本發(fā)明涉及儲能系統(tǒng)及其功率均衡控制方法和控制裝置。

背景技術：

近年來，不斷增長的能源需求和日益緊缺的能源資源之間構(gòu)成了不可調(diào)和的矛盾，因此可再生能源的開發(fā)和利用成了社會各界關注的熱點問題?？稍偕茉匆话阒革L能、太陽能、水能、生物質(zhì)能、地熱能和海洋能等，它們和煤炭、石油、天然氣等化石能源比起來，最突出的優(yōu)點是可以永續(xù)利用，并且對環(huán)境無害或者危害極小。在這些可再生能源中，應用最為廣泛的可再生能源為太陽能和風能。以我國的風能為例，根據(jù)最新的風能資源評估指標，全國陸地可利用的風能約為3億千瓦，再加可利海上風能資源，總共約為10億千瓦。國家能源局于2011年12月15日公布了一系列的可再生能源“十二五”規(guī)劃目標[1]：計劃到2015年風電發(fā)電量達到1億千瓦；年發(fā)電量1900億千瓦時(其中海上風電500萬千瓦時)；風電的裝機量比例占全部裝機量的7％，以風電為代表的可再生能源將逐步成為我國主要的、新型的發(fā)電能源。但是在現(xiàn)階段，由于大多數(shù)的風電基地都遠離負荷中心，并且電網(wǎng)比較脆弱、缺乏電源支撐，因此需要進行高電壓、大容量、遠距離輸送。風電的隨機性和反調(diào)峰性，增大了主網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)壓和頻率控制等方面的難度，加大了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的風險。另外，一些受端電網(wǎng)的功率也隨著風電出力的大小而發(fā)生變化，這也提高了電網(wǎng)調(diào)頻的難度，增加了局部電網(wǎng)安全運行的風險。在輸電線路還沒有建成以及本地調(diào)峰調(diào)頻機組容量有限的情況下，發(fā)展風電的遭遇到了“瓶頸”。而儲能系統(tǒng)可以增強電網(wǎng)的柔性，提高本地電網(wǎng)消納風電的能力，相對于高壓跨區(qū)域電網(wǎng)輸電線路、調(diào)峰調(diào)頻機組和負荷端的管理來說，儲能系統(tǒng)存在著以下獨特的優(yōu)點：響應速度快；信息化、自動化程度高；方便電網(wǎng)調(diào)度；減少備用機組容量；提高機組運行效率；減少溫室氣體排放等。儲能系統(tǒng)是提高現(xiàn)代電力系統(tǒng)運行能力的重要技術。現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展方向是智能電力系統(tǒng)，現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本要求為安全、經(jīng)濟、高效和優(yōu)質(zhì)。隨著電力需求的增長和智能電網(wǎng)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新問題，如：①電力系統(tǒng)的負荷迅速增長，系統(tǒng)裝機容量難以保證同步增長；②電網(wǎng)的輸電能力難以滿足用戶的需求；③電網(wǎng)受到擾動后，可能出現(xiàn)不能安全穩(wěn)定運行的狀況；④電網(wǎng)的供電品質(zhì)下降；⑤為了提高電網(wǎng)的智能化水平和可靠性，需進行巨額投資。為了解決上述5個方面的問題，提高現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行能力，應該著重研究發(fā)電與用電相對獨立的儲能系統(tǒng)。儲能系統(tǒng)可以平抑系統(tǒng)瞬時功率的不平衡，可以填谷削峰，可以減少系統(tǒng)的備用容量，提高現(xiàn)有輸配電設備和發(fā)電機組的利用率，改善電網(wǎng)的經(jīng)濟運行?？傊?，儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的運行、控制、設計和規(guī)劃等各個方面都將帶來重大的變革，從而為構(gòu)建智能電網(wǎng)發(fā)揮關鍵的作用。

根據(jù)工作原理，儲能技術可以分為三類：第一類為將電能轉(zhuǎn)化為化學能，第二類是直接儲存電磁能，第三類是將電能轉(zhuǎn)化為動能或勢能等三種儲能技術。

