考虑内部参数不一致性的储能系统用锂电池组建模

刘璐; 牛萌; 郑伟杰; 惠东; 李相俊

doi:10.7500/AEPS20210322002

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考虑内部参数不一致性的储能系统用锂电池组建模

百兆瓦级储能系统建模分析与调控运行技术 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑内部参数不一致性的储能系统用锂电池组建模
- Modeling of Lithium-ion Battery Packs for Energy Storage System Considering Inconsistency of Internal Battery Parameters
- 电力系统自动化 2021年45卷第19期页码：15-23
- 作者机构：
  
  新能源与储能运行控制国家重点实验室（中国电力科学研究院有限公司），北京市 100192
- 作者简介：
  
  刘璐(1997—)，女，硕士研究生，主要研究方向：电力系统储能系统规划与配置技术。E-mail：yjs-ll@epri.sgcc.com.cn
  牛萌(1986—)，女，通信作者，高级工程师、博士，主要研究方向：大规模储能系统规划与配置技术。E-mail：niumeng@epri.sgcc.com.cn
  郑伟杰(1982—)，男，高级工程师、博士，主要研究方向：电力系统运行与控制、电力系统仿真、电力电子与电能质量。E-mail：dianlidianzi_@163.com
- 基金信息：
  
  已申请国家发明专利（申请号：202110107504.3）
- DOI：10.7500/AEPS20210322002
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-03-22，
  
  修回日期：2021-07-12，
  
  网络出版日期：2021-09-07，
  
  纸质出版日期：2021-10-10
- 稿件说明：
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刘璐,牛萌,郑伟杰等.考虑内部参数不一致性的储能系统用锂电池组建模[J].电力系统自动化,2021,45(19):15-23.

LIU Lu,NIU Meng,ZHENG Weijie,et al.Modeling of Lithium-ion Battery Packs for Energy Storage System Considering Inconsistency of Internal Battery Parameters[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(19):15-23.
刘璐,牛萌,郑伟杰等.考虑内部参数不一致性的储能系统用锂电池组建模[J].电力系统自动化,2021,45(19):15-23. DOI： 10.7500/AEPS20210322002.

LIU Lu,NIU Meng,ZHENG Weijie,et al.Modeling of Lithium-ion Battery Packs for Energy Storage System Considering Inconsistency of Internal Battery Parameters[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(19):15-23. DOI： 10.7500/AEPS20210322002.

摘要

目前，电化学储能系统建模普遍采用基于电池单体的简单等效模型，成组和系统模型中较少考虑内部电池参数不一致性，低荷电状态（SOC）下仿真误差较大，并且随着储能系统的运行，差异越发明显，难以反映储能电池的实际运行状态。基于锂电池储能电站成组结构，研究影响简单等效模型电压误差的因素及电池单体与电池模块的电压特性关系，分析电池单体间电压差异来源，提出一种串电容等效模型，并以电池单体SOC和电池单体容量为主要差异参数进行电压修正，建立考虑电池串之间不均衡电流的并联模型。仿真结果表明

串电容等效模型相较简单等效模型能够有效提升低SOC状态下模型的精度，为多电池单体串并联组成的电池系统仿真模型提供技术支撑。

Abstract

At present

the modelling of electrochemical energy storage systems generally follows the simple equivalent model based on one battery cell. The inconsistency of internal battery parameters is rarely considered in modelling of packs and systems

which results in large error in battery pack simulation under low state of charge (SOC) conditions

and the error becomes more obvious with the aging of the energy storage system. Based on the structure of the real battery packs in lithium-ion battery packs for energy storage station

this paper analyzes the factors that affect the voltage error of the simple equivalent model and the voltage characteristic connection between battery cells and battery packs

analyzes the causes of voltage differences between battery cells

proposes the series capacitor equivalent model

introduces SOC and capacity of battery cells into voltage correction as the main incentive parameters

and establishes a parallel model considering unbalanced current between battery strings.Simulation result shows that compared to the simplified equivalent model

the proposed model can improve simulation accuracy in low SOC

which provides technology support for battery system simulation models composed by series and parallel battery cells.

关键词

Keywords

references

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