CN111095717A - 储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及储能系统。本发明实施例的储能系统管理电网和连接到电网的DC(Direct Current)配电网的电力，所述储能系统包括：第一转换器，连接在电网和DC配电网之间，控制DC配电网的电压；第二转换器，连接到DC配电网，检测DC配电网的电压；电池，与第二转换器连接，通过第二转换器来控制该电池的充电和放电；整流器，与第一转换器并联连接；以及第一上位控制器，控制第一转换器、第二转换器以及整流器，基于第一转换器的状态来确定整流器的驱动与否和DC配电网的限定电压。

Description

储能系统
技术领域
本发明涉及能够不间断地供电的储能系统。
背景技术
储能系统(Energy Storage System)是通过将产生的电力存储到包括发电厂、变电站以及输电线等的每个连接系统之后在需要电力时选择性地且有效地使用，来提高能效的系统。
在储能系统中，若通过对在时间段和季节上具有较大变化的电力负载进行平均来提高整体负债率，则能够降低发电成本，并降低扩建电力设备所需的成本和运营成本等，从而能够降低电费并节约能量。
这种储能系统安装并应用于电力系统中的发电、输电和配电、电力用户，并且用作频率调整(Frequency Regulation)、稳定使用可再生能源的发电机输出、降低峰值负载(Peak Shaving：调峰)、使负载平均(Load Leveling)、应急电源等功能。
另外，储能系统根据存储方式主要分为物理储能和化学储能。作为物理储能有利用扬水发电、压缩空气存储、飞轮等的方法，作为化学储能有使用锂离子电池、铅酸电池、钠硫电池等的方法
但是，在现有技术中，存在如下问题。当在储能系统中的电网侧转换器(converter)(即，将电网的AC电压转换为DC电压并提供给DC配电网的转换器)发生问题时，不仅难以检测电网是否发生故障，而且还使控制DC配电网的电压变为困难。
另外，在现有技术中，储能系统的所有构成要素通过共同的上位控制器来控制，因此存在难以将一部分构成要素与其他制造商的设备混用的问题。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于，提供一种能够进行应急运转，并且改善与其他制造商的设备的兼容性的储能系统
解决问题的技术方案
为了达成上述目的，本发明提供一种储能系统，该储能系统管理电网和连接到电网的DC(Direct Current)配电网的电力，其中，包括：第一转换器，连接在电网和DC配电网之间，控制DC配电网的电压；第二转换器，连接到DC配电网，检测DC配电网的电压；电池，与第二转换器连接，通过第二转换器来控制该电池的充电/放电；整流器，与第一转换器并联连接；以及第一上位控制器，控制第一转换器、第二转换器以及整流器，基于第一转换器的状态来确定整流器的驱动与否和DC配电网的限定电压。
所述DC配电网的限定电压包括第一限定电压和电压级别高于第一限定电压的第二限定电压。
当在第一转换器发生问题时，所述第一上位控制器中断第一转换器的驱动、开始整流器的驱动、将DC配电网的限定电压确定为第一限定电压。
当解决了第一转换器的问题时，所述第一上位控制器开始第一转换器的驱动、中断整流器的驱动、将DC配电网的限定电压确定为第二限定电压。
在所述第一转换器发生故障且DC配电网的电压低于第二限定电压的情况下，第二转换器使电池放电，第一上位控制器判断电网发生故障与否，并基于判断结果来控制第二转换器和整流器。
在所述电网发生故障的情况下，第一上位控制器生成关于第二转换器的动作模式的指令并提供给第二转换器，第二转换器基于从第一上位控制器接收到的指令，保持使电池放电的动作。
在所述电网的状态正常的情况下，第一上位控制器生成关于第二转换器的动作模式的第一指令和关于整流器的动作模式的第二指令，并将第一指令提供给第二转换器，而将第二指令提供给整流器，第二转换器基于第一指令来中断使电池放电的动作，整流器基于第二指令，将从电网接收到的AC电压整流为DC电压并提供给DC配电网。
在所述第一转换器需要保养和维修的情况下，第一上位控制器中断第一转换器的驱动，开始整流器的驱动。
当所述整流器发生故障且DC配电网的电压低于第一限定电压时，第二转换器使电池放电，第一上位控制器判断电网是否发生故障，并基于判断结果来控制第二转换器和第一转换器。
在所述电网发生故障的情况下，第一上位控制器生成关于第二转换器的动作模式的指令并提供给第二转换器，第二转换器基于从第一上位控制器接收到的指令来保持使电池放电的动作。
在所述电网的状态正常的情况下，第一上位控制器生成关于第二转换器的动作模式的第一指令和关于第一转换器的动作模式的第二指令，并将第一指令提供给第二转换器，而将第二指令提供给第一转换器，第二转换器基于第一指令中断使电池放电的动作，第一转换器基于第二指令将从电网接收到的AC电压转换为DC电压并提供给DC配电网。
所述第二转换器对DC配电网的电压和DC配电网的限定电压进行比较，并基于比较结果来控制电池的充电/放电。
还包括：第三转换器，连接到所述DC配电网；第一负载，与第三转换器连接，通过第三转换器来控制第一负载的电压；以及第二上位控制器，控制第三转换器。
还包括：第四转换器，连接到所述DC配电网；第二负载，与第四转换器连接，通过第四转换器来控制第二负载的电压；第三上位控制器，控制第四转换器；第五转换器，连接到DC配电网；分布式电源系统，通过第五转换器来控制分布式电源系统，产生向第一负载、第二负载、电网以及电池中的至少一方供给的电力；以及第四上位控制器，控制第五转换器和分布式电源系统。
所述第一上位控制器至所述第四上位控制器通过彼此之间的通信来共享控制信息。
