CN215071655U - 一种储能*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种储能***，每个电池簇与新能源发电模块、功率变换器(如DC/DC变换器和储能变流器)都构成一个独立的储能子***，各个储能子***可单独运行也可以并联运行。各个储能子***并联运行时，各储能子***的直流端依次连接、交流端依次连接。该储能***中各个储能子***作为模块形式并联运行，当储能***中的某个节点出现故障时，可以将出现故障点的储能子***切除***，降低故障点的影响范围，避免整个储能***都宕机，因此，提高了储能***的运行可靠性。

Description

一种储能***

技术领域

本实用新型属于新能源发电储能技术领域，尤其涉及一种储能***。

背景技术

新能源发电***中的储能***中的各个储能电池通常采用多支路汇流方式接入汇流箱，汇流箱连接储能***的功率变换器，如DC/DC变换器和储能变流器，即***中的新能源发电模块和储能电池分别作为一个整体再与其他模块连接形成一个完整的***。当***中的某个节点出现故障时，会导致整个储能***宕机，可见，此种储能***的运行可靠性非常低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种储能***，以解决传统的储能***的运行可靠性低的问题，其公开的技术方案如下：

一方面，本实用新型提供了一种储能***，包括至少两个储能子***；

每个所述储能子***均包括新能源发电模块、DC/DC变换器、储能变流器和电池簇，所述储能变流器的直流端为所述储能子***的直流端，所述储能变流器的交流端为所述储能子***的交流端；

各个所述储能子***的直流端依次连接，各个所述储能子***的交流端依次连接。

可选地，还包括连接在相邻的两个所述储能子***的直流端之间的开关模块；

所述开关模块包括负荷开关、断路器、接触器和继电器中的至少一种。

可选地，每个所述储能子***包括：

所述新能源发电模块连接所述DC/DC变换器的第一直流端，所述DC/DC变换器的第二直流端连接所述储能变流器的直流端，所述储能变流器的交流端连接电网，所述电池簇连接所述储能变流器的直流端。

可选地，关断荷电状态不均衡的储能子***与其它储能子***之间连接的开关模块，使荷电状态不均衡的储能子***单独运行。

可选地，当单独运行的储能子***内电池簇的荷电状态满足并联运行条件后，闭合所述单独运行的储能子***与其它储能子***之间连接的开关模块，使所述单独运行的储能子***并入储能***运行。

可选地，当单独运行的储能子***内电池簇的荷电状态值与所有其它储能***的平均荷电状态值之间的偏差小于预设值，确定所述储能子***内电池簇满足并联运行条件。

可选地，关闭发生故障的储能子***内的所有设备。

可选地，关断发生故障的储能子***所连接的开关模块以使所述储能子***单独运行。

可选地，调整参与工作的储能变流器的数量。

可选地，所述新能源发电模块为光伏发电模块和风力发电模块中的至少一种。

与现有技术相比，本实用新型提供的上述技术方案具有如下优点：该储能***中的每个电池簇与新能源发电模块、功率变换器(如DC/DC变换器和储能变流器)都构成一个独立的储能子***，各个储能子***可单独运行也可以并联运行。各个储能子***并联运行时，各储能子***的直流端依次连接、交流端依次连接。该储能***中各个储能子***作为模块形式并联运行，当储能***中的某个节点出现故障时，可以将出现故障点的储能子***切除***，降低故障点的影响范围，避免整个储能***都宕机，因此，提高了储能***的运行可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是传统的直流耦合储能***的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种光伏储能***的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种光伏储能***的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种基于电池簇的SOC值控制子***运行状态的过程的流程图；

图5是本申请实施例提供的储能***的部分PCS工作的示意图；

图6是本申请实施例提供的一种风储能***的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种风光储能***的结构示意图。

