CN112952912B - 储能系统及其黑启动方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种储能系统及其黑启动方法，该储能系统可包括多个能量存储模块、多个直流开关、至少两个储能变流器以及多个交流开关，多个能量存储模块通过多个直流开关连接至少两个储能变流器的输入端，至少两个储能变流器的输出端通过多个交流开关并联至并机点。上述至少两个储能变流器中各储能变流器可在检测到黑启动开机指令时，闭合各储能变流器对应的直流开关和交流开关以并联至并机点。各储能变流器还用于在并机点的电压相位过零处进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压以实现储能系统的黑启动。在本申请中，可在并机点的电压相位过零处进行同步软启动，保证了所有储能变流器同步开机，从而缩短了黑启动时间且减小了环流，适用性强。

Description

储能系统及其黑启动方法

技术领域

本申请涉及电池储能技术领域，尤其涉及一种储能系统及其黑启动方法。

背景技术

在微网或孤网系统进行黑启动时，系统会全部停电，系统处于全“黑”状态，此时通过启动系统中具有自启动能力的发电机组(如储能变流器(power conditioning system，PCS))，来带动不具有自启动能力的发电机组，从而实现整个系统的黑启动(如带载启动和空载启动)。在系统带载启动时，单个储能变流器无法在额定电压处启动全部负载，因此需要至少两个储能变流器并接并同时启动来满足系统的带载启动需求。

本申请的发明人在研究和实践过程中发现，对于并接有至少两个储能变流器的系统，在弱通讯互联或者无通讯互联的情况下，现有技术是先行启动至少两个储能变流器中的某一储能变流器(即主机)，然后控制主机运行在较小的电压(即小值电压)下并闭合其交流开关，这时，控制其它储能变流器(即从机)逐个开机并闭合其交流开关以使各储能变流器的输出电压建立至额定电压，并进行多机均分功率控制以实现系统的黑启动。然而，现有技术无法控制各储能变流器同时开机，不能保证各储能变流器的输出电压同时增大至额定电压，从而导致了各储能变流器之间出现较大环流，并且黑启动时间过长。

发明内容

本申请提供一种储能系统及其黑启动方法，可在并机点的电压相位过零处进行同步软启动，保证了所有储能变流器同步开机，从而缩短了黑启动时间且减小了环流，适用性强。

第一方面，本申请提供了一种储能系统，该储能系统可包括多个能量存储模块、多个直流开关、至少两个储能变流器以及多个交流开关。其中，上述多个能量存储模块可通过多个直流开关连接至少两个储能变流器的输入端，一个能量存储模块可连接一个直流开关，或者至少两个能量存储模块可并联后连接同一个直接开关。这里的能量存储模块也可以称为能量存储系统(energy storage system，ESS)。上述至少两个储能变流器的输出端可通过多个交流开关并联至并机点，其中一个储能变流器的输出端连接一个交流开关，这里的并机点为至少两个储能变流器交流耦合的并联节点。这里的储能变流器中可包括直流(direct current，DC)/交流(direct current，AC)变换电路和控制器，可选的，控制器也可以在储能变流器的外部。上述至少两个储能变流器中各储能变流器可用于在检测到黑启动开机指令时，闭合各储能变流器对应的直流开关和交流开关以并联至并机点。各储能变流器还用于在并机点的电压相位过零处进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压以实现储能系统的黑启动。这里的软启动是指各储能变流器以一定电压上升梯度(即软起步长)建立输出交流电压，以使输出交流电压达到额定电压的过程，可保证在软启动过程中输出交流电压缓变。换言之，各储能变流器还用于在并机点的电压相位过零处，将输出交流电压软起至额定电压以实现储能系统的黑启动。

在本申请中，在弱通讯互联或者无通讯互联的情况下，可在并机点的电压相位过零处进行同步软启动，保证了所有储能变流器同步开机并将输出交流电压同步软起至额定电压，从而缩短了黑启动时间；另外，在软启动过程中各储能变流器之间可实现功率均分，从而减小了各储能变流器之间的环流，适用性强。

可选的，上述储能系统中还可包括能量管理系统(energy manage system，EMS)，该能量管理系统可与上述至少两个储能变流器连接。能量管理系统可用于向各储能变流器下发黑启动开机指令。各储能变流器可用于在接收到能量管理系统下发的黑启动开机指令时，闭合各储能变流器对应的直流开关和交流开关以并联至并机点。能量管理系统在检测到各储能变流器并联至并机点之后，可向各储能变流器下发黑启动调制指令。各储能变流器还用于在接收到能量管理系统下发的黑启动调制指令时，在并机点的电压相位过零处进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压以实现储能系统的黑启动。

结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，上述至少两个储能变流器包括主储能变流器和至少一个从储能变流器。这里的主储能变流器可以为用户指定的储能变流器，或者第一个接收到黑启动开机指令的储能变流器，具体可根据实际应用场景确定。该主储能变流器可用于在并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压。这里的预设软起步长可以为用户设置的初始电压上升梯度、或者系统配置的初始电压上升梯度，也可以将预设软起步长称为初始软起步长。主储能变流器还用于向各从储能变流器下发黑启动调制指令。这时，从储能变流器用于在接收到黑启动调制指令时，在并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压。可以理解，这里的从储能变流器可接收到黑启动调制指令，说明了主储能变流器和各从储能变流器之间通讯正常，因此主储能变流器和各从储能变流器均可以在并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，实现了所有储能变流器的同步软启动。这里各从储能变流器接收到黑启动调制指令的时间差小于一个工频周期。在本申请提供的储能系统中，可在并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行同步软启动，从而缩短了黑启动时间，并且在软启动过程中可实现各储能变流器之间的功率均分，减小了各储能变流器之间的环流，适用性更强。

结合第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，上述从储能变流器还用于在未接收到黑启动调制指令时，在并机点的电压相位过零处基于目标软起步长进行软启动，以将输出交流电压补偿至目标交流电压。其中，该目标软起步长可大于预设软起步长。上述目标交流电压可处于一定交流电压范围内，这里的交流电压范围的下限值可以为主储能变流器的输出交流电压(或者通讯正常的从储能变流器的输出交流电压)与交流电压偏差值的差，交流电压范围的上限值可以为主储能变流器的输出交流电压与交流电压偏差值的和，其中，交流电压偏差值可以为用户设置的偏差值或者系统配置的默认值。在本申请提供的储能系统中，可将从储能变流器进行软启动的软起步长从预设软起步长放大至目标软起步长，并基于目标软起步长进行软启动，以将输出交流电压补偿至目标交流电压，减小了该从储能变流器的输出交流电压、以及其它储能变流器(如主储能变流器和通讯正常的从储能变流器)的输出交流电压之间的电压偏差，进一步减小了各储能变流器之间的环流，适用性更强。

结合第一方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，储能变流器的软启动过程中可包括多个电压相位过零处，可以理解，储能变流器的软启动周期(也可以称为软起周期，即并机点电压的周期)内包括多个电压相位过零处。该从储能变流器可用于基于第i个电压相位过零处的功率变化累加值确定叠加软起步长，并基于预设软起步长和叠加软起步长确定目标软起步长。其中，i为正整数，该功率变化累加值由第1个电压相位过零处至第i个电压相位过零处中各电压相位过零处的输出功率变化值累加后确定，功率变化累加值大于或者等于预设功率阈值，这里的预设功率阈值可以为用户设置的阈值或者系统配置的默认值。在本申请提供的储能系统中，可基于预设软起步长和叠加软起步长确定软启动的目标软起步长，以基于该目标软起步长将输出交流电压补偿至目标交流电压，减小了该从储能变流器的输出交流电压、和其它储能变流器的输出交流电压之间的电压偏差，进一步减小了各储能变流器之间的环流，适用性更强。