所述第一转换器将从电网接收到的AC电压转换为DC电压并提供给DC配电网，或者将从DC配电网接收到的DC电压转换为AC电压并提供给电网，第二转换器将从DC配电网接收到的DC电压转换为DC电压并提供给电池，或者将从电池接收到的DC电压转换为DC电压并提供给DC配电网，第三转换器将从DC配电网接收到的DC电压转换为AC电压并提供给第一负载，第四转换器将从DC配电网接收到的DC电压转换为DC电压并提供给第二负载，第五转换器将从分布式电源系统接收到的AC电压转换为DC电压并提供给DC配电网。
发明效果
如前述，根据本发明，具有如下的优点、当在电网侧转换器发生问题时，能够通过整流器来进行应急运转以对应所发生的问题，并能够通过按构成要素分开控制的结构，来改善与其他制造商的设备的兼容性。
在以下说明具体实施方式时，与上述效果一起说明本发明的具体效果。
附图说明
图1是用于说明本发明实施例的储能系统的概略图。
图2至图4是用于说明图1的储能系统的控制流的流程图。
图5是用于说明图1的电池的充电方式的曲线。
图6至图8是用于说明根据选择性地驱动图1的第一转换器和整流器而变化的DC配电网的电压的曲线。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明前述的目的、特征以及优点，由此，本领域普通技术人员能够容易实施本发明的技术思想。在说明本发明的过程中，当判断为对于与本发明相关的公知技术的具体说明使本发明的要旨不清楚时，省略对其的详细说明。下面，参照附图对本发明的优选实施例进行详细的说明。在附图中，相同的附图标记表示同一或相似的构成要素。
下面，参照图1对本发明实施例的储能系统进行说明。
图1是用于说明本发明实施例的储能系统的概略图。
首先，参照图1，本发明实施例的储能系统可以管理电网10和连接到电网10的DC配电网20(即，DC电网)的电力。
作为参考，电网10可以包括例如，发电厂、变电所、输电线等。另外，虽然没有图示，DC配电网20也可以包括电池180和第二转换器150之间的区域。
具体地说，本发明实施例的储能系统可包括第一转换器100、整流器110、第二转换器150、电池180、第三转换器200、第一负载230、第四转换器250、第二负载280、第五转换器300、分布式电源系统330、第一上位控制器350、第二上位控制器360、第三上位控制器370以及第四上位控制器380。
作为参考，储能系统除了第一负载230和第二负载280之外还可以包括其他负载，或者也可以仅包括第一负载230和第二负载280中的任意一个负载。
但是，为了便于说明，本发明以储能系统包括第一负载230和第二负载280的情形为例进行说明。
第一转换器100连接在电网10和DC配电网20之间，并且可以将电网10的AC(Alternating Current)电压转换为DC(Direct Current)电压并传递到DC配电网20。当然，第一转换器100也可以将DC配电网20的DC电压转换为AC电压并传递到电网10。
由此，第一转换器100可以是AC-DC转换器。
另外，在电网10正常运转时，第一转换器100可以以DC电压控制模式驱动，以控制DC配电网20的电压。
作为参考，当在电网10发生故障时(即，电网10断电或断开的情形)，第一转换器100可通过关断(turn-off)门信号来中断驱动，进而断开电网10。
当然，在电网10复电的情况下，第一转换器100可以重新开始驱动。
另外，第一转换器100可以检测电网10的故障发生，并将检测结果提供给第一上位控制器350。
在此，第一转换器100可基于电网10的电压/频率异常、过电流异常等，来检测电网10的故障发生与否和故障种类。
第二转换器150可以连接到DC配电网20，并控制电池180的充电/放电。
具体地说，第二转换器150可将从DC配电网20接收到的DC电压转换为DC电压并提供给电池180，或者将从电池180接收到的DC电压转换为DC电压并提供给DC配电网20。
由此，第二转换器150可以是DC-DC转换器。
在此，将DC电压转换为DC电压可以是将DC电压升压或减压到其他级别的DC电压的意思。
另外，第二转换器150可以在例如，电网10发生故障或DC配电网20的电压流发生问题的情况下，以应急运转模式驱动，而在电网10未发生故障的状态下(即，通过电网10正常驱动，DC配电网20的电压流未发生问题的情形)，以峰值降低模式驱动。
具体地说，在电网10正常运转时，第二转换器150可以以电力控制模式驱动，以控制电池180的电力。
尤其，在电网10正常运转时，第二转换器150可以以电力控制模式中的峰值降低模式驱动。
由此，第二转换器150可基于第一负载230和第二负载280的耗电和电网10、分布式电源系统330的供电，来确定电池180的充电/放电，并基于所述确定，在预先设定的正常SOC(State of Charge：充电状态)范围内使电池180充电/放电。
即，例如，第二转换器150可通过在最大负载时间(负载的耗电量最大时)使电池180在预先设定的正常SOC范围内进行放电，而在最小负载时间(负载的耗电量最小时)使电池180在预先设定的正常SOC范围内充电，由此来进行峰值降低功能。
关于第二转换器150的电池充电/放电方法的具体内容将在后面进行说明。
作为参考，用户可以在设定的范围内灵活地变更正常SOC的范围，以防止电池180被过度地充电或过度地放电。
即，第二转换器150，可通过上述方法来控制电池180的电压和电流，由此可以管理和监视电池180的SOC，通过防止在电池180发生电压异常或过电流异常来保护电池180。
另外，第二转换器150可待机(Stand-by)为实时检测DC配电网20的电压，以能够在电网10发生故障时将模式直接转换到应急运转模式。
例如，第二转换器150可以检测DC配电网20的电压变化率(即，根据时间的DC电压变化率)，或者检测DC配电网20的当前电压是否下降到预先设定的DC配电网20的限定电压以下。
