CN111786450B - 储能系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种储能系统的控制方法。该方法包括：对第一电柜的二次回路和第二电柜的二次回路供电；将第一电柜接入汇流排；储能变流器对第一电柜进行充电或放电，直至汇流排的电压与第二电柜的电压之间的电压差在预设电压范围之内；将第二电柜接入汇流排；通过第一电柜与第二电柜之间的环流达到第一电柜与第二电柜之间的电压平衡状态。本发明实施例提供的技术方案能够解决现有技术中电柜之间存在较大的电压差导致多个电柜无法并联使用的问题。

Description

储能系统的控制方法

【技术领域】

本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种储能系统的控制方法。

【背景技术】

在大规模储能应用中，单个电柜的电量往往无法满足应用要求，将电柜并联使用在应用中非常重要。然而，如果电柜之间存在较大的电压差(容量差)，多个电柜无法并联使用。

【发明内容】

有鉴于此，本发明实施例提供了一种储能系统的控制方法，用以解决现有技术中电柜之间存在较大的电压差导致多个电柜无法并联使用的问题。

本发明实施例提供了一种储能系统的控制方法，所述储能系统包括汇流排、储能变流器、第一电柜和第二电柜，所述方法包括：对所述第一电柜的二次回路和所述第二电柜的二次回路供电；将所述第一电柜接入所述汇流排；所述储能变流器对所述第一电柜进行充电或放电，直至所述汇流排的电压与所述第二电柜的电压之间的电压差在预设电压范围之内；将所述第二电柜接入所述汇流排；通过所述第一电柜与所述第二电柜之间的环流达到所述第一电柜与所述第二电柜之间的电压平衡状态。

进一步地，所述储能变流器对所述第一电柜进行充电或放电，包括：如果所述第一电柜的电压小于所述第二电柜的电压，则所述储能变流器对所述第一电柜进行充电；如果所述第一电柜的电压大于所述第二电柜的电压，则所述储能变流器对所述第一电柜进行放电。

进一步地，所述储能变流器对所述第一电柜进行充电，包括：所述储能变流器以所述第一电柜允许的最大持续充电电流对所述第一电柜进行充电。

进一步地，所述储能变流器对所述第一电柜进行放电，包括：所述储能变流器以所述第一电柜允许的最大持续放电电流对所述第一电柜进行放电。

进一步地，所述方法还包括：如果所述第一电柜的电压小于所述第二电柜的电压，在所述第一电柜与所述第二电柜都接入所述汇流排之后，所述储能变流器调整对所述第一电柜进行充电的充电电流，以使所述第一电柜与所述第二电柜之间的环流值小于等于第一预设环流值；或，如果所述第一电柜的电压大于所述第二电柜的电压，在所述第一电柜与所述第二电柜都接入所述汇流排之后，所述储能变流器调整对所述第一电柜进行放电的放电电流，以使所述第一电柜与所述第二电柜之间的环流值小于等于所述第一预设环流值。

进一步地，所述储能变流器调整对所述第一电柜进行充电的充电电流，包括：所述储能变流器根据所述第二电柜的放电电流的值调整对所述第一电柜进行充电的充电电流。

进一步地，所述储能变流器根据所述第二电柜的放电电流的值调整对所述第一电柜进行充电的充电电流，包括：如果所述第二电柜的放电电流的值小于所述第二电柜允许的最大持续放电电流，则所述储能变流器逐步降低对所述第一电柜进行充电的充电电流。

进一步地，所述储能变流器调整对所述第一电柜进行放电的放电电流，包括：所述储能变流器根据所述第二电柜的充电电流的值调整对所述第一电柜进行放电的放电电流。

进一步地，所述储能变流器根据所述第二电柜的充电电流的值调整对所述第一电柜进行放电的放电电流，包括：如果所述第二电柜的充电电流的值小于所述第二电柜允许的最大持续充电电流，则所述储能变流器逐步降低对所述第一电柜进行放电的放电电流。

