CN111711208A - 风光可接入、多端口输出的移动式储能装置及充放电方法 - Google Patents

风光可接入、多端口输出的移动式储能装置及充放电方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及风光可接入、多端口输出的移动式储能装置及充放电方法，装置包括壳体以及分别设置在壳体内并依次电连接的充电单元、储能单元、放电单元，充电单元包括光伏发电模块、市电模块、风力及柴油发电模块，放电单元包括直流电放电模块及交流电放电模块。与现有技术相比，本发明充分考虑到了就地取能时多能源产生的电能不同，因此设计了多种交直流转换模块；也充分考虑到了用户对移动式储能装置的电能输出的多样性要求，因此设计了多端口输出功能；还充分考虑到应用场景的不同，非市电能源发电功率较低的地区采用BMS中含有双路MOS管的设计策略，非市电能源发电功率较高的地区采用BMS中只含有一路MOS管的设计策略，设计灵活，可靠性高。

Description

风光可接入、多端口输出的移动式储能装置及充放电方法
技术领域
本发明属于移动储能技术领域，涉及一种风光可接入、多端口输出的移动式储 能装置及充放电方法。
背景技术
目前市场上最多的是基于配电网或微网的多能互补的需求，比如园区等。因此，多能源的接入就显得尤为必要，就地取能是实现的基础。
在目前的技术中，光伏发电和风力发电是绿色能源中最常规也是技术最成熟的发电源，在保障市电供电的前提下，移动式储能装置的风光可接入充电功能是非常 必要的。
此外，在用户侧，并不是单纯地将储能装置作为单一供能来源，更希望于能够 满足多种需求的能源供给，因此多端口输出也将是未来发展过程中不可缺少的一 环。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种风光可接入、多端口输出的移动式储能装置及充放电方法，该装置的特点是以DC/DC电源模块 和AC/DC电源模块为核心，实现了风光可接入多端口输出的需求。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
风光可接入、多端口输出的移动式储能装置，该装置包括壳体以及分别设置在 壳体内并依次电连接的充电单元、储能单元、放电单元，所述的充电单元包括光伏 发电模块、市电模块、风力及柴油发电模块，所述的放电单元包括直流电放电模块 及交流电放电模块。
进一步地，所述的光伏发电模块包括光伏发电端口以及MPPT控制器，所述 的光伏发电端口通过MPPT控制器与储能单元电连接。MPPT控制器为“最大功率 点跟踪”太阳能控制器。通过MPPT控制器将通过太阳能产生的直流电转换成具 有恒压或恒流的直流电为储能单元充电。
进一步地，所述的市电模块包括市电端口以及市电AC/DC转换器，所述的市 电端口通过市电AC/DC转换器与储能单元电连接。通过市电AC/DC转换器将交 流市电转换为具有恒压或恒流的直流电为储能单元充电。
进一步地，所述的风力及柴油发电模块包括风力发电端口、柴油发电端口及 AC/DC-DC/DC联用转换器，所述的风力发电端口、柴油发电端口分别通过 AC/DC-DC/DC联用转换器与储能单元电连接。
进一步地，所述的AC/DC-DC/DC联用转换器包括风柴AC/DC转换器及风柴 DC/DC转换器。通过风柴AC/DC转换器和风柴DC/DC转换器联用，将风机和/ 或柴油机产生的交流电转换成等压的直流电，进一步降压为具有恒压或恒流的直流 电为储能单元充电。
进一步地，所述的直流电放电模块包括多个放电DC/DC转换器以及多个直流 电放电端口，所述的直流电放电端口通过相应的放电DC/DC转换器与储能单元电 连接；所述的交流电放电模块包括放电DC/AC转换器以及交流电放电端口，所述 的交流电放电端口通过放电DC/AC转换器与储能单元电连接。多个放电DC/DC 转换器将直流电转换为不同的电压。储能单元通过放电DC/DC转换器或放电 DC/AC转换器将电能转换成具有更低或更高电压的直流电或转换成更高电压的交 流电为负载充电。
进一步地，所述的储能单元包括电池模组、设置在电池模组与充电单元之间的 充电电路、设置在电池模组与放电单元之间的放电电路以及BMS，所述的充电电 路上设有充电电路MOS管，所述的放电电路上设有放电电路MOS管。BMS为电 池管理***。MOS管为场效应管。电池模组包括多个电池。在该策略下，储能单 元的BMS中既有充电电路中的MOS管，也有放电线路中的MOS管。
