[發(fā)明專利]基于模糊聚類的大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)成組建模方法、系統(tǒng)、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)

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• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111695623A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛萌;劉璐;李蓓;徐少華;修曉青;李相俊;馬會萌;靳文濤;謝志佳;閆濤;鄭偉杰;張星
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京寶護(hù)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11703
• 代理人: 李宏德

本發(fā)明公開一種基于模糊聚類的大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)成組建模方法，包括步驟，將儲能電站劃分為m個儲能模塊，獲取每個儲能模塊的r個參數(shù)(rm)；對參數(shù)進(jìn)行主成分分析，并根據(jù)貢獻(xiàn)度高的p個主成分對儲能模塊進(jìn)行模糊聚類并進(jìn)行評價，以獲得最佳聚類結(jié)果，并對電池組進(jìn)行等效建模；其綜合考慮了儲能系統(tǒng)的內(nèi)層能量分配方式與儲能模塊SOC的關(guān)系以及儲能模塊的不一致性，提出符合儲能電站外特性的仿真方法，不僅簡化了儲能電站詳細(xì)模型，縮短電力系統(tǒng)仿真工程中儲能模塊的仿真計(jì)算時間，還利于研究儲能系統(tǒng)控制方式對電池模塊運(yùn)行方式的影響，便于根據(jù)實(shí)際需要配置容量合適的儲能系統(tǒng)等等多方面研究工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲能系統(tǒng)仿真技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于模糊聚類的大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)成組建模方法、系統(tǒng)、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

儲能電站在運(yùn)行過程中，由于運(yùn)行溫度、組串電流、電池容量一致性等存在不同，各儲能模塊的內(nèi)部參數(shù)、響應(yīng)方式與運(yùn)行狀態(tài)也不同。對儲能系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模需要考慮儲能單元之間的差異性，對于大規(guī)模儲能電站，儲能模塊數(shù)量龐大，全部列入計(jì)算會嚴(yán)重拖慢仿真速度。而各個儲能單元在實(shí)際運(yùn)行過程中會因?yàn)榭刂谱饔檬鼓骋粫r刻某幾個儲能模塊處于相似的運(yùn)行狀態(tài)，為此，需要一種基于模糊聚類的大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)成組建模方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于模糊聚類的大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)成組建模方法、系統(tǒng)、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)，針對現(xiàn)有技術(shù)中對于考慮電池組不一致性的建模較少的問題，本發(fā)明提供在PQ控制方式下的電池組建模方案，考慮了儲能單元之間的運(yùn)行差異，提升仿真的精確性。

本發(fā)明的一種基于模糊聚類的大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)成組建模方法，包括以下步驟，

第一步，將儲能電站劃分為m個儲能模塊，獲取每個儲能模塊的r個參數(shù)；

第二步，對獲取的r個參數(shù)進(jìn)行主成分分析，獲取p個主成分；根據(jù)主成分對儲能模塊進(jìn)行模糊聚類，得到多個儲能電池組；

第三步，對多個儲能電池組進(jìn)行聚類評價，獲得最佳聚類結(jié)果；根據(jù)最佳聚類結(jié)果確定儲能電池組的數(shù)量，并對儲能電池組進(jìn)行等效建模，以儲能模塊參數(shù)為基礎(chǔ)計(jì)算等效參數(shù)即為成組參數(shù)，完成大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)成組建模。

優(yōu)選的，第一步中，所獲取的每個儲能模塊的r個參數(shù)包含剩余電量SOC值、儲能模塊有功功率參考值、電池模塊歐姆內(nèi)阻R_Ω和極化內(nèi)阻Rp，以及對儲能模塊的電流I以及電壓U進(jìn)行dq分解后的id、iq、ud和uq；其中dq分解的變換公式如式(1)，

式中，θ為相位角。

優(yōu)選的，第二步中，對獲取r個參數(shù)進(jìn)行主成分分析，構(gòu)造參數(shù)矩陣并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；根據(jù)使主成分的信息利用率在85％以上確定p值，獲取p個主成分。

進(jìn)一步，對獲取r個參數(shù)進(jìn)行主成分分析的具體步驟如下，

步驟2.1，將r個參數(shù)設(shè)為向量x＝(x₁,x₂,......x_r)，則儲能模塊x_i＝(x_i1,x_i2,......x_ir)，i＝1,2，……m；

步驟2.2，根據(jù)步驟2.1中的設(shè)定，構(gòu)造參數(shù)矩陣并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣A如式(2)，

其中，

步驟2.3，對標(biāo)準(zhǔn)化矩陣A求相關(guān)系數(shù)矩陣，如式(4)：

步驟2.4，解出系數(shù)矩陣H的特征根λ_k以及對應(yīng)的特征向量b_k，根據(jù)如下判別公式(5)確定p值；