在此，限定电压可成为UPS模式开始驱动时的基准电压。因此，在DC配电网20的当前电压低于DC配电网20的限定电压的情况下，第二转换器150可以判断为在电网10发生了问题或DC配电网20的电压流发生了问题，并使电池180放电。相反，在DC配电网20的当前电压高于DC配电网20的限定电压的情况下，第二转换器150可以判断为在DC配电网20存在富余电压，并对电池180进行充电。
另一方面，当在电网10发生故障时，第一转换器100会中断驱动，因此第二转换器150可以控制DC配电网20的电压。
具体地说，当在电网10发生故障时，第二转换器150可通过从第一上位控制器350接收电网故障检测结果或检测DC配电网20的电压，来分析是否在电网10发生故障。另外，第二转换器150可基于电网故障检测结果来控制DC配电网20的电压。
并且，如此前所述，当在电网10发生故障或DC配电网20的电力流发生问题时，第二转换器150可以以电力控制模式中的应急运转模式驱动。
在第二转换器150以应急运转模式驱动的情况下，第二转换器150检测电池180的SOC，并基于检测到的电池180的SOC来使电池180放电，直至SOC成为最小的状态(后述的最小SOC)，由此可以向第一负载230和第二负载280供给电力。
作为参考，第二转换器150可以检测电池180的状态信息和DC配电网20的电压信息等，并向第一上位控制器350提供。
整流器110可以与第一转换器100并联连接。
具体地说，整流器110可以连接在电网10和DC配电网20之间，并在第一转换器100发生问题的情况下，可以通过第一上位控制器350来驱动。
即，在第一转换器100发生问题的情况下，第一转换器100的驱动可以被中断，而整流器110开始工作。
相反，在第一转换器100为正常的状态下，第一转换器100可以正常驱动，而整流器110的驱动被中断。
在此，第一转换器100发生问题的情形可包括，例如，需要对第一转换器100进行保养或维修情形(例如，定期检查级别的保养或维修)和第一转换器100发生故障的情形。
另外，整流器110可以将电网10的AC电压整流为DC电压，并向DC配电网20传输，例如，可以包括二极管整流器(Diode Rectifier)，但是不限于此。
并且，当在电网10发生故障时(即，电网10断电或断开的情形)，整流器110可以检测电网10的故障发生，并将检测结果提供给第一上位控制器350。
在此，整流器110可基于电网10的电压/频率异常、过电流异常等，检测电网10的故障发生与否和故障类型。
另外，可通过第一上位控制器350来选择性地驱动第一转换器100和整流器110，DC配电网20的电压根据选择性驱动而变化，关于此将在后面进行详细的说明。
第三转换器200可以连接到DC配电网20，并控制第一负载230的电压。
具体地说，第三转换器200可将从DC配电网20接收到的DC电压转换为AC电压并提供给第一负载230。即，第三转换器200可以控制第一负载230的电力状态。
由此，第三转换器200可以是DC-AC转换器，第一负载230可以是AC负载。
另外，第三转换器200可以检测第一负载230的耗电(即，所需电力)和状态(例如，电压和频率异常，过电流异常等)等并提供给第二上位控制器360。
第四转换器250可以连接到DC配电网20，并控制第二负载280的电压。
具体地说，第四转换器250可将从DC配电网20接收到的DC电压转换为DC电压并提供给第二负载280。即，第四转换器250可以控制第二负载280的电力状态。
由此，第四转换器250可以是DC-DC转换器，第二负载280可以是DC负载。
在此，将DC电压转换为DC电压可以是将DC电压升压或降压到其他级别的DC电压的意思。
另外，第四转换器250可以检测第二负载280的耗电(即，所需电力)和状态(例如，电压或频率异常，过电流异常等)等，并提供给第三上位控制器370。
第五转换器300可以连接到DC配电网20，并控制分布式电源系统330。
具体地说，第五转换器300可将从分布式电源系统330接收到的AC电压转换为DC电压，并提供给DC配电网20。
由此，第五转换器300可以是AC-DC转换器，分布式电源系统330可以是产生并输出AC电力的系统。
当然，虽然没有图示，在分布式电源系统330为产生并输出DC电力的系统的情况下，第五转换器300可以是DC-DC转换器。
但是，在本发明的实施例中，以第五转换器300为AC-DC转换器的情形为例子进行说明，以便于说明。
另外，第五转换器300可以检测分布式电源系统330的输出电力(即，产生电力)和状态(例如，电压和频率异常、过电流异常等)等，并提供给第四上位控制器380。
电池180可以与第二转换器150连接，并且可通过第二转换器150来控制电池180的充电/放电。
另外，电池180可由至少一个以上的电池单元构成，各个电池单元可包括多个裸电池。
第一负载230可以与第三转换器200连接，可通过第三转换器200来控制第一负载230的电压(即，电力)。另外，第一负载230可以是例如，AC负载。
第二负载280可以与第四转换器250连接，可通过第四转换器250来控制第二负载280的电压(即，电力)。另外，第二负载280可以是例如，DC负载。
分布式电源系统330可通过第五转换器300来控制，并且可以产生向第一负载230、第二负载280、电网10以及电池180中的至少一方供给的电力。
具体地说，分布式电源系统330可利用化石燃料、核燃料、新再生能源中的一种以上来产生电力。
即，分布式电源系统330可以是利用例如，太阳能发电系统、风力发电系统、潮力发电系统的新再生能源的新再生能源发电系统。
作为参考，在分布式电源系统330为风力发电系统且产生AC电力的情况下，第五转换器300可以是AC-DC转换器，在分布式电源系统330为太阳能发电系统且产生DC电力的情况下，第五转换器300可以是DC-DC转换器。
第一上位控制器350可以控制第一转换器100、第二转换器150以及整流器110，并基于第一转换器100的状态来确定整流器110的驱动与否和DC配电网20的限定电压。
