CN113629757A - 一种储能装置、储能装置控制方法以及光伏系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种储能装置、储能装置控制方法以及光伏系统，其中，储能装置包括：多个电池簇、多个变换单元、启动单元以及控制器；控制器包括多个控制单元；启动单元，用于：接收启动信号后，控制至少一个电池簇中的控制开关闭合，启动电池簇对应的控制单元；控制单元用于根据电池簇中的控制开关的状态，确定是否处于黑启动模式，黑启动模式为电网断电后需要使电网恢复供电的模式；在确定处于黑启动模式时，控制对应的变换单元中的DC‑DC变换器将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放，以使直流母线带电。利用本申请提供的储能装置，能在用电设备或者电网断电时，以不增加额外器件的方式实现黑启动，降低了光伏系统的成本。

Description

一种储能装置、储能装置控制方法以及光伏系统

技术领域

本申请涉及一种黑启动技术领域，具体涉及一种储能装置、储能装置控制方法以及光伏系统。

背景技术

随着全球新能源发电系统的使用范围越来越广泛，新能源发电系统的稳定性受到重视。储能装置在新能源系统发电系统超出用电设备或电网的用电需求时，可以存储多余的电能，并在新能源系统发电量小于用电设备或电网的用电需求时，将存储的多余的电能提供给用电设备或电网，从而实现新能源系统的供电稳定性，因此，储能装置也被广泛应用于新能源发电系统中。

离网系统作为一类常见的新能源发电系统，对于偏远地区或者海岛等没有大电网接入的地区有着越来越多的应用，示例性的，光伏系统为离网系统的一种，由光伏系统产生的电能可以输出给电网或者直接提供给用电设备。在用电设备或者电网断电时，离网系统会自动断开与电网的连接。因此，若需要实现黑启动，则需要恢复离网系统与用电设备的连接。离网系统的常见黑启动方式为：在离网系统中配置一个辅助供电装置，在用电设备或电网断电时，由辅助供电装置为离网系统中的控制器进行供电，在控制器上电后才可以实现离网系统与电网的连接，从而为用电设备或电网恢复供电。但是采用该种启动方式需要在离网系统中配置新的器件(如：辅助供电装置)，从而增加了系统的总体成本。

发明内容

本申请提供一种储能装置、储能装置控制方法以及光伏系统，可以在用电设备或者电网断电时，在不增加额外器件的情况下实现黑启动，降低了光伏系统的成本。

第一方面，本申请提供一种储能装置，储能装置用于向电网供电，所述储能装置包括：多个电池簇、多个变换单元、启动单元以及控制器；其中，电网用于给控制器供电所述控制器中包括多个控制单元，所述多个电池簇分别与所述多个控制单元以及所述多个变换单元一一对应，每个电池簇与对应的变换单元连接；每个电池簇中包含：电池组以及控制开关；每个变换单元包含：直流转直流DC-DC变换器，每个DC-DC变换器连接到直流母线；所述启动单元，用于：在接收到启动信号后，控制所述多个电池簇中至少一个电池簇中的控制开关闭合，以启动所述至少一个电池簇对应的控制单元；所述多个控制单元中的任一个控制单元，用于：根据对应的电池簇中的控制开关的状态，确定是否处于黑启动模式；，黑启动模式为电网断电后需要使电网恢复供电的模式，在确定处于黑启动模式时，控制对应的变换单元中的DC-DC变换器将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放，以使所述直流母线带电。

采用上述储能装置的结构，在光伏系统连接的用电设备或者电网断电时，储能装置可以通过启动控制至少一个电池簇中的控制开关闭合，在控制开关闭合时，确定处于黑启动模式，控制单元控制对应的变换单元中的DC-DC变换器将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放，使直流母线带电，最终使整个储能装置正常工作，使电网恢复供电，从而在不增加额外器件的情况下实现黑启动。

作为一种可能的实施方式，所述多个电池簇中的每个电池簇还包括：每个电池簇中还包括：第一辅助电源；其中，在每个电池簇内，控制开关的第一电极连接第一辅助电源的一端，电池组的第二端连接第一辅助电源的另一端，控制开关的第一电极还与所述启动单元连接，控制开关的第二电极分别与电池组的第一端以及所述启动单元连接，控制开关的控制电极与第一辅助电源连接；所述多个电池簇中的任一个电池簇中的第一辅助电源，用于：在所述电池簇中的控制开关闭合后，向所述电池簇对应的控制单元中的电池管理单元供电。

采用上述设计，第一辅助电源可以通过启动单元与电池组连接，此时电池组向第一辅助电源传输电能，第一辅助电源产生电信号，电池管理单元检测第一辅助电源上的电信号，在确定检测的电信号持续设定时长后，控制第一辅助电源将控制开关的控制电极闭合，电池管理单元再次检测控制开关的闭合状态，从而在不增加额外器件的情况下实现黑启动。

作为一种可能的实施方式，每个控制单元中包括：电池管理单元BMU；所述多个控制单元中的任一个电池管理单元，用于：检测控制单元对应的电池簇中的控制开关的状态，确定是否处于黑启动模式，在控制单元对应的电池簇中的控制开关闭合时，确定处于黑启动模式。

