CN115473293A - 储能系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种储能系统及其运行方法，所述储能系统包括储能电池模组，所述储能电池模组包括至少一个储能电池单元；本地管理模组，所述本地管理模组包括至少一个本地管理单元，每个本地管理单元均与对应的储能电池单元相连；传感装置和主控单元，所述主控单元和所述传感装置分别与所述本地管理单元通讯连接，以便所述本地管理单元在接收到所述主控单元发出的关断信号或所述传感装置监测到异常时，控制对应的储能电池单元离线或者降低所述储能系统的对外输出电压。本发明能够对每个储能电池单元进行独立控制，并在紧急情况下可随时自动或手动切断储能系统中的电路，使得储能系统的最大电压输出降低至人体安全电压，确保操作人员不被高压电击。

Description

储能系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种储能系统及其运行方法，属于电池技术领域。
背景技术
由于人们所需的能源都具有很强的时间性和空间性，为了合理利用能源并提高能量的利用率，需要使用一种装置，把一段时期内暂时不用的多余能量通过某种方式收集并储存起来，在使用高峰时再提取使用，或者运往能量紧缺的地方再使用，这种方法就是能量存储。但现有的储能系统往往都是从整体对储能单元进行控制。
有鉴于此，确有必要提出一种储能系统及其运行方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储能系统，能够提高能源利用效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种储能系统，用于存储电力，包括储能电池模组，所述储能电池模组包括至少一个储能电池单元；本地管理模组，所述本地管理模组包括至少一个本地管理单元，每个本地管理单元均与对应的储能电池单元相连；传感装置和主控单元，所述主控单元和所述传感装置分别与所述本地管理单元通讯连接，以便所述本地管理单元在接收到所述主控单元发出的关断信号或所述传感装置监测到异常时，控制对应的储能电池单元离线或者降低所述储能系统的对外输出电压。
作为本发明的进一步改进，所述储能电池模组包括至少两个储能电池单元，且相邻两个储能电池单元之间热插拔连接。
作为本发明的进一步改进，所述传感装置为预警传感器，包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、电量传感器、烟雾传感器或火警传感器。
作为本发明的进一步改进，所述传感装置用于实时监测所述储能电池单元的当前电量和物理状态，并在监测到所述储能电池单元处于异常时将异常信号发送至对应本地管理单元，由所述本地管理单元控制所述储能电池单元离线或者降低所述储能系统的对外输出电压。
作为本发明的进一步改进，所述本地管理模组包括显示器，所述显示器用于显示所述传感装置对每个储能电池单元的监测结果，以便所述本地管理单元根据该监测结果判断传感装置是否监测到异常。
作为本发明的进一步改进，所述本地管理模组包括与主控单元连接的控制器和开关，所述控制器用于接收所述主控单元发出的关断信号并根据该关断信号控制所述开关闭合或打开，使所述储能电池单元离线或者降低所述储能系统的对外输出电压。
作为本发明的进一步改进，所述至少一个储能电池单元相互串联，当任一所述储能电池单元离线时，所述储能系统的对外输出电压降低。
作为本发明的进一步改进，所述至少一个储能电池单元相互并联，当任一所述储能电池单元离线时，所述储能系统的对外输出电压不变。
作为本发明的进一步改进，所述本地管理模组还包括电压调节器件，所述电压调节器件为DC/DC功率转换器。
作为本发明的进一步改进，所述本地管理模组与所述主控单元通过无线网络或者PLC进行通讯连接。
为实现上述目的，本发明提供了一种储能系统的运行方法，应用于如上所述的储能系统，所述储能系统的运行方法主要包括以下步骤：
步骤1，储能电池单元上线，传感装置监测储能电池单元的当前电量和物理状态，并向主控单元和本地管理单元进行反馈；
步骤2，判断主控单元是否向本地管理单元发出关断信号，若否，则进入步骤3；若是，则该本地管理单元判断是否接收到该关断信号，若是，则进入步骤4，否则进入步骤5；
步骤3，主控单元判断储能电池单元的当前电量是否满格，若是，则控制该储能电池单元离线，否则对该储能电池单元进行充电，循环步骤1；
