CN114725966B - 分布式储能系统及分布式储能控制方法 - Google Patents

分布式储能系统及分布式储能控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种分布式储能系统及分布式储能控制方法，可解决电池集中放置的安全问题以及电池荷电状态差异问题。分布式储能系统，包括：能量模块、移相变压器模块；能量模块包括多个并联连接的分布式储能单元，分布式储能单元包括电池包和变流器组合封装的能量块，电池包由多个串联的电芯构成，变流器采用三相两电平结构；移相变压器模块包括移相多绕组变压器副边、移相多绕组变压器原边，移相多绕组变压器副边的单边绕组数目与能量模块中分布式储能单元的数目相同；每个分布式储能单元的能量块一一对应连接于移相多绕组变压器副边中的不同绕组，移相多绕组变压器副边与移相多绕组变压器原边通过磁芯耦合，用于完成升压并网运行或独立离网运行。

Description

分布式储能系统及分布式储能控制方法
技术领域
本申请涉及电力电子控制领域，尤其涉及到一种分布式储能系统及分布式储能控制方法。
背景技术
储能系统是电力生产中“采-发-输-配-用-储”中重要的一环，集中式储能系统采用MW级大功率DC/AC，电池采用电池柜或电池架独立设计并在集装箱内进行集成，然而电池的集中布置一方面在火灾发生时，易扩大火势，另一方面因为温度不平衡使得部分电池无法工作在理想温度下，从而进一步导致电池荷电状态(State of Charge，SOC)差异。
目前采用级联方案(级联方案中，每相由若干个H桥模块级联构成单相能量链，3个单相能量链构成三相系统进行并网)解决电池集中放置安全问题和电池荷电状态(Stateof Charge，SOC)差异问题，但是在该方式下电池电流中存在大比例的二倍频电流波动，使得电池发热并对电池寿命造成影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种分布式储能系统及分布式储能系统控制方法，能够解决电池集中放置的安全问题以及电池荷电状态差异的问题。
为实现上述目的，本申请提供了一种分布式储能系统，所述系统包括：能量模块、移相变压器模块；
所述能量模块包括多个并联连接的分布式储能单元，所述分布式储能单元包括电池包和变流器组合封装的能量块，其中，所述电池包由多个串联的电芯构成，所述变流器采用三相两电平结构；
所述移相变压器模块包括移相多绕组变压器副边、移相多绕组变压器原边，所述移相多绕组变压器副边的单边绕组数目与所述能量模块中所述分布式储能单元的数目相同；
每个所述分布式储能单元的能量块一一对应连接于所述移相多绕组变压。
器副边中的不同绕组，所述移相多绕组变压器副边与所述移相多绕组变压器原边通过磁芯耦合，形成并联运行系统，用于支持完成升压并网运行或独立离网运行。
可选地，所述电池包中串联电芯的数量为30～60节。
可选地，所述变流器中的开关器件采用低压MOSFET并联设计。
可选地，所述系统，还包括：采样模块、控制模块；
所述控制模块包括至少一个集中控制器和多个分布式控制器，所述多个分布式控制器一一部署在所述多个分布式储能单元中，所述采样模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述能量模块连接；
所述采样模块用于采集并网点的三相交流电压和三相交流电流，并将所述三相交流电压和所述三相交流电流发送至所述集中控制器，以使所述集中控制器根据所述三相交流电压和所述三相交流电流计算每个所述分布式储能单元的差异电流指令；
所述分布式控制器与集中控制器连接，用于根据所述差异电流指令输出各个所述分布式储能单元的控制信号，并根据所述控制信号控制所述多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡。
可选地，所述变流器采用三相两电平结构，包括开关管和续流二极管，所述续流二极管连接于所述开关管的集电极和发射极之间，用于在所述开关管关断时为感性负载的电动势提供击穿通路从而避免所述开关管被击穿损坏。
可选地，所述集中控制器，包括：功率计算单元、锁相环单元、电池能量均衡单元、外环控制单元；
所述功率计算单元，用于将所述采集模块采集到的并网点的三相交流电压和三相交流电流相乘得到功率实际值；
所述锁相环单元，用于将所述采集模块采集到的并网点的三相交流电压输出为电网角度；
所述电池能量均衡单元，用于计算所述分布式储能单元的直流电流修正量；
所述外环控制单元，用于计算功率参考值与所述功率实际值的差，并将所述功率参考值与所述功率实际值的差通过比例积分调节器或比例谐振调节器控制输出直流电流指令，根据所述直流电流修正量对所述直流电流指令进行修正，输出每个所述分布式储能单元的差异电流指令。
可选地，所述分布式控制器包括内环控制单元、PWM调制单元，故障检测单元；
