電能儲能系統技術方案

本發明專利技術公開了一種電能儲能系統包括控制系統和相電路，每相電路包括順次級聯的多個子系統，子系統包括：電池電容組；橋式變流模塊；電池電容監測管理模塊用于監測每節儲能電池電容的工作狀態，還用于響應均衡控制信號均衡電池電容組內各節電池電容的電量；控制器，對橋式變流模塊、電池電容監測管理模塊進行控制。各個子系統中的控制器根據控制系統的控制信號控制各自子系統的工作狀態。由此，減小了電池電容組中偏差最大的電池電容對儲能系統中的電池電容系統的儲能性能帶來的不利影響，為電能儲能系統的高效、可靠、安全工作帶來了保障。保障。保障。

【技術實現步驟摘要】
電能儲能系統


[0001]本專利技術涉及儲能
，具體涉及一種電能儲能系統。

技術介紹

[0002]在現有的電能儲能系統中，大多采用多個串并回路組成的集中式電池組，串聯的電池數量較多，因此，個別電池的缺陷可能會導致整個電池組故障，甚至使儲能系統燃燒爆炸，電池的壽命和安全性存在重大隱患。
[0003]對于串聯了多節電池的電池組，當容量最低的電池達到過壓限值時，將停止整個電池組的充電過程，而此時，其它電池可能尚未充滿電，也就是儲能系統沒有達到最大允許的容量；同樣，當最低充電量的電池達到過放限值時，整個電池組停止工作，而此時，電池組中仍然有能量可為電網供電，但是出于安全原因，儲能系統不能繼續放電。由此可見，對于串聯了多節電池的電池系統，電池組中最弱的電池支配著整個電池系統的性能，制約了儲能系統的利用率。
[0004]目前的級聯多電平儲能系統研究，其每個子模塊連接的電池系統，也是由400
?
500節電池串聯組成，如此多的串聯電池數量導致常規的均衡電路(一般只能連接和均衡十多節電池)無法實現每一節電池間電量的有效均衡。
[0005]因此現有的儲能技術無法滿足儲能高效均衡的要求。對于級聯多電平的儲能系統，常規的級聯多電平采用移相PWM、最近電平逼近等調制控制策略并不能滿足要求，因此需要新的控制解決方案。