结合第一方面第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，该从储能变流器还用于在未接收到黑启动调制指令时，检测输出功率的功率方向，并在检测到输出功率的功率方向为充电方向时获取第i个电压相位过零处的功率变化累加值。可以理解，在从储能变流器接收到黑启动调制指令(即从储能变流器和主储能变流器之间通讯正常)时，从储能变流器的输出功率的功率方向为放电方向。反之，在从储能变流器未接收到黑启动调制指令(如从储能变流器与主储能变流器之间通讯失败、或者从储能变流器在一段时间内未接收到黑启动调制指令)时，从储能变流器的输出功率的功率方向为充电方向，这时，从储能变流器可获取第i个电压相位过零处的功率变化累加值以与预设软起步长确定目标软起步长。在本申请提供的储能系统中，在获取第i个电压相位过零处的功率变化累加值之后可确定目标软起步长，以基于该目标软起步长将输出交流电压补偿至目标交流电压，从而减小了该从储能变流器的输出交流电压、和其它储能变流器的输出交流电压之间的电压偏差，适用性更强。

结合第一方面第二种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，储能变流器的软启动过程中包括多个电压相位过零处，该从储能变流器可用于基于第i个电压相位过零处的电压差值确定叠加软起步长，并基于预设软起步长和叠加软起步长确定目标软起步长。其中，i为正整数，电压差值由第i个电压相位过零处的反馈电压(即从储能变流器的实际输出交流电压)以及第i个电压相位过零处的参考电压确定，电压差值大于第一电压阈值。这里的参考电压可以为用户设置的电压或者系统配置的默认电压，由于各储能变流器同步软启动，因此各储能变流器在同一个电压相位过零处的参考电压相同，以保证各储能变流器的参考电压同步变化。这里的第一电压阈值可以为用户设置的电压或者系统配置的默认电压。在本申请提供的储能系统中，可基于预设软起步长和叠加软起步长确定软启动的目标软起步长，以基于该目标软起步长将输出交流电压补偿至目标交流电压，减小了从储能变流器的输出交流电压、和其它储能变流器的输出交流电压之间的电压偏差，进一步减小了各储能变流器之间的环流，适用性更强。

结合第一方面第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，该从储能变流器还用于在未接收到黑启动调制指令时，检测输出功率的功率方向，并在检测到输出功率的功率方向为充电方向时获取第i个电压相位过零处的电压差值，以与预设软起步长确定目标软起步长。在本申请提供的储能系统中，在获取第i个电压相位过零处的电压差值之后可确定目标软起步长，以基于该目标软起步长将输出交流电压补偿至目标交流电压，从而减小了该从储能变流器的输出交流电压、和其它储能变流器的输出交流电压之间的电压偏差，适用性更强。

结合第一方面第三种可能的实施方式至第一方面第六种可能的实施方式中任一种，在第七种可能的实施方式中，在上述目标交流电压与主储能变流器的输出交流电压相同时，从储能变流器用于在第i+1个电压相位过零处将软启动的软起步长从目标软起步长恢复为预设软起步长，并基于预设软起步长进行软启动。可以理解，从储变流器在第i+1个电压相位过零处之前将输出交流电压补偿至与主储能变流器的输出交流电压相同时，从储能变流器可将软启动的软起步长从目标软起步长恢复为预设软起步长以进行软启动，从而保证了各储能变流器在同一个电压相位过零处的输出交流电压相同。在本申请提供的储能系统中，可在目标交流电压与主储能变流器的输出交流电压相同时将软起步长恢复为预设软起步长，从而保证了各储能变流器在第i+1个电压相位过零处以及之后的电压相位过零处的输出交流电压同步上升，适用性更强。

结合第一方面第一种可能的实施方式至第一方面第七种可能的实施方式中任一种，在第八种可能的实施方式中，该主储能变流器还用于对输出交流电压的初始电压相位进行清零(如单次清零或者多次清零)；从储能变流器还用于基于黑启动调制指令对输出交流电压的初始电压相位进行清零。在本申请提供的储能系统中，可对所有储能变流器的输出交流电压的初始电压相位进行清零，从而减小了各储能变流器的输出交流电压的电压相位之间的偏差，适用性更强。

结合第一方面第八种可能的实施方式，在第九种可能的实施方式中，储能变流器的软启动过程中包括多个电压相位过零处，该主储能变流器可用于在检测到并机点的电压达到第二电压阈值时，在第i个电压相位过零处向各从储能变流器下发电压相位同步指令，第i个电压相位过零处为并机点的电压达到第二电压阈值时所在的电压相位过零处。这里的第二电压阈值可以为用户针对并机点的电压设置的阈值、或者系统针对并机点的电压配置的阈值。主储能变流器还用于在第i+1个电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零。从储能变流器可用于在接收到电压相位同步指令时，在第i+1个电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零。在本申请提供的储能系统中，可在第i+1个电压相位过零处对所有储能变流器的输出交流电压的电压相位进行清零，从而同步各储能变流器的输出交流电压的电压相位，适用性更强。

结合上述第一方面至第一方面第九种可能的实施方式中任一种，在第十种可能的实施方式中，各储能变流器还用于采集并机点的电压，对并机点的电压进行锁相得到并机点的电压相位，并基于并机点的电压相位确定并机点的电压相位过零处。在本申请提供的储能系统中，由于各储能变流器均可以采集到并机点的电压以得到电压相位过零处，从而可将电压相位过零处作为软启动的同步信号以实现所有储能变流器进行同步软启动，适用性更强。

结合第一方面至第一方面第十种可能的实施方式中任一种，在第十一种可能的实施方式中，各储能变流器还用于在输出交流电压达到额定电压时停止软启动并并联带载运行。可以理解，各储能变流器在输出交流电压达到额定电压时，实现了储能系统的黑启动，这时可停止软启动并并联带载运行，以对负载或者电网进行供电。在本申请提供的储能系统中，可通过各储能变流器将输出交流电压同步软起至额定电压，从而满足储能系统的带载启动需求，适用性更强。

结合第一方面至第一方面第十一种可能的实施方式中任一种，在第十二种可能的实施方式中，该能量存储模块包括电池簇和直流DC/DC变换模块，电池簇与DC/DC变换模块并联，DC/DC变换模块通过直流开关连接储能变流器的输入端。

结合第一方面至第一方面第十一种可能的实施方式中任一种，在第十三种可能的实施方式中，该能量存储模块包括光伏阵列和直流DC/DC变换模块，光伏阵列与DC/DC变换模块并联，DC/DC变换模块通过直流开关连接储能变流器的输入端。

第二方面，本申请提供了一种储能系统的黑启动方法，该方法适用于储能系统，储能系统可包括多个能量存储模块、多个直流开关、至少两个储能变流器、多个交流开关以及控制模块。其中，多个能量存储模块可通过多个直流开关连接至少两个储能变流器的输入端，至少两个储能变流器的输出端可通过多个交流开关并联至并机点，其中一个储能变流器的输出端连接一个交流开关，并机点为至少两个储能变流器交流耦合的并联节点。这里的控制模块可以理解为至少两个储能变流器对应的控制器所集成的功能模块，换言之，控制模块中可以包括至少两个控制器，一个控制器可用于控制一个储能变流器，因此，控制模块可控制各储能变流器执行以下操作：控制模块可控制各储能变流器在检测到黑启动开机指令时闭合各储能变流器对应的直流开关和交流开关以并联至并机点。进一步地，控制模块可控制各储能变流器在并机点的电压相位过零处进行软启动，以使各储能变流器的输出交流电压达到额定电压以实现储能系统的黑启动。

结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，上述至少两个储能变流器可包括主储能变流器和至少一个从储能变流器。控制模块可控制主储能变流器在并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使主储能变流器的输出交流电压达到额定电压。进一步地，控制模块可控制主储能变流器向各从储能变流器下发黑启动调制指令，并控制各从储能变流器在接收到黑启动调制指令时，在并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使各从储能变流器的输出交流电压达到额定电压。这时，主储能变流器和各从储能变流器的输出交流电压均已达到额定电压，从而实现了储能系统的黑启动。

结合第二方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，上述控制模块可控制各从储能变流器在未接收到黑启动调制指令时，在并机点的电压相位过零处基于目标软起步长进行软启动，以将各从储能变流器的输出交流电压补偿至目标交流电压，其中，目标软起步长大于预设软起步长。

结合第二方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，储能变流器的软启动过程中包括多个电压相位过零处。上述控制模块可控制各从储能变流器在未接收到黑启动调制指令时检测输出功率的功率方向，并在检测到输出功率的功率方向为充电方向时获取第i个电压相位过零处的功率变化累加值。其中，i可以为正整数，功率变化累加值可以由各从储能变流器基于第1个电压相位过零处至第i个电压相位过零处中各电压相位过零处的输出功率变化值确定。进一步地，控制模块可控制各从储能变流器在功率变化累加值大于或者等于预设功率阈值时，基于功率变化累加值确定叠加软起步长，并基于预设软起步长和叠加软起步长确定目标软起步长。

