CN112087023B - 一种储能***、控制方法及间歇式电源储能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于储能技术领域，公开了一种储能***、控制方法及间歇式电源储能装置，储能电池，用于储存电能；控制***，与储能电池相连，用于检测储能电池实时参数，控制储能电池的充放电进程。储能电池由第一电池组、第二电池组至第N电池组串联组成。控制***包括：BMS电池管理***、显示交互模块、断路器、复位按钮、DC/DC低压模块电源、保险管、KM1预充继电器、KM2总正继电器、KM3总负继电器、KM4电源继电器、预充电阻和双向DC/DC变换器。本发明的储能***扩容性强，本发明适用性强，可拓展性高，可覆盖不同容量等级储能***，***运行逻辑判断简单，易于实现。

Description

一种储能***、控制方法及间歇式电源储能装置
技术领域
本发明属于储能技术领域，尤其涉及一种储能***、控制方法及间歇式电源储能装置。
背景技术
目前，随着新能源的大规模开发利用，应用于提高间歇式电源并网能力的储能技术尤其是电池储能技术得到了关注与发展。储能技术贯穿于电力***发电、输电、配电和用电各个环节，发电侧储能具备以下优势和功能：负荷调节、平滑间歇性能源、提高新能源消纳、提高电网备用容量、参与调频；输配电储能具备以下优势和功能：提高电能质量、降低线路损耗、提高电网的备用容量、提高输配电设备利用效率、延缓增容需求；用户侧分布式储能具备以下优势和功能：提高分布式能源消纳、削峰填谷、负荷转移、平抑负荷、抑制需量、降低用电费用、提高供电可靠性和电能质量。
专利号为CN 102270884 A的专利公开了储能***及其控制方法，此专利储能***包含集成控制器，通过发电***、电池和负载的情况来确定功率转换单元、双向转换器、双向逆变器的功能状态，但***运行逻辑判断复杂，***实现困难。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有的储能技术适用性不强，储能***的可拓展性不高。
(2)现有的储能***结构复杂，***运行逻辑判断复杂，***实现困难。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种储能***、控制方法及间歇式电源储能装置。
本发明是这样实现的，一种储能***的控制方法，包括：控制***对储能电池实时状态进行检测，储能电池充电/放电未完成，通过故障标志判断储能电池是否存在故障；
若存在故障，控制储能电池终止充电/放电，并对储能电池实时状态进行检测，直至储能电池充电/放电完成或故障解除。
进一步，所述控制***搭载的显示交互模块下发不充电不放电指令时，控制***搭载的BMS电池管理***切断总正继电器KM2和总负继电器KM3。
进一步，所述检测储能电池实时状态中，故障标志为：接收到充电指令时检测SOC是否为100％，接收到放电指令时检测SOC是否小于等于10％。
进一步，所述若存在故障，控制储能电池终止充电/放电中，包括：
BMS电池管理***切断总正继电器KM2和总负继电器KM3，停止充电/放电指令的继续执行；
执行充电/放电指令时，闭合总正继电器KM2和总负继电器KM3，***执行充电/放电指令。
进一步，所述控制***对储能电池实时状态进行检测前，需启动储能控制***，具体包括：
闭合断路器，复位按钮直至DC/DC低压模块电源得电，判断储能电池电压值和单体电芯电压值，若储能电池电压＞100V，且单体电芯电压＞2.8V则闭合电源继电器KM4；
BMS电池管理***、显示交互模块、双向DC/DC变换器得电，BMS电源管理***进行绝缘检测，若绝缘检测完成，则闭合预充电继电器KM1，否则输出故障标志；
闭合预充电继电器KM1后判断充电是否完成，若完成则BMS电池管理***从板LTC6811自检，否则输出故障标志；
判断从板自检是否完成，若完成则从板LTC6811循环获取单体电芯电压、电芯温度、状态信息，并允许***充放电，否则输出故障标志。
本发明的另一目的在于提供一种储能***，所述储能***包括：
储能电池，用于储存电能；
控制***，与储能电池相连，用于检测储能电池实时参数，控制储能电池的充放电进程。
进一步，所述储能电池由第一电池组、第二电池组至第N电池组串联组成。
进一步，所述控制***包括保险管，所述保险管一端连接第一电池组正极，保险管另一端连接断路器正极输入；
第N电池组负极连接断路器负极输入，断路器正极输出连接并联的复位按钮和KM4电源继电器，断路器负极输出连接DC/DC低压模块电源负极；第N电池组负极连接KM3总负继电器一端，KM3总负继电器另一端连接双向DC/DC变换器负极输入OHV-；
DC/DC低压模块电源正极输入与并联的复位按钮和KM4电源继电器相连；
KM1预充继电器与预充电阻串联后与KM2总正继电器并联；
所述KM1预充继电器与预充电阻串联后与KM2总正继电器并联后，分别连接保险管一端和双向DC/DC变换器整机输入OHV+；
