隐私保护下跨域电池储能系统智能均衡控制策略

基于通信信道的跨域电池储能系统(BESSs)技术在现代智能电网的运行中发挥着重要作用，每个参与的BESS互动过程中存在泄露敏感消息的高风险问题，攻击者利用所窃取的重要信息更容易引发电网崩溃、BESS热失控等严重后果。因此，为解决多源直流微电网中区域互联多储能系统的安全控制问题，本文提出了一种新型的均衡管理策略，采用改进的分布式共识算法模型，通过满足荷电状态(SOC)相对变化率的约束以实现BESS间的一致性，在满足总体功率需求的同时优化各BESS的能量负载。此外，在各BESS通讯过程中引入差分隐私保护机制，避免窃听者获取准确的系统信息，进一步地提出了一种多级隐私保护框架，适应BESSs不同阶段的充放电场景。最后，本文使用Matlab软件进行了仿真实验，结果表明可以使BESS能量利用时间延长66.98%，并且在保证均衡效果的前提下也具有一定隐私保护效果。

新能源技术的发展和突破对于解决能源和环境问题有着不言而喻的地位，因此能源的储存也是新型能源技术进一步发展的重要一环[1] [2] [3]。通常，跨域直流微电网的物理层通常由大量可调度或不可调度的发电设备和负荷组成，如常规发电机、BESSs、风力涡轮机和需求单元等；信息层主要由传感器测量设备、数据采集系统、数据存储系统、专用通信网络和管理控制软件组成[4]。跨域储能系统通过利用分布式控制模型和先进的通信技术，实现了在某些物理约束下BESSs 和用电负荷之间的精确能量调度。

然而在实际应用中， 每个BESS 在制造过程中都可能会出现微小的差异， 包括容量、内阻和老化速度等， 这些差异会随着充放电循环的进行而逐渐放大， 如果不进行均衡控制， 这会导致当前区域总体容量减少， 降低能量使用效率。因此，均衡管理对于跨域储能模型提高能量利用率和避免寿命减少尤其重要[5] [6]。

现有的BESSs 均衡控制模型主要分为集中式策略和分布式策略， 随着BESSs 规模的扩大和数据量的指数级增长，需要收集系统中所有通信单元信息的集中式能量管理策略已不再适用。相比之下，分布式策略仅利用本地交互信息就能完成复杂的调度任务，在安全性、可扩展性、计算效率等方面表现出独特的优势，因此，分布式能源管理更适合跨域直流微电网系统中BESS 均衡控制[3] [7]。Xing 等人[8]研究了有限通信带宽的微电网控制问题，提出了一种分布式迭代事件触发控制方案，与连续时间反馈控制相比，有效地降低了控制器更新频率，实现均衡控制下的最佳负荷分担。Hoang 等人[9]引入了虚拟额定功率的概念， 在不考虑线路电阻差异的情况下， 根据SOC 级别和虚拟额定功率实现了精确的功率共享。

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