CN112564224A - 一种动力电池梯次用于储能电站的系统集成及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种动力电池梯次用于储能电站的系统集成及控制方法。所述动力电池梯次用于储能电站的系统集成及控制方法包括：电池簇；降压DCDC，所述降压DCDC的输入端和所述电池簇的输出端电性连接；升压DCDC，所述升压DCDC的输入端和所述降压DCDC的输出端电性连接；所述电池簇由多个梯次电池模组串联组成，电池簇负责系统能量的存储。本发明提供的动力电池梯次用于储能电站的系统集成及控制方法具有降压DCDC变换器连接方式并非简单与电池组并联然后接入负载，对外输出电压实际是电池电压与DCDC变换器输出侧的电压叠加，降压DCDC不需要调整全电压范围，即可达到具有一定不一致性的梯次动力电池簇并联在一起，降低了动力电池梯级应用筛选难度。
Description
技术领域
本发明涉及储能电站技术领域，尤其涉及一种动力电池梯次用于储能电站的系统集成及控制方法。
背景技术
我国已经成为全球最大新能源汽车市场，到2020年后我国将有大量动力电池开始逐渐开始退役，这些退役电池目前主要有两条处理路径，一是针对没有报废只是容量下降无法被电动汽车继续使用的电池，进行梯次利用，让其在其他领域(比如电力储存)发挥余热；二是对已经报废的动力电池拆解、回收，但是退役电池由于荷电状态、健康状态、内阻、自放电等因素存在不一致，在梯次利用与储能行业中，多簇动力电池输出端直接并联在一起使用时，簇间会产生较大环流，影响系统使用，带来安全风险。
现有技术中有申请号为CN201810246436.7，发明名称为储能系统和使用梯次电池包进行储能的方法的专利申请，该专利方法在实际应用时，每个电池簇(或者电池包)需要配置电压转换模块(DCDC)，每个电压转换模块与电池包串联在一起，虽然可以解决梯次动力电池多簇并联使用，但存在电压转换模块将配置功率较大，成本较高，系统整体效率低的问题。
因此，有必要提供一种动力电池梯次用于储能电站的系统集成及控制方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种动力电池梯次用于储能电站的系统集成及控制方法，解决了电压转换模块将配置功率较大，成本较高，系统整体效率低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的动力电池梯次用于储能电站的系统集成及控制方法动力电池梯次用于储能电站的系统集成，包括：电池簇；降压DCDC，所述降压DCDC的输入端和所述电池簇的输出端电性连接；升压DCDC，所述升压DCDC的输入端和所述降压DCDC的输出端电性连接；ACDC，所述ACDC的输入端和所述升压DCDC的输出端电性连接。
优选的，所述电池簇由多个梯次电池模组串联组成，电池簇负责系统能量的存储。
优选的，所述降压DCDC负责调节电池簇电流，所述升压DCDC将直流母线电压升至合适的功率转换系统的直流电压范围，所示ACDC负责交直流变换。
优选的，所述降压DCDC采用双向隔离型拓扑结构变换器，其输入侧与所述电池簇正、负极并联，输出侧与电池簇正、负极连接线串联，多个所述电池簇及所述降压DCDC的单元并联在一起，通过直流母线输出或者吸收电能。
优选的，所述升压DCDC低压侧连接至前述直流母线，高压侧连接至PCS直流输入侧。
优选的，一种动力电池梯次用于储能电站的系统集成的控制方法，包括以下步骤：
S1、启动步骤：
S11、单元控制系统通信巡检各电池簇电压，选取最大电压电池簇，指令控制电池族及该电池簇对应降压DCDC启动；
S12、单元控制系统控制其它电池簇及对应降压DCDC启动，电流目标为0，降压DCDC低压侧电压输出目标为直流母线电压减去电池簇电压；
