CN112769209A - 一种储能系统及电池模组充放电功率动态控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种储能系统，包括电源设备和电池系统，电池系统包括第一电池模组和若干第二电池模组，第一电池模组与电源设备通过信号连接，若干第二电池模组分别与第一电池模组并联设置，若干第二电池模组与第一电池模组通过信号连接；若干第二电池模组分别向第一电池模组上传允许充放电功率请求，第一电池模组累加若干第二电池模组的允许充放电功率请求和第一电池模组的允许充放电功率请求得到电池系统的总允许充放电功率请求后上传至电源设备，电源设备根据电池系统的总允许充放电功率请求动态控制第一电池模组和第二电池模组的充放电功率。本发明通过并联电池模组的个数和工作状态等动态改变电池的允许充放电功率请求，优化模块化电池模组运行工况。

Description

一种储能系统及电池模组充放电功率动态控制方法
技术领域
本发明属于电池储能设备通信技术领域，尤其涉及一种储能系统及电池模组充放电功率动态控制方法。
背景技术
目前部分储能系统，其中的电池模组采用模块化设计，通过模块并联的方式来增加电池的容量，以满足系统对电量需求。电池模组并联后再接入电源设备。由电源设备来对电池模组进行充放电控制。每个电池模组都有充放电功率的技术规格限制，长时间充放电功率超出电池的技术规格要求，轻则电池寿命下降，重则模组异常报废。同时具备安全隐患。
现有技术中，电源设备对电池的充放电功率主要参考负载端的需求，负载端的值是不变的。电池模组通过通信通道将允许充放电功率请求发给电源设备，电源设备按照相应的请求给电池进行充放电。
电源设备对运行正常的多组并联电池模组充放电，功率是符合电池充放电需求的。然而，当电池中模组出现过充保护、过放保护、异常保护等保护状态时，电池模组会断开内部的充放电回路，就会导致其余模组充放电电流过大，可能超出技术规格要求，存在安全隐患。
例如：电源设备需求的充放电功率为10kW，电池额定电压为51.2V，电池模组为四组，若每组电池模组额定充/放电电流为50A，充放电过程并联主回路的电流会达到200A，如果四组并联电池模组同时处于充/放电状态，实际每组模组的充/放电流为50A，即满足技术要求。但若四组电池中三组出现过充保护状态，并联主回路中的200A电流会全部灌入另外一组模组中，超出模组的50A充电技术规格，长期导致可能导致电池的工作异常，电芯一致性差异过大，乃至报废。
若电源设备需求的充放电功率为x，并联主回路为x，四组电池模组并联，则每组电池模组的充/放电功率则为x/4，若一组电池模组处于保护状态，充/放电功率为0，则其余模组的充/放电功率为x/3；若两组处于保护状态，充/放电功率为0，则其余模组的充/放电功率为x/2；若三组处于保护状态，充/放电功率为0，则其余模组的充/放电功率为x。若电池模组运行过程充/放电功率存在0、x、x/2、x/3、x/4等状态，长期以往，必然导致模组间电芯的一致性越来越差，影响电池的性能以及寿命。
鉴于此，确有必要提供一种技术方案以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种储能系统，能够根据并联模组的个数、工作状态等条件，动态改变电池的允许充/放电功率请求。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种储能系统，包括电池系统和电源设备，所述电池系统包括第一电池模组和若干第二电池模组，所述第一电池模组与所述电源设备通过信号连接，若干所述第二电池模组分别与所述第一电池模组并联设置，若干所述第二电池模组与所述第一电池模组通过信号连接；
若干所述第二电池模组分别向所述第一电池模组上传允许充放电功率请求，所述第一电池模组累加若干所述第二电池模组的允许充放电功率请求和所述第一电池模组的允许充放电功率请求得到所述电池系统的总允许充放电功率请求后上传至所述电源设备，所述电源设备根据所述电池系统的总允许充放电功率请求动态控制所述第一电池模组和所述第二电池模组的充放电功率。
优选的，所述第一电池模组和所述第二电池模组均设置有用于控制内部充放电回路的开关控制单元。
优选的，所述允许充放电功率请求包括允许充电电流请求和允许放电电流请求。
优选的，所述第一电池模组包括多个串联的单体电池和第一电池管理系统，所述第二电池模组包括多个串联的单体电池和第二电池管理系统，所述第一电池管理系统与所述电池系统通讯连接，所述第二电池管理系统与所述第一电池管理系统通讯连接。
优选的，所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统自动主从机识别，所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统分别检测对应的所述第一电池模组和所述第二电池模组的状态并发送给作为主机的第一电池管理系统。
优选的，所述第一电池管理系统与所述第一电池模组的各单体电池连接，采集所述第一电池模组的第一电池模组充电电流和第一电池模组放电电流；所述第二电池管理系统与所述第二电池模组的各单体电池连接，采集所述第二电池模组的第二电池模组充电电流和第二电池模组放电电流。
