Coordinated Operation Strategy for Dynamic Reconfigurable Battery Network and Power Conversion System

WANG Songtao; WANG Jinyu; ZHOU Yanglin; HAN Chenhui; AN Xianglin; CI Song; ZHANG Chengjie

doi:10.7500/AEPS20250801003

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Coordinated Operation Strategy for Dynamic Reconfigurable Battery Network and Power Conversion System

Engineering Application | 更新时间：2026-09-22

- Coordinated Operation Strategy for Dynamic Reconfigurable Battery Network and Power Conversion System
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Issue 18, Pages: 212-222(2026)
- 作者机构：
  
  1.西安交通大学电气工程学院，陕西省西安市 710000
  2.新型电力系统运行与控制全国重点实验室（清华大学），北京市 100084
  3.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
  4.华电内蒙古能源有限公司，内蒙古自治区呼和浩特市 010010
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the National Key Research and Development Program of China(2023YFB2407903);China Huadian Corporation Limited(CHT-GF-FW-2024-020)
- DOI：10.7500/AEPS20250801003
  CLC：
- Received：01 August 2025，
  
  Revised：2026-01-09，
  
  Online First：14 May 2026，
  
  Published：25 September 2026
- 稿件说明：
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王松涛,王金玉,周杨林等.动态可重构电池网络与储能变流器协同运行策略[J].电力系统自动化,2026,50(18):212-222.

WANG Songtao,WANG Jinyu,ZHOU Yanglin,et al.Coordinated Operation Strategy for Dynamic Reconfigurable Battery Network and Power Conversion System[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(18):212-222.
王松涛,王金玉,周杨林等.动态可重构电池网络与储能变流器协同运行策略[J].电力系统自动化,2026,50(18):212-222. DOI： 10.7500/AEPS20250801003.

WANG Songtao,WANG Jinyu,ZHOU Yanglin,et al.Coordinated Operation Strategy for Dynamic Reconfigurable Battery Network and Power Conversion System[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(18):212-222. DOI： 10.7500/AEPS20250801003.

摘要

区别于传统电池储能系统，动态可重构电池储能系统中众多状态各异的电池模组利用电力电子开关组合在一起，通过开关控制各模组接入方式，实现灵活的电池系统内部拓扑动态重构，调整各模组运行状态，保障电池系统的安全、高效运行。不同拓扑重构方式下的电池系统能够与外界交互的电气量（包括电压、电流和功率）不同，进而对外界的支撑能力也呈现明显差异。为了充分发挥动态可重构电池储能系统灵活运行优势，同时最大程度支撑用能主体，文中提出一种动态可重构电池网络与储能变流器双向交互协同运行策略，将可重构电池网络与储能变流器运行需求分为6种典型工况，通过两者信息互联互通和状态柔性协同，实现每种工况下的最佳性能匹配。基于MATLAB/Simulink搭建了详细仿真模型，验证了所有工况下所提控制策略的有效性。

Abstract

Different from traditional battery energy storage systems

the dynamic reconfigurable battery energy storage system (DRBESS) consists of numerous battery modules with varying states

which are connected via power electronic switches. By controlling the access mode of each module via switches

flexible dynamic reconfiguration of the internal topology is achieved

thereby adjusting the operating condition of each module and ensuring safe and efficient system operation. Under different reconfiguration topologies

the battery system exhibits different exchangeable electrical quantities (including voltage

current

and power)

leading to significant variations in its external support capability. To fully leverage the flexible operation advantages of the DRBESS while maximizing support to the energy-consuming entities

this paper proposes a bidirectional interactive coordinated operation strategy between the dynamic reconfigurable battery network (DRBN) and the power conversion system (PCS). The operational requirements of the reconfigurable battery network and the PCS are classified into six typical operating conditions. Through information interconnection and flexible state coordination between the two sides

optimal performance matching under each condition is achieved. A detailed simulation model is built based on MATLAB/Simulink

and effectiveness of the proposed control strategy under all operating conditions is verified.

关键词

Keywords

references

Fan Q ， Guo Z Z ， Ye R L ， et al . An optimal scheduling method for renewable energy system with pumped storage station ［C］// 2017 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo， Asia-Pacific （ITEC Asia-Pacific）， 2017 ： 1 - 6 .

严干贵，李永越，沙千理，等 . 基于改进自适应完备集合经验模态分解的混合储能辅助火电机组调频的协同控制策略［J］. 电网技术， 2026 ， 50 （ 1 ）： 210 - 220 .

Yan Gangui ， Li Yongyue ， Sha Qianli ， et al . Cooperative control strategy for frequency modulation of hybrid energy storage assisted thermal power units based on improved adaptive complete set empircal mode decomposition ［J］. Power System Technology ， 2026 ， 50 （ 1 ）： 210 - 220 .

