CN109617106A - 一种分散式电池储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分散式电池储能系统，包括电池管理系统、DC‑AC模块、若干单节电池串联或并联组成的若干储能电池模组及若干DC‑DC模块，其中，一个储能电池模组对应一个DC‑DC模块，各储能电池模组与其对应的DC‑DC模块串联连接形成的支路并联连接后与电池管理系统相连接，电池管理系统另一端与DC‑AC模块4的一端相连接，DC‑AC模块的另一端与外部电网相连接，各储能电池模组均设置有充放电电路，通过各DC‑DC模块控制对应储能电池模组的工作状态，通过电池管理系统控制各DC‑DC模块，该系统的运行效率高，并且可以在同一系统中采用不同类型、不同品级的储能电池模组。

Description

一种分散式电池储能系统

技术领域

本发明属于电池管理领域，涉及一种分散式电池储能系统。

背景技术

电化学储能应用场景多元，多技术路线并存。储能能起到电能的时间平移作用，在电力系统中具有广泛应用，电化学储能具有响应时间短、能量密度大、维护成本低、灵活方便等优点，是大容量储能技术的重要发展方向。大规模可再生能源并网、分布式发电与微电网、辅助服务、电力输配和用户侧是主要的应用场景。随着锂离子电池的飞速发展和价格的不断下降，锂离子电池储能已成为电化学储能的主流技术。

然而，目前电池储能技术普遍采用电池组串联成组再并联的方式，即通过电池模组串联提高电池串电压等级，为了满足系统容量，再将电池串并联，最终构建成高压电池系统或低压大电流电池系统。由于电池模组串联，当一个电池模组出现问题时，会对相邻的电池模组造成影响，导致整串电池无法运行，造成电池储能系统的运行效率低下。同时，在以往的串联系统中，不同电池类型无法在同一个传统中使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种分散式电池储能系统，该系统的运行效率高，并且可以在同一系统中采用不同类型的储能电池。

为达到上述目的，本发明所述的分散式电池储能系统包括电池管理系统、DC-AC模块、若干单节电池串联或并联组成的若干储能电池模组及若干DC-DC模块，其中，一个储能电池模组对应一个DC-DC模块，各储能电池模组与其对应的DC-DC模块串联连接形成的支路并联连接后与电池管理系统的一端相连接，电池管理系统的另一端与DC-AC模块的一端相连接，DC-AC模块的另一端与外部电网相连接，DC-DC模块对各储能电池模组均设置有充放电电路，通过各DC-DC模块控制对应储能电池模组的工作状态，通过电池管理系统控制各DC-DC模块。

各DC-DC模块均基于优化磁集成技术通过碳化硅器件交错并联构成。

各DC-DC模块集成有电池BMS管理模块。

各DC-DC模块基于无主从自主数字均流技术实现对对应储能电池模组的控制。

各储能电池模组中的单体电池可以为锂离子电池、梯次回收利用锂离子电池、铅酸电池或铅炭电池。

各DC-DC模块在故障时自动无扰退出，在正常时，自动在线投入。

各DC-DC模块为热插拔式结构。

在工作时，电池管理系统根据负载的工况，通过控制各DC-DC模块，以调整各储能电池模组的工作状态。

在工作时，各DC-DC模块采用H桥式拓扑设计而成，实现储能电池模组端部与直流母线端的双向升降压。

集成有电池BMS管理模块的DC-DC模块实时获取对应储能电池模组中单体电池的充放电性能，并控制电量高的储能电池模组向电量低的储能电池模组进行放电，以实现电量均衡。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的分散式电池储能系统在具体操作时，各DC-DC模块采用积木式设计理念，独立或并联运行，具体的，各储能电池模组与对应DC-DC模块串联连接形成的支路并联连接后与DC-AC模块的一端相连接，DC-AC模块的另一端与外部电网相连接，即各储能电池模组采用并联连接的方式，当任一储能电池模组出现问题时，不会对其他储能电池模组构成影响，从而大幅度提升整个系统的可靠性及可用性，另外，各储能电池模组通过各自对应的DC-DC模块进行控制，各储能电池模组中电池的类型和品级可以不同或相同，系统配置的灵活性较高，结构简单，操作方便，实用性较强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为储能电池模组、2为DC-DC模块、3为电池管理系统、4为DC-AC模块、5为单体电池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

参考图1，本发明所述的分散式电池储能系统包括电池管理系统3、DC-AC模块4、若干单节电池5串联或并联组成的若干储能电池模组1及若干DC-DC模块2，其中，一个储能电池模组1对应一个DC-DC模块2，各储能电池模组1与其对应的DC-DC模块2串联连接形成的支路并联连接后与电池管理系统3的一端相连接，电池管理系统3的另一端与DC-AC模块4的一端相连接，DC-AC模块4的另一端与外部电网相连接，DC-DC模块2对各储能电池模组1均设置有充放电电路模块，通过各DC-DC模块2控制对应储能电池模组1的工作状态，通过电池管理系统3控制各DC-DC模块2。