采用上述设计，为了实现安全，在每个电池簇中设置了BMU，BMU可以检测第一辅助电源上流过的电信号以及控制开关的状态，并根据检测得到的电信号是否处于设定时长为控制单元供电，提高了供电安全性。

作为一种可能的实施方式，每个变换单元中还包括：第二辅助电源；所述多个电池簇中的任一个电池簇中的第一辅助电源与电池簇对应的变换单元中的第二辅助电源连接；每个控制单元中包括：电池控制单元BCU；所述多个电池簇中的任一个电池簇中的第一辅助电源，还用于：启动与所述电池簇对应的变换单元中的第二辅助电源；所述多个变换单元中的任一个变换单元中的第二辅助电源，用于：向所述电池簇对应的控制单元中的电池控制单元供电；所述多个控制单元中的任一个电池控制单元，用于：在确定处于黑启动模式时，控制所述电池簇对应的变换单元中的DC-DC变换器将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放，以使所述直流母线带电。

作为一种可能的实施方式，每个控制单元中的电池控制单元与电池管理单元，通过如下至少一种方式建立通信：有线局域网LAN、串行总线、控制器局域网络CAN以及电力线载波PLC、通用无线分组业务GPRS、无线网络WIFI、蓝牙、紫蜂以及红外。

作为一种可能的实施方式，所述储能装置还包括：多个储能变流器PCS，所述多个储能变流器与所述多个变换单元一一对应；所述多个变换单元中的任一个变换单元与所述多个储能变流器任一个储能变流器，通过直流母线相互连接。

作为一种可能的实施方式，所述储能装置还包括：多个并离网切换柜、多个第三辅助电源以及多个监控单元(standard control union，SCU)；所述多个储能变流器分别与多个并离网切换柜、多个第三辅助电源以及多个监控单元SCU一一对应；所述多个第三辅助电源中的任一个第三辅助电源，用于：从所述直流母线取电，启动储能变流器对应的监控单元；所述多个控制单元中的任一个电池控制单元，还用于：在确定处于黑启动模式时，控制所述电池簇对应的变换单元中的DC-DC变换器，在所述直流母线上产生设定频率的扰动信号；所述多个监控单元中的任一个监控单元，用于：检测所述直流母线上的扰动信号以及储能变流器对应的并离网切换柜的工作状态；在所述直流母线上检测到设定频率的扰动信号且储能变流器对应的并离网切换柜的处于正常工作状态时，启动储能变流器以及储能变流器对应的并离网切换柜。

采用上述设计，在所述电池控制单元与所述监控单元不能建立通信的场景下，所述电池控制单元，还可以在确定处于黑启动模式时，控制对应的变换单元中DC-DC变换器，在所述直流母线上产生设定频率的扰动信号；监控单元收到上述母线电压扰动后，可以进行母线电压扰动的解码，从而确定处于黑启动模式。

作为一种可能的实施方式，所述启动单元包括：按钮开关，所述按钮开关与所述多个电池簇中的任一或任多控制开关并联连接。

其中，所述启动单元接收到的启动信号可以为按压时长大于设定时间且所述按压的压力值大于设定压力值的信号，采用上述设计，使得减少储能装置的体积和成本。

第二方面，本申请提供一种光伏系统，所述光伏系统包括：多个光伏组件、直流转直流DC-DC变换器、直流转交流DC-AC变换器、控制模块以及第一方面任一所述的储能装置；所述多个光伏组件与所述DC-DC变换器连接，所述多个光伏组件用于将所述光能转换为第一直流电，并输出给DC-DC变换器；所述DC-DC变换器分别与DC-AC变换器和储能装置连接，所述DC-DC变换器用于将所述第一直流电转换为第二直流电，并将所述第二直流电分别输出给所述DC-AC变换器和所述储能装置；所述储能装置与所述控制模块连接，所述储能装置用于为所述控制模块供电；所述DC-AC变换器用于将所述第二直流电转换为第一交流电，并将所述第一交流电输出；其中，第二方面中相应方案的技术效果可以参照第一方面中对应方案可以得到的技术效果，重复之处不予详述。

所述控制模块分别与所述DC-DC变换器以及DC-AC变换器连接，所述控制模块用于控制所述DC-DC变换器和DC-AC变换器的工作状态。

作为一种可能的实施方式，所述控制模块还用于控制所述储能装置的工作状态。

第三方面，本申请提供一种储能装置控制方法，应用于储能装置，所述储能装置，包括：多个电池簇、多个变换单元、启动单元以及控制器；所述方法包括：在接收到启动信号后，控制所述多个电池簇中至少一个电池簇中的控制开关闭合，以启动与电池簇对应的控制单元；根据对应的电池簇中的控制开关的状态，确定是否处于黑启动模式；黑启动模式为电网断电后需要使电网恢复供电的模式，在确定处于黑启动模式时，控制对应的变换单元中的DC-DC变换器，将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放以使所述直流母线带电。第三方面中相应方案的技术效果可以参照第一方面中对应方案可以得到的技术效果，重复之处不予详述。

作为一种可能的实施方式，所述储能装置还包括：多个并离网切换柜、多个第三辅助电源以及多个监控单元SCU；所述多个储能变流器分别与多个并离网切换柜、多个第三辅助电源以及多个监控单元SCU一一对应；所述方法还包括：检测所述直流母线上的扰动信号以及储能变流器对应的并离网切换柜的工作状态；在所述直流母线上检测到设定频率的扰动信号且储能变流器对应的并离网切换柜的处于正常工作状态时，启动储能变流器以及储能变流器对应的并离网切换柜。

