CN119696003A - 多储能单元的协同控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多储能单元的协同控制方法及装置，储能系统包括若干个呈矩阵式排列的储能单元，每一储能单元设置有温度传感器，协同控制方法包括如下步骤：分别获取若干个储能单元在当前检测周期的实时温度值与荷电状态值；在当前储能单元的实时温度值大于或等于预设温度阈值时，基于所有储能单元的实时温度值与荷电状态值，结合储能系统的调频数据计算当前储能单元的充放电功率调节系数，依据当前储能单元的充放电功率初始值得到充放电功率调节值；按照预设功率分配规则，将充放电功率调节值分配至与当前储能单元不直接相邻的若干个不直接相邻储能单元，控制若干个不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率。

Description

多储能单元的协同控制方法及装置

技术领域

本发明涉及储能系统控制技术领域，特别涉及一种多储能单元的协同控制方法及装置。

背景技术

随着全球对清洁能源的重视，新能源发电在电力系统中的占比日益增加，如太阳能、风能等。然而，新能源发电受自然条件影响较大，具有间歇性和波动性的特点，导致电能供应不稳定。为了保障电力系统的稳定运行和可靠供电，储能技术成为了关键支撑，通过将多余的电能储存起来，并在需要时释放，能够有效解决新能源发电与用电需求之间的不平衡问题。

目前很多储能系统的控制策略相对简单，主要基于固定的规则或单一的参数进行充放电控制，未能充分考虑储能单元的多样性和系统运行状态的动态变化。例如，一些储能系统仅根据电网的频率偏差来决定储能单元的充放电，而忽略了储能单元自身的荷电状态、健康状态以及温度等因素，这可能导致储能单元的过度充放电，影响其使用寿命，同时也无法充分发挥储能系统的整体性能。

在包含多个储能单元的系统中，各储能单元之间的协同控制普遍存在问题，由于不同储能单元的特性(如容量、充放电效率、响应时间等)存在差异，现有的控制方法往往难以实现各单元之间的有效协调和功率合理分配。比如，在电网调频过程中，可能会出现部分储能单元承担了过多的功率调节任务，而其他单元却未能充分发挥作用的情况，降低了储能系统对电网频率支撑的效果。

此外，储能系统与电网之间的交互也不够灵活，不能根据电网的不同运行工况和需求动态调整储能路径和功率分配。例如，在用电峰谷时段以及电网故障等特殊情况下，储能系统无法快速、自适应地改变控制策略，以实现对电网的有效支持和自身性能的优化。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种多储能单元的协同控制方法，通过综合考量各个储能单元的实时温度值、荷电状态值以及储能系统的调频数据，实现精准多因素控制，避免单一因素局限，基于功率分配规则使不直接相邻储能单元协同更高效均衡，提升整体功率响应。

为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种多储能单元的协同控制方法，储能系统包括若干个呈矩阵式排列的储能单元，每一储能单元设置有温度传感器，协同控制方法包括如下步骤：

分别获取若干个储能单元在当前检测周期的实时温度值与荷电状态值；

在当前储能单元的实时温度值大于或等于预设温度阈值时，基于所有储能单元的实时温度值与荷电状态值，结合储能系统的调频数据计算当前储能单元的充放电功率调节系数，依据当前储能单元的充放电功率初始值得到充放电功率调节值；

按照预设功率分配规则，将充放电功率调节值分配至与当前储能单元不直接相邻的若干个不直接相邻储能单元，控制若干个不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率。

进一步地，调频数据包括：储能系统参与一次调频的控制系数和时间常数以及电力系统综合调频系数；

充放电功率调节值为充放电功率初始值乘充放电功率调节系数，充放电功率初始值为当前储能单元进行充放电时的初始功率分配值；

当前储能单元的充放电功率调节系数的计算公式为，通过公式1计算：

其中，K_i为当前储能单元的充放电功率调节系数，T_i为当前储能单元的实时温度值，T_ref为储能单元的标准工作温度，T_adj,j为第j个相邻储能单元的实时温度值，ω_j为第j个相邻储能单元的实时温度值的权重系数，n为相邻储能单元的数量，SOC_i为当前储能单元的荷电状态，SOC_avg为所有相邻储能单元的平均值，SOC_max和SOC_min分别为当前储能单元的荷电状态最大值和最小值，η_c为当前储能单元的充电效率，η_d为当前储能单元的充电效率，η_c,avg为所有相邻储能单元的平均充电效率，η_d,avg为所有相邻储能单元的平均放电效率，K_G和T_G分别为储能系统参与一次调频的控制系数和时间常数，K_sys为电力系统综合调频系数，s为拉普拉斯变换中的复频率变量，λ₁、λ₂、λ₃分别为与荷电状态、充放电效率以及系统调频相关的系数值。

