[发明专利]储能电池协同控制方法及系统

说明书

本公开提出了基于分布式协同控制的储能电池单元功率分配方法及系统，包括：将储能电池模块视为智能体，利用多智能体系统协同跟踪建立荷电状态均衡问题模型；基于上述模型利用有向图描述储能电池模块之间分散的通信网络；采用有界的S型饱和函数，基于最近邻原则及有向图，构建有界的控制增益可调节的协同荷电状态控制律；利用上述控制律基于分布式协同控制储能电池放电，使电池荷电状态同步下降，使所有储能电池的荷电状态趋于一致，达到均衡。采用所设计的分布式协同控制律，荷电状态均衡目标可以实现。也就是说每个储能电池模块的荷电状态最终趋于一致并跟踪期望的参考目标荷电状态，整个闭环系统渐近协同稳定。

技术领域

本公开属于储能电池技术领域，尤其涉及储能电池协同控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

风能、太阳能和海洋能等可再生能源发电受季节、气象和地域条件的影响，具有明显的不连续、不稳定性。发出的电力波动较大，可调节性差。当电网接入的风电发电容量过多时，电网的稳定性将受到影响。目前，可再生能源发电的大规模电网接入是制约其发展的瓶颈。配套大规模高效储能装置，可以解决发电与用电的时差矛盾及间歇式可再生能源发电直接并网对电网冲击，调节电能品质。同时，储能电池技术在离网的太阳能、风能等可再生能源发电应用中具有不可或缺的重要作用。

但是这类储能电池在使用时，容易由于容量的不均衡问题造成部分储能模块过充电与过放电，大大影响储能电池组的使用寿命和安全性。因此，必须对对电池组进行均衡管理。显而易见，作为电池管理系统的关键技术之一，串联电池组的有效均衡已经成为一个研究热点。

由于储能电池组之间存在严重的不一致性，储能模块间很难实现荷电状态均衡。中国发明专利申请(申请号201910742723.1)提出了一种电站多储能单元快速均衡控制方法及装置。其能够有效提高电站储能单元荷电状态的均衡速度，改善储能电站的运行状况，提高储能电站的可利用率；同时尽可能减少储能功率的切换，提高储能电站运行的稳定性与电网友好性。中国发明专利申请(申请号202010279760.6)提出了一种储能电池主动均衡管理系统，可以实现串联电池组的容量均衡，提高电池组的使用寿命。经典的解决电压均衡的方法主要包括能量耗散型和能量转移型。能量耗散型均衡方法是通过将多余的能量借助一些部件耗散掉来实现均压，相关的技术，如：并联电阻法，稳压二极管法等；然而，对于储能式轻轨而言，充电电流非常大，这会使得均衡电流也非常大。若采用能量耗散型均压方法，大量的能量会被白白浪费掉，储能的目的便不能实现；能量转移型均压的核心思想是将能量从高电压的模块转移到低电压的模块来实现电压均衡，其主要基于dc/dc变换器，其中包括反激式变换器、降压-升压变换器、切换电容变换器等，尽管这种方法具有较高的能量效率，但也存在着一些弊端，如较长的电压均衡时间、复杂的电路结构等。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了储能电池协同控制方法及系统，在没有目标荷电状态输入的情况下，循环有向图结构会使所有储能电池的荷电状态趋于一致，从而达到均衡的目的。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了储能电池功率协同控制方法，包括：

将储能电池模块视为智能体，利用多智能体系统协同跟踪建立荷电状态均衡问题模型；

基于上述模型利用有向图描述储能电池模块之间分散的通信网络；

通过控制电流控制充放电速率，采用有界的S型饱和函数，基于最近邻原则及有向图，构建有界的控制增益可调节的协同荷电状态控制律；

利用上述控制律基于分布式协同控制储能电池放电，使电池荷电状态同步下降，使所有储能电池的荷电状态趋于一致，达到均衡。