[發明專利]基于模糊聚類的大規模電池儲能系統成組建模方法、系統、設備及可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202010519497.3
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111695623A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）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）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京寶護知識產權代理有限公司 11703
• 代理人: 李宏德

本發明公開一種基于模糊聚類的大規模電池儲能系統成組建模方法，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(rm)；對參數進行主成分分析，并根據貢獻度高的p個主成分對儲能模塊進行模糊聚類并進行評價，以獲得最佳聚類結果，并對電池組進行等效建模；其綜合考慮了儲能系統的內層能量分配方式與儲能模塊SOC的關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模型，縮短電力系統仿真工程中儲能模塊的仿真計算時間，還利于研究儲能系統控制方式對電池模塊運行方式的影響，便于根據實際需要配置容量合適的儲能系統等等多方面研究工作。

技術領域

本發明屬于儲能系統仿真技術領域，尤其涉及基于模糊聚類的大規模電池儲能系統成組建模方法、系統、設備及可讀存儲介質。

背景技術

儲能電站在運行過程中，由于運行溫度、組串電流、電池容量一致性等存在不同，各儲能模塊的內部參數、響應方式與運行狀態也不同。對儲能系統進行仿真建模需要考慮儲能單元之間的差異性，對于大規模儲能電站，儲能模塊數量龐大，全部列入計算會嚴重拖慢仿真速度。而各個儲能單元在實際運行過程中會因為控制作用使某一時刻某幾個儲能模塊處于相似的運行狀態，為此，需要一種基于模糊聚類的大規模電池儲能系統成組建模方法。

發明內容

本發明提供一種基于模糊聚類的大規模電池儲能系統成組建模方法、系統、設備及可讀存儲介質，針對現有技術中對于考慮電池組不一致性的建模較少的問題，本發明提供在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行差異，提升仿真的精確性。

本發明的一種基于模糊聚類的大規模電池儲能系統成組建模方法，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；

第二步，對獲取的r個參數進行主成分分析，獲取p個主成分；根據主成分對儲能模塊進行模糊聚類，得到多個儲能電池組；

第三步，對多個儲能電池組進行聚類評價，獲得最佳聚類結果；根據最佳聚類結果確定儲能電池組的數量，并對儲能電池組進行等效建模，以儲能模塊參數為基礎計算等效參數即為成組參數，完成大規模電池儲能系統成組建模。

優選的，第一步中，所獲取的每個儲能模塊的r個參數包含剩余電量SOC值、儲能模塊有功功率參考值、電池模塊歐姆內阻R_Ω和極化內阻Rp，以及對儲能模塊的電流I以及電壓U進行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。

優選的，第二步中，對獲取r個參數進行主成分分析，構造參數矩陣并進行標準化；根據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。

進一步，對獲取r個參數進行主成分分析的具體步驟如下，

步驟2.1，將r個參數設為向量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，根據步驟2.1中的設定，構造參數矩陣并進行標準化變換得到標準化矩陣A如式(2)，

其中，

步驟2.3，對標準化矩陣A求相關系數矩陣，如式(4)：

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