本申请的这些方面或其它方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1为一种光伏系统的结构示意图；

图2为一种包含UPS的光伏系统的结构示意图；

图3为一种储能装置的结构示意图；

图4为一种电池簇的结构示意图；

图5为一种启动单元的结构示意图；

图6为一种包含电池控制单元的储能装置结构示意图；

图7A为储能装置的完整结构示意图一；

图7B为储能装置的完整结构示意图二；

图7C为储能装置的完整结构示意图三；

图8A为储能装置控制方法示意图一；

图8B为储能装置控制方法示意图二；

图8C为储能装置控制方法示意图三；

图9为本申请的一种光伏系统的结构示意图。

具体实施方式

以下，先对本申请实施例中涉及的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员容易理解。

(1)电池管理单元(battery managemet unit，BMU)用于对储能系统中储能电池的电压、温度等信息进行监控，并通过通信总线将上述信息上报至电池控制单元(batterycontrol unit，BCU)，进而电池控制单元根据电池管理单元上报的上述信息对电池管理系统中储能电池监控和调节。

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“多个”是指两个或两个以上。有鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

需要指出的是，本申请实施例中“连接”指的是电连接，两个电学元件连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接连接，例如A与B连接，也可以是A与C直接连接，C与B直接连接，A与B之间通过C实现了连接。

需要指出的是，本申请实施例中的开关可以是继电器、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)，双极结型管(bipolar junction transistor，BJT)，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolartransistor，IGBT)，氮化镓(GaN)功率管等多种类型的开关器件中的一种或多种，本申请实施例对此不再一一列举。每个开关器件皆可以包括第一电极、第二电极和控制电极，其中，控制电极用于控制开关的闭合或断开。当开关闭合时，开关的第一电极和第二电极之间可以传输电流，当开关断开时，开关的第一电极和第二电极之间无法传输电流。以MOSFET为例，开关的控制电极为栅极，开关的第一电极可以是开关器件的源极，第二电极可以是开关器件的漏极，或者，第一电极可以是开关的漏极，第二电极可以是开关的源极。

本申请提供的储能装置可以应用于光伏系统中，图1为适用于本申请实施例的一种光伏系统的结构示意图。如图1所示，光伏系统包括多个光伏组件、直流(directcurrent，DC)转直流变换器(DC/DC变换器)、直流转交流(alternating current，AC)变换器(DC/AC变换器)、储能装置和控制模块。在实际使用时，光伏系统可以与电网连接，将产生的电能并网，光伏系统也可以直接与用电设备连接，将产生的电能直接为用电设备供电。

其中，多个光伏组件与DC/DC变换器连接，多个光伏组件用于将光能转换为第一直流电，并输出给DC/DC变换器；储能装置连接在DC/DC变换器与DC/AC变换器之间，DC/DC变换器可以将接收的第一直流电转换为第二直流电；储能装置能在DC/DC变换器输出的电能超出电网的需求或者有用电设备对电能的需求时，存储多余的电能，以及在DC/DC变换器输出的电能小于电能需求时，将存储的电能通过DC/AC变换器输出给电网；DC/AC变换器与电网连接，DC/AC变换器可以将接收的直流电转换为交流电，并输出给电网。此外，光伏系统与电网之间还可以连接有变压器，由变压器对光伏系统所提供的交流电进行升压从而实现高压输送等，本领域人员应当知晓，本申请对此并不多作限制。

在实际应用中，控制模块通常由电网进行供电，当控制模块连接的电网因故障或者定期检修等原因导致电网断电时候，光伏系统直接默认此时出现故障，停止向控制器进行供电。控制器用于控制DC/DC变换器与DC/AC变换器以及储能装置，在用电设备或者电网的故障排除后，需要恢复控制器的供电，从而使得光伏系统中的储能装置或光伏组件重新为电网供电，从而实现黑启动。

目前，常见的黑启动方式是在光伏系统中设置不间断电源(Uninterrupted PowerSupply，UPS)，参见图2所示，UPS分别与电网和控制器连接，用于在电网未断电之前，存储电网上传输的电能，并在电网断电时，将UPS中存储的电能提供给控制器，控制器在恢复供电后，重新控制DC/DC变换器与DC/AC变换器以及储能装置正常工作，并将产生的电能重新提供给电网，实现黑启动。此外，实际使用时，UPS中还可能包括电源模块，UPS可以通过电源模块向控制器恢复供电。以上黑启动方式在实际使用时，需要在光伏系统中增加新的器件UPS，从而增加了光伏系统的体积和成本，并且由于UPS存储电能的使用频率并不高，还会降低整个光伏系统的电能利用率，此外还需要额外为UPS配置电源模块，成本高、寿命低。

