CN117595451A - 储能系统的均衡方法、储能系统、储能电网架构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种储能系统的均衡方法、储能系统、储能电网架构。该方法包括：获取电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，其中，正半簇电参数为电池簇的中点与电池簇的正极之间的电池单体的总电参数，负半簇电参数为电池簇的中点与电池簇的负极之间的电池单体的总电参数；根据电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，调节直流母线的中点的直流偏置电压，以使调节后的差值在预设范围内。由于均衡的对象是半簇电池，所以均衡的粒度更小，均衡效果更好。

Description

储能系统的均衡方法、储能系统、储能电网架构

技术领域

本申请涉及储能技术领域，特别是涉及一种储能系统的均衡方法、储能系统、储能电网架构。

背景技术

随着电动汽车和储能技术的发展，可充电电池得到了广泛的应用。为了满足日益发展的电子产品对于电参数的需求，需要采用多个电池簇构成电池组或电池包。而为了保证电池包的整体寿命及使用效率，需要采用BMS(Battery Management System，电池管理系统)对电池包内的多个电池簇的电参数进行调控，因此出现了电池均衡技术。

传统技术中，采用主动均衡或被动均衡的方式，来调节各个电池簇的电参数，以均衡多个电池簇的电压差，提高电池簇的寿命。

然而，采用传统技术的方式，均衡的效果欠佳。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高电池簇的均衡效果的储能系统的均衡方法、储能系统、储能电网架构。

一种储能系统的均衡方法，应用于储能系统，所述储能系统包括：电池簇和直流母线，其中，所述电池簇包括多个串联的电池单体，所述电池簇的正极、负极分别对应与所述直流母线的正极和负极分别连接，所述直流母线的中点与所述电池簇的中点连接；所述储能系统的均衡方法包括：

获取所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，其中，所述正半簇电参数为所述电池簇的中点与所述电池簇的正极之间的电池单体的总电参数，所述负半簇电参数为所述电池簇的中点与所述电池簇的负极之间的电池单体的总电参数；

根据所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，调节所述直流母线的中点的直流偏置电压，以使调节后的所述差值在预设范围内。

在其中一个实施例中，所述根据所述电池簇的正半簇电量和负半簇电量之间的差值，调节所述直流母线的中点的直流偏置电压，以使调节后的所述差值在预设范围内，包括：在所述正半簇电参数和所述负半簇电参数之间的差值超出所述预设范围的情况下，调节所述直流母线的中点的直流偏置电压以在所述直流母线的中点和所述电池簇的中点之间产生预设电流，其中，所述预设电流用于调节所述电池簇的正半簇的电参数和负半簇的电参数；保持所述直流母线的中点的直流偏置电压不变，以使所述预设电流持续对所述电池簇的正半簇的电参数和负半簇的电参数进行调节，直到所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值在所述预设范围内。

在其中一个实施例中，所述调节所述直流母线的中点的直流偏置电压以在所述直流母线的中点和所述电池簇的中点之间产生预设电流，包括：获取均衡时间；根据所述均衡时间、所述正半簇电参数和所述负半簇电参数之间的差值、所述预设范围，确定所述预设电流的大小；基于确定的所述预设电流的大小，调节所述直流母线的中点的直流偏置电压，以在所述直流母线的中点和所述电池簇的中点之间产生确定的大小的预设电流。

在其中一个实施例中，所述预设电流的方向为从第一目标节点流向第二目标节点，其中，

在所述正半簇电参数和所述负半簇电参数之间的差值大于第一预设阈值且所述电池簇正在放电的情况下，所述第一目标节点为所述直流母线的中点，所述第二目标节点为所述电池簇的中点；在所述正半簇电参数和所述负半簇电参数之间的差值小于第二预设阈值且所述电池簇正在放电的情况下，所述第一目标节点为所述电池簇的中点，所述第二目标节点为所述直流母线的中点；

在所述正半簇电参数和所述负半簇电参数之间的差值大于第一预设阈值且所述电池簇正在充电的情况下，所述第一目标节点为所述电池簇的中点，所述第二目标节点为所述直流母线的中点；在所述正半簇电参数和所述负半簇电参数之间的差值小于第二预设阈值且所述电池簇正在充电的情况下，所述第一目标节点为所述直流母线的中点，所述第二目标节点为所述电池簇的中点，其中，所述第一预设阈值和所述第二预设阈值分别为所述预设范围的两个边界值。