郝俊红，冯晓龙，杨云溪，等 . 分布式换能系统的概念、架构与规划分析［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 10 ）： 3885 - 3896 .

Hao Junhong ， Feng Xiaolong ， Yang Yunxi ， et al . Conception， architecture and planning analysis of distributed energy conversion system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 10 ）： 3885 - 3896 .

Calero F ， Cañizares C A ， Bhattacharya K ， et al . A review of modeling and applications of energy storage systems in power grids ［J］. Proceedings of the IEEE ， 2023 ， 111 （ 7 ）： 806 - 831 .

Farivar G G ， Manalastas W ， Tafti H D ， et al . Grid-connected energy storage systems： state-of-the-art and emerging technologies ［J］. Proceedings of the IEEE ， 2023 ， 111 （ 4 ）： 397 - 420 .

李建林，邹菲，游洪灏，等 . 构网型储能变流器自适应低电压穿越控制策略［J］. 电工技术学报， 2025 ， 40 （ 9 ）： 2724 - 2737 .

Li Jianlin ， Zou Fei ， You Honghao ， et al . Adaptive low-voltage ride-through control strategy of grid-forming energy storage converter ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2025 ， 40 （ 9 ）： 2724 - 2737 .

Wen J W ， Yu Y ， Chen C H . A review on lithium-ion batteries safety issues： existing problems and possible solutions ［J］. Materials Express ， 2012 ， 2 （ 3 ）： 197 - 212 .

程曹阳，杨知方，余娟，等 . 面向全场景安全的储能投资高效规划方法［J］. 电工技术学报， 2025 ， 40 （ 1 ）： 64 - 79 .

Cheng Caoyang ， Yang Zhifang ， Yu Juan ， et al . An efficient method for energy storage planning considering full-scenario security ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2025 ， 40 （ 1 ）： 64 - 79 .

孙振宇，王震坡，刘鹏，等 . 新能源汽车动力电池系统故障诊断研究综述［J］. 机械工程学报， 2021 ， 57 （ 14 ）： 87 - 104 .

Sun Zhenyu ， Wang Zhenpo ， Liu Peng ， et al . Overview of fault diagnosis in new energy vehicle power battery system ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2021 ， 57 （ 14 ）： 87 - 104 .

Hu X S ， Deng X C ， Wang F ， et al . A review of second-life lithium-ion batteries for stationary energy storage applications ［J］. Proceedings of the IEEE ， 2022 ， 110 （ 6 ）： 735 - 753 .

张献，黄飞鹏，罗耀辉，等 . 结构功能一体化储能系统监测与管理综述［J］. 电工技术学报， 2025 ， 40 （ 24 ）： 8136 - 8155 .

Zhang Xian ， Huang Feipeng ， Luo Yaohui ， et al . Overview of energy storage system monitoring and management based on structural-functional integration ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2025 ， 40 （ 24 ）： 8136 - 8155 .

李香龙，刘秀兰，郭晨，等 . 基于数字能量交换系统的动力电池无损梯次利用储能技术研究［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 16 ）： 5848 - 5857 .

Li Xianglong ， Liu Xiulan ， Guo Chen ， et al . Energy and economic efficiency of li-ion battery packs re-used in stationary energy storage application ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 16 ）： 5848 - 5857 .

Lin N ， Ci S ， Wu D L ， et al . An optimization framework for dynamically reconfigurable battery systems ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2018 ， 33 （ 4 ）： 1669 - 1676 .

慈松，张从佳，刘宝昌，等 . 动态可重构电池储能技术：原理与应用［J］. 储能科学与技术， 2023 ， 12 （ 11 ）： 3445 - 3455 .

Ci Song ， Zhang Congjia ， Liu Baochang ， et al . Dynamic reconfigurable battery energy storage technology： principle and application ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2023 ， 12 （ 11 ）： 3445 - 3455 .

慈松，张从佳，周杨林，等 . 基于动态可重构电池网络的大规模退役动力电池梯次利用储能系统运行性能评估［J］. 全球能源互联网， 2024 ， 7 （ 2 ）： 136 - 144 .

Ci Song ， Zhang Congjia ， Zhou Yanglin ， et al . Operational performance evaluation of large-scale second-life battery cascade utilization energy storage systems based on dynamic reconfigurable battery networks ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2024 ， 7 （ 2 ）： 136 - 144 .

张从佳，施敏达，徐晨，等 . 基于动态可重构电池网络的储能系统本质安全机制及实例分析［J］. 储能科学与技术， 2022 ， 11 （ 8 ）： 2442 - 2451 .

Zhang Congjia ， Shi Minda ， Xu Chen ， et al . Intrinsic safety mechanism and case analysis of energy storage systems based on dynamically reconfigurable battery network ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2022 ， 11 （ 8 ）： 2442 - 2451 .