有鉴于此，本申请提供一种储能装置、储能装置控制方法以及光伏系统，使得光伏系统能够在不增加额外电源的情况下，利用自身电池实现黑启动，降低了光伏系统的成本。

图3为一种储能装置的结构示意图，如图3所示，本申请实施例提供的储能装置包括：多个电池簇、多个变换单元、启动单元以及控制器，储能装置用于向电网供电，其中，电网用于给控制器供电所述储能装置包括：多个电池簇、多个变换单元、启动单元以及控制器；其中，所述控制器中包括多个控制单元，所述多个电池簇分别与所述多个控制单元与以及所述多个变换单元一一对应，所述多个电池簇和所述多个变换单元一一对应，每个电池簇与对应的变换单元连接；每个电池簇中包括：电池组以及控制开关；每个变换单元包括：直流转直流DC-DC变换器，每个DC-DC变换器连接到直流母线；所述启动单元，用于：在接收到启动信号后，控制所述多个电池簇中至少一个电池簇中的控制开关闭合，以启动与所述至少一个控制开关对应的控制单元电池簇对应的控制单元；所述多个控制单元中的每个任一个控制单元，用于：根据对应的电池簇中的控制开关的状态，确定是否处于黑启动模式，黑启动模式为电网断电后需要使电网恢复供电的模式；在确定处于黑启动模式时，控制对应的变换单元中的DC-DC变换器，将对应的电池簇中的电池组储存的电能转换为目标电压进行输出进行释放，以使所述直流母线带电。

其中，在实际应用场景中，所述储能装置可以固定在光伏系统之上。或者所述储能装置也可以为灵活可拆卸的形式，即在光伏系统上设置有固定的连接接口，储能装置可以通过固定的连接接口来实现与光伏系统的连接。

所述电池簇中的电池组可以是单个的蓄电池，也可以是由多个蓄电池组成的蓄电池集群。具体的，所述蓄电池还可以是铅碳电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池、钠硫电池、液流电池中的一种或多种的组合，所述电池组可以根据实际应用环境、成本预算等灵活选择。

所述变换单元中包括的DC-DC变换器用于在光伏系统中的光伏组件产生的电能超出电网对电能的需求时，将接收的第一直流电转换为第二直流电输入到储能装置中的电池簇，从而使得电池簇存储多余的电能；并在光伏组件产生的电能小于用电设备对电能的需求时，将所述电池簇产生的第二直流电转换为第一直流电输出给电网。此外，变换单元与电网之间还可以连接有DC/AC变换器以及变压器，DC/AC变换器可以将接收的直流电转换为交流电，输出给电网，所述变压器对光伏系统提供的交流电进行升压从而实现高压输送等，本领域人员应当知晓，本申请对此并不多作限制。此外，为了使得光伏系统中的直流母线实现缓启动，DC-DC变换器可以将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放，以使所述直流母线带电，所述DC-DC变换器具体可以将对应的电池簇中的电池组储存的电能转换为目标电压，所述目标电压低于所述直流母线的正常工作电压。

所述控制器中可以包括多个控制单元，所述多个控制单元也与所述多个变换单元一一对应，所述控制单元可以是通用中央处理器(central processing unit，CPU)，通用处理器，数字信号处理(digital signal processing，DSP)，专用集成电路(applicationspecific integrated circuits，ASIC)，现场可编程门阵列(field programmable gatearray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。上述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包括一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。

以下，对储能装置中的多个电池簇、启动单元以及控制器的具体结构进行介绍。

作为一种可能的实施方式，每个电池簇中还包括：第一辅助电源；其中，在每个电池簇内，控制开关的第一电极连接第一辅助电源的一端，电池组的第二端连接第一辅助电源的另一端，控制开关的第一电极还与所述启动单元连接，控制开关的第二电极分别与电池组的第一端以及所述启动单元连接，控制开关的控制电极与第一辅助电源连接；所述多个电池簇中的任一个电池簇中的第一辅助电源，用于：在所述电池簇中的控制开关闭合后，向所述电池簇对应的控制单元中的电池管理单元供电。

每个控制单元中包括：电池管理单元BMU；所述多个控制单元中的任一个电池管理单元，用于：检测控制单元对应的电池簇中的控制开关的状态，确定是否处于黑启动模式，在控制单元对应的电池簇中的控制开关闭合时，确定处于黑启动模式。

其中，在电网断电后会触发启动信号，启动单元控制至少一个电池簇中的控制开关闭合，从而启动第一辅助电源。并使第一辅助电源与电池管理单元之间形成导通路径，从而使得第一辅助电源向对应的控制单元中的电池管理单元供电。

此时，所述电池管理单元检测第一辅助电源上的电信号，在确定检测到的所述电信号持续了设定时长后，电池管理单元控制第一辅助电源将控制开关闭合，此时，电池管理单元再次检测控制开关的闭合状态，在控制开关闭合时，电池管理单元确定处于黑启动模式，即确定电网当前已经断电，需要使电网恢复供电。

作为一种可能的实施方式中，在电池组无需进行存储电能或者释放电能时，还可以通过电池管理单元来控制第一辅助电源，令第一辅助电源控制所述控制开关，从而断开电池组与第一辅助电源的连接，避免第一辅助电源消耗电池组存储的电能。

此外，每个电池簇中包括的控制开关还可以为联动开关，由于其联动开关的结构，在某个控制开关闭合后，可以带动其他每个电池簇中的控制开关一同闭合，从而对各个电池簇中的第一辅助电源均实现供电，使得光伏系统整体进入黑启动模式。

