CN111193280A - 一种适用于梯次电池利用的多分支模块化储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于梯次电池利用的多分支模块化储能系统，包括箱体，箱体内设有电池仓、PCS仓以及变压器仓，电池仓内设置5组独立的梯次电池储能模块，分为第一梯次电池储能模块、第二梯次电池储能模块、第三梯次电池储能模块、第四梯次电池储能模块和第五梯次电池储能模块，PCS仓内安装有5个独立的储能逆变器、RTU储能柜控制中心以及消防控制主机，本发明结构设计新颖，工作原理简单，储能装置的梯次电池储能模块、以及PCS逆变模块均设置为独立装置，相互之间不干扰，通过总线通讯，在RTU控制中心进行融合以及数据采集，并进行功率输出优化算法，最大限度发挥梯次电池的效率。
Description
技术领域
本发明涉及储能系统技术领域，具体为一种适用于梯次电池利用的多分支模块化储能系统。
背景技术
在对储能过程进行分析时，为了确定研究对象而划出的部分物体或空间范围，称为储能系统。它包括能量和物质的输入和输出、能量的转换和储存设备。储能系统往往涉及多种能量、多种设备、多种物质、多个过程，是随时间变化的复杂能量系统，需要多项指标来描述它的性能。常用的评价指标有储能密度、储能功率、蓄能效率以及储能价格、对环境的影响等。
多分支的模块化储能设备，梯次利用电池为动力回收电池，电池之间存在较大的性能差异，在储能系统集成时难以控制。因此，有必要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于梯次电池利用的多分支模块化储能系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于梯次电池利用的多分支模块化储能系统，包括箱体，所述箱体内设有电池仓、PCS仓以及变压器仓，所述电池仓内设置5组独立的梯次电池储能模块，分为第一梯次电池储能模块、第二梯次电池储能模块、第三梯次电池储能模块、第四梯次电池储能模块和第五梯次电池储能模块，所述PCS仓内安装有5个独立的储能逆变器、RTU储能柜控制中心以及消防控制系统；其中，5个独立的储能逆变器分为第一储能逆变器、第二储能逆变器、第三储能逆变器、第四储能逆变器和第五储能逆变器，所述第一梯次电池储能模块电性连接第一储能逆变器，所述第二梯次电池储能模块电性连接第二储能逆变器，所述第三梯次电池储能模块电性连接第三储能逆变器，所述第四梯次电池储能模块电性连接第四储能逆变器，所述第五梯次电池储能模块电性连接第五储能逆变器；
所述变压器仓内安装有隔离变压器和低压进线柜，所述低压进线柜交流侧并联输出电压AC380，输出端连接隔离变压器，所述隔离变压器连接电网和用户负载。
优选的，所述电池仓、PCS仓上均安装有CAN总线通讯端口，5组独立的梯次电池储能模块、5个独立的储能逆变器均通过CAN总线通讯端口连接RTU储能柜控制中心，所述RTU储能柜控制中心接入网络，所述RTU储能柜控制中心连接消防控制主机。
优选的，所述消防控制系统设有烟雾传感器、温度传感器和消防控制主机，所述消防控制主机分别连接烟雾传感器、温度传感器。
优选的，所述电池仓内还配置2台5kW精密空调。
优选的，其使用方法包括以下步骤：
A、储能装置的梯次电池储能模块、以及PCS逆变模块均设置为独立装置，相互之间不干扰，通过总线通讯，在RTU储能柜控制中心进行融合以及数据采集，并进行功率输出优化算法；
B、每条回路都设置有保护装置，在检测到故障或者其他报警信号时，自动切断该支路，或用备份支路进行替换，而不影响整套储能设备的正常运行；
C、每条独立的支路模块都有CAN总线通讯端口，电池仓的CAN通讯用于获取电池模块的容量、温度、内阻，多电池模块进行能量管理，PCS仓的CAN总线通讯端口用于获取PCS逆变器的工作状态，包括输入电压、电流，输出电压，电流，以及切换PCS逆变器的工作模式；