进一步地，按照预设功率分配规则，将充放电功率调节值分配至与当前储能单元不直接相邻的若干个不直接相邻储能单元，包括：

获取若干个不直接相邻储能单元的状态参数和性能参数，状态参数包括：荷电状态、健康状态、电流比例和电池内阻，性能参数包括：充放电效率、放电深度、循环寿命和功率能力；

基于每一不直接相邻储能单元的状态参数和性能参数，计算不直接相邻储能单元相应分配的充放电功率调节值的比例值。

进一步地，不直接相邻储能单元相应分配的充放电功率调节值的比例值的计算公式为，通过公式2计算：

其中，R_k为第k个不直接相邻储能单元分配的充放电功率调节值的比例值，ω_SOC为荷电状态权重值，SOC_k为第k个不直接相邻储能单元的荷电状态，SOC_avg为所有不直接相邻储能单元的荷电状态平均值，SOC_max为所有不直接相邻储能单元中的荷电状态最大值，SOC_min为所有不直接相邻储能单元中的荷电状态最小值，ω_SOH为健康状态权重值，SOH_k为第k个不直接相邻储能单元的健康状态，SOH_avg为所有不直接相邻储能单元的健康状态平均值，SOH_max为所有不直接相邻储能单元中的荷电状态最大值，SOH_min为所有不直接相邻储能单元中的荷电状态最小值，ω_DOD为放电深度权重值，DOD_k为第k个不直接相邻储能单元的放电深度，DOD_max为所有不直接相邻储能单元中的放电深度最大值，ω_Eff为充放电效率权重值，η_k为第k个不直接相邻储能单元的充放电效率，η_max为所有不直接相邻储能单元中的充放电效率最大值，η_min为所有不直接相邻储能单元中的充放电效率最小值，ω_Cycle为循环寿命权重值，Cycle_life,k为第k个不直接相邻储能单元的循环寿命，Cycle_max为所有不直接相邻储能单元中的循环寿命最大值，Cycle_min为所有不直接相邻储能单元中的循环寿命最小值，ω_Currnet为电流比例权重值，i_k为第k个不直接相邻储能单元的电流比例，i_j为第j个不直接相邻储能单元的电流比例，n为所有不直接相邻储能单元的数量，ω_Resistance为电池内阻权重值，r_k为第k个不直接相邻储能单元的电池内阻，ω_Power为功率的能力权重值，k_k为第k个不直接相邻储能单元分配得到的功率全局比例，p∑为所有不直接相邻储能单元的输出功率综合，p_k,max为第k个不直接相邻储能单元的最大输出功率。

进一步地，控制若干个不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率之后，还包括：

在第一预设调整周期后，获取当前储能单元的实时温度值；

如当前储能单元的实时温度值仍大于或等于预设温度阈值，则再次计算充放电功率调节系数，并分配功率调整值。

进一步地，控制若干个不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率之后，还包括：

在第二预设调整周期后，获取已进行功率调整的所有不直接相邻储能单元的实时温度值；

如一不直接相邻储能单元的实时温度值也大于或等于预设温度阈值，则计算其充放电功率调节系数，并分配功率调整值。

进一步地，第二预设调整周期的时间长度大于当前检测周期的时间长度。

进一步地，控制若干个不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率之后，还包括：

实时检测所有储能单元的实时温度值和荷电状态值；

如一储能单元的实时温度值和/或荷电状态值出现异常跳变，则判断储能单元处于故障状态，并断开连接。

相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种多储能单元的协同控制装置，储能系统包括若干个呈矩阵式排列的储能单元，每一储能单元设置有温度传感器，协同控制装置包括：

数据获取模块，其用于获取若干个储能单元在当前检测周期的实时温度值与荷电状态值；

数据计算模块，其用于在当前储能单元的实时温度值大于或等于预设温度阈值时，基于所有储能单元的实时温度值与荷电状态值，结合储能系统的调频数据计算当前储能单元的充放电功率调节系数，依据当前储能单元的充放电功率初始值得到充放电功率调节值；

功率分配模块，其用于按照预设功率分配规则，将充放电功率调节值分配至与当前储能单元不直接相邻的若干个不直接相邻储能单元，控制若干个不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率。

相应地，本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行上述多储能单元的协同控制方法。

相应地，本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述多储能单元的协同控制方法。

本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

1.通过综合考虑储能单元的温度、荷电状态以及系统调频数据，确定充放电功率调节系数与分配比例值，根据各储能单元的实时状态进行精细化的功率调节，避免储能单元因不合理的充放电导致性能下降或安全隐患，有效提升储能系统整体的运行效率与稳定性，确保在满足系统调频需求的同时，最大程度地保护储能单元并延长其使用寿命；

2.基于不直接相邻储能单元的多种状态参数和性能参数来分配功率调节值，充分挖掘了矩阵式排列中储能单元间的协同潜力，实现了功率在不同特性储能单元间的灵活调配，使得储能系统能够更好地适应复杂多变的工况，无论是应对瞬间的调频指令还是长时间的能量存储与释放任务，都能让各储能单元各司其职、协同合作，减少因局部单元过载或低效而影响系统整体性能的情况发生；