第一類儲能技術，如鉛酸電池、鈉硫電池、鋅溴電池和鋰離子電池等等，下文將分別闡述這四電池儲能技術。

鉛酸蓄電池成本低廉，生產(chǎn)工藝和技術成熟，而且可靠性高，因此，鉛酸蓄電池已被廣泛地應用于電力系統(tǒng)的各個領域中。上世紀80年代，在美國加加利福利亞CHINO變電站建設了10MW/40MWh的儲能電站，鉛酸電池的技術雖然比較成熟，但是鉛酸蓄電池也存在許多缺點：充電速度慢、重量較重、使用壽命短(僅數(shù)百次)、維修費用高、污染環(huán)境、效率低(蓄電池的效率一般在60％～80％之間)等。鉛蓄電池的體積大，并且重量比較重，導致了它的能量密度和功率密度都非常低，不能滿足功率和容量同時兼顧的大規(guī)模儲能市場。

硫溴電池是利用鈉硫電解液和鈉溴之間的可逆化學反應來儲存能量的，單個Cell的電壓可達到1.5V，凈效率可以達到75％以上，目前，在英國正在建設120MWh的示范工程。20世紀80年代，澳大利亞的新南威爾士大學研究發(fā)明了釩氧電池，釩氧電池也是一種液流電池，該電池的單個Cell的電壓可達到1.4-1.6V，凈效率高達85％，Sulnitomo Electric 2Industries公司獲得專利許可后，建設了容量最高容量為3MW的示范工程。

日益受到學界和工業(yè)界關注的另一種新穎液流電池——鈉硫電池，它的負極為液態(tài)熔融的鈉，它的正極為液態(tài)熔融的硫，該電池必須在300度以上的溫度條件下運行，當電極發(fā)生化學反應時，單體電池可以產(chǎn)生約2V的電壓，最高效率為89％。鈉硫電池最突出的特點是：它能以六倍的額定功率在短時間內(nèi)(30秒)將電能釋放完，因此，最適合用于電力削峰和調(diào)節(jié)電能質(zhì)量。目前鈉硫電池已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)，如：09年NGK公司鈉流電池的產(chǎn)能為30MW～65MW，并且該公司已在全球建了100余座鈉硫電池儲能站，其中最大的儲能站容量高達9.6MWh。鋰離子(Li-ion)電池的特點是能量密度大，它可以達到300～400KWh/m或130KWh/ton，它的效率接近于100％，壽命相當長，在80％的放電深度下可以達到3000次的循環(huán)壽命，所以適合用于小功率的便攜式設備。鋰離子電池的最大問題就是價格高昂，高達每600美元/KWh。