步骤4，本地管理单元控制储能电池单元离线，或者降低所述储能系统的对外输出电压；
步骤5，本地管理单元判断传感装置是否监测到异常，若是，则本地管理单元控制储能电池单元离线，或者降低所述储能系统的对外输出电压。
作为本发明的进一步改进，步骤2包括：手动关断主控单元，使主控单元发出关断信号至相应的本地管理单元。
作为本发明的进一步改进，步骤3具体包括：
若储能电池单元的当前电量小于第一阈值，则对储能电池单元进行充电，直至储能电池单元的当前电量大于或等于第一阈值；
若储能电池单元的当前电量大于或等于第一阈值且小于或等于第二阈值，则判断当前电价，若当前电价小于或等于预设电价，则对储能电池单元进行充电至满格，若当前电价高于预设电价，则对储能电池单元进行充电至当前电量大于或等于第二阈值；
若储能电池单元的当前电量大于或等于第二阈值，则判断当前电价，若当前电价小于或等于预设电价，则对储能电池单元进行充电至满格，若当前电价高于预设电价，则对储能电池单元停止充电。
作为本发明的进一步改进，步骤5中，所述传感装置监测到的异常包括温度异常、电压异常、电流异常和运行环境异常。
本发明的有益效果是：本发明能够对每个储能电池单元进行独立控制，并在紧急情况下可随时自动或手动切断储能系统中的电路，使得储能系统的最大电压输出降低至人体安全电压，确保操作人员不被高压电击。
附图说明
图1是本发明储能系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
如图1所示，本发明揭示了一种储能系统，所述储能系统可以储存多余的热能、动能、电能、势能、化学能等，以改变能量的输出容量、输出地点、输出时间等。在本实施例中，所述储能系统用于存储电能，以合理利用能量并提高能量的利用率。当然，在本发明的其他实施例中，所述储能系统也可以存储其他形式的能源，此处不做详细描述，也不做任何限制。需要进行说明的是，所述储能系统可应用于光伏领域，以接收光伏电站输出的电能并进行存储。
在本发明的具体实施例中，所述储能系统包括储能电池模组、本地管理模组、传感装置和主控单元，所述储能电池模组用于存储电能，并通过所述本地管理模组对所述储能电池模组进行管理，所述本地管理模组可对所述储能电池模组进行开关以及显示所述储能电池模组的状态信息，所述传感装置包括多个与所述本地管理模组相连的传感元件，所述传感装置用于将传感元件采集到的信息汇总至所述本地管理模组和所述主控单元，所述主控单元用于向所述本地管理模组发出控制指令。
在本发明一较佳的实施例中，所述储能电池模组包括至少一个储能电池单元，所述储能电池单元的数量可根据需要进行设置，在此不作限制。可以理解的是，所述储能电池单元彼此之间可以通过串联或并联或串并联的方式进行连接。举例来讲，所述储能电池模组包括m组储能电池组，其中，每组储能电池组均包括n个储能电池单元，每组储能电池组中的储能电池单元彼此之间为串联连接，相邻储能电池组之间为串联或并联连接。相邻储能电池组之间为串联连接时，所述储能电池单元中的任一储能电池单元离线时，所述储能系统的对外输出电压降低；相邻储能电池组之间为并联连接时，所述储能电池单元中的任一储能电池单元离线时，所述储能系统的对外输出电压不变。在本实施例中，所述储能电池单元为锂电池或钠电池，当然，所述储能电池单元也可以是蓄电池或其他种类的电池，只要是能够实现电能储存即可，在此不作限制。
在本发明的另一实施例中，相邻两个储能电池单元之间热插拔连接，以使得任一所述储能电池单元离线后，不会对其他储能电池单元的正常工作造成影响。
所述传感装置为预警传感器，包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、电量传感器、烟雾传感器或火警传感器。所述传感装置具体设置的位置和个数不作限制，所述传感装置可以设置在所述本地管理单元中，也可以设置在所述主控单元中，或是设置在所述储能系统中的任一位置，具体可根据需要进行设置，在此不做任何限制。
在本发明的具体实施例中，所述传感装置用于实时监测所述储能电池单元的当前电量和物理状态，并在监测到所述储能电池单元处于异常时将异常信号发送至对应本地管理单元，由所述本地管理单元控制所述储能电池单元离线或者降低所述储能系统的对外输出电压。
