级联H桥电池储能系统的待机静态电位优化方法及装置与流程

本发明属于储能设备，具体地，涉及一种级联h桥电池储能系统的待机静态电位优化方法及装置。

背景技术：

1、近年来，国内外对中压直挂级联h桥电池储能系统(chb-bess)的研究和应用蓬勃展开。现有技术中，提出了2014年10月，深圳宝清储能站建设并投运世界首台2mw×1h/10kv无变压器并网的chb-bess示范工程；2016年，国家电网也建设了相同原理但不同结构的工程应用。研究和应用表明：chb-bess无升压变直接中压并网可降低成本且消除了变压器损耗，变流器效率可达98.3％，综合效率达89.8％，远优于当时低压两电平方案82-84％的综合效率；单机容量可达5-20mw甚至以上，易于实现电池储能系统的大容量化，适合电网百mw-gw级应用。目前多关注正常运行状态下的chb-bess设计、功率控制、模块冗余和荷电均衡等技术，并且通过对待机状态的级联电池储能系统的各个h桥单元的电位进行了仿真，发现靠近电网端的h桥单元的交流出口电压最高，距离电网端越远的h桥单元的交流出口电压越低，中心点位置的h桥单元的交流出口电压最低。靠近电网端的h桥单元交流出口电压过高给相关辅助电路，如测量电路，的安全运行造成了危害。同时，靠近电网端的h桥单元实质处于二极管不控整流状态，并为该h桥单元的电池进行充电，这也成为了电池储能系统的安全运行的隐患。

2、现有技术1公开了一种mmhc储能变换器(cn111431427a)，包括h桥模块，h桥模块包括h桥电路和复合吸收电路，h桥电路和复合吸收电路并联。但是，该现有技术1存在的不足是现有技术1是为了吸收h桥开关器件关断过程中产生的电压尖峰，因此在直流侧并联了吸收电路。但吸收电路对于级联h桥的静态电压电位是没有影响的，不能起到优化静态对地电位的作用。

3、现有技术2公开了电能质量治理和储能一体化节能装置及其控制方法(cn104167738b)，包括：至少一条接入多相电路与负载之间的补偿支路，每条补偿支路与多相电路的一条相线连接，且每条补偿支路包括至少一个h桥单元，每个h桥单元包括通过外环进行控制的h桥式电路、第一电容和第二电容，且多个h桥式电路的交流侧串联，每个h桥式电路的直流侧与第一电容并联、第二电容通过直流变流装置与第一电容连接，直流变流装置包括并联的连接电阻和开关装置。但是该现有技术2存在的不足是普通电容+超级电容的两组电容的方案，利用超级电容进行储能，但超级电容的储能的时间通常为数秒-数十秒级别，储能时间和储能的能量均较少，另外，相对于其他h桥采用单组电容的方案，是通过在直流侧增加第二组电容(超级电容)及对它的控制来达到针对冲击性负荷的电能质量治理和节能的目的。其对于级联h桥的静态电压电位是没有影响的，不能起到优化静态对地电位的作用。

4、现有技术并没有针对h桥单元的电压分布不均及其引发的问题提出合适的解决方案，即使通过增加交流电压采样电路的采样电阻的阻值减小电压不均引起的发热，通过增加采样电阻的额定功率增强对发热的耐受能力，以减小各个h桥单元电压不均对采样电路(辅助系统)的危害。该现有技术是通过提高辅助系统耐受能力从而降低危害的方法，而不是从本质上改善电压分布的方法。因此，级联h桥(cascaded h bridge-chb)电池储能系统待机状态下各个h桥单元电压不均会给辅助系统带来危害，并给电池造成潜在风险，这些技术问题亟待解决。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种级联h桥电池储能系统的待机静态电位优化方法及装置，在不同电气位置的h桥单元的交流出口并联不同阻值的电阻，各电阻阻值根据h桥单元到电网端的距离确定，使得级联h桥的每个单元的交流出口电压在待机状态基本一致，削弱分布电容漏电流的影响。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、一种级联h桥电池储能系统的待机静态电位优化方法，包括以下步骤：