结合第二方面第二种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，储能变流器的软启动过程中包括多个电压相位过零处。上述控制模块可控制各从储能变流器在未接收到黑启动调制指令时检测输出功率的功率方向，并在检测到输出功率的功率方向为充电方向时获取第i个电压相位过零处的电压差值。其中，i可以为正整数，电压差值可以由各从储能变流器基于第i个电压相位过零处的反馈电压以及第i个电压相位过零处的参考电压确定。进一步地，控制模块可控制各从储能变流器在电压差值大于第一电压阈值时，基于电压差值确定叠加软起步长，并基于预设软起步长和叠加软起步长确定目标软起步长。

结合第二方面第三种可能的实施方式或者第二方面第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，上述控制模块可控制各从储能变流器在目标交流电压与主储能变流器的输出交流电压相同时，在第i+1个电压相位过零处将软启动的软起步长从目标软起步长恢复为预设软起步长，并基于预设软起步长进行软启动。

结合第二方面第一种可能的实施方式或者第二方面第五种可能的实施方式中任一种，在第六种可能的实施方式中，上述控制模块可控制各从储能变流器基于黑启动调制指令对输出交流电压的初始电压相位进行清零。

结合第二方面第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，储能变流器的软启动过程中包括多个电压相位过零处。上述控制模块可控制主储能变流器在检测到并机点的电压达到第二电压阈值时，在第i个电压相位过零处向各从储能变流器下发电压相位同步指令，这里的第i个电压相位过零处为并机点的电压达到第二电压阈值时所在的电压相位过零处。进一步地，控制模块可控制主储能变流器在第i+1个电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零，并控制各从储能变流器在接收到电压相位同步指令时，在第i+1个电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零。

结合第二方面至第二方面第七种可能的实施方式中任一种，在第八种可能的实施方式中，控制模块可控制各储能变流器采集并机点的电压，对并机点的电压进行锁相得到并机点的电压相位，并基于并机点的电压相位确定并机点的电压相位过零处。

在本申请中，可在并机点的电压相位过零处进行同步软启动，保证了所有储能变流器同步开机并将输出交流电压同步软起至额定电压，从而缩短了黑启动时间；另外，在软启动过程中各储能变流器之间可实现功率均分，从而减小了各储能变流器之间的环流，适用性强。

附图说明

图1是本申请提供的储能系统的应用场景示意图；

图2是本申请提供的储能系统的一结构示意图；

图3是本申请提供的储能变流器的软启动示意图；

图4是本申请提供的从储能变流器的一工作流程示意图；

图5是本申请提供的从储能变流器的另一工作流程示意图；

图6是本申请提供的储能变流器的结构示意图；

图7是本申请提供的储能变流器的工作示意图；

图8是本申请提供的储能系统的另一结构示意图；

图9是本申请提供的储能系统的黑启动方法的流程示意图。

具体实施方式

本申请提供的储能系统适用于光伏发电设备或者风力发电设备等多种类型的发电设备，以及不同类型的用电设备(如电网、家用设备或者工业和商业用电设备)，可应用于汽车领域或者微电网领域，可适配于大型储能系统供电场景、中小型分布式储能系统供电场景以及户用储能系统供电场景等不同应用场景。本申请提供的储能系统适用于不同类型的储能元器件的储能，这里，不同类型的储能元器件可以包括锂离子电池、铅酸电池(或称铅酸蓄电池)，以及超级电容(又名电化学电容)等，本申请对储能元器件的具体类型不做具体限定。为方便描述，本申请将以电池为例对本申请提供的储能系统进行说明。

本申请提供的储能系统可包括多个能量存储模块、多个直流开关、至少两个储能变流器以及多个交流开关。其中，上述多个能量存储模块可通过多个直流开关连接至少两个储能变流器的输入端，上述至少两个储能变流器的输出端可通过多个交流开关并联至并机点，其中一个储能变流器的输出端连接一个交流开关，这里的并机点为至少两个储能变流器交流耦合的并联节点。上述至少两个储能变流器中各储能变流器在检测到黑启动开机指令时，闭合各储能变流器对应的直流开关和交流开关以并联至并机点。各储能变流器在并机点的电压相位过零处进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压以实现储能系统的黑启动。本申请提供的储能系统可在并机点的电压相位过零处进行同步软启动以将输出交流电压同步软起至额定电压，从而缩短了黑启动时间，同时减小了各储能变流器之间的环流，适用性强。本申请提供的储能系统可适配不同的应用场景，比如，光伏发电场景、风力发电场景、或者用电设备供电场景，下面将以用电设备供电场景为例进行说明，以下不再赘述。

请一并参见图1，图1是本申请提供的储能系统的应用场景示意图。如图1所示，储能系统(如储能系统1)中可包括储能供电器件和DC/AC变换器。这里的储能供电器件中可包括至少一个电池簇和DC/DC变换器，一个电池簇可由多个电池组串联组成。该电池组可以为一个电池包，一个电池包可由一个或者多个电池单元(电池单元的电压通常在2.5V到4.2V之间)串并联组成，形成最小的能量存储和管理单元。在储能系统1正常启动对电网(如电网2)或者负载(如家用设备3)供电的过程中，DC/AC变换器可将储能供电器件输入的直流电压转换为交流电压，对电网2和家用设备3进行供电。在储能系统1处于离网状态时，储能系统1会处于全“黑”状态无法对电网2和家用设备3进行供电，这时可启动具有自启动能力的DC/AC变换器以带动不具有自启动能力的储能供电器件，从而实现储能系统1的黑启动。在储能系统1黑启动之后对电网2或者家用设备3供电的过程中，储能供电器件中的至少一个电池簇可向DC/DC变换器提供直流电压，DC/DC变换器对直流电压进行功率变换后向DC/AC变换器输出直流电压，即储能供电器件可向DC/AC变换器输出直流电压。此时，DC/AC变换器可对储能供电器件输入的直流电压进行功率变换得到交流电压，并向电网2或者家用设备3输出交流电压，以对电网2和家用设备3进行供电。

下面将结合图2至图8对本申请提供的储能系统及其工作原理进行示例说明。

参见图2，图2是本申请提供的储能系统的一结构示意图。如图2中的2a所示，储能系统1中可包括能量存储模块10a至能量存储模块10n、直流开关20a至直流开关20m、储能变流器30a至储能变流器30m、交流开关40a至交流开关40m。这里的能量存储模块中元器件的类型可包括但不限于电池簇、光伏阵列以及DC/DC变换模块，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。其中，上述能量存储模块10a至能量存储模块10n可通过直流开关20a至直流开关20m连接储能变流器30a至储能变流器30m的输入端(即直流侧)。这里能量存储模块10a至能量存储模块10n中的至少一个能量存储模块可通过一个直流开关连接一个储能变流器的输入端，其中一个直流开关对应一个储能变流器的输入端。例如，能量存储模块10a和能量存储模块10b可并联后通过直流开关20a连接储能变流器30a的输入端，……，能量存储模块10n可通过直流开关20m连接储能变流器30m的输入端。如图2中的2b所示，能量存储模块10a至能量存储模块10n可通过直流开关20a至直流开关20m并联至储能变流器30a至储能变流器30m直流耦合的并联节点(可以简称为直流耦合点)。例如，能量存储模块10a和能量存储模块10b可并联后通过直流开关20a并联至直流耦合点，……，能量存储模块10n可通过直流开关20m并联至该直流耦合点，且储能变流器30a至储能变流器30m的输入端并联于该直流耦合点。其中，储能变流器30a至储能变流器30m的输出端可通过交流开关40a至交流开关40m并联至并机点50，其中储能变流器30a至储能变流器30m中的一个储能变流器的输出端(即交流侧)连接交流开关40a至交流开关40m中的一个交流开关，这里的并机点50可以为储能变流器30a至储能变流器30m交流耦合的并联节点。

