CN117458656A - 储能系统的均衡控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

储能系统的均衡控制方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种储能系统的均衡控制方法、装置、设备及存储介质。本发明通过根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建储能系统对应的评价函数，然后将评价函数作为预设优化算法的目标函数，以确定储能系统在不同的功率组合下的目标函数值集合，再根据目标函数值集合中的最小目标函数值确定最优功率组合，并通过最优功率组合中的各功率对各储能子系统进行均衡控制。本发明能够考虑到各储能子系统的均衡时间、储能系统的总效率损失和/或储能子系统的充/放电方向构建评价函数，并以评价函数为目标函数，对各储能子系统的功率进行优化，从而对各储能子系统的功率进行控制，实现储能子系统的高效均衡。

Description

储能系统的均衡控制方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及储能系统技术领域，尤其涉及一种储能系统的均衡控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
储能系统一般由多个小的储能子系统构成，每个储能子系统都有自己的充/放电控制逻辑。而各个储能子系统间的荷电状态SOC如果差异过大，会导致一系列的问题：1、降低储能系统的可利用储能容量：当部分储能子系统SOC过度充电或过度放电时，会导致它们的有效储能容量减少，从而降低整个系统的储能能力；2、缩短储能系统的寿命：如果某些子系统SOC频繁地处于极端状态(过度充电或过度放电)，会导致电池的寿命缩短，降低储能系统的可靠性和经济性。因此，在储能系统中，需要采取一定的策略来实现储能子系统间的SOC均衡，但是现有的策略调整储能子系统的SOC均衡的效率较低。因此，如何实现储能子系统的高效均衡，成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供了一种储能系统的均衡控制方法、装置、设备及存储介质，旨在解决如何实现储能子系统的高效均衡的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种储能系统的均衡控制方法，所述储能系统的均衡控制方法包括以下步骤：
根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建所述储能系统对应的评价函数；
将所述评价函数作为预设优化算法的目标函数，以确定所述储能系统在不同的功率组合下的目标函数值集合；
根据所述目标函数值集合中的最小目标函数值确定最优功率组合，并通过所述最优功率组合中的各功率对所述各储能子系统进行均衡控制。
可选地，所述根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建所述储能系统对应的评价函数的步骤，具体包括：
根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和环流约束变量；
确定所述均衡时间变量对应的第一权重系数、所述总效率损失变量对应的第二权重系数和所述环流约束变量对应的第三权重系数；
根据所述第一权重系数、所述均衡时间变量、所述第二权重系数、所述总效率损失变量、所述第三权重系数以及所述环流约束变量构建所述储能系统对应的评价函数。
可选地，所述根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量的步骤，具体包括：
获取储能系统中的各储能子系统的荷电状态和额定容量；
确定所述各储能子系统的工作场景；
根据所述工作场景、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量。
可选地，所述根据所述工作场景、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量的步骤，具体包括：
在所述工作场景为充电场景时，获取所述各储能子系统的荷电状态上限，并根据所述荷电状态上限、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量；
在所述工作场景为放电场景时，获取所述各储能子系统的荷电状态下限，并根据所述荷电状态下限、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量。
可选地，所述根据所述工作场景、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量的步骤，具体包括：
确定所述荷电状态的平均值，获得所述储能系统的平均荷电状态；
根据所述工作场景、所述平均荷电状态、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量。