4、步骤1，采集级联h桥储能系统参数，包括：每相的h桥单元数量和并网电压；

5、步骤2，基于步骤1采集的每相的h桥单元数量和并网电压，构建各个h桥单元的等效对地电容模型；

6、步骤3，基于步骤2构建的各个h桥单元等效对地电容模型，构建级联h桥电池储能系统待机静态均压模型；

7、步骤4，求解步骤3构建的级联h桥电池储能系统待机静态均压模型，得到各个h桥单元并联电阻的功率；

8、步骤5，在各个h桥单元交流出口处并联步骤4得到的相应功率的电阻，所述电阻用于优化待机静态电位。

9、本发明具体包括以下优选方案。

10、在一种可能的实现方式中，步骤1中，级联h桥储能系统的三相采用y型连接，具备中心点o。

11、在一种可能的实现方式中，步骤2中，等效对地电容模型的公式为：

12、cy，x＝cy，x1+cy，x2+cy，x3+cy，x4

13、其中，cy，x为各个h桥单元的等效对地电容，y为a、b、和c三相标号，x为h桥单元的编号，x＝1，2，……，n，从中心点往电网端自1至n编号，cy，x1为各个h桥功率单元间连接线对地电容，cy，x2为各个h桥功率单元对地电容，cy，x3为各个h桥功率单元与电池单元之间的连接线对地电容，cy，x4为各个电池单元对地电容。

14、在一种可能的实现方式中，步骤2中，cy，x1、cy，x2、cy，x3、cy，x4按照连接线尺寸、与“地”的距离、与“地”之间的介电常数等效为连接线参数、平板电容器或圆柱形电容器进行计算。

15、在一种可能的实现方式中，步骤2中，cy，x1、cy，x2、cy，x3、cy，x4采用有限元仿真计算。

16、在一种可能的实现方式中，步骤3中，各个h桥单元的并联电阻阻值满足公式：

17、

18、其中，uy，s为级联储能系统并网电压，cy，x为各个h桥单元的等效对地电容，ω为电网角频率，n为每相的h桥单元数量，ry，x为各个h桥单元并联电阻阻值，k为流过该h桥单元的电容电流与流过与该h桥单元交流出口并联的电阻的电流的比例系数，k取值在3-10之间；y为a、b、和c三相标号，x为该h桥单元的编号，从中心点往电网端自1至n编号。与中心点相连的h桥单元编号为x＝1，与并网电感相连的h桥单元编号为x＝n。

19、在一种可能的实现方式中，步骤4中，各个h桥单元并联电阻的功率满足如下公式：

20、

21、其中，py，x为各个并联电阻的功率，uy，s为级联储能系统并网电压，n为每相的h桥单元数量，ry，x为各个h桥单元并联电阻阻值。

22、级联h桥电池储能系统的待机静态电位优化方法的待机静态优化装置，包括级联h桥储能系统架构采集模块、各个h桥单元等效对地电容模型构建模块、级联h桥电池储能系统待机静态均有模型构建模块、各个h桥单元并联电阻功率计算模块，

23、级联h桥储能系统架构采集模块采集每相的h桥单元数量和并网电压；

24、各个h桥单元等效对地电容模型构建模块基于级联h桥储能系统架构采集模块采集每相的h桥单元数量和并网电压，构建各个h桥单元的等效对地电容模型；

25、级联h桥电池储能系统待机静态均有模型构建模块基于各个h桥单元等效对地电容模型构建模块构建的各个h桥单元等效对地电容模型，构建级联h桥电池储能系统待机静态均压模型；

26、各个h桥单元并联电阻功率计算模块求解级联h桥电池储能系统待机静态均有模型构建模块构建的级联h桥电池储能系统待机静态均压模型，得到各个h桥单元并联电阻的功率。

27、一种终端，包括处理器及存储介质；

28、存储介质用于存储指令；

29、处理器用于根据所述指令进行操作以执行上述任一项所述的待机静态电位优化方法的步骤。

30、计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述的待机静态电位优化方法的步骤。

31、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明在不同电气位置的h桥单元的交流出口并联不同阻值的电阻，并提出各并联电阻阻值的计算方法，综合考虑h桥单元对地电容大小、级联h桥电池储能系统每相单元数量、h桥单元所在电气位置的因素，实现每相各个h桥单元在待机状态下的均压，使得级联h桥的每个单元的交流出口电压在待机状态基本一致，削弱分布电容漏电流的影响。