CN112653166A - 独立式高功率大容量并联式微网储能系统 - Google Patents

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武春风
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赵如如
李阳
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Abstract

本发明公开了独立式高功率大容量并联式微网储能系统，包括电池组储能系统、储能变流器、微网能量管理平台、负载、在微网能量管理平台设置有管理终端设备和服务器，在储能变流器的直流侧和电池组储能系统之间设置有DC/DC变流器，DC/DC变流器与储能变流器直流连接，形成两级变换结构，通过所述两级变换结构能够将多个并联的电池组储能系统隔离开，使多个并联的电池组储能系统相互独立，且在多个并联的电池组储能系统的直流线路上均无并联的结构等；本发明提高了电池一致性，提高了系统的利用率和使用寿命等。

Description

独立式高功率大容量并联式微网储能系统
技术领域
本发明涉及微网储能领域，更为具体的，涉及独立式高功率大容量并联式微网储能系统。
背景技术
现有技术中，新能源所配的储能系统架构是电池组储能系统集中并联汇流之后接入变流器。这种架构存在如下问题：一方面，多簇电池并联引起电池组储能系统之间的不均衡，久而久之并联电池组储能系统会出现一部分电池实际出力不足，而另外一部分超出倍率使用的现象；另外一方面，电池组储能系统并联后，如果某个电池组储能系统出现电芯内部短路，存在故障快速蔓延失控的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供独立式高功率大容量并联式微网储能系统，提高了电池一致性，高了系统的利用率和使用寿命等。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
独立式高功率大容量并联式微网储能系统，包括电池组储能系统、储能变流器、微网能量管理平台、负载、在微网能量管理平台设置有管理终端设备和服务器，在储能变流器的直流侧和电池组储能系统之间设置有DC/DC变流器，DC/DC变流器与储能变流器直流连接，形成两级变换结构，通过所述两级变换结构能够将多个并联的电池组储能系统隔离开，使多个并联的电池组储能系统相互独立，且在多个并联的电池组储能系统的直流线路上均无并联的结构；所述两级变换结构中的通信端与微网能量管理平台中的服务器建立数据通信连接，所述两级变换结构中的储能变流器的通信段与微网能量管理平台中的服务器建立数据通信连接，管理终端设备与服务器连接。
进一步地，包括超级电容储能系统，超级电容储能系统与所述两级变换结构中的DC/DC变流器进行并联；所述超级电容储能系统用于给负载提供高功率输出。
进一步地，包括动力单元，所述动力单元包括发动机、发电机和功率变换器，发电机与发动机连接，且集成一体化设置，发动机与功率变换器连接，功率变换器并联直流电网。
进一步地，包括直流母线，所述两级变换结构的DC/DC变流器和储能变流器均与直流母线连接，共用直流母线。
进一步地，包括交流母线，所述两级变换结构的储能变流器与交流母线连接。
进一步地，包括直流负载，直流负载与直流母线连接。
进一步地，包括直流汇流器，直流汇流器的一端与直流母线连接，直流汇流器的另一端与太阳能光伏板的输出端连接。
进一步地，包括风机和风能逆变器，风机的风能输出端与风机逆变器的输入端连接，风机逆变器的输出端与交流母线连接。
本发明的有益效果是：
本发明提出了一种独立式高功率大容量并联式微网储能系统，提出了两级变换结构，可以形成新的储能系统架构，以及应用该架构的储能系统，提高了电池一致性；具体来说，实施例中将新的储能系统采用两级变换，在原有的储能变流器直流侧和电池组储能系统之间引入了DC/DC转换器，将电池组储能系统隔离开，使之相互独立，形成电池直流侧电池组储能系统无并联的结构。避免了电池组储能系统并联产生一致性差异后出现的不均衡和环流现象，降低了电池组储能系统间“木桶效应”对整体储能系统的影响，提高了系统的利用率和使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
如图1所示，独立式高功率大容量并联式微网储能系统，包括电池组储能系统、储能变流器、微网能量管理平台、负载、在微网能量管理平台设置有管理终端设备和服务器，在储能变流器的直流侧和电池组储能系统之间设置有DC/DC变流器，DC/DC变流器与储能变流器直流连接，形成两级变换结构，通过所述两级变换结构能够将多个并联的电池组储能系统隔离开，使多个并联的电池组储能系统相互独立，且在多个并联的电池组储能系统的直流线路上均无并联的结构；所述两级变换结构中的通信端与微网能量管理平台中的服务器建立数据通信连接，所述两级变换结构中的储能变流器的通信段与微网能量管理平台中的服务器建立数据通信连接，管理终端设备与服务器连接。
进一步地，包括超级电容储能系统，超级电容储能系统与所述两级变换结构中的DC/DC变流器进行并联；所述超级电容储能系统用于给负载提供高功率输出。
进一步地，包括动力单元，所述动力单元包括发动机、发电机和功率变换器，发电机与发动机连接，且集成一体化设置，发动机与功率变换器连接，功率变换器并联直流电网。
进一步地，包括直流母线，所述两级变换结构的DC/DC变流器和储能变流器均与直流母线连接，共用直流母线。
进一步地，包括交流母线，所述两级变换结构的储能变流器与交流母线连接。
进一步地，包括直流负载，直流负载与直流母线连接。
进一步地，包括直流汇流器，直流汇流器的一端与直流母线连接，直流汇流器的另一端与太阳能光伏板的输出端连接。
进一步地，包括风机和风能逆变器，风机的风能输出端与风机逆变器的输入端连接，风机逆变器的输出端与交流母线连接。
在本发明的其他实施例中，为了提高电池一致性，储能系统采用两级变换，即：在原有的储能变流器直流侧和电池组储能系统之间引入了DC/DC转换器，将电池组储能系统隔离开，使之相互独立，形成电池直流侧电池组储能系统无并联的结构。在此新技术之前，新能源所配的储能系统架构是电池组储能系统集中并联汇流之后接入变流器。一方面，多簇电池并联引起电池组储能系统之间的不均衡，久而久之并联电池组储能系统会出现一部分电池实际出力不足，而另外一部分超出倍率使用的现象；另外一方面，电池组储能系统并联后，如果某个电池组储能系统出现电芯内部短路，存在故障快速蔓延失控。
在本发明的其他实施例中，用于工矿企业、军用孤岛、军用哨所等微网储能系统，本套储能系统的工作原理如下：
光能通过直流汇流器可以直接给超级电容储能系统进行充电，当超级电容储能系统电量饱和时，可以通过DC/DC变流器给电池组储能系统进行充电；电池储能系统主要负责为直流负载和交流负载提供能量补偿；超级电容储能系统主要负责为直流负载提供功率补偿；动力单元可由传统的柴油发电机组和功率变换器组成，将发动机和发电机进行一体化设计，为电池储能系统和超级电容储能系统进行充电；风能变换器将风能变换为交流为负载供电；
本实施例的优点：
DC/DC变流器采用多模块并联模式，为每一组电池储能系统单独配置一套电能变换，有效提升了系统的安全性，稳定性、可靠性。
超级电容储能系统和双向DC/DC进行并联为后端功率负载设备提供高功率输出。
动力单元可采用飞轮集成，将发动机和发电机进行集成设计，配备功率变换器直接并联直流电网，以此提高输出功率，降低油耗，提高发电效率。
共用交直流母线，提高光能和风能的利用率，实现了风光发电+电池储能+超级电容+电能变换装置集成一体，功能丰富。
本发明功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，在一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)以及相应的软件中执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，进行测试或者实际的数据在程序实现中存在于只读存储器(Random Access Memory，RAM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等。

