CN101752609B - 一种兆瓦级镍氢电池储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种兆瓦级镍氢电池储能系统，它包括储能管理系统和镍氢电池储能装置，储能管理系统包括客户总监控系统和若干分段监控管理系统，镍氢电池储能装置由若干组镍氢电池储能单元并联而成，在每组镍氢电池储能单元上设有储能单元管理模块(1)，客户总监控系统的每个控制端口通过外总线网络与每个分段监控管理系统的一组接口形成双向数据传输连接，每个分段监控管理系统的另一组控制接口通过内总线网络与储能单元管理模块(1)双向连接，储能单元管理模块(1)与镍氢电池储能单元(2)形成双向数据传输连接。本发明不但扩展性强，而且可以对电池进行智能化管理，有效地延长使用寿命。

Description

一种兆瓦级镍氢电池储能系统
技术领域
本发明涉及一种兆瓦级镍氢电池储能系统。
背景技术
随着人民生活水平的日益提高和环境保护意识的日益增强，人们对绿色电能的需求将会越来越大。近几年随着科技的飞速发展，风能、太阳能等各种新型绿色环保能源的将会不断普及使用。作为调峰填谷的“储能电站”将会引来发展高峰。而储能电站必须使用各种电池储能系统来存储电能，目前储能电站使用各种电池储能系统存在四种难以克服缺点，第一种是储能系统的电池储能单元转换效率低最多在70％左右，存在大量能量损耗；第二种是使用有害材料或对环境造成巨大污染电池储能单元，不符合环保要求；第三种是技术限制使储能系统容量小，存储电能有限，越来越不能满足实际电能使用需求；第四种是电池储能单元寿命短，性能不稳定，造成采购成本和运营成本偏高，使电站的效益低。现有技术的这四种缺点将会使储能电站的应用受到严重制约，无法更好的满足人民群众生产和生活的需要。
发明内容
本发明提供了一种兆瓦级镍氢电池储能系统，它不但扩展性强，而且可以对电池进行智能化管理，有效地延长使用寿命。
本发明采用了以下技术方案：一种兆瓦级镍氢电池储能系统，它包括储能管理系统和镍氢电池储能装置，储能管理系统包括客户总监控系统和若干分段监控管理系统，镍氢电池储能装置由若干组镍氢电池储能单元并联而成，在每组镍氢电池储能单元上设有储能单元管理模块，客户总监控系统的每个控制端口通过外总线网络与每个分段监控管理系统的一组接口形成双向数据传输连接，每个分段监控管理系统的另一组控制接口通过内总线网络与储能单元管理模块双向连接，储能单元管理模块与镍氢电池储能单元形成双向数据传输连接。
所述的储能单元管理模块独立实时监测镍氢电池储能单元的状态参数，计算荷电量，并将参数通过内总线网络传输给分段监控管理系统；分段管理系统接收每组镍氢电池储能单元的状态参数并进行处理成状态信息或者接收客户总监控系统发出的指令，客户总监控系统接收分段管理系统发出状态信息，根据状态信息和外部能量需求进行决策并对分段管理系统发出指令对储能系统进行使用。所述的每个镍氢电池储能单元由若干镍氢储能电池并联而成，在镍氢储能电池的正极依次连接有熔断器和正极二极管，在正极二极管的两端并联有直流接触器I，在镍氢储能电池的负极连接有负极二极管，在负极二极管的两端并联有直流接触器II。所述的每个镍氢电池储能单元由若干镍氢储能电池并联而成，在镍氢储能电池的正极依次连接有熔断器和双向可控硅I，在双向可控硅I的两端并联有双向可控硅II，在镍氢储能电池的负极连接有双向可控硅III，在双向可控硅III的两端并联有双向可控硅IV。所述的客户总监控系统上设有通信端口，通讯端口与远程控制系统主机对应，客户总监控系统与远程控制系统主机实现远程通讯。所述的客户总监控系统设置为PCS管理系统。所述的PCS管理系统的输出端口连接有显示器，显示器用于显示现场系统的实时状态和控制输入的人性化界面。所述的分段监控管理系统设置为BMS控制柜。所述的外总线网络为CAN现场总线。所述的内总线网络为CAN现场总线。