D、在RTU控制中心，设置有软件级保护程序以及硬件级保护装置，不管外部或者内部发生故障时，RTU控制中心都能对储能系统进行保护。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设计新颖，工作原理简单，储能装置的梯次电池储能模块、以及PCS逆变模块均设置为独立装置，相互之间不干扰，通过总线通讯，在RTU控制中心进行融合以及数据采集，并进行功率输出优化算法，最大限度发挥梯次电池的效率；另外，在放电运行时，RTU控制中心根据采集到的数据，进行优化，合理的安排个分支所输出的功率。储能逆变器并联，且连接储能电池与负载，每条支路的功率输出分配起到关键性作用。RTU控制中心的控制策略实现多条分支储能逆变器对负载的功率自动分配。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明控制原理图。
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1-2，本发明提供一种技术方案：一种适用于梯次电池利用的多分支模块化储能系统，包括箱体1，所述箱体1内设有电池仓2、PCS仓3以及变压器仓4，所述电池仓2内设置5组独立的梯次电池储能模块，分为第一梯次电池储能模块6、第二梯次电池储能模块7、第三梯次电池储能模块8、第四梯次电池储能模块9和第五梯次电池储能模块10，电池仓2内还配置2台5kW精密空调22；所述PCS仓内安装有5个独立的储能逆变器、RTU储能柜控制中心11以及消防控制系统12；其中，5个独立的储能逆变器分为第一储能逆变器13、第二储能逆变器14、第三储能逆变器15、第四储能逆变器16和第五储能逆变器17，储能逆变器放电时：将电池模块储存的直流电能转换为并网交流电能，并将所述的并网交流电能注入电网，充电时，则反之。
所述第一梯次电池储能模块6电性连接第一储能逆变器13，所述第二梯次电池储能模块7电性连接第二储能逆变器14，所述第三梯次电池储能模块8电性连接第三储能逆变器15，所述第四梯次电池储能模块9电性连接第四储能逆变器16，所述第五梯次电池储能模块10电性连接第五储能逆变器17；
所述变压器仓4内安装有隔离变压器18和低压进线柜19，所述低压进线柜19交流侧并联输出电压AC380，输出端连接隔离变压器18，所述隔离变压器18连接电网和用户负载20；其中，隔离变压器将储能设备与电网隔离开，提高系统的安全性及抗干扰能力。
本发明中，电池仓2、PCS仓3上均安装有CAN总线通讯端口，5组独立的梯次电池储能模块、5个独立的储能逆变器均通过CAN总线通讯端口连接RTU储能柜控制中心11，所述RTU储能柜控制中心11接入网络21，所述RTU储能柜控制中心11连接消防控制系统12。
另外，本发明中，消防控制系统12内设有烟雾传感器、温度传感器和消防控制主机，所述消防控制主机分别连接烟雾传感器、温度传感器。
工作原理：本发明的使用方法包括以下步骤：
A、储能装置的梯次电池储能模块、以及PCS逆变模块均设置为独立装置，相互之间不干扰，通过总线通讯，在RTU储能柜控制中心进行融合以及数据采集，并进行功率输出优化算法；
B、每条回路都设置有保护装置，在检测到故障或者其他报警信号时，自动切断该支路，或用备份支路进行替换，而不影响整套储能设备的正常运行；
C、每条独立的支路模块都有CAN总线通讯端口，电池仓的CAN通讯用于获取电池模块的容量、温度、内阻，多电池模块进行能量管理，PCS仓的CAN总线通讯端口用于获取PCS逆变器的工作状态，包括输入电压、电流，输出电压，电流，以及切换PCS逆变器的工作模式；
D、在RTU控制中心，设置有软件级保护程序以及硬件级保护装置，不管外部或者内部发生故障时，RTU控制中心都能对储能系统进行保护。