基于所述的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置的充放电方法，该方法为：
当BMS识别到移动式储能装置开始充电(充电开关开启)时，接通充电电路 MOS管使充电单元产生的直流电为电池模组充电，当BMS识别到电池模组充满电 时，断开充电电路MOS管(断开开关)，停止充电；
当BMS识别到移动式储能装置的放电单元有负载接入时，接通放电电路MOS 管使电池模组为负载充电，当BMS识别到电池模组达到放电截止电压时，断开放 电电路MOS管，停止放电。
或者，所述的储能单元包括电池模组、设置在充电单元与放电单元之间的连通 电路、设置在电池模组与连通电路之间的充放电电路以及BMS，所述的充放电电 路上设有充放电MOS管。在该策略下，储能单元的BMS中只有一路MOS管。
基于所述的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置的充放电方法，该方法为：
当充电单元既需要为电池模组充电，也需要为负载充电时，接通充放电MOS 管使充电单元产生的直流电为电池模组充电，并直接通过放电单元实现直流电转换 成不同电压等级的直流电或交流电为负载充电；
当充电单元的发电功率满足不了既为电池模组充电也为负载充电时，则优先为负载充电；
当充电单元的发电功率满足不了为负载充电时，则此时充电单元和电池模组同时为负载充电；
当充电单元只需要为电池模组充电时，BMS接通充放电MOS管使充电单元产 生的直流电为电池模组充电，当BMS识别到电池模组充满电时断开充放电MOS 管，停止充电。
通过采用MPPT控制器、AC/DC转换器和DC/DC转换器，可以实现交直流电 的转换为储能单元充电，使移动式储能装置具有风光可接入能力。通过采用DC/DC 转换器和DC/AC转换器，可以实现直流电转换成不同电压等级的直流电或交流电 为负载充电，使移动式储能装置具有多端口输出能力。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)本发明通过MPPT控制器、AC/DC转换器和DC/DC转换器，实现了风、 光、柴、市电等多端口充电和具有更低或更高电压的直流电或转换成更高电压的交 流电的多端口放电；
2)本发明充分考虑到了就地取能时多能源产生的电能不同，因此设计了多种 交直流转换模块；也充分考虑到了用户对移动式储能装置的电能输出的多样性要 求，因此设计了多端口输出功能；
3)本发明充分考虑到应用场景的不同，非市电能源发电功率较低的地区，采 用BMS中含有双路MOS管的设计策略；当非市电能源发电功率较高的地区，采 用BMS中只含有一路MOS管的设计策略，设计灵活，可靠性高。
附图说明
图1为实施例1中装置的结构示意图；
图2为实施例2中装置的结构示意图；
图中标记说明：
1—壳体、2—光伏发电端口、3—MPPT控制器、4—市电端口、5—市电AC/DC 转换器、6—风力发电端口、7—柴油发电端口、8—AC/DC-DC/DC联用转换器、9 —放电DC/DC转换器、10—直流电放电端口、11—放电DC/AC转换器、12—交 流电放电端口、13—电池模组、14—充电电路、15—放电电路、16—BMS、17— 充电电路MOS管、18—放电电路MOS管、19—连通电路、20—充放电电路、21 —充放电MOS管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范 围不限于下述的实施例。
实施例1：
如图1所示的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置，包括壳体1以及分 别设置在壳体1内并依次电连接的充电单元、储能单元、放电单元，充电单元包括 光伏发电模块、市电模块、风力及柴油发电模块，放电单元包括直流电放电模块及 交流电放电模块。
其中，光伏发电模块包括光伏发电端口2以及MPPT控制器3，光伏发电端口 2通过MPPT控制器3与储能单元电连接。市电模块包括市电端口4以及市电 AC/DC转换器5，市电端口4通过市电AC/DC转换器5与储能单元电连接。风力 及柴油发电模块包括风力发电端口6、柴油发电端口7及AC/DC-DC/DC联用转换 器8，风力发电端口6、柴油发电端口7分别通过AC/DC-DC/DC联用转换器8与 储能单元电连接。AC/DC-DC/DC联用转换器8包括风柴AC/DC转换器及风柴DC/DC转换器。