在一些可行的实施方式中，储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器在检测到黑启动开机指令时，闭合各储能变流器对应的直流开关和交流开关以并联至并机点50。换言之，储能变流器30a在检测到黑启动开机指令时，可闭合直流开关20a和交流开关40a以并联至并机点50；……；储能变流器30m在检测到黑启动开机指令时，可闭合直流开关20m和交流开关40m以并联至并机点50。这时，储能变流器30a至储能变流器30m均已并联至并机点50。进一步地，储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器在并机点50的电压相位过零处进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压以实现储能系统1的黑启动。换言之，储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器在并机点50的电压相位过零处，可将输出交流电压软起至额定电压，以实现储能系统1的黑启动。这里的并机点50的电压相位过零处(也可以称为电压角度过零处，该角度可以理解为相角)可以理解为各储能变流器进行软启动的同步信号，以实现各储能变流器的同步开机和同步软启动。

在一些可行的实施方式中，储能系统1中还可以包括能量管理系统，且该能量管理系统与储能变流器30a至储能变流器30m连接。能量管理系统在检测到黑启动信号时，可向储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器下发黑启动开机指令。例如，黑启动信号可以为电力线上的直流电压编码信号(即脉冲编码信号)。可选的，储能系统1中还可以包括黑启动模块，该黑启动模块可直接或者间接与能量管理系统连接。本申请可以将储能系统中用于生成黑启动信号的一个或者多个功能模块统称为黑启动模块。假设黑启动模块为黑启动按钮，用户在按压黑启动按钮时，黑启动按钮可检测到按压指令，并生成黑启动信号。假设黑启动模块为黑启动开关，黑启动开关在导通时可生成黑启动信号。这时，能量管理系统可检测到黑启动信号，并向储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器下发黑启动开机指令。在能量管理系统停电的情况下，储能系统1中可添加一个供电装置，该供电装置可对能量管理系统进行供电，以使能量管理系统向各储能变流器下发黑启动开机指令。

在一些可行的实施方式中，储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器可在接收到能量管理系统下发的黑启动开机指令时，闭合各储能变流器对应的直流开关和交流开关以并联至并机点50。储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器均可采集并机点50的电压，对并机点50的电压(也可以简称为并机点电压)进行锁相得到并机点50的电压相位，并基于并机点50的电压相位确定并机点50的电压相位过零处。具体地，储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器可对并机点电压锁相得到并机点电压的角频率，并对并机点电压的角频率进行积分得到并机点50的电压相位，以确定并机点50的电压相位过零处。这里并机点50的电压相位是指从0°到360°循环变化的数值，本申请可以将并机点的电压相位从360°跃变为0°的时刻称之为电压相位过零处。在储能变流器30a至储能变流器30m并联至并机点50之后，能量管理系统可以向储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器下发黑启动调制指令。储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器在接收到能量管理系统下发的黑启动调制指令时，可在并机点50的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压，从而实现了储能系统1的黑启动。

可选的，在一些可行的实施方式中，上述储能变流器30a至储能变流器30m中可包括主储能变流器和至少一个从储能变流器。这里的主储能变流器可以为用户指定的储能变流器，系统默认配置的储能变流器，或者各储能变流器中第一个接收到黑启动开机指令的储能变流器，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。为方便描述，下面将以主储能变流器为储能变流器30a，至少一个从储能变流器为储能变流器30b(图2中未示出)至储能变流器30m为例进行说明，以下不再赘述。上述能量管理系统可向储能变流器30a下发黑启动开机指令。储能变流器30a在接收到能量管理系统下发的黑启动开机指令时，可闭合直流开关20a和交流开关40a以并联至并机点50。进一步地，储能变流器30a可向储能变流器30b至储能变流器30m中各从储能变流器下发黑启动开机指令。储能变流器30b至储能变流器30m中各从储能变流器在接收到储能变流器30a下发的黑启动开机指令时，可闭合各从储能变流器对应的交流开关和直流开关以并联至并机点50。例如，储能变流器30b在接收到储能变流器30a下发的黑启动开机指令时，可闭合直流开关20b(图2中未示出)和交流开关40b(图2中未示出)以并联至并机点50；……；储能变流器30m在接收到储能变流器30a下发的黑启动开机指令时，可闭合直流开关20m和交流开关40m以并联至并机点50。此时，储能变流器30a至储能变流器30m均已并联至并机点50。

在一些可行的实施方式中，储能变流器30a(即主储能变流器)可在并机点50的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压。这里的预设软起步长可以为用户设置的初始电压上升梯度、或者系统配置的初始电压上升梯度，也可以将预设软起步长称为初始软起步长。储能变流器30a还可以向储能变流器30b至储能变流器30m中各从储能变流器下发黑启动调制指令。储能变流器30b至储能变流器30m中各从储能变流器在接收到储能变流器30a下发的黑启动调制指令时(即储能变流器30a和储能变流器30b至储能变流器30m之间通讯正常)，可在并机点50的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压。这里各从储能变流器接收到黑启动调制指令的时间差小于一个工频周期(如20ms或者其它数值)。储能变流器30b至储能变流器30m中各从储能变流器在接收到上述黑启动调制指令之后处于黑启动状态，即各从储能变流器的输出功率的功率方向为放电方向，因此储能变流器30b至储能变流器30m进行软启动的软起步长为预设软起步长,表明了储能变流器30a至储能变流器30m均可在并机点50的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，从而实现了储能变流器30a至储能变流器30m的同步软启动，进一步实现了储能系统1的黑启动。

在一些可行的实施方式中，在储能变流器30m在未接收到储能变流器30a下发的黑启动调制指令(如储能变流器30m与储能变流器30a之间通讯失败、或者储能变流器30m在一段时间内未接收到黑启动调制指令)时，上级控制器(如系统控制器或者能量管理系统)可基于并机点50的电压相位过零处的功率变化累计值/电压差值、以及预设软起步长确定目标软起步长，并向储能变流器30m下发目标软起步长。本申请可以将用于下发目标软起步长的一个或者多个功能模块称之为上级控制器。储能变流器30m可接收上级控制器下发的目标软起步长，并在并机点50的电压相位过零处基于目标软起步长进行软启动，以将输出交流电压补偿至目标交流电压。其中，该目标软起步长可大于预设软起步长。上述目标交流电压可处于一定交流电压范围内，这里的交流电压范围的下限值可以为主储能变流器(如储能变流器30a)的输出交流电压与交流电压偏差值的差，交流电压范围的上限值可以为主储能变流器(如储能变流器30a)的输出交流电压与交流电压偏差值的和，其中，交流电压偏差值可以为用户设置的偏差值或者系统配置的默认值。其中，主储能变流器(如储能变流器30a)的输出交流电压与通讯正常的从储能变流器(如储能变流器30b)的输出交流电压相同。由此可见，储能变流器30m在并机点50的电压相位过零处基于目标软起步长进行软启动之后，减小了储能变流器30m的输出交流电压、和其它储能变流器(即除储能变流器30m之外的储能变流器)的输出交流电压之间的电压偏差，进一步减小了储能变流器30a至储能变流器30m之间的环流。

请一并参见图3，图3是本申请提供的储能变流器的软启动示意图。如图3所示，主储能变流器(如上述储能变流器30a)可向各从储能变流器(如上述储能变流器30b至储能变流器30m)下发黑启动调制指令。储能变流器30a可对并机点的电压进行锁相得到并机点的电压相位，并根据并机点的电压相位确定并机点的电压相位过零处，在并机点(如并机点50)的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以将输出交流电压软起至额定电压。在储能变流器30b至储能变流器30m与储能变流器30a之间通讯正常的情况下，储能变流器30b至储能变流器30m中各从储能变流器在工频周期内的不同时刻接收到黑启动调制指令时，可对并机点的电压进行锁相得到并机点的电压相位，基于并机点(如上述并机点50)的电压相位确定并机点50的电压相位过零处，并在并机点50的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以将输出交流电压同步软起至额定电压。其中，并机点50的电压相位循环变化的周期为一个工频周期(如20ms)。由此可见，在储能变流器30b至储能变流器30m均为通讯正常的从储能变流器的情况下，储能变流器30a至储能变流器30m可在并机点50的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以将输出交流电压同步软起至额定电压以实现储能系统1的黑启动。可选的，储能变流器30m在未接收到黑启动调制指令时，可基于并机点50的电压相位确定并机点50的电压相位过零处，并在并机点50的电压相位过零处基于目标软起步长进行软启动，以在并机点50的第2个电压相位过零处将输出交流电压补偿至与通讯正常的从储能变流器(如储能变流器30b)的输出交流电压相同。进一步地，储能变流器30m可在并机点50的第3个电压相位过零处将软启动的软起步长从目标软起步长恢复为预设软起步长，并基于预设软起步长进行软启动，以与其它储能变流器将输出交流电压同步软起至额定电压，从而实现储能系统1的黑启动。