具体实施方式

以光伏储能***为例，传统的直流耦合的光伏储能***是直流耦合大***，如图1所示，***中的储能电池采用多支路汇流的方式汇聚至电流汇流柜(BCP)，BCP再分别与DC/DC变换器、PCS连接，这种方案在***中的某个节点(如功率变换器、发电模块、储能电池等)发生故障时，会导致整个储能***宕机，储能***运行可靠性低。此外，此种储能***的容量由DC/DC变换器和PCS的容量决定，***搭建完成后容量不易更改，且***的运行方案不易更改。

为了解决上述的技术问题，本申请提供了一种储能***，针对每个电池簇构建一个独立的储能子***，各个储能子***可单独运行也可以并联运行。当储能***中的某个节点出现故障时，可以将出现故障点的储能子***切除，降低故障点的影响范围，避免整个储能***都宕机，因此，提高了储能***的运行可靠性。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面以光伏储能***为例对本申请提供的储能***进行介绍，请参见图2，示出了本申请实施例提供的一种储能***的结构示意图。

如图2所示，该储能***包括至少两个储能子***，每个储能子***均包括光伏发电模块、DC/DC变换器、储能变流器和电池簇。

光伏发电模块连接DC/DC变换器的第一直流端，DC/DC变换器的第二直流端连接储能变流器的直流端，储能变流器的交流端连接电网。电池簇连接储能变流器的直流端。

储能变流器的直流端作为储能子***的直流端，储能变流器的交流端为储能子***的交流端。各储能子***通过直流端和交流端并联连接，即，各储能子***的直流端依次连接，交流端依次连接，以便实现各子***并联运行。

该储能***中的各个储能子***可以看作整个储能***的子模块，各储能子***的数量可以根据实际需求灵活调整，以实现储能***的容量调整，例如，当需要增加***容量时，可以增加储能子***的数量；当需要减小***容量时，可以删减储能子***，以满足储能***的容量需求。

各个储能子***可以根据需求投入或切除，如在一种应用场景中，当任一储能子***内的某个节点(如，新能源发电模块、DC/DC变换器、储能变流器等)发生故障，可以只关闭出现故障的子***，从而降低故障点的影响范围。例如，如果2#子***发生故障，则仅需关闭2#子***，其它子***可以正常运行。

此外，当各子***并联运行时，当某个子***中的电池簇充满后可以为其它子***的电池簇充电，提高新能源发电量的利用率。

本实施例提供的储能***由多个小容量的储能子***并联构成一个大储能***，每个储能子***均可以单独运行也可以并联运行，当***内某个节点发生故障时，可以切除存在故障的储能子***，从而降低故障点的影响范围，避免整个储能***都宕机，因此，提高了储能***的运行可靠性。而且，可以根据实际需求灵活更改、配置整个储能***的容量。

本申请提供的储能***，各个储能子***中的电池簇分别独立运行，当某个电池簇的寿命降低需要更换时，只需更换寿命降低的电池簇，不需要所有电池簇，降低了电池维护成本。

此外，本申请提供的储能***，各个储能子***中的电池簇可以更改为不同的充/放电方案，例如，假定原储能***为1C***(1小时循环***)，可选择部分储能子***的PCS处于不工作状态，如2#PCS和3#PCS不工作，改变电池容量和PCS功率的比率，此时，储能***变为0.33C***(3小时循环***)，从而满足不同的充放电方案需求。

请参见图3，示出了本申请实施例提供的另一种储能***的结构示意图，如图3所示，该储能***中相邻的两个储能子***的直流端之间连接有开关模块。

在本申请的一个实施例中，开关模块包括但不限于负荷开关、断路器、接触器和继电器。

本实施例提供的储能***，可以通过控制该储能子***连接的开关模块使该储能子***与其它子***相互独立运行。

在一种应用场景中，若某个储能子***发生故障，可以控制与该子***连接的开关模块断开，以使该子***单独运行，以减小故障点的影响范围。

例如，当2#子***发生故障时，可以断开1#开关模块和2#开关模块，以使2#子***独立运行，避免对其它子***造成影响而导致整个***宕机。

在本申请的一个实施例中，当某个储能子***内的设备发生故障时，可以仅关闭与故障点相关联的设备，子***内的其它设备仍处于运行状态。

①PCS故障

当储能子***中的PCS发生故障时，关闭PCS，即PCS退出工作，光伏发电模块、DC/DC变换器和电池簇仍可正常工作。

如果是白天且光伏发电模块能够正常发电，光伏发电模块输出的功率经DC/DC变换器变换后为电池簇充电。

如果在夜间，电网可以通过其他储能子***的PCS为该电池簇充电，例如，1#子***的PCS故障，夜间电网可以通过2#子***的PCS为1#子***的电池簇充电。此外，电池簇的SOC值满足放电条件时，可以通过其他储能子***的PCS向电网侧放电。