第二類儲能技術如超導儲能和超級電容儲能，這類儲能技術直接存儲磁場能或電場能，因此，這類儲能技術的轉(zhuǎn)換效率較高。超級電容以電場能的方式將電能儲存起來，這是超級電容與傳統(tǒng)電容的共同點，但是超級電容器的極板采用活性炭，它的電極具有極大的有效面積，因此可以存儲更多的電能，雖然超級電容的工作原理在本質(zhì)上與傳統(tǒng)電容器的工作原理類似，但是它的存儲容量是普通電容器存儲容量的20-1000倍，同時它又保持了傳統(tǒng)電容器釋放能量速度快的特點。由于超級電容直接儲存電場能，不存在由其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能，因此，基于超級電容儲能系統(tǒng)的優(yōu)點為：轉(zhuǎn)換效率高達95％以上，而且響應速度快?；诔夒娙莸膬δ芟到y(tǒng)的缺點為：單體電壓低，在工程應用中基于超級電容器的儲能模塊是由多個超級電容器串并聯(lián)組合而成的，以滿足電壓等級和儲能容量的要求。由于不同超級電容器的內(nèi)部參數(shù)存在差異，導致了超級電容器之間的電壓不一致，這嚴重影響了系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。高頻快速充電/放電會導致電容器內(nèi)部發(fā)熱、內(nèi)阻增加和容量降低，嚴重降低了超級電容的使用壽命，因此，它不能用在高頻率地充電/放電的電路中。此外，因為超級電容器的特性與蓄電池的特性存在互補性，所以將兩者有機地聯(lián)合起來使用，這種將超級電容與蓄電池聯(lián)合起來使用已經(jīng)成為目前研究的熱點之一。在第二類儲能技術中，另外一種儲能技術為超導儲能。超導儲能是將電能轉(zhuǎn)化為磁場能的一種儲能技術。在用電低谷時，通過變換器對超導線圈充電，即將電能以磁場能的形式儲存起來；在用電高峰(或電能不足)的時候，利用變換器將超導線圈存儲的磁能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并且回饋給電網(wǎng)。超導儲能系統(tǒng)一般由超導線圈、變流裝置以及測控系統(tǒng)、制冷裝置、低溫容器等組成，與其他儲能裝置比較，超導儲能具有蓄能量大、轉(zhuǎn)換效率高、響應迅速、控制方便以及使用靈活和對環(huán)境沒有污染等一系列的優(yōu)點。國內(nèi)，華中科技大學超導儲能在電力系統(tǒng)中的應用進行了深入的研究。

第三類儲能技術如抽水儲能和壓縮空氣儲能是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽軆Υ嫫饋?，而飛輪儲能是將電能轉(zhuǎn)化為動能儲存起來。抽水儲能的原理為：在用電低谷時，用電能將水抽到地勢較高的水庫中，將電能轉(zhuǎn)換為勢能存儲起來；在用電高峰時，再用處于高位的水發(fā)電。在18世紀90年代，意大利和瑞士等國就開展抽水儲能的應用研究。目前，抽水儲能是全球容量最大的儲能方式，全世界抽水儲能電站的容量已經(jīng)達到了90GW，大約全世界總發(fā)電量的3％。抽水儲能電站的效率并不高，一般為70％左右。抽水儲能電站一般用于旋轉(zhuǎn)熱備用、調(diào)頻和能量管理等。全球第一個290MW的抽水儲能電站建于德國的在用電低谷時，用電能將空氣壓縮并儲存在一定的容器或者洞穴中，在用電高峰的時候，用這些被壓縮的空氣和某些燃氣來發(fā)電。壓縮空氣儲能本質(zhì)上是一種調(diào)峰用混和式的發(fā)電廠。全球上最大(電站容量為2700MW)的壓縮空氣儲能電站建于美國俄亥俄州。從應用成本上比較，壓縮空氣儲能與抽水儲能的投資成本都比較低，它們的容量都可以做得比較大，因此這兩種儲能技術是國內(nèi)外真正具有電力調(diào)峰作用的儲能技術。但是這兩種儲能技術對選址要求高，例如抽水儲能也必須有合適的地形條件，即應該有足夠的水資源和落差，并且抽水儲能受季節(jié)影響比較明顯；壓縮空氣儲能必須有合適的儲氣空間，一般選擇優(yōu)良的大型地下洞穴。況且建設這兩種儲能電站，需要巨額的投資，并且建設周期都比較長，這些苛刻的條件和超高的要求導致了這兩種儲能技術不利于全面進行推廣。飛輪儲能的基本原理為用電能驅(qū)動電機，電機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機械動能，并將能量以機械動能的形式儲存起來，當需要電能時，飛輪減速，電動機工作在發(fā)電狀態(tài)，將飛輪上儲存的機械動能轉(zhuǎn)換為電能，并且回饋給電網(wǎng)。飛輪儲能具有如下優(yōu)點：轉(zhuǎn)換效率高、充電/發(fā)電時間短、儲能密度高、放電深度深循環(huán)使用壽命長和適合各種環(huán)境等。飛輪儲能技術在功率密度、使用壽命、充/放電特性等方面都較均衡，因此它適合在系統(tǒng)調(diào)頻、新能源發(fā)電、UPS和電動汽車等領域中應用，尤其在新能源發(fā)電系統(tǒng)中飛輪儲能可以使新能源發(fā)電系統(tǒng)工作更平穩(wěn)，也可以提高新能源的利用率，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著材料科學、磁懸浮技術、電力電子技術、計算機控制技術和電機學的發(fā)展，飛輪儲能將會呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