在一些可行的实施方式中，储能变流器的软启动过程中可包括多个电压相位过零处，可以理解，储能变流器的软启动周期(也可以称为软起周期，即并机点电压的周期)内包括多个电压相位过零处。在从储能变流器接收到黑启动调制指令(即从储能变流器和主储能变流器之间通讯正常)时，从储能变流器处于黑启动状态，且从储能变流器的输出功率的功率方向为放电方向。反之，在从储能变流器未接收到黑启动调制指令(如从储能变流器与主储能变流器之间通讯失败、或者从储能变流器在一段时间内未接收到黑启动调制指令)时，从储能变流器不处于黑启动状态，且从储能变流器的输出功率的功率方向为充电方向。上述储能变流器30m在未接收到黑启动调制指令时，还可以检测输出功率的功率方向，并在检测到输出功率的功率方向为充电方向时获取第i个电压相位过零处的功率变化累加值。其中，i为正整数，功率变化累加值由第1个电压相位过零处至第i个电压相位过零处中各电压相位过零处的输出功率变化值确定，功率变化累加值大于或者等于预设功率阈值，这里的预设功率阈值可以为用户设置的阈值或者系统配置的默认值。进一步地，储能变流器30m可基于第i个电压相位过零处的功率变化累加值确定叠加软起步长(也可以称为叠加电压上升梯度)，基于预设软起步长和叠加软起步长确定目标软起步长，并基于目标软起步长将输出交流电压补偿至目标交流电压。可选的，这里的叠加软起步长也可以由功率变化累加值和偏差周期确定，例如，叠加软起步长可以为偏差周期与目标比值的积，该目标比值为功率变化累加值与固定系数的比值，其中，偏差周期是指输出功率的功率方向为充电方向的时刻至功率变化累加值达到预设功率阈值的时刻。

请一并参见图4，图4是本申请提供的从储能变流器的一工作流程示意图。从储能变流器均具有实时进行电压软启动智能追踪的功能，如图4所示，在从储能变流器(如上述储能变流器30m)未接收到主储能变流器(如上述储能变流器30a)下发的黑启动调制指令时，储能变流器30m不处于黑启动状态。这时，储能变流器30m可获取并机点的电压相位过零处(如上述第i个电压相位过零处)的功率变化累加值，在功率变化累加值大于或者等于预设功率阈值时，基于功率变化累加值和预设软起步长确定目标软起步长。可选的，在功率变化累加值小于预设功率阈值时，储能变流器30m可获取第i+1个电压相位过零处的功率变化累加值，再次判断第i+1个电压相位过零处的功率变化累加值是否大于或者等于预设功率阈值。在目标软起步长确定之后，储能变流器30m可在并机点的电压相位过零处(如上述第i个电压相位过零处)基于目标软起步长进行软启动，以将输出交流电压补偿至目标交流电压。在储能变流器30m和储能变流器30a通讯正常的情况下，储能变流器30m处于黑启动状态。这时储能变流器30m会结束电压软启动智能追踪，并在并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压。

可选的，在一些可行的实施方式中，上述储能变流器30m在未接收到黑启动调制指令时，还可以检测输出功率的功率方向，并在检测到输出功率的功率方向为充电方向时获取第i个电压相位过零处的电压差值。其中，i为正整数，电压差值由第i个电压相位过零处的反馈电压(如储能变流器30m的实际输出交流电压)以及第i个电压相位过零处的参考电压确定，该电压差值大于第一电压阈值。这里的参考电压(也可以称为电压参考值)可以为用户设置的电压或者系统配置的默认电压，由于储能变流器30a至储能变流器30m进行同步软启动，因此储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器在同一个电压相位过零处的参考电压相同，以保证储能变流器30a至储能变流器30m的参考电压同步变化。这里的第一电压阈值可以为用户设置的电压或者系统配置的默认电压。进一步地，储能变流器30m可基于第i个电压相位过零处的电压差值确定叠加软起步长，基于该预设软起步长和叠加软起步长确定目标软起步长，并基于目标软起步长将输出交流电压补偿至目标交流电压。

请一并参见图5，图5是本申请提供的从储能变流器的另一工作流程示意图。从储能变流器均具有实时进行电压软启动智能追踪的功能，如图5所示，在从储能变流器(如上述储能变流器30m)未接收到主储能变流器(如上述储能变流器30a)下发的黑启动调制指令时，储能变流器30m不处于黑启动状态。这时，储能变流器30m可获取并机点的电压相位过零处(如上述第i个电压相位过零处)的电压差值，在电压差值大于第一电压阈值时，基于电压差值和预设软起步长确定目标软起步长。可选的，在电压差值小于第一电压阈值时，储能变流器30m可获取第i+1个电压相位过零处的电压差值，再次判断第i+1个电压相位过零处的电压差值是否大于第一电压阈值。在目标软起步长确定之后，储能变流器30m可在并机点的电压相位过零处(如上述第i个电压相位过零处)基于目标软起步长进行软启动，以将输出交流电压补偿至目标交流电压。在储能变流器30m和储能变流器30a通讯正常的情况下，储能变流器30m处于黑启动状态。这时储能变流器30m会结束电压软启动智能追踪，并在并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压。

在一些可行的实施方式中，储能变流器30m可在第i+1个电压相位过零处之前，基于目标软起步长将输出交流电压补偿至与储能变流器30a的输出交流电压相同，即目标交流电压与储能变流器30a的输出交流电压相同。这时，储能变流器30m在第i+1个电压相位过零处可将软启动的软起步长从目标软起步长恢复为预设软起步长，并基于预设软起步长进行软启动，从而保证储能变流器30a至储能变流器30m在第i+1个电压相位过零处之后的各电压相位过零处的输出交流电压同步上升。

在一些可行的实施方式中，储能变流器30a(即主储能变流器)可对输出交流电压的初始电压相位进行清零(如单次清零或者多次清零)。储能变流器30b至储能变流器30m中各从储能变流器可基于黑启动调制指令对输出交流电压的初始电压相位进行清零，从而减小了储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器的输出交流电压的电压相位之间的偏差。这里储能变流器的软启动过程中包括多个电压相位过零处，储能变流器30a可在检测到并机点50的电压达到第二电压阈值时，在第i个电压相位过零处向储能变流器30b至储能变流器30m中各从储能变流器下发电压相位同步指令。这里的第i个电压相位过零处为并机点的电压达到第二电压阈值时所在的电压相位过零处，第二电压阈值可以为用户针对并机点的电压设置的阈值、或者系统针对并机点的电压配置的阈值。储能变流器30a可在第i+1个电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零。储能变流器30b至储能变流器30m中各从储能变流器在接收到储能变流器30a下发的电压相位同步指令时，在第i+1个电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零，从而同步了储能变流器30a至储能变流器30m的输出交流电压的电压相位。

在一些可行的实施方式中，储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器中可包括DC/AC变换电路和控制器，各储能变流器可基于控制器中的不同功能模块来实现各储能变流器的同步软启动。请一并参见图6，图6是本申请提供的储能变流器的结构示意图。如图6中的6a所示，主储能变流器(如储能变流器30a)中可包括控制单元301a、控制芯片302a、采样单元303a、开机指令发送单元304a、开关控制单元305a、调制指令发送单元306a以及DC/AC变换电路307a。这里的控制单元301a、控制芯片302a、采样单元303a、开机指令发送单元304a、开关控制单元305a以及调制指令发送单元306a均可以集成在储能变流器30a的控制器内。其中，控制芯片302a包括相位过零检测单元3021a、第二相位清零单元3022a、软启动单元3023a以及第一相位清零单元3024a,这里的相位过零检测单元3021a、第二相位清零单元3022a、软启动单元3023a以及第一相位清零单元3024a可以为集成在控制芯片302a中的不同软件代码以实现不同功能。储能变流器30a可以基于控制单元301a、控制芯片302a、采样单元303a、开机指令发送单元304a、开关控制单元305a、调制指令发送单元306a以及DC/AC变换电路307a，在并机点50的电压相位过零处进行软启动以将输出交流电压软起至额定电压。