进一步地，在达到所述第一电柜与所述第二电柜之间的电压平衡状态之后，所述第一电柜和所述第二电柜的环流的电流值小于或等于第二预设环流值。

进一步地，所述第一电柜的电压小于所述第二电柜的电压，所述储能变流器对所述第一电柜进行充电或放电，直至所述汇流排的电压与所述第二电柜的电压之间的电压差在预设电压范围之内，包括：步骤S1：所述储能变流器对所述第一电柜以最大脉冲充电电流充电第一预设时长，记录所述第一电柜当前的电压；步骤S2：判断所述第一电柜当前的电压是否在预设电压区间之内；步骤S3：如果所述第一电柜当前的电压不在所述预设电压区间之内，所述储能变流器对所述第一电柜以最大持续充电电流充电第二预设时长，循环执行步骤S1至步骤S3，直至所述第一电柜当前的电压在所述预设电压区间之内，其中，当所述第一电柜当前的电压在所述预设电压区间之内时，所述汇流排的电压与所述第二电柜的电压之间的电压差在所述预设电压范围之内。

在本发明实施例中，第一电柜接入汇流排之后，通过储能变流器对第一电柜进行充电或放电，使汇流排的电压与第二电柜的电压之间的电压差在预设电压范围之内，将第二电柜接入汇流排的过程中，由于第二电柜与汇流排之间的电压差很小，避免了大电流流过第二电柜的继电器而烧蚀触点的情况，第一电柜与第二电柜都接入汇流排之后，通过第一电柜与第二电柜之间的环流达到第一电柜与第二电柜之间的电压平衡状态，解决了现有技术中电柜之间存在较大的电压差导致多个电柜无法并联使用的问题。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是根据本发明实施例一种可选的储能系统的示意图；

图2是根据本发明实施例一种可选的储能系统的控制方法的流程图；

图3是根据本发明实施例又一种可选的储能系统的控制方法的流程图；

图4是根据本发明实施例又一种可选的储能系统的控制方法的流程图；

图5是根据本发明实施例又一种可选的储能系统的控制方法的流程图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

储能变流器，Power Conversion System，简称PCS。

图1是本发明实施例提供的储能系统的示意图。如图1所示，储能系统包括汇流排(60为正极汇流排，70为负极汇流排)、PCS、n个电柜，11表示电柜1的继电器，21表示电柜2的继电器，……，n1表示电柜n的继电器。当继电器11闭合时，电柜1接入汇流排；当继电器21闭合时，电柜2接入汇流排；……；当继电器n 1闭合时，电柜n接入汇流排。

图2是本发明实施例提供了一种可选的储能系统的控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括：

步骤S202，对第一电柜的二次回路和第二电柜的二次回路供电。

二次回路(secondary circuit)：指测量回路、继电保护回路、开关控制及信号回路、操作电源回路、断路器和隔离开关的电气闭锁回路等低压回路。

步骤S204，将第一电柜接入汇流排；储能变流器对第一电柜进行充电或放电，直至汇流排的电压与第二电柜的电压之间的电压差在预设电压范围之内；将第二电柜接入汇流排。

如果第一电柜的电压小于第二电柜的电压，则储能变流器对第一电柜进行充电；如果第一电柜的电压大于第二电柜的电压，则储能变流器对第一电柜进行放电。

步骤S206，通过第一电柜与第二电柜之间的环流达到第一电柜与第二电柜之间的电压平衡状态。

预设电压范围是一个较小的电压范围，可以根据实际情况设定，例如，设置预设电压范围为0伏-1伏、0伏-0.5伏、0伏-1.5伏、0伏-2伏等。使第一电柜的电压与第二电柜的电压之间的电压差在预设电压范围之内，此时，第一电柜的电压可以大于第二电柜的电压，也可以小于第二电柜的电压。例如，假设第二电柜的电压是700伏，则调节汇流排的电压，使第一电柜的电压在[699伏，700伏]之间，或者在[700伏，701伏]之间。