S13、各电池簇及降压DCDC启动完成后，启动升压DCDC；
S14、升压DCDC启动完成后，启动ACDC，启动过程完毕，单元可接受上层系统发送的输出功率或电压目标，并将目标换算成电池簇总电流目标并根据不同的调度策略给定到各降压DCDC模块；
S2、停机步骤：
S21、单元控制系统接收到停机指令，控制ACDC停机；
S22、控制升压DCDC停机；
S23、控制各降压DCDC停机；
S24、最后控制各电池族停止断开。
与相关技术相比较，本发明提供的动力电池梯次用于储能电站的系统集成及控制方法具有如下有益效果：
本发明提供一种动力电池梯次用于储能电站的系统集成，降压DCDC变换器连接方式并非简单与电池组并联然后接入负载，其输出侧与电池簇串联，对外输出电压实际是电池电压与DCDC变换器输出侧的电压叠加，降压DCDC不需要调整全电压范围，即可达到具有一定不一致性的梯次动力电池簇并联在一起，降低了动力电池梯级应用筛选难度。
本发明提供一种动力电池梯次用于储能电站的系统集成的控制方法，通过单元控制系统通信巡检各电池簇电压，选取最大电压电池簇，指令控制电池族及该电池簇对应降压DCDC启动，再通过单元控制系统接收到停机指令，控制升压ACDC和DCDC停机，实现自动化控制，无需人工进行监测操作。
附图说明
图1为本发明提供的动力电池梯次用于储能电站的系统集成及控制方法一种较佳实施例的系统图；
图2为发明提供的动力电池梯次用于储能电站的系统的系统图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1和图2，其中，图1为本发明提供的动力电池梯次用于储能电站的系统集成及控制方法的第一实施例的系统图；图2为发明提供的动力电池梯次用于储能电站的系统的系统图。动力电池梯次用于储能电站的系统集成，包括：电池簇；降压DCDC，所述降压DCDC的输入端和所述电池簇的输出端电性连接；升压DCDC，所述升压DCDC的输入端和所述降压DCDC的输出端电性连接；ACDC，所述ACDC的输入端和所述升压DCDC的输出端电性连接。
降压DCDC为降压变换器，升压DCDC为升压变换器，ACAC为功率转换系统。
根据项目运行(一般是容量、电压等级)需要选取合适的梯次电池包串联成簇，配置好电池管理系统(BMS)，然后选取降压DCDC变换器，该变换器输入电压范围应用与锂电池组电压范围一致，输出电压范围选择根据动力电池一致性情况估算，一般选取12V左右，输出电流一般不大于1/2梯次动力电池包额定容量(即0.5C放电倍率)，并选取隔离型变换器，也可将BMS于降压DCDC进行集成，根据项目需求(一般以功率、输出电压)选取PCS，升压DCDC根据选取的PCS和电池簇电压等级情况选项，可选择隔离型也可选择非隔离型拓扑结构，也可选取具有两级结构(自带升压模块)的PCS，升压DCDC可由多个小升压DCDC模块并联组成。
各个组件连接的一次母线与通信控制模块构成通信控制单元担任主控角色，负责响应功率等控制外部指令，同时根据不同策略要求控制降压DCDC、升压DCDC、PCS等模块工作，单元控制器功能可分解集成至其它控制器中过直流母线输出或者吸收电能。升压DCDC低压侧连接至前述直流母线，高压侧连接至PCS直流输入侧。
所述电池簇由多个梯次电池模组串联组成，电池簇负责系统能量的存储。
所述降压DCDC负责调节电池簇电流，所述升压DCDC将直流母线电压升至合适的功率转换系统的直流电压范围，所示ACDC负责交直流变换。
所述降压DCDC采用双向隔离型拓扑结构变换器，其输入侧与所述电池簇正、负极并联，输出侧与电池簇正、负极连接线串联，多个所述电池簇及所述降压DCDC的单元并联在一起，通过直流母线输出或者吸收电能。
所述升压DCDC低压侧连接至前述直流母线，高压侧连接至PCS直流输入侧。
一种动力电池梯次用于储能电站的系统集成的控制方法，包括以下步骤：