下面，以第一转换器100为正在驱动中且整流器110为正在驱动中断的情形作为前提，对其进行说明。
具体地说，在第一转换器100发生问题的情况下，第一上位控制器350可以中断第一转换器100的驱动、开始整流器110的驱动、将DC配电网20的限定电压确定为第一限定电压。
当然，在解决了第一转换器100的问题的情况下，第一上位控制器350可以开始第一转换器100的驱动(即，重新开始)，中断整流器110的驱动，将DC配电网20的限定电压确定为第二限定电压。
作为参考，在第一转换器100的状态正常的情况下，第一上位控制器350可以保持第一转换器100的驱动，保持整流器110的驱动中断状态，将DC配电网20的限定电压确定为第二限定电压。
作为参考，第一限定电压值和第二限定电压值可通过用户来预先设定，第二限定电压的电压级别可高于第一限定电压的电压级别。
另外，第一上位控制器350可以对第一转换器100、第二转换器150以及整流器110进行控制和监视，并通过和第二上位控制器至第四上位控制器360、370、380彼此之间的通信来共享控制信息。
具体地说，第一上位控制器350可包括例如，PLC(Programmable LogicController：可编程逻辑控制器)或EMS(Energy Management System：能量管理系统)，并通过与各个构成要素(例如，第一转换器100、第二转换器150、整流器110、电网10、电池180等)进行通信，来判断当前动作状态。
作为参考，第一上位控制器350可以从第一转换器100、第二转换器150以及整流器110中的至少一方接收例如，电池180的SOC信息、电池180的充电/放电信息、电网10的电压/电流信息、DC配电网20的电压信息等。
另外，第一上位控制器350可基于例如，高速通信(例如，CAN(Controller AreaNetwork：控制器局域网络))来实现，并且可以以有线或无线的方式与第一转换器100、第二转换器150、整流器110、第二上位控制器至第四上位控制器360、370、380进行通信。
并且，第一上位控制器350也可以管控储能系统的所有的顺序动作，并根据各个状况，向各个构成要素下达指令以使其进行动作。
但是，在本发明中，第一上位控制器350可以不发挥与第二上位控制器至第四上位控制器360、370、380、第一转换器100、第二转换器150、整流器110重复的功能和作用(例如，第二转换器150的应急运转模式(即，UPS模式)功能)。
第二上位控制器360可以控制第三转换器200。
具体地说，第二上位控制器360可以控制和监视第三转换器200，并通过与第一上位控制器350、第三上位控制器370以及第四上位控制器380彼此之间的通信来共享控制信息。
具体地说，第二上位控制器360可包括例如，PLC(Programmable LogicController)，并通过与各个构成要素(例如，第三转换器200和第一负载230等)进行通信来判断当前动作状态。
作为参考，第二上位控制器360可从第三转换器200接收例如，第一负载230的耗电信息、第一负载230的状态信息(例如，电压和频率异常，过电流异常等)等。
另外，第二上位控制器360可基于例如，高速通信(例如，CAN(Controller AreaNetwork))来实现，并且可以以有线或无线的方式与第三转换器200、第一上位控制器350、第三上位控制器370以及第四上位控制器380进行通信。
并且，第二上位控制器360也可以管控第三转换器200的顺序动作，并根据状况向第三转换器200下达指令以使其进行动作。
但是，在本发明中，第二上位控制器360可以不发挥与第三转换器200重复的功能和作用。
第三上位控制器370可以控制第四转换器250。
具体地说，第三上位控制器370可以控制和监视第四转换器250，并通过与第一上位控制器350、第二上位控制器360以及第四上位控制器380彼此之间的通信来共享控制信息。
具体地说，第三上位控制器370可包括例如，PLC(Programmable LogicController)，并且可通过与各个构成要素(例如，第四转换器250和第二负载280等)进行通信来判断当前动作状态。
作为参考，第三上位控制器370可从第四转换器250接收例如，第二负载280的消电信息、第二负载280的状态信息(例如，电压和频率异常，过电流异常等)等。
另外，第三上位控制器370可基于例如，高速通信(例如，CAN(Controller AreaNetwork))来实现，并且可以以有线或无线的方式与第四转换器250、第一上位控制器350、第二上位控制器360以及第四上位控制器380进行通信。
并且，第三上位控制器370也可以管控第四转换器250的顺序动作，并根据状况向第四转换器250下达指令以使其进行动作。
但是，在本发明中，第三上位控制器370可以不发挥与第四转换器250重复的功能和作用。
第四上位控制器380可以控制第五转换器300和分布式电源系统330。
具体地说，第四上位控制器380可以控制和监视第四转换器250和分布式电源系统330，并通过与第一上位控制器至第三上位控制器350、360、370彼此之间的通信来共享控制信息。
具体地说，第四上位控制器380可包括例如，PLC(Programmable LogicController)，并通过与各个构成要素(例如，第五转换器300和分布式电源系统330等)进行通信来判断当前动作状态。
作为参考，第四上位控制器380可从第五转换器300或分布式电源系统330接收例如，分布式电源系统330的产生电力信息等。
另外，第四上位控制器380可基于例如，高速通信(例如，CAN(Controller AreaNetwork))来实现，并且可以以有线或无线的方式与第五转换器300、第一上位控制器至第三上位控制器350、360、370进行通信。