可选地，所述根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的总效率损失变量的步骤，具体包括：
根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述各储能子系统对应的储能变流器效率变量和充/放电效率变量；
根据所述储能变流器效率变量、所述充/放电效率变量、所述功率变量以及所述均衡时间变量确定所述储能系统的总效率损失变量。
可选地，所述根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述各储能子系统对应的储能变流器效率变量和充/放电效率变量的步骤，具体包括：
根据储能系统中的各储能子系统的功率变量和预设储能变流器效率曲线确定所述各储能子系统对应的储能变流器效率变量；
获取所述各储能子系统中的储能电池的电池温度和额定容量；
根据所述功率变量、所述电池温度、所述额定容量以及预设充/放电效率曲线确定所述各储能子系统对应的充/放电效率变量。
可选地，所述根据所述储能变流器效率变量、所述充/放电效率变量、所述功率变量以及所述均衡时间变量确定所述储能系统的总效率损失变量的步骤，具体包括：
通过预设公式根据所述储能变流器效率变量、所述充/放电效率变量、所述功率变量以及所述均衡时间变量确定总效率损失，其中，所述预设公式为：
式中，CSM表示总效率损失变量，n表示储能子系统的总数量，P_lookup(P_i)表示功率变量为P_i的储能子系统的储能变流器效率变量，ESS_loopup(P_i,C_i,Temp_i)表示功率变量为P_i、额定容量为C_i、电池温度为Temp_i的储能子系统的充/放电效率变量，T_i表示第i个储能子系统的均衡时间变量。
可选地，所述根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定环流约束变量的步骤，具体包括：
基于储能系统中的各储能子系统的功率变量对应的约束条件确定系统总功率变量；
确定所述功率变量和所述系统总功率变量之间的比值对应的符号函数值变量；
根据各符号函数值变量确定环流约束变量，所述环流约束变量表征储能子系统的功率与系统总功率的充/放电方向相反的数量。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种储能系统的均衡控制装置，所述储能系统的均衡控制装置包括：
函数构建模块，用于根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建所述储能系统对应的评价函数；
函数值确定模块，用于将所述评价函数作为预设优化算法的目标函数，以确定所述储能系统在不同的功率组合下的目标函数值集合；
均衡控制模块，用于根据所述目标函数值集合中的最小目标函数值确定最优功率组合，并通过所述最优功率组合中的各功率对所述各储能子系统进行均衡控制。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种储能系统的均衡控制设备，所述储能系统的均衡控制设备包括：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均衡控制程序，所述储能系统的均衡控制程序配置为实现如上文所述的储能系统的均衡控制方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有储能系统的均衡控制程序，所述储能系统的均衡控制程序被处理器执行时实现如上文所述的储能系统的均衡控制方法的步骤。
本发明通过根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建储能系统对应的评价函数，然后将评价函数作为预设优化算法的目标函数，以确定储能系统在不同的功率组合下的目标函数值集合，再根据目标函数值集合中的最小目标函数值确定最优功率组合，并通过最优功率组合中的各功率对各储能子系统进行均衡控制。本发明根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建储能系统对应的评价函数，能够考虑到各储能子系统的均衡时间、储能系统的总效率损失和/或储能子系统的充/放电方向构建评价函数，并以评价函数为目标函数，对各储能子系统的功率进行优化，从而对各储能子系统的功率进行控制，实现储能子系统的高效均衡。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的储能系统的均衡控制设备的结构示意图；
图2为本发明储能系统的均衡控制方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明储能系统的均衡控制方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明储能系统的均衡控制装置第一实施例的结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的储能系统的均衡控制设备结构示意图。