技術實現思路

[0006]基于上述現狀，本專利技術的主要目的在于提供一種電池電容儲能系統及實現電池電容電量均衡的方法，以有效均衡電池電容之間的電量，以提高整個儲能系統的利用率和安全性。
[0007]為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：
[0008]一種電能儲能系統，包括單相或三相電路，其特征在于，包括控制系統和相電路，每相電路包括順次級聯的多個子系統，子系統包括：
[0009]電池電容組，由N節儲能電池電容串聯得到，用于存儲電網輸出的電能，N為大于或等于2的整數；
[0010]橋式變流模塊，用于將交流電能轉化為直流電能，以存儲至電池電容組，或者將電池電容組輸出的電能轉化為交流電能，并入電網；橋式變流模塊具有交流側和直流側，交流側用于將子系統串接于多個子系統中，直流側用于連接電池電容組；
[0011]電池電容監測管理模塊，連接至電池電容組，電池電容監測管理模塊用于監測儲能電池電容的電壓和溫度，還用于響應均衡控制信號均衡電池電容組內各節電池電容的電量；
[0012]控制器，與橋式變流模塊和電池電容監測管理模塊的控制端均連接，能夠接收電
池電容監測管理模塊監測到的儲能電池電容電壓和溫度信息，并對橋式變流模塊和電池電容監測管理模塊進行控制；
[0013]控制系統分別與各個子系統中的控制器進行數據交互，獲取各個子系統的數據至少包括各個子系統所連接電池電容組的荷電量SOC數據和電壓數據，各個子系統中的控制器根據控制系統的控制命令控制各自子系統中的橋式變流模塊，以控制各個子系統的工作狀態；
[0014]控制系統根據儲能系統某時刻所需要輸出的交流電壓的實時值和各個子系統電池電容組的SOC值和電壓值來選擇投入的子系統；控制系統根據需要投入的子系統處于充電還是放電的狀態來選擇目標數量的子系統進入投入狀態，未被選擇投入的其它子系統則進入旁路狀態；當投入的子系統處于充電狀態時，控制系統優先選擇電池電容組SOC較低的子系統進入投入狀態，且這些子系統電池電容組電壓值之和需要最為接近所需要輸出的交流電壓的值；當需要投入的子系統處于放電狀態時，優先選擇電池電容組SOC較高的子系統進入投入狀態，且這些子系統電池電容組電壓值之和需要最為接近所需要輸出的交流電壓的值。
[0015]可選地，當需要投入的子系統處于充電狀態且對電網的輸出電壓為正時，控制系統按照電池電容組SOC值由低到高的順序選擇目標數量的子系統挪入投入隊列，以進入投入狀態，未被選擇投入的其它子系統則進入旁路狀態；其中，被選擇挪入投入隊列的子系統滿足：其中，為對電網的輸出電壓，∑U1為投入隊列中的子系統的正向總電壓，為級聯的多個子系統的平均電壓，k為常系數，0＜k＜1。
[0016]可選地，當需要投入的子系統處于充電狀態且對電網的輸出電壓為負時，控制系統按照電池電容組SOC值由低到高的順序選擇目標數量的子系統挪入投入隊列，以進入投入狀態，未被選擇投入的其它子系統則進入旁路狀態；其中，被選擇挪入投入隊列的子系統滿足：其中，為對電網的輸出電壓，∑U2為投入隊列中的子系統的正向總電壓，為級聯的多個子系統的平均電壓，k為常系數，0＜k＜1。
[0017]可選地，當需要投入的子系統處于放電狀態且對電網的輸出電壓為正時，控制系統按照電池電容組SOC值由高到低的順序選擇目標數量的子系統挪入投入隊列，以進入投入狀態，未被選擇投入的其它子系統則進入旁路狀態；其中，被選擇挪入投入隊列的子系統滿足：其中，為對電網的輸出電壓，∑U3為投入隊列中的子系統的正向總電壓，為級聯的多個子系統的平均電壓，k為常系數，0＜k＜1。
[0018]可選地，當需要投入的子系統處于放電狀態且對電網的輸出電壓為負時，控制系統按照電池電容組SOC值由高到低的順序選擇目標數量的子系統挪入投入隊列，以進入投入狀態，未被選擇投入的其它子系統則進入旁路狀態；其中，被選擇挪入投入隊列的子系統滿足：其中，為對電網的輸出電壓，∑U4為投入隊列中的子系統的正向總電壓，為級聯的多個子系統的平均電壓，k為常系數，0＜k＜1。
[0019]可選地，電池電容監測管理模塊包括：電壓溫度監測電路，用于監測儲能電池電容的溫度和電壓；
[0020]當子系統的電池電容組的儲能電池電容溫度超過一定閾值，或子系統的電池電容組的任一節電池電容電壓超過上限閾值或低于下限閾值，子系統控制器輸出或經控制系統決策后輸出子系統旁路控制信號，以使子系統橋式變流模塊響應旁路控制信號短接與電網連接的交流側，以隔離電網和電池電容組；當某個子系統異常旁路時，如果剩余子系統數量仍然滿足儲能系統運行的要求，儲能系統的控制系統控制剩余子系統保持運行。
[0021]可選地，電池電容監測管理模塊包括：N個均衡單元，N個均衡單元與N節儲能電池電容一一對應；