所述内环控制单元与所述外环控制单元连接，用于接收所述外环控制单元输出的所述差异电流指令，将所述差异电流指令与直流电流实际值经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制后，输出各个所述分布式储能单元的直流电压，将所述直流电压与所述电网角度经过矩阵变换得到控制信号，其中，所述控制信号为三相电压调制波信号；
所述PWM调制单元与所述内环控制单元连接，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号进行比相调制，控制所述多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡；
所述故障检测单元用于对分布式储能单元进行实时故障检测，并在检测存在故障时向所述集中控制器发送封波停机信号，以使所述集中控制器基于所述封波停机信号实现非全系统运行控制。
可选地，所述集中控制器还包括第一通讯单元，所述分布式控制器还包括第二通讯单元，所述第一通讯单元和所述第二通讯单元用于建立所述集中控制器和所述分布式控制器之间的通讯连接，以使所述所述集中控制器基于所述通讯连接向所述分布式控制器发送控制信号。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种分布式储能控制方法，该方法应用于上述分布式储能系统，包括：
计算采样模块采集的功率参考值与功率实际值的差，经过比例积分调节器或比例谐振调节器调节器控制，输出第一直流电流指令；
根据分布式储能单元数量均分所述第一直流电流指令，得到各个分布式储能单元的第二直流电流指令；
计算采样模块采集的功率参考值与功率实际值的差，经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制，输出第一直流电流指令；
根据分布式储能单元数量均分所述第一直流电流指令，得到各个分布式储能单元的第二直流电流指令；
利用电池能量均衡单元计算各个所述分布式储能单元的直流电流修正量；
外环控制单元根据所述直流电流修正量与所述第二直流电流指令计算各个所述分布式储能单元的差异电流指令；
内环控制单元将所述差异电流指令与直流电流实际值经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制后，输出各个所述分布式储能单元的直流电压，将所述直流电压和锁相环单元输出的电网角度经过矩阵变换得到控制信号，利用PWM调制单元根据所述控制信号进行比相调制，控制所述多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡，其中，所述控制信号为三相电压调制波信号。
优选地，所述利用电池能量均衡单元计算各个所述分布式储能单元的直流电流修正量，包括：
接收各个所述分布式储能单元的电池荷电状态值，并计算所有所述分布式储能单元对应所述电池荷电状态值的电池荷电状态平均值；
对比各个所述电池荷电状态值和所述电池荷电状态平均值，确定各个所述分布式储能单元的电池荷电偏差值；
根据各个所述分布式储能单元的电池荷电偏差值以及功率方向，计算分布式储能单元的直流电流修正量，其中，所述功率方向是根据功率计算单元所计算得到的功率实际值确定的。
本发明提供的一种分布式储能系统及分布式储能控制方法，分布式储能系统包括：能量模块、移相变压器模块；能量模块包括多个并联连接的分布式储能单元，分布式储能单元包括电池包和变流器组合封装的能量块，其中，电池包由多个串联的电芯构成，变流器采用三相两电平结构；移相变压器模块包括移相多绕组变压器副边、移相多绕组变压器原边，移相多绕组变压器副边的单边绕组数目与能量模块中分布式储能单元的数目相同；每个分布式储能单元的能量块一一对应连接于移相多绕组变压器副边中的不同绕组，移相多绕组变压器副边与移相多绕组变压器原边通过磁芯耦合，形成并联运行系统，用于支持完成升压并网运行或独立离网运行。在本申请提供的系统拓扑结构中，分布式能量块通过单个电池包(Pack)和两电平变流器组合，使其具备Pack级SOC均衡能力，可以达到分布式储能单元的电池荷电状态均衡。且通过将电池放置于分布式储能单元中，对电池能量进行分割、隔离，可以解决电池能量集中导致的火灾隐患。此外，通过三相两电平结构与移相变压器结合能够解决H桥级联下电池电流中存在大比例的二倍频电流波动的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施例提供的一种分布式储能系统的拓扑示意图；
图2示出了本发明实施例提供的一种集中控制器控制分布式控制器的结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的一种集中控制器控制分布式控制器的流程示意图；