②电池簇故障

当储能子***中的电池簇发生故障时，电池簇退出工作，其他设备正常工作；

如果在白天且光伏发电模块正常发电，光伏发电模块输出的功率经DC/DC变换器和PCS向电网供电；

如果在夜间，光伏发电模块和DC/DC变换器不工作，PCS可以工作，例如，电网侧可通过该PCS为其他子***的电池簇充电。

③DC/DC变换器故障

当储能子***中的DC/DC变换器发生故障时，光伏发电模块和DC/DC变换模块退出工作，电池簇和PCS正常工作。

如果电池簇满足放电条件，则可以由电池簇经PCS向电网侧供电；当电池簇需要充电时，电网侧经PCS向电池簇充电。

在另一种应用场景中，当某个储能子***中的电池簇的荷电状态(State ofCharge，SOC)与其它子***中的电池簇不均衡时，可以通过关断该子***与其他子***之间连接的开关模块，以使该子***单独运行。当单独运行的子***的SOC调整到符合并联运行条件时，可以闭合该子***所连接的开关模块，以使该该子***重新并联运行。

例如，当2#子***的电池SOC不均衡时，可以控制1#开关模块和2#开关模块断开，即2#子***单独运行。当2#子***的电池SOC满足并联运行条件时，可以重新与其它子***并联运行。

在本申请的一个实施例中，如图4所示，基于电池簇的SOC值控制子***运行状态的过程可以包括如下步骤：

S110，获取各储能子***内电池簇的SOC状态。

S120，计算所有储能子***内电池簇的SOC平均值。

S130，分别计算各个储能子***的电池簇SOC与SOC平均值的SOC偏差。

其中，此处的SOC偏差可以是各电池簇的SOC值与SOC平均值的差值的加权值。

S140，判断各储能子***的SOC偏差是否大于第一预设阈值，如果是，则执行S150；如果否，则执行S190。

第一预设阈值可以根据实际的SOC均衡精度要求自行设定。

S150，切出所述储能子***，并判断切出的储能子***是否独立运行，如果否，则执行S160；如果是，则执行S190。

S160，调整切出的储能子***内电池簇的SOC值。

可以通过调整该子***内电池簇的充放电策略，以达到调整该电池簇的SOC值的目的。

S170，判断切出的储能子***的电池簇的SOC值是否小于第二预设阈值，如果是，则执行S180；如果否，则返回执行S160。

第二预设阈值可以根据各电池之间的SOC均衡精度要求自行设定，其中，第二预设阈值小于第一预设阈值。

S180，储能子***重新与其它储能子***并联运行。

闭合该储能子***所连接的开关模块，以使该子***与其它子***并联运行。

S190，确定储能子***正常运行。

本实施例提供的储能***，在相邻的两个储能子***的直流端之间设置有开关模块，通过控制开关模块的通断状态使储能子***实现并联运行或单独运行。从而在储能子***不满足并联运行条件且又无需关闭的场景下单独运行，控制储能子***单独运行，既满足整个储能***的运行需求又降低了对其它储能子***造成的影响范围。

此外，本实施例中的各储能子***可以独立于其它储能子***单独运行，当电池间SOC不均衡时，切出SOC偏差大的电池，从而减少了部分电池SOC偏差导致整个储能电池的性能受到影响。