在其中一个实施例中，所述获取所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，包括：获取所述电池簇的第一目标端和第二目标端的电流信号，其中，所述第一目标端和第二目标端为所述电池簇的正极、负极、中点中的任意两端；根据所述电池簇的第一目标端和第二目标端的电流信号，确定所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数。

在其中一个实施例中，所述调节所述直流母线的中点的直流偏置电压，包括：调节向所述直流母线的中点提供的谐波电压调制波的直流偏置分量。

一种储能系统，包括：电池簇，所述电池簇包括多个串联的电池单体；直流母线，所述直流母线的正极和负极分别与所述电池簇的正极、负极连接，所述直流母线的中点与所述电池簇的中点连接；均衡模块，与所述直流母线的中点连接，用于获取所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，根据所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，调节所述直流母线的中点的直流偏置电压，以使调节后的所述差值在预设范围内，其中，所述正半簇电参数为所述电池簇的中点与所述电池簇的正极之间的电池单体的总电参数，所述负半簇电参数为所述电池簇的中点与所述电池簇的负极之间的电池单体的总电参数。

在其中一个实施例中，所述均衡模块包括：计算单元，用于获取所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，根据所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，计算出所述直流母线的中点和所述电池簇的中点之间的目标电流；谐波电压调节器，分别与所述计算单元和所述直流母线的中点连接，用于获取所述电池簇中点的电流信号，根据所述电池簇中点的电流信号和所述目标电流，调节向所述直流母线的中点提供的谐波电压调制波的直流偏置分量。

在其中一个实施例中，所述储能系统还包括电参数确定模块，分别与所述电池簇的第一目标端、第二目标端、所述均衡模块连接，用于根据所述第一目标端和第二目标端的电流信号，确定所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，并将所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数发送至所述均衡模块，其中，所述第一目标端和第二目标端为所述电池簇的正极、负极、中点中的任意两端。

在其中一个实施例中，所述储能系统包括多个并联的电池簇，各电池簇的中点分别与所述直流母线的中点连接。

在其中一个实施例中，所述储能系统还包括：储能变流器，所述储能变流器分别与所述直流母线的正极、负极、中点、以及外部交流电网连接，用于实现所述直流母线与所述外部交流电网之间的电能交换。

一种储能电网架构，包括交流电网和多个前述的储能系统，其中：各所述储能系统的储能变流器的直流端分别与对应的直流母线的正极、负极、中点连接，各所述储能系统的储能变流器的交流端连接在一起，并与所述交流电网连接。

上述储能系统的均衡方法、储能系统、储能电网架构。该方法应用于包括电池簇和直流母线的储能系统，电池簇包括多个串联的电池单体，电池簇的正极、负极分别对应与直流母线的正极和负极分别连接，直流母线的中点与电池簇的中点连接。该方法首先获取电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，从而得到了电池簇的半簇的电参数，便于后续对电池簇进行均衡时，均衡的最小对象为半簇电池，可以实现半簇电池的均衡。然后根据电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，调节直流母线的中点的直流偏置电压，进而调节了电池簇中点的电压，使得电池簇的正半簇和负半簇的放电量不同，进而对正半簇和负半簇的电参数进行调节，使调节后的差值在预设范围内，从而使得电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数接近，实现了电池簇的均衡，由于均衡的对象是半簇电池，所以均衡的粒度更小，均衡效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中储能系统的均衡方法的流程示意图；

图2为一个实施例中储能系统的结构示意图；

图3为一个实施例中调节电池簇参数的方法的流程示意图；

图4为一个实施例中电池簇均衡的方法的流程示意图；

图5为一个实施例中储能系统的电流方向示意图；

图6为另一个实施例中储能系统的电流方向示意图；

图7为一个实施例中获取电池簇电参数的方法的流程示意图；

图8为一个实施例中谐波电压调制波的示意图；

图9为一个实施例中储能系统的结构图之二；

图10为一个实施例中储能系统的结构图之三；

图11为一个实施例中储能系统的结构图之四；

图12为一个实施例中储能系统的结构图之五；

图13为一个实施例中储能系统的结构图之六；

图14为一个实施例中储能电网架构的结构示意图。

附图标记说明：

10-电池簇，100-直流母线，20-均衡模块，21-计算单元，22-谐波电压调节器，30-电参数确定模块，40-储能变流器，50-交流电网。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种储能系统的均衡方法，应用于如图2所示的储能系统。

