CN109412186A - 一种储能变流集控链 - Google Patents

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CN109412186A CN201811578940.3A CN201811578940A CN109412186A CN 109412186 A CN109412186 A CN 109412186A CN 201811578940 A CN201811578940 A CN 201811578940A CN 109412186 A CN109412186 A CN 109412186A
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郭磊
李嘉琨
糜晓宇
丁世嘉
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means

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Abstract

本发明提供了一种储能变流集控链,涉及储能技术领域。该储能变流集控链包括控制器、多个DC/DC模块、多个储能装置以及DC/AC模块,每个储能装置均与一个DC/DC模块电连接,多个DC/DC模块均与DC/AC模块电连接,控制器分别与DC/DC模块、储能装置以及DC/AC模块电连接,控制器用于实时获取每个储能装置的状态信息,并依据目标工作模式与状态信息实时控制每个DC/DC模块的工作状态。本发明提供的储能变流集控链具有灵活性更高,响应更快的优点。

Description

一种储能变流集控链
技术领域
本发明涉及储能技术领域,具体而言,涉及一种储能变流集控链。
背景技术
当前储能行业及应用案例中,梯次电池、退役动力电池的应用需求广泛,而此类应用环境要求储能变流器***具备如下功能:(1)直流端电压范围宽;(2)匹配多路电池连接。同时,储能变流器产品作为输配电***中的重要部件之一,也需要满足电网端的相关要求:(1)快速响应电网实时变化;(2)高可靠性。此外,当需要离网(以备用电源模式)运行时,储能变流器需要集中出力,实现部分区域的电力供应功能。
然而,目前的储能装置普遍采用在一个储能***里面接入一路整体电池,直流电压范围固定,电池能量控制管理渗透率低,灵活性低,不利用梯次电池利用。
有鉴于此,如何解决上述问题,是本领域技术人员关注的重点。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种储能变流集控链,以解决现有储能方案中电池能量管理渗透率低,灵活性低,不利于梯次电池利用的问题。
为了实现上述目的,本发明实施例采用的技术方案如下:
本发明实施例提出一种储能变流集控链所述储能变流集控链包括控制器、多个DC/DC模块、多个储能装置以及DC/AC模块,每个所述储能装置均与一个所述DC/DC模块电连接,所述多个DC/DC模块均与所述DC/AC模块电连接,所述控制器分别与所述DC/DC模块、所述储能装置以及所述DC/AC模块电连接,所述控制器用于实时获取每个所述储能装置的状态信息,并依据目标工作模式与所述状态信息实时控制每个所述DC/DC模块与所述DC/AC模块的工作状态。
进一步地,所述状态信息包括能量存储信息与输入/输出电压区间信息,所述控制器用于按照预设定的功率分配每个所述DC/DC模块的输入/输出功率,以使每个所述DC/DC模块按照与其对应的储能装置的输入/输出电压区间信息进行电源输出/输出。
进一步地,所述状态信息还包括故障信息,所述控制器还用于在接收到所述故障信息后,控制与所述故障信息对应的储能装置停止工作,并控制剩余的储能装置进行电源的输入/输出。
进一步地,所述储能变流集控链还包括电压采样电路,所述电压采样模块分别与所述DC/AC模块的直流端、所述控制器电连接,所述电压采样模块用于对所述DC/AC模块的直流端的电压进行采样,并将采样的电压值传输至所述控制器。
进一步地,所述控制器还用于依据电网运行调度信息与电网电价信息确定所述目标工作模式。
进一步地,所述DC/AC模块用于输出三相电源,所述储能变流集控链还包括AC滤波器、AC接触器以及AC断路器,所述AC滤波器、所述AC接触器以及所述AC断路器串联,且所述AC滤波器、所述AC接触器以及所述AC断路器与所述三相电源的三个相路电连接。
进一步地,所述DC/AC模块包括逆变桥,所述逆变桥的直流端与所述多个DC/DC模块电连接,所述逆变桥的交流端与所述AC滤波器电连接。
进一步地,所述AC滤波器包括LC滤波电路。相对现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明提供了一种储能变流集控链,该储能变流集控链包括控制器、多个DC/DC模块、多个储能装置以及DC/AC模块,每个储能装置均与一个DC/DC模块电连接,多个DC/DC模块均与DC/AC模块电连接,控制器分别与DC/DC模块、储能装置以及DC/AC模块电连接,控制器用于实时获取每个储能装置的状态信息,并依据目标工作模式与状态信息实时控制每个DC/DC模块的工作状态。由于本发明提供的储能变流集控链采用多路储能装置组合连接的方式进行充/放电,有利于梯次电池的有效利用,实现灵活性更高,响应更快的效果。且由于本发明采用直流端多路连接电池,交流端单路连接电网的方式进行供电,因此能够实现在DC/AC模块的输出集中处理的效果,进而使得整个***的动态响应效果更好。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明的实施例提供的储能变流集控链的模块示意图。
图2示出了本发明的实施例提供的DC/AC模块与AC滤波器的电路图。
图标:100-储能变流集控链;110-控制器;120-DC/DC模块;
130-储能装置;140-DC/AC模块;150-电压采样电路;161-AC滤波器;162-AC接触器;163-AC断路器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面结合附图,对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1,本发明实施例提供了一种储能变流集控链100,该储能变流集控链100包括控制器110、多个DC/DC模块120、多个储能装置130以及DC/AC模块140,每个储能装置130均与一个DC/DC模块120电连接,多个储能装置130均与DC/AC模块140电连接,控制器110分别与DC/DC模块120、储能装置130电连接。
