大规模电池储能系统的可扩展最优功率管理

大规模电池储能系统（BESS）凭借其在电气化交通、电网和可再生能源等领域的广泛应用，正助力世界向可持续发展转型。然而，其最优功率管理通常在计算上难以承受。为克服这一挑战，我们在本文中开发了一种可扩展方法。所提方法根据大规模 BESS 组成单体的荷电状态（SoC）、温度和内阻将其划分为多个簇。每个簇由一个代表性模型刻画，该模型近似捕捉其整体 SoC 与温度动态，以及充放电过程中的总体功率损耗。基于这些簇，我们随后构建了滚动时域最优功率控制问题，以最小化功率损耗同时促进 SoC 与温度均衡。基于簇的功率优化将决定每个簇的功率配额，然后每个簇在组成单体间分配该配额。由于簇的数量远少于单体数量，所提方法显著降低了计算成本，使最优功率管理可扩展至大规模 BESS。我们进行了大量仿真来评估所提方法。所得结果表明，与传统的单体级优化相比，小规模 BESS 的计算开销减少超过 60%，大规模 BESS 减少 98%。基于 20 单体原型的实验验证进一步证明了其有效性和实用性。