如图1所示，该储能系统的均衡控制设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。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(如无线保真(Wireless-Fidelity，Wi-Fi)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，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。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对储能系统的均衡控制设备的限定，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。
如图1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、用户接口模块以及储能系统的均衡控制程序。
在图1所示的储能系统的均衡控制设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明储能系统的均衡控制设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在储能系统的均衡控制设备中，所述储能系统的均衡控制设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的储能系统的均衡控制程序，并执行本发明实施例提供的储能系统的均衡控制方法。
基于上述储能系统的均衡控制设备，本发明实施例提供了一种储能系统的均衡控制方法，参照图2，图2为本发明储能系统的均衡控制方法第一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述储能系统的均衡控制方法包括以下步骤：
步骤S10：根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建所述储能系统对应的评价函数。
需要说明的是，本实施例的执行主体可以是一种具有数据处理、网络通信以及程序运行功能的计算服务设备，例如计算机等，或者是一种能够实现上述功能的电子设备或储能系统的均衡控制设备。以下以所述储能系统的均衡控制设备为例，对本实施例及下述各实施例进行说明。
可理解的是，储能系统可包括若干个储能子系统，均衡时间变量可以是各储能子系统的均衡时间之和，均衡时间是指各储能子系统的荷电状态到达均衡状态所需的时间，均衡状态是指各储能子系统之间的荷电状态差异较小的状态。总效率损失变量是指储能系统的总效率损失，可包括储能变流器效率损失、充/放电效率损失等。环流约束变量是指储能子系统的功率与储能系统的总功率的方向相反的数量。
应理解的是，由于本实施例中的各储能子系统的给定功率是变量，即是未知的，给定功率是指控制储能子系统在工作时的功率，而储能系统的均衡时间、总效率变量、环流约束与各储能子系统的给定功率有关，因此，储能系统的均衡时间、总效率变量、环流约束都是变量。本实施例可根据均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建评价函数，即根据均衡时间变量、总效率损失变量、环流约束变量中的至少一项构建评价函数，例如，可根据均衡时间变量和总效率损失变量构建评价函数，可为上述两个变量分配两个权重系数，以构建评价函数；也可根据均衡时间变量、总效率损失变量以及环流约束变量构建平均函数，可为上述三个变量分配三个权重系数，以构建评价函数。
步骤S20：将所述评价函数作为预设优化算法的目标函数，以确定所述储能系统在不同的功率组合下的目标函数值集合。
可理解的是，预设优化算法是指能够得到最优解的算法，例如，遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法等。本实施例可将评价函数作为预设优化算法的目标函数，储能系统的功率组合可以是各储能子系统的功率的组合，因此，在储能子系统的功率满足约束条件下，将不同的功率组合代入至目标函数中，可得到对应的目标函数值集合，各储能子系统的功率变量对应的约束条件可预先进行设置，本实施例中的约束条件可包括：1、储能子系统的功率变量应不大于对应子系统的额定功率，即P_i≤Prt_i，其中i∈[1,n]，各储能子系统的额定功率可表示为[Prt_1、Prt_2、……、Prt_n]；2、各储能子系统的功率变量之和应等于系统总功率，即P_total＝Σ([P_1、P_2、……、P_n])，P_total表示系统总功率；3、各储能子系统的功率变量应介于对应子系统的荷电状态上下限之间。
步骤S30：根据所述目标函数值集合中的最小目标函数值确定最优功率组合，并通过所述最优功率组合中的各功率对所述各储能子系统进行均衡控制。