该储能系统包括：电池簇10和直流母线100，其中，电池簇10包括多个串联的电池单体，电池簇10的正极、负极分别对应与直流母线100的正极和负极分别连接，直流母线100的中点与电池簇10的中点连接。

其中，电池簇10的中点即为一簇电池簇10中，电池单体之间的某个节点，可以是电池簇10的中点分别与电池簇10的正极和负极之间的电池单体的数量相等，也可以是电池簇10的中点与电池簇10的正极之间的电池单体的数量占该电池簇10的总电池单体的数量的40%-60%，在此不做限定，可以根据实际的需求来设置电池簇10中点在一簇电池簇10中的具体位置。直流母线100的中点是直流母线100上除两端之外的一个节点，其具体位置可以根据实际情况来进行选择，在此不做限定，例如，直流母线100的中点可以设置为直流母线长度二分之一的位置。

示例性地，在直流母线100上还串联有多个电容C，电容C用于存储电能，起到稳压的作用。此外，多个电容C在直流母线上是均匀分布的，保证直流母线上的电压均匀。

该储能系统的均衡方法包括：步骤S100-S110。

步骤S100，获取电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数。

其中，正半簇电参数为电池簇的中点与电池簇的正极之间的电池单体的总电参数，负半簇电参数为电池簇的中点与电池簇的负极之间的电池单体的总电参数。

步骤S110，根据电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，调节直流母线的中点的直流偏置电压，以使调节后的差值在预设范围内。

具体地，以电池簇的中点分别与电池簇的正极和负极之间的电池单体的数量相等为例进行说明，在电池簇的中点分别与电池簇的正极和负极之间的电池单体的数量相等的情况下，电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值为零，此时电池簇内部是完全均衡的，但是由于由于簇内电池单体的个体容量、内阻、温度等因素的差异影响，使得各个电池单体的电参数存在差异，进而表现为电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间存在一定的差值，此时通过调整直流母线的中点的直流偏置电压，通过直流母线的中点的直流偏置电压来调节电池簇的中点的电位，进而差异化的调整电池簇的正半簇和负半簇的电量，直到调节后的电池簇的正半簇和负半簇的电参数的差值在预设范围内。

在本实施例中，该方法应用于包括电池簇和直流母线的储能系统，电池簇包括多个串联的电池单体，电池簇的正极、负极分别对应与直流母线的正极和负极分别连接，直流母线的中点与电池簇的中点连接。该方法首先获取电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，从而得到了电池簇的半簇的电参数，便于后续对电池簇进行均衡时，均衡的最小对象为半簇电池，可以实现半簇电池的均衡。然后根据电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，调节直流母线的中点的直流偏置电压，进而调节了电池簇中点的电压，使得电池簇的正半簇和负半簇的放电量不同，进而对正半簇和负半簇的电参数进行调节，使调节后的差值在预设范围内，从而使得电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数接近，实现了电池簇的均衡，由于均衡的对象是半簇电池，所以均衡的粒度更小，均衡效果更好。

在一个实施例中，如图3所示，步骤S110，根据电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，调节直流母线的中点的直流偏置电压，以使调节后的差值在预设范围内。包括：步骤S300-S310。

步骤S300，在正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值超出预设范围的情况下，调节直流母线的中点的直流偏置电压以在直流母线的中点和电池簇的中点之间产生预设电流。

其中，预设电流用于调节所述电池簇的正半簇的电参数和负半簇的电参数。

具体地，在正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值超出预设范围的情况下，则代表需要对电池簇的正半簇电池和负半簇进行均衡调节，所以调节直流母线的中点的直流偏置电压，进而调节了直流母线的中点的电位，从而可以在直流母线的中点与电池簇的中点之间产生电势差，进而可以产生预设电流。通过该预设电流来调节正半簇电池的放电量或负半簇电池的放电量，使得正半簇电池的放电量和负半簇电池的放电量存在差异，进而减小正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值。