图4示出了本发明实施例提供的一种分布式储能控制方法的流程示意图；
图5示出了本发明实施例提供的一种分布式储能单元的直流电流修正量计算方法的原理示意图；
图中：
1-采样模块(未示出)；
2-能量模块，21-分布式储能单元，211-能量块，2111-变流器，2112-电池包；
3-控制模块，31-集中控制器，32-分布式控制器，311-功率计算单元，312- 锁相环单元，313-外环控制单元，314-电池能量均衡单元，315-第一通讯单元， 321-PWM调制单元，322-故障检测单元，323-第二通讯单元，324-内环控制单元；
4-移相变压器模块，41-移相多绕组变压器原边，42-移相多绕组变压器副边。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
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。
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合图1、图2描述根据本发明一些实施例的分布式储能系统。
本发明实施例提供了一种分布式储能系统，如图1所示，该分布式储能系统包括：能量模块2、移相变压器模块4；能量模块2包括多个并联连接的分布式储能单元21，分布式储能单元21包括电池包2112和变流器2111组合封装的能量块211，其中，电池包2112由多个串联的电芯构成，变流器2111 采用三相两电平结构；移相变压器模块4包括移相多绕组变压器副边42、移相多绕组变压器原边41，移相多绕组变压器副边42的单边绕组数目与能量模块2中分布式储能单元21的数目相同；每个分布式储能单元21的能量块211 一一对应连接于移相多绕组变压器副边42中的不同绕组，移相多绕组变压器副边42与移相多绕组变压器原边41通过磁芯耦合，形成并联运行系统，用于支持完成升压并网运行或独立离网运行。
现有储能系统包括多个并联连接的电池簇，各个电池簇中均包括多个串联连接的电池包，其中电池包由多个电芯串联，当某个电池簇中有个别电池包失效时，需要在该位置处更换一个新的电池包，此时就会导致该电池簇中出现新旧电池包串联使用的情况，由于新旧电池包的电池荷电状态存在差异，所以串联使用时会导致放电时只能按照电池荷电状态低的电池包放电，充电时只能按照电池荷电状态高的电池包充电，此时系统电池容量不能充分利用，进而影响储能系统的正常运行，因此本申请将单个电池包2112与变流器2111连接封装作为一个单独的能量块211，避免了同一能量集群下的新旧电池混用问题。且变流器2111与电池包2112进行内部连接封装，减少了直流连接路径与线缆，同时，电池散热与功率散热便于采用一体化设计从而使得结构简单。三相两电平相比于三相三电平电路设计简单，体积小，成本较低。
其中，变压器副边采用多绕组设计，以便与分布式储能单元一一连接后并联接入系统，一方面，单个分布式储能系统的功率小，需要多个分布式储能单元接入系统，另一方面，并联连接有利于在单个分布式储能单元发生故障时，将故障了的分布式储能单元切除系统后，系统损失容量小，不影响系统运行，提升系统容错能力。
移相多绕组变压器副边上的分布式储能单元通过不同连接的绕组形成了电压移相效果，从而形成多梯度电压波形来降低电压谐波，对并网侧滤波电感要求大幅度降低。而传统的H桥级联方案中，因为每相由若干个H桥模块级联构成单相能量链，但是单相拓扑结构会使电池电流中存在大比例的二倍频纹波电流，该纹波电流使电池发热并对电池寿命造成影响，虽然可以在储能变流器和电池之间配置滤波器，但是需要配置大参数LC滤波器，不利于产品小型化集成，成本较高，而通过三相结构，可以不需要配置大参数LC滤波器，避免产生二倍频纹波电流。
本申请实施例提供的分布式储能系统，该系统采用分布式设计，将电池能量进行分割，通过多个分布式储能单元实现多机集成形成能量集群，可以防止电池能量集中导致的火灾隐患等安全性问题。此外，通过三相两电平结构与移相变压器结合解决了电池荷电状态差异的问题。
相应的，如图1所示，电池包中串联电芯的数量为30～60节。
相应的，如图1所示，变流器中的开关器件采用低压MOSFET并联设计，可以降低电路和控制的复杂度以及开关损耗，因此实现设备成本下降与整体效率提升。
在具体的应用场景中，如图2所示，分布式储能系统还包括：采样模块1 (图中未示出)、控制模块3；控制模块3包括至少一个集中控制器31和多个分布式控制器32，多个分布式控制器32一一部署在多个分布式储能单元 21中，采样模块1与控制模块3连接，控制模块3与能量模块2连接；采样模块1用于采集并网点的三相交流电压和三相交流电流，并将三相交流电压和三相交流电流发送至集中控制器31，以使集中控制器31根据三相交流电压和三相交流电流计算每个分布式储能单元的差异电流指令；分布式控制器32 与集中控制器31连接，用于根据差异电流指令输出各个分布式储能单元的控制信号，并根据控制信号控制多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡。