本发明具有以下有益效果：本发明的镍氢电池储能单元采用模块化设计和管理，可根据储能容量的需要进行增减，这样不但可以提高扩展能力，且安装不受场地大小限制，适应性很强。储能单元镍氢电池储能单元之间为并联连接，这样可以有效的消除了有害的环流。每个镍氢电池储能单元由若干镍氢储能电池并联而成，镍氢储能电池具有环保、无污染、全封闭、免维护和高性能等特点，能量转换效率高，使用寿命长。在镍氢储能电池两端设有二极管、直流接触器和熔断器件，这样可以彻底地消除储能单元之间危害巨大的充放电流，使镍氢电池储能单元可以进行大数量的并联。本发明的储能管理系统最上层为客户总监控系统，中间层为分段监控管理系统，最下层为储能单元管理模块，实行分级、分段监控，集中统一管理模式，这样可以使电池处于健康、高效的工作状态，有效的延长电池的工作寿命，同时使日常监控和维护的工作更加简便。本发明的储能管理系统中各级之间的通信采用的是CAN现场总线，各级CAN现场总线之间相互独立，这样可以提高整个系统内外部通信的可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构框图
图2为本发明的镍氢电池储能装置的结构框图
图3为本发明的镍氢电池储能单电池的结构示意图
具体实施方式
在图1、图2和图3中，本发明为一种兆瓦级镍氢电池储能系统，它包括储能管理系统和镍氢电池储能装置，储能管理系统包括客户总监控系统和若干分段监控管理系统，客户总监控系统设置为PCS管理系统，分段监控管理系统设置为BMS控制柜，PCS管理系统的输出端口连接有显示器，显示器为大屏幕的液晶触摸屏，液晶触摸屏用来显示现场系统的实时状态和控制输入的人性化界面，镍氢电池储能装置由若干组镍氢电池储能单元2并联而成，每个镍氢电池储能单元2由若干100AH镍氢储能电池5并联而成，镍氢储能电池5的储能标称容量为38400W，镍氢电池储能单元2可以根据储能容量的需要进行增减，镍氢电池储能系统的容量可以从38400W扩展到2304000W以上，在镍氢储能电池5的正极依次连接有熔断器3和正极二极管4，在正极二极管4的两端并联有直流接触器I 6，在镍氢储能电池5的负极与负极二极管7连接，在负极二极管7的两端并联有直流接触器II 8，当外部需要向储能系统存放多余电能时，闭合直流接触器I 6，断开直流接触器II 8，使外部电能通过直流接触器I 6和负极二极管7对储能电池5进行充电，同时由于负极二极管7的存在，阻止电压高镍氢储能单元2向电压低的镍氢储能单元2的充电；当储能系统向外部提供电能时，储能管理系统断开直流接触器I 6、闭合直流接触器II 8，使储能电池5能过直流接触器II 8和正极二极管4向外部提高电能，同时由于正极二极管4的存在，阻止电压高镍氢储能单元2向电压低的镍氢储能单元2的充电；当需要处是搁置状态时，储能管理系统断开直流接触器I 6和直流接触器II 8，由于正极二极管4和负极二极管7的存在，每个镍氢储能单元2既不能向放电电能，亦不能接收外部对它充电，在每组镍氢电池储能单元2上设有储能单元管理模块1，客户总监控系统的每个控制端口通过外总线网络与每个分段监控管理系统的一组接口形成双向数据传输连接，外总线网络为CAN现场总线，每个分段监控管理系统的另一组控制接口通过内总线网络与储能单元管理模块1双向连接，内总线网络为CAN现场总线，储能单元管理模块1与镍氢电池储能单元2形成双向数据传输连接。