王子毅，朱承治，周杨林，等 . 基于动态可重构电池网络的OCV-SOC在线估计［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2919 - 2928 .

Wang Ziyi ， Zhu Chengzhi ， Zhou Yanglin ， et al . OCV-SOC estimation based on dynamic reconfigurable battery network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2919 - 2928 .

陈爱琢，张从佳，周杨林，等 . 基于动态可重构电池网络状态空间模型的电池荷电状态估计［J］. 中国电机工程学报， 2025 ， 45 （ 1 ）： 396 - 407 .

Chen Aizhuo ， Zhang Congjia ， Zhou Yanglin ， et al . Battery state of charge estimation based on the dynamic reconfigurable battery network state space model ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2025 ， 45 （ 1 ）： 396 - 407 .

陈爱琢，林恩德，周杨林，等 . 面向动态可重构电池网络的锂离子电池电路模型参数估计方法［J］. 中国电机工程学报， 2025 ， 45 （ 9 ）： 3484 - 3492 .

Chen Aizuo ， Lin Ende ， Zhou Yanglin ， et al . Parameters estimation method of circuit model for lithium-ion batteries in dynamic reconfigurable battery networks ［J］. Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering ， 2025 ， 45 （ 9 ）： 3484 - 3492 .

Yang F ， Gao F ， Liu B C ， et al . An adaptive control framework for dynamically reconfigurable battery systems based on deep reinforcement learning ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2022 ， 69 （ 12 ）： 12980 - 12987 .

Zhang C ， Zhou Y ， Kang C et al . A digital battery energy storage system based on dynamic reconfigurable network： a real case study ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2025 ， 40 （ 4 ）： 2805 - 2818 .

刘鸿鹏，张梦媛，安春光，等 . 考虑老化与积灰影响的电动汽车充电模块功率器件寿命预测［J］. 电气工程学报， 2024 ， 19 （ 2 ）： 288 - 296 .

Liu Hongpeng ， Zhang Mengyuan ， An Chunguang ， et al . Life prediction of power devices in electric vehicle charging module considering the effects of aging and dust accumulation ［J］. Journal of Electrical Engineering ， 2024 ， 19 （ 2 ）： 288 - 296 .

张宇隆，黄凯，黄以明，等 . 车规SiC MOSFET极限寿命评估后漏电失效机理［J］. 电力电子技术， 2021 ， 55 （ 12 ）： 40 - 42 .

Zhang Yulong ， Huang Kai ， Huang Yiming ， et al . Leakage failure mechanism of automotive SiC MOSFET after limit life test ［J］. Power Electronics ， 2021 ， 55 （ 12 ）： 40 - 42 .

Ghaeminezhad N ， Ouyang Q ， Hu X S ， et al . Active cell equalization topologies analysis for battery packs： a systematic review ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2021 ， 36 （ 8 ）： 9119 - 9135 .

Jiang B W ， Liu Y J ， Huang X L ， et al . A new battery active balancing method with supercapacitor considering regeneration process ［C］// IECON 2020 the 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society ， 2020 .

Song S X ， Yin H Y ， Zhang P F ， et al . Active equalization circuit and control design of series battery pack based on single inductance ［C］// 2021 IEEE 5th Conference on Energy Internet and Energy System Integration （EI2）， 2021 .

Chen Y ， Lin E D ， Zhou Y L ， et al . Transient analysis in dynamic reconfigurable battery system ［C］// 2022 IEEE International Conference on Power Systems Technology （POWERCON）， 2022 .

Zhu H Y ， Wang J Y ， Luo L Z ， et al . Research on droop control of power conversion system based on dynamic reconfigurable battery system ［J］. IET Conference Proceedings ， 2025 ， 2024 （ 6 ）： 1287 - 1293 .

Chen A Z ， Zhou Y L ， Tang B J ， et al . Dynamic battery topology construction methods for large-scale reconfigurable battery networks ［C］// 2022 IEEE International Conference on Power Systems Technology （POWERCON）， 2022 .

叶晖，李爱魁，田刚领，等 . 考虑能量效率和SOC均衡的电池储能电站双层功率分配策略［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 13 ）： 5185 - 5195 .

Ye Hui ， Li Aikui ， Tian Gangling ， et al . Double-layer power distribution strategy for battery storage power station considering energy efficiency and state-of-charge balance ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 13 ）： 5185 - 5195 .

李建林，卢冠铭，游洪灏，等 . 基于改进LADRC的构网型储能调频控制策略研究［J］. 电力系统保护与控制， 2024 ， 52 （ 15 ）： 142 - 154 .

Li Jianlin ， Lu Guanming ， You Honghao ， et al . Frequency regulation control strategy for grid-forming energy storage based on improved LADRC ［J］. Power System Protection and Control ， 2024 ， 52 （ 15 ）： 142 - 154 .

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