其中，如图1所示，并网点可以设置在移相多绕组变压器原边41，以便可以采集本地的三相交流电流，并利用采集到的三相交流电流经过交直轴变换得到直流电流实际值，还可以利用采集到的三相交流电压经过锁相环单元 312得到电网角度。
相应的，如图1所示，变流器2111采用三相两电平结构，包括开关管和续流二极管，续流二极管连接于开关管的集电极和发射极之间，用于在开关管关断时为感性负载的电动势提供击穿通路从而避免开关管被击穿损坏。
相应的，集中控制器31，如图2所示，包括：功率计算单元311、锁相环单元312、外环控制单元313、电池能量均衡单元314；功率计算单元311，用于将采集模块1采集到的并网点的三相交流电压和三相交流电流相乘得到功率实际值；锁相环单元312，用于将采集模块1采集到的并网点的三相交流电压输出为电网角度；电池能量均衡单元314，用于计算分布式储能单元21 的直流电流修正量；外环控制单元313，用于计算功率参考值与功率实际值的差，并将功率参考值与功率实际值的差通过比例积分调节器或比例谐振调节器控制输出直流电流指令，根据直流电流修正量对直流电流指令进行修正，输出每个分布式储能单元的差异电流指令。
相应的，如图2所示，分布式控制器32包括：PWM调制单元321，故障检测单元322，内环控制单元324；内环控制单元324与外环控制单元313连接，用于接收外环控制单元313输出的差异电流指令，将差异电流指令与直流电流实际值经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制后，输出各个分布式储能单元的直流电压，将直流电压与电网角度经过矩阵变换得到控制信号，其中，控制信号为三相电压调制波信号；PWM调制单元321与内环控制单元324连接，用于接收控制信号，并根据根据控制信号进行比相调制，控制多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡；故障检测单元322用于对分布式储能单元21进行实时故障检测，并在检测存在故障时向集中控制器31发送封波停机信号，以使集中控制器31基于封波停机信号实现非全系统运行控制。对于本实施例，根据每个分布式储能单元的电池荷电状态对直流电流指令进行分别的修正以独立的控制各个分布式储能单元，可以解决系统电池荷电状态均衡困难的问题，有效增加电池的使用率。
相应的，如图2所示，集中控制器31还包括第一通讯单元315，分布式控制器32还包括第二通讯单元323，第一通讯单元315和第二通讯单元323 用于建立集中控制器31和分布式控制器32之间的通讯连接，以使集中控制器31基于通讯连接向分布式控制器32发送控制信号。
本发明提供的一种分布式储能控制方法，分布式储能控制方法应用于如图1和图2的分布式储能系统中，参见图3和图4，可包括如下步骤：
101、计算采样模块采集的功率参考值与功率实际值的差，经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制，输出第一直流电流指令。
在具体的应用场景中，在计算采样模块采集的功率参考值与功率实际值的差，经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制，输出第一直流电流指令之前，还包括：如图3所示，接收采样模块在并网点处采集的三相交流电压和三相交流电流，利用功率计算单元将三相交流电压和三相交流电流相乘得到功率实际值(包括有功功率实际值Pm与无功功率实际值Qm)，接收调度中心发出的功率参考值(包括有功功率参考值Pref与无功功率参考值Qref)。
将功率参考值与功率实际值进行做差的逻辑运算后，经过比例积分PI调节器或比例谐振PR调节器控制，输出第一直流电流指令(包括第一有功直流电流指令Idref与第一无功电流指令Iqref)，本申请采用集中与分布结合的控制方法，而第一直流电流指令就是集中控制器下发的控制信号。
102、根据分布式储能单元数量均分第一直流电流指令，得到各个分布式储能单元的第二直流电流指令。
其中，第二电流指令可以表示为第一电流指令除以分布式储能单元数量，将第一电流指令均分到每个分布式储能单元上，得到每个分布式储能单元的第二电流指令，从而可以针对每个分布式储能单元的电池电荷状态进一步对第二电流指令进行电流修正量的叠加调整。
优选的，第二电流指令包括第二有功电流参考值Idref1与第二无功电流参考值Iqref1，其中，第二有功电流参考值Idref1是有功功率参考值与有功功率实际值的差，经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制得到的。同样的，第二无功电流参考值Iqref1是无功功率参考值与无功功率实际值的差，经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制得到的。