所述DC/DC低压模块电源输出持续稳定的低压直流电供BMS电池管理***、显示交互模块和双向DC/DC变换器使用。
本发明的另一目的在于提供一种储能***的控制器，所述储能***的控制器执行所述的控制方法，包括：
对储能电池实时状态进行检测，储能电池充电/放电未完成，通过故障标志判断储能电池是否存在故障；
若存在故障，控制储能电池终止充电/放电，并对储能电池实时状态进行检测，直至储能电池充电/放电完成或故障解除。
本发明的另一目的在于提供一种搭载所述储能***的间歇式电源储能装置。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
(1)本发明的储能***分别采用储能电池和控制***两部分组成，储能***扩容性强，控制***可根据储能***容量选配线束、保险管、继电器等规格参数，使得装置适用性强，可拓展性高，可覆盖不同容量等级储能***，***运行逻辑判断简单，易于实现。
(2)本申请采用DC/DC低压模块电源作为储能***BMS、双向DC/DC变换器启动的辅助供电电源，***结构简单，启动控制逻辑功能简单。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例提供的储能***结构图，图中：1、储能电池；2、控制***；20、BMS电池管理***；21、显示交互模块；22、断路器；23、DC/DC低压模块电源；24、保险管；25、预充电阻；26、双向DC/DC变换器；27、复位按钮；28、KM1预充继电器；29、KM2总正继电器；30、KM3总负继电器和31、KM4电源继电器。
图2是本发明实施例提供的储能***的控制方法的启动流程图。
图3是本发明实施例提供的储能***的控制方法的充放电流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种储能***、控制方法及间歇式电源储能装置，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示为本发明实施例提供的储能***结构图。储能***由储能电池1和控制***2组成，其中储能电池1可由第一电池组10、第二电池组11至第N电池组12组成；控制***2由BMS电池管理***20、显示交互模块21、断路器22、复位按钮27、DC/DC低压模块电源23、保险管24、KM1预充继电器28、KM2总正继电器29、KM3总负继电器30、KM4电源继电器31、预充电阻25、双向DC/DC变换器26组成。
第一电池组10至第N电池组12分别串联组成储能电池1；第一电池组10正极连接保险管24一端，保险管24另一端连接断路器22正极输入，进一步的与第N电池组12负极连接断路器22负极输入，断路器22正极输出连接并联的复位按钮27和KM4电源继电器31，进一步的连接到DC/DC低压模块电源23正极输入，断路器22负极输出连接DC/DC低压模块电源23负极，DC/DC低压模块电源23输出持续稳定的低压24V直流电供BMS电池管理***20、显示交互模块21和双向DC/DC变换器26使用；KM1预充继电器28与预充电阻25串联后与KM2总正继电器29并联，进一步的分别连接保险管24一端和双向DC/DC变换器26整机输入OHV+，第N电池组12负极连接KM3总负继电器30一端，KM3总负继电器30另一端连接双向DC/DC变换器26负极输入OHV-；
BMS电池管理***20采用主从式结构，主从之间使用ISO-SPI通讯，BMS主板通过CAN通讯实现交互，并实现绝缘阻抗检测以及主电路接触器控制以及检测，并集成M3核的高精度AD芯片，实现总电流采样并估算SOC,从板通过ISO-SPI通讯接收主板调度，实现单体电芯电压、温度采样；
BMS电池管理***20、显示交互模块21和双向DC/DC变换器26之间分别采用CAN通讯进行数据交互；
显示交互模块21可实现充放电控制，设置主界面显示充放电功率曲线和当前功率实时值、电池状态等，并能实时数据显示电池的电压U、电流I、有功功率P、无功功率Q，显示当前电池温度、单体电压、故障界面信息。
如图2所示为本发明实施例提供的储能控制方法的启动流程图。手动闭合断路器，随后按下复位按钮27直至DC/DC低压模块电源23得电，储能***随即判断储能电池电压值和单体电芯电压值，若储能电池电压＞100V，且单体电芯电压＞2.8V则闭合电源继电器KM4，此时若松开复位按钮27DC/DC低压模块电源23仍能正常工作，否则输出故障标志，此时若松开复位按钮27DC/DC低压模块电源23掉电。电源继电器KM4闭合成功后，BMS电池管理***20、显示交互模块21、双向DC/DC变换器26得电，BMS电源管理***20进行绝缘检测，若绝缘检测完成，则闭合预充电继电器KM1，否则输出故障标志。闭合预充电继电器KM1后判断充电是否完成，若完成则BMS电池管理***从板LTC6811自检，否则输出故障标志。进一步的判断从板自检是否完成，若完成则从板LTC6811循环获取单体电芯电压、电芯温度、状态信息，并允许***充放电，否则输出故障标志。
