CN111525602A - 储能系统及储能装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种储能系统及储能装置。其中，储能系统，包括：电池堆；功率变换器，所述功率变换器与所述电池堆相连；能量管理系统，所述能量管理系统分别与所述电池堆和所述功率变换器相连，所述能量管理系统集成了电池堆管理功能。本申请的储能系统能量管理系统，具有数据传输实时性、同步性高的优点，另外，将电池堆管理系统的功能集成到能量管理系统中，从而，降低了储能系统的成本。

Description

储能系统及储能装置
技术领域
本申请涉电化学储能领域，特别涉及一种储能系统及储能装置。
背景技术
锂电池储能系统是指以锂离子电池为核心的电能储存和变换装置，相关技术中，锂电池储能系统如图3所示，主要由电池堆(BS)、电池管理系统(BMS)、双向变流器(PCS)、能量管理系统(EMS)等组成。其中，电池管理系统通常包括三层架构，分别为电池管理单元(BMU)、电池控制单元(BCU)和电池堆管理系统(ESBMS)。
能量管理系统(EMS)负责对储能系统的全局监测和控制，包括数据监测、运行策略、动环控制、数据远传、系统保护等功能。能量管理系统(EMS)分别和电池堆管理系统(ESBMS)、变流器(PCS)等设备通信。
电池管理单元(BMU)通过采样线与电芯相连，形成电池插箱(Pack)，电池插箱正负极串联，最后正极线连接到高压开关箱输入正极口，负极线接到高压开关箱输入负极口；电池插箱CAN通讯口并联，与高压开关箱CAN接口相连(高压开关箱内部包含电池控制单元BCU)，形成电池簇；所述电池堆是由多个电池簇正极与正极相连、负极与负极相连组成，电池簇高压开关箱上CAN接口通过双绞线与电池堆管理系统(ESBMS)CAN通讯口连接。所述储能系统，电池堆正极连接到PCS直流侧正极，电池堆负极连接到PCS直流侧负极，电池堆管理系统网口，通过网线，连接到EMS网络口1。PCS网络口通过网线连接到EMS网络口2。变流器(PCS)的RS485通讯口，通过双绞线，连接到电池堆管理系统(ESBMS)RS485通讯口。
这种三层架构存在以下问题：通讯链路较多，在大规模储能系统中，单体电芯电压、温度等数据需要被采集，数据量庞大，完全采集一次全体数据的周期比较长，数据同步性较差。电芯的数据传到能量管理系统(EMS)或者变流器(PCS)，需要从BMU传到BCU，再从BCU传到电池堆管理系统(ESBMS)，经过2次转发，数据的实时性较差，对于数据监控和分析是十分不利的。在日益竞争更激烈的储能市场，系统成本是一个大问题，储能电池堆管理系统主要启动数据汇总、对外通讯、系统告警作用，如果将这部分功能可以合并到其他设备上，可以省掉电池堆管理系统主机，降低一定成本。
发明内容
有鉴于此，本申请旨在提出一种储能系统。该储能系统具有数据传输实时性、同步性高的优点，另外，将电池堆管理系统的功能集成到能量管理系统中，从而，降低了储能系统的成本。
为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：
一种储能系统，包括：电池堆；功率变换器，所述功率变换器与所述电池堆相连；能量管理系统，所述能量管理系统分别与所述电池堆和所述功率变换器相连，所述能量管理系统集成了电池堆管理功能。
进一步的，所述能量管理系统通过CAN总线与所述电池堆BCU通信。
进一步的，所述能量管理系统通过以太网与所述功率变换器相连。
进一步的，所述能量管理系统具有无线通信接口，可以通过所述无线通信接口进行远程升级。
进一步的，所述无线通信接口为4G接口。
进一步的，所述管理系统集成了电池堆管理系统功能。
进一步的，所述电池堆包括多个并联的电池簇。
进一步的，所述电池簇包括电池组；所述能量管理系统还用于根据所述电池组的充放电信息确定电量变化值。
进一步的，能量管理系统，具体用于根据所述电池组的正常充放电循环次数得到所述对应于正常充放电循环的可充电电量变化值；根据所述电池组的非正常充放电循环次数，和对应于所述非正常充放电循环次数的起始电量、终止电量得到所述对应于非正常充放电循环的可充电电量变化值；根据所述电池组的电池健康度、所述电池组充满电时的电压、所述电池组的内阻、所述电池组每次充放电时的环境平均温度以及所述非正常充放电循环次数得到所述对应于电池组恶化的可充电电量变化值。