优选的，所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统自动进行主从机识别构成与所述电池系统相连的电池系统控制单元，所述电池系统控制单元实时计算所述电池系统的电池系统最大可充电电流、电池系统最大可放电电流，并上报给所述电源设备，所述电源设备控制所述电池系统的实际充电电流、实际放电电流不超过所述电池系统控制单元上报的所述电池系统的电池系统最大可充电电流、电池系统最大可放电电流。
优选的，所述电源设备包括逆变器、储能逆变器、不间断电源和直流对直流转换器中的至少一种。
本发明的目的之二在于，提供一种说明书前文任一项所述的储能系统的电池模组充放电功率动态控制方法，包括以下操作：
1)若干第二电池模组向第一电池模组实时发送允许充放电功率请求；
2)第一电池模组累加若干所述第二电池模组的允许充放电功率请求和所述第一电池模组的允许充放电功率请求，得到电池系统的总允许充放电功率请求；
3)所述第一电池模组将所述电池系统的总允许充放电功率请求上传至电源设备；
4)所述电源设备根据所述总允许充放电功率请求动态控制所述第一电池模组和所述第二电池模组的充放电功率。
相对于现有技术中并联电池组在电源设备固定的充放电功率工况下运行，会影响电池的一致性，影响电池的性能以及寿命的不足，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供了一种储能系统，包括电源设备和电池系统，所述电池系统包括第一电池模组和若干第二电池模组，所述第一电池模组与所述电源设备通过信号连接，若干所述第二电池模组分别与所述第一电池模组并联设置，若干所述第二电池模组与所述第一电池模组通过信号连接；
若干所述第二电池模组分别向所述第一电池模组上传允许充放电功率请求，所述第一电池模组累加若干所述第二电池模组的允许充放电功率请求和所述第一电池模组的允许充放电功率请求得到所述电池系统的总允许充放电功率请求后上传至所述电源设备，所述电源设备根据所述电池系统的总允许充放电功率请求动态控制所述第一电池模组和所述第二电池模组的充放电功率。
本发明通过并联的电池模组的个数和工作状态等条件，动态改变电池的允许充/放电功率请求，以达到优化模块化电池模组运行工况，优化电池模组充放电性能，提高储能系统的使用寿命，提高储能系统运行稳定性的目的。
附图说明
图1是本发明储能系统的结构示意图。
图2是本发明储能系统的信号连接关系示意图。
其中：1-电池系统，11-第一电池模组，12-第二电池模组，2-电源设备。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1～2所示，本实施例提供一种储能系统，包括电池系统1和电源设备2，电池系统1包括第一电池模组11和若干第二电池模组12，第一电池模组11与电源设备2通过信号连接，若干第二电池模组12分别与第一电池模组11并联设置，若干第二电池模组12与第一电池模组11通过信号连接；
若干第二电池模组12分别向第一电池模组11上传允许充放电功率请求，第一电池模组11累加若干第二电池模组12的允许充放电功率请求和第一电池模组11的允许充放电功率请求得到电池系统1的总允许充放电功率请求后上传至电源设备2，电源设备2根据电池系统1的总允许充放电功率请求动态控制第一电池模组11和第二电池模组12的充放电功率。
进一步的，第一电池模组11和第二电池模组12均设置有用于控制内部充放电回路的开关控制单元。
进一步的，允许充放电功率请求包括允许充电电流请求和允许放电电流请求。
进一步的，第一电池模组11包括多个串联的单体电池和第一电池管理系统，第二电池模组12包括多个串联的单体电池和第二电池管理系统，第一电池管理系统与电池系统1通讯连接，第二电池管理系统与第一电池管理系统通讯连接。
进一步的，第一电池管理系统和第二电池管理系统自动主从机识别，第一电池管理系统和第二电池管理系统分别检测对应的第一电池模组11和第二电池模组12的状态并发送给作为主机的第一电池管理系统。
进一步的，第一电池管理系统与第一电池模组11的各单体电池连接，采集第一电池模组11的第一电池模组11充电电流和第一电池模组11放电电流；第二电池管理系统与第二电池模组12的各单体电池连接，采集第二电池模组12的第二电池模组12充电电流和第二电池模组12放电电流。
进一步的，第一电池管理系统和第二电池管理系统自动进行主从机识别构成与电池系统1相连的电池系统1控制单元，电池系统1控制单元实时计算电池系统1的电池系统1最大可充电电流、电池系统1最大可放电电流，并上报给电源设备2，电源设备2控制电池系统1的实际充电电流、实际放电电流不超过电池系统1控制单元上报的电池系统1的电池系统1最大可充电电流、电池系统1最大可放电电流。
进一步的，电源设备2包括逆变器、储能逆变器、不间断电源和直流对直流转换器中的至少一种。
实施例2
本实施例提供一种实施例1中所述的储能系统的电池模组充放电功率动态控制方法，包括以下操作：
设置电池模组允许充电功率请求为x，允许放电功率请求为y，计为(x,y)；
1)设置第一电池模组11为主机，允许充放电功率请求(xa，ya)，
设置第二电池模组12为从机，且第二电池模组12的数量为3个，允许充放电功率请求分别为(xb，yb)、(xc，yc)和(xd，yd)；
2)3个并联的第二电池模组12向第一电池模组11实时发送允许充放电功率请求(xb，yb)、(xc，yc)和(xd，yd)；