需要说明的是,本实施例所述的储能装置130包括储能电池等设备,其能够达到充/放电的功能。本实施例所述的控制器110包括PCS(Power Conversion System,功率变换***)控制器110,例如采用控制器单板。并且,PCS控制器110通过CAN接口与BMS通讯,获取储能装置130的状态信息,通过储能装置的状态信息与目标工作模式可实现对电池的充/放电,确保电池运行安全。其中,本实施例所述的目标工作模式指该储能变流集控链100处于充电或者放电的状态。
具体地,储能装置130与DC/DC模块120相等,在本实施例中,储能装置130与DC/DC模块120均为4个,当然地,在其它的一些实施例中,其数量也可以为更多或者更少,例如采用6个或3个,本实施例对此并不做任何限定。
当需要进行充电或放电时,控制器110会实时获取每个储能装置130的状态信息,在本实施例中,每个储能装置130的规格可以相同也可以不同,状态信息包括但不限于能量存储信息、输出电压区间信息或故障信息等数据,通过该方式,能够实现不同规格的储能装置130集成于一个***中进行使用,实现多个储能装置130的搭配进行充/放电。例如,在其中的某个储能装置130已经使用一段时间,其能够与其它的几个储能装置130共同完成供电,实现对已经使用过的储能装置130的再利用,节约了整个***的成本。
进一步的,在充电或放电的过程中,控制器110会依据每个储能装置130的状态信息实时控制DC/DC模块120与DC/AC模块140的工作状态,以使多个DC/DC模块120输入/输出的总功率等于需求功率。
具体地,在采用多个储能装置130同时进行充/放电的过程中,当检测到其中任意一个储能装置130的故障信息后,控制器110将控制与该故障信息对应的储能装置130连接的DC/DC模块120处于非工作状态,而其它DC/DC模块120处于工作状态,以实现即使其中的任意一个储能装置130出现故障,剩下的储能装置130依旧能够继续充/放电的效果,使整个储能变流集控链100的灵活性更高。
并且,在本实施例中,为了能满足输入/输出需求,控制器110内存储有预设定的功率,该预设定的功率包括输入功率与输出功率,其中,输入功率与输出功率可以相同也可以不同,当在利用本是实施例提供的储能变流集控链100进行充/放电的过程中,多个DC/DC模块120采用并联的方式输入/输出的功率等于预设定的功率,以驱动负载运行或进行充电,进而实现通过本实施例提供的储能变流集控链能够实时满足充/放电功率需求的效果。
进一步地,为了起到保护储能装置130的效果,避免储能装置130出现过压或者欠压的输出状态,在本实施例中,控制器110会获取每个储能装置130的电压区间信息,并按照预设定的功率分配每个DC/DC模块120的输出功率,以使每个DC/DC模块120按照与其对应的储能装置130的输出电压区间信息进行电源输出,其中,该电压区间信息即为储能最佳的电压输出区间,从而达到既保护了储能装置130,又能够满足输出需求的效果。当然地,在其它的一些实施例中,也可将电压区间信息存储于控制器110中,本实施例对此并不做任何限定。
进一步地,为了确定DC/DC模块120的输出端的电压位于电压区间信息内,储能变流集控链100还包括电压采样电路150,电压采样模块分别与DC/AC模块140的直流端、控制器110电连接,电压采样模块用于对DC/AC模块140直流端的电压进行采样,并将采样的电压值传输至控制器110,使得控制器110能够实时获取DC/DC模块120的输出端的反馈。
通过设置多路储能装置130并联的方案,能够实现多个储能装置130的配合使用,以输出满足需求的总功率,从而使得灵活性更高。
进一步地,在本实施例中,DC/AC模块140用于输出三相电源,储能变流集控链100还包括AC滤波器161、AC接触器162以及AC断路器163。其中AC滤波器、AC接触器以及AC断路器串联,且AC滤波器、AC接触器以及AC断路器与所述三相电源的三个相路电连接。
在***正常运行时,其均为***功率主回路的节点,配合实现功率变换、能量传递;当运行异常时,如长时过载、过热、瞬间短路,实现PCS***与电网断开,确保设备安全。具体地,DC/AC模块140包括逆变桥,逆变桥由六个晶体管组成,控制器110通过控制六个晶体管的导通状态实现将直流变成三相交流电。
且逆变桥的输出端与AC滤波器电连接,AC滤波器包括LC滤波电路,使得在进行充/放电过程时,输出的电能质量满足标注需求。
通过设置多路储能装置130输入,单路DC/AC模块140输出的方式,能够实现在DC/AC模块140的输出端集中处理,从而使得整个储能变流集控链100的动态响应效果更好。
并且,需要说明的是,通过设置独立的多路储能装置与DC/AC模块,控制器可按照不同需求控制每路储能装置的工作状态,例如,采用控制器能够控制每路储能装置按照不同的功率进行充/放电,充/放电方式能够更加灵活的进行调控。
并且,控制器还能够依据电网运行调度信息与电网电价信息确定目标工作模式与充/放电的功率,例如,当在某一时间段时为用电高峰期,此时电网电价较高,则控制器可控制DC/AC模块的工作模式为输出电能;而在某一时间段为用电低峰期,且此时电价较低,因此此时控制器可控制DC/AC模块的工作模式为充电模式,并且在低价时间段内实现快速充电,因为控制器可以控制每个DC/DC模块按照最大充电功率运行,以实现快速充电的效果。通过上述方式,实现储能变流集控链的灵活控制,同时能够依据当前的电网运行调度信息与电网电价信息实现工作模式的优化选择,从而能够达到为用户节省成本的效果。
综上所述,本发明提供了一种储能变流集控链,该储能变流集控链包括控制器、多个DC/DC模块、多个储能装置以及DC/AC模块,每个储能装置均与一个DC/DC模块电连接,多个DC/DC模块均与DC/AC模块电连接,控制器分别与DC/DC模块、储能装置以及DC/AC模块电连接,控制器用于实时获取每个储能装置的状态信息,并依据目标工作模式与状态信息实时控制每个DC/DC模块的工作状态。由于本发明提供的储能变流集控链采用多路储能装置组合连接的方式进行充/放电,有利于梯次电池的有效利用,实现灵活性更高,响应更快的效果。且由于本发明采用直流端多路连接电池,交流端单路连接电网的方式进行供电,因此能够实现在DC/AC模块的输出集中处理的效果,进而使得整个***的动态响应效果更好。
需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (8)

