CN108233490A - 一种具有主动均衡功能的储能电站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有主动均衡功能的储能电站，包括单体电池、主动均衡模块、变流器以及控制器，若干个单体电池串联后与主动均衡模块连接组成电池组模块，若干个电池组模块连接组成储能电池组，主动均衡模块包括电源输入输出接口和通信总线接口，变流器是AC/DC双通道电源，若干个电池组模块中的主动均衡模块的电源输入输出接口与变流器的直流输入输出端连接，若干个电池组模块中的主动均衡模块的通信总线接口与控制器通信连接，变流器的交流输入输出端与外部电网并联连接且与用户负载连接；本发明将串联的大量单体电池分成多个串联的电池组进行管理，对电池组内各单体电池进行主动均衡调节，提高单体电池的放电能力，延长单体电池的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用主动均衡技术的储能电站，尤其涉及一种具有主动均衡功能的储能电站，属于电力储能技术领域。
背景技术
储能技术一直是电网系统中大力推广的技术，储能电站的储能电池元件是可充电电池，由于储能电池的制造技术与动力电池的制作技术不相上下，甚至要求更高，造成储能电站的成本居高不下，而且寿命有限；在任何一个串联电池组里，各单体电池的容量不可能完全一致，总有一节电池的容量最低，这节单体电池造成了“木桶效应”，由于这节单体电池在整个电池组充、放电过程中总会最先充满或最先放完，当这节单体电池充满或放完以后，无论其他单体电池是否还能继续充、放电，整个电池组就不能再充、放电，否则会损害电池；除此以外，由于总是这节容量最低的单体电池满充、满放，导致这节单体电池的使用寿命就会降低，一旦这节单体电池达到使用寿命，整个电池组就不能再工作，为了保持各单体电池在储能电站运行时的一致性，目前最先进的技术之一就是主动均衡技术，它在系统发现单体电池出现不一致以后，对产生不一致的具体电池进行相应的充电或放电处理，从而保持各单体电池的一致性，储能电站所用的单体电池由于单体电压比较低，一般在1.9V~4.2V之间，因此需要大量串联成组才能在实际工作中发挥作用，典型的串联节数达到300节左右，由于单体电池比较多，必须通过分组技术将所有的单体电池分配到不同的电池组内进行均衡，同时还要兼顾组与组之间的不一致性，防止组与组之间不均衡造成储能电站的储能能力下降，寿命减短。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种具有主动均衡功能的储能电站，充分利用可充电电池的储能能力，将大量单体电池串联使用，保持各单体电池在储能电站运行中的一致性，将串联的大量单体电池分成多个串联的电池组进行管理，采用主动均衡技术，对电池组内各单体电池进行主动均衡调节，提高单体电池的放电能力，并延长单体电池的寿命。
本发明所采用的技术方案为：
一种具有主动均衡功能的储能电站，包括单体电池、主动均衡模块、变流器以及控制器，若干个单体电池串联后与主动均衡模块连接组成电池组模块，若干个电池组模块连接组成储能电池组，所述主动均衡模块包括电源输入输出接口和通信总线接口，所述主动均衡模块用于测量各单体电池的电压然后自动判断需要均衡的单体电池并执行均衡动作或从控制器获取需要均衡的单体电池节数并执行均衡动作，所述变流器是AC/DC双通道电源，若干个电池组模块中的主动均衡模块的电源输入输出接口与变流器的直流输入输出端连接，若干个电池组模块中的主动均衡模块的通信总线接口与控制器通信连接，所述变流器的交流输入输出端与外部电网并联连接且与用户负载连接，所述控制器还与变流器通信连接并控制变流器在AC/DC模式和DC/AC模式之间转换。
作为本发明的进一步优选，所述的若干个电池组模块连接组成储能电池组的连接方式包括先并联后串联的连接方式、先串联后并联的连接方式以及将先并联后串联和先串联后并联的两种连接方式进行混合串并联的连接方式。
作为本发明的进一步优选，所述主动均衡模块的通信总线接口与控制器通信连接的通信方式是CAN、USB、RS485或RS232中的任一种通信方式。
作为本发明的进一步优选，所述的主动均衡模块还包括用于监测电池组模块温度的温度探头。
本发明的有益效果在于：充分利用可充电电池的储能能力，将大量单体电池串联使用，保持各单体电池在储能电站运行中的一致性，将串联的大量单体电池分成多个串联的电池组进行管理，采用主动均衡技术，对电池组内各单体电池进行主动均衡调节，提高单体电池的放电能力，并延长单体电池的寿命。
附图说明：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明电池组模块示意图；
图3为本发明若干个电池组模块先并联后串联的连接方式示意图；
图4为本发明若干个电池组模块先串联后并联的连接方式示意图；
图5为本发明若干个电池组模块混合串并联的连接方式示意图；
图中主要附图标记含义如下：
1-主动均衡模块，2-电池组模块，3-储能电池组，4-变流器，5-控制器，6-用户负载。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明做具体的介绍。