并且，第四上位控制器380可以控制第五转换器300的顺序动作，并根据状况向第五转换器300下达指令以使其进行动作。
但是，在本发明中，第四上位控制器380可以不发挥与第五转换器300重复的功能和作用。
结果，通过前述特征，可以使第一上位控制器至第四上位控制器350、360、370、380的电路和构成要素变为比较简单，并且随着降低通信连接的复杂度，不仅可以降低对通信信号的干扰，而且还可以降低在动作过程中发生错误的概率。因此，能够改善储能系统的性能和可靠度。
另外，储能系统的各个构成要素通过单独的上位控制器来分别控制，由此能够按构成要素进行分离，并与其他制造商的设备混合使用。
即，例如，第一转换器、第二转换器150以及整流器110由A公司制造、第三转换器200由B公司制造、第四转换器250由C公司制造、第五转换器300由D公司制造的情况下也可以混合使用。
如前述，根据本发明，具有如下优点，当第一转换器100发生问题时，可通过整流器110来进行应急运转以对应所发生的问题，并通过按构成要素分开控制的结构而能够改善与其他公司设备的兼容性。
下面，参照图2至图5，对图1的储能系统的控制流进行说明。
图2至图4是用于说明图1的储能系统的控制流的流程图。图5是用于说明图1的电池的充电方式的曲线。
更具体地说，图2至图4示出了图1的第一上位控制器350和第二转换器150的控制流。
参照图1和图2，首先，在第二转换器150处于待机(Stand By)状态时，第一上位控制器350检测在第一转换器100是否发生问题(S100)。
具体地说，第一上位控制器350可从第一转换器100接收第一转换器100的状态信息，并基于接收到的第一转换器100的状态信息，检测在第一转换器100是否发生问题。
当在第一转换器100发生问题时，第一上位控制器350将DC配电网20的限定电压(Vdc_Limit)确定为第一限定电压VL1(例如，570V)(S110)。
具体地说，当在第一转换器100发生问题时，第一上位控制器350可以中断第一转换器100的驱动、开始整流器110的驱动、基于整流器110的输出电压级别(例如，600V)将DC配电网的限定电压(Vdc_Limit)确定为第一限定电压VL1(例如，570V)。
相反，当在第一转换器100未发生问题时(即，第一转换器100正常驱动的情形)，第一上位控制器350可以将DC配电网的限定电压(Vdc_Limit)确定为第二限定电压VL2(例如，630V)(S120)。
具体地说，当第一转换器100正常驱动时，第一上位控制器350可以保持第一转换器100的驱动状态、保持整流器110的驱动中断状态、基于第一转换器100的输出电压级别(例如，700V)将DC配电网的限定电压(Vdc_Limit)确定为第二限定电压VL2(例如，630V)。
作为参考，由于第一转换器100的输出电压级别可以高于整流器110的输出电压级别，从而，第二限定电压VL2可以高于第一限定电压VL1。
若确定了DC配电网的限定电压(Vdc_Limit)，则第二转换器150对DC配电网的限定电压(Vdc_Limit)和DC配电网的电压Vdc(S150)进行比较。
具体地说，第一上位控制器350可以向第二转换器150提供DC配电网的限定电压信息，第二转换器150可以对从第一上位控制器350接收到的DC配电网的限定电压(Vdc_Limit)和DC配电网的电压Vdc(即，实时电压)进行比较。
另外，第二转换器150可基于比较结果来控制电池180的充电/放电。
首先，参照图1和图3，在DC配电网20的电压低于DC配电网的限定电压(Vdc_Limit)的情况下，第二转换器150判断电池220的SOC是否大于最小SOC(SOC Min)(S200)。
作为参考，之所以DC配电网的电压Vdc变为低于DC配电网的限定电压(Vdc_Limit)，可能是因为例如，第一转换器100或整流器110发生故障或在电网10发生问题而不能及时地向DC配电网20供给电网10的电力。
另一方面，在电池180的SOC大于最小SOC(SOC Min)的情况下，第二转换器150进行DC配电网电压控制(DC Grid Voltage Control)(S220)。
即，第二转换器150可通过以应急运转模式(即，UPS模式)驱动来使电池180放电，由此通过DC配电网20不间断地向第一负载230和第二负载280供给电力。
此时，第二转换器150可以向第一上位控制器350传递用于提醒以应急运转模式动作的指令。
但是，由于指令从第二转换器150传递到第一上位控制器350所需要的时间长于第二转换器150以应急运转模式动作所需要的时间，因此第二转换器150可能会在从第一上位控制器350接收到关于动作模式的指令之前先主动进行动作。
作为参考，第二转换器150可以在进行DC配电网电压控制时，可以确认是否从第一上位控制器350接收到驱动中断指令(CMD STOP)(S230)。
即，在从第一上位控制器350接收到驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150可以中断驱动(DC/DC Converter STOP)(S330)。
相反，在未从第一上位控制器350接收到驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150可以判断总动作时间(CNT++)是否大于第二反应单位时间(Delay)(S250)。
具体地说，在总动作时间(CNT++)小于第二反应单位时间(Delay)的情况下，第二转换器150可以返回至S200步骤并重复之前的步骤。
作为参考，第一反应单位时间是指第二转换器150检测电池180的SOC并基于检测结果来进行DC配电网电压控制(即，进行S200和S220)时所需要的时间，总动作时间(CNT++)是指累积第一反应单位时间的时间。另外，第二反应单位时间(Delay)是指第二转换器150从第一上位控制器350接收到关于第二转换器150的动作模式的指令为止所需要的时间(例如，是延迟时间(Delay)，参照后述的图6的D1或图8的D2)。