在本发明实施例中，第一电柜接入汇流排之后，通过储能变流器对第一电柜进行充电或放电，使汇流排的电压与第二电柜的电压之间的电压差在预设电压范围之内，将第二电柜接入汇流排的过程中，由于第二电柜与汇流排之间的电压差很小，避免了大电流流过第二电柜的继电器而烧蚀触点的情况，第一电柜与第二电柜都接入汇流排之后，通过第一电柜与第二电柜之间的环流达到第一电柜与第二电柜之间的电压平衡状态，解决了现有技术中电柜之间存在较大的电压差导致多个电柜无法并联使用的问题。

下面结合图3至图5对本发明实施例提供的储能系统的控制方法进行说明。图3示出的是PCS仅允许对电池充电的情况；图4示出的是PCS仅允许对电池放电的情况；图5示出的是PCS既允许对电池充电又允许对电池放电的情况。

假设电柜1的电压是650伏，电柜2的电压是700伏，在步骤S302、步骤S402、步骤S502之前，先对电柜1和电柜2的二次回路供电，之后，PCS接收到电柜1的电压以及电柜1允许的最大持续充电电流CC1、最大脉冲充电电流PCC1、电柜2允许的最大持续放电电流DC2、最大脉冲放电电流PDC2，其中，PCC1＞CC1，PDC2＞DC2。

图3是根据本发明实施例又一种可选的储能系统的控制方法的流程图。如图3所示，该方法包括：

步骤S302，闭合电柜1的继电器。闭合电柜1的继电器即可实现将电柜1接入汇流排。电柜1即为上述第一电柜。

步骤S304，PCS以CC1的充电电流对电柜1进行充电。

步骤S306，判断汇流排的电压是否小于700伏。如果汇流排的电压小于700伏，则执行步骤S304。如果汇流排的电压不小于700伏，则执行步骤S308。

步骤S308，逐步降低对电柜1充电的充电电流，直至电柜1的电压在700伏至701伏之间。

步骤S310，闭合电柜2的继电器。闭合电柜2的继电器即可实现将电柜2接入汇流排。电柜2即为上述第二电柜。

步骤S312，PCS逐步降低对电柜1充电的充电电流。

步骤S314，判断电柜2的放电电流是否小于DC2。如果电柜2的放电电流小于DC2，则执行步骤S312。如果电柜2的放电电流等于DC2，则执行步骤S316。

步骤S316，PCS停止降低对电柜1充电的充电电流，维持当前的充电电流继续给电柜1充电一段时间。

步骤S318，判断PCS输出电流是否等于零。PCS输出电流为PCS对电柜1充电的充电电流。如果PCS输出电流等于零，执行步骤S320；如果PCS输出电流不等于零，执行步骤S312。

步骤S320，通过环流实现平衡。通过电柜1与电柜2之间的环流达到电柜之间的电压平衡状态。在达到电压平衡状态之后，电柜1与电柜2之间的环流的电流值接近零(电柜1与电柜2之间的环流的电流值小于或等于第二预设环流值)。

图4是根据本发明实施例又一种可选的储能系统的控制方法的流程图。如图4所示，该方法包括：

步骤S402，闭合电柜2的继电器。电柜2即为上述第一电柜。

步骤S404，PCS以DC2的放电电流对电柜2进行放电。

步骤S406，判断汇流排的电压是否大于650伏。如果汇流排的电压大于650伏，则执行步骤S404；如果汇流排的电压不大于650伏，则执行步骤S408。

步骤S408，逐步降低对电柜2放电的放电电流，直至汇流排的电压在649伏至650伏之间。

步骤S410，闭合电柜1的继电器。电柜1即为上述第二电柜。

步骤S412，PCS逐步降低对电柜2放电的放电电流。

步骤S414，判断电柜1的充电电流是否小于CC1。如果电柜1的充电电流小于CC1，执行步骤S412；如果电柜1的充电电流等于CC1，执行步骤S416。

步骤S416，PCS停止降低对电柜2放电的放电电流，维持当前的放电电流继续给电柜2放电一段时间。

步骤S418，判断PCS输出电流是否等于零。PCS输出电流为PCS对电柜2放电的放电电流。如果PCS输出电流等于零，执行步骤S420；如果PCS输出电流不等于零，执行步骤S412。