在實際應用中電池作為儲能設備是最普遍的，由于電池單體容量比較小電壓也比較低，為了滿足儲能系統(tǒng)的大容量高電壓的要求，就必須讓單體電池通過串并聯(lián)組成電池組，電池組容量越大，串并聯(lián)的電池單體越多，由于電池個體的差異性，電池組容量越大就對BMS要求越高而且電池的最大性能主要由最差單體電池的性能決定。大容量儲能變流器對應的就是大容量的儲能電池。

PCS：儲能變流器(PCS)可控制電池模塊的充電和放電過程，進行交直流的變換，在無電網(wǎng)情況下可以直接為交流負荷供電。PCS由DC/AC雙向變流器、控制單元等構(gòu)成。PCS控制器通過通訊接收后臺控制指令，根據(jù)功率指令的符號及大小控制變流器對電池進行充電或放電，實現(xiàn)對電網(wǎng)有功功率及無功功率的調(diào)節(jié)。PCS控制器通過CAN接口與BMS通訊，獲取電池組狀態(tài)信息，可實現(xiàn)對電池的保護性充放電，確保電池運行安全。

目前的我公司的技術是一個儲能變流器中設置有一個變流器和一個電池，或者幾個變流器與一個電池，具體如圖1所示，這樣對單體電池要求就比較高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種儲能系統(tǒng)，用以解決傳統(tǒng)的儲能變流器對單體電池要求較高的問題。本發(fā)明同時提供一種儲能系統(tǒng)功率均衡控制方法和一種儲能系統(tǒng)功率均衡控制裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種儲能系統(tǒng)，包括p個電池模塊，所述p個電池模塊構(gòu)成m個電池簇，m≥2，每個電池簇中設置有至少一個電池模塊；所述儲能系統(tǒng)還包括n個儲能變流器模塊，n≥m，各儲能變流器模塊的交流側(cè)并聯(lián)設置；一個電池簇對應一個儲能變流器模塊，一個儲能變流器模塊最多對應一個電池簇。

所述電池模塊由一個單體電池構(gòu)成。

當電池簇中包括有至少兩個電池模塊時，電池模塊之間并聯(lián)設置。

一種基于上述儲能系統(tǒng)的儲能系統(tǒng)功率均衡控制方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)各電池模塊的額定功率計算對應電池簇的額定功率，所述電池簇的額定功率為對應包含的所有電池模塊的額定功率之和；

(2)計算所有的電池簇的額定功率之和，并計算各儲能變流器模塊對應的電池簇的額定功率與所述額定功率之和的比值；

(3)將各儲能變流器模塊對應的電池簇所占功率的比值與總給定功率相乘得到對應儲能變流器模塊的給定功率，根據(jù)得到的各儲能變流器模塊的給定功率對對應的儲能變流器模塊進行功率控制。

當儲能變流器模塊故障時，認定對應的電池簇的額定功率為0。

若計算得到的儲能變流器模塊的給定功率大于或者等于對應電池簇的額定功率，那么，認定對應電池簇的額定功率為該儲能變流器模塊的給定功率。

儲能變流器模塊的給定功率的計算公式為：

如果f_i≥e_i，令f_i＝e_i；

其中，f_i為第i個儲能變流器模塊的給定功率，P_總為所述總給定功率，e_i為第i個電池簇的額定功率。

一種基于上述儲能系統(tǒng)的儲能系統(tǒng)功率均衡控制裝置，包括：

第一計算模塊，用于根據(jù)各電池模塊的額定功率計算對應電池簇的額定功率，所述電池簇的額定功率為對應包含的所有電池模塊的額定功率之和；

第二計算模塊，用于計算所有的電池簇的額定功率之和，并計算各儲能變流器模塊對應的電池簇的額定功率與所述額定功率之和的比值；

控制模塊，用于將各儲能變流器模塊對應的電池簇所占功率的比值與總給定功率相乘得到對應儲能變流器模塊的給定功率，根據(jù)得到的各儲能變流器模塊的給定功率對對應的儲能變流器模塊進行功率控制。

