率；

从每个所述储能子系统的当前充/放电功率与所述平均充/放电功率对应的方差中选取最大的方差；

根据所述方差确定所述均衡系数。

11.一种储能系统，其特征在于，所述储能系统包括：至少两个并联连接的储能子系统，且每个所述储能子系统包括串联连接的储能电池和储能双向变流器；

所述储能系统还包括储能系统的能量均衡装置，所述储能系统的能量均衡装置与每个所述储能子系统之间都存在通讯连接，所述储能系统的能量均衡装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的储能系统的能量均衡程序或者均衡系数的确定程序，所述储能系统的能量均衡程序配置为实现如权利要求1-8中任一项所述的储能系统的能量均衡方法的步骤，或所述均衡系数的确定程序配置为实现如权利要求9-10中任一项所述的均衡系数的确定方法的步骤。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有储能系统的能量均衡程序或者均衡系数的确定程序，所述储能系统的能量均衡程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的储能系统的能量均衡方法的步骤，或所述均衡系数的确定程序被处理器执行时实现权利要求9-10中任一项所述的均衡系数的确定方法的步骤。

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