CN108242855A - 集装箱储能联合运行系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种集装箱储能联合运行系统和方法，该系统包括多个储能终端，每个所述储能终端分别包括能量管理系统、第一功率转换系统、第二功率转换系统和储能单元，所述能量管理系统分别与所述第一功率转换系统和第二功率转换系统通信连接，所述第一功率转换系统的直流侧分别连接于所述储能单元、以及第二功率转换系统的直流侧，所述储能单元至少包括蓄电池，其中，每个所述第二功率转换系统的交流侧分别通过一断路器连接于共同的交流电网，而且，所有所述储能终端的能量管理系统之间通信连接。本发明系统可以实现对多处集装箱储能终端均衡充放电和均匀负载，使系统更加灵活，更加方便，提高经济效益。

Description

集装箱储能联合运行系统和方法

技术领域

本申请涉及智能电网技术领域，特别是涉及一种集装箱储能联合运行系统和方法。

背景技术

目前在国内集装箱储能系统并入电网中多是各自并入到国家电网中，通过双向变流器实现交直流电能变换和电能流向控制，并通过用户端配电室升压变压器(400V/10kV)并入10kV电网。但是每个区域之间的多有自己的集装箱储能系统，它们之间是互相独立，之间的负载不均衡，电池的容量也不均衡。这就出现一个问题：如果其中一个或者几个集装箱储能系统中PCS出现问题或者电池系统电量不平衡以及负载不均衡(比如：a小区的电不够用，负载大，而b小区的电容量多用不完)等其他原因不能充分利用集装箱储能系统。这样就不能发挥每个区域集装箱储能系统整体协调性和灵活多样性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集装箱储能联合运行系统和方法，通过稳定的控制集装箱储能终端交流处并(离)机，充分利用每个集装箱储能终端，均衡充放电，均衡负载，减少厂区损失，提高经济效益。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种集装箱储能联合运行系统，包括多个储能终端，每个所述储能终端分别包括能量管理系统、第一功率转换系统、第二功率转换系统和储能单元，所述能量管理系统分别与所述第一功率转换系统和第二功率转换系统通信连接，所述第一功率转换系统的直流侧分别连接于所述储能单元、以及第二功率转换系统的直流侧，所述储能单元至少包括蓄电池，

其中，

每个所述第二功率转换系统的交流侧分别通过一断路器连接于共同的交流电网，

而且，

所有所述储能终端的能量管理系统之间通信连接。

优选的，在上述的集装箱储能联合运行系统中，每个所述储能终端分别通过一接触器接入对应的负载电网。

优选的，在上述的集装箱储能联合运行系统中，所述能量管理系统、第一功率转换系统和储能单元集成于同一集装箱内，所述第二功率转换系统设置于集装箱的外部。

优选的，在上述的集装箱储能联合运行系统中，不同的所述储能终端分别对应设置于不同的区域，每个所述区域分别具有由所述储能终端供电的负载。

优选的，在上述的集装箱储能联合运行系统中，选择性控制断路器的通断，以控制负载小的区域内的储能单元给负载大的区域内储能单元放电。

优选的，在上述的集装箱储能联合运行系统中，同一储能终端中，第一功率转换系统发生故障而无法为对应的第一储能单元充放电时，调度其他储能终端的第一功率转换系统或第二功率转换系统为第一储能单元充放电。

优选的，在上述的集装箱储能联合运行系统中，在一储能单元相对其他储能单元充放电慢时，调度其他储能终端的第一功率转换系统或第二功率转换系统为该储能单元充放电。

优选的，在上述的集装箱储能联合运行系统中，所述能量管理系统和第一功率转换系统之间基于RS485接口通信连接。

优选的，在上述的集装箱储能联合运行系统中，选择性控制断路器的通断，以控制负载小的区域内的储能单元给负载大的区域内储能单元放电。

相应的，本申请还公开了一种集装箱储能联合运行系统的运行方法，包括：

同一储能终端中，第一功率转换系统发生故障而无法为对应的第一储能单元充放电时，调度其他储能终端的第一功率转换系统或第二功率转换系统为第一储能单元充放电，

还包括：

在一储能单元相对其他储能单元充放电慢时，调度其他储能终端的第一功率转换系统或第二功率转换系统为该储能单元充放电。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明系统可以实现对多处集装箱储能终端均衡充放电和均匀负载，使系统更加灵活，更加方便，提高经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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所示为本发明具体实施例中集装箱储能联合运行系统的原理示意图。