步骤S310，保持直流母线的中点的直流偏置电压不变，以使预设电流持续对电池簇的正半簇的电参数和负半簇的电参数进行调节，直到电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值在预设范围内。

具体地，保持直流母线的中点的直流偏置电压不变，则预设电流持续产生，直到电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值在预设范围内，均衡结束。

在本实施例中，通过调节直流母线的中点的直流偏置电压，进而可以在电池簇的中点和直流母线的中点之间产生预设电流，通过预设电流来实现对电池簇的半簇的电参数的调节，使得电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值减小。

在一个实施例中，如图4所示，步骤S300，调节直流母线的中点的直流偏置电压以在直流母线的中点和电池簇的中点之间产生预设电流。包括：步骤S400-S410。

步骤S400，获取均衡时间。

具体地，均衡时间可以是预先设置好的，即电池簇需要在多长时间内完成均衡。

步骤S410，根据均衡时间、正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值、预设范围，确定预设电流的大小。

具体地，根据正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值、预设范围，以及均衡时间，就可以确定预设电流的大小，例如，正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值为10Ah，均衡时间为1h，预设范围为-1Ah~1Ah，所以预设电流需要在1h时间内，将正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值10Ah调整到小于1Ah，则可以计算得到预设电流的大小为9A（定义为从直流母线中点流向电池簇中点的方向为正向）。

步骤S420，基于确定的预设电流的大小，调节直流母线的中点的直流偏置电压，以在直流母线的中点和电池簇的中点之间产生确定的大小的预设电流。

具体地，调节直流母线的中点的直流偏置电压，进而调节了直流母线的中点的电位，从而可以在直流母线的中点与电池簇的中点之间产生电势差，进而可以产生预设电流，通过改变直流偏置电压的大小，即可实现改变预设电流的大小。

在本实施例中，提供了一种计算预设电流的大小的方法，能够根据所需的均衡时间，来调节预设电流的大小，实现电池簇的均衡。

在一个实施例中，直流母线的中点和电池簇的中点之间的预设电流的方向为从第一目标节点流向第二目标节点，

其中，在正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值大于第一预设阈值的情况下，第一目标节点为直流母线的中点，第二目标节点为电池簇的中点。电池簇的中点的预设电流的方向如图5所示，这是由于正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值大于第一预设阈值，则代表正半簇电参数减去负半簇电参数得到的差值，大于第一预设阈值，也就是说正半簇电参数大于负半簇电参数，且大于的幅度过大，正半簇电参数过大。所以预设电流的方向是从直流母线的中点流向电池簇的中点，这样可以使得正半簇电池的放电量变大，进而使得正半簇电池的放电量大于负半簇电池的放电量，所以正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值会逐渐减小，直到小于或等于第一预设阈值，均衡完成。

以图5为例进行说明，从电池簇的中点流向直流母线的中点有预设电流I3，电池簇的正半簇向外流出电流I1，电池簇的负半簇流入电流I2。在不存在I3的情况下，电池簇流入和流出的电流是相等的，即I1=I2，但是为了实现对于正半簇电参数和负半簇电参数的均衡，本申请中从电池簇的中点流向直流母线的中点提供预设电流I3（以从电池簇的中点流向直流母线的中点的电流方向为正方向），基于基尔霍夫电流定律，I3=I1-I2，所以通过提供预设电流I3，使得原本相等的I1、I2，变为I1大于I2，所以正半簇流出的电流I1大于负半簇流入的电流I2，正半簇的两极分别为电池簇的正极和电池簇的中点，正半簇流出的电流和流入的电流相等，均为I1。负半簇的两极分别为电池簇的负极和电池簇的中点，所以负半簇流出的电流和流入的电流均为I2。由于I1大于I2，所以正半簇在放电时循环的电流相比于负半簇更大，其放电量相比于负半簇更大。

在正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值大于第一预设阈值且电池簇正在充电的情况下，第一目标节点为电池簇的中点，第二目标节点为直流母线的中点，即图5中的I1、I2、I3的方向均反向，原理相同，不再赘述。