如图1-5所示：本实施例是一种具有主动均衡功能的储能电站，包括单体电池、主动均衡模块1、变流器4以及控制器5，若干个单体电池串联后与主动均衡模块1连接组成电池组模块2，若干个电池组模块2连接组成储能电池组3，主动均衡模块1包括电源输入输出接口和通信总线接口，主动均衡模块1用于测量各单体电池的电压然后自动判断需要均衡的单体电池并执行均衡动作或从控制器5获取需要均衡的单体电池节数并执行均衡动作，变流器4是AC/DC双通道电源，若干个电池组模块2中的主动均衡模块1的电源输入输出接口与变流器4的直流输入输出端连接，若干个电池组模块2中的主动均衡模块1的通信总线接口与控制器5通信连接，变流器4的交流输入输出端与外部电网并联连接且与用户负载6连接，控制器5还与变流器4通信连接并控制变流器4在AC/DC模式和DC/AC模式之间转换。
如图3-5所示：本实施例中若干个电池组模块2连接组成储能电池组3的连接方式包括先并联后串联的连接方式、先串联后并联的连接方式以及将先并联后串联和先串联后并联的两种连接方式进行混合串并联的连接方式。
本实施例中，主动均衡模块1的通信总线接口与控制器5通信连接的通信方式是RS485通信方式，在实际应用时，也可以选择CAN、USB或RS232中的任一种通信方式。
本实施例中的主动均衡模块1还包括用于监测电池组模块2温度的温度探头。
本实施例中的主动均衡模块1和串联的各单体电池连接，组成一个电池组模块2，主动均衡模块1在实际应用时可以由外部直流电源或交流电源供电，本实施例中的主动均衡模块1由变流器4供电，通过通信总线和上位机控制器5进行通信，主动均衡模块1可实现如下功能：测量各单体电池的电压然后自动判断需要均衡的单体电池并执行均衡动作或从控制器5获取需要均衡的单体电池节数并执行均衡动作，主动均衡模块1对单体电池执行均衡动作是通过外部直流电源或交流电源对单个或多个单体电池进行充电、或从某个单体电池上吸收能量并给其它单个或多个单体电池进行充电，还可安装温度探头，监测电池组模块2的温度。
本实施例中的变流器4是一个AC/DC双通道电源，变流器4的交流侧与电网并联并连接用户负载6，变流器4可以将电网侧的交流电变成直流给储能电池组3充电，也可以将储能电池组3的直流电变成交流电输出给用户负载6或电网，控制器5通过通信总线和储能电池组3内各主动均衡模块1通信连接，下发和接受指令、数据等，控制器5和变流器4通过通信接口通信连接，下发和接受指令、数据等。
充电时，控制器5向变流器4发指令，使变流器4工作在将交流电变成直流电的模式，给储能电池组3充电，同时，控制器5向各主动均衡模块1发出指令，控制主动均衡模块1对各单体电池进行均衡作业，或者控制各主动均衡模块1自动对各单体电池进行均衡作业。
放电时，控制器5向变流器4发指令，使变流器4工作在将直流电变成交流电的模式，使储能电池组3向用户负载6或电网放电，同时，控制器5向各主动均衡模块1发出指令，控制主动均衡模块1对各单体电池进行均衡作业，或者控制各主动均衡模块1自动对各单体电池进行均衡作业。
充放电过程中，如果发现某个电池组模块2的总电压或总容量严重偏离其它的电池组模块2，则控制器5向该电池组模块2的主动均衡模块1发送指令，停止该电池组模块2的均衡作业，直到该电池组模块2的总电压或总容量接近其它的电池组模块2后，再开启均衡作业。
本实施例中所用的主动均衡模块和控制器均是由盐城市惠众新能源科技有限公司研发生产，其中，主动均衡模块是该公司生产的电池智能并充机模块，具体参数请参考网页链接：http://www.ychuizhong.com/product/265.html；控制器是由该公司采用单片机开发的一种专用控制器，是根据每个储能电站的容量、串联电池节数等技术参数制作的，目前在储能电站的示范站中使用的控制器型号为：HZESC-I。
本发明充分利用可充电电池的储能能力，将大量单体电池串联使用，保持各单体电池在储能电站运行中的一致性，将串联的大量单体电池分成多个串联的电池组进行管理，采用主动均衡技术，对电池组内各单体电池进行主动均衡调节，提高单体电池的放电能力，并延长单体电池的寿命。
以上所述仅是本发明专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明专利的保护范围。
Claims (4)
1.一种具有主动均衡功能的储能电站，其特征在于：包括单体电池、主动均衡模块、变流器以及控制器，若干个单体电池串联后与主动均衡模块连接组成电池组模块，若干个电池组模块连接组成储能电池组，所述主动均衡模块包括电源输入输出接口和通信总线接口，所述主动均衡模块用于测量各单体电池的电压然后自动判断需要均衡的单体电池并执行均衡动作或从控制器获取需要均衡的单体电池节数并执行均衡动作，所述变流器是AC/DC双通道电源，若干个电池组模块中的主动均衡模块的电源输入输出接口与变流器的直流输入输出端连接，若干个电池组模块中的主动均衡模块的通信总线接口与控制器通信连接，所述变流器的交流输入输出端与外部电网并联连接且与用户负载连接，所述控制器还与变流器通信连接并控制变流器在AC/DC模式和DC/AC模式之间转换。
2.根据权利要求1所述的一种具有主动均衡功能的储能电站，其特征在于，所述的若干个电池组模块连接组成储能电池组的连接方式包括先并联后串联的连接方式、先串联后并联的连接方式以及将先并联后串联和先串联后并联的两种连接方式进行混合串并联的连接方式。
3.根据权利要求1所述的一种具有主动均衡功能的储能电站，其特征在于，所述主动均衡模块的通信总线接口与控制器通信连接的通信方式是CAN、USB、RS485或RS232中的任一种通信方式。
4.根据权利要求1所述的一种具有主动均衡功能的储能电站，其特征在于，所述的主动均衡模块还包括用于监测电池组模块温度的温度探头。
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