随着保护环境、节能减排得到全球各国的积极响应,风力发电、太阳能发电等新能源技术得到了不断的发展与运用。然而风电等可再生能源具有间歇性和波动性,影响电力系统的稳定。为提高电力系统稳定性,有必要加强对储能技术的研究。在电力系统中接入储能电站,可以有效提高系统的可靠性和稳定性。近年来,储能技术,尤其是电池储能技术,得到了快速的发展。大规模电池储能系统具有容量大、配置灵活、环保等优点,起到消纳新能源发电和削峰填谷的作用。电池管理系统(Battery Management System,BMS)对储能电池进行实时监测、安全预警、能量管理、电量均衡,是储能电站正常稳定运行的“安全管家”。电池荷电状态(State of Charge,SOC)是电池最重要的状态量之一,SOC估算是BMS运行的前提,也是其它电池管理算法的基础。单体电池电压等级低、容量小,为了满足储能系统高电压、大功率的需求,需要将电池单体串、并联构成电池组。电池组在使用过程中会产生不一致现象,使电池组的可用容量降低、循环寿命减少,造成电池过充过放引起火灾事故,电池均衡技术则是解决这一问题的有效手段。在此背景下,本课题针对储能BMS中的SOC估算与主动均衡这两项关键技术展开研究。本文以磷酸铁锂电池为研究对象,首先分析了锂离子电池工作原理,在搭建的电池测试平台上对锂离子电池进行了充放电实验,完成了对实验数据的分析整理,得出温度、充放电倍率等因素与SOC之间的关系,为后续SOC估算提供了依据。其次,建立基于极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的电池SOC估算模型,设计不同温度下锂电池的充放电实验,提取实验数据对模型进行训练,并进行仿真验证。结果表明该模型可以有效降低估算精度,估算误差在2%以内。然后,对电池组产生不一致性的原因进行了分析,并选取电池SOC为均衡变量,对电池模组间和电池模组内的多层级均衡过程进行了阐述,设计模组内的电池均衡系统结构,以双向正激变换器作为能量转移电路拓扑,结合开关矩阵的选通作用,实现单体电池与电池组之间的能量转移。设计模糊控制器控制均衡电流,提出一种基于聚类分析的电池组均衡控制策略。通过对18650电池组进行均衡实验,验证了本文所提均衡控制策略。最后,对电池均衡系统的主要模块的电路原理进行了分析,对软件控制流程进行了介绍,在此基础上设计实验对均衡系统进行测试和方案验证。