各DC-DC模块2均基于优化磁集成技术通过碳化硅器件交错并联构成，大幅度提升产品的转换效率，经检测，该DC-DC模块2的最大转换效率可以达到99％。

各DC-DC模块2集成有电池BMS管理模块，系统集成度及可靠性更高。

各DC-DC模块2基于无主从自主数字均流技术实现对对应储能电池模组1的控制，最大系统不均流度小于5％。

本发明中各DC-DC模块4采用H桥式拓扑设计而成，设计电压范围可达0～950VDC，实现储能电池模组1端部与直流母线端的双向升降压，支持不同类型、不同规格、不同数量及电压，可以将新旧储能电池模组1并联于同一套系统中，系统配置较为灵活，各储能电池模组1可以为锂离子电池、梯次回收利用锂离子电池、铅酸电池或铅炭电池。

本发明中通过各DC-DC模块2单独控制对应储能电池模组1的充放电，充分发挥每一组储能电池模组1的最优性能，同时不会因为任一储能电池模组1的性能劣化或故障导致整个系统性能下降或者不能使用，大大提升了系统的可靠性和可用性。

各DC-DC模块2在故障时自动无扰退出，在正常时，自动在线投入，系统可靠性更高。

各DC-DC模块2为热插拔式结构，便于未来对储能电池模组1和故障模块进行更换及维护，同时支持系统不停电在线维护功能。

电池管理系统3根据负载的工况，通过控制各DC-DC模块2，以调整各储能电池模组1的工作状态，以实现各储能电池模组1的灵活增减，满足未来变化的需求，同时确保系统工作在最佳的效率区间。电池管理系统3与DC-DC模块2采用标准RS485接口，也可选配无线通信方式。

DC-DC模块2支持远距离组网技术，可在储能电池模组1之间留出足够的物理距离，防止局部发生火灾等严重故障时导致故障扩大，系统安全性大大提升。

DC-DC模块2实时获取对应储能电池模组1中单体电池的充放电性能，并控制电量高的储能电池模组1向电量低的储能电池模组1进行放电，以实现电量均衡，所述储能电池模组1的充放电性能包括电压值、电流值以及温度值。

电池管理系统3直接检测及管理电池运行的全过程，包括储能电池模组1运行基本信息测量、电量估计、系统运行状态分析、系统故障诊断和保护、系统上下电策略控制及数据通信。

在本申请所提供的实施例中，所揭露的技术内容，主要是电池储能系统的电池模组架构，未包含电池储能系统中其他总成及管理控制单元，烟雾探测等，应该理解到，所有基于此架构的电池储能系统，都包括在本发明的专利保护范围内。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种分散式电池储能系统，其特征在于，包括电池管理系统(3)、DC-AC模块(4)、由若干单节电池(5)串联或并联组成的若干储能电池模组(1)及若干DC-DC模块(2)，其中，一个储能电池模组(1)对应一个DC-DC模块(2)，各储能电池模组(1)与其对应的DC-DC模块(2)串联连接形成的支路并联连接后与电池管理系统(3)的一端相连接，电池管理系统(3)的另一端与DC-AC模块(4)的一端相连接，DC-AC模块(4)的另一端与外部电网相连接，DC-DC模块(2)对各储能电池模组(1)均设置有充放电电路模块，通过各DC-DC模块(2)控制对应储能电池模组(1)的工作状态，通过电池管理系统(3)控制各DC-DC模块(2)。

2.根据权利要求1所述的分散式电池储能系统，其特征在于，各DC-DC模块(2)均基于优化磁集成技术通过碳化硅器件交错并联构成。

3.根据权利要求1所述的分散式电池储能系统，其特征在于，各DC-DC模块(2)集成有电池BMS管理模块。

4.根据权利要求1所述的分散式电池储能系统，其特征在于，各DC-DC模块(2)基于无主从自主数字均流技术实现对对应储能电池模组(1)的控制。

5.根据权利要求1所述的分散式电池储能系统，其特征在于，各储能电池模组(1)为锂离子电池、梯次回收利用锂离子电池、铅酸电池或铅炭电池。

6.根据权利要求1所述的分散式电池储能系统，其特征在于，各DC-DC模块(2)在故障时自动无扰退出，在正常时，自动在线投入。

7.根据权利要求1所述的分散式电池储能系统，其特征在于，各DC-DC模块(2)为热插拔式结构。

8.根据权利要求1所述的分散式电池储能系统，其特征在于，在工作时，电池管理系统(3)根据负载的工况，通过控制各DC-DC模块(2)，以调整各储能电池模组(1)的工作状态。

9.根据权利要求1所述的分散式电池储能系统，其特征在于，在工作时，各DC-DC模块(2)采用H桥式拓扑设计而成，实现储能电池模组(1)端部与直流母线端的双向升降压。

10.根据权利要求1所述的分散式电池储能系统，其特征在于，在工作时，集成有电池BMS管理模块的DC-DC模块(2)实时获取对应储能电池模组(1)中各个单节电池(5)的充放电性能，并控制电量高的储能电池模组(1)向电量低的储能电池模组(1)进行放电，以实现电量均衡。