本申请的储能系统，具有数据传输实时性、同步性高的优点，另外，将电池堆管理系统的功能集成到管理系统中，从而，降低了储能系统的成本。
本申请的第二个目的在于提出一种储能装置，该储能装置包括第一个目的提出的储能系统，该储能系统中的能量管理系统集成有电池堆管理功，从而，降低了储能系统的成本。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请一个实施例所述的储能系统的结构框图；
图2为本申请一个实施例所述的储能系统的示意图；
图3为相关技术中储能系统的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1是根据本申请一个实施例的储能系统的结构框图。
如图1所示，根据本申请一个实施例的储能系统100，包括：电池堆110、功率变换器120和能量管理系统130。
其中，功率变换器120与电池堆110相连。能量管理系统130分别与所述电池堆110和所述功率变换器120相连，所述能量管理系统130集成了电池堆管理功能。
在具体示例中，能量管理系统130集成有电池堆管理子系统和能量管理子系统，其中，所述电池堆管理子系统能够提供电池堆管理功能，能量管理子系统提供能量管理功能，进而使得能量管理系统130同时具备有能量管理功能和电池堆管理功能。
结合图2所示，能量管理系统130通过CAN总线与所述电池堆110通信。能量管理系统130通过以太网与所述功率变换器120相连。
电池堆110包括多个并联的电池簇，如图2中所示的电池簇1至电池簇m，假设m为10，则电池堆110包括有10个并联的电池簇。
具体地说，对于电池簇而言，电池簇的基本单元是电池插箱，电池插箱正负极串联，然后电池插箱的总正极接到高压开关箱电池正极(B+)，总负极接到高压开关箱电池负极(B-)。高压箱正极(P+)连接直流正极母线上，高压开关箱负极(P-)连接到直流母线负极上，直流母线正极连接到功率变换器120的电池正极接口，直流母线负极连接到功率变换器120的电池负极接口。功率变换器120的交流接口连接到电网上。
每个电池插箱包含成组的电池组和电池管理单元(BMU)，电池管理单元(BMU)通过采样线与电芯连接，每个电池插箱的CAN通讯接口连接到CAN总线上，CAN总线连接到高压开关箱内电池控制单元(BCU)的CAN通讯接口。CAN总线连接到能量管理系统130的CAN通讯接口；高压开关箱的RS485总线连接到功率变换器120的RS485接口上。能量管理系统130的网络口通过网线连接到功率变换装置120的网络口，即：通过以太网相连。
能量管理系统130具有能量管理系统的功能，同时，还具有电池堆管理系统的功能，如簇间最大最小值判断、电池簇的并簇控制、电池堆的荷电状态(SOC)的计算和电池堆的健康状态(SOH)计算等。
进一步地，能量管理系统130还可以根据电池组的充放电信息确定电量变化值。可选地，根据所述电池组的正常充放电循环次数得到所述对应于正常充放电循环的可充电电量变化值；根据所述电池组的非正常充放电循环次数，和对应于所述非正常充放电循环次数的起始电量、终止电量得到所述对应于非正常充放电循环的可充电电量变化值；根据所述电池组的电池健康度、所述电池组充满电时的电压、所述电池组的内阻、所述电池组每次充放电时的环境平均温度以及所述非正常充放电循环次数得到所述对应于电池组恶化的可充电电量变化值。
能量管理系统130同时还具备储能系统监视控制、数据分析、计划调度等功能。储能系统连接时，电池簇高压开关箱的CAN通讯接口直接与管理系统130的CAN通讯接口相连，不需要再经过额外的电池堆管理系统，从而具有成本低的优点。
此外，储能系统减少电池堆管理系统转发数据这一环节，电芯电压、电芯温度等数据同步性和实时性有了明显的提高。
在本申请的一个实施例中，能量管理系统130具有无线通信接口，以通过所述无线通信接口进行远程升级。其中，无线通信接口例如为移动网络接口，例如可以为4G接口，也可以为3G接口，也可以为5G接口。即：能量管理系统130具有移动通讯功能，可以将系统运行状态、数据等上传至云平台。
