CN112583037A - 一种长时间充放电电池储能装置及控制方法 - Google Patents

一种长时间充放电电池储能装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种长时间充放电电池储能装置及控制方法，包括1#蓄电池组、2#蓄电池组、双向变流装置、连接导体；1#蓄电池组的蓄电池分别连接到1#蓄电池组的直流母线，并在连接电路上设置断路器；所述2#蓄电池组包括若干蓄电池，2#蓄电池组的蓄电池分别连接到2#蓄电池组的直流母线，并在连接电路上设置断路器；所述双向变流装置包括1#正极全控功率开关、2#正极全控功率开关、1#负极全控功率开关、2#负极全控功率开关、双向逆变器；所述双向逆变器交流测接至配电网。本发明能够在不增加直流侧短路电流和双向逆变器台数条件下，能够将储能蓄电池功率/容量比做到1MW/8MWh以上，满足长时间充放电。

Description

一种长时间充放电电池储能装置及控制方法
技术领域
本发明涉及电化学储能领域，尤其涉及一种长时间充放电电池储能装置及控制方法。
背景技术
储能电站通过对电能的快速存储和释放，不仅可以参与系统调峰调频，平抑新能源波动，降低弃风弃光率，而且在提升电网紧急控制能力方面也有显著作用。目前储能功率能量配置比通常在2MW/1MWh与1MW/4MWh之间。但是对于以天为单位的电网运行工况，需要1MW/8MWh及以上的配比才能满足要求，然而由于单台双向逆变器成熟可靠的容量为500kW，需要匹配4MWh的蓄电池组，然而单个蓄电池组规模超过3MWh后，其蓄电池组直流母线短路电流将高达150kA以上，不论是直流断路器还是熔断器均难以承受该短路电流，蓄电池组运行将存在严重隐患。但若采用250kW双向逆变器匹配2MWh蓄电池组，则会成倍增加蓄电池组-双向逆变器台数，成本高。因此，如何有效解决长时间充放电问题，是蓄电池储能装置面临的一个难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种长时间充放电电池储能装置，能够解决背景技术所存在的困境。本发明采用以下技术方案。
一种长时间充放电电池储能装置，其特征在于包括1#蓄电池组、2#蓄电池组、双向变流装置、连接导体；所述1#蓄电池组包括若干蓄电池，1#蓄电池组的蓄电池分别连接到1#蓄电池组的直流母线，并在连接电路上设置断路器；所述2#蓄电池组包括若干蓄电池，2#蓄电池组的蓄电池分别连接到2#蓄电池组的直流母线，并在连接电路上设置断路器；
所述双向变流装置包括1#正极全控功率开关、2#正极全控功率开关、1#负极全控功率开关、2#负极全控功率开关、双向逆变器；所述1#蓄电池组直流母线正极与1#正极全控功率开关连接；所述2#蓄电池组直流母线正极与2#正极全控功率开关连接；所述1#蓄电池组直流母线负极与1#负极全控功率开关连接；所述2#蓄电池组直流母线负极与2#负极全控功率开关连接；所述1#正极全控功率开关、2#正极全控功率开关并联接至双向逆变器直流侧正极；所述1#负极全控功率开关、2#负极全控功率开关并联接至双向逆变器直流侧负极；所述双向逆变器交流测接至配电网。
所述1#蓄电池组与2#蓄电池组容量相同，均小于3MWh。
所述全控功率开关可以是IGBT或GTO或IGCT或SiC。
本发明的有益效果是：
1、在不增加直流侧短路电流和双向逆变器台数条件下，能够将储能蓄电池功率/容量比做到1MW/8MWh以上，满足长时间充放电；
2、全控功率开关管轮流导通机制，确保并联至同一双向逆变器的2个蓄电池组直流母线电压差小于5％额定电压，保证2组蓄电池工作状态相同。
3、增加成本小，结构简单易于扩展。
附图说明
图1是本发明实施例的电气接线图。
具体实施方式
下面详述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照附图。本发明所提供的一种长时间充放电电池储能装置，包括1#蓄电池组1、2#蓄电池组2、双向变流装置3、连接导体41、42、43、444。所述1#蓄电池组1包括若干蓄电池11，1#蓄电池组1的蓄电池11分别连接到1#蓄电池组1的直流母线13，并在连接电路上设置断路器12。同样的，所述2#蓄电池组2包括若干蓄电池21，2#蓄电池组2的蓄电池21分别连接到2#蓄电池组2的直流母线23，并在连接电路上设置断路器22。
所述双向变流装置3包括1#正极全控功率开关31、2#正极全控功率开关32、1#负极全控功率开关33、2#负极全控功率开关34、双向逆变器35。所述1#蓄电池组直流母线正极通过连接导体41与1#正极全控功率开关31连接；所述2#蓄电池组直流母线正极通过连接导体42与2#正极全控功率开关32连接；所述1#蓄电池组直流母线负极通过连接导体43与1#负极全控功率开关33连接；所述2#蓄电池组直流母线负极通过连接导体44与2#负极全控功率开关34连接。所述1#正极全控功率开关31、2#正极全控功率开关32并联接至双向逆变器直流侧35正极；所述1#负极全控功率开关33、2#负极全控功率开关34并联接至双向逆变器35直流侧负极；所述双向逆变器35交流测接至配电网。
所述1#蓄电池组1的直流母线13以及2#蓄电池组2的直流母线23的额定电压相同，在本实施例中为1000V；所述1#正极全控功率开关31、2#正极全控功率开关32、1#负极全控功率开关33、2#负极全控功率开关34的导通控制方法为：
(1)充电工况，当1#蓄电池组直流母线电压高于2#蓄电池组直流母线电压50V时，导通2#正极全控功率开关32、2#负极全控功率开关34；
(2)充电工况，当1#蓄电池组直流母线电压低于2#蓄电池组直流母线电压50V时，导通1#正极全控功率开关31、1#负极全控功率开关33；
(3)放电工况，当1#蓄电池组直流母线电压高于2#蓄电池组直流母线电压50V时，导通1#正极全控功率开关31、1#负极全控功率开关33；
(4)放电工况，当1#蓄电池组直流母线电压低于2#蓄电池组直流母线电压50V时，导通2#正极全控功率开关32、2#负极全控功率开关34；
(5)无论充电还是放电工况，若1#蓄电池组直流母线电压与2#蓄电池组直流母线电压相差小于50V时，则保持原开关导通状态不变。
以上控制中，当1#正极全控功率开关31和1#负极全控功率开关33导通时，2#正极全控功率开关32和2#负极全控功率开关34断开，2#正极全控功率开关32和2#负极全控功率开关34导通时，1#正极全控功率开关31和1#负极全控功率开关33闭合。
所述1#蓄电池组1与2#蓄电池组2容量相同，均为2MWh，所述双向逆变器功率为500kW。优选地，1#蓄电池组1与2#蓄电池组2的蓄电池数量和蓄电池容量对应相同。
所述全控功率开关31、32、33、34可以为IGBT。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，即凡依本发明所作的均等变化与修饰，皆为本发明权利要求范围所涵盖，这里不再一一举例。

