本发明涉及电化学储能系统，尤其是涉及小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法。
背景技术：
1、目前，风电、光伏发电等新能源发电技术快速发展，而储能系统是解决新能源发电不稳定，增强供电系统稳定性、灵活性的重要方法。随着市场需求与技术发展，储能系统向高系统功率方向发展。在储能系统中，通常会将多个单体电池大规模串并联起来，以满足大功率输出的需求。然而，一方面，每个串联的单体电池组在并联后，会因为特性的差别及变化在内部形成环流，造成能量损失与系统效率降低。另一方面，若成千上万个单体电池中的某一个发生故障，则不仅需要全系统停运检修，而且寻找到相同状态的单体电池替换的难度很大。鉴于采用单体电池大规模串并联来扩充输出功率能力的方法的局限性，大规模的储能系统采用小颗粒度的功率变换装置来直接与小容量储能电池组连接是行之有效的解决方案，即在公共直流母线侧或是公共交流母线侧进行功率汇流以最终实现大功率并网。于是可以实现各种不同新旧程度、不同容量、不同规格特性，甚至是有较大压差的电池组之间的混搭，来构建一个大型储能系统。
2、而小颗粒度多储能单元的架构面临的技术挑战之一就是如何让给定数量的储能电池组及其功率变换器在不同工作点下满足输出功率的同时使所有储能电池组与功率变换器的整体损耗最小化，从而提高小颗粒度多储能单元系统的整体效率。然而，对于一个储能单元而言，功率和电流越小，其储能电池组的效率越高，但其功率变换器的效率则会降低或非线性变化，存在此消彼长的矛盾关系。同时，整体储能系统中多个储能单元之间的功率指令的分配，也会影响各储能单元的损耗和整体系统的损耗。因此，需要建立在满足储能系统总的功率指令条件下的各储能单元功率指令的优化调度策略，实现多储能单元及其内部的储能电池组和功率变换器的整体损耗值最小。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法。
2、为了实现上述目的，本发明提供了小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法，所述方法包括如下步骤：构建由多个小颗粒度的储能单元组成的储能系统；根据所述储能单元的电池信息计算所述储能单元的实时输出功率输出能力，并作为多目标粒子群优化方法的迭代初始值；将所述储能单元的实时功率输出指令作为多目标粒子群优化方法中的粒子，基于所述迭代初始值使用多目标粒子群优化方法来获取所述储能单元的最佳实时功率输出指令组合；根据所述最佳实时功率输出指令组合来优化各个所述储能单元的实时功率输出指令。本发明基于储能电池组和功率变换器的损耗计算模型，使用多目标粒子群优化方法获取使储能系统损耗最低的实时功率输出指令组合，在满足储能系统总功率指令条件下实现系统效率最大化。
3、可选地，所述构建由多个小颗粒度的储能单元组成的储能系统可以通过方案一来实现，所述方案一包括如下步骤：
4、将dc/dc变换器与小容量储能电池组连接形成第一种小颗粒度的储能单元；
5、在直流母线侧对各个所述第一种小颗粒度储能单元进行汇流后，再通过一个大型ac/dc变换器进行并网。
6、可选地，所述构建由多个小颗粒度的储能单元组成的储能系统还可以通过方案二来实现，所述方案二包括如下步骤：
7、采用小功率的ac/dc变换器与小容量储能电池组连接形成第二种小颗粒度的储能单元；
8、在交流母线侧对各个所述第二种小颗粒度储能单元进行汇流后进行并网。
9、可选地，所述将所述储能单元的实时功率输出指令作为多目标粒子群优化方法中的粒子，基于所述迭代初始值使用多目标粒子群优化方法来获取所述储能单元的最佳实时功率输出指令组合包括如下步骤：
10、将所述实时功率输出指令作为多目标粒子群优化方法中的粒子，并基于所述迭代初始值来初始化粒子群；
11、开始迭代时，计算储能系统总损耗目标函数，并基于计算结果更新粒子速度和位置，进而更新当前迭代步的粒子；
12、在同时满足功率能力约束条件、储能系统总功率限制条件和迭代终止条件时终止迭代并输出所述最佳实时功率输出指令组合。
13、可选地，所述储能系统总损耗目标函数满足如下关系：
14、
15、其中，p表示所述储能系统总损耗目标函数，pr为所述储能系统中所有小容量储能电池组的总损耗，pigbtn为所述储能系统中第n个功率变换器的igbt损耗，pdioden为所述储能系统中第n个功率变换器的二极管损耗，n为所述储能系统中的功率变换器数量。
16、可选地，所述储能系统中所有小容量储能电池组的总损耗pr满足如下关系：
