CN114336708A - 储能系统的黑启动方法及储能系统 - Google Patents

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靳银刚
王政
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Abstract

本发明提供一种储能系统的黑启动方法及储能系统，步骤包括：预设各电池管理系统的地址编号，将其中一台电池管理系统设置为主机，其他电池管理系统作为从机；各电池管理系统上电后，所述各电池管理系统发送自身的地址编号帧消息；所述主机检测所述地址编号帧消息，若未检测到任何地址编号帧消息，所述主机控制其对应的控制开关闭合；若检测到有地址编号帧消息，所述主机指定其中一台电池管理系统控制其对应的控制开关闭合。本发明解决了多簇并联电池组同时供电而产生回流问题，避免因回路电流过大而损坏电气设备。

Description

储能系统的黑启动方法及储能系统
技术领域
本发明涉及储能领域，尤其涉及储能系统的黑启动方法及储能系统。
背景技术
户用储能系统通常由电池组、BMS(电池管理系统)、PCS(储能逆变器)、光伏组件或交流市电等部分组成，PCS可通过光伏或市电供电启动工作，并给BMS发送指令，由BMS控制电池主回路继电器闭合，从而实现光伏或市电对电池充电，以及电池对户用负载放电。
在无光伏无市电的离网状态下，PCS无供电电源，无法启动工作，便无法使用电池给户用负载供电，此时需要黑启动操作，让BMS控制电池主回路继电器闭合，由电池电压输出给PCS供电，使整个储能系统可以正常启动工作。
而户用储能系统容量需求大，一般要求多簇电池组进行并联，如果电池簇之间存在电压差，触发黑启动之后，各簇电池BMS主动闭合主回路继电器时，电压高的电池簇会给电压低的电池簇充电，在这个充电回路中，等效电阻为毫欧级，而各簇电池组间的压差可能达到几十伏，从而导致回路电流过大，甚至远超过系统可承受电流能力，损坏电池及电气设备，造成严重的安全事故。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种储能系统的黑启动方法及储能系统，实现黑启动后，各簇并联电池组的主回路不会同时接通，解决因压差而产生的回流问题。
为实现上述目的，本发明提供一种储能系统的黑启动方法，其步骤包括：预设各电池管理系统的地址编号，将其中一台电池管理系统设置为主机，其他电池管理系统作为从机，设置所述从机受所述主机控制；所述各电池管理系统上电后，触发黑启动信号，所述各电池管理系统发送自身的地址编号帧消息；所述主机检测所述地址编号帧消息，若未检测到任何地址编号帧消息，所述主机控制其对应的控制开关闭合，接通所述主机所对应电池组与储能逆变器之间的供电回路；若检测到有地址编号帧消息，所述主机指定其中一台电池管理系统控制其对应的控制开关闭合，接通该电池管理系统所对应电池组与所述储能逆变器之间的供电回路。
优选的，所述各电池管理系统上电后，还自行检测所对应电池组是否有故障，若有故障，则不允许其所对应的控制开关闭合。
优选的，所述主机对检测到的地址编号进行冲突检测，若存在冲突，则禁止有冲突的电池管理系统所对应的控制开关闭合。
优选的，所述冲突检测，包括检测所述地址编号是否与主机自身的地址编号相同，或者是检测是否有多个相同的地址编号。
优选的，所述主机收集所有电池管理系统的电压数据，根据所述电压数据去指定其中一台电池管理系统控制其所对应的控制开关闭合。
优选的，所述主机将所述电压数据进行对比，指定最高电压的电池管理系统控制其所对应的控制开关闭合。
优选的，所述供电回路接通后，所述主机检测是否与所述储能逆变器建立通讯，若无通讯，所述主机控制已闭合的所述控制开关断开，切断所述供电回路。
本发明还提供一种储能系统，包括储能逆变器、黑启动装置和n簇并联的电池组,所述n簇电池组对应n台电池管理系统和n个控制开关，所述电池组通过控制开关连接在直流母线上，所述直流母线连接所述储能逆变器，所述电池管理系统控制所述控制开关的通断，n台所述电池管理系统之间通过CAN总线连接，其中一台电池管理系统作为主机与所述储能逆变器通过CAN总线连接；所述电池管理系统设有地址模块，用于设置地址编号，所述黑启动装置与所述电池管理系统连接，当所述储能逆变器断电后，所述电池管理系统上电，所述黑启动装置向所述电池管理系统发出黑启动信号,其中一台电池管理系统控制相应的控制开关闭合，该台电池管理系统所对应的电池组向所述储能逆变器供电。
