第43卷第7期2023年7月电力自动化设备ElectricPowerAutomationEquipmentVol.43No.7Jul.2023分布式储能型MMC电池荷电状态均衡优化控制策略汪晋安，许建中（华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，北京102206）摘要：为提高电池的能量利用率和解决电池因制造工艺、循环充放电次数不同以及老化程度不一致等因素导致的荷电状态（SOC）极度不均衡问题，提出一种兼顾电流波动抑制的分布式储能型模块化多电平换流器的电池SOC均衡优化控制策略。为准确控制充放电功率，采用双环控制：外环针对相间、桥臂间和子模块间电池SOC差异，建立离散时域预测功率模型，通过负反馈控制生成动态电流参考值；内环设计了模型预测优化控制策略，准确追踪动态电流参考值，实现电池SOC均衡、提高电池能量利用率，并提高系统的动态响应能力以及抑制电池电流纹波，延长电池使用寿命。最后通过在PSCAD／EMTDC中构建仿真模型对所提出的控制器性能进行验证。关键词：分布式储能型模块化多电平换流器；荷电状态；预测功率模型；连续控制集模型预测控制；电池电流波动抑制；优化中图分类号：TM46文献标志码：ADOI：10.16081/j.epae.2022120190引言储能作为能源转型的必要环节［1］，在能源变革和新能源消纳中，正以功率价值、容量价值和能量价值发挥作用［2］。分布式储能技术与特高压直流输电相结合的分布式储能型模块化多电平换流器（modularmultilevelconverter-distrustedenergystorage，MMC-DES）具有高电平大功率［3］、储能能力强［4］、外送能力强［5］等显著优势，是电力系统转型的重要基石［6］。然而，制造工艺、电池状态等众多因素导致电池容量和等效电阻在投运时刻略有不同［7］。随着系统运行时间的推移，电池循环充放电次数的增多，各电池的性能以不同速率退化，导致电池荷电状态（stateofcharge，SOC）差异增大。若电池SOC不加以均衡控制，将导致部分电池过度放电或深度充电而退出运行，降低电池组的能量利用率［8］。针对需要附加均衡控制电路的硬件控制策略，文献［9⁃13］提出更为常用的电池SOC均衡软件控制策略。系统级控制采用经典的定功率双环控制。装置级控制采用差分电流直流分量控制或通过注入零序电压［9］，实现相间SOC均衡；采用注入桥臂电流基频电流分量［10］，实现桥臂间SOC均衡；采用SOC排序［11］、叠加各个交流电压分量或直流电压分量［12］，实现各子模块间电池SOC均衡。触发级控制则采用载波移相调制［13］。然而在高电压大功率的直流输电...
