CN110994675A - 基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光伏及储能技术领域，且公开了基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机，所述包括梯次磷酸铁锂电池模块、储能变流器、市电接口、负载接口、光伏接口、通信接口，所述梯次磷酸铁锂电池模块由梯次磷酸铁锂电池、电池管理系统、GPRS无线通信模块组成，所述梯次磷酸铁锂电池与电池管理系统连接，所述电池管理系统与储能变流器连接。通过将储能变流器、动力梯次磷酸铁锂电池、电池管理系统、光伏接口、电网接口以及负载接口集成在一个机柜里，同时解决了散热和防护等级等问题，使得光伏储能一体机的重量和体形得到最大化的利用，较与传统光伏储能机，减小了占地面积，同时重量较轻易于携带，增加了储能机安装和维护时的便捷性。

Description

基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机
技术领域
本发明涉及光伏及储能技术领域，具体为基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机。
背景技术
2019年第四季度开始，我国新能源汽车动力电池开始进入密集退役期。为彻底解决新能源汽车退役动力电池的遗留问题，工信部于2018年发布了若干指导性文件，旨在试点推动新能源汽车动力电池梯次利用工作。
梯次锂电池的利用主要集中在用户侧、电网侧、新能源侧的储能项目中，除此之外，铁塔基站及电网变电站备用电源等其他应用也逐渐形成规模，梯次锂电池的再利用避免造成市场混乱，导致更严重的环保等问题；同时可提供相关就业岗位。
退役动力电池的容量、充放电曲线以及安全性能与新电池都有较大的差异，因此需要针对梯次锂电池储能系统定制光伏储能一体机里的电池管理系统、储能变流器等相关设备。
光伏储能一体机可不依赖电网而独立运行，也可由市电补充，应用于偏僻山区、无电区、缺电区、海岛等应用场所，在非洲、东南亚有很多缺电用户，开发此系统具有较大的意义。
发明内容
针对上述背景技术的不足，本发明提供了基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机，具备智慧化新型储能系统、稳定输出功率的优点，解决了背景技术提出的问题。
本发明提供如下技术方案：基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机，所述包括梯次磷酸铁锂电池模块、储能变流器、市电接口、负载接口、光伏接口、通信接口，所述梯次磷酸铁锂电池模块由梯次磷酸铁锂电池、电池管理系统、GPRS无线通信模块组成，所述梯次磷酸铁锂电池与电池管理系统连接，所述电池管理系统与储能变流器连接，所述储能变流器与市电接口、负载接口、光伏接口连接，所述GPRS无线通信模块与电池管理系统连接，所述GPRS无线通信模块与储能交流器连接，所述GPRS无线通信模块与通信接口连接。
优选的，所述储能变流器采用隔离设计，所述光伏储能一体机为并网或离网运行，所述光伏储能一体机可与光伏设备组成小型微网系统，所述光伏储能一体机具有三相电表平衡功能。
优选的，所述梯次磷酸铁锂电池模块电池组进行80％DOD充放电测试，所述测试周期为一个月，所述测试电池标称循环寿命不低于400次，30次充放电衰减率不高于1.5％。
优选的，包括以下步骤：
S1、光伏储能一体机光伏发出的电能经过变换后，存入梯次磷酸铁锂电池，再经过储能变流器逆变成交流电，供用户负载使用或者回馈电网，在这个过程中，用户可以使用到干净、清洁的电能，同时在电网停电时，光伏储能一体机可独立为用户负载提供稳定的电能；
S2、光伏储能一体机供电的优先等级为：①(光伏为负载供电)＞②(梯次磷酸铁锂电池为负载供电)＞③(电网为负载供电)；
S3、电池管理系统通过DCDC模块直接从梯次磷酸铁锂电池取电，同时电池管理系统将给GPRS无线通信模块进行供电；