下面结合图4，为了便于理解，以下给出电池簇结构的具体示例。

参见图4所示，图4为本申请实施例提供的一种电池簇的结构示意图。在图4中，多个电池构成电池组，K1为控制开关，BMU为电池管理单元。

图4所示的电池簇中的各器件的连接关系可以为：第一辅助电源与电池管理单元连接，第一辅助电源的第一端与K1的第一电极连接，第一辅助电源的第二端与电池组的第二端连接，K1的第二电极与电池组的第一端连接，K1的控制电极与启动单元连接。

在启动单元接收到启动信号后，电池组和第一辅助电源之间通过启动单元形成导通路径，此时电池组向第一辅助电源传输电能，第一辅助电源产生电信号，电池管理单元检测第一辅助电源上的电信号，在确定检测的电信号持续设定时长后，控制第一辅助电源将控制开关的控制电极闭合，电池管理单元再次检测控制电极的闭合状态，在K1闭合时，确定处于黑启动模式。当然，以上对电池簇结构的介绍仅为示例，实际应用中，因为控制开关的闭合形式的不同，电池簇内部也可以采用其它结构。

为了便于理解，以下给出启动单元结构的具体示例，启动单元与多个电池簇连接，用于在电网故障断开连接时候，启动单元接收启动信号，从而使电池模组中的第一辅助电源与电池组之间构成导通路径，从而实现黑启动。

图5为一种启动单元的结构示意图；参阅图5所示，为了减少储能装置的体积和成本，所述启动单元包括按钮开关，所述按钮开关与所述多个电池簇中的任一或任多控制开关并联连接，其中，所述启动单元接收到的启动信号可以为按压时长大于设定时间且所述按压的压力值大于设定压力值的信号。

作为一种可能的实施方式中，所述启动单元还可以包括与多个电池簇一一对应的多个按钮开关。

其中，每个按钮开关与对应的电池簇中的控制开关并联。实际使用时，多个第二按钮开关的位置可以相邻，也可以位于不同位置，由于每个电池簇中的第一辅助电源可以向任一控制开关发送控制信号，因此，当任一个第二按钮开关接收到启动信号时，对应的电池簇中的控制开关均可以接收到控制信号闭合，第一辅助电源得电后控制开关单元闭合。当然，以上对启动单元结构的介绍仅为示例，实际应用中，启动单元也可以采用其它结构。例如，启动单元中的开关可以是接触器开关、磁吸开关等。

在一种可能的实施方式中，每个变换单元中还包括：第二辅助电源；所述多个电池簇中的任一个电池簇中的第一辅助电源与电池簇对应的变换单元中的第二辅助电源连接；每个控制单元中包括：电池控制单元(battery control system，BCU)。

所述多个电池簇中的任一个电池簇中的第一辅助电源，还用于：启动与所述电池簇对应的变换单元中的第二辅助电源；所述多个变换单元中的任一个变换单元中的第二辅助电源，用于：向所述电池簇对应的控制单元中的电池控制单元供电；所述多个控制单元中的任一个电池控制单元，用于：在确定处于黑启动模式时，控制所述电池簇对应的变换单元中的DC-DC变换器将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放，以使所述直流母线带电。

图6为一种包含电池控制单元的储能装置结构示意图；参阅图6所示，在所述第一辅助电源启动后，所述第一辅助电源会使得所述第二辅助电源启动，所述第二辅助电源用于向对应的控制单元中的电池控制单元供电。在所述电池控制单元上电后，确定是否处于黑启动模式，若处于黑启动模式，则控制对应的变换单元中DC-DC变换器，将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放，以使所述直流母线带电。具体的，电池控制单元可以与电池管理单元建立通信从而确定是否已经进入黑启动模式。可选的，每个控制单元中的电池控制单元与所述电池管理单元，可以通过如下至少一种方式建立通信：有线局域网(localarea network，LAN)、串行总线(RS-485)、控制器局域网络(controller area network，CAN)以及电力线载波(power line communication，PLC)、通用无线分组业务(generalpacket radio service，GPRS)、无线网络、蓝牙、紫蜂以及红外。

可选的，所述电池控制单元可以通过控制信号来控制DC-DC变换器中的开关器件的通断。示例性的，所述控制信号可以为脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)信号，通过设置不同的占空比来将所述DC-DC变换器输出的电压调整为目标电压。具体的控制信号生成方式这里不做过多限定，本领域技术人员应当知晓。

可选的，所述DC-DC变换器中的开关器件可以是继电器、金属氧化物半导体场效应晶体管，双极结型管，绝缘栅双极型晶体管，氮化镓功率管等多种类型的开关器件中的一种或多种，本申请实施例对此不再一一列举。每个开关器件皆可以包括第一电极、第二电极和控制电极，其中，控制电极用于控制开关的闭合或断开。当开关闭合时，开关的第一电极和第二电极之间可以传输电流，当开关断开时，开关的第一电极和第二电极之间无法传输电流。以金属氧化物半导体场效应晶体管为例，开关的控制电极为栅极，开关的第一电极可以是开关器件的源极，第二电极可以是开关器件的漏极，或者，第一电极可以是开关的漏极，第二电极可以是开关的源极。

图7A为一种储能装置的完整结构示意图一，参阅图7A所示，作为一种可能的实施方式，所述储能装置还包括：多个储能变流器PCS，所述多个储能变流器与所述多个变换单元一一对应；所述多个变换单元中的任一个变换单元与所述多个储能变流器任一个储能变流器，通过直流母线相互连接。