3)第一电池模组11累加3个第二电池模组12的允许充放电功率请求(xb，yb)、(xc，yc)和(xd，yd)和第一电池模组11的允许充放电功率请求(xa，ya)，得到电池系统1的总允许充放电功率请求(x总，y总)；
即(x总，y总)＝(xa，ya)+(xb，yb)+(xc，yc)+(xd，yd)；
4)第一电池模组11将电池系统1的总允许充放电功率请求(x总，y总)上传至电源设备2；
5)电源设备2根据总允许充放电功率请求(x总，y总)动态控制第一电池模组11和第二电池模组12的充放电功率。
该储能系统实时计算电池模组允许充放电功率的机理如下：
设置电池模组标准允许充电功率请求为x0，标准允许放电功率请求为y0，计为(x0，y0)；
S1，令xa＝x0，ya＝y0；判断系统是否发生过充保护，若是，则令允许充电功率请求xa＝0，再进行下一步；若否，直接进行下一步；
S2，判断系统是否发生过放保护，若是，则令允许放电功率请求ya＝0，再进行下一步；若否，直接进行下一步；
S3，判断系统是否收到其他异常保护，如是，则令xa＝0，ya＝0，再进行下一步；若否，直接进行下一步；
S4，上传第一电池模组11的允许充放电功率请求(xa，ya)后结束。
综上所述，本发明通过并联的电池模组的个数和工作状态等条件，动态改变电池的允许充/放电功率请求，以达到优化模块化电池模组运行工况，优化电池模组充放电性能，提高储能系统的使用寿命，提高储能系统运行稳定性的目的。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种储能系统，其特征在于，包括电池系统和电源设备，所述电池系统包括第一电池模组和若干第二电池模组，所述第一电池模组与所述电源设备通过信号连接，若干所述第二电池模组分别与所述第一电池模组并联设置，若干所述第二电池模组与所述第一电池模组通过信号连接；
若干所述第二电池模组分别向所述第一电池模组上传允许充放电功率请求，所述第一电池模组累加若干所述第二电池模组的允许充放电功率请求和所述第一电池模组的允许充放电功率请求得到所述电池系统的总允许充放电功率请求后上传至所述电源设备，所述电源设备根据所述电池系统的总允许充放电功率请求动态控制所述第一电池模组和所述第二电池模组的充放电功率。
2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述第一电池模组和所述第二电池模组均设置有用于控制内部充放电回路的开关控制单元。
3.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述允许充放电功率请求包括允许充电电流请求和允许放电电流请求。
4.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述第一电池模组包括多个串联的单体电池和第一电池管理系统，所述第二电池模组包括多个串联的单体电池和第二电池管理系统，所述第一电池管理系统与所述电池系统通讯连接，所述第二电池管理系统与所述第一电池管理系统通讯连接。
5.根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于，所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统自动主从机识别，所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统分别检测对应的所述第一电池模组和所述第二电池模组的状态并发送给作为主机的第一电池管理系统。
6.根据权利要求5所述的储能系统，其特征在于，所述第一电池管理系统与所述第一电池模组的各单体电池连接，采集所述第一电池模组的第一电池模组充电电流和第一电池模组放电电流；所述第二电池管理系统与所述第二电池模组的各单体电池连接，采集所述第二电池模组的第二电池模组充电电流和第二电池模组放电电流。
7.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统自动进行主从机识别构成与所述电池系统相连的电池系统控制单元，所述电池系统控制单元实时计算所述电池系统的电池系统最大可充电电流、电池系统最大可放电电流，并上报给所述电源设备，所述电源设备控制所述电池系统的实际充电电流、实际放电电流不超过所述电池系统控制单元上报的所述电池系统的电池系统最大可充电电流、电池系统最大可放电电流。
8.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述电源设备包括逆变器、储能逆变器、不间断电源和直流对直流转换器中的至少一种。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的储能系统的电池模组充放电功率动态控制方法，其特征在于，包括以下操作：
1)若干第二电池模组向第一电池模组实时发送允许充放电功率请求；
2)第一电池模组累加若干所述第二电池模组的允许充放电功率请求和所述第一电池模组的允许充放电功率请求，得到电池系统的总允许充放电功率请求；
3)所述第一电池模组将所述电池系统的总允许充放电功率请求上传至电源设备；
4)所述电源设备根据所述总允许充放电功率请求动态控制所述第一电池模组和所述第二电池模组的充放电功率。
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