A Multi-time Scale Simulation Method for Battery Energy Storage Systems Based on Multi-layer Dynamic Circuit Modules

TAN Fucheng; LIN Yunzhi; ZHANG Guozheng; SONG Xinli; DAI Hanyang; YE Xiaohui

doi:10.20204/j.sp.2026.04012

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A Multi-time Scale Simulation Method for Battery Energy Storage Systems Based on Multi-layer Dynamic Circuit Modules

更新时间：2026-04-20

- A Multi-time Scale Simulation Method for Battery Energy Storage Systems Based on Multi-layer Dynamic Circuit Modules
- Vol. 54, Issue 4, Pages: 95-102(2026)
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- DOI：10.20204/j.sp.2026.04012
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- Published：2026
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谭福成,林云志,张国政,宋新立,戴汉扬,叶小晖.基于多层动态回路模块的电池储能系统多时间尺度仿真方法[J].智慧电力,2026,54(4):95-102.

doi:10.20204/j.sp.2026.04012
谭福成,林云志,张国政,宋新立,戴汉扬,叶小晖.基于多层动态回路模块的电池储能系统多时间尺度仿真方法[J].智慧电力,2026,54(4):95-102. DOI： 10.20204/j.sp.2026.04012.

doi:10.20204/j.sp.2026.04012 DOI：

摘要

针对电池储能系统（BESS）中单体参数离散与多时间尺度耦合效应导致建模精度与计算效率难以兼顾的问题，提出一种基于多层动态回路模块的电池储能系统多时间尺度仿真方法。该方法综合锂离子电池电-热-老化耦合特性、参数不一致特性以及电池管理系统（BMS）荷电状态（SOC）均衡控制策略，构建多时间尺度精细化模型，并通过四阶Runge-Kutta数值积分实现微分项的动态化处理，提出多层回路电流求解方法。仿真分析表明，该方法能够准确刻画电池储能系统运行过程中的电、热、老化特性及单体不一致性效应，并在保证精度的前提下显著提升计算效率。

Abstract

To address the challenge of balancing modeling accuracy and computational efficiency in battery energy storage systems (BESS) caused by cell parameter dispersion and multi-timescale coupling effects

this paper proposes a multi-time scale simulation method for BESS based on multi-layer dynamic circuit modules. This method comprehensively considers the electro-thermal-aging coupling characteristics of lithium-ion batteries

cell inconsistency

and the state of charge (SOC) equalization control strategy of the battery management system (BMS) to construct a refined multi-time scale model. It realizes the dynamic treatment of differential terms through fourth-order Runge-Kutta numerical integration and proposes a solution method for multi-layer loop currents. Simulation analysis demonstrates that the proposed method accurately characterizes the electrical

thermal

and aging behaviors

as well as cell inconsistency effects during BESS operation

while significantly improving computational efficiency without compromising accuracy.

关键词

Keywords

references

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