在一些可行的实施方式中，如图6中的6b所示，从储能变流器(如储能变流器30m)中包括控制单元301m、控制芯片302m、采样单元303m、开机指令发送单元304m、开关控制单元305m、调制指令发送单元306m以及DC/DC变换电路307m。这里的控制单元301m、控制芯片302m、采样单元303m、开机指令发送单元304m、开关控制单元305m以及调制指令发送单元306m均可以集成在储能变流器30m的控制器内。其中，控制芯片302m包括相位过零检测单元3021m、第一相位清零单元3022m、软启动单元3023m、功率/电压计算单元3024m、软起步长计算单元3025m以及第一相位清零单元3026m。这里的相位过零检测单元3021m、第一相位清零单元3022m、软启动单元3023m、功率/电压计算单元3024m、软起步长计算单元3025m以及第一相位清零单元3026m可以为集成在控制芯片302m中的不同软件代码以实现不同功能。储能变流器30m可以基于控制单元301m、控制芯片302m、采样单元303m、开机指令发送单元304m、开关控制单元305m、调制指令发送单元306m以及DC/DC变换电路307m，在并机点50的电压相位过零处进行软启动以将输出交流电压软起至额定电压。

请一并参见图7，图7是本申请提供的储能变流器的工作示意图。为方便描述，下面将以主储能变流器为储能变流器30a、从储能变流器为储能变流器30m为例进行说明，如图7所示，开机指令发送单元304a在接收到能量管理系统下发的黑启动开机指令时，可向开机指令接收单元304m发送黑启动开机指令。开关控制单元305a在检测到黑启动开机指令时，控制直流开关20a和交流开关40a闭合以将DC/DC变换电路307a并联至并机点50。开机指令接收单元304m可接收开机指令发送单元304a发送的黑启动开机指令，这时，开关控制单元305m可检测到黑启动开机指令，并基于该黑启动开机指令控制直流开关20m和交流开关40m闭合以将DC/DC变换电路307m并联至并机点50。进一步地，调制指令发送单元306a在检测到直流开关20a和交流开关40a闭合时，可向调制指令接收单元306m发送黑启动调制指令。

在一些可行的实施方式中，如图7所示，采样单元303a可实时采集并机点50的电压(即并机点电压)，相位过零检测单元3021a可对采样单元303a采集到的并机点电压进行锁相得到并机点50的电压相位，并根据并机点50的电压相位确定并机点50的电压相位过零处。软启动单元3023a可在并机点50的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以将输出交流电压软起至额定电压。采样单元303m可实时采集并机点50的电压(即并机点电压)，相位过零检测单元3021m可对采样单元303m采集到的并机点电压进行锁相得到并机点50的电压相位，并根据并机点50的电压相位确定并机点50的电压相位过零处。在调制指令接收单元306m接收到调制指令发送单元306a发送的黑启动调制指令(即储能变流器30a和储能变流器30m之间通讯正常)时，软启动单元3023m可在并机点50的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以将输出交流电压软起至额定电压。

可选的，在一些可行的实施方式中，如图7所示，在调制指令接收单元306m未接收到调制指令发送单元306a发送的黑启动调制指令时，功率/电压计算单元3024m可计算第1个电压相位过零处至第i个电压相位过零处中各电压相位过零处的输出功率变化值，并对第1个电压相位过零处至第i个电压相位过零处中各电压相位过零处的输出功率变化值累加得到第i个电压相位过零处的功率变化累加值。软起步长计算单元3025m可在检测到输出功率为充电方向且功率变化累加值大于或者等于预设功率阈值时，可基于功率变化累加值确定叠加软起步长，并将预设软起步长和叠加软起步长相加得到目标软起步长。可选的，在调制指令接收单元306m未接收到调制指令发送单元306a发送的黑启动调制指令时，功率/电压计算单元3024m可采集第i个电压相位过零处的反馈电压，并基于第i个电压相位过零处的反馈电压和第i个电压相位过零处的参考电压确定电压差值。软起步长计算单元3025m可在检测到输出功率为充电方向且电压差值大于第一电压阈值时，可基于电压差值确定叠加软起步长，并将预设软起步长和叠加软起步长相加得到目标软起步长。在软起步长计算单元3025m计算得到目标软起步长之后，软启动单元3023m可在第i个电压相位过零处基于目标软起步长进行软启动，以将输出交流电压补偿至目标交流电压。软启动单元3023m还可以在目标交流电压与储能变流器30a的输出交流电压相同时，在第i+1个电压相位过零处将软启动的软起步长从目标软起步长恢复为预设软起步长，并基于预设软起步长进行软启动以将输出交流电压软起至额定电压。

在一些可行的实施方式中，如图7所示，第一相位清零单元3024a可对输出交流电压的初始电压相位进行清零，第二相位清零单元3022a在检测到并机点50的电压达到第二电压阈值时，可在并机点50的电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零。这里并机点50的电压相位过零处为并机点50的电压达到第二电压阈值时所在的电压相位过零处。第二相位清零单元3026m在检测到并机点50的电压达到第二电压阈值时，可在并机点50的电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零,以同步储能变流器30a和储能变流器30m的输出交流电压的电压相位。

在一些可行的实施方式中，如图7所示，控制单元301a在检测到输出交流电压软起至额定电压时可停止软启动，并控制DC/DC变换电路307a带载运行。以此类推，控制单元301m在检测到输出交流电压软起至额定电压时可停止软启动，并控制DC/DC变换电路307m带载运行。这时，DC/DC变换电路307a至DC/DC变换电路307m可并联带载运行，以对负载或者电网进行供电。换言之，储能变流器30a至储能变流器30m中各储能变流器在输出交流电压达到额定电压时停止软启动并并联带载运行，以对负载或者电网进行供电。

在一些可行的实施方式中，在纯储能供电应用场景下，上述能量存储模块中可包括电池簇和直流DC/DC变换模块，该电池簇与DC/DC变换模块并联，该DC/DC变换模块可通过直流开关连接储能变流器的输入端。可选的，在光储混合供电应用场景下，上述能量存储模块也可包括光伏阵列和直流DC/DC变换模块，该光伏阵列与DC/DC变换模块并联，该DC/DC变换模块通过直流开关连接储能变流器的输入端。请一并参见图8，图8是本申请提供的储能系统的另一结构示意图。在纯储能供电应用场景下，如图8中的8a所示，储能系统2中包括能量存储模块11a至能量存储模块11m、直流开关21a至直流开关21m、储能变流器31a至储能变流器31m、交流开关41a至交流开关41m、以及变压器61。其中，一个能量存储模块连接一个直流开关，例如，能量存储模块11a可通过直流开关21a连接储能变流器31a的输入端，……，能量存储模块11m通过直流开关21m连接储能变流器31m的输入端。储能变流器31a至储能变流器31m可以为DC/AC变换模块，储能变流器31a的输出端可通过交流开关41a并联至并机点51，……，储能变流器31m的输出端可通过交流开关41m并联至并机点51，交流开关41a至交流开关41m可通过并机点51连接变压器61的输入端，变压器61的输出端可连接负载或者电网。其中，能量存储模块11a中可包括电池簇110a和DC/DC变换模块111a，且电池簇110a和DC/DC变换模块111a并联；……；能量存储模块11m中可包括电池簇110m和DC/DC变换模块111m，且电池簇110m和DC/DC变换模块111m并联。

在一些可行的实施方式中，在光储混合供电应用场景下，如图8中的8b所示，能量存储模块11a中可包括电池簇110a和DC/DC变换模块111a，且电池簇110a和DC/DC变换模块111a并联；……；能量存储模块11m中可包括光伏阵列110m和DC/DC变换模块111m，且光伏阵列110m和DC/DC变换模块111m并联。在上述储能系统2黑启动之后，储能变流器31a至储能变流器31m可将能量存储模块11a至能量存储模块11m提供的直流电压转换为交流电压，并向变压器61输出交流电能。这时，变压器61可将储能变流器31a至储能变流器31m输入的交流电压转换为高频交流电压，以对负载或者电网进行供电。