在正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值小于第二预设阈值的情况下，第一目标节点为电池簇的中点，第二目标节点为直流母线的中点，电池簇的中点的预设电流的方向如图6所示，这是由于正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值小于第二预设阈值，则代表正半簇电参数减去负半簇电参数得到的差值，小于第二预设阈值，也就是说正半簇电参数小于负半簇电参数，且小于的幅度过小，负半簇电参数过大。所以预设电流的方向是从电池簇的中点流向直流母线的中点，这样可以使得负半簇电池的放电量变大，进而使得负半簇电池的放电量大于正半簇电池的放电量，所以正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值会逐渐增大，直到大于或等于第二预设阈值，均衡完成。其中，第一预设阈值和第二预设阈值分别为预设范围的两个边界值。所以当正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值小于或等于第一预设阈值，且大于或等于第二预设阈值时，就处于预设范围内。

以图6为例进行说明，从直流母线的中点流向电池簇的中点有预设电流I3，电池簇的正半簇向外流出电流I1，电池簇的负半簇流入电流I2。在不存在I3的情况下，电池簇流入和流出的电流是相等的，即I1=I2，但是为了实现对于正半簇电参数和负半簇电参数的均衡，本申请中从电池簇的中点流向直流母线的中点提供预设电流I3基于基尔霍夫电流定律，I3=I2-I1，所以通过提供预设电流I3，使得原本相等的I1、I2，变为I2大于I1，所以正半簇流出的电流I1小于负半簇流入的电流I2，正半簇的两极分别为电池簇的正极和电池簇的中点，正半簇流出的电流和流入的电流相等，均为I1。负半簇的两极分别为电池簇的负极和电池簇的中点，所以负半簇流出的电流和流入的电流均为I2。由于I2大于I1，所以负半簇在放电时循环的电流相比于正半簇更大，其放电量相比于正半簇更大。

在正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值小于第二预设阈值且电池簇正在充电的情况下，第一目标节点为直流母线的中点，第二目标节点为电池簇的中点，即图6中的I1、I2、I3的方向均反向，原理相同，不再赘述。

在本实施例中，调节直流母线的中点的直流偏置电压以在直流母线的中点和电池簇的中点之间产生预设电流，预设电流的方向不同，则可以实现对于正半簇电参数和负半簇电参数的调节。

在一个实施例中，如图7所示，步骤S100，获取电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数。包括：步骤S700-S710。

步骤S700，获取电池簇的第一目标端和第二目标端的电流信号。

其中，第一目标端和第二目标端为电池簇的正极、负极、中点中的任意两端。

步骤S710，根据电池簇的第一目标端和第二目标端的电流信号，确定电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数。

具体地，根据基尔霍夫电流定律，所以电池簇的正极、负极、中点三端的电流之和为零，所以根据电池簇的第一目标端和第二目标端的电流信号即可确定电池簇的正极、负极、中点三端分别的电流，在结合电池簇的内阻，即可确定电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数。

在本实施例中，通过采集电池簇的正极、负极、中点中的任意两端的电参数，即可确定电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数。

在一个实施例中，步骤S300，调节直流母线的中点的直流偏置电压具体为调节向直流母线的中点提供的谐波电压调制波的直流偏置分量。

具体地，在电网系统中，在高频开关策略与拓扑结构的限制下，电网系统中的节点与大地之间产生不断变动的谐波电压，谐波电压通过寄生电容注入漏电流，会造成电网电流谐波、电磁干扰等安全问题，而由于直流母线的中点处于悬浮状态，所以这一点的谐波电压不能很好的稳定下来，需要抑制这一点的谐波电压，所以通常调节直流母线的谐波电压，就是在直流母线的中点进行调节，但通常在调节时，只向直流母线的中点提供交流电压（例如150Hz的交流电）而直流偏置分量为零，仅用于对直流母线的谐波电压进行抑制，波形如图8所示。但本方案中，创新式的向直流母线的中点提供直流偏置分量，所以仅仅是在原本就具有的架构上，进行创新式的功能设计，相比传统的电网架构，无需增加任何新的部件，实现简单方便。

具体地，谐波电压可以为三次谐波电压，向直流母线的中点注入三次谐波电压的原理为公知技术：1）为了提高母线利用率，采用矢量调制技术。2）LC输出时构造高频共模电压回路，抑制高频环流。基于以上两个条件，存在注入直流母线的中点的三次谐波电压调制；