具体实施方式

本实施例的集装箱储能联合运行系统，其直流侧并机控制基于一个或者几个集装箱储能终端出现功率转换系统(PCS)故障、储能单元电量(蓄电池)不平衡以及负载不均衡(比如：a小区的电不够用，负载大，而b小区的电容量多用不完)等其他原因不能及时充分利用集装箱储能终端。而利用联合运行系统准确、稳定的控制各集装箱储能终端，均衡的供应负载，充分利用每个集装箱储能终端，均衡充放电，减少厂区损失，提高经济效益。

下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合图1所示，本实施例提供一种集装箱储能联合运行系统，包括多个储能终端，每个所述储能终端分别包括能量管理系统(EMS)10、第一功率转换系统(PCS)20、第二功率转换系统(PCS)30和储能单元40，所述能量管理系统分别与所述第一功率转换系统和第二功率转换系统通信连接，所述第一功率转换系统的直流侧分别连接于所述储能单元、以及第二功率转换系统的直流侧，所述储能单元至少包括蓄电池。

特别的，每个所述第二功率转换系统的交流侧分别通过一断路器50连接于共同的交流电网60，而且，所有所述储能终端的能量管理系统之间通信连接。

本案中，每个储能终端分别通过增加一功率转换系统和断路器，以实现各储能单元在交流网的并机。

进一步地，每个所述储能终端分别通过一接触器70接入对应的负载电网80。

在一实施例中，所述能量管理系统、第一功率转换系统和储能单元集成于同一集装箱90内，所述第二功率转换系统设置于集装箱的外部。

在一应用例中，不同的所述储能终端分别对应设置于不同的区域，每个所述区域分别具有由所述储能终端供电的负载。

不同的区域可以为不同的居住小区，负载可以为居民的用电设备。由于小区不同，负载数量和功率也存在偏差。

储能单元还包括用以监测蓄电池状态的电池管理系统。

电池管理系统(BMS)是管理蓄电池的单元是用于监测、评估以及保护电池运行状态的电子设备集合，能有效地监测电池的各种状态(电压、电流、温度、SOC、SOH等)，能对蓄电池充、放电过程进行安全管理，对蓄电池可能出现的故障进行报警和应急保护处理，对蓄电池的运行进行优化控制，保证蓄电池安全、可靠、稳定的运行。BMS系统是储能系统中不可缺少的重要组成部分，是储能系统有效、可靠运行的保证，其应具备监测功能、运行报警功能、保护功能、自诊断功能、均衡管理功能、参数管理功能和本地运行状态显示功能等。

本案中，在系统中设置EMS，通过EMS管理PCS及储能单元，设置PCS，PCS负责能量的转换，可以从电网通过隔离变压器把能量充入到蓄电池中，称为充电，也可以从蓄电池中把能量通过隔离变压器反馈到电网中，称为放电。EMS、PCS、BMS三者相互协作，才能很好的完成存储能量和释放能量的过程。这这个运行的过程中，三者之间有控制数据、状态数据和保护数据实时传输。

总体上，蓄电池的数据采集、数据处理、状态分析、故障告警等信息和处理量大，应由BMS完成；电池组及电池堆的监测、控制保护、告警等功能可由PCS完成。

在优选的实施例中，所述能量管理系统和第一功率转换系统之间基于RS485接口通信连接。

在一实施例中，所述蓄电池包括锂电池。

优选的，所述锂电池为磷酸铁锂电池。

蓄电池由若干电池模块串联组成，每个所述的电池模块由若干电池单体并联构成，电池单体采用磷酸铁锂电池，磷酸铁锂是用作大容量电力储能电池的首选材料，在综合性能、安全、成本、环保、技术成熟度等方面均满足需求，故在优选的实施例中，选择磷酸铁锂电池(LiFePO₄，简称LFP)作为储能载体。

