【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能系统性能优化控制领域，具体涉及一种电池储能系统集群实时效率最优能量管理方法。
技术介绍
1、随着经济的不断发展，电力消费量也在逐年上升，而仅靠传统化石燃料发电会显著地增加电力系统的发电成本，其迫切地需要摆脱对传统化石燃料的依赖，风力发电和光伏发电作为电力系统实现能源结构转型的介质得到了一致认可。然而风力发电和光伏发电等技术受到气候条件、周遭环境和地理位置等因素的影响，其能量转换过程具有波动性和不确定性，这给电网的持续稳定运行带来了一定的挑战，从而制约了这类技术的大规模并网运行。而储能技术可以有效解决新能源发电在时间和空间上与电网之间的不匹配问题，从而有效地提高电网运行的稳定性和连续性。
2、锂离子电池作为储能电池的代表，因其面对实际电网工况中快速变动的功率需求时优秀的动态响应速度以及与其他种类的储能电池相比更长的循环寿命和更高的能量密度等特点，受到了储能领域的青睐，从而带动了锂离子电池的需求量不断上升。然而，锂离子电池的能耗特性容易受到很多内在和外在因素的干扰，如温度，充放电工况波动情况，级联变换器的效率以及各电池组之间荷电状态的不一致性等。故如何在控制好干扰因素的前提下，尽可能地提高锂电池的能耗效率成为了储能电站系统领域的研究侧重点之一。
3、由于在储能
，大规模储能电站系统是由多套储能系统构成的，每套储能系统又由数百至数千个电池组成，这就导致储能系统集群的充放电功率极大，极大的充放电功率使储能系统集群对各储能系统间性能的一致性有着较高的要求。而因组成各储能系统的单体电池在性能上
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术针对电网实际运行过程中负荷需求的变化，以实时效率最优为目标提出了一种电池储能系统集群实时效率最优能量管理方法，对储能系统集群进行优化控制管理，设计合理，解决了现有技术的不足，具有良好的效果。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
3、一种电池储能系统集群实时效率最优能量管理方法，包括以下步骤：
4、s1、系统控制参量初始化及能耗特性建模，包括储能系统集群功率分配结果的初始化，储能系统集群实时功率限制序列的更新以及储能电池能耗特性模型和级联变换器特性曲线的建模；
5、s2、基于实时负荷需求对系统进行功率分配，分为充电功率分配和放电功率分配两种情况，具体步骤包括对储能系统能耗特性模型的局部二次降阶，计算储能系统集群的功率分配系数矩阵和功率切换序列，以及针对不同时刻负荷需求的大小进行功率分配；
6、s3、基于迭代对储能系统集群实时功率分配结构进行最优化逼近，具体步骤包括计算功率分配结果的相对误差，并判断是否需要对功率分配结果进行迭代。
7、进一步地，所述步骤s1包括以下步骤：
8、s101、针对储能系统集群之间的功率分配结果的初始化，采用平均功率分配方法，将单工况周期内的负荷需求除以储能系统集群中的储能系统数量，将负荷需求平均分配给每套储能系统作为储能系统集群的初始功率分配结果，如公式(1)所示：
9、
10、其中，pd,t表示t时刻储能系统集群的负荷需求，表示针对t时刻的负荷需求各储能系统所应承担的负荷功率；
11、s102、根据t时刻各储能系统的soc和rul，对储能系统集群的功率限制序列进行更新，如公式(2)和(3)所示：
12、
13、
14、其中，和分别表示储能系统集群在t时刻的最大功率限制序列和最小功率限制序列；qt、和分别表示储能系统集群在t时刻的开路电压，可用容量和放电、充电等效内阻，与各储能系统当前的soc和rul有关；crmax表示储能系统集群的最大充放电倍率，为常数；
15、s103、首先，以rint等效电路为基准建立储能电池等效模型，并通过泰勒级数展开，得到储能电池输出功率与净输出功率之间关系的能耗特性表达式，如公式(4)所示：
16、
17、其中，pgross为储能电池不考虑损耗时的输出功率；pbat为储能电池减去损耗后的净输出功率，也即级联变换器的输入功率；cα表示储能电池等效模型以pbat＝0为泰勒展开点的m次泰勒展开式的第α个系数，与储能电池当前的soc、rul及充放电状态有关；具体公式如下：
18、
19、其次，选定buck-boost双向变换器作为储能系统的级联变换器，并根据级联变换器特性曲线，得到级联变换器输入功率与输出功率的高阶非线性拟合表达式，如公式(6)所示：
20、
21、其中，dβ表示储能电池变换器模型的n次拟合多项式的第β个系数，与储能电池当前的soc和充放电状态有关；pnet为级联变换器的净输出功率；
22、最后，将储能电池与级联变换器的表达式结合起来，构成描述单套储能系统输出功率pgross与净输出功率pnet之间关系的能耗特性模型，如公式(7)所示：
23、
24、其中，eγ表示单套储能系统的m*n次能耗特性函数表达式的第γ个系数；eγ与公式(4)中cα、公式(6)中dβ的关系如下：
25、
26、进一步地，所述步骤s2包括以下步骤：
27、s201、在能耗特性模型的基础上进行局部二次降阶，分别构造单套储能系统在t时刻的近似局部二次能耗充电和放电函数，如公式(9)所示：
28、
29、其中，和是t时刻与soc有关的第i套储能系统放电能耗函数模型的二次项系数、一次项系数和常数项系数；和是t时刻与soc有关的第i套储能系统充电能耗函数模型的二次项系数、一次项系数和常数项系数；
30、上述系数根据不同时刻选取的泰勒展开点不同会有所差异，分为以下两种情况：
31、情况1，若处于初始时刻t＝1时，则以充放电模型以t＝1时刻的初始化功率平均分配结果作为泰勒展开点，并根据该时刻功率需求的正负采用不同的能耗函数，此时各系数表达式如公式(10)和(11)所示：
32、
33、
34、情况2，若不处于初始时刻t＝1时，则以充放电模型以t-1时刻的功率分配结果作为泰勒展开点，并根据该时刻功率需求的正负采用不同的能耗函数，此时各系数表达式如公式(12)和(13)所示：
35、
36、
37、其中，f、f'和f”是放电时单套储能系统pgross与pnet之间的关系式函数、一阶导函数和二阶导函数；g、g'和g”是充电时单套储能系统pgross与pnet之间的关系式函数、一阶导函数和二阶导函数；为t＝1时刻的初始化功率平均分配结果，如公式(14)所示：
38、
39、s本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池储能系统集群实时效率最优能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电池储能系统集群实时效率最优能量管理方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种电池储能系统集群实时效率最优能量管理方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种电池储能系统集群实时效率最优能量管理方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种电池储能系统集群实时效率最优能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电池储能系统集群实时效率最优能量管理方法，其特征在于，所述步骤s1包括以下步骤：
3.根据权...
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