学位论文题目：考虑电池状态辨识与系统故障处理的高压直挂电池储能系统研究

申请人	彭程
学号	021031210005
导师	李睿	教授
答辩地点	智能电网225室
答辩时间	2025年11月16日14:00
答辩委员会	马柯（主席）	教授	欧宝app官方网站下载
	陈敏	教授	浙江大学
	王学华	教授	华中科技大学
	王丰	教授	西安交通大学
	胡海兵	教授	南京航空航天大学

论文简介

随着新能源在能源结构中的占比日益提高，电力系统对储能设施的需求与依赖不断加深。高压直挂电池储能系统采用模块化架构，具备单机容量大、效率高且可直接与中高压电网连接的优势，有利于规模化储能电站的建设与运行。然而，随着系统容量与电压等级的提升，尤其是在连接直流电网的背景下，其运行可靠性面临新的挑战。本研究聚焦于影响系统可靠性的两大核心问题，并提出了相应的解决方法。

1. 电池状态精确辨识难题

高压直挂储能系统电池数量庞大，电池管理系统对海量电芯状态的精确辨识面临挑战。电芯间的参数差异易导致状态辨识失准，引发过充或过放，带来安全隐患。

针对此问题，论文研究了电化学阻抗在线测量方法，提出了基于多频点移频调制的阻抗精准测量技术。该方法通过构建特殊的子模块开关函数序列，调制工作电流，在不影响系统正常运行的前提下，实现了多个频率点阻抗的快速精准测量。进而，研究利用电化学阻抗与电池状态的映射关系，提出了基于阻抗修正等效电路模型参数以及基于阻抗特征频段直接校正电池状态的方法，提升了状态辨识的精度和可解释性，尤其对磷酸铁锂电池等在平台区的状态辨识具有优势。

2. 系统故障处理问题

系统故障可能源于内部（如电池系统、功率转换系统PCS故障）或外部（如网侧故障）。内因故障可能导致子模块电池状态差异增大，降低系统容量利用率；外因故障则可能直接导致PCS损坏。

在故障处理方面，针对内因引发的故障，研究提出了基于桥臂总荷电状态的故障处理方法，适用于载波移相调制的系统，能在故障电池模块切除后快速实现功率重新分配，保持系统均衡。针对外因（网侧故障）引发的过流问题，研究探明了过流机理，通过优化电流路径，设计了三种新型子模块拓扑结构，提升了系统应对网侧故障的能力，同时保持了较低损耗。

本论文围绕高压直挂电池储能系统的电池状态精确辨识和系统故障容错运行两大关键可靠性问题，提出了创新的在线测量方法、状态辨识策略以及故障处理技术，为提升大规模储能系统的安全稳定运行水平提供了重要的理论支持和技术方案。