103、利用电池能量均衡单元计算各个分布式储能单元的直流电流修正量。
在具体的应用场景中，利用电池能量均衡单元计算各个分布式储能单元的直流电流修正量，如图5所示，实施例步骤具体包括：接收各个分布式储能单元的电池荷电状态值SOC1、SOC2、SOC3...SOCn，并计算所有分布式储能单元对应电池荷电状态值的电池荷电状态平均值SOC_avg；对比各个电池荷电状态值SOC1、SOC2、SOC3...SOCn和电池荷电状态平均值SOC_avg，确定各个分布式储能单元的电池荷电偏差值；根据各个分布式储能单元的电池荷电偏差值以及功率方向，计算分布式储能单元的直流电流修正量Δid1...n，其中，功率方向是通过功率参考值输入到Sign()符号函数确定的(功率参考值包括有功功率参考值与无功功率参考值，如图5所示示出了有功功率参考值 pref)。
根据各个分布式储能单元的电池荷电偏差值以及功率方向，计算分布式储能单元的直流电流修正量Δid1...n。具体的，当功率参考值输入到符号函数中，如果功率参考值为正数，那么输出+1，如果功率参考值为负数，那么输出-1，输出的+1表示功率方向为正，输出的-1表示功率方向为负。
需要说明的是，图3示出了有功部分的第二有功电流参考值Idref1叠加直流电流修正量Δid1...n，同理，对于无功部分的无功电流参考值Iqref1也叠加直流电流修正量Δid1...n，此部分未在图3中示出。
对于本实施例，作为一种可选实施方式，采样模块可采集一组并网点的三相交流电压和三相交流电流，利用这一组数据计算出来的第一直流电流指令对于每个分布式储能单元都是相同的，进一步的，将相同的第一直流电流指令进行均分得到第二直流电流指令，在第二直流电流指令上叠加每个分布式储能单元对应的直流电流修正量，此种方式下，统一采集一组数据使得成本较低。作为另一种可选实施方式，采样模块也可以针对不同副边绕组均进行一组三相交流电压和三相交流电流采集，并分别计算每个副边绕组对应的第一直流电流指令，也就是每个分布式储能单元的第一直流电流指令不同，进一步的，将不同的第一电流指令叠加每个分布式储能单元对应的直流电流修正量，因为不同副边绕组对应的电压相位存在差异，此种方式下，通过分别计算第一直流电流可以提高控制的精确度。在本实施例中，优选第一种实施方式，但并不构成对本申请中技术方案的具体限定。
104、外环控制单元根据直流电流修正量与第二直流电流指令计算各个分布式储能单元的差异电流指令，内环控制单元将差异电流指令与直流电流实际值经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制后，输出各个分布式储能单元的直流电压，将直流电压和锁相环单元输出的电网角度经过矩阵变换得到控制信号，利用PWM调制单元根据控制信号进行比相调制，控制多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡，其中，控制信号为三相电压调制波信号。
其中，差异电流指令是指针对每个分布式储能单元进行单独控制的指令。直流电流实际值是采样模块采集的三相交流电流经过交直轴变换后得到的直流分量，包括：有功直流电流实际值Idfbk与无功直流电流实际值Iqfbk。电网角度是由采样模块采集的三相交流电压输入到锁相环单元后输出的。
借由上述分布式储能控制方法，可首先计算采样模块采集的功率参考值与功率实际值的差，经过比例积分调节器或比例谐振调节器调节器控制，输出第一直流电流指令；之后根据分布式储能单元数量均分第一直流电流指令，得到各个分布式储能单元的第二直流电流指令；然后，利用电池能量均衡单元计算各个分布式储能单元的直流电流修正量；进一步的，外环控制单元根据直流电流修正量与第二直流电流指令计算各个分布式储能单元的差异电流指令，内环控制单元将差异电流指令与直流电流实际值经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制后，输出各个分布式储能单元的直流电压，将直流电压和锁相环单元输出的电网角度经过矩阵变换得到控制信号，利用PWM调制单元根据控制信号进行比相调制，控制多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡，其中，控制信号为三相电压调制波信号。通过本申请中的技术方案，可以达到分布式储能单元的电池荷电状态均衡。且通过将电池放置于分布式储能单元中，对电池能量进行分割、隔离，可以解决电池能量集中导致的火灾隐患。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种分布式储能系统，其特征在于，所述系统包括：能量模块、移相变压器模块；