步骤S420，通过环流实现平衡。通过电柜1与电柜2之间的环流达到电柜之间的电压平衡状态。在达到电压平衡状态之后，电柜1与电柜2之间的环流的电流值接近零(电柜1与电柜2之间的环流的电流值小于或等于第二预设环流值)。

图5是根据本发明实施例又一种可选的储能系统的控制方法的流程图。图5中，电柜1即为上述第一电柜，电柜2即为上述第二电柜。如图5所示，该方法包括：

步骤S502，闭合电柜2的继电器，PCS以DC2的放电电流对电柜2放电第三预设时长，记录汇流排当前的电压V2，断开电柜2的继电器，第三预设时长可以为10秒、11秒、12秒等。

步骤S504，闭合电柜1的继电器，PCS以CC1的充电电流对电柜1充电第四预设时长，记录汇流排当前的电压V1，第四预设时长可以为10秒、11秒、12秒等。

步骤S506，判断是否满足V1小于V2。如果V1小于V2，执行步骤S508；如果V1不小于V2，执行步骤S510。

步骤S508，PCS以CC1的充电电流对电柜1充电至电柜1的电压大于或等于V2。

步骤S510，PCS以PCC1的充电电流对电柜1充电第一预设时长，记录电柜1当前的电压V3。由于PCC1较大，为了避免过大电流对电柜1造成损害，第一预设时长较短，例如第一预设时长可以为30秒、31秒、35秒等。

步骤S512，判断是否满足V3小于700伏。如果V3小于700伏，执行步骤S514；如果V3不小于700伏，执行步骤S516。

步骤S514，PCS以CC1的充电电流对电柜1充电第二预设时长。第二预设时长可以为5分钟、5.5分钟、6分钟等。由于CC1小于PCC1，因此，以CC1的充电电流对电柜1充电能够维持的充电时长大于以PCC1的充电电流对电柜1充电能够维持的充电时长，即，第二预设时长大于第一预设时长。在第一预设时长、第二预设时长、第三预设时长、第四预设时长四者中，第二预设时长最大。

步骤S516，PCS降低对电柜1充电的充电电流，使电柜1当前的电压保持在700伏至701伏之间。

步骤S518，闭合电柜2的继电器。

步骤S520，PCS逐步降低对电柜1充电的充电电流，必要时转为对电柜2放电，PCS对电柜1充电的充电电流小于CC1，对电柜2放电的放电电流小于DC2。

步骤S522，判断PCS输出电流是否等于零。PCS输出电流可以是PCS对电柜1充电的充电电流，也可以是对电柜2放电的放电电流。如果PCS输出电流等于零，执行步骤S524；如果PCS输出电流不等于零，执行步骤S520。

步骤S524，通过环流实现均衡状态。通过电柜1与电柜2之间的环流达到电柜之间的电压平衡状态。在达到电压平衡状态之后，电柜1与电柜2之间的环流的电流值接近零(电柜1与电柜2之间的环流的电流值小于或等于第二预设环流值)。

电柜的端电压＝电池的开路端电压+电池的极化电压+电柜连接阻抗电压降

在对电柜进行充电或放电的过程中，会改变电池的极化电压，从而影响电柜的端电压。一般来说，对电柜进行充电，充电极化时，电池的电压升高，从而电柜的电压升高；对电柜进行放电，放电极化时，电池的电压降低，从而电柜的端电压降低。