综上所述，本发明结构设计新颖，工作原理简单，储能装置的梯次电池储能模块、以及PCS逆变模块均设置为独立装置，相互之间不干扰，通过总线通讯，在RTU控制中心进行融合以及数据采集，并进行功率输出优化算法，最大限度发挥梯次电池的效率；另外，在放电运行时，RTU控制中心根据采集到的数据，进行优化，合理的安排个分支所输出的功率。储能逆变器并联，且连接储能电池与负载，每条支路的功率输出分配起到关键性作用。RTU控制中心的控制策略实现多条分支储能逆变器对负载的功率自动分配。
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 (5)
1.一种适用于梯次电池利用的多分支模块化储能系统，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)内设有电池仓(2)、PCS仓(3)以及变压器仓(4)，所述电池仓(2)内设置5组独立的梯次电池储能模块，分为第一梯次电池储能模块(6)、第二梯次电池储能模块(7)、第三梯次电池储能模块(8)、第四梯次电池储能模块(9)和第五梯次电池储能模块(10)，所述PCS仓内安装有5个独立的储能逆变器、RTU储能柜控制中心(11)以及消防控制系统(12)；其中，5个独立的储能逆变器分为第一储能逆变器(13)、第二储能逆变器(14)、第三储能逆变器(15)、第四储能逆变器(16)和第五储能逆变器(17)，所述第一梯次电池储能模块(6)电性连接第一储能逆变器(13)，所述第二梯次电池储能模块(7)电性连接第二储能逆变器(14)，所述第三梯次电池储能模块(8)电性连接第三储能逆变器(15)，所述第四梯次电池储能模块(9)电性连接第四储能逆变器(16)，所述第五梯次电池储能模块(10)电性连接第五储能逆变器(17)；
所述变压器仓(4)内安装有隔离变压器(18)和低压进线柜(19)，所述低压进线柜(19)交流侧并联输出电压AC380，输出端连接隔离变压器(18)，所述隔离变压器(18)连接电网(23)和用户负载(20)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于梯次电池利用的多分支模块化储能系统，其特征在于：所述电池仓(2)、PCS仓(3)上均安装有CAN总线通讯端口，5组独立的梯次电池储能模块、5个独立的储能逆变器均通过CAN总线通讯端口连接RTU储能柜控制中心(11)，所述RTU储能柜控制中心(11)接入网络(21)，所述RTU储能柜控制中心(11)连接消防控制系统(12)。
3.根据权利要求1所述的一种适用于梯次电池利用的多分支模块化储能系统，其特征在于：所述消防控制系统(12)内设有烟雾传感器、温度传感器和消防控制主机，所述消防控制主机分别连接烟雾传感器、温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种适用于梯次电池利用的多分支模块化储能系统，其特征在于：所述电池仓(2)内还配置2台5kW精密空调(22)。
5.实现权利要求1所述的一种适用于梯次电池利用的多分支模块化储能系统的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：
A、储能装置的梯次电池储能模块、以及PCS逆变模块均设置为独立装置，相互之间不干扰，通过总线通讯，在RTU储能柜控制中心进行融合以及数据采集，并进行功率输出优化算法；
B、每条回路都设置有保护装置，在检测到故障或者其他报警信号时，自动切断该支路，或用备份支路进行替换，而不影响整套储能设备的正常运行；
C、每条独立的支路模块都有CAN总线通讯端口，电池仓的CAN通讯用于获取电池模块的容量、温度、内阻，多电池模块进行能量管理，PCS仓的CAN总线通讯端口用于获取PCS逆变器的工作状态，包括输入电压、电流，输出电压，电流，以及切换PCS逆变器的工作模式；
D、在RTU控制中心，设置有软件级保护程序以及硬件级保护装置，不管外部或者内部发生故障时，RTU控制中心都能对储能系统进行保护。
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