當儲能變流器模塊故障時，認定對應的電池簇的額定功率為0。

若計算得到的儲能變流器模塊的給定功率大于或者等于對應電池簇的額定功率，那么，認定對應電池簇的額定功率為該儲能變流器模塊的給定功率。

本發(fā)明提供的儲能系統(tǒng)中包括有多個電池模塊和儲能變流器模塊，這些電池模塊構(gòu)成多個電池簇，每個電池簇中設置有至少一個電池模塊，并且，電池簇與儲能變流器模塊之間存在著一定的對應關系，一個儲能變流器模塊對應至少一個電池簇，且一個電池簇不同時對應至少兩個儲能變流器模塊。該儲能系統(tǒng)中的電池模塊和儲能變流器模塊的個數(shù)均可根據(jù)實際情況進行設定，而且，電池簇與儲能變流器模塊之間的連接關系也是根據(jù)實際情況進行設置，所以，該儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)靈活多變，根據(jù)實際情況建立符合要求的結(jié)構(gòu)。將所有的電池模塊劃分為多個電池簇，各電池簇之間工作不相互影響，假設有一個電池簇壞了，只需要停掉該簇相關的設備，而其他電池簇仍舊可以正常工作，所以，該儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能夠提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和容錯性，大大降低單個電池模塊或者電池簇損壞對系統(tǒng)整體的影響，系統(tǒng)可靠性也得到提升。

并且，由于電池模塊存在一致性的問題，所以大規(guī)模的串并聯(lián)會導致電池故障率增加，維護難度加大，電池利用率低下。而電池分簇后不同簇的電池相互不影響，有利于電池的從分利用和系統(tǒng)維護。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明提供的儲能系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是功率均衡控制軟件流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

控制方法實施例

本發(fā)明提供的儲能系統(tǒng)的基本發(fā)明思路是：該儲能系統(tǒng)中設置有多個電池模塊和多個儲能變流器模塊，如圖2所示。其中，電池模塊可以只包含一個單體電池，也可以由多個單體電池構(gòu)成。在本實施例中，電池模塊由一個單體電池構(gòu)成，也就是說，電池模塊實質(zhì)上就是單體電池。

該儲能系統(tǒng)包括p個單體電池，這p個電池模塊構(gòu)成m個電池簇，m≥2，電池簇是單體電池的集合。每個電池簇中設置有至少一個單體電池，即一個電池簇中可以只設置一個單體電池，也可以設置多個單體電池，當設置多個單體電池時，單體電池之間并聯(lián)連接。

該儲能系統(tǒng)還包括n個儲能變流器，n≥m，各儲能變流器的交流側(cè)并聯(lián)設置，連接交流電網(wǎng)。儲能變流器與電池簇之間存在著如下對應關系：對于任意一個電池簇，該電池簇只可以對應一個儲能變流器；對于任意一個儲能變流器，該儲能變流器最多對應連接一個電池簇，也就是說，該儲能變流器可以對應連接一個電池簇，也可以不連接電池簇，而是孤立設置。

如圖3所示，為儲能系統(tǒng)的一種具體電路結(jié)構(gòu)圖，該儲能系統(tǒng)中共有10個單體電池，10個儲能變流器，單體電池1和電池2組成電池簇1連接于儲能變流器1，單體電池3為電池簇2連接于儲能變流器2，其他的連接關系見圖1，所以，該儲能系統(tǒng)中有9個電池簇，故電池簇的個數(shù)小于儲能變流器的個數(shù)，10個單體電池構(gòu)成的9個電池簇連接于10個儲能變流器，那么，這9個電池簇與儲能變流器1-9一一對應連接，而儲能變流器10就沒有分配到電池簇，孤立設置。最后所有的儲能變流器的交流測并聯(lián)連接，但直流側(cè)并非并聯(lián)連接。