本发明的储能单元管理模块1独立实时监测镍氢电池储能单元2的状态参数，状态参数包括电流、电压和温度，进行荷电量估算和段开销评判，计算荷电量，并将参数通过内总线网络传输给分段监控管理系统；分段监控管理系统，分段管理系统接收每组镍氢电池储能单元2的状态参数并进行处理成状态信息或者接收客户总监控系统发出的指令，客户总监控系统接收分段管理系统发出状态信息，根据状态信息和外部能量需求进行决策并对分段管理系统发出指令对储能系统进行使用，在客户总监控系统上设有通信端口，通讯端口与远程控制系统主机对应，客户总监控系统与远程控制系统主机实现远程通讯。
本发明的镍氢储能电池的正极也可以依次连接有熔断器3和双向可控硅I，在双向可控硅I的两端并联有双向可控硅II，在镍氢储能电池的负极连接有双向可控硅III，在双向可控硅III的两端并联有双向可控硅IV。

Claims (8)

1.一种兆瓦级镍氢电池储能系统，其特征是它包括储能管理系统和镍氢电池储能装置，储能管理系统包括客户总监控系统和若干分段监控管理系统，镍氢电池储能装置由若干组镍氢电池储能单元并联而成，在每组镍氢电池储能单元上设有储能单元管理模块(1)，客户总监控系统的每个控制端口通过外总线网络与每个分段监控管理系统的一组接口形成双向数据传输连接，每个分段监控管理系统的另一组控制接口通过内总线网络与储能单元管理模块(1)双向连接，储能单元管理模块(1)与镍氢电池储能单元(2)形成双向数据传输连接，所述的每个镍氢电池储能单元(2)由若干镍氢储能电池(5)并联而成，在镍氢储能电池的正极依次连接有熔断器(3)和正极二极管(4)，在正极二极管(4)的两端并联有直流接触器I(6)，在镍氢储能电池(5)的负极连接有负极二极管(7)，在负极二极管(7)的两端并联有直流接触器II(8)；或者，所述的每个镍氢电池储能单元(2)由若干镍氢储能电池(5)并联而成，在镍氢储能电池(5)的正极依次连接有熔断器(3)和双向可控硅I，在双向可控硅I的两端并联有双向可控硅II，在镍氢储能电池(5)的负极连接有双向可控硅III，在双向可控硅III的两端并联有双向可控硅IV。
2.根据权利要求1所述的兆瓦级镍氢电池储能系统，其特征是所述的储能单元管理模块(1)独立实时监测镍氢电池储能单元(2)的状态参数，计算荷电量，并将参数通过内总线网络传输给分段监控管理系统；分段管理系统接收每组镍氢电池储能单元(2)的状态参数并进行处理成状态信息或者接收客户总监控系统发出的指令，客户总监控系统接收分段管理系统发出状态信息，根据状态信息和外部能量需求进行决策并对分段管理系统发出指令对储能系统进行使用。
3.根据权利要求1所述的兆瓦级镍氢电池储能系统，其特征是所述的客户总监控系统上设有通信端口，通讯端口与远程控制系统主机对应，客户总监控系统与远程控制系统主机实现远程通讯。
4.根据权利要求1或2所述的兆瓦级镍氢电池储能系统，其特征是所述的客户总监控系统设置为PCS管理系统。
5.根据根据权利要求4所述的兆瓦级镍氢电池储能系统，其特征是所述的PCS管理系统的输出端口连接有显示器，显示器用于显示现场系统的实时状态和控制输入的人性化界面。
6.根据权利要求1或2所述的兆瓦级镍氢电池储能系统，其特征是所述的分段监控管理系统设置为BMS控制柜。
7.根据权利要求1所述的兆瓦级镍氢电池储能系统，其特征是所述的外总线网络为CAN现场总线。
8.根据权利要求1或2所述的兆瓦级镍氢电池储能系统，其特征是所述的内总线网络为CAN现场总线。
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