在本实施例中，通过调节直流母线的中点的谐波电压的直流偏置分量，即可实现对于电池簇的均衡，简单方便。

在一个实施例中，如图9所示，提供了一种储能系统，包括：电池簇10、直流母线100、均衡模块20，其中：

电池簇10包括多个串联的电池单体。

其中，电池簇10的中点即为一簇电池簇10中，电池单体之间的某个节点，可以是电池簇10的中点分别与电池簇10的正极和负极之间的电池单体的数量相等，也可以是电池簇10的中点与电池簇10的正极之间的电池单体的数量占该电池簇10的总电池单体的数量的40%-60%，在此不做限定，可以根据实际的需求来设置电池簇10中点在一簇电池簇10中的具体位置。

直流母线100的正极和负极分别与电池簇10的正极、负极连接，直流母线100的中点与电池簇10的中点连接。

其中，直流母线100的中点即为直流母线100长度二分之一的位置。

示例性地，在直流母线100上还串联有多个电容C，电容C用于存储电能，起到稳压的作用。此外，多个电容C在直流母线100上是均匀分布的，保证直流母线100上的电压均匀。

均衡模块20与直流母线100的中点连接，用于获取电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数，根据电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，调节直流母线100的中点的直流偏置电压，以使调节后的差值在预设范围内。

其中，正半簇电参数为电池簇10的中点与电池簇10的正极之间的电池单体的总电参数，负半簇电参数为电池簇10的中点与电池簇10的负极之间的电池单体的总电参数。

具体地，可以通过电参数检测装置采集得到电池簇10的中点与电池簇10的正极之间的电池单体的总电参数，以及电池簇10的中点与电池簇10的负极之间的电池单体的总电参数。

在本实施例中，电池簇10包括多个串联的电池单体，电池簇10的正极、负极分别对应与直流母线100的正极和负极分别连接，直流母线100的中点与电池簇10的中点连接。通过设置均衡模块20，能够获取电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数，从而得到了电池簇10的半簇的电参数，便于后续对电池簇10进行均衡时，均衡的最小对象为半簇电池，可以实现半簇电池的均衡。然后根据电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，调节直流母线100的中点的直流偏置电压，进而调节了电池簇10中点的电压，使得电池簇10的正半簇和负半簇的放电量不同，进而对正半簇和负半簇的电参数进行调节，使调节后的差值在预设范围内，从而使得电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数接近，实现了电池簇10的均衡，由于均衡的对象是半簇电池，所以均衡的粒度更小，均衡效果更好。

在一个实施例中，如图10所示，均衡模块20包括：计算单元21、谐波电压调节器22，其中：

计算单元21用于获取电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数，根据电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，计算出直流母线100的中点和电池簇10的中点之间的目标电流。

具体地，根据电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，计算出直流母线100的中点和电池簇10的中点之间的目标电流，目标电流包括大小和方向，在直流母线100的中点和电池簇10的中点之间产生该目标电流，即可实现对于电池簇10的均衡。目标电流的计算可以参考上述实施例中提到的计算方法，在此不再赘述。

谐波电压调节器22分别与计算单元21和直流母线100的中点连接，用于获取电池簇10中点的电流信号，根据电池簇10中点的电流信号和目标电流，调节向直流母线100的中点提供的谐波电压调制波的直流偏置分量。

具体地，谐波电压调节器22可以获取到电池簇10中点的实际电流信号，根据电池簇10中点的实际电流信号和所需的目标电流，来调节向直流母线100的中点提供的谐波电压调制波的直流偏置分量，使得在直流母线100的中点和电池簇10的中点之间产生目标电流，实现对于电池簇10的均衡。

示例性地，谐波电压调节器22在传统技术中，通常在调节时，只向直流母线100的中点提供交流电压（例如150Hz的交流电）而直流偏置分量为零，仅用于对直流母线100的谐波电压进行抑制。但本方案中，创新式的采用谐波电压调节器22向直流母线100的中点提供直流偏置分量，所以仅仅是在原本就具有的谐波电压调节器22上，进行创新式的功能设计，相比传统的电网架构，无需增加任何新的部件，实现简单方便。

在本实施例中，通过设置计算单元21和谐波电压调节器22，可以实现对于直流母线100的中点被提供的谐波电压调制波的直流偏置分量的调节，进而实现对于电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数的调节，实现电池簇10的均衡。