S4、电池管理系统由主控模块、采集模块组成，通过电压采集模块采集单体电压，通过温度采集模块采集电池组温度，通过分流器进行电流采样，电池管理系统可实现电池单体、电池模块间、电池串间及电池阵列间一致性均衡，确保电池系统长期可靠运行；
S5、GPRS无线通信模块通过CAN总线与电池管理系统通信，然后把电池的运行信息发送到上位机；
S6、单相光伏储能一体机所发电能一般只能输入其中一相或吸收其中一相的电能；本功能通过对三相负载进行计算，使单相光伏储能一体机输出功率能够抵消三相功率之和，以抵消电表读数。
本发明具备以下有益效果：
1、该基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机，通过将储能变流器、动力梯次磷酸铁锂电池、电池管理系统、光伏接口、电网接口以及负载接口集成在一个机柜里，同时解决了散热和防护等级等问题，使得光伏储能一体机的重量和体形得到最大化的利用，较与传统光伏储能机，减小了占地面积，同时重量较轻易于携带，增加了储能机安装和维护时的便捷性。
2、该基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机，通过应用于光伏、储能联合发电系统中实现直流/交流电能转换的设备，采用电力电子控制技术，可以协调控制光伏与储能电池的出力，平抑光伏电池的功率波动，并通过储能变流技术输出满足标准要求的交流电能向负载供电，使得光伏储能在供电时，输出的功率不会出现波动与电网运行保持一致，保持电网的正常运行，减缓光伏储能对电网造成的波动影响。
附图说明
图1为光伏储能一体机系统原理示意图。
具体实施方式
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。
请参阅图1，基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机，所述包括梯次磷酸铁锂电池模块、储能变流器、市电接口、负载接口、光伏接口、通信接口，所述梯次磷酸铁锂电池模块由梯次磷酸铁锂电池、电池管理系统、GPRS无线通信模块组成，所述梯次磷酸铁锂电池与电池管理系统连接，所述电池管理系统与储能变流器连接，所述储能变流器与市电接口、负载接口、光伏接口连接，所述GPRS无线通信模块与电池管理系统连接，所述GPRS无线通信模块与储能交流器连接，所述GPRS无线通信模块与通信接口连接，储能变流器采用隔离设计，安全可靠；电池管理系统为高安全性可并网或离网运行；可与光伏发电等发电设备组成小型微网系统，同时具有三相电表平衡功能，主要设备应具有自诊断及恢复的功能；系统设计平均无故障时间(MTBF)不低于10年。
如图1所示，光伏储能一体机光伏发出的电能经过变换后，存入梯次磷酸铁锂电池，再经过储能变流器逆变成交流电，供用户负载使用或者回馈电网，在这个过程中，用户可以使用到干净、清洁的电能，同时在电网停电时，光伏储能一体机可独立为用户负载提供稳定的电能，在电网不允许馈电时，光伏储能一体机系统可以实现系统内的用电、发电平衡，即以最大的能力保证用户少用电网电能，也保证系统运行符合电网要求。
其中，光伏储能一体机梯次磷酸铁锂电池模块主要组成部分有：梯次磷酸铁锂电池，电池管理系统，GPRS无线通信模块，电池管理系统通过DCDC模块直接从电池组取电，同时电池管理系统将给GPRS无线通信模块进行供电，电池管理系统由主控模块、采集模块组成，通过电压采集模块采集单体电压，通过温度采集模块采集电池组温度，通过分流器进行电流采样，电池管理系统可实现电池单体、电池模块间、电池串间及电池阵列间一致性均衡，确保电池系统长期可靠运行，电池管理系统具有电池状态监视、运行控制、绝缘监测、均衡管理、保护报警及通信功能等，通过对电池状态的实时检测，保证系统的正常稳定安全运行，GPRS无线通信模块通过CAN总线与电池管理系统通信，然后把电池的运行信息发送到上位机。
