CN110212561A - 一种集中调度的分布式电池储能系统 - Google Patents

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王海蛟
毛永志
吴宁宁
王瑞军
李晓冬
陈继昌
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CITIC Guoan Mengguli Power Technology Co Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]

Abstract

本发明公开一种集中调度的分布式电池储能系统，包括：几个储能单元、监控调度PC机，其特征在于：所述储能单元包括电池模组、电池管理系统BMS和储能逆变器PCS，其中电池管理系统BMS负责采集电池模组信息以及与储能逆变器PCS内部通讯；几个储能单元并联汇总到配电系统，其工作状态由监控调度PC机调配和控制；所述储能逆变器PCS为宽范围输入，其输入电压区间为DC24V‑800V。本发明基于动力电池来构建中小型储能单元，并在此基础上组网构成大型储能系统。

Description

一种集中调度的分布式电池储能系统
技术领域
本发明涉及IPC分类H02J供电或配电的电路系统或电能存储系统，尤其是基于一种集中调度的分布式电池储能系统。
背景技术
能源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础，是国民经济、国家安全和实现可持续发展的重要基石。随着人类社会的发展，人类对能源的需求日益增加，但是生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，近几年这一矛盾更加严峻。目前，我国已成为世界能源生产和消费大国，我国对能源的需求在持续增长，因此，调整能源结构已迫在眉睫：一方面要开发新的能源来满足需求，另一方面我们要合理有效地利用可再生能源。
可再生能源包括：风能、太阳能、生物质能、海洋能及小水电等，是一次能源，通常被转化为电能使用。在开发利用可再生能源的过程中，电能储存技术发挥着重要的作用。众所周知，风能和太阳能在使用过程中存在不连续、不稳定性，需要经过储能系统稳定后再入网，同时采用离网发电模式的风力发电机组，储能系统也是必不可少的；另一方面，在能源的使用过程中存在使用不均衡现象，储能系统可以用于电网的“削峰填谷”，从而提高能源的利用率。为了推进可再生能源发电的大规模利用，提高替代能源电站的效率以及维护国家能源的安全，研究储能技术具有重要的经济和社会意义。
CN201710342583.X公开了一种基于优先等级判断的离网家用负载智能管理系统及方法，根据储能单元的充电状态来连通断开的储能单元至其中一个运行的发电单元。而本申请则能更好的侧重基于小型储能单元构建大型储能系统。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种可集中调度的分布式电池储能系统，是基于动力电池来构建中小型储能单元，并在此基础上组网构成大型储能系统。
一种集中调度的分布式电池储能系统，包括：几个储能单元、监控调度PC机，其特征在于：所述储能单元包括电池模组、电池管理系统BMS和储能逆变器PCS，其中电池管理系统BMS负责采集电池模组信息以及与储能逆变器PCS内部通讯；几个储能单元并联汇总到配电系统，其工作状态由监控调度PC机调配和控制；所述储能逆变器PCS为宽范围输入，其输入电压区间为DC24V-800V。
进一步地，每一个储能单元通过监控调度PC机监管灵活调度，根据电池健康状态，调整每个储能单元的充放电工作状态与功率。
进一步地，储能逆变器PCS与监控调度PC机通过CAN总线、LIN、485通讯或电力载波通讯。
进一步地，电池管理系统BMS与储能逆变器PCS通过CAN总线、485、LIN通讯。
进一步地，监控调度PC机装有以太网和无线通讯接口，接受智能上网的调度。
进一步地，几个储能单元中，电池种类为锂电池、铅酸电池、镍氢电池或梯次电池。
本发明的优点和效果：
1.储能逆变器PCS为DC24V-800V的宽范围输入，电池模组的容量和电压可以在此区间范围匹配；储能逆变器具有充、放电一体化功能。
2.以能源互联网模式解决传统储能技术的瓶颈，该系统可以用于电网的“削峰填谷”，从而提高能源的利用率。储能单元模块化设计，可以随意搭配锂电池、铅酸电池、镍氢电池等不同种类的新电池或梯次利用电池同时在线运行工作，每个储能单元中电池模组配备独立电池管理系统BMS，便于电池管理系统对电池进行均衡管理，显著减少系统的维护时间，延长电池使用寿命,操作方便，然后将分散的中小型储能单元构建成大型储能单元，解决了动力电池一致性问题，并且支持热插拔维修更换方便。
3.若干储能单元通过多种通讯方式把数据信息传输给监控调度PC机,实时监管多个不同区域的运行情况，在节约成本的同时使资源利用最大化，并保持整个系统维护的简洁性。环保节能，结构经济合理，构建和管理方便，能够有效的控制成本，提高工作效率。
附图说明
图1为本发明集中调度的分布式电池储能系统电力载波示意图；