可选的，所述储能装置还包括：多个并离网切换柜、多个第三辅助电源以及多个监控单元SCU；所述多个储能变流器分别与多个并离网切换柜、多个第三辅助电源以及多个监控单元SCU一一对应；所述多个第三辅助电源中的任一个第三辅助电源，用于：从所述直流母线取电，启动储能变流器对应的监控单元；所述多个控制单元中的任一个电池控制单元，还用于：在确定处于黑启动模式时，控制所述电池簇对应的变换单元中的DC-DC变换器，在所述直流母线上产生设定频率的扰动信号；所述多个监控单元中的任一个监控单元，用于：检测所述直流母线上的扰动信号以及储能变流器对应的并离网切换柜的工作状态；在所述直流母线上检测到设定频率的扰动信号且储能变流器对应的并离网切换柜的处于正常工作状态时，启动储能变流器以及储能变流器对应的并离网切换柜。在储能变流器以及并离网切换柜正常启动后，使得整个储能装置正常工作，向电网供电，使得电网恢复供电。

其中，所述电池控制单元与所述监控单元建立通信的方式本领域人员应当知晓，这里不做过多赘述，所述监控单元可以从所述电池控制单元获取黑启动信号，在获取到所述黑启动信号后，确定处于黑启动模式，监控单元在确定处于黑启动模式时，启动所述储能变流器以及所述并离网切换柜。

图7B为一种储能装置的完整结构示意图二，参阅图7B所示，其中，在某些场景下，由于成本或距离限制，所述电池控制单元与所述监控单元难以建立通信，所述多个控制单元中的任一个电池控制单元，还用于：在确定处于黑启动模式时，控制所述电池簇对应的变换单元中的DC-DC变换器，在所述直流母线上产生设定频率的扰动信号；具体的，电池控制单元控制DC-DC变换器在母线上产生扰动，采用特定的母线电压扰动频率表示处于黑启动模式，从而使所有的监控单元收到上述母线电压扰动后，进行母线电压扰动的解码，从而确定处于黑启动模式。在一些示例中，所述扰动的形式可以为矩形波、锯齿波以及阶梯波等等，这里不对扰动的形式进行限定。

图7C为一种储能装置的完整结构示意图三，参阅图7B所示，而在所述电池控制单元与所述监控单元难以建立通信，且各个DC-DC变换器以及储能变流器连接在不同母线时：所述电池控制单元在确定处于黑启动模式时，控制对应的变换单元中DC-DC变换器，在所述直流母线上产生设定频率的扰动信号，利用所述特定的母线电压扰动频率表示处于黑启动模式，在从而使与DC-DC变换器连接在同一直流母线上的监控单元收到上述母线电压扰动后，进行母线电压扰动的解码，从而确定处于黑启动模式，并通过对监控单元对应的电网上的并离网切换柜通知电网上的其他的并离网切换柜进入黑启动模式，最终由其他并离网切换柜分别向下传输，将整个储能装置完成黑启动。

本申请实施例提供一种储能装置控制方法，应用于储能装置，所述储能装置，包括：多个电池簇、多个变换单元、启动单元以及控制器；所述方法包括：在接收到启动信号后，控制所述多个电池簇中至少一个电池簇中的控制开关闭合，以启动与电池簇对应的控制单元；根据对应的电池簇中的控制开关的状态，确定是否处于黑启动模式；黑启动模式为电网断电后需要使电网恢复供电的模式，在确定处于黑启动模式时，控制对应的变换单元中的DC-DC变换器，将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放以使所述直流母线带电。

作为一种可能的实施方式所述储能装置还包括：多个并离网切换柜、多个第三辅助电源以及多个监控单元SCU；所述多个储能变流器分别与多个并离网切换柜、多个第三辅助电源以及多个监控单元SCU一一对应；储能变流器以及并离网切换柜，所述储能变流器包括：监控单元SCU；所述方法还包括：检测所述直流母线上的扰动信号以及储能变流器对应的并离网切换柜的工作状态；在所述直流母线上检测到设定频率的扰动信号且储能变流器对应的并离网切换柜的处于正常工作状态时，启动储能变流器以及储能变流器对应的并离网切换柜。

由上述实施例可以得出，基于本申请实施例所提供的储能装置，当光伏系统连接的电网断电后触发启动信号，将启动信号发送到启动单元，在启动单元接收到启动信号后，控制至少一个电池簇中的控制开关闭合，启动与控制开关对应的控制单元；控制单元可以根据对应的电池簇中的控制开关的状态，确定是否处于黑启动模式；在确定处于黑启动模式时，控制对应的变换单元中DC-DC变换器，将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放，以使所述直流母线带电，从而在不增加额外器件的情况下实现黑启动。

当然，以上对储能装置结构的介绍仅为示例，实际应用中，根据电池簇、变换单元和启动单元中器件不同，储能装置也可以采用其它结构，本申请这里不一一介绍。

应理解，上述储能装置和储能装置的控制方法也可以用于与其它领域中，例如，风力发电、水力发电、火力发电等需要实现黑启动的发电领域中，可以使用上述装置和方法实现黑启动，减少进行黑启动的成本。