與該儲能系統(tǒng)配套設置有控制系統(tǒng)，核心在于協(xié)調(diào)控制單元，該協(xié)調(diào)控制單元內(nèi)部加載有功率分配均衡策略，即功率均衡控制方法，根據(jù)該策略實現(xiàn)功率均衡控制。該協(xié)調(diào)控制單元可以為常規(guī)的控制芯片，比如單片機，還可以是工控機等控制設備。

該協(xié)調(diào)控制單元還連接有BMS和HMI，BMS將各單體電池的狀態(tài)信息輸出給協(xié)調(diào)控制單元，該協(xié)調(diào)控制單元還接收各儲能變流器的實時狀態(tài)信息。并且，協(xié)調(diào)控制單元控制連接各儲能變流器，實現(xiàn)對各儲能變流器的控制。HMI作為人機交互界面承擔參數(shù)的設置、狀態(tài)顯示、故障上報、與遠程后臺互聯(lián)通訊等功能，協(xié)調(diào)控制單元接受HMI的下發(fā)的命令并根據(jù)功率分配均衡策略來實現(xiàn)各個儲能變流器的給定功率的計算和下發(fā)，并對各個儲能變流器的信息進行綜合上送。

協(xié)調(diào)控制單元中的功率均衡控制策略整體如下：

首先，根據(jù)各單體電池的額定功率計算對應電池簇的額定功率。電池簇的額定功率為對應包含的所有單體電池的額定功率之和。當電池簇中只有一個單體電池時，該電池簇的額定功率就是該單體電池的額定功率；當電池簇中有至少兩個單體電池時，該電池簇的額定功率就是內(nèi)部包含的所有的單體電池的額定功率之和。并且，單體電池的額定功率指的是單體電池的額定工作功率，這個隨單體電池的使用情況和外部環(huán)境而變化，由BMS(電池管理系統(tǒng))來提供。

然后，計算所有的電池簇的額定功率之和，并計算各儲能變流器模塊對應的電池簇的額定功率與得到的額定功率之和的比值，計算公式為：

其中，w_i為第i個電池簇，即第i個儲能變流器對應的比值；e_i為第i個電池簇的額定功率。另外，當某個儲能變流器模塊故障時，認定該儲能變流器對應的電池簇的額定功率為0，那么，該儲能變流器功率比值也為0，即該儲能變流器不參與后續(xù)的功率均衡控制。

最后，將各儲能變流器對應的電池簇所占功率的比值與總給定功率P_總相乘得到對應儲能變流器的給定功率，計算公式為：

其中，f_i為第i個儲能變流器的給定功率，總給定功率P_總為給定的已知值。

另外，如果f_i≥e_i，令f_i＝e_i。也就是說，對于某一個儲能變流器，當計算得到的該儲能變流器模塊的給定功率f_i大于或者等于與該儲能變流器對應的電池簇的額定功率e_i，那么，表明該儲能變流器的給定功率過大，如果以該給定功率運行的話，可能會對對應電池簇中的單體電池造成損壞(因為單體電池均有最大允許充放電電流的限制)，因此，儲能變流器的功率必須小于或者等于對應電池簇的額定功率，即在這種情況下，將與該儲能變流器對應的電池簇的額定功率e_i替換計算得到的該儲能變流器模塊的給定功率f_i，也就是說，舍棄計算得到的給定功率f_i，將對應的電池簇的額定功率e_i認定為該儲能變流器模塊的給定功率。那么可以得出，儲能變流器的實際運行功率總會小于或者等于對應電池簇的額定功率。