其中，光伏储能一体机同时预留有光伏发电设备等电源(不包含柴油发电机)设备的接入端口，系统具备同时匹配自身光伏发电、用电负载及电网输入的能力，光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能给负载供电，同时给梯次磷酸铁锂电池充电；在无光照时，由梯次磷酸铁锂电池通过储能变流器给交流负载供电；供电不足时由电网补充，此产品具有即插即用的功能。
其中供电的优先等级为：①(光伏为负载供电)＞②(梯次磷酸铁锂电池为负载供电)＞③(电网为负载供电)。
其中，三相电表平衡功能是指对于三相电网接入用户，其用电计量是使用的是三相计量表，而单相光伏储能一体机所发电能只能输入其中一相或吸收其中一相的电能；本功能通过对三相负载进行计算，使单相光伏储能一体机输出功率能够抵消三相功率之和，以抵消电表读数。
其中，主要针对动力梯次电池利用用户及光伏储能等应用场景，旨在建立以智慧化为特征的新型储能解决方案。该光伏储能一体机突出智能化和一体化整体技术优势，集动力梯次磷酸铁锂电池、储能变流器、电池管理系统、GPRS无线通信等先进技术，通过手机APP可远程监测，具有即插即用、高可靠、高安全、高效率、节能环保等特点，并且体积小，重量轻便于安装和维护，同时运输时更加便捷，可以运用到不同的场景供电网的稳定运行。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机，其特征在于：所述包括梯次磷酸铁锂电池模块、储能变流器、市电接口、负载接口、光伏接口、通信接口，所述梯次磷酸铁锂电池模块由梯次磷酸铁锂电池、电池管理系统、GPRS无线通信模块组成，所述梯次磷酸铁锂电池与电池管理系统连接，所述电池管理系统与储能变流器连接，所述储能变流器与市电接口、负载接口、光伏接口连接，所述GPRS无线通信模块与电池管理系统连接，所述GPRS无线通信模块与储能交流器连接，所述GPRS无线通信模块与通信接口连接。
2.根据权利要求1所述的基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机，其特征在于：所述储能变流器采用隔离设计，所述光伏储能一体机为并网或离网运行，所述光伏储能一体机可与光伏设备组成小型微网系统，所述光伏储能一体机具有三相电表平衡功能。
3.根据权利要求1所述的基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机，其特征在于：所述梯次磷酸铁锂电池模块电池组进行80％DOD充放电测试，所述测试周期为一个月，所述测试电池标称循环寿命不低于400次，30次充放电衰减率不高于1.5％。
4.根据权利要求1所述的基于动力梯次磷酸铁锂电池光伏储能一体机使用状态，其特征在于：包括以下步骤：
S1、光伏储能一体机光伏发出的电能经过变换后，存入梯次磷酸铁锂电池，再经过储能变流器逆变成交流电，供用户负载使用或者回馈电网，在这个过程中，用户可以使用到干净、清洁的电能，同时在电网停电时，光伏储能一体机可独立为用户负载提供稳定的电能；
S2、光伏储能一体机供电的优先等级为：①(光伏为负载供电)＞②(梯次磷酸铁锂电池为负载供电)＞③(电网为负载供电)；
S3、电池管理系统通过DCDC模块直接从梯次磷酸铁锂电池取电，同时电池管理系统将给GPRS无线通信模块进行供电；
S4、电池管理系统由主控模块、采集模块组成，通过电压采集模块采集单体电压，通过温度采集模块采集电池组温度，通过分流器进行电流采样，电池管理系统可实现电池单体、电池模块间、电池串间及电池阵列间一致性均衡，确保电池系统长期可靠运行；
S5、GPRS无线通信模块通过CAN总线与电池管理系统通信，然后把电池的运行信息发送到上位机；
S6、单相光伏储能一体机所发电能一般只能输入其中一相或吸收其中一相的电能；本功能通过对三相负载进行计算，使单相光伏储能一体机输出功率能够抵消三相功率之和，以抵消电表读数。
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