直流电放电模块包括多个放电DC/DC转换器9以及多个直流电放电端口10， 直流电放电端口10通过相应的放电DC/DC转换器9与储能单元电连接；交流电 放电模块包括放电DC/AC转换器11以及交流电放电端口12，交流电放电端口12 通过放电DC/AC转换器11与储能单元电连接。
储能单元包括电池模组13、设置在电池模组13与充电单元之间的充电电路14、 设置在电池模组13与放电单元之间的放电电路15以及BMS 16，充电电路14上 设有充电电路MOS管17，放电电路15上设有放电电路MOS管18。
基于该移动式储能装置的充放电方法为：
当BMS 16识别到移动式储能装置开始充电时，接通充电电路MOS管17使充 电单元产生的直流电为电池模组13充电，当BMS 16识别到电池模组13充满电时， 断开充电电路MOS管17，停止充电；
当BMS 16识别到移动式储能装置的放电单元有负载接入时，接通放电电路 MOS管18使电池模组13为负载充电，当BMS 16识别到电池模组13达到放电截 止电压时，断开放电电路MOS管18，停止放电。
实施例2：
如图2所示的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置，包括壳体1以及分 别设置在壳体1内并依次电连接的充电单元、储能单元、放电单元，充电单元包括 光伏发电模块、市电模块、风力及柴油发电模块，放电单元包括直流电放电模块及 交流电放电模块。
其中，光伏发电模块包括光伏发电端口2以及MPPT控制器3，光伏发电端口 2通过MPPT控制器3与储能单元电连接。市电模块包括市电端口4以及市电 AC/DC转换器5，市电端口4通过市电AC/DC转换器5与储能单元电连接。风力 及柴油发电模块包括风力发电端口6、柴油发电端口7及AC/DC-DC/DC联用转换 器8，风力发电端口6、柴油发电端口7分别通过AC/DC-DC/DC联用转换器8与 储能单元电连接。AC/DC-DC/DC联用转换器8包括风柴AC/DC转换器及风柴 DC/DC转换器。
直流电放电模块包括多个放电DC/DC转换器9以及多个直流电放电端口10， 直流电放电端口10通过相应的放电DC/DC转换器9与储能单元电连接；交流电 放电模块包括放电DC/AC转换器11以及交流电放电端口12，交流电放电端口12 通过放电DC/AC转换器11与储能单元电连接。
储能单元包括电池模组13、设置在充电单元与放电单元之间的连通电路19、 设置在电池模组13与连通电路19之间的充放电电路20以及BMS 16，充放电电 路20上设有充放电MOS管21。
基于该移动式储能装置的充放电方法为：
当充电单元既需要为电池模组13充电，也需要为负载充电时，接通充放电 MOS管21使充电单元产生的直流电为电池模组13充电，并直接通过放电单元实 现直流电转换成不同电压等级的直流电或交流电为负载充电；
当充电单元的发电功率满足不了既为电池模组13充电也为负载充电时，则优 先为负载充电；
当充电单元的发电功率满足不了为负载充电时，则此时充电单元和电池模组 13同时为负载充电；
当充电单元只需要为电池模组13充电时，BMS 16接通充放电MOS管21使 充电单元产生的直流电为电池模组13充电，当BMS 16识别到电池模组13充满电 时断开充放电MOS管21，停止充电。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此 说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限 于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改 进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.风光可接入、多端口输出的移动式储能装置，其特征在于，该装置包括壳体(1)以及分别设置在壳体(1)内并依次电连接的充电单元、储能单元、放电单元，所述的充电单元包括光伏发电模块、市电模块、风力及柴油发电模块，所述的放电单元包括直流电放电模块及交流电放电模块。