[0022]各個均衡單元的兩個輸入端連接在各自對應的儲能電池電容的正負極，均衡單元的兩個輸出端連接至所在電池電容組的正、負極；當第i節儲能電池電容正負極電壓與其它電池電容電壓的偏差超過預設閾值時，控制器向第i個均衡單元輸出均衡控制信號；第i個均衡單元通過輸入端將第i節儲能電池電容的電能，與第i節儲能電池電容所在的電池電容組的電能進行交換，其中，1≤i≤N。
[0023]可選地，電能儲能系統為單相或三相電路儲能系統；
[0024]橋式變流模塊由全橋變流器實現；
[0025]每相電路包括一個順次級聯了多個子系統的橋臂，其中，每個子系統交流側的兩個交流接入端分別與相鄰的子系統交流側的兩個交流接入端串聯；首個子系統的第一端連接交流電網的一相接入點，多個子系統之間和/或首個子系統的第一端與交流電本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種電能儲能系統，包括單相或三相電路，其特征在于，包括控制系統(300)和相電路，每相電路包括順次級聯的多個子系統，所述子系統包括：電池電容組(1)，由N節儲能電池電容串聯得到，用于存儲電網輸出的電能，N為大于或等于2的整數；橋式變流模塊(2)，用于將交流電能轉化為直流電能，以存儲至所述電池電容組(1)，或者將所述電池電容組(1)輸出的電能轉化為交流電能，并入電網；所述橋式變流模塊(2)具有交流側和直流側，所述交流側用于將子系統串接于多個子系統中，所述直流側用于連接電池電容組(1)；電池電容監測管理模塊(3)，連接至所述電池電容組(1)，所述電池電容監測管理模塊(3)用于監測儲能電池電容的電壓和溫度，還用于響應均衡控制信號均衡所述電池電容組(1)內各節電池電容的電量；控制器(4)，與所述橋式變流模塊(2)和所述電池電容監測管理模塊(3)的控制端均連接，能夠接收所述電池電容監測管理模塊(3)監測到的儲能電池電容電壓和溫度信息，并對所述橋式變流模塊(2)和所述電池電容監測管理模塊(3)進行控制；所述控制系統(300)分別與各個子系統中的控制器(4)進行數據交互，獲取各個子系統的數據至少包括各個子系統所連接電池電容組(1)的荷電量SOC數據和電壓數據，各個子系統中的控制器(4)根據所述控制系統(300)的控制命令控制各自子系統中的橋式變流模塊(2)，以控制各個子系統的工作狀態；所述控制系統(300)根據儲能系統某時刻所需要輸出的交流電壓的實時值和各個子系統電池電容組(1)的SOC值和電壓值來選擇投入的子系統；所述控制系統(300)根據需要投入的子系統處于充電還是放電的狀態來選擇目標數量的子系統進入投入狀態，未被選擇投入的其它子系統則進入旁路狀態；當投入的子系統處于充電狀態時，所述控制系統(300)優先選擇電池電容組(1)SOC較低的子系統進入投入狀態，且這些子系統電池電容組(1)電壓值之和需要最為接近所需要輸出的交流電壓的值；當需要投入的子系統處于放電狀態時，優先選擇電池電容組(1)SOC較高的子系統進入投入狀態，且這些子系統電池電容組(1)電壓值之和需要最為接近所需要輸出的交流電壓的值。2.如權利要求1所述的電能儲能系統，其特征在于，當需要投入的子系統處于充電狀態且對電網的輸出電壓為正時，所述控制系統(300)按照電池電容組SOC值由低到高的順序選擇目標數量的子系統挪入投入隊列，以進入投入狀態，未被選擇投入的其它子系統則進入旁路狀態；其中，被選擇挪入投入隊列的子系統滿足：其中，為對電網的輸出電壓，∑U1為投入隊列中的子系統的正向總電壓，為所述級聯的多個子系統的平均電壓，k為常系數，0＜k＜1。3.如權利要求1所述的電能儲能系統，其特征在于，當需要投入的子系統處于充電狀態且對電網的輸出電壓為負時，所述控制系統(300)按照電池電容組SOC值由低到高的順序選擇目標數量的子系統挪入投入隊列，以進入投入狀態，未被選擇投入的其它子系統則進入旁路狀態；其中，被選擇挪入投入隊列的子系統滿足：其中，U0?
為對電網的輸出電壓，∑U2為投入隊列中的子系統的正向總電壓，為所述級聯的多個子系統的平
均電壓，k為常系數，0＜k＜1。4.如權利要求1所述的電能儲能系統，其特征在于，當需要投入的子系統處于放電狀態且對電網的輸出電壓為正時，所述控制系統(300)按照電池電容組SOC值由高到低的順序選擇目標數量的子系統挪入投入隊列，以進入投入狀態，未被選擇投入的其它子系統則進入旁路狀態；其中，被選擇挪入投入隊列的子系統滿足：其中，為對電網的輸出電壓，∑U3為投入隊列中的子系統的正向總電壓，為所述級聯的多個子系統的平均電壓，k為常系數，0＜k＜1。5.如權利要求1所述的電能儲能系統，其特征在于，當需要投入的子系統處于放電狀態且對電網的輸出電壓為負時，所述控制系...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮亞東，陳勇，朱繼紅，李秋華，陳永奎，陳永，
申請(專利權)人：南京合智電力科技有限公司，
類型：發明
國別省市：