应理解的是，最小目标函数值是指目标函数值集合中的最小值，该最小目标函数值可对应一功率组合，即为最优功率组合，该最优功率组合中可包括各储能子系统的给定功率，通过各储能子系统的给定功率即可对各储能子系统进行均衡控制。
本实施例通过根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建储能系统对应的评价函数，然后将评价函数作为预设优化算法的目标函数，以确定储能系统在不同的功率组合下的目标函数值集合，再根据目标函数值集合中的最小目标函数值确定最优功率组合，并通过最优功率组合中的各功率对各储能子系统进行均衡控制。本实施例根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建储能系统对应的评价函数，能够考虑到各储能子系统的均衡时间、储能系统的总效率损失和/或储能子系统的充/放电方向构建评价函数，并以评价函数为目标函数，对各储能子系统的功率进行优化，从而对各储能子系统的功率进行控制，实现储能子系统的高效均衡。
参考图3，图3为本发明储能系统的均衡控制方法第二实施例的流程示意图。
基于上述第一实施例，在本实施例中，所述步骤S10包括：
步骤S101：根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和环流约束变量。
可理解的是，本实施例中的储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量以及环流约束变量均与各储能子系统的功率变量相关，功率变量是指给定功率的变量。本实施例中的储能系统ES可由n个储能子系统[ES_1、ES_2、……、ES_n]组成，各储能子系统的功率变量可表示为[P_1、P_2、……、P_n]。
进一步地，为了精确得到均衡时间变量，在本实施例中，所述根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量的步骤，具体包括：获取储能系统中的各储能子系统的荷电状态和额定容量；确定所述各储能子系统的工作场景；根据所述工作场景、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量。
应理解的是，荷电状态SOC用于反映储能子系统的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占额定容量的比值，常用百分数表示，各储能子系统的荷电状态可表示为[SOC_1、SOC_2、……、SOC_n]。额定容量是指储能子系统在额定工作条件下能长期持续工作的容量，各储能子系统的额定容量可表示为[C_1、C_2、……、C_n]。
可理解的是，工作场景可以是放电场景或充电场景，对于不同的工作场景，计算储能系统的均衡时间变量的方式也不相同，但是都是基于荷电状态、额定容量以及功率变量确定的。
进一步地，为了得到不同工作场景下的均衡时间变量，在本实施例中，所述根据所述工作场景、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量的步骤，具体包括：在所述工作场景为充电场景时，获取所述各储能子系统的荷电状态上限，并根据所述荷电状态上限、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量；在所述工作场景为放电场景时，获取所述各储能子系统的荷电状态下限，并根据所述荷电状态下限、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量。
应理解的是，在储能子系统的工作场景为充电场景时，可获取各储能子系统的荷电状态上限，可表示为[Smax_1、Smax_2、……、Smax_n]，可通过以下公式确定各储能子系统的均衡时间子变量，T_i＝(Smax_i-SOC_i)*C_i/P_i，其中i∈[1,n]，T_i表示第i个储能子系统的均衡时间自变量，Smax_i表示第i个储能子系统的荷电状态上限，SOC_i表示第i个储能子系统的荷电状态，C_i表示第i个储能子系统的额定容量，P_i表示第i个储能子系统的功率变量。
可理解的是，在储能子系统的工作场景为放电场景时，可获取各储能子系统的荷电状态下限，可表示为[Smin_1、Smin_2、……、Smin_n]，可通过以下公式确定各储能子系统的均衡时间子变量，T_i＝(SOC_i-Smin_i)*C_i/P_i，其中i∈[1,n]，T_i表示第i个储能子系统的均衡时间自变量，Smin_i表示第i个储能子系统的荷电状态下限，SOC_i表示第i个储能子系统的荷电状态，C_i表示第i个储能子系统的额定容量，P_i表示第i个储能子系统的功率变量。
在具体实现中，储能系统中的各储能子系统的工作模式可能不相同，计算均衡时间子变量的方式也不相同，储能系统的均衡时间变量可以是各储能子系统的储能时间子变量之和。