3.在功率调整过程中及调整之后，持续对储能单元的温度和荷电状态进行监测，能够及时发现潜在的故障风险，如异常跳变等情况，并迅速做出判断与处理，即断开故障单元连接，对于温度超阈值的储能单元或因功率调整而受影响的不相邻单元，可再次计算调节系数与分配功率，形成闭环控制，不仅降低了故障发生的概率，而且在故障发生时能够有效隔离故障点，保障储能系统其余部分的正常运行，显著增强了整个储能系统的可靠性与容错性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的多储能单元的协同控制方法流程图；

图2是本发明实施例提供的多储能单元的协同控制装置模块框图。

附图标记：

1、数据获取模块，2、数据计算模块，3、功率分配模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

方法实施例

请参照图1，本发明实施例的第一方面提供了一种多储能单元的协同控制方法，储能系统包括若干个呈矩阵式排列的储能单元，每一储能单元设置有温度传感器，协同控制方法包括如下步骤：

步骤S100，分别获取若干个储能单元在当前检测周期的实时温度值与荷电状态值。

为了实现对储能系统的精准控制与管理，首先需要建立一个完善的监测网络。在每个储能单元内部或其关键部位都安装有高精度的温度传感器以及荷电状态监测装置。这些传感器和监测装置能够以一定的时间间隔(例如每秒钟)对储能单元的温度和荷电状态进行测量，并将测量得到的数据通过有线(如CAN总线、RS-485总线等)或无线(如ZigBee、蓝牙等)通信方式传输到储能系统的控制端。储能系统的控制端则对这些来自各个储能单元的数据进行收集、整理和存储，形成一个完整的数据集合，以便后续步骤进行分析处理。例如，在一个由100个储能单元组成的大规模储能系统中，储能系统的控制端在每个检测周期(假设为1分钟)都能准确接收到这100个单元各自的温度值(精确到±0.1℃)和荷电状态值(精确到±1％)，为整个储能系统的稳定运行提供了最基础的信息保障。

步骤S200，在当前储能单元的实时温度值大于或等于预设温度阈值时，基于所有储能单元的实时温度值与荷电状态值，结合储能系统的调频数据计算当前储能单元的充放电功率调节系数，依据当前储能单元的充放电功率初始值得到充放电功率调节值。

当某个储能单元的温度过高(达到或超过预设温度阈值，这个阈值是根据储能单元的材料特性、安全标准以及长期运行经验设定的，比如对于锂电池储能单元，可能设定为45℃)时，就需要对其充放电功率进行调整，以避免因过热引发安全事故或对储能单元造成不可逆的损害。此时，储能系统的控制端会调用所有储能单元的实时温度值和荷电状态值数据。同时，荷电状态也起着关键作用，要分析当前单元的荷电状态与所有单元荷电状态平均值的差异，以及其在荷电状态最大值和最小值范围内的位置。此外，储能系统的调频数据也被纳入考虑范围，因为储能单元在电网调频过程中需要根据系统频率的变化来调整功率。例如，如果电力系统频率下降，储能单元需要放电来支撑频率；如果频率上升，则需要充电来平衡。综合这些因素后可以计算得出当前储能单元的充放电功率调节系数，再依据该单元的充放电功率初始值，将基础功率值与调节系数相乘，得到了充放电功率调节值，明确了当前储能单元的功率需要调整的具体幅度和方向。

步骤S300，按照预设功率分配规则，将充放电功率调节值分配至与当前储能单元不直接相邻的若干个不直接相邻储能单元，控制若干个不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率。

在储能系统中，相邻储能单元是指与当前储能单元在物理位置上直接相连的单元。如果把储能单元看作是矩阵中的一个个元素，那么相邻储能单元就是与它在上下左右方向紧挨着的那些单元。例如，在一个二维矩阵式排列的储能系统中，对于位于坐标(m,n)的当前储能单元，其相邻储能单元可能是位于(m-1,n)、(m+1,n)、(m,n-1)和(m,n+1)位置的储能单元,这种紧密的物理连接意味着它们之间可能存在较强的热传导和电气耦合关系。从热传导角度看，相邻储能单元的温度变化会对当前储能单元产生直接的影响。如果相邻单元温度较高，热量可能会传导至当前单元，反之亦然。

不直接相邻储能单元是指在物理位置上与当前储能单元不是紧挨着的单元。它们与当前储能单元之间至少间隔了一个其他的储能单元。以矩阵为例，对于位于(m,n)的当前储能单元，不直接相邻的单元可能是位于(m-2,n)、(m+2,n)、(m,n-2)、(m,n+2)或者更远位置的单元，这种位置关系使得它们与当前单元之间的热传导和电气耦合相对较弱。在进行功率调整时，当当前储能单元由于温度过高需要调整功率，功率调节值会分配给这些不直接相邻的储能单元。这是因为选择不直接相邻的单元可以避免在局部区域(当前单元及其相邻单元周围)集中过多的功率调整任务，防止局部过热或电气性能恶化等问题。