Claims (8)

1.独立式高功率大容量并联式微网储能系统，其特征在于，包括电池组储能系统、储能变流器、微网能量管理平台、负载、在微网能量管理平台设置有管理终端设备和服务器，在储能变流器的直流侧和电池组储能系统之间设置有DC/DC变流器，DC/DC变流器与储能变流器直流连接，形成两级变换结构，通过所述两级变换结构能够将多个并联的电池组储能系统隔离开，使多个并联的电池组储能系统相互独立，且在多个并联的电池组储能系统的直流线路上均无并联的结构；所述两级变换结构中的通信端与微网能量管理平台中的服务器建立数据通信连接，所述两级变换结构中的储能变流器的通信段与微网能量管理平台中的服务器建立数据通信连接，管理终端设备与服务器连接。
2.根据权利要求1所述的独立式高功率大容量并联式微网储能系统，其特征在于，包括超级电容储能系统，超级电容储能系统与所述两级变换结构中的DC/DC变流器进行并联；所述超级电容储能系统用于给负载提供高功率输出。
3.根据权利要求1所述的独立式高功率大容量并联式微网储能系统，其特征在于，包括动力单元，所述动力单元包括发动机、发电机和功率变换器，发电机与发动机连接，且集成一体化设置，发动机与功率变换器连接，功率变换器并联直流电网。
4.根据权利要求1所述的独立式高功率大容量并联式微网储能系统，其特征在于，包括直流母线，所述两级变换结构的DC/DC变流器和储能变流器均与直流母线连接，共用直流母线。
5.根据权利要求1或4任一所述的独立式高功率大容量并联式微网储能系统，其特征在于，包括交流母线，所述两级变换结构的储能变流器与交流母线连接。
6.根据权利要求5所述的独立式高功率大容量并联式微网储能系统，其特征在于，包括直流负载，直流负载与直流母线连接。
7.根据权利要求1所述的独立式高功率大容量并联式微网储能系统，其特征在于，包括直流汇流器，直流汇流器的一端与直流母线连接，直流汇流器的另一端与太阳能光伏板的输出端连接。
8.根据权利要求5所述的独立式高功率大容量并联式微网储能系统，其特征在于，包括风机和风能逆变器，风机的风能输出端与风机逆变器的输入端连接，风机逆变器的输出端与交流母线连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106877368A (zh) * 2015-12-13 2017-06-20 姚秋丽 一种光伏发电微网系统混合储能控制方法
CN108649602A (zh) * 2018-04-26 2018-10-12 江苏金润龙科技股份有限公司 风光柴储智能交流微电网系统

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