在本发明实施例中，采用对电柜进行充电或放电的方式来改变电柜的电压。需要提高电柜的电压时，对电柜进行充电；需要降低电柜的电压时，对电柜进行放电。

在PCS仅允许对电池充电的情况下，将两个电柜中电压较低的电柜先接入汇流排，将先接入汇流排的电柜称为第一电柜，PCS对第一电柜进行充电(PCS对第一电柜进行充电的充电电流小于或等于第一电柜允许的最大持续充电电流，可选地，PCS以第一电柜允许的最大持续充电电流对第一电柜进行充电)，第一电柜的极化电压升高，从而第一电柜的电压升高，直至汇流排的电压与第二电柜的电压之间的电压差在预设电压范围之内；将第二电柜接入汇流排。

在PCS仅允许对电池放电的情况下，将两个电柜中电压较高的电柜先接入汇流排，将先接入汇流排的电柜称为第一电柜，PCS对第一电柜进行放电(PCS对第一电柜进行放电的放电电流小于或等于第一电柜允许的最大持续放电电流，可选地，PCS以第一电柜允许的最大持续放电电流对第一电柜进行放电)，第一电柜的极化电压降低，从而第一电柜的电压降低，直至汇流排的电压与第二电柜的电压之间的电压差在预设电压范围之内；将第二电柜接入汇流排。

当将第一电柜和第二电柜都接入汇流排之后，如果第一电柜和第二电柜的开路电压不同，就会在第一电柜和第二电柜之间产生环流，环流的大小与第一电柜和第二电柜的开路电压的差值有关。环流值等于第一电柜的充电电流和第二电柜的放电电流中较小的电流值。一般情况下，第一电柜和第二电柜的开路电压的差值较大时，环流也较大。而过大的环流会对电柜产生损害。例如，如果环流超过电柜允许的最大充电电流或最大放电电流，就会损害电柜。在本发明实施例中，为了避免环流过大损害电柜的情况，在第一电柜与第二电柜都接入汇流排之后，PCS调整对电柜进行充电的充电电流，以使两个电柜之间的环流值小于等于第一预设环流值；或，PCS调整对电柜进行放电的放电电流，以使两个电柜之间的环流值小于等于第一预设环流值。

第一预设环流值可以根据实际情况设置，一般来说，第一预设环流值小于或等于电柜允许的最大持续充电电流，并且，小于或等于电柜允许的最大持续放电电流。

在第一电柜与第二电柜之间的环流值小于等于第一预设环流值的情况下，能够保证不会损害第一电柜和第二电柜的器件。例如，能够保证不会超出电柜中的电池的最大承受能力，从而延长电柜的寿命。

可选地，在PCS仅允许对电池充电的情况下，PCS调整对第一电柜进行充电的充电电流，包括：PCS根据第二电柜的放电电流的值调整对第一电柜进行充电的充电电流。

如果第二电柜的放电电流的值小于第二电柜允许的最大持续放电电流，则PCS逐步降低对第一电柜进行充电的充电电流。如果第二电柜的放电电流的值等于第二电柜允许的最大持续放电电流，为了保护第二电柜免受过大的放电电流的损害，PCS维持对第一电柜进行充电的充电电流一段时间。之后，再次检测第二电柜的放电电流，如果第二电柜的放电电流的值小于第二电柜允许的最大持续放电电流，则PCS逐步降低对第一电柜进行充电的充电电流；如果第二电柜的放电电流的值等于第二电柜允许的最大持续放电电流，PCS维持对第一电柜进行充电的充电电流一段时间，如此循环，直至PCS对第一电柜进行充电的充电电流为零。

可选地，在PCS仅允许对电池放电的情况下，PCS调整对第一电柜进行放电的放电电流，包括：PCS根据第二电柜的充电电流的值调整对第一电柜进行放电的放电电流。如果第二电柜的充电电流的值小于第二电柜允许的最大持续充电电流，则PCS逐步降低对第一电柜进行放电的放电电流。