由此，在总动作时间(CNT++)大于第二反应单位时间(Delay)的情况下，第二转换器150判断从第一上位控制器350接收到的指令是否为UPS模式驱动指令(CMD UPS)(S270)。
具体地说，在总动作时间(CNT++)大于第二反应单位时间(Delay)的情况下，由于第二转换器150是从第一上位控制器350接收到关于动作模式的指令的状态，因此能够判断从第一上位控制器350接收到的指令是否为UPS模式驱动指令(CMD UPS)。
在从第一上位控制器350接收到的指令为UPS模式驱动指令(CMD UPS)的情况下，第二转换器150进行DC配电网电压控制(DC Grid Voltage Control)(S280)。
具体地说，在第二转换器150从第一上位控制器350接收到UPS模式驱动指令(CMDUPS)的情况下，所述第二转换器150可通过DC配电网电压控制(DC Grid Voltage Control)来持续电池180的放电动作。
作为参考，第二转换器150可以在进行DC配电网电压控制时确认是否从第一上位控制器350接收到驱动中断指令(CMD STOP)(S310)。
即，在从第一上位控制器350接收到驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150可以中断驱动(S330)。
相反，在未从第一上位控制器350接收到驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150可以返回至S270步骤。
通过如上所述的过程，第二转换器150可以进行使电池180放电的动作，当在S200步骤中电池180的SOC小于最小SOC(SOC Min)或在S270步骤中从第一上位控制器350接收到的指令为不是UPS模式驱动指令(CMD UPS)时，第二转换器150可处于待机状态(S290)。
作为参考，电池180的SOC小于最小SOC(SOC Min)是指，电池180因进行放电而不具备充分的电力的状态。
另外，第二转换器150可以在待机状态下确认是否从第一上位控制器350接收到驱动中断指令(CMD STOP)(S300)。
由此，在从第一上位控制器350接收到驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150可以中断驱动(S330)，相反，在从第一上位控制器350未接收到驱动中断指令(CMDSTOP)的情况下，第二转换器150可以返回至初始步骤(Start)。
接着，参照图1、图4以及图5，在DC配电网的电压Vdc大于DC配电网的限定电压(Vdc_Limit)的情况下，第二转换器150确认从第一上位控制器350接收到的指令是否为充电指令(CMD Charge)(S400)。
具体地说，在从第一上位控制器350接收到的指令为不是充电指令(CMD Charge)的情况下，第二转换器150可以返回至初始步骤(Start)。
相反，在第二转换器150从第一上位控制器350接收到的指令为充电指令(CMDCharge)的情况下，所述第二转换器150可以确认该充电指令(CMD Charge)是否为以普通模式(例如，峰值降低模式)进行充电的指令(CMD Normal And Charge)(S420)。
具体地说，在第二转换器150从第一上位控制器350接收到的指令为不是以普通模式充电的指令(CMD Normal And Charge)情况下，所述第二转换器150可以确认该指令是否为驱动中断指令(CMD STOP)(S450)。
在该指令为驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150可以中断驱动(S510)，而在不是驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150可以处于待机状态(S460)。
作为参考，第二转换器150可以在待机状态下返回至初始步骤(Start)。
另一方面，在第二转换器150从第一上位控制器350接收到的指令为以普通模式充电的指令(CMD Normal And Charge)的情况下，所述第二转换器150基于电池180的SOC(即，电池180的电压级别)来确定驱动模式(S440)。
具体地说，在电池180的电压级别为OVL(Over Voltage Limit；以下，称作OVL)的情况下，第二转换器150可以确认从第一上位控制器350接收到的指令是否为驱动中断指令(CMD STOP)(S450)。
在该指令为驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150可以中断驱动(S510)，在该指令为不是驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150可以处于待机状态(S460)。
另外，当电池220的电压级别在第二区域(Region 2)时，即在电池180的电压级别低于OVL(Over Voltage Limit)且大于最大电压级别(Voltage max)的情况下，第二转换器150可以判断从第一上位控制器350接收到的指令是否为驱是否(S470)。
在该指令为驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150中断驱动(S510)，在不是驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150以'CV模式(CV mode；ConstantVoltage mode)'对电池180进行充电(S480)。