具体来说，对于图7A所示的储能装置结构，储能装置可以执行如图8A所示的储能装置控制方法来控制，从而实现黑启动，具体地，该控制方法主要包括以下步骤：

S8101：在电网断电后进行黑启动，按下启动单元中的按钮开关；

应理解，在启动单元中的按钮开关按下后，使得第一辅助电源与电池管理单元之间形成导通路径，从而使得第一辅助电源向对应的控制单元中的电池管理单元供电。

S8102：电池管理单元检测第一辅助电源上的电信号，在确定检测到的所述电信号持续设定时长后，控制第一辅助电源将控制开关闭合。电池管理单元再次检测控制开关的闭合状态，在控制开关闭合时，确定处于黑启动模式。

S8103：第一辅助电源启动第二辅助电源，使得电池控制单元BCU上电，电池控制单元与电池管理单元建立通信连接，在电池控制单元确定处于黑启动模式时，控制对应的变换单元中DC-DC变换器，将对应的电池簇中的电池组储存的电能转换为目标电压输出到直流母线。

S8104：第三辅助电源从直流母线取电，给监控单元上电，电池控制单元与监控单元建立通信连接；所述监控单元获取电池控制单元的信号确定是否处于黑启动模式，在确定处于黑启动模式，且储能变流器对应的并离网切换柜的处于正常工作状态时，启动所有储能变流器以及所有并离网切换柜。

对于图7B所示的储能装置结构，储能装置可以执行如图8B所示的储能装置控制方法来控制，从而实现黑启动，具体地该控制方法主要包括以下步骤：

步骤S8201～S8203与图8A所示的S8101～S8103方法相同，这里不再赘述；

步骤S8204：第三辅助电源从直流母线取电，给监控单元上电，电池控制单元BCU控制DC-DC变换器在直流母线上产生设定频率的电压扰动。

步骤S8205：各个储能变流器连接在同一直流母线上，各个监控单元在直流母线上检测电压扰动，监控单元在接收到设定频率的电压扰动后，监控单元对电压扰动进行解码，监控单元在确定处于黑启动模式且储能变流器对应的并离网切换柜的处于正常工作状态时，启动所有储能变流器以及所有并离网切换柜。

而对于图7C所示的储能装置结构，储能装置可以执行如图8C所示的储能装置控制方法来控制，从而实现黑启动，具体地，该控制方法主要包括以下步骤：

步骤S8301～S8303与图8A所示的S8101～S8103方法相同，这里不再赘述；

步骤S8304：第三辅助电源从直流母线取电，给监控单元上电，电池控制单元BCU控制DC-DC变换器在直流母线上产生设定频率的电压扰动。

步骤S8305：各个储能变流器不连接在同一直流母线上，与DC-DC变换器连接储能变流器在母线上检测电压扰动，在接收到设定频率的电压扰动后，监控单元对电压扰动解码，监控单元在确定处于黑启动模式且储能变流器对应的并离网切换柜的处于正常工作状态时，启动储能变流器以及储能变流器对应的并离网切换柜。

步骤S8306：并离网切换柜通过电网母线通知其他并离网切换柜，进入黑启动模式。

基于同一发明构思，本申请实施例提供一种光伏系统，参阅图9所示，所述光伏系统包括：多个光伏组件、直流转直流DC-DC变换器、直流转交流DC-AC变换器、控制模块以及上述实施例所限定的储能装置；

所述多个光伏组件与所述DC-DC变换器连接，所述多个光伏组件用于将所述光能转换为第一直流电，并输出给DC-DC变换器；所述DC-DC变换器分别与DC-AC变换器和储能装置连接，所述DC-DC变换器用于将所述第一直流电转换为第二直流电，并将所述第二直流电分别输出给所述DC-AC变换器和所述储能装置；所述储能装置与所述控制模块连接，所述储能装置用于为所述控制模块供电；所述DC-AC变换器用于将所述第二直流电转换为第一交流电，并将所述第一交流电输出；所述控制模块分别与所述DC-DC变换器以及DC-AC变换器连接，所述控制模块用于控制所述DC-DC变换器和DC-AC变换器的工作状态。作为一种可能的实施方式，所述控制模块还用于控制所述储能装置的工作状态。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种储能装置，其特征在于，所述储能装置用于向电网供电，所述储能装置包括：多个电池簇、多个变换单元、启动单元以及控制器；其中，所述电网用于给所述控制器供电，所述控制器中包括多个控制单元，所述多个电池簇分别与所述多个控制单元以及所述多个变换单元一一对应，每个电池簇与对应的变换单元连接；每个电池簇中包括：电池组以及控制开关；每个变换单元包括：直流转直流DC-DC变换器，每个DC-DC变换器连接到直流母线；

所述启动单元，用于：在接收到启动信号后，控制所述多个电池簇中至少一个电池簇中的控制开关闭合，以启动所述至少一个电池簇对应的控制单元；

所述多个控制单元中的任一个控制单元，用于：根据对应的电池簇中的控制开关的状态，确定是否处于黑启动模式，所述黑启动模式为所述电网断电后需要使所述电网恢复供电的模式；在确定处于黑启动模式时，控制对应的变换单元中的DC-DC变换器将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放，以使所述直流母线带电。

2.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，每个控制单元中包括：电池管理单元BMU；

所述多个控制单元中的任一个电池管理单元，用于：检测控制单元对应的电池簇中的控制开关的状态，确定是否处于黑启动模式，在控制单元对应的电池簇中的控制开关闭合时，确定处于黑启动模式。