在一个实施例中，如图11所示，储能系统还包括电参数确定模块30。电参数确定模块30分别与电池簇10的第一目标端、第二目标端、均衡模块20连接，用于根据第一目标端和第二目标端的电流信号，确定电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数，并将电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数发送至均衡模块20，其中，第一目标端和第二目标端为电池簇10的正极、负极、中点中的任意两端。

具体地，根据基尔霍夫电流定律，所以电池簇10的正极、负极、中点三端的电流之和为零，所以根据电池簇10的第一目标端和第二目标端的电流信号即可确定电池簇10的正极、负极、中点三端分别的电流，在结合电池簇10的内阻，即可确定电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数。

具体地，在图11中以第一目标端、第二目标端分别为电池簇10的负极、中点为例，可以理解的是，不局限于图11中的连接结构，第一目标端和第二目标端可以为电池簇10的正极、负极、中点中的任意两端。

在本实施例中，通过设置电参数确定模块30，能够实现电池簇10的电参数的采集和计算，可以得到电池簇10的正半簇电参数和负半簇电参数。

在一个实施例中，如图12所示，储能系统包括多个并联的电池簇10，各电池簇10的中点分别与直流母线100的中点连接。

具体地，储能系统包括多个并联的电池簇10，则可以把各电池簇10的中点连接在一起，再与直流母线100的中点连接，则通过调节直流母线100的中点的直流偏置电压，可以对多个电池簇10统一进行调节。

在本实施例中，提供了一种电池簇10的集中式架构，能够对多个并联的电池簇10进行同一的调节。

在一个实施例中，如图13所示，储能系统还包括：储能变流器40。储能变流器40分别与直流母线100的正极、负极、中点、以及外部交流电网50连接，用于实现直流母线100与外部交流电网50之间的电能交换。

示例性地，储能变流器40可以为双向直交流变换器。

在本实施例中，通过设置储能变流器40，可以实现直流母线100与外部交流电网50之间的电能交换。

在一个实施例中，如图14所示，提供了一种储能电网架构，包括交流电网50和多个上述任一实施例中的储能系统，其中：

各储能系统的储能变流器40的直流端分别与对应的直流母线100的正极、负极、中点连接，各储能系统的储能变流器40的交流端连接在一起，并与交流电网50连接。

其中，均衡模块在图14中未示出。

在本实施例中，通过多个储能系统构成组串式的储能电网架构，可以包括多个电池簇10，每个储能系统的电池簇10均可以与交流电网50进行电能交换。

应该理解的是，虽然图1、3、4、7的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1、3、4、7中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）等。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明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描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种储能系统的均衡方法，其特征在于，应用于储能系统，所述储能系统包括：电池簇和直流母线，其中，所述电池簇包括多个串联的电池单体，所述电池簇的正极、负极分别对应与所述直流母线的正极和负极分别连接，所述直流母线的中点与所述电池簇的中点连接；所述储能系统的均衡方法包括：

获取所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，其中，所述正半簇电参数为所述电池簇的中点与所述电池簇的正极之间的电池单体的总电参数，所述负半簇电参数为所述电池簇的中点与所述电池簇的负极之间的电池单体的总电参数；

根据所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，调节所述直流母线的中点的直流偏置电压，以使调节后的所述差值在预设范围内。

2.根据权利要求1所述的储能系统的均衡方法，其特征在于，所述根据所述电池簇的正半簇电量和负半簇电量之间的差值，调节所述直流母线的中点的直流偏置电压，以使调节后的所述差值在预设范围内，包括：

在所述正半簇电参数和所述负半簇电参数之间的差值超出所述预设范围的情况下，调节所述直流母线的中点的直流偏置电压以在所述直流母线的中点和所述电池簇的中点之间产生预设电流，其中，所述预设电流用于调节所述电池簇的正半簇的电参数和负半簇的电参数；

保持所述直流母线的中点的直流偏置电压不变，以使所述预设电流持续对所述电池簇的正半簇的电参数和负半簇的电参数进行调节，直到所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值在所述预设范围内。