优选的，所述控制开关为继电器，所述电池管理系统与所述继电器连接，控制所述继电器的通断。
与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：通过在黑启动后控制只有一簇电池组的供电主回路闭合向储能逆变器供电，解决了多簇并联电池组同时供电而产生回流问题，避免因回路电流过大而损坏电气设备。
附图说明
图1是本发明储能系统的黑启动方法实施例步骤示意图；
图2是本发明储能系统的黑启动方法实施例的进一步示意图；
图3是本发明储能系统的实施例示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，是本发明储能系统的黑启动方法实施例的步骤示意图，其步骤如下：
S10:预设各BMS的地址编号，设置主机和从机，设置从机受主机控制。
S20:各BMS上电后，触发黑启动信号，各BMS发送自身的地址编号帧消息。
S30:主机检测是否有地址编号帧消息，若没有，主机控制其对应的控制开关闭合；若有，主机指定其中一台BMS控制其对应的控制开关闭合。
主机对所有地址编号帧消息进行检测，若未检测到任何地址编号帧消息，判断为无从机，则控制主机对应的控制开关闭合，接通主机所对应电池组与所述PCS之间的供电回路，使PCS启动开始工作；若检测到有地址编号帧消息，判断为有从机，则指定其中一台BMS去控制所对应的控制开关闭合，接通所对应电池组与所述PCS之间的供电回路，由电池组给PCS供电，使整个储能系统可以正常启动工作。
本实施例中，各BMS的地址编号设置为1#、2#、3#……n#，所对应的电池组和控制开关也分别为1#、2#、3#……n#，其中,将1#BMS设置为主机，其他BMS设置为从机。当PCS处于离网状态时，无法启动，没有给BMS发送指令，这时通过人工对BMS进行上电操作，同时触发黑启动信号，黑启动信号可以是人工操作黑启动装置而触发，也可以是随着BMS上电而自动触发，当各BMS接收到黑启动信号，作为从机的BMS不会自行控制其对应的控制开关闭合，而是等待作为主机的1#BMS的指令。此时，各BMS将自身的地址编号帧消息发送到CAN总线上，1#BMS从CAN总线上获取地址编号帧消息进行检测，如果没有检测到有地址编号帧消息，则判断为储能系统仅有单簇电池组或其他簇电池组的BMS存在故障，1#BMS则控制1#控制开关闭合，接通1#电池组与PCS之间的供电回路；如果1#BMS检测到有地址编号信息，则判断为有多簇电池组并联，1#BMS指定其中一台BMS去控制相应的控制开关闭合。因此，在本发明的黑启动方法中，只有一簇电池组对PCS进行供电，不会在黑启动后产生回流问题，且本发明的黑启动方法同时适用于单簇电池组和多簇电池组的储能系统中。
参考图2，是本发明储能系统的黑启动方法实施例的进一步示意图。具体的，在步骤S20中，包括以下步骤：
S21：BMS上电，触发黑启动信号，BMS对电池组自检。
S22：若有故障，禁止有故障电池组对应的控制开关闭合。
S23：若无故障，电池组无故障的BMS发送自身地址编号帧消息。
各BMS先对电池组进行故障检测，无故障的电池组才允许闭合主回路控制开关，从而保护电气设备。
具体的，如图2所示，步骤S30中包括以下步骤：
S31:主机检测是否有地址编号帧消息。1#BMS接收所有地址编号帧消息，并进行检测。
S32:若无从机，主机控制其对应的控制开关闭合。1#BMS未检测到地址编号帧消息，判断为无从机，则接通1#电池组与所述PCS之间的供电回路。
S33:若有从机，检测是否有冲突的地址编号。1#BMS检测到有地址编号帧消息，判断为有从机，则再对所有的地址编号进行是否有重复相同的冲突检测。
S34:若有冲突，禁止有冲突的BMS对应的控制开关闭合。例如检测到有1#地址编号，则与主机自身的地址编号冲突，主机则禁止检测到的1#BMS以及自身所对应的控制开关闭合；或者检测到存在两个3#BMS,主机则禁止这两个3#BMS对应的控制开关闭合，以免当主机指定3#BMS去控制所对应的控制开关闭合时，有两簇电池组的供电主回路同时接通，从而引起回流问题。
S35:主机收集无冲突BMS的电压数据。1#BMS则收集无冲突的所有BMS的电压数据，并进行数据对比。