3.根据权利要求2所述的储能装置，其特征在于，每个电池簇中还包括：第一辅助电源；其中，在每个电池簇内，控制开关的第一电极连接第一辅助电源的一端，电池组的第二端连接第一辅助电源的另一端，控制开关的第一电极还与所述启动单元连接，控制开关的第二电极分别与电池组的第一端以及所述启动单元连接，控制开关的控制电极与第一辅助电源连接；

所述多个电池簇中的任一个电池簇中的第一辅助电源，用于：在所述电池簇中的控制开关闭合后，向所述电池簇对应的控制单元中的电池管理单元供电。

4.根据权利要求3所述的储能装置，其特征在于，每个变换单元中还包括：第二辅助电源；所述多个电池簇中的任一个电池簇中的第一辅助电源与电池簇对应的变换单元中的第二辅助电源连接；每个控制单元中包括：电池控制单元BCU；

所述多个电池簇中的任一个电池簇中的第一辅助电源，还用于：启动与所述电池簇对应的变换单元中的第二辅助电源；

所述多个变换单元中的任一个变换单元中的第二辅助电源，用于：向所述电池簇对应的控制单元中的电池控制单元供电；

所述多个控制单元中的任一个电池控制单元，用于：在确定处于黑启动模式时，控制所述电池簇对应的变换单元中的DC-DC变换器将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放，以使所述直流母线带电。

5.根据权利要求4所述的储能装置，其特征在于，每个控制单元中的电池控制单元与电池管理单元，通过如下至少一种方式建立通信：有线局域网LAN、串行总线、控制器局域网络CAN以及电力线载波PLC、通用无线分组业务GPRS、无线网络WIFI、蓝牙、紫蜂以及红外。

6.根据权利要求1-5任一所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括：多个储能变流器PCS，所述多个储能变流器与所述多个变换单元一一对应；

所述多个变换单元中的任一个变换单元与所述多个储能变流器任一个储能变流器，通过直流母线相互连接。

7.根据权利要求6所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括：多个并离网切换柜、多个第三辅助电源以及多个监控单元SCU；所述多个储能变流器分别与多个并离网切换柜、多个第三辅助电源以及多个监控单元SCU一一对应；

所述多个第三辅助电源中的任一个第三辅助电源，用于：从所述直流母线取电，启动储能变流器对应的监控单元；

所述多个控制单元中的任一个电池控制单元，还用于：在确定处于黑启动模式时，控制所述电池簇对应的变换单元中的DC-DC变换器，在所述直流母线上产生设定频率的扰动信号；

所述多个监控单元中的任一个监控单元，用于：检测所述直流母线上的扰动信号以及储能变流器对应的并离网切换柜的工作状态；

在所述直流母线上检测到设定频率的扰动信号且储能变流器对应的并离网切换柜的处于正常工作状态时，启动储能变流器以及储能变流器对应的并离网切换柜。

8.根据权利要求1-7任一所述的储能装置，其特征在于，所述启动单元中包括：按钮开关，所述按钮开关与所述多个电池簇中的任一个或任多个控制开关并联连接。

9.一种光伏系统，其特征在于，所述光伏系统包括：多个光伏组件、直流转直流DC-DC变换器、直流转交流DC-AC变换器、控制模块以及所述权利要求1-8中任一所述的储能装置；

所述多个光伏组件与所述DC-DC变换器连接，所述多个光伏组件用于将所述光能转换为第一直流电，并输出给DC-DC变换器；

所述DC-DC变换器分别与DC-AC变换器和储能装置连接，所述DC-DC变换器用于将所述第一直流电转换为第二直流电，并将所述第二直流电分别输出给所述DC-AC变换器和所述储能装置；

所述储能装置与所述控制模块连接，所述储能装置用于为所述控制模块供电；

所述DC-AC变换器用于将所述第二直流电转换为交流电，并将所述交流电输出；

所述控制模块分别与所述DC-DC变换器以及DC-AC变换器连接，所述控制模块用于控制所述DC-DC变换器和DC-AC变换器的工作状态。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制模块还用于控制所述储能装置的工作状态。

11.一种储能装置控制方法，应用于储能装置，所述储能装置，包括：多个电池簇、多个变换单元、启动单元以及控制器；其特征在于，所述方法包括：

在接收到启动信号后，控制所述多个电池簇中至少一个电池簇中的控制开关闭合，以启动与电池簇对应的控制单元；

根据对应的电池簇中的控制开关的状态，确定是否处于黑启动模式，所述黑启动模式为电网断电后需要使电网恢复供电的模式；

在确定处于黑启动模式时，控制对应的变换单元中的DC-DC变换器，将对应的电池簇中的电池组储存的电能进行释放以使所述直流母线带电。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述储能装置还包括：多个并离网切换柜、多个第三辅助电源以及多个监控单元SCU；所述多个储能变流器分别与多个并离网切换柜、多个第三辅助电源以及多个监控单元SCU一一对应；

所述方法还包括：

检测所述直流母线上的扰动信号以及储能变流器对应的并离网切换柜的工作状态；

在所述直流母线上检测到设定频率的扰动信号且储能变流器对应的并离网切换柜的处于正常工作状态时，启动储能变流器以及储能变流器对应的并离网切换柜。

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