在本申请的又一个实施例中，可以根据实际需求调整参与工作的PCS数量，可以通过控制部分储能子***中的PCS退出工作，以减少参与工作的PCS数量。

根据***的容量需求确定能够退出工作的PCS数量，如图5所示，以储能***包括3个储能子***为例进行说明，例如，当所需容量为***额定容量的66％，则可以选择1#、2#和3#子***中的任一个PCS退出工作。又如，当所需容量为***额定容量的33％时，选择任意两个PCS退出工作。

本申请提供的储能***，能够根据实际容量需求灵活配置参与工作的PCS的数量，在所需容量小于额定容量时，可以选择部分PCS退出工作，降低了储能***的损耗，提高了***的效率。

上述内容均以光伏储能***为例进行说明，上述的储能***还可以应用于风力发电场景中。

请参见图6，示出了本申请实施例提供的一种风储能***的结构示意图，该风储能***中，风力发电模块包括风力发电设备和逆变器。

风力发电设备输出的功率先经逆变器转换为交流电，再经储能模块中的其它功率变换器进行变换。

风储能***的工作过程与光伏储能***的工作过程相同，此处不再赘述。

请参见图7，示出了本申请实施例提供的又一种风光储能***的结构示意图，风光储能***中的新能源发电模块既可以包括风力发电模块又可以包括光伏发电模块。

风光储能***的工作过程与光伏储能***的工作过程相同，此处不再赘述。

图6和图7是与图2所示的光伏储能***相对应的风储能***和风光储能***。当然，在本申请的其它实施例中，还可以将图3所示的光伏储能***应用于风力发电场景，风力和光伏组合发电的场景中分别得到与图3相对应的风储能***和风光储能***。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例记载的技术特征可以相互替代或组合，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请各实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本申请各实施例中的装置及终端中的模块和子模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或子模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个子模块或模块可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的模块或子模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或子模块的部件可以是或者也可以不是物理模块或子模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块或子模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或子模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或子模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块或子模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或子模块集成在一个模块中。上述集成的模块或子模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块或子模块的形式实现。

最后，还需要说明的是，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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种储能***，其特征在于，包括至少两个储能子***；

每个所述储能子***均包括新能源发电模块、DC/DC变换器、储能变流器和电池簇，所述储能变流器的直流端为所述储能子***的直流端，所述储能变流器的交流端为所述储能子***的交流端；

各个所述储能子***的直流端依次连接，各个所述储能子***的交流端依次连接。

2.根据权利要求1所述的储能***，其特征在于，还包括连接在相邻的两个所述储能子***的直流端之间的开关模块；

所述开关模块包括负荷开关、断路器、接触器和继电器中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的储能***，其特征在于，每个所述储能子***包括：

所述新能源发电模块连接所述DC/DC变换器的第一直流端，所述DC/DC变换器的第二直流端连接所述储能变流器的直流端，所述储能变流器的交流端连接电网，所述电池簇连接所述储能变流器的直流端。

4.根据权利要求2所述的储能***，其特征在于，关断荷电状态不均衡的储能子***与其它储能子***之间连接的开关模块，使荷电状态不均衡的储能子***单独运行。

5.根据权利要求4所述的储能***，其特征在于，当单独运行的储能子***内电池簇的荷电状态满足并联运行条件后，闭合所述单独运行的储能子***与其它储能子***之间连接的开关模块，使所述单独运行的储能子***并入储能***运行。

6.根据权利要求5所述的储能***，其特征在于，当单独运行的储能子***内电池簇的荷电状态值与所有其它储能***的平均荷电状态值之间的偏差小于预设值，确定所述储能子***内电池簇满足并联运行条件。

7.根据权利要求1-3任一项所述的储能***，其特征在于，关闭发生故障的储能子***内的所有设备。

8.根据权利要求2所述的储能***，其特征在于，关断发生故障的储能子***所连接的开关模块以使所述储能子***单独运行。

9.根据权利要求1-3任一项所述的储能***，其特征在于，调整参与工作的储能变流器的数量。

10.根据权利要求1-3任一项所述的储能***，其特征在于，所述新能源发电模块为光伏发电模块和风力发电模块中的至少一种。

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