在确定了温度过高的当前储能单元的功率调节值后，需要将这个调整的任务合理地分配给其他储能单元，以维持整个储能系统的功率平衡和稳定运行。而选择与当前储能单元不直接相邻的若干个不直接相邻储能单元是基于多种考虑，例如避免局部热集中、优化功率流分布等。首先，储能系统的控制端会获取这些不直接相邻储能单元的一系列状态参数和性能参数；具体的，状态参数包括荷电状态(了解它们剩余电量情况，避免过度充放电)、健康状态(如电池的老化程度、内阻变化等，优先使用健康状态较好的单元)、电流比例(反映当前单元在整个系统电流分配中的情况)和电池内阻(内阻大小影响功率损耗和充放电效率)。性能参数涵盖充放电效率(不同单元在不同荷电状态、温度下充放电效率不同)、放电深度(防止某些单元过度放电)、循环寿命(考虑单元的使用寿命，保护老单元)和功率能力(根据单元的额定功率等确定其可承担的功率范围)。

基于这些参数，计算出每个不直接相邻储能单元相应分配的充放电功率调节值的比例值。例如，对于荷电状态较好、健康状态佳、充放电效率高且功率能力强的不直接相邻储能单元，可能会分配到相对较大的功率调节份额。然后，根据这些比例值将总的充放电功率调节值分配到各个不直接相邻储能单元。这些被分配到任务的不直接相邻储能单元在接收到储能系统的控制端指令后，会通过自身的功率转换装置(如双向DC-DC变换器或双向AC-DC变换器)来调整充放电功率，按照分配的份额增加或减少充电或放电功率，从而确保整个储能系统在一个储能单元出现温度异常时仍能稳定运行，并且尽可能地优化系统的整体性能和储能单元的使用寿命。

进一步地，调频数据包括：储能系统参与一次调频的控制系数和时间常数以及电力系统综合调频系数；充放电功率调节值为充放电功率初始值乘充放电功率调节系数，充放电功率初始值为述当前储能单元进行充放电时的初始功率分配值。

当前储能单元的充放电功率调节系数的计算公式为：

其中，K_i为当前储能单元的充放电功率调节系数，T_i为当前储能单元的实时温度值，T_ref为储能单元的标准工作温度，T_adj,j为第j个相邻储能单元的实时温度值，ω_j为第j个相邻储能单元的实时温度值的权重系数，n为相邻储能单元的数量，SOC_i为当前储能单元的荷电状态，SOC_avg为所有相邻储能单元的平均值，SOC_max和SOC_min分别为当前储能单元的荷电状态最大值和最小值，η_c为当前储能单元的充电效率，η_d为当前储能单元的充电效率，η_c,avg为所有相邻储能单元的平均充电效率，η_d,avg为所有相邻储能单元的平均放电效率，K_G和T_G分别为储能系统参与一次调频的控制系数和时间常数，K_sys为电力系统综合调频系数，s为拉普拉斯变换中的复频率变量，λ₁、λ₂、λ₃分别为与荷电状态、充放电效率以及系统调频相关的系数值。

当前储能单元的实时温度值与标准工作温度的差值T_i-T_adj,j，这一项直观地反映了当前储能单元偏离标准工作温度的程度，温度偏差越大，对功率调节系数的影响可能就越显著。例如，如果当前单元温度远高于标准温度，可能意味着需要减少充电功率或增加放电功率来降低温度，所以这一项在整个公式中起到了初步衡量温度影响的作用。通过对相邻单元温度与当前单元温度差值的加权求和，可以综合判断当前单元在局部环境中的温度相对状态。如果周围相邻单元温度都较低，而当前单元温度较高，那么这部分计算结果会倾向于促使当前单元进行更多的散热相关功率调整，如增加放电功率。权重系数可以根据相邻单元与当前单元的电气连接紧密程度、热传导路径等因素来确定。

如当前单元的荷电状态高于相邻单元的平均荷电状态时，SOC-SOC_avg这一项可能会促使其减少充电功率或增加放电功率，以平衡整个局部区域内的电量分布，避免某些单元过度充电或放电，从而有利于延长储能单元的整体使用寿命和维持系统的稳定性。

上述充放电功率调节系数的计算公式中的项，如果当前单元的充电效率低于相邻单元的平均水平，那么在充电过程中可能需要适当降低其充电功率，以减少能量损耗和避免对系统整体效率的负面影响；同理，对于放电效率也有类似的考虑，通过这一项可以使储能单元在充放电过程中尽可能工作在较高效率区间。

而项，则是让储能单元能够根据电力系统的频率变化情况来调整功率，当电力系统频率下降时，储能单元应增加放电功率来支撑频率；当频率上升时，增加充电功率以平衡频率。

具体的，步骤S300中的按照预设功率分配规则，将充放电功率调节值分配至与当前储能单元不直接相邻的若干个不直接相邻储能单元，包括：

步骤S310，获取若干个不直接相邻储能单元的状态参数和性能参数，状态参数包括：荷电状态、健康状态、电流比例和电池内阻，性能参数包括：充放电效率、放电深度、循环寿命和功率能力。

对于荷电状态(SOC)的获取，通过精确测量每个不直接相邻储能单元中剩余电量与额定电量的比例，这一数据能够反映储能单元当前的电量储备情况，例如，当SOC接近100％时，该单元可能不太适合继续大量充电，而应优先考虑放电或维持现状；当SOC较低时，则可能需要适当控制放电功率，以预留足够电量应对后续需求。

