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第57卷第6期中国电力Vol.57,No.6储能用锂离子电池

2024年6月ELECTRICPOWERJun.2024本体安全关键技术

储能系统多电池簇健康状态均衡控制策略

彭昊1，罗正经1，夏向阳²，曾刚1，欧宇健1，陈贵全²，王继军1，刘立洪1

(1.湖南经研电力设计有限公司，湖南长沙410007；2.长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙410114)

摘要：针对储能系统中多电池簇健康状态均衡问题，提出储能系统多电池簇健康状态均衡控制策略，该

策略依据电池寿命变化规律和并网要求设置储能变流器并网功率下限，基于该下限确定系统参与运行的储

能变流器台数，再结合层次分析法对参与运行的各电池簇健康状态进行量化评价，求得各储能变流器承担

并网功率指令的权重系数和相应的功率大小，调整参与运行的储能变流器台数和传输功率以确保各储能变

流器功率不越限。将所提控制策略与均摊控制策略相比，结果表明，所提策略可有效均衡各电池簇健康状

态，延长储能电站整体使用寿命40.6%，有效提高了储能电站的安全性和经济性。

关键词：储能系统；电池寿命变化规律；储能变流器；层次分析法；安全性；经济性

D0I:10.11930/j.issn.1004-9649.202401124

O引言均衡。针对储能电池单体的SOH均衡，主要有被

动均衡法[12]、主动均衡法[13-15]以及2种结合的复

近年来，随着新能源的规模化发展，电化学合均衡法[16]。被动均衡法主要利用分流电阻消耗

储能由于可灵活控制资源而深度影响能源转型进SOH高的单体电池能量，控制结构简单但会造成

程，在电压频率、供电可靠性和电网能源经济性能量损耗。主动均衡法主要基于改进电池拓扑结

方面起着至关重要的作用[1-3]，其中锂离子电池因构实现对各单体电池SOH均衡，主动均衡法无论

其高能量密度、高循环效率和快速功率响应而被在充电、放电还是静态过程中，都能够高效地进

认为是最有前途的储能技术之一[4-6]。锂离子电池行均衡操作，并且可以实现较大的均衡电流，从

采用的控制算法在维持功率平衡、管理能量和确而加快均衡速度，但会造成系统成本增加、数据

保储能设施安全高效运行方面发挥着至关重要的量多等问题。文献[12-15]仅实现电池单体间的

作用[7-8]，由于单体储能变流器（powerconversionSOH均衡。对于储能电池簇间的SOH均衡问题，

systems，PCs）的容量有限，难以满足电网调度文献[16]提出一种多重SOH协同控制方案，该方

等需求，大规模储能系统通常由多台PCS组成以案通过分流电阻对各PCS输出功率进行调节，同

满足容量等要求[9]。在系统运行过程中，内部因时实现储能系统组内各储能单元和组间SOH协同

素（如制造工艺）和外部因素（如维护活动、膨控制。但该方案属于被动平衡方案，引人的分流

胀或温度变化）可能导致电池簇之间的健康状态电阻增加了系统成本并造成能量损失。文献[17]

（stateofhealth，SOH）不一致[10]，从而严重缩短提出一种基于多代理的微电网分布式锂电池组间

储能系统的使用寿命[!]，故有必要对储能系统电SOH平衡方案。该方案中各个锂离子电池组通过

池簇间的SOH均衡问题展开研究。逆变器给负荷供电。该方案通过将放电深度（depth

现有储能电池SOH均衡控制主要分为2类：ofdischarge，DOD）信息引人传统下垂控制中，

储能电池单体间的SOH均衡和电池簇间的SOH利用多代理技术求出DOD平均值对逆变器输出的

有功功率进行调节，进而实现锂电池组间的SOH

收稿日期：2024-01-30；修回日期：2024-04-10。均衡。文献[18]采用Arrhenius退化模型研究了电

基金项目：国家自然科学基金资助项目（柔性直流输电交池充放电倍率与衰减比的对应关系，基于遗传算

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