本实施例还提供一种集装箱储能联合运行系统的运行方法，包括方法：

(1)、选择性控制断路器的通断，以控制负载小的区域内的储能单元给负载大的区域内储能单元放电；

(2)、同一储能终端中，第一功率转换系统发生故障而无法为对应的第一储能单元充放电时，调度其他储能终端的第一功率转换系统或第二功率转换系统为第一储能单元充放电；

(3)、在一储能单元相对其他储能单元充放电慢时，调度其他储能终端的第一功率转换系统或第二功率转换系统为该储能单元充放电。

结合图1所示，在一示例性方案中，每个区域有一个集装箱储能终端，有N个区域的N个集装箱储能终端的联合运行，运行方法如下：

1、控制负载小的区域内的集装箱储能终端给负载大的区域内的集装箱系统放电，减少负载大区域的供电压力。

2、某区域内的集装箱系统pcs设备损坏，可以控制其他区域内的集装箱储能终端给他充放电。

3、某一区域内直流侧电池系统充放电慢，可以控制其他区域的储能终端给他充放电。

综上所述，本发明系统的优点至少包括：

a、便于维护，维修：如果一处PCS损坏，其他的pcs也能够给它的储能单元充放电。

b、节约成本，提高经济效益：集装箱储能终端本来就是削峰填谷，提高经济效益，但是如果其中一次和几处蓄电池充放电不均衡，负载不均衡，这就导致负载大的，储能终端不够用，负载小的，储能终端用不完，储能集装箱系统联合运行，充分利用集装箱储能终端，提高了经济效益。

c、提高集装箱储能系统整体的运行稳定性和电池系统的均衡性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种集装箱储能联合运行系统，其特征在于，包括多个储能终端，每个所述储能终端分别包括能量管理系统、第一功率转换系统、第二功率转换系统和储能单元，所述能量管理系统分别与所述第一功率转换系统和第二功率转换系统通信连接，所述第一功率转换系统的直流侧分别连接于所述储能单元、以及第二功率转换系统的直流侧，所述储能单元至少包括蓄电池，

其中，

每个所述第二功率转换系统的交流侧分别通过一断路器连接于共同的交流电网，

而且，

所有所述储能终端的能量管理系统之间通信连接。

2.根据权利要求1所述的集装箱储能联合运行系统，其特征在于，每个所述储能终端分别通过一接触器接入对应的负载电网。

3.根据权利要求1所述的集装箱储能联合运行系统，其特征在于，所述能量管理系统、第一功率转换系统和储能单元集成于同一集装箱内，所述第二功率转换系统设置于集装箱的外部。

4.根据权利要求1所述的集装箱储能联合运行系统，其特征在于，不同的所述储能终端分别对应设置于不同的区域，每个所述区域分别具有由所述储能终端供电的负载。

5.根据权利要求4所述的集装箱储能联合运行系统，其特征在于，选择性控制断路器的通断，以控制负载小的区域内的储能单元给负载大的区域内储能单元放电。

6.根据权利要求1所述的集装箱储能联合运行系统，其特征在于，同一储能终端中，第一功率转换系统发生故障而无法为对应的第一储能单元充放电时，调度其他储能终端的第一功率转换系统或第二功率转换系统为第一储能单元充放电。

7.根据权利要求1所述的集装箱储能联合运行系统，其特征在于，在一储能单元相对其他储能单元充放电慢时，调度其他储能终端的第一功率转换系统或第二功率转换系统为该储能单元充放电。

8.根据权利要求1所述的集装箱储能联合运行系统，其特征在于，所述能量管理系统和第一功率转换系统之间基于RS485接口通信连接。

9.权利要求1所述的集装箱储能联合运行系统的运行方法，其特征在于，选择性控制断路器的通断，以控制负载小的区域内的储能单元给负载大的区域内储能单元放电。

10.权利要求1所述的集装箱储能联合运行系统的运行方法，其特征在于，包括：

同一储能终端中，第一功率转换系统发生故障而无法为对应的第一储能单元充放电时，调度其他储能终端的第一功率转换系统或第二功率转换系统为第一储能单元充放电，

还包括：

在一储能单元相对其他储能单元充放电慢时，调度其他储能终端的第一功率转换系统或第二功率转换系统为该储能单元充放电。