图2为本发明集中调度的分布式电池储能系统总线通讯示意图；
其中：1、电池模组；2、电池管理系统BMS；3、储能逆变器；4、监控调度PC机；5、几个储能单元。
具体实施方式
本发明原理在于，不同以往的集中式大规模实用储能模式，创立一种新的储能系统盈利模式，便于动力电池进行单独管理，解决一致性较差、维护困难的问题，以电池模组为基准，配备独立电池管理系统BMS，构成中小型储能单元，然后由若干个中小型储能单元构建成大型储能系统，同时利用CAN、LIN、485、电力载波的方式，监控不同区域的储能系统，实行一机多管，大幅度降低系统成本和运维成本。
本发明为了达到上述目的，要求电池模组配备独立电池管理系统BMS并且实现对每一块电池的检测；要求储能逆变器PCS为DC24V-800V的宽范围输入，电池模组的容量和电压可以在此区间匹配；另一方面，要求储能逆变器具有充、放电一体化功能，在线维护与检测功能，CAN、LIN、485、电力载波等通讯功能,并且能够实现通过上级监控平台控制对电池的充放电功率以及输出功率因素,而且储能逆变器通过上述通讯方式与监控调度PC机通讯；另一方面，监控调度PC机具有CAN、LIN、485、电力载波等通讯功能，具有以太网和无线接口，并且具有数据收集、数据分析、储能系统控制策略的制定与实施能力。
如图1、2所示，一种集中调度的分布式电池储能系统，储能单元5由电池模组1、电池管理系统BMS2和储能逆变器PCS3构成，电池管理系统BMS2通过CAN、LIN、485任意一种通讯方式把电池模组1的信息传递给储能逆变器PCS3；储能逆变器PCS3通过CAN、LIN、485或电力载波把自身工作状态和电池模组1的信息传递给监控调度PC机4，实现远程监控及调度，全面保障电池安全。
如图1、2所示，一种可集中调度的分布式电池储能系统，电池模组1根据容量和电压来匹配储能逆变器PCS3，并通过电缆连接进行充放电工作。
见图1、2，电池管理系统BMS2包括从控MMU和主控BCU，从控MMU采集电池模组1的电压和温度，然后通过CAN通讯上报给主控BCU，主控BCU做计算和处理。
见图1、2，若干个储能单元5中，储能逆变器3与配电系统并联并通过上述多种通讯方式与监控调度PC机4通讯。
进一步地，不同容量和电压的电池模组1通过储能逆变器PCS3并联汇总到配电系统进行工作，电池管理系统BMS2采集电池模组1的电压、温度等信息，并做计算处理控制，然后通过CAN、LIN、485任意一种通讯把信息输送给储能逆变器PCS3，同时储能逆变器PCS3通过CAN、LIN、485或电力载波的方式把信息上传到监控调度PC机4。
进一步地，通过监控调度PC机4上的数据来判断电池模组1的健康状态，从而远程调度每一个储能单元5的工作状态与功率，并对故障电池模组1进行停机更换。整个系统的功能特点为：
1)以电池的安全性作为设计的首要原则，对电池进行全面保护，延长电池成组寿命；
2)储能单元模块化设计，支持热插拔，维修更换方便；
3)储能单元模块化设计，可以随意搭配锂电池、铅酸电池、镍氢电池等不同种类的新电池或梯次利用电池同时在线运行工作；
4)系统提供多种通讯方式供用户选择；
5)基于多种因素考虑的SOC及SOH算法,独有电池在线维护与检测功能(需PCS协议配合)，实时测量与校正电池SOH；
6)在线式检测技术，提前预判电池健康状态和连接可靠性；
7)远程监控保护，全面保障电池安全；
8)对模块和环境进行温度监控，电池温度过高时，自带断路保护防止电池热失控；
9)监控调度PC机功能强大，通过多种通讯方式支持多个储能系统一体化监控，支持远程监控，支持手机APP移动监控；
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种集中调度的分布式电池储能系统，包括：几个储能单元、监控调度PC机，其特征在于：所述储能单元包括电池模组、电池管理系统BMS和储能逆变器PCS，其中电池管理系统BMS负责采集电池模组信息以及与储能逆变器PCS内部通讯；几个储能单元并联汇总到配电系统，其工作状态由监控调度PC机调配和控制；所述储能逆变器PCS为宽范围输入，其输入电压区间为DC24V-800V。
2.如权利要求1所述的一种集中调度的分布式电池储能系统，其特征在于：每一个储能单元通过监控调度PC机监管灵活调度，根据电池健康状态，调整每个储能单元的充放电工作状态与功率。
3.如权利要求1所述的一种集中调度的分布式电池储能系统，其特征在于：储能逆变器PCS与监控调度PC机通过CAN总线、LIN、485通讯或电力载波通讯。
4.如权利要求1所述的一种集中调度的分布式电池储能系统，其特征在于：电池管理系统BMS与储能逆变器PCS通过CAN总线、485、LIN通讯。
5.如权利要求1所述的一种集中调度的分布式电池储能系统，其特征在于：监控调度PC机装有以太网和无线通讯接口，接受智能上网的调度。
6.如权利要求1所述的一种集中调度的分布式电池储能系统，其特征在于：几个储能单元中，电池种类为锂电池、铅酸电池、镍氢电池或梯次电池。
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