另一方面，当电池220的电压级别在第一区域(Region 1)时，即，在电池180的电压级别低于最大电压级别(Voltage max)且高于UVL(Under Voltage Limit；以下，称作UVL)的情况下，第二转换器150可以确认从第一上位控制器350接收到的指令是否为驱动中断指令(CMD STOP)(S490)。
在该指令为驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150中断驱动(S510)，在不是驱动中断指令(CMD STOP)的情况下，第二转换器150以'CC模式(CC mode；ConstantCurrent mode)'对电池180进行充电(S500)。
在此，最大电压级别(Voltage max)和最小电压级别(Voltage min)之间的电压可包括标称电压(Nominal Voltage)，最小电压级别(Voltage min)可以是成为电池180的放电动作持续与否的基准的最小SOC(SOC Min)，UVL可以是为了保护电池180而需要的最小限度的电压级别。
作为参考，第二转换器150可以在前述的SOC范围内以CV模式或CC模式对电池180进行充电，并在充电动作结束之后返回至初始步骤(Start)。
通过前述控制方法，第二转换器150可以与第一转换器100或整流器110的驱动与否对应地对电池180的充电/放电进行控制，由此能够改善电池180的充电/放电效率。
下面，参照图6至图8，对根据图1的第一转换器100和整流器110的选择性驱动而变化的DC配电网20的电压进行说明。
图6至图8是用于说明根据选择性地驱动图1的第一转换器和整流器而变化的DC配电网的电压的曲线。
首先，参照图1和图6，示出了在第一转换器100发生故障时的DC配电网20的电压变化。
具体地说，在第一转换器100正常驱动的情况下，DC配电网20可通过第一转换器100来接收特定级别的电压VN(例如，700V)。
但是，在第一转换器100发生故障的情况下，由于第一转换器100无法及时地将从电网10接收到的电力提供给DC配电网20，因此会减小DC配电网的电压Vdc。
若DC配电网的电压Vdc变小以致低于第二限定电压VL2(例如，630V)，则第二转换器150可以将其检测并使电池180放电。
此时，到第二转换器150开始电池放电动作为止，会需要规定时间T1(例如，约12ms)，所述规定时间T1是A区间。
通过电池放电动作(即，应急运转模式)，第二转换器150可以在B区间使DC配电网的电压Vdc增加到第二限定电压(VL2)以上的正常范围的电压(例如，650V)并保持。
此时，第一上位控制器350可以在特定时间D1(例如，约8s)期间判断电网10是否发生故障，并基于判断结果来控制第二转换器150和整流器110。
具体地说，在电网10的状态为正常的情况下，第一上位控制器350可以生成关于第二转换器150的动作模式的第一指令和关于整流器110的动作模式的第二指令，并将第一指令提供给第二转换器150，而将第二指令提供给整流器110。
由此，如图6所示，第二转换器150可基于第一指令来中断使电池180放电的动作，整流器110可基于第二指令将从电网10接收到的AC电压整流为DC电压，并在C区间将特定级别的电压(VR；例如，600V)提供给DC配电网20。
相反，虽然图6没有示出，在电网10发生故障的情况下，第一上位控制器350可以生成关于第二转换器150的动作模式的指令并提供给第二转换器150，而第二转换器150可基于从第一上位控制器350接收到的指令来保持使电池180放电的动作。
接着，参照图1和图7，示出了当需要对第一转换器100进行保养和维修时的DC配电网20的电压变化。
具体地说，在第一转换器100正常驱动的情况下，DC配电网20可通过第一转换器100来接收特定级别的电压VN(例如，700V)。
但是，当需要对第一转换器100进行保养和维修时，第一上位控制器350可以中断第一转换器100的驱动，而开始整流器110的驱动。
由此，如图7所示，整流器110可将从电网10接收到的AC电压整流为DC电压，并在D区间将特定级别的电压VR(例如，600V)提供给DC配电网20。
最后，参照图1和图8，示出了当整流器110发生故障时的DC配电网20的电压变化。
具体地说，在整流器110正常驱动的情况下，DC配电网20可通过整流器110来接收特定级别的电压VR(例如，600V)。
但是，在整流器110发生故障的情况下，整流器110无法将从电网10接收到的电力及时地提供给DC配电网20，因此DC配电网的电压Vdc会减小。
在DC配电网的电压Vdc变小以致低于第一限定电压VL1(例如，580V)的情况下，第二转换器150可以将其检测并使电池180放电。
此时，到第二转换器150开始进行电池放电动作为止，可能会需要规定时间T2(例如，约5～12ms)，所述规定时间T2对应于E区间。
第二转换器150可通过使电池放电动作(即，应急运转模式)，在F区间使DC配电网的电压Vdc增加到第一限定电压(VL1)以上的正常范围的电压VU(例如，650V)并保持。
此时，第一上位控制器350可在特定时间D2(例如，约3s)期间判断电网10是否发生故障，并基于判断结果来控制第二转换器150和第一转换器100。
具体地说，在电网10状态正常的情况下，第一上位控制器350可以生成关于第二转换器150的动作模式的第一指令和关于第一转换器100的动作模式的第二指令，并将第一指令提供给第二转换器150，而将第二指令提供给第一转换器100。
由此，如图8所示，第二转换器150可基于第一指令来中断使电池180放电的动作，而第一转换器100可基于第二指令将从电网10接收到的AC电压转换为DC电压，并在G区间将特定级别的电压VN(例如，700V)提供给DC配电网20。
相反，虽然图8中没有图示，在电网10发生故障的情况下，第一上位控制器350可以生成关于第二转换器150的动作模式的指令，并提供给第二转换器150，而第二转换器150可基于从第一上位控制器350接收到的指令，保持使电池180放电的动作。