进一步地，为了通过另一种方式得到均衡时间变量，在本实施例中，所述根据所述工作场景、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量的步骤，具体包括：确定所述荷电状态的平均值，获得所述储能系统的平均荷电状态；根据所述工作场景、所述平均荷电状态、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量。
可理解的是，平均荷电状态可以是各储能子系统的荷电状态的平均值，即S_avg＝Σ([SOC_1、SOC_2、……、SOC_n])/n。并根据工作场景、平均荷电状态、荷电状态、额定容量以及各储能子系统的功率变量确定储能系统的均衡时间变量。具体地，在工作场景为充电场景时，可通过以下公式确定各储能子系统的均衡时间子变量，T_i＝(S_avg-SOC_i)*C_i/P_i，其中i∈[1,n]，T_i表示第i个储能子系统的均衡时间自变量，S_avg表示所有储能子系统的平均荷电状态，SOC_i表示第i个储能子系统的荷电状态，C_i表示第i个储能子系统的额定容量，P_i表示第i个储能子系统的功率变量。在工作场景为放电场景时，可通过以下公式确定各储能子系统的均衡时间子变量，T_i＝(SOC_i-S_avg)*C_i/P_i，其中i∈[1,n]，T_i表示第i个储能子系统的均衡时间自变量，S_avg表示所有储能子系统的平均荷电状态，SOC_i表示第i个储能子系统的荷电状态，C_i表示第i个储能子系统的额定容量，P_i表示第i个储能子系统的功率变量。将各储能子系统的均衡时间子变量相加即可得到储能子系统的均衡时间变量。
进一步地，为了有效地得到储能系统的总效率损失变量，在本实施例中，所述根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的总效率损失变量的步骤，具体包括：根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述各储能子系统对应的储能变流器效率变量和充/放电效率变量；根据所述储能变流器效率变量、所述充/放电效率变量、所述功率变量以及所述均衡时间变量确定所述储能系统的总效率损失变量。
可理解的是，本实施例中的储能系统的总效率损失变量可以是储能变流器效率、充/放电效率、功率、均衡时间带来的，各储能子系统的储能变流器效率变量和充/放电效率变量均可基于功率变量得到。
进一步地，为了有效地得到各储能子系统对应的储能变流器效率变量和充/放电效率变量，在本实施例中，所述根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述各储能子系统对应的储能变流器效率变量和充/放电效率变量的步骤，具体包括：根据储能系统中的各储能子系统的功率变量和预设储能变流器效率曲线确定所述各储能子系统对应的储能变流器效率变量；获取所述各储能子系统中的储能电池的电池温度和额定容量；根据所述功率变量、所述电池温度、所述额定容量以及预设充/放电效率曲线确定所述各储能子系统对应的充/放电效率变量。
应理解的是，预设储能变流器效率曲线是指预先设置的关于储能子系统的储能变流器效率和功率之间的曲线，因此，可基于各储能子系统的功率变量从预设储能变流器效率曲线中查找对应的储能变流器效率变量。
可理解的是，预设充/放电效率曲线是指预先设置的关于储能子系统的充/放电效率、储能电池的电池温度、储能子系统的额定容量以及功率之间的曲线，因此，可基于各储能子系统的电池温度、额定容量、功率变量从预设充/放电曲线中查找对应的充/放电效率变量。
进一步地，在本实施例中，所述根据所述储能变流器效率变量、所述充/放电效率变量、所述功率变量以及所述均衡时间变量确定所述储能系统的总效率损失变量的步骤，具体包括：通过预设公式根据所述储能变流器效率变量、所述充/放电效率变量、所述功率变量以及所述均衡时间变量确定总效率损失，其中，所述预设公式为：
式中，CSM表示总效率损失变量，n表示储能子系统的总数量，P_lookup(P_i)表示功率变量为P_i的储能子系统的储能变流器效率变量，ESS_loopup(P_i,C_i,Temp_i)表示功率变量为P_i、额定容量为C_i、电池温度为Temp_i的储能子系统的充/放电效率变量，T_i表示第i个储能子系统的均衡时间变量。
在具体实现中，可通过上述预设公式计算储能系统的总效率损失变量。
进一步地，为了有效地得到储能系统的环流约束变量，在本实施例中，所述根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定环流约束变量的步骤，具体包括：基于储能系统中的各储能子系统的功率变量对应的约束条件确定系统总功率变量；确定所述功率变量和所述系统总功率变量之间的比值对应的符号函数值变量；根据各符号函数值变量确定环流约束变量，所述环流约束变量表征储能子系统的功率与系统总功率的充/放电方向相反的数量。