Claims (4)

1.一种长时间充放电电池储能装置，其特征在于包括1#蓄电池组、2#蓄电池组、双向变流装置、连接导体；所述1#蓄电池组包括若干蓄电池，1#蓄电池组的蓄电池分别连接到1#蓄电池组的直流母线，并在连接电路上设置断路器；所述2#蓄电池组包括若干蓄电池，2#蓄电池组的蓄电池分别连接到2#蓄电池组的直流母线，并在连接电路上设置断路器；
所述双向变流装置包括1#正极全控功率开关、2#正极全控功率开关、1#负极全控功率开关、2#负极全控功率开关、双向逆变器；所述1#蓄电池组直流母线正极与1#正极全控功率开关连接；所述2#蓄电池组直流母线正极与2#正极全控功率开关连接；所述1#蓄电池组直流母线负极与1#负极全控功率开关连接；所述2#蓄电池组直流母线负极与2#负极全控功率开关连接；所述1#正极全控功率开关、2#正极全控功率开关并联接至双向逆变器直流侧正极；所述1#负极全控功率开关、2#负极全控功率开关并联接至双向逆变器直流侧负极；所述双向逆变器交流测接至配电网。
2.如权利要求1所述的一种长时间充放电电池储能装置，其特征在于所述1#正极全控功率开关、2#正极全控功率开关、1#负极全控功率开关、2#负极全控功率开关导通规则为：
(1)充电工况，当1#蓄电池组直流母线电压高于2#蓄电池直流母线电压第一阈值时，导通2#正极全控功率开关、2#负极全控功率开关；
(2)充电工况，当1#蓄电池组直流母线电压低于2#蓄电池直流母线电压第二阈值时，导通1#正极全控功率开关、1#负极全控功率开关；
(3)放电工况，当1#蓄电池组直流母线电压高于2#蓄电池直流母线电压第三阈值时，导通1#正极全控功率开关、1#负极全控功率开关；
(4)放电工况，当1#蓄电池组直流母线电压低于2#蓄电池直流母线电压第四阈值时，导通2#正极全控功率开关、2#负极全控功率开关；
(5)无论充电还是放电工况，若1#蓄电池组直流母线电压与2#蓄电池直流母线电压相差小于5％额定电压时，则保持原开关导通状态不变。
3.如权利要求1所述的一种长时间充放电电池储能装置，其特征在于所述第一阈值为1#蓄电池组直流母线额定电压的5％，第二阈值为2#蓄电池组直流母线额定电压的5％、第三阈值为1#蓄电池组直流母线额定电压的5％、第四阈值均为2#蓄电池组直流母线额定电压的5％。
4.如权利要求1所述的一种长时间充放电电池储能装置，其特征在于所述1#蓄电池组与2#蓄电池组容量相同，均小于3MWh。
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贵州电网有限责任公司: "《电动汽车充电管理云平台与智能充电技术》", 31 December 2017 *

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