如图3所示为本发明实施例提供的储能控制方法的充放电流程图。当显示交互模块21下发充电/放电指令时，***进入状态监测，判断是否充电指令时SOC＝100％或放电指令时SOC≤10％，若是则***充电/放电完成，BMS电池管理***20切断总正继电器KM2和总负继电器KM3，否则通过故障标志判断***是否存在严重故障，若是则BMS电池管理***20切断总正继电器KM2和总负继电器KM3，停止充电/放点指令继续执行，否则闭合总正继电器KM2和总负继电器KM3，***执行充电/放电指令，并回到***状态监测循环，直至***充电/放电完成或出现严重故障后结束；当显示交互模块21下发不充电不放电指令时，BMS电池管理***20切断总正继电器KM2和总负继电器KM3，***流程结束。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种储能***的控制方法，其特征在于，基于一种储能***实现，所述储能***包括：储能电池和控制***；
所述储能电池，用于储存电能；所述储能电池由第一电池组、第二电池组至第N电池组串联组成；
所述控制***，与储能电池相连，用于检测储能电池实时参数，控制储能电池的充放电进程；所述控制***包括保险管、断路器、复位按钮、电源继电器KM4、DC/DC低压模块电源、总负继电器KM3、预充继电器KM1、预充电阻、总正继电器KM2、双向DC/DC变换器、BMS电池管理***和显示交互模块；所述保险管一端连接第一电池组正极，保险管另一端连接断路器正极输入；第N电池组负极连接断路器负极输入，所述断路器正极输出和所述DC/DC低压模块电源正极输入分别连接于并联的复位按钮和电源继电器KM4的两端，断路器负极输出连接DC/DC低压模块电源负极输出；第N电池组负极连接总负继电器KM3一端，总负继电器KM3另一端连接双向DC/DC变换器负极输入OHV-；预充继电器KM1与预充电阻串联后与总正继电器KM2并联；所述预充继电器KM1与预充电阻串联后与总正继电器KM2并联后形成的电路的两端分别连接保险管另一端以及双向DC/DC变换器正极输入OHV+；所述DC/DC低压模块电源输出持续稳定的低压直流电供BMS电池管理***、显示交互模块和双向 DC/DC变换器使用；
BMS电池管理***采用主从式结构，主从之间使用ISO-SPI通讯，BMS主板通过CAN通讯实现交互，从板LTC6811通过ISO-SPI通讯接收BMS主板调度，实现单体电芯电压、温度采样；
所述储能***的控制方法包括：控制***对储能电池实时状态进行检测，储能电池充电/放电未完成，通过故障标志判断储能电池是否存在故障；
若存在故障，控制储能电池终止充电/放电，并对储能电池实时状态进行检测，直至储能电池充电/放电完成或故障解除；
所述控制***对储能电池实时状态进行检测前，需启动储能控制***，具体包括：闭合断路器后按下复位按钮直至DC/DC低压模块电源得电，判断储能电池电压值和单体电芯电压值，若储能电池电压＞100V，且单体电芯电压＞2.8V则闭合电源继电器KM4；若此时松开复位按钮，DC/DC低压模块电源掉电，则输出故障标志；若此时松开复位按钮，DC/DC低压模块电源正常工作，则BMS电池管理***、显示交互模块、双向DC/DC变换器得电，BMS电源管理***进行绝缘检测，若绝缘检测完成，则闭合预充电继电器KM1，否则输出故障标志；闭合预充电继电器KM1后判断充电是否完成，若完成则BMS电池管理***从板LTC6811自检，否则输出故障标志；所述判断充电是否完成包括：当接收到充电指令时，则检测储能电池的SOC是否为100%；当接收到放电指令时检测储能电池的SOC是否小于等于10%；判断从板LTC6811自检是否完成，若完成则从板LTC6811循环获取单体电芯电压、电芯温度、状态信息，并允许***充放电，否则输出故障标志。
2.如权利要求1所述的储能***的控制方法，其特征在于，所述控制***搭载的显示交互模块下发不充电不放电指令时，控制***搭载的BMS电池管理***切断总正继电器KM2和总负继电器KM3。
3.如权利要求1所述的储能***的控制方法，其特征在于，所述若存在故障，控制储能电池终止充电/放电中，包括：
BMS电池管理***切断总正继电器KM2和总负继电器KM3，停止充电/放电指令的继续执行；执行充电/放电指令时，闭合总正继电器KM2和总负继电器KM3，***执行充电/放电指令。
4.一种储能***的控制器，其特征在于，所述储能***的控制器执行权利要求1-3任意一项所述的控制方法，包括：
对储能电池实时状态进行检测，储能电池充电/放电未完成，通过故障标志判断储能电池是否存在故障；若存在故障，控制储能电池终止充电/放电，并对储能电池实时状态进行检测，直至储能电池充电/放电完成或故障解除。
5.一种间歇式电源储能装置，其特征在于，搭载有一种储能***，所述储能***用于执行如权利要求1所述的储能***的控制方法。
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