17、
18、其中，id为流经第d个所述储能单元的电流，rd为第d个所述储能单元的电池内阻，m为所述储能单元的总数。
19、可选地，所述igbt损耗满足如下关系：
20、
21、其中，pigbt为所述igbt损耗，pcondigbt为igbt导通损耗，psw为igbt开关损耗，m为调制比，vce0为通态压降，i1为基波电流幅值，φ为功率因数角，φ1为基波电流相角，ik为k次谐波电流幅值，φk为k次谐波电流相角，rce为igbt处于放大状态下的导通电阻，ii为i次谐波电流幅值，ij为j次谐波电流幅值，f(i，j)为关于谐波次数的函数，t0为电流周期，a、b和c为系数，fsw为igbt开关频率，iac为交流谐波组合，vdc为直流电压，vnom为直流电压参考值。
22、可选地，所述二极管损耗满足如下关系：
23、
24、其中，pdiode为所述二极管损耗，pconddiode为二极管导通损耗，prec为二极管关断损耗，m为调制比，vf为二极管导通电压，i1为基波电流幅值，φ为功率因数角，φ1为基波电流相角，ik为k次谐波电流幅值，φk为k次谐波电流相角，ron为二极管导通电阻，ii为i次谐波电流幅值，ij为j次谐波电流幅值，f(i，j)为关于谐波次数的函数，t0为电流周期，和为系数，fsw为igbt开关频率，iac为交流谐波组合，vdc为直流电压，vnom为直流电压参考值。
25、可选地，所述功率能力约束条件满足如下关系：
26、pd≤pdmax，
27、其中，pi为第d个所述储能单元的实时功率输出指令，pdmax为第d个所述储能单元能够承载的最大输出功率。
28、可选地，所述储能系统总功率限制条件满足如下关系：
29、
30、其中，m为所述储能单元的总数，pd为第d个所述储能单元的实时功率输出指令，p∑为所述储能系统的总功率指令。
31、综上所述，本发明在构建由多个小颗粒度的储能单元组成的储能系统的基础上，基于多目标粒子群优化方法，使用功率能力约束条件对储能单元分配得到的功率进行约束，保证对各储能单元分配的功率在其可承载的功率能力范围内，避免储能单元电池组过热造成的供电的不可持续性，使用储能系统总功率限制条件为保证储能系统输出总功率等于总功率指令，进而基于储能系统总损耗目标函数在不断的迭代计算中获得使储能系统损耗最低的最佳实时功率输出指令组合，最后根据该最佳实时功率输出指令组合来优化各个储能单元的实时功率输出指令，进而在满足储能系统总功率指令条件下实现系统效率最大化。
1.小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法，其特征在于，所述构建由多个小颗粒度的储能单元组成的储能系统可以通过方案一来实现，所述方案一包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法，其特征在于，所述构建由多个小颗粒度的储能单元组成的储能系统还可以通过方案二来实现，所述方案二包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法，其特征在于，所述将所述储能单元的实时功率输出指令作为多目标粒子群优化方法中的粒子，基于所述迭代初始值使用多目标粒子群优化方法来获取所述储能单元的最佳实时功率输出指令组合包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法，其特征在于，所述储能系统总损耗目标函数满足如下关系：
6.根据权利要求5所述的小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法，其特征在于，所述储能系统中所有小容量储能电池组的总损耗pr满足如下关系：
7.根据权利要求5所述的小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法，其特征在于，所述igbt损耗满足如下关系：
8.根据权利要求5所述的小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法，其特征在于，所述二极管损耗满足如下关系：
9.根据权利要求4所述的小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法，其特征在于，所述功率能力约束条件满足如下关系：
10.根据权利要求4所述的小颗粒度多储能单元的系统优化功率调度方法，其特征在于，所述储能系统总功率限制条件满足如下关系：