3.根据权利要求2所述的储能系统的均衡方法，其特征在于，所述调节所述直流母线的中点的直流偏置电压以在所述直流母线的中点和所述电池簇的中点之间产生预设电流，包括：

获取均衡时间；

根据所述均衡时间、所述正半簇电参数和所述负半簇电参数之间的差值、所述预设范围，确定所述预设电流的大小；

基于确定的所述预设电流的大小，调节所述直流母线的中点的直流偏置电压，以在所述直流母线的中点和所述电池簇的中点之间产生确定的大小的预设电流。

4.根据权利要求2所述的储能系统的均衡方法，其特征在于，所述预设电流的方向为从第一目标节点流向第二目标节点，其中，

在所述正半簇电参数和所述负半簇电参数之间的差值大于第一预设阈值且所述电池簇正在放电的情况下，所述第一目标节点为所述直流母线的中点，所述第二目标节点为所述电池簇的中点；在所述正半簇电参数和所述负半簇电参数之间的差值小于第二预设阈值且所述电池簇正在放电的情况下，所述第一目标节点为所述电池簇的中点，所述第二目标节点为所述直流母线的中点；

在所述正半簇电参数和所述负半簇电参数之间的差值大于第一预设阈值且所述电池簇正在充电的情况下，所述第一目标节点为所述电池簇的中点，所述第二目标节点为所述直流母线的中点；在所述正半簇电参数和所述负半簇电参数之间的差值小于第二预设阈值且所述电池簇正在充电的情况下，所述第一目标节点为所述直流母线的中点，所述第二目标节点为所述电池簇的中点，其中，所述第一预设阈值和所述第二预设阈值分别为所述预设范围的两个边界值。

5.根据权利要求1-4任一项所述的储能系统的均衡方法，其特征在于，所述获取所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，包括：

获取所述电池簇的第一目标端和第二目标端的电流信号，其中，所述第一目标端和第二目标端为所述电池簇的正极、负极、中点中的任意两端；

根据所述电池簇的第一目标端和第二目标端的电流信号，确定所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数。

6.根据权利要求1-4任一项所述的储能系统的均衡方法，其特征在于，所述调节所述直流母线的中点的直流偏置电压，包括：调节向所述直流母线的中点提供的谐波电压调制波的直流偏置分量。

7.一种储能系统，其特征在于，包括：

电池簇，所述电池簇包括多个串联的电池单体；

直流母线，所述直流母线的正极和负极分别与所述电池簇的正极、负极连接，所述直流母线的中点与所述电池簇的中点连接；

均衡模块，与所述直流母线的中点连接，用于获取所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，根据所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，调节所述直流母线的中点的直流偏置电压，以使调节后的所述差值在预设范围内，其中，所述正半簇电参数为所述电池簇的中点与所述电池簇的正极之间的电池单体的总电参数，所述负半簇电参数为所述电池簇的中点与所述电池簇的负极之间的电池单体的总电参数。

8.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述均衡模块包括：

计算单元，用于获取所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，根据所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数之间的差值，计算出所述直流母线的中点和所述电池簇的中点之间的目标电流；

谐波电压调节器，分别与所述计算单元和所述直流母线的中点连接，用于获取所述电池簇中点的电流信号，根据所述电池簇中点的电流信号和所述目标电流，调节向所述直流母线的中点提供的谐波电压调制波的直流偏置分量。

9.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统还包括电参数确定模块，分别与所述电池簇的第一目标端、第二目标端、所述均衡模块连接，用于根据所述第一目标端和第二目标端的电流信号，确定所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数，并将所述电池簇的正半簇电参数和负半簇电参数发送至所述均衡模块，其中，所述第一目标端和第二目标端为所述电池簇的正极、负极、中点中的任意两端。

10.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统包括多个并联的电池簇，各电池簇的中点分别与所述直流母线的中点连接。

11.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统还包括：

储能变流器，所述储能变流器分别与所述直流母线的正极、负极、中点、以及外部交流电网连接，用于实现所述直流母线与所述外部交流电网之间的电能交换。

12.一种储能电网架构，其特征在于，包括交流电网和多个如权利要求11所述的储能系统，其中：

各所述储能系统的储能变流器的直流端分别与对应的直流母线的正极、负极、中点连接，各所述储能系统的储能变流器的交流端连接在一起，并与所述交流电网连接。