如前述，根据本发明，第一转换器100、第二转换器150、整流器110适当地关联并被驱动，由此能够防止DC配电网20的电压脱离正常电压范围的问题。
对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的技术思想的范围内，能够进行各种置换、变形以及变更，因此本发明不限于前述实施例和附图。

Claims (16)

1.一种储能系统，管理电网和连接到所述电网的DC配电网的电力，其中，包括：
第一转换器，连接在所述电网和所述DC配电网之间，控制所述DC配电网的电压；
第二转换器，连接到所述DC配电网，检测所述DC配电网的电压；
电池，与所述第二转换器连接，通过所述第二转换器来控制该电池的充电和放电；
整流器，与所述第一转换器并联连接；以及
第一上位控制器，控制所述第一转换器、所述第二转换器以及所述整流器，基于所述第一转换器的状态来确定所述整流器的驱动与否和所述DC配电网的限定电压。
2.根据权利要求1所述的储能系统，其中，
所述DC配电网的限定电压包括第一限定电压和电压级别高于所述第一限定电压的第二限定电压。
3.根据权利要求2所述的储能系统，其中，
当在所述第一转换器发生问题时，所述第一上位控制器中断所述第一转换器的驱动、开始所述整流器的驱动、将所述DC配电网的限定电压确定为所述第一限定电压。
4.根据权利要求3所述的储能系统，其中，
当解决了所述第一转换器的所述问题时，所述第一上位控制器开始所述第一转换器的驱动、中断所述整流器的驱动、将所述DC配电网的限定电压确定为所述第二限定电压。
5.根据权利要求2所述的储能系统，其中，
在所述第一转换器发生故障且所述DC配电网的电压低于所述第二限定电压的情况下，
所述第二转换器使所述电池放电，
所述第一上位控制器判断所述电网是否发生故障，并基于所述判断的结果来控制所述第二转换器和所述整流器。
6.根据权利要求5所述的储能系统，其中，
在所述电网发生故障的情况下，
所述第一上位控制器生成关于所述第二转换器的动作模式的指令，并提供给所述第二转换器，
所述第二转换器基于从所述第一上位控制器接收到的所述指令，保持使所述电池放电的动作。
7.根据权利要求5所述的储能系统，其中，
在所述电网的状态正常的情况下，
所述第一上位控制器生成关于所述第二转换器的动作模式的第一指令和关于所述整流器的动作模式的第二指令，并将所述第一指令提供给所述第二转换器，将所述第二指令提供给所述整流器，
所述第二转换器基于所述第一指令来中断使所述电池放电的动作，
所述整流器基于所述第二指令，将从所述电网接收到的AC电压整流为DC电压并提供给所述DC配电网。
8.根据权利要求2所述的储能系统，其中，
在所述第一转换器需要保养和维修的情况下，所述第一上位控制器中断所述第一转换器的驱动，开始所述整流器的驱动。
9.根据权利要求2所述的储能系统，其中，
当所述整流器发生故障且所述DC配电网的电压低于所述第一限定电压时，
所述第二转换器使所述电池放电，
所述第一上位控制器判断所述电网是否发生故障，并基于所述判断的结果来控制所述第二转换器和所述第一转换器。
10.根据权利要求9所述的储能系统，其中，
在所述电网发生故障的情况下，
所述第一上位控制器生成关于所述第二转换器的动作模式的指令并提供给所述第二转换器，
所述第二转换器基于从所述第一上位控制器接收到的所述指令来保持使所述电池放电的动作。
11.根据权利要求9所述的储能系统，其中，
在所述电网的状态正常的情况下，
所述第一上位控制器生成关于所述第二转换器的动作模式的第一指令和关于所述第一转换器的动作模式的第二指令，并将所述第一指令提供给所述第二转换器，将所述第二指令提供给所述第一转换器，
所述第二转换器基于所述第一指令来中断使所述电池放电的动作，
所述第一转换器基于所述第二指令将从所述电网接收到的AC电压转换为DC电压并提供给所述DC配电网。
12.根据权利要求1所述的储能系统，其中，
所述第二转换器对所述DC配电网的电压和所述DC配电网的限定电压进行比较，并基于所述比较的结果来控制所述电池的充电和放电。
13.根据权利要求1所述的储能系统，其中，
还包括：
第三转换器，连接到所述DC配电网；
第一负载，与所述第三转换器连接，通过所述第三转换器来控制所述第一负载的电压；以及
第二上位控制器，控制所述第三转换器。
14.根据权利要求13所述的储能系统，其中，
还包括：
第四转换器，连接到所述DC配电网；
第二负载，与所述第四转换器连接，通过所述第四转换器来控制所述第二负载的电压；
第三上位控制器，控制所述第四转换器；
第五转换器，连接到所述DC配电网；
分布式电源系统，通过所述第五转换器来控制所述分布式电源系统，产生向所述第一负载、所述第二负载、所述电网以及所述电池中的至少一方供给的电力；以及
第四上位控制器，控制所述第五转换器和所述分布式电源系统。
15.根据权利要求14所述的储能系统，其中，
所述第一上位控制器至所述第四上位控制器通过彼此之间的通信来共享控制信息。
16.根据权利要求14所述的储能系统，其中，
所述第一转换器将从所述电网接收到的AC电压转换为DC电压并提供给所述DC配电网，或者将从所述DC配电网接收到的DC电压转换为AC电压并提供给所述电网，
所述第二转换器将从所述DC配电网接收到的DC电压转换为DC电压并提供给所述电池，或者将从所述电池接收到的DC电压转换为DC电压并提供给所述DC配电网，
所述第三转换器将从所述DC配电网接收到的DC电压转换为AC电压并提供给所述第一负载，
所述第四转换器将从所述DC配电网接收到的DC电压转换为DC电压并提供给所述第二负载，
所述第五转换器将从所述分布式电源系统接收到的AC电压转换为DC电压并提供给所述DC配电网。
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