进一步地，能量管理系统130从云平台接收对能量管理系统进行系统升级的升级数据，能量管理系统130接收到升级数据后，可以利用升级数据对系统进行升级，能够对能量管理系统进行远程升级，无需本地升级，提升升级效率。
进一步地，能量管理系统130还可以作为网关使用，与能量管理系统130连接的其他设备可以通过能量管理系统130与云平台进行数据传输。其他设备可以通过能量管理系统130上报运行状态、故障等监控数据，也可以通过能量管理系统130接收云平台下发的针对自身的升级数据。其他设备可以从能量管理系统130处接收到升级数据，然后进行升级。
比如其他设备可以为功率变换器120等设备，功率变换器120可以将自身的状态数据上报给云平台，然后接收云平台下发的用于对功率变换器120进行升级的升级数据，功率变换器120接收到该升级数据后可以对自身进行升级。
根据本申请实施例的储能系统，具有数据传输实时性、同步性高的优点，另外，将电池堆管理系统的功能集成到管理系统中，从而，降低了储能系统的成本。
进一步地，本申请的实施例公开了一种储能装置，设置有根据上述任意一个实施例中的储能系统。该储能系统将电池堆管理系统的功能集成到能量管理系统中，从而，降低了储能系统的成本。另外，该储能系统具有数据传输实时性、同步性高的优点。
其中，储能装置例如为集装箱储能装置。
另外，根据本申请实施例的储能装置的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能系统，其特征在于，包括：
电池堆；
功率变换器，所述功率变换器与所述电池堆相连；
能量管理系统，所述能量管理系统分别与所述电池堆和所述功率变换器相连，所述能量管理系统集成了电池堆管理功能。
2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述能量管理系统通过CAN总线与所述电池堆的电池控制单元通信。
3.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述能量管理系统通过以太网与所述功率变换器相连。
4.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述能量管理系统具有无线通信接口，所述能量管理系统通过所述无线通信接口与云平台连接，所述能量管理系统通过所述无线通信接口接收来自所述云平台的升级数据，所述能量管理系统根据所述升级数据进行系统升级。
5.根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于，所述能量管理系统作为网关使用，与所述能量管理系统连接的其他设备通过所述能量管理系统与所述云平台连接，所述能量管理系统接收所述云平台下发的针对所述其他设备的升级数据，并将其转发给所述其他设备。
6.根据权利要求1-5任一项所述的储能系统，其特征在于，所述能量管理系统集成了电池堆管理单元和能量管理单元，所述电池堆管理单元，用于提供电池堆管理的功能，所述能量管理单元，用于提供能量管理的功能。
7.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述电池堆包括多个并联的电池簇。
8.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述电池簇包括多组动力电池；所述能量管理系统还用于根据所述动力电池的充放电信息确定电量变化值。
9.根据权利要求8所述的储能系统，其特征在于，所述能量管理系统，具体用于：
根据所述动力电池的正常充放电循环次数得到所述对应于正常充放电循环的可充电电量变化值；
根据所述动力电池的非正常充放电循环次数，和对应于所述非正常充放电循环次数的起始电量、终止电量得到所述对应于非正常充放电循环的可充电电量变化值；
根据所述动力电池的电池健康度、所述动力电池充满电时的电压、所述动力电池的内阻、所述动力电池每次充放电时的环境平均温度以及所述非正常充放电循环次数得到所述对应于动力电池恶化的可充电电量变化值。
10.一种储能装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的储能系统。
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