健康状态(SOH)的评估通常综合多方面因素，包括电池内阻的变化趋势、容量的衰减程度等。通过长期的数据监测与分析模型，确定每个不直接相邻储能单元的健康状况，如以百分比表示，一个全新的储能单元SOH为100％，随着使用时间增长和充放电循环次数增加，如果发现其容量相较于初始值下降了20％，且内阻增大了30％，则其SOH可能被评估为80％左右。健康状态不佳的单元在功率分配时需要谨慎对待，避免过度使用导致进一步损坏。

电流比例反映了在当前系统运行过程中，每个不直接相邻储能单元所承担的电流份额与总电流的关系。通过在电路中设置高精度的电流传感器，实时监测各单元的电流值，并计算其与系统总电流的比例。例如，在一个总电流为100A的系统中，某个不直接相邻储能单元的电流为20A，则其电流比例为20％。

电池内阻是储能单元的一个关键特性参数，影响充放电过程中的功率损耗和发热情况。获取每个不直接相邻储能单元的内阻数值，如对于锂电池，其内阻可能在几毫欧到几十毫欧之间，内阻较大的单元在充放电时会产生更多热量，因此在功率分配时需要考虑其散热能力和对系统效率的影响。

充放电效率则是根据不同的储能技术和单元个体差异，在不同的荷电状态、温度等条件下，充放电效率会有所变化。通过实验测试和实际运行数据积累，建立每个不直接相邻储能单元的充放电效率曲线模型。例如，在某一特定荷电状态和温度下，某个不直接相邻储能单元的充电效率为90％，放电效率为92％。基于上述数据，可以在功率分配时优先选择效率较高的单元进行充放电操作，提高整个系统的能量利用效率。

放电深度(DOD)是指储能单元在放电过程中放出的电量与额定容量的比值，通过对每个不直接相邻储能单元的放电电量监测与额定容量对比计算得到。例如，一个额定容量为100Ah的储能单元，已经放出了30Ah的电量，则其DOD为30％，为了延长储能单元的使用寿命，需要控制其放电深度在一定范围内，避免过度放电，在功率分配时要考虑各单元的DOD情况。

循环寿命是衡量储能单元耐用性的重要指标，它表示在一定的充放电条件下，储能单元能够经历的完整充放电循环次数。根据储能单元的类型、制造工艺和使用历史，确定每个不直接相邻储能单元的循环寿命剩余次数或比例。例如，一个设计循环寿命为1000次的储能单元，已经经历了300次循环，则其剩余循环寿命比例为70％。在功率分配时，对于循环寿命剩余较少的单元，应适当减少其工作强度，以充分利用其剩余寿命。

功率能力取决于储能单元的硬件设计和当前的运行状态，包括其能够承受的最大充电功率和放电功率，通过对储能单元的功率模块和电池组性能分析，确定每个不直接相邻储能单元在当前时刻的功率能力值，如某单元的最大充电功率为5kW，最大放电功率为8kW，上述参数限制了该单元在功率分配过程中能够承担的功率调整幅度。

步骤S320，基于每一不直接相邻储能单元的状态参数和性能参数，计算不直接相邻储能单元相应分配的充放电功率调节值的比例值。

具体的，上述各项参数相应的权重系数中，对于荷电状态权重值，当一个不直接相邻储能单元的荷电状态接近所有不直接相邻储能单元的荷电状态平均值时，其在这一项上的得分相对较高。健康状态权重值的计算类似，健康状态较好(如SOH接近100％)的不直接相邻储能单元会获得更高的权重。放电深度权重值考虑到避免过度放电，放电深度较低的单元权重较高。充放电效率权重值则是优先选择充放电效率高的单元。如果一个不直接相邻储能单元的充放电效率接近所有不直接相邻储能单元中的充放电效率最大值，其权重就大。循环寿命权重值注重保护循环寿命剩余较少的单元，循环寿命较长的单元权重较高。电流比例权重值考虑到系统电流的均衡分配，如果一个不直接相邻储能单元的电流比例与其他单元相比相对较低，意味着它还有一定的电流承载潜力，其权重值就大。电池内阻权重值由于内阻大的单元在充放电时会有更多功率损耗和发热问题，内阻较小的单元权重较高。功率的能力权重值则根据每个不直接相邻储能单元的功率能力与所有不直接相邻储能单元的输出功率综合的比例关系确定。