可理解的是，储能系统中的各储能子系统的功率变量对应的约束条件可预先进行设置，基于上述第一实施例，约束条件可包括：各储能子系统的功率变量之和应等于系统总功率，即P_total＝Σ([P_1、P_2、……、P_n])，P_total表示系统总功率。因此，本实施例中的系统总功率变量可以是各储能子系统的功率变量之和。
应理解的是，各储能子系统的功率应满足与系统总功率的符号一致性的原则，如果储能子系统的功率变量P_i与系统总功率变量的充放电方向相反，则在储能系统内部会产生环流，影响储能系统效率，环流约束变量可通过以下公式得到：PNS＝count(sign(P_i/P_total))，sign(P_i/P_total)表示功率变量和系统总功率变量的比值的符号函数值，count表示符号函数值为-1的数量，即储能子系统的功率与系统总功率的充/放电方向相反的数量。
步骤S102：确定所述均衡时间变量对应的第一权重系数、所述总效率损失变量对应的第二权重系数和所述环流约束变量对应的第三权重系数。
可理解的是，均衡时间变量、总效率损失变量、环流约束变量分别对应一权重系数，即第一权重系数、第二权重系数、第三权重系数，本实施例中的第一权重系数、第二权重系数、第三权重系数之和应为1，对于具体值不做限制，例如，第一权重系数为0.2，第二权重系数为0.2，第三权重系数为0.6。
步骤S103：根据所述第一权重系数、所述均衡时间变量、所述第二权重系数、所述总效率损失变量、所述第三权重系数以及所述环流约束变量构建所述储能系统对应的评价函数。
应理解的是，储能系统对应的评价函数可表示为： 式中，Fobj表示评价函数，α表示第一权重系数，T_i表示第i个储能子系统的均衡时间子变量，β表示第二权重系数，CSM表示储能系统的总效率损失变量，γ表示第三权重系数，PNS表示环路约束变量。
本实施例根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和环流约束变量，然后确定均衡时间变量对应的第一权重系数、总效率损失变量对应的第二权重系数和环流约束变量对应的第三权重系数，再根据第一权重系数、均衡时间变量、第二权重系数、总效率损失变量、第三权重系数以及环流约束变量构建储能系统对应的评价函数。本实施例根据各储能子系统的功率变量确定储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和环流约束变量，并根据第一权重系数、均衡时间变量、第二权重系数、总效率损失变量、第三权重系数以及环流约束变量构建储能系统对应的评价函数，能够使构建的评价函数与各储能子系统的均衡时间、储能系统的总效率损失、储能子系统的充/放电方向有关，从而依据评价函数对各储能子系统的功率进行控制，实现储能子系统的高效均衡。
参照图4，图4为本发明储能系统的均衡控制装置第一实施例的结构框图。
如图4所示，本发明实施例提出的储能系统的均衡控制装置包括：
函数构建模块10，用于根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建所述储能系统对应的评价函数；
函数值确定模块20，用于将所述评价函数作为预设优化算法的目标函数，以确定所述储能系统在不同的功率组合下的目标函数值集合；
均衡控制模块30，用于根据所述目标函数值集合中的最小目标函数值确定最优功率组合，并通过所述最优功率组合中的各功率对所述各储能子系统进行均衡控制。
本实施例通过根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建储能系统对应的评价函数，然后将评价函数作为预设优化算法的目标函数，以确定储能系统在不同的功率组合下的目标函数值集合，再根据目标函数值集合中的最小目标函数值确定最优功率组合，并通过最优功率组合中的各功率对各储能子系统进行均衡控制。本实施例根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建储能系统对应的评价函数，能够考虑到各储能子系统的均衡时间、储能系统的总效率损失和/或储能子系统的充/放电方向构建评价函数，并以评价函数为目标函数，对各储能子系统的功率进行优化，从而对各储能子系统的功率进行控制，实现储能子系统的高效均衡。
需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。
另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的储能系统的均衡控制方法，此处不再赘述。
基于本发明上述储能系统的均衡控制装置第一实施例，提出本发明储能系统的均衡控制装置的第二实施例。
在本实施例中，所述函数构建模块10，还用于根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和环流约束变量；确定所述均衡时间变量对应的第一权重系数、所述总效率损失变量对应的第二权重系数和所述环流约束变量对应的第三权重系数；根据所述第一权重系数、所述均衡时间变量、所述第二权重系数、所述总效率损失变量、所述第三权重系数以及所述环流约束变量构建所述储能系统对应的评价函数。