2.根据权利要求1所述的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置，其特征在于，所述的光伏发电模块包括光伏发电端口(2)以及MPPT控制器(3)，所述的光伏发电端口(2)通过MPPT控制器(3)与储能单元电连接。
3.根据权利要求1所述的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置，其特征在于，所述的市电模块包括市电端口(4)以及市电AC/DC转换器(5)，所述的市电端口(4)通过市电AC/DC转换器(5)与储能单元电连接。
4.根据权利要求1所述的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置，其特征在于，所述的风力及柴油发电模块包括风力发电端口(6)、柴油发电端口(7)及AC/DC-DC/DC联用转换器(8)，所述的风力发电端口(6)、柴油发电端口(7)分别通过AC/DC-DC/DC联用转换器(8)与储能单元电连接。
5.根据权利要求4所述的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置，其特征在于，所述的AC/DC-DC/DC联用转换器(8)包括风柴AC/DC转换器及风柴DC/DC转换器。
6.根据权利要求1所述的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置，其特征在于，所述的直流电放电模块包括多个放电DC/DC转换器(9)以及多个直流电放电端口(10)，所述的直流电放电端口(10)通过相应的放电DC/DC转换器(9)与储能单元电连接；所述的交流电放电模块包括放电DC/AC转换器(11)以及交流电放电端口(12)，所述的交流电放电端口(12)通过放电DC/AC转换器(11)与储能单元电连接。
7.根据权利要求1所述的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置，其特征在于，所述的储能单元包括电池模组(13)、设置在电池模组(13)与充电单元之间的充电电路(14)、设置在电池模组(13)与放电单元之间的放电电路(15)以及BMS(16)，所述的充电电路(14)上设有充电电路MOS管(17)，所述的放电电路(15)上设有放电电路MOS管(18)。
8.根据权利要求1所述的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置，其特征在于，所述的储能单元包括电池模组(13)、设置在充电单元与放电单元之间的连通电路(19)、设置在电池模组(13)与连通电路(19)之间的充放电电路(20)以及BMS(16)，所述的充放电电路(20)上设有充放电MOS管(21)。
9.基于如权利要求7所述的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置的充放电方法，其特征在于，该方法为：
当BMS(16)识别到移动式储能装置开始充电时，接通充电电路MOS管(17)使充电单元产生的直流电为电池模组(13)充电，当BMS(16)识别到电池模组(13)充满电时，断开充电电路MOS管(17)，停止充电；
当BMS(16)识别到移动式储能装置的放电单元有负载接入时，接通放电电路MOS管(18)使电池模组(13)为负载充电，当BMS(16)识别到电池模组(13)达到放电截止电压时，断开放电电路MOS管(18)，停止放电。
10.基于如权利要求8所述的风光可接入、多端口输出的移动式储能装置的充放电方法，其特征在于，该方法为：
当充电单元既需要为电池模组(13)充电，也需要为负载充电时，接通充放电MOS管(21)使充电单元产生的直流电为电池模组(13)充电，并直接通过放电单元实现直流电转换成不同电压等级的直流电或交流电为负载充电；
当充电单元的发电功率满足不了既为电池模组(13)充电也为负载充电时，则优先为负载充电；
当充电单元的发电功率满足不了为负载充电时，则此时充电单元和电池模组(13)同时为负载充电；
当充电单元只需要为电池模组(13)充电时，BMS(16)接通充放电MOS管(21)使充电单元产生的直流电为电池模组(13)充电，当BMS(16)识别到电池模组(13)充满电时断开充放电MOS管(21)，停止充电。
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