在本发明一个实施例中，不直接相邻储能单元相应分配的充放电功率调节值的比例值的计算公式为：

其中，R_k为第k个不直接相邻储能单元分配的充放电功率调节值的比例值，ω_SOC为荷电状态权重值，SOC_k为第k个不直接相邻储能单元的荷电状态，SOC_avg为所有不直接相邻储能单元的荷电状态平均值，SOC_max为所有不直接相邻储能单元中的荷电状态最大值，SOC_min为所有不直接相邻储能单元中的荷电状态最小值，ω_SOH为健康状态权重值，SOH_k为第k个不直接相邻储能单元的健康状态，SOH_avg为所有不直接相邻储能单元的健康状态平均值，SOH_max为所有不直接相邻储能单元中的荷电状态最大值，SOH_min为所有不直接相邻储能单元中的荷电状态最小值，ω_DOD为放电深度权重值，DOD_k为第k个不直接相邻储能单元的放电深度，DOD_max为所有不直接相邻储能单元中的放电深度最大值，ω_Eff为充放电效率权重值，η_k为第k个不直接相邻储能单元的充放电效率，η_max为所有不直接相邻储能单元中的充放电效率最大值，η_min为所有不直接相邻储能单元中的充放电效率最小值，ω_Cycle为循环寿命权重值，Cycle_life,k为第k个不直接相邻储能单元的循环寿命，Cycle_max为所有不直接相邻储能单元中的循环寿命最大值，Cycle_min为所有不直接相邻储能单元中的循环寿命最小值，ω_Currnet为电流比例权重值，i_k为第k个不直接相邻储能单元的电流比例，i_j为第j个不直接相邻储能单元的电流比例，n为所有不直接相邻储能单元的数量，ω_Resistance为电池内阻权重值，r_k为第k个不直接相邻储能单元的电池内阻，ω_Power为功率的能力权重值，k_k为第k个不直接相邻储能单元分配得到的功率全局比例，p∑为所有不直接相邻储能单元的输出功率综合，p_k,max为第k个不直接相邻储能单元的最大输出功率。

可选的，步骤S300中的控制若干个不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率之后，还包括：

步骤S410，在第一预设调整周期后，获取当前储能单元的实时温度值。

步骤S420，如当前储能单元的实时温度值仍大于或等于预设温度阈值，则再次计算充放电功率调节系数，并分配功率调整值。

在完成对若干不直接相邻储能单元依据分配份额调整充放电功率后，本发明还包括后续的温度监测及应对机制：先在第一预设调整周期结束时获取当前储能单元实时温度值，若该温度依旧大于或等于预设温度阈值，便重新计算充放电功率调节系数，进而再次分配功率调整值，以持续保障储能单元处于合理工作状态。

可选的，步骤S300中的控制若干个不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率之后，还包括：

步骤S510，在第二预设调整周期后，获取已进行功率调整的所有不直接相邻储能单元的实时温度值。

步骤S520，如一不直接相邻储能单元的实时温度值也大于或等于预设温度阈值，则计算其充放电功率调节系数，并分配功率调整值。

在控制不直接相邻储能单元按分配份额调整充放电功率后，会在更长的第二预设调整周期结束时，获取所有已做功率调整的不直接相邻储能单元的实时温度值，若有不直接相邻储能单元的温度值达到或超过预设温度阈值，就对其计算充放电功率调节系数并分配相应的功率调整值，以此来保障这些不直接相邻储能单元也能处于合适的工作温度范围。

其中，第二预设调整周期的时间长度大于当前检测周期的时间长度。当前检测周期通常较短，其目的主要是快速且频繁地获取储能单元的状态信息，以便及时发现如温度异常升高这类可能影响系统运行的关键问题，并迅速启动初步的应对措施，如将异常储能单元的功率调整任务分配给不相邻单元。较长的第二预设调整周期则给予了足够的时间跨度，能够让这些潜在的温度变化充分发展并被准确捕捉。比如，对于一些热惯性较大的储能单元类型，如大容量铅酸电池储能单元，其温度对功率变化的响应可能会延迟，可能需要数分钟甚至更长时间才能在外部表现出明显的温度变化，第二预设调整周期就能够覆盖这样的延迟时段，从而确保不会遗漏任何因功率调整而可能出现的温度问题。

此外，步骤S300中的控制若干个不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率之后，还包括：

步骤S610，实时检测所有储能单元的实时温度值和荷电状态值。

步骤S620，如一储能单元的实时温度值和/或荷电状态值出现异常跳变，则判断储能单元处于故障状态，并断开连接。

下面以实时温度值的异常跳变为例，可以包括：短时急剧上升、快速无规律波动以及突然下降。其中，短时急剧上升为在极短时间内，如1-2秒内，温度上升超过10℃甚至更高，这可能是由于内部短路等严重故障导致电流过大，从而使电池内阻急剧增加，产生大量热量，属于明显的异常跳变；快速无规律波动为短时间内呈现快速的上下波动，波动范围超过正常波动区间的5℃以上，且无明显的周期性和规律性，这可能意味着电池内部的化学反应失控或者电池管理系统出现故障，无法有效控制电池的温度；突然下降温度突然下降超过5℃，可能是电池连接线路松动或断开，导致电流无法正常通过，电池停止充放电反应，从而使温度迅速下降。

而荷电状态值的异常跳变则包括：瞬间满充或放空、快速大幅波动以及与充放电电流不匹配的变化。其中，瞬间满充或放空为荷电状态值在极短时间内，如1-2分钟内从50％直接跳到100％或者0％，可能是电池管理系统对荷电状态的监测出现错误，或者电池内部存在严重的自放电或过充放现象；快速大幅波动则为荷电状态值在短时间内，如5分钟内出现多次大幅波动，波动幅度超过20％，这可能是由于电池内部的电极材料脱落或电池组中单体电池之间的均衡出现问题，导致部分电池过度充放电，进而影响整个储能单元的荷电状态；而充放电电流不匹配则是荷电状态值的变化与实际充放电电流所对应的理论变化值相差超过30％，则可能存在漏电、老化等问题，导致荷电状态值出现异常跳变。