S36:根据电压数据指定其中一台从机控制其对应的控制开关闭合。在本实施例中，1#BMS首先收集各所有BMS采集的电压数据进行对比，然后指定电压数据最高，既电池组容量最多的一簇电池组进行供电，当该簇电池组供电一段时间，电压数据下降，1#BMS再次重新指定容量最多的另一簇电池组进行供电，从而平衡各电池组的容量状态。
请参考图3，是本发明储能系统的示意图，包括储能逆变器PCS、黑启动装置(图中未示出)和n簇并联的电池组,所述n簇电池组对应n台BMS和n个作为控制开关的继电器k，即1#电池组对应1#BMS和1#继电器，2#电池组对应2#BMS和2#继电器，所述电池组通过继电器K连接在直流母线L上，所述直流母线L连接所述PCS，由所述BMS控制所述继电器K的通断，当继电器K闭合，对应的电池组通过直流母线L向PCS供电，或者光伏或交流市电通过PCS和直流母线向电池组充电。N台所述BMS之间通过CAN2总线连接，从而相互之间可以通信，其中1#BMS作为主机与所述PCS通过CAN1总线连接，由1#BMS与PCS建立通信，接收PCS的相关指令；所有BMS设有地址模块(图中未示出)，用于设置地址编号，1#BMS根据地址编号来区分各从机，从而有针对性的发出指令，所述黑启动装置与所述BMS连接，当所述PCS断电后，所有BMS上电，所述黑启动装置向所述BMS发出黑启动信号,1#BMS向其中一台BMS发送指令，让其控制相应的继电器K闭合，该台BMS所对应的电池组向所述PCS供电。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种储能系统的黑启动方法，其步骤包括：
预设各电池管理系统的地址编号，将其中一台电池管理系统设置为主机，其他电池管理系统作为从机，设置所述从机受所述主机控制；
所述各电池管理系统上电后，触发黑启动信号，所述各电池管理系统发送自身的地址编号帧消息；
所述主机检测所述地址编号帧消息，若未检测到任何地址编号帧消息，所述主机控制其对应的控制开关闭合，接通所述主机所对应电池组与储能逆变器之间的供电回路；若检测到有地址编号帧消息，所述主机指定其中一台电池管理系统控制其对应的控制开关闭合，接通该电池管理系统所对应电池组与所述储能逆变器之间的供电回路。
2.根据权利要求1所述的储能系统的黑启动方法，其特征在于，所述各电池管理系统上电后，还自行检测所对应电池组是否有故障，若有故障，则不允许其所对应的控制开关闭合。
3.根据权利要求1所述的储能系统的黑启动方法，其特征在于，所述主机对检测到的地址编号进行冲突检测，若存在冲突，则禁止有冲突的电池管理系统所对应的控制开关闭合。
4.根据权利要求3所述的储能系统的黑启动方法，其特征在于，所述冲突检测，包括检测所述地址编号是否与主机自身的地址编号相同，或者是检测是否有多个相同的地址编号。
5.根据权利要求1所述的储能系统的黑启动方法，其特征在于，所述主机收集所有电池管理系统的电压数据，根据所述电压数据去指定其中一台电池管理系统控制其所对应的控制开关闭合。
6.根据权利要求5所述的储能系统的黑启动方法，其特征在于，所述主机将所述电压数据进行对比，指定最高电压的电池管理系统控制其所对应的控制开关闭合。
7.根据权利要求1-6任一项所述的储能系统的黑启动方法，其特征在于，所述供电回路接通后，所述主机检测是否与所述储能逆变器建立通讯，若无通讯，所述主机控制已闭合的所述控制开关断开，切断所述供电回路。
8.一种储能系统，包括储能逆变器、黑启动装置和n簇并联的电池组,所述n簇电池组对应n台电池管理系统和n个控制开关，其特征在于，
所述电池组通过控制开关连接在直流母线上，所述直流母线连接所述储能逆变器，所述电池管理系统控制所述控制开关的通断，n台所述电池管理系统之间通过CAN总线连接，其中一台电池管理系统作为主机与所述储能逆变器通过CAN总线连接；
所述电池管理系统设有地址模块，用于设置地址编号，所述黑启动装置与所述电池管理系统连接，当所述储能逆变器断电后，所述电池管理系统上电，所述黑启动装置向所述电池管理系统发出黑启动信号,其中一台电池管理系统控制相应的控制开关闭合，该台电池管理系统所对应的电池组向所述储能逆变器供电。
9.根据权利要求8所述的储能系统，其特征在于，所述控制开关为继电器，所述电池管理系统与所述继电器连接，控制所述继电器的通断。
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