所述能量模块包括多个并联连接的分布式储能单元，所述分布式储能单元包括电池包和变流器组合封装的能量块，其中，所述电池包由多个串联的电芯构成，所述变流器采用三相两电平结构；
所述移相变压器模块包括移相多绕组变压器副边、移相多绕组变压器原边，所述移相多绕组变压器副边的单边绕组数目与所述能量模块中所述分布式储能单元的数目相同；
每个所述分布式储能单元的能量块一一对应连接于所述移相多绕组变压器副边中的不同绕组，所述移相多绕组变压器副边与所述移相多绕组变压器原边通过磁芯耦合，形成并联运行系统，用于支持完成升压并网运行或独立离网运行；
所述系统还包括采样模块、控制模块，所述控制模块包括至少一个集中控制器，所述集中控制器，包括：功率计算单元、锁相环单元、电池能量均衡单元、外环控制单元；
所述功率计算单元，用于将所述采样模块采集到的并网点的三相交流电压和三相交流电流相乘得到功率实际值；
所述锁相环单元，用于将所述采样模块采集到的并网点的三相交流电压输出为电网角度；
所述电池能量均衡单元，用于计算所述分布式储能单元的直流电流修正量；
所述外环控制单元，用于计算功率参考值与所述功率实际值的差，并将所述功率参考值与所述功率实际值的差通过比例积分调节器或比例谐振调节器控制输出直流电流指令，根据所述直流电流修正量对所述直流电流指令进行修正，输出每个所述分布式储能单元的差异电流指令。
2.根据权利要求1所述的分布式储能系统，其特征在于，所述电池包中串联电芯的数量为30～60节。
3.根据权利要求1所述的分布式储能系统，其特征在于，所述变流器中的开关器件采用低压MOSFET并联设计。
4.根据权利要求1所述的分布式储能系统，其特征在于，所述系统还包括：采样模块、控制模块；
所述控制模块包括至少一个集中控制器和多个分布式控制器，所述多个分布式控制器一一部署在所述多个分布式储能单元中，所述采样模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述能量模块连接；
所述采样模块用于采集并网点的三相交流电压和三相交流电流，并将所述三相交流电压和所述三相交流电流发送至所述集中控制器，以使所述集中控制器根据所述三相交流电压和所述三相交流电流计算每个所述分布式储能单元的差异电流指令；
所述分布式控制器与集中控制器连接，用于根据所述差异电流指令输出各个所述分布式储能单元的控制信号，并根据所述控制信号控制所述多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡。
5.根据权利要求1所述的分布式储能系统，其特征在于，所述变流器采用三相两电平结构，包括开关管和续流二极管，所述续流二极管连接于所述开关管的集电极和发射极之间，用于在所述开关管关断时为感性负载的电动势提供击穿通路从而避免所述开关管被击穿损坏。
6.根据权利要求4所述的分布式储能系统，其特征在于，所述分布式控制器包括内环控制单元、PWM调制单元，故障检测单元；
所述内环控制单元与所述外环控制单元连接，用于接收所述外环控制单元输出的所述差异电流指令，将所述差异电流指令与直流电流实际值经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制后，输出各个所述分布式储能单元的直流电压，将所述直流电压与所述电网角度经过矩阵变换得到控制信号，其中，所述控制信号为三相电压调制波信号；
所述PWM调制单元与所述内环控制单元连接，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号进行比相调制，控制所述多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡；
所述故障检测单元用于对分布式储能单元进行实时故障检测，并在检测存在故障时向所述集中控制器发送封波停机信号，以使所述集中控制器基于所述封波停机信号实现非全系统运行控制。
7.根据权利要求4所述的分布式储能系统，其特征在于，所述集中控制器还包括第一通讯单元，所述分布式控制器还包括第二通讯单元，所述第一通讯单元和所述第二通讯单元用于建立所述集中控制器和所述分布式控制器之间的通讯连接，以使所述集中控制器基于所述通讯连接向所述分布式控制器发送控制信号。
8.一种分布式储能控制方法，其特征在于，所述分布式储能系统控制方法应用于如权利要求1至7中任一项所述的分布式储能系统中，所述方法包括：
计算采样模块采集的功率参考值与功率实际值的差，经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制，输出第一直流电流指令；
根据分布式储能单元数量均分所述第一直流电流指令，得到各个分布式储能单元的第二直流电流指令；