请一并参见图9，图9是本申请提供的储能系统的黑启动方法的流程示意图。该方法适用于储能系统(如上述图2至图8所提供的储能系统)，储能系统可包括多个能量存储模块、多个直流开关、至少两个储能变流器、多个交流开关以及控制模块，多个能量存储模块可通过多个直流开关连接至少两个储能变流器的输入端，至少两个储能变流器的输出端可通过多个交流开关并联至并机点，其中一个储能变流器的输出端连接一个交流开关，并机点为至少两个储能变流器交流耦合的并联节点。如图9所示，该方法可包括以下步骤S101至步骤S102：

步骤S101，控制模块控制各储能变流器在检测到黑启动开机指令时闭合各储能变流器对应的直流开关和交流开关以并联至并机点。

在一些可行的实施方式中，在能量管理系统向各储能变流器下发黑启动开机指令的情况下，控制模块可控制各储能变流器在接收到能量管理系统下发的黑启动开机指令时闭合各储能变流器对应的直流开关和交流开关，以使各储能变流器并联至并机点。可选的，上述至少两个储能变流器可包括主储能变流器和至少一个从储能变流器，在能量管理系统向主储能变流器下发黑启动开机指令的情况下，控制模块可控制主储能变流器在接收到能量管理系统下发的黑启动开机指令时闭合主储能变流器对应的直流开关和交流开关。进一步地，控制模块可控制主储能变流器向各从储能变流器下发黑启动开机指令，并控制各从储能变流器接收到主储能变流器下发的黑启动开机指令时闭合各从储能变流器对应的直流开关和交流开关。这时，主储能变流器和各从储能变流器均已并联至并机点，即各储能变流器并联至并机点。

步骤S102，控制模块控制各储能变流器在并机点的电压相位过零处进行软启动，以使各储能变流器的输出交流电压达到额定电压以实现储能系统的黑启动。

在一些可行的实施方式中，上述控制模块可控制各储能变流器采集并机点的电压，对并机点的电压进行锁相得到并机点的电压相位，并基于并机点的电压相位确定并机点的电压相位过零处。在能量管理系统向各储能变流器下发黑启动调制指令的情况下，控制模块可控制各储能变流器接收到能量管理系统下发的黑启动调制指令时，在并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使各储能变流器的输出交流电压达到额定电压，从而实现了储能系统的黑启动。

可选的，在一些可行的实施方式中，上述至少两个储能变流器可包括主储能变流器和至少一个从储能变流器。控制模块可控制主储能变流器在并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使主储能变流器的输出交流电压达到额定电压。进一步地，控制模块可控制主储能变流器向各从储能变流器下发黑启动调制指令，并控制各从储能变流器在接收到黑启动调制指令时，在并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使各从储能变流器的输出交流电压达到额定电压。这时，主储能变流器和各从储能变流器的输出交流电压均已达到额定电压，从而实现了储能系统的黑启动。

在一些可行的实施方式中，上述控制模块可控制各从储能变流器接收上级控制器(如系统控制器或者能量管理系统)下发的目标软起步长，并在并机点的电压相位过零处基于目标软起步长进行软启动，以将各从储能变流器的输出交流电压补偿至目标交流电压，其中，目标软起步长大于预设软起步长。这里的目标交流电压可处于一定交流电压范围内，这里的交流电压范围的下限值可以为主储能变流器的输出交流电压与交流电压偏差值的差，交流电压范围的上限值可以为主储能变流器的输出交流电压与交流电压偏差值的和，其中，交流电压偏差值可以为用户设置的偏差值或者系统配置的默认值。其中，主储能变流器的输出交流电压与通讯正常的从储能变流器的输出交流电压相同。

在一些可行的实施方式中，储能变流器的软启动过程中可包括多个电压相位过零处。上述控制模块可控制各从储能变流器在未接收到黑启动调制指令时检测输出功率的功率方向，并在检测到输出功率的功率方向为充电方向时获取第i个电压相位过零处的功率变化累加值。其中，i可以为正整数，功率变化累加值可以由各从储能变流器基于第1个电压相位过零处至第i个电压相位过零处中各电压相位过零处的输出功率变化值确定。在获取到第i个电压相位过零处的功率变化累加值之后，控制模块可控制各从储能变流器在功率变化累加值大于或者等于预设功率阈值时，基于功率变化累加值确定叠加软起步长，基于预设软起步长和叠加软起步长确定目标软起步长，并基于目标软起步长将输出交流电压补偿至目标交流电压。

在一些可行的实施方式中，储能变流器的软启动过程中可包括多个电压相位过零处。上述控制模块可控制各从储能变流器在未接收到黑启动调制指令时检测输出功率的功率方向，并在检测到输出功率的功率方向为充电方向时获取第i个电压相位过零处的电压差值。其中，i可以为正整数，电压差值可以由各从储能变流器基于第i个电压相位过零处的反馈电压以及第i个电压相位过零处的参考电压确定。在获取到第i个电压相位过零处的电压差值之后，控制模块可控制各从储能变流器在电压差值大于第一电压阈值时，基于电压差值确定叠加软起步长，基于预设软起步长和叠加软起步长确定目标软起步长，并基于目标软起步长将输出交流电压补偿至目标交流电压。

在一些可行的实施方式中，上述控制模块可控制各从储能变流器在第i+1个电压相位过零处之前，基于目标软起步长将输出交流电压补偿至与主储能变流器的输出交流电压相同，即目标交流电压与主储能变流器的输出交流电压相同。这时，上述控制模块可控制各从储能变流器在第i+1个电压相位过零处将软启动的软起步长从目标软起步长恢复为预设软起步长，并基于预设软起步长进行软启动，从而保证各储能变流器在第i+1个电压相位过零处之后的各电压相位过零处的输出交流电压同步上升。

在一些可行的实施方式中，上述控制模块可控制各从储能变流器基于黑启动调制指令对输出交流电压的初始电压相位进行清零(如单次清零或者多次清零)。上述控制模块可控制主储能变流器在检测到并机点的电压达到第二电压阈值时，在第i个电压相位过零处向各从储能变流器下发电压相位同步指令，这里的第i个电压相位过零处为并机点的电压达到第二电压阈值时所在的电压相位过零处。进一步地，控制模块可控制主储能变流器在第i+1个电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零，并控制各从储能变流器在接收到电压相位同步指令时，在第i+1个电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零，从而同步了各储能变流器的输出交流电压的电压相位。

具体实现中，本申请提供的储能系统的黑启动方法中控制模块所执行的更多操作可参见图2至图8所示的储能系统及其工作原理中各储能变流器(如主储能变流器和各从储能变流器)所执行的实现方式，在此不再赘述。

在本申请中，可在并机点的电压相位过零处进行同步软启动，保证了所有储能变流器同步开机并将输出交流电压同步软起至额定电压，从而缩短了黑启动时间；另外，在软启动过程中各储能变流器之间可实现功率均分，从而减小了各储能变流器之间的环流，适用性强。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (23)

1.一种储能系统，其特征在于，所述储能系统包括多个能量存储模块、多个直流开关、至少两个储能变流器以及多个交流开关，所述多个能量存储模块通过所述多个直流开关连接所述至少两个储能变流器的输入端，所述至少两个储能变流器的输出端通过所述多个交流开关并联至并机点，其中一个所述储能变流器的输出端连接一个所述交流开关，所述并机点为所述至少两个储能变流器交流耦合的并联节点；

所述至少两个储能变流器中各储能变流器用于在检测到黑启动开机指令时，闭合所述各储能变流器对应的直流开关和交流开关以并联至所述并机点；

所述各储能变流器还用于采集所述并机点的电压以获得所述并机点的电压相位过零处；

所述各储能变流器还用于在所述并机点的电压相位过零处进行软启动，以使输出交流电压达到额定电压以实现所述储能系统的黑启动。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述至少两个储能变流器包括主储能变流器和至少一个从储能变流器；

所述主储能变流器用于在所述并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使输出交流电压达到所述额定电压；