相应地，请参照图2，本发明实施例的第二方面提供了一种多储能单元的协同控制装置，储能系统包括若干个呈矩阵式排列的储能单元，每一储能单元设置有温度传感器，协同控制装置包括：

数据获取模块1，其用于获取若干个储能单元在当前检测周期的实时温度值与荷电状态值；

数据计算模块2，其用于在当前储能单元的实时温度值大于或等于预设温度阈值时，基于所有储能单元的实时温度值与荷电状态值，结合储能系统的调频数据计算当前储能单元的充放电功率调节系数，依据当前储能单元的充放电功率初始值得到充放电功率调节值；

功率分配模块3，其用于按照预设功率分配规则，将充放电功率调节值分配至与当前储能单元不直接相邻的若干个不直接相邻储能单元，控制若干个不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率。

相应地，本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行上述多储能单元的协同控制方法。

相应地，本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述多储能单元的协同控制方法。

本发明实施例旨在保护一种多储能单元的协同控制方法，储能系统包括若干个呈矩阵式排列的储能单元，每一储能单元设置有温度传感器，协同控制方法包括如下步骤：分别获取若干个储能单元在当前检测周期的实时温度值与荷电状态值；在当前储能单元的实时温度值大于或等于预设温度阈值时，基于所有储能单元的实时温度值与荷电状态值，结合储能系统的调频数据计算当前储能单元的充放电功率调节系数，依据当前储能单元的充放电功率初始值得到充放电功率调节值；按照预设功率分配规则，将充放电功率调节值分配至与当前储能单元不直接相邻的若干个不直接相邻储能单元，控制若干个不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率。上述技术方案具备如下效果：

1.通过综合考虑储能单元的温度、荷电状态以及系统调频数据，确定充放电功率调节系数与分配比例值，根据各储能单元的实时状态进行精细化的功率调节，避免储能单元因不合理的充放电导致性能下降或安全隐患，有效提升储能系统整体的运行效率与稳定性，确保在满足系统调频需求的同时，最大程度地保护储能单元并延长其使用寿命；

2.基于不直接相邻储能单元的多种状态参数和性能参数来分配功率调节值，充分挖掘了矩阵式排列中储能单元间的协同潜力，实现了功率在不同特性储能单元间的灵活调配，使得储能系统能够更好地适应复杂多变的工况，无论是应对瞬间的调频指令还是长时间的能量存储与释放任务，都能让各储能单元各司其职、协同合作，减少因局部单元过载或低效而影响系统整体性能的情况发生；

3.在功率调整过程中及调整之后，持续对储能单元的温度和荷电状态进行监测，能够及时发现潜在的故障风险，如异常跳变等情况，并迅速做出判断与处理，即断开故障单元连接，对于温度超阈值的储能单元或因功率调整而受影响的不相邻单元，可再次计算调节系数与分配功率，形成闭环控制，不仅降低了故障发生的概率，而且在故障发生时能够有效隔离故障点，保障储能系统其余部分的正常运行，显著增强了整个储能系统的可靠性与容错性。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多储能单元的协同控制方法，其特征在于，储能系统包括若干个呈矩阵式排列的储能单元，每一储能单元设置有温度传感器，所述协同控制方法包括如下步骤：

分别获取若干个所述储能单元在当前检测周期的实时温度值与荷电状态值；

在当前储能单元的实时温度值大于或等于预设温度阈值时，基于所有储能单元的实时温度值与荷电状态值，结合所述储能系统的调频数据计算当前储能单元的充放电功率调节系数，依据所述当前储能单元的充放电功率初始值得到充放电功率调节值；

按照预设功率分配规则，将所述充放电功率调节值分配至与所述当前储能单元不直接相邻的若干个不直接相邻储能单元，控制若干个所述不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率。

2.根据权利要求1所述的多储能单元的协同控制方法，其特征在于，

所述调频数据包括：储能系统参与一次调频的控制系数和时间常数以及电力系统综合调频系数；

所述充放电功率调节值为充放电功率初始值乘充放电功率调节系数，所述充放电功率初始值为所述当前储能单元进行充放电时的初始功率分配值；

所述当前储能单元的充放电功率调节系数，通过公式一计算：

其中，K_i为当前储能单元的充放电功率调节系数，T_i为当前储能单元的实时温度值，T_ref为储能单元的标准工作温度，T_adj,j为第j个相邻储能单元的实时温度值，ω_j为第j个相邻储能单元的实时温度值的权重系数，n为相邻储能单元的数量，SOC_i为当前储能单元的荷电状态，SOC_avg为所有相邻储能单元的平均值，SOC_max和SOC_min分别为当前储能单元的荷电状态最大值和最小值，η_c为当前储能单元的充电效率，η_d为当前储能单元的充电效率，η_c,avg为所有相邻储能单元的平均充电效率，η_d,avg为所有相邻储能单元的平均放电效率，K_G和T_G分别为储能系统参与一次调频的控制系数和时间常数，K_sys为电力系统综合调频系数，s为拉普拉斯变换中的复频率变量，λ₁、λ₂、λ₃分别为与荷电状态、充放电效率以及系统调频相关的系数值。