S1、启动步骤：
S11、单元控制系统通信巡检各电池簇电压，选取最大电压电池簇，指令控制电池族及该电池簇对应降压DCDC启动；
S12、单元控制系统控制其它电池簇及对应降压DCDC启动，电流目标为0，降压DCDC低压侧电压输出目标为直流母线电压减去电池簇电压；
S13、各电池簇及降压DCDC启动完成后，启动升压DCDC；
S14、升压DCDC启动完成后，启动ACDC，启动过程完毕，单元可接受上层系统发送的输出功率或电压目标，并将目标换算成电池簇总电流目标并根据不同的调度策略给定到各降压DCDC模块；
S2、停机步骤：
S21、单元控制系统接收到停机指令，控制ACDC停机；
S22、控制升压DCDC停机；
S23、控制各降压DCDC停机；
S24、最后控制各电池族停止断开。
与相关技术相比较，本发明提供的动力电池梯次用于储能电站的系统集成及控制方法具有如下有益效果：
降压DCDC变换器连接方式并非简单与电池组并联然后接入负载，其输出侧与电池簇串联，对外输出电压实际是电池电压与DCDC变换器输出侧的电压叠加，降压DCDC不需要调整全电压范围，即可达到具有一定不一致性的梯次动力电池簇并联在一起，降低了动力电池梯级应用筛选难度。
通过单元控制系统通信巡检各电池簇电压，选取最大电压电池簇，指令控制电池族及该电池簇对应降压DCDC启动，再通过单元控制系统接收到停机指令，控制升压ACDC和DCDC停机，实现自动化控制，无需人工进行监测操作。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种动力电池梯次用于储能电站的系统集成，其特征在于，包括：
电池簇；
降压DCDC，所述降压DCDC的输入端和所述电池簇的输出端电性连接；
升压DCDC，所述升压DCDC的输入端和所述降压DCDC的输出端电性连接；
ACDC，所述ACDC的输入端和所述升压DCDC的输出端电性连接。
2.根据权利要求1所述的动力电池梯次用于储能电站的系统集成，其特征在于，所述电池簇由多个梯次电池模组串联组成，电池簇负责系统能量的存储。
3.根据权利要求1所述的动力电池梯次用于储能电站的系统集成，其特征在于，所述降压DCDC负责调节电池簇电流，所述升压DCDC将直流母线电压升至合适的功率转换系统的直流电压范围，所示ACDC负责交直流变换。
4.根据权利要求1所述的动力电池梯次用于储能电站的系统集成，其特征在于，所述降压DCDC采用双向隔离型拓扑结构变换器，其输入侧与所述电池簇正、负极并联，输出侧与电池簇正、负极连接线串联，多个所述电池簇及所述降压DCDC的单元并联在一起，通过直流母线输出或者吸收电能。
5.根据权利要求1所述的动力电池梯次用于储能电站的系统集成，其特征在于，所述升压DCDC低压侧连接至前述直流母线，高压侧连接至PCS直流输入侧。
6.一种动力电池梯次用于储能电站的系统集成的控制方法，包括如权利要求1-5所述的动力电池梯次用于储能电站的系统集成，其特征在于，包括以下步骤：
S1、启动步骤：
S11、单元控制系统通信巡检各电池簇电压，选取最大电压电池簇，指令控制电池族及该电池簇对应降压DCDC启动；
S12、单元控制系统控制其它电池簇及对应降压DCDC启动，电流目标为0，降压DCDC低压侧电压输出目标为直流母线电压减去电池簇电压；
S13、各电池簇及降压DCDC启动完成后，启动升压DCDC；
S14、升压DCDC启动完成后，启动ACDC，启动过程完毕，单元可接受上层系统发送的输出功率或电压目标，并将目标换算成电池簇总电流目标并根据不同的调度策略给定到各降压DCDC模块；
S2、停机步骤：
S21、单元控制系统接收到停机指令，控制ACDC停机；
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