1.一种储能变流集控链,其特征在于,所述储能变流集控链包括控制器、多个DC/DC模块、多个储能装置以及DC/AC模块,每个所述储能装置均与一个所述DC/DC模块电连接,所述多个DC/DC模块均与所述DC/AC模块电连接,所述控制器分别与所述DC/DC模块、所述储能装置以及所述DC/AC模块电连接,所述控制器用于实时获取每个所述储能装置的状态信息,并依据目标工作模式与所述状态信息实时控制每个所述DC/DC模块与所述DC/AC模块的工作状态。
2.如权利要求1所述的储能变流集控链,其特征在于,所述状态信息包括能量存储信息与输入/输出电压区间信息,所述控制器用于按照预设定的功率分配每个所述DC/DC模块的输入/输出功率,以使每个所述DC/DC模块按照与其对应的储能装置的输入/输出电压区间信息进行电源输出/输出。
3.如权利要求2所述的储能变流集控链,其特征在于,所述状态信息还包括故障信息,所述控制器还用于在接收到所述故障信息后,控制与所述故障信息对应的储能装置停止工作,并控制剩余的储能装置进行电源的输入/输出。
4.如权利要求2所述的储能变流集控链,其特征在于,所述储能变流集控链还包括电压采样电路,所述电压采样模块分别与所述DC/AC模块的直流端、所述控制器电连接,所述电压采样模块用于对所述DC/AC模块的直流端的电压进行采样,并将采样的电压值传输至所述控制器。
5.如权利要求1所述的储能变流集控链,其特征在于,所述控制器还用于依据电网运行调度信息与电网电价信息确定所述目标工作模式。
6.如权利要求1所述的储能变流集控链,其特征在于,所述DC/AC模块用于输出三相电源,所述储能变流集控链还包括AC滤波器、AC接触器以及AC断路器,所述AC滤波器、所述AC接触器以及所述AC断路器串联,且所述AC滤波器、所述AC接触器以及所述AC断路器与所述三相电源的三个相路电连接。
7.如权利要求6所述的储能变流集控链,其特征在于,所述DC/AC模块包括逆变桥,所述逆变桥的直流端与所述多个DC/DC模块电连接,所述逆变桥的交流端与所述AC滤波器电连接。
8.如权利要求7所述的储能变流集控链,其特征在于,所述AC滤波器包括LC滤波电路。
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