进一步地，所述函数构建模块10，还用于获取储能系统中的各储能子系统的荷电状态和额定容量；确定所述各储能子系统的工作场景；根据所述工作场景、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量。
进一步地，所述函数构建模块10，还用于在所述工作场景为充电场景时，获取所述各储能子系统的荷电状态上限，并根据所述荷电状态上限、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量；在所述工作场景为放电场景时，获取所述各储能子系统的荷电状态下限，并根据所述荷电状态下限、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量。
进一步地，所述函数构建模块10，还用于确定所述荷电状态的平均值，获得所述储能系统的平均荷电状态；根据所述工作场景、所述平均荷电状态、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量。
进一步地，所述函数构建模块10，还用于根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述各储能子系统对应的储能变流器效率变量和充/放电效率变量；根据所述储能变流器效率变量、所述充/放电效率变量、所述功率变量以及所述均衡时间变量确定所述储能系统的总效率损失变量。
进一步地，所述函数构建模块10，还用于根据储能系统中的各储能子系统的功率变量和预设储能变流器效率曲线确定所述各储能子系统对应的储能变流器效率变量；获取所述各储能子系统中的储能电池的电池温度和额定容量；根据所述功率变量、所述电池温度、所述额定容量以及预设充/放电效率曲线确定所述各储能子系统对应的充/放电效率变量。
进一步地，所述函数构建模块10，还用于通过预设公式根据所述储能变流器效率变量、所述充/放电效率变量、所述功率变量以及所述均衡时间变量确定总效率损失，其中，所述预设公式为：
式中，CSM表示总效率损失变量，n表示储能子系统的总数量，P_lookup(P_i)表示功率变量为P_i的储能子系统的储能变流器效率变量，ESS_loopup(P_i,C_i,Temp_i)表示功率变量为P_i、额定容量为C_i、电池温度为Temp_i的储能子系统的充/放电效率变量，T_i表示第i个储能子系统的均衡时间变量。
进一步地，所述函数构建模块10，还用于基于储能系统中的各储能子系统的功率变量对应的约束条件确定系统总功率变量；确定所述功率变量和所述系统总功率变量之间的比值对应的符号函数值变量；根据各符号函数值变量确定环流约束变量，所述环流约束变量表征储能子系统的功率与系统总功率的充/放电方向相反的数量。
本发明储能系统的均衡控制装置的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有储能系统的均衡控制程序，所述储能系统的均衡控制程序被处理器执行时实现如上文所述的储能系统的均衡控制方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器/随机存取存储器、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种储能系统的均衡控制方法，其特征在于，所述储能系统的均衡控制方法包括以下步骤：
根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建所述储能系统对应的评价函数；
将所述评价函数作为预设优化算法的目标函数，以确定所述储能系统在不同的功率组合下的目标函数值集合；
根据所述目标函数值集合中的最小目标函数值确定最优功率组合，并通过所述最优功率组合中的各功率对所述各储能子系统进行均衡控制。
2.如权利要求1所述的储能系统的均衡控制方法，其特征在于，所述根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建所述储能系统对应的评价函数的步骤，具体包括：
根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和环流约束变量；
确定所述均衡时间变量对应的第一权重系数、所述总效率损失变量对应的第二权重系数和所述环流约束变量对应的第三权重系数；
根据所述第一权重系数、所述均衡时间变量、所述第二权重系数、所述总效率损失变量、所述第三权重系数以及所述环流约束变量构建所述储能系统对应的评价函数。
3.如权利要求2所述的储能系统的均衡控制方法，其特征在于，所述根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量的步骤，具体包括：
获取储能系统中的各储能子系统的荷电状态和额定容量；
确定所述各储能子系统的工作场景；
根据所述工作场景、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量。