如果第二电柜的充电电流的值小于第二电柜允许的最大持续充电电流，则PCS逐步降低对第一电柜进行放电的放电电流。如果第二电柜的充电电流的值等于第二电柜允许的最大持续充电电流，为了保护第二电柜免受过大的充电电流的损害，PCS维持对第一电柜进行放电的放电电流一段时间。之后，再次检测第二电柜的充电电流，如果第二电柜的充电电流的值小于第二电柜允许的最大持续充电电流，则PCS逐步降低对第一电柜进行放电的放电电流；如果第二电柜的充电电流的值等于第二电柜允许的最大持续充电电流，PCS维持对第一电柜进行放电的放电电流一段时间，如此循环，直至PCS对第一电柜进行放电的放电电流为零。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种储能系统的控制方法，其特征在于，所述储能系统包括汇流排、储能变流器、第一电柜和第二电柜，所述方法包括：

闭合所述第一电柜的继电器；所述储能变流器对所述第一电柜进行充电；

判断所述汇流排的电压是否小于第一设定电压；

若判断出所述汇流排的电压大于或等于第一设定电压，逐步降低对所述第一电柜充电的充电电流，直至所述第一电柜的电压在第一预设范围之内；

闭合第二电柜的继电器；所述储能变流器逐步降低对所述第一电柜充电的充电电流；

判断所述第二电柜的放电电流是否小于所述第二电柜允许的最大持续放电电流；

若判断出所述第二电柜的放电电流等于所述第二电柜允许的最大持续放电电流，所述储能变流器停止降低对所述第一电柜充电的充电电流，并根据当前的充电电流为所述第一电柜充电；

判断所述储能变流器的输出电流是否等于零；

若判断出所述储能变流器的输出电流等于零，通过所述第一电柜与所述第二电柜之间的环流达到所述第一电柜与所述第二电柜之间的电压平衡状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述储能变流器对所述第一电柜进行充电，包括：

如果所述第一电柜的电压小于所述第二电柜的电压，则所述储能变流器对所述第一电柜进行充电。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述储能变流器对所述第一电柜进行充电，包括：

所述储能变流器以所述第一电柜允许的最大持续充电电流对所述第一电柜进行充电。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果所述第一电柜的电压大于所述第二电柜的电压，在所述第一电柜与所述第二电柜都接入所述汇流排之后，所述储能变流器调整对所述第一电柜进行放电的放电电流，以使所述第一电柜与所述第二电柜之间的环流值小于等于所述第一预设环流值。

5.一种储能系统的控制方法，其特征在于，所述储能系统包括汇流排、储能变流器、第一电柜和第二电柜，所述方法包括：

闭合所述第二电柜的继电器；所述储能变流器对所述第二电柜进行放电；

判断所述汇流排的电压是否大于第二设定电压；

若判断出所述汇流排的电压小于或等于第二设定电压，逐步降低对所述第二电柜放电的放电电流，直至所述汇流排的电压在第二预设范围之内；

闭合第一电柜的继电器；所述储能变流器逐步降低对所述第二电柜放电的放电电流；

判断所述第一电柜的充电电流是否小于第一电柜允许的最大持续充电电流；

若判断出所述第二电柜的放电电流等于所述第一电柜允许的最大持续充电电流，所述储能变流器停止降低对所述第二电柜放电的放电电流，并根据当前的放电电流为所述第二电柜放电；

判断所述储能变流器的输出电流是否等于零；

若判断出所述储能变流器的输出电流等于零，通过所述第一电柜与所述第二电柜之间的环流达到所述第一电柜与所述第二电柜之间的电压平衡状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述储能变流器对所述第二电柜进行放电，包括：

所述储能变流器以所述第二电柜允许的最大持续放电电流对所述第二电柜进行放电。

7.根据权利要求1至4或5或6任一项所述的方法，其特征在于，在达到所述第一电柜与所述第二电柜之间的电压平衡状态之后，所述第一电柜和所述第二电柜的环流的电流值小于或等于第二预设环流值。

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