一种混合开关电容和开关电感的新型均衡电路

范元亮， 吴 涵， 徐梦然， 黄建业， 林 爽， 刘冰倩

(1. 国网福建省电力有限公司电力科学研究院， 福建 福州 350007；2. 福建省高供电可靠性配电技术企业重点实验室， 福建 福州 350007；3. 广东工业大学自动化学院， 广东 广州 510006)

1 引言

随着新能源的大规模开发，电网需要大量的储能系统来平抑新能源的功率波动。锂离子电池和超级电容等电压源型储能元件，是目前主要的储能设备[1]。由于单个储能元件的电压较小，通常需要将多个储能元件串联，以满足电网或负载的电压要求[2]。由于生产工艺的原因，多个储能元件之间的特性存在差异，这些差异会随着储能元件的老化逐步扩大。对于由多个储能元件串联而成的储能系统，当某个元件达到满充状态后，整个储能系统必须停止充电，以保证所有储能元件的安全运行；当某个储能元件电量放空后，整个储能系统也必须停止放电，以保证所有储能元件的寿命。因此，整个储能系统的有效容量，实际上是由其中性能最差的储能元件决定的，严重影响储能系统的使用效率[3]。

针对上述问题，国内外学者对储能系统的均衡方法进行了广泛研究。目前，储能系统的均衡方法主要分为被动均衡和主动均衡[4]。被动均衡是利用电阻消耗储能元件中的多余电能，从而实现各个储能元件的电能趋于一致。这种方法结构简单，成本较低，但会伴随大量的电能损耗，效率较低，同时存在热管理的问题[5]。主动均衡是利用电感、电容、开关等元件，将电能从电压高的元件向电压低的元件传递，能量效率高，得到广泛应用[6-9]。……