所述主储能变流器还用于向各从储能变流器下发黑启动调制指令；

所述从储能变流器用于在接收到所述黑启动调制指令时，在所述并机点的电压相位过零处基于所述预设软起步长进行软启动，以使输出交流电压达到所述额定电压。

3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述从储能变流器还用于在未接收到所述黑启动调制指令时，在所述并机点的电压相位过零处基于目标软起步长进行软启动，以将输出交流电压补偿至目标交流电压，其中，所述目标软起步长大于所述预设软起步长。

4.根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于，所述储能变流器的软启动过程中包括多个电压相位过零处；

所述从储能变流器用于基于第i个电压相位过零处的功率变化累加值确定叠加软起步长，并基于所述预设软起步长和所述叠加软起步长确定所述目标软起步长；

其中，i为正整数，所述功率变化累加值由第1个电压相位过零处至所述第i个电压相位过零处中各电压相位过零处的输出功率变化值确定，所述功率变化累加值大于或者等于预设功率阈值。

5.根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于，所述从储能变流器还用于在未接收到所述黑启动调制指令时，检测输出功率的功率方向，并在检测到所述输出功率的功率方向为充电方向时获取所述第i个电压相位过零处的功率变化累加值。

6.根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于，所述储能变流器的软启动过程中包括多个电压相位过零处；

所述从储能变流器用于基于第i个电压相位过零处的电压差值确定叠加软起步长，并基于所述预设软起步长和所述叠加软起步长确定所述目标软起步长；

其中，i为正整数，所述电压差值由所述第i个电压相位过零处的反馈电压以及所述第i个电压相位过零处的参考电压确定，所述电压差值大于第一电压阈值。

7.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述从储能变流器还用于在未接收到所述黑启动调制指令时，检测输出功率的功率方向，并在检测到所述输出功率的功率方向为充电方向时获取所述第i个电压相位过零处的电压差值。

8.根据权利要求4-7任一项所述的储能系统，其特征在于，在所述目标交流电压与所述主储能变流器的输出交流电压相同时，所述从储能变流器用于在第i+1个电压相位过零处将软启动的软起步长从所述目标软起步长恢复为所述预设软起步长，并基于所述预设软起步长进行软启动。

9.根据权利要求2-8任一项所述的储能系统，其特征在于，所述从储能变流器还用于基于所述黑启动调制指令对输出交流电压的初始电压相位进行清零。

10.根据权利要求9所述的储能系统，其特征在于，所述储能变流器的软启动过程中包括多个电压相位过零处；

所述主储能变流器用于在检测到所述并机点的电压达到第二电压阈值时，在第i个电压相位过零处向所述各从储能变流器下发电压相位同步指令，所述第i个电压相位过零处为所述并机点的电压达到所述第二电压阈值时所在的电压相位过零处；

所述主储能变流器还用于在第i+1个电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零；

所述从储能变流器用于在接收到所述电压相位同步指令时，在所述第i+1个电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零。

11.根据权利要求1-10任一项所述的储能系统，其特征在于，所述各储能变流器还用于采集所述并机点的电压，对所述并机点的电压进行锁相得到所述并机点的电压相位，并基于所述并机点的电压相位确定所述并机点的电压相位过零处。

12.根据权利要求1-11任一项所述的储能系统，其特征在于，所述各储能变流器还用于在输出交流电压达到所述额定电压时停止软启动并并联带载运行。

13.根据权利要求1-12任一项所述的储能系统，其特征在于，所述能量存储模块包括电池簇和直流DC/DC变换模块，所述电池簇与所述DC/DC变换模块并联，所述DC/DC变换模块通过所述直流开关连接所述储能变流器的输入端。

14.根据权利要求1-13任一项所述的储能系统，其特征在于，所述能量存储模块包括光伏阵列和直流DC/DC变换模块，所述光伏阵列与所述DC/DC变换模块并联，所述DC/DC变换模块通过所述直流开关连接所述储能变流器的输入端。

15.一种储能系统的黑启动方法，其特征在于，所述方法适用于储能系统，所述储能系统包括多个能量存储模块、多个直流开关、至少两个储能变流器、多个交流开关以及控制模块，所述多个能量存储模块通过所述多个直流开关连接所述至少两个储能变流器的输入端，所述至少两个储能变流器的输出端通过所述多个交流开关并联至并机点，其中一个所述储能变流器的输出端连接一个交流开关，所述并机点为所述至少两个储能变流器交流耦合的并联节点；

所述方法包括：

所述控制模块控制各储能变流器在检测到黑启动开机指令时闭合所述各储能变流器对应的直流开关和交流开关以并联至所述并机点；

所述控制模块控制所述各储能变流器采集所述并机点的电压以获得所述并机点的电压相位过零处；

所述控制模块控制所述各储能变流器在所述并机点的电压相位过零处进行软启动，以使所述各储能变流器的输出交流电压达到额定电压以实现所述储能系统的黑启动。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述至少两个储能变流器包括主储能变流器和至少一个从储能变流器；

所述控制模块控制所述各储能变流器在所述并机点的电压相位过零处进行软启动，包括：

所述控制模块控制所述主储能变流器在所述并机点的电压相位过零处基于预设软起步长进行软启动，以使所述主储能变流器的输出交流电压达到额定电压；

所述控制模块控制所述主储能变流器向各从储能变流器下发黑启动调制指令，并控制所述各从储能变流器在接收到所述黑启动调制指令时，在所述并机点的电压相位过零处基于所述预设软起步长进行软启动，以使所述各从储能变流器的输出交流电压达到所述额定电压。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述控制模块控制所述各从储能变流器在未接收到所述黑启动调制指令时，在所述并机点的电压相位过零处基于目标软起步长进行软启动，以将所述各从储能变流器的输出交流电压补偿至目标交流电压，其中，所述目标软起步长大于所述预设软起步长。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述储能变流器的软启动过程中包括多个电压相位过零处；

所述方法还包括：

所述控制模块控制所述各从储能变流器在未接收到所述黑启动调制指令时检测输出功率的功率方向，并在检测到输出功率的功率方向为充电方向时获取第i个电压相位过零处的功率变化累加值，其中i为正整数，所述功率变化累加值由所述各从储能变流器基于第1个电压相位过零处至所述第i个电压相位过零处中各电压相位过零处的输出功率变化值确定；

所述控制模块控制所述各从储能变流器在所述功率变化累加值大于或者等于预设功率阈值时，基于所述功率变化累加值确定叠加软起步长，并基于所述预设软起步长和所述叠加软起步长确定所述目标软起步长。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述储能变流器的软启动过程中包括多个电压相位过零处；

所述方法还包括：

所述控制模块控制所述各从储能变流器在未接收到所述黑启动调制指令时检测输出功率的功率方向，并在检测到输出功率的功率方向为充电方向时获取第i个电压相位过零处的电压差值，其中i为正整数，所述电压差值由所述各从储能变流器基于所述第i个电压相位过零处的反馈电压以及所述第i个电压相位过零处的参考电压确定；

所述控制模块控制所述各从储能变流器在所述电压差值大于第一电压阈值时，基于所述电压差值确定叠加软起步长，并基于所述预设软起步长和所述叠加软起步长确定所述目标软起步长。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述控制模块控制所述各从储能变流器在所述目标交流电压与所述主储能变流器的输出交流电压相同时，在第i+1个电压相位过零处将软启动的软起步长从所述目标软起步长恢复为所述预设软起步长，并基于所述预设软起步长进行软启动。

21.根据权利要求16-20任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述控制模块控制所述各从储能变流器基于所述黑启动调制指令对输出交流电压的初始电压相位进行清零。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述储能变流器的软启动过程中包括多个电压相位过零处；

所述方法还包括：

所述控制模块控制所述主储能变流器在检测到所述并机点的电压达到第二电压阈值时，在第i个电压相位过零处向所述各从储能变流器下发电压相位同步指令，所述第i个电压相位过零处为所述并机点的电压达到所述第二电压阈值时所在的电压相位过零处；

所述控制模块控制所述主储能变流器在第i+1个电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零，并控制所述各从储能变流器在接收到所述电压相位同步指令时，在所述第i+1个电压相位过零处对输出交流电压的电压相位进行清零。

23.根据权利要求15-22任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述控制模块控制所述各储能变流器采集所述并机点的电压，对所述并机点的电压进行锁相得到所述并机点的电压相位，并基于所述并机点的电压相位确定所述并机点的电压相位过零处。

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