← 返回
高压无变压器电池储能系统的自适应最优SOC平衡控制
Self-Adaptive and Optimal SOC Balancing Control for High Voltage Transformerless Battery Energy Storage System
| 作者 | Xiqi Wu · Rui Li · Chao Huang · Hui Li · Xu Cai |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2025年4月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 荷电状态均衡 无变压器高压电池储能系统 自适应均衡系数 过流与过调制 最优控制 |
语言:
中文摘要
荷电状态（SOC）均衡对于高压无变压器（HVT）电池储能系统（BESS）充分利用其全部能量容量具有重要意义。然而，传统方法在选择合适的均衡系数时面临挑战，保守的参数会导致均衡速度不足，而取值过大则会导致电池过流和子模块过调制。为克服这一挑战，本文通过理论分析揭示了过流和过调制的机理，并推导了对应四种临界边界条件的四个最大系数。因此，本文提出了一种具有自适应均衡系数的最优SOC均衡控制方法，该方法具有自适应性。35kV/25MW/50MWh的实验结果验证了所提控制方法的有效性，并将其性能与保守方法进行了对比。
English Abstract
State of charge (SOC) balancing is significant for high voltage transformerless (HVT) battery energy storage system (BESS) to utilize their full energy capacity. However, traditional methods face challenges in selecting proper balancing coefficient, resulting in either insufficient equalization speed due to conservative parameter, or battery overcurrent and SMs over-modulation with too large value. To overcome this challenge, the mechanism of overcurrent and overmodulation is revealed by theoretical analysis and four maximum coefficients corresponding four critical boundary conditions are deduced. Therefore, an optimal SOC balancing control with self-adaptive equalization coefficient is proposed in this article and is adaptive. 35kV/25MW/50MWh experimental results validate the effectiveness of the proposed control and its performance is compared with respect to conservative methods.
S
SunView 深度解读
从阳光电源储能系统业务视角来看，该论文提出的自适应SOC平衡控制技术具有重要的工程应用价值。当前公司在高压级联储能系统（如PowerTitan系列）中，SOC均衡一直是影响系统容量利用率和循环寿命的核心技术难点。
该技术的创新在于突破了传统均衡控制中平衡系数选择的两难困境。过去我们的工程实践中，保守参数导致均衡速度慢、能量利用率低，而激进参数则引发电池过流和子模块过调制风险。论文通过理论推导明确了四个临界边界条件对应的最大系数，为控制参数选择提供了理论依据，这对于提升我们35kV及以上电压等级储能产品的性能具有直接指导意义。
从技术成熟度评估，该研究已在35kV/25MW/50MWh系统上完成实验验证，与公司当前主推的大型储能系统规格高度契合，技术可移植性强。自适应算法能够根据实时工况动态调整均衡系数，这对于应对电网侧储能频繁充放电、新能源配储复杂工况等场景尤为关键，可显著提升系统可靠性和经济性。
技术挑战方面，需要关注算法的实时计算负荷对现有控制器硬件的要求，以及在极端温度、老化电池等非理想条件下的鲁棒性验证。机遇在于，该技术可与公司现有的液冷温控系统、多级拓扑架构形成协同优势，进一步巩固在大型储能系统市场的技术领先地位，特别是在竞标要求高能量利用率的电网侧、发电侧储能项目中形成差异化竞争力。