3.根据权利要求1所述的多储能单元的协同控制方法，其特征在于，所述按照预设功率分配规则，将所述充放电功率调节值分配至与所述当前储能单元不直接相邻的若干个不直接相邻储能单元，具体包括：

获取所述若干个不直接相邻储能单元的状态参数和性能参数，所述状态参数包括：荷电状态、健康状态、电流比例和电池内阻，所述性能参数包括：充放电效率、放电深度、循环寿命和功率能力；

基于每一所述不直接相邻储能单元的状态参数和性能参数，计算所述不直接相邻储能单元相应分配的所述充放电功率调节值的比例值。

4.根据权利要求3所述的多储能单元的协同控制方法，其特征在于，所述不直接相邻储能单元相应分配的所述充放电功率调节值的比例值具体包括：

通过公式二计算比例值：

其中，R_k为第k个不直接相邻储能单元分配的所述充放电功率调节值的比例值，ω_SOC为荷电状态权重值，SOC_k为第k个不直接相邻储能单元的荷电状态，SOC_avg为所有不直接相邻储能单元的荷电状态平均值，SOC_max为所有不直接相邻储能单元中的荷电状态最大值，SOC_min为所有不直接相邻储能单元中的荷电状态最小值，ω_SOH为健康状态权重值，SOH_k为第k个不直接相邻储能单元的健康状态，SOH_avg为所有不直接相邻储能单元的健康状态平均值，SOH_max为所有不直接相邻储能单元中的荷电状态最大值，SOH_min为所有不直接相邻储能单元中的荷电状态最小值，ω_DOD为放电深度权重值，DOD_k为第k个不直接相邻储能单元的放电深度，DOD_max为所有不直接相邻储能单元中的放电深度最大值，ω_Eff为充放电效率权重值，η_k为第k个不直接相邻储能单元的充放电效率，η_max为所有不直接相邻储能单元中的充放电效率最大值，η_min为所有不直接相邻储能单元中的充放电效率最小值，ω_Cycle为循环寿命权重值，Cycle_life,k为第k个不直接相邻储能单元的循环寿命，Cycle_max为所有不直接相邻储能单元中的循环寿命最大值，Cycle_min为所有不直接相邻储能单元中的循环寿命最小值，ω_Currnet为电流比例权重值，i_k为第k个不直接相邻储能单元的电流比例，i_j为第j个不直接相邻储能单元的电流比例，n为所有不直接相邻储能单元的数量，ω_Resistance为电池内阻权重值，r_k为第k个不直接相邻储能单元的电池内阻，ω_Power为功率的能力权重值，k_k为第k个不直接相邻储能单元分配得到的功率全局比例，p∑为所有不直接相邻储能单元的输出功率综合，p_k,max为第k个不直接相邻储能单元的最大输出功率。

5.根据权利要求1-4任一所述的多储能单元的协同控制方法，其特征在于，所述控制若干个所述不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率之后，进一步包括：

在第一预设调整周期后，获取所述当前储能单元的实时温度值；

如所述当前储能单元的实时温度值仍大于或等于所述预设温度阈值，则再次计算充放电功率调节系数，并分配功率调整值。

6.根据权利要求1-4任一所述的多储能单元的协同控制方法，其特征在于，所述控制若干个所述不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率之后，进一步包括：

在第二预设调整周期后，获取已进行功率调整的所有不直接相邻储能单元的实时温度值；

如一所述不直接相邻储能单元的实时温度值也大于或等于所述预设温度阈值，则计算其充放电功率调节系数，并分配功率调整值；

所述第二预设调整周期的时间长度大于所述当前检测周期的时间长度。

7.根据权利要求1所述的多储能单元的协同控制方法，其特征在于，所述控制若干个所述不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率之后，还包括：

实时检测所有储能单元的实时温度值和荷电状态值；

如一所述储能单元的实时温度值和/或荷电状态值出现异常跳变，则判断所述储能单元处于故障状态，并断开连接。

8.一种多储能单元的协同控制装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于分别获取若干个所述储能单元在当前检测周期的实时温度值与荷电状态值；

数据计算模块，用于在当前储能单元的实时温度值大于或等于预设温度阈值时，基于所有储能单元的实时温度值与荷电状态值，结合所述储能系统的调频数据计算当前储能单元的充放电功率调节系数，依据所述当前储能单元的充放电功率初始值得到充放电功率调节值；

功率分配模块，用于按照预设功率分配规则，将所述充放电功率调节值分配至与所述当前储能单元不直接相邻的若干个不直接相邻储能单元，控制若干个所述不直接相邻储能单元依据各自分配的充放电功率调整份额对应调整充放电功率。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-7任一所述的多储能单元的协同控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-7任一所述的多储能单元的协同控制方法。