4.如权利要求3所述的储能系统的均衡控制方法，其特征在于，所述根据所述工作场景、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量的步骤，具体包括：
在所述工作场景为充电场景时，获取所述各储能子系统的荷电状态上限，并根据所述荷电状态上限、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量；
在所述工作场景为放电场景时，获取所述各储能子系统的荷电状态下限，并根据所述荷电状态下限、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量。
5.如权利要求3所述的储能系统的均衡控制方法，其特征在于，所述根据所述工作场景、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量的步骤，具体包括：
确定所述荷电状态的平均值，获得所述储能系统的平均荷电状态；
根据所述工作场景、所述平均荷电状态、所述荷电状态、所述额定容量以及所述各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的均衡时间变量。
6.如权利要求2所述的储能系统的均衡控制方法，其特征在于，所述根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述储能系统的总效率损失变量的步骤，具体包括：
根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述各储能子系统对应的储能变流器效率变量和充/放电效率变量；
根据所述储能变流器效率变量、所述充/放电效率变量、所述功率变量以及所述均衡时间变量确定所述储能系统的总效率损失变量。
7.如权利要求6所述的储能系统的均衡控制方法，其特征在于，所述根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定所述各储能子系统对应的储能变流器效率变量和充/放电效率变量的步骤，具体包括：
根据储能系统中的各储能子系统的功率变量和预设储能变流器效率曲线确定所述各储能子系统对应的储能变流器效率变量；
获取所述各储能子系统中的储能电池的电池温度和额定容量；
根据所述功率变量、所述电池温度、所述额定容量以及预设充/放电效率曲线确定所述各储能子系统对应的充/放电效率变量。
8.如权利要求6所述的储能系统的均衡控制方法，其特征在于，所述根据所述储能变流器效率变量、所述充/放电效率变量、所述功率变量以及所述均衡时间变量确定所述储能系统的总效率损失变量的步骤，具体包括：
通过预设公式根据所述储能变流器效率变量、所述充/放电效率变量、所述功率变量以及所述均衡时间变量确定总效率损失，其中，所述预设公式为：
式中，CSM表示总效率损失变量，n表示储能子系统的总数量，P_lookup(P_i)表示功率变量为P_i的储能子系统的储能变流器效率变量，ESS_loopup(P_i,C_i,Temp_i)表示功率变量为P_i、额定容量为C_i、电池温度为Temp_i的储能子系统的充/放电效率变量，T_i表示第i个储能子系统的均衡时间变量。
9.如权利要求2所述的储能系统的均衡控制方法，其特征在于，所述根据储能系统中的各储能子系统的功率变量确定环流约束变量的步骤，具体包括：
基于储能系统中的各储能子系统的功率变量对应的约束条件确定系统总功率变量；
确定所述功率变量和所述系统总功率变量之间的比值对应的符号函数值变量；
根据各符号函数值变量确定环流约束变量，所述环流约束变量表征储能子系统的功率与系统总功率的充/放电方向相反的数量。
10.一种储能系统的均衡控制装置，其特征在于，所述储能系统的均衡控制装置包括：
函数构建模块，用于根据储能系统的均衡时间变量、总效率损失变量和/或环流约束变量构建所述储能系统对应的评价函数；
函数值确定模块，用于将所述评价函数作为预设优化算法的目标函数，以确定所述储能系统在不同的功率组合下的目标函数值集合；
均衡控制模块，用于根据所述目标函数值集合中的最小目标函数值确定最优功率组合，并通过所述最优功率组合中的各功率对所述各储能子系统进行均衡控制。
11.一种储能系统的均衡控制设备，其特征在于，所述设备包括：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均衡控制程序，所述储能系统的均衡控制程序配置为实现如权利要求1至9中任一项所述的储能系统的均衡控制方法的步骤。
12.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有储能系统的均衡控制程序，所述储能系统的均衡控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的储能系统的均衡控制方法的步骤。
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