利用电池能量均衡单元计算各个所述分布式储能单元的直流电流修正量；
外环控制单元根据所述直流电流修正量与所述第二直流电流指令计算各个所述分布式储能单元的差异电流指令；
内环控制单元将所述差异电流指令与直流电流实际值经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制后，输出各个所述分布式储能单元的直流电压，将所述直流电压和锁相环单元输出的电网角度经过矩阵变换得到控制信号，利用PWM调制单元根据所述控制信号进行比相调制，控制所述多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡，其中，所述控制信号为三相电压调制波信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用电池能量均衡单元计算各个所述分布式储能单元的直流电流修正量，包括：
接收各个所述分布式储能单元的电池荷电状态值，并计算所有所述分布式储能单元对应所述电池荷电状态值的电池荷电状态平均值；
对比各个所述电池荷电状态值和所述电池荷电状态平均值，确定各个所述分布式储能单元的电池荷电偏差值；
根据各个所述分布式储能单元的电池荷电偏差值以及功率方向，计算分布式储能单元的直流电流修正量，其中，所述功率方向是根据功率计算单元所计算得到的功率实际值确定的。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105576686A (zh) * 2016-02-23 2016-05-11 北京慧峰聚能科技有限公司 利用储能系统平滑微网并网点功率波动的能量管理方法
CN109038629A (zh) * 2018-07-27 2018-12-18 湖南工业大学 微电网混合储能系统功率优化分配方法
CN112698209A (zh) * 2020-12-15 2021-04-23 西安奇点能源技术有限公司 一种电池储能系统soc末端校准方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102447285A (zh) * 2011-10-10 2012-05-09 南方电网科学研究院有限责任公司 一种大容量电池换流器及其控制方法
CN102761269B (zh) * 2012-06-30 2015-11-25 华为技术有限公司 变频器
FR3008248B1 (fr) * 2013-07-04 2016-12-02 Accumulateurs Fixes Methode et systeme de gestion de la charge d'une batterie rechargeable comprenant plusieurs branches d'elements electrochimiques connectes en parallele
JP6798224B2 (ja) * 2016-09-30 2020-12-09 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置、蓄電システム、蓄電装置の状態判定方法
CN206323146U (zh) * 2016-12-08 2017-07-11 珠海清英加德智能装备有限公司 一种电池储能系统
CN108879744B (zh) * 2018-08-01 2019-06-11 国网山东省电力公司青岛供电公司 基于串并联混合储能的能源互联网系统的控制方法
CN109245123B (zh) * 2018-11-07 2022-04-19 威凡智能电气高科技有限公司 一种级联型储能系统多机并联虚拟同步控制系统及方法
CN212750938U (zh) * 2020-07-09 2021-03-19 北京和瑞储能科技有限公司 液流电池系统
CN113794218B (zh) * 2021-10-13 2023-06-13 王勇 一种基于升降压电路的电动车退役电池二次利用系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105576686A (zh) * 2016-02-23 2016-05-11 北京慧峰聚能科技有限公司 利用储能系统平滑微网并网点功率波动的能量管理方法
CN109038629A (zh) * 2018-07-27 2018-12-18 湖南工业大学 微电网混合储能系统功率优化分配方法
CN112698209A (zh) * 2020-12-15 2021-04-23 西安奇点能源技术有限公司 一种电池储能系统soc末端校准方法

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