協(xié)調(diào)控制單元根據(jù)得到的各儲能變流器的給定功率對對應的儲能變流器進行功率控制，實現(xiàn)功率的均衡。

在上述控制策略的基礎上，為了計算方便和便于軟件編程，以下采用矩陣的形式對上述控制策略進行詳細地說明。當然，利用矩陣的形式來計算各儲能變流器的給定功率只是一種實現(xiàn)手段，本發(fā)明并不局限于此。

首先，針對p個單體電池、m個電池簇和n個儲能變流器，在此建立映射向量，為：其中，向量元素的取值范圍為1＜a_i＜n。假如a₃＝5表示第3個單體電池連接于第5個儲能變流器，隸屬于第五電池簇。

建立各個儲能變流器的工作狀態(tài)向量，為：其中各個元素的取值為0或者1，0代表工作異常(即故障)，1代表工作正常。例如：b₃＝1表示：第三個儲能變流器工作正常；b₃＝0表示：第三個儲能變流器工作異常。

建立各個單體電池的實時功率向量：其中，c_i為第i個單體電池的額定功率。

算法流程：為了計算方便，把轉(zhuǎn)換為n×p矩陣A，其映射關系為：這樣整個矩陣里面有p個元素為1，其余全為0，例如：p＝10，假設n＝4，則轉(zhuǎn)換后的矩陣為4行10列：

那么，通過計算能夠得到每個儲能變流器的實際功率向量：

再根據(jù)每個儲能變流器的工作狀態(tài)向量得出實際可以正常工作的每一個儲能變流器輸出的極限功率向量

其中e_i＝b_i×d_i。

在此定義每個儲能變流器對應的給定功率向量為則：

另外，如果f_i≥e_i，令f_i＝e_i。

如圖4所示，其為基于功率均衡控制策略的軟件流程圖，其中，Power cluster[n]為電池簇數(shù)組，記錄相應儲能變流器對應的電池簇；Module status[n]為儲能變流器狀態(tài)數(shù)組，記錄相應儲能變流器當前是否正常，正常為1、故障為0；Battery power[n]為電池簇功率數(shù)組，記錄相應電池簇的實時功率容量；Module_number[n]為正常儲能變流器的數(shù)量；Modulepower[n]為儲能變流器的給定功率；Battery_Total_power為電池簇的總功率，即儲能變流器總功率；Total_power為給定總功率。

就圖3給出的結(jié)構(gòu)來說，假設每個單體電池的極限放電功率為1，那么整個系統(tǒng)最大的輸出功率為10，假設系統(tǒng)的給定總功率為5，那么由于第一個電池簇有2個單體電池，那么第一個儲能變流器分配的給定功率為2/10*5＝1，第2-9個儲能變流器中每個儲能變流器分配的給定功率均為1/10*5＝0.5，第10個儲能變流器分配的給定功率為0。

控制裝置實施例

本實施例提供一種儲能系統(tǒng)功率均衡控制裝置，包括：

第一計算模塊，用于根據(jù)各電池模塊的額定功率計算對應電池簇的額定功率，電池簇的額定功率為對應包含的所有電池模塊的額定功率之和；

第二計算模塊，用于計算所有的電池簇的額定功率之和，并計算各儲能變流器模塊對應的電池簇的額定功率與額定功率之和的比值；

控制模塊，用于將各儲能變流器模塊對應的電池簇所占功率的比值與總給定功率相乘得到對應儲能變流器模塊的給定功率，根據(jù)得到的各儲能變流器模塊的給定功率對對應的儲能變流器模塊進行功率控制。

該控制裝置用于對儲能系統(tǒng)中的各儲能變流器模塊進行功率均衡控制，由于上述方法實施例中已經(jīng)對儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行了詳細地描述，這里就不再具體說明。并且，該控制裝置中的各模塊均為軟件模塊，通過將其加載在控制器中以實現(xiàn)相應的功能，所以，該控制裝置本質(zhì)上仍為控制方法，由于控制方法在上述控制方法實施例中做出了詳細地描述，這里就不再具體說明。

以上給出了具體的實施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對本領域普通技術人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導，設計出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費創(chuàng)造性勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。