具体地，以温度传感器为例，当温度传感器监测到所述储能电池单元的温度在一定时间内持续或多次超过预设温度时，则判断所述储能电池单元处于温度异常状态。同样地，当电压传感器或电流传感器监测到所述储能电池单元的电压或电流在一定时间内持续或多次超过预设值时，则判断所述储能电池单元处于电压或电流异常状态。当烟雾传感器的受光器检测到来自发光器的光量减少后，光电流降低，则判断所述储能系统处于环境异常状态。在本发明中，其他传感器的结构和工作原理类似，在此不再赘述。
所述本地管理模组包括至少一个本地管理单元，且每个储能电池单元均设有与该储能电池单元相连的本地管理单元，如此设置使得所述储能系统可以对每个储能电池单元进行监测，并进行相应的操作。在本实施例中，所述本地管理单元与所述储能电池单元并联。
所述本地管理模组还包括与所述主控单元连接的控制器和开关，所述开关为电控开关，具体可以是继电器或是其他类型的结构。所述控制器用于接收所述主控单元发出的关断信号并根据该关断信号控制所述开关闭合或打开，使所述储能电池单元离线，或者降低所述储能系统的对外输出电压，或者限制所述储能电池单元的输出电压低于某个值，以此关闭所述储能系统中处于异常状态的元件或装置。特别地，通过降低所述储能系统的对外输出电压能够使得所述储能系统的整体输出功率降低，进而降低所述储能电池单元的温度。当然，可以理解的是，所述本地管理单元也可以通过被动的温度异常信号，即由传感装置发出异常信号，以将所述储能电池单元离线，从而起到保护储能系统的目的。在紧急处理异常事件时，可随时自动切断储能系统内的电路，使得储能系统的最大电压输出降低至人体安全电压，确保操作人员不被高压电击。
进一步地，所述本地管理模组还包括电压调节器件，所述电压调节器件为DC/DC功率转换器。
在本发明的另一实施例中，所述储能系统还包括手动开关，所述手动开关属于物理开关，所述手动开关可以包括用于开断所述储能系统的总开关以及分别控制每个所述储能电池单元的分开关，以确保在所述本地管理模组失效或异常时能够手动对所述储能系统进行关闭，以保障安全性并提升整个储能系统的稳定性。
在本发明的其他实施例中，所述本地管理模组还包括显示器，所述显示器用于显示所述传感装置对每个储能电池单元的监测结果，以便所述本地管理单元根据该监测结果判断传感装置是否监测到异常。所述显示器可供操作人员进行查看，并提供可交互界面供操作人员发出操作指令。优选地，所述本地管理模组与所述主控单元通过无线网络或者PLC进行通讯连接，但不应以此为限制。
所述主控单元和所述传感装置分别与所述本地管理单元通讯连接，以便所述本地管理单元在接收到所述主控单元发出的关断信号或所述传感装置监测到异常时，控制对应的储能电池单元离线或者降低所述储能系统的对外输出电压。
本发明还提供了一种储能系统的运行方法，该方法可应用于储能设备或光伏站，包括但不限于共享充电宝机柜等应用场景，主要包括以下步骤：
步骤1，储能电池单元上线，传感装置监测储能电池单元的当前电量和物理状态，并向主控单元和本地管理单元进行反馈；
步骤2，判断主控单元是否向本地管理单元发出关断信号，若否，则进入步骤3；若是，则该本地管理单元判断是否接收到该关断信号，若是，则进入步骤4，否则进入步骤5；
步骤3，主控单元判断储能电池单元的当前电量是否满格，若是，则控制该储能电池单元离线，否则对该储能电池单元进行充电，循环步骤1；
步骤4，本地管理单元控制储能电池单元离线，或者降低所述储能系统的对外输出电压；
步骤5，本地管理单元判断传感装置是否监测到异常，若是，则本地管理单元控制储能电池单元离线，或者降低所述储能系统的对外输出电压。
以下将对步骤1-5进行详细说明。
在步骤1中，需要特别说明的是，任一所述储能电池单元均可处于离线状态，待所述储能电池单元的电量蓄满即可离线以防止过充，当然，当监测到所述储能电池单元处于异常状态时，本地管理单元也会控制所述储能电池单元离线，待到脱离异常状态后即可重新上线进行蓄能。可以理解的是，当离线的储能电池单元输出后需要重新蓄能时，本地管理单元可控制所述储能电池单元上线。
在步骤2中还包括以下步骤：手动关断主控单元，使主控单元发出关断信号至相应的本地管理单元。
在步骤3中具体包括：
若储能电池单元的当前电量小于第一阈值，则对储能电池单元进行充电，直至储能电池单元的当前电量大于或等于第一阈值；
若储能电池单元的当前电量大于或等于第一阈值且小于或等于第二阈值，则判断当前电价，若当前电价小于或等于预设电价，则对储能电池单元进行充电至满格，若当前电价高于预设电价，则对储能电池单元进行充电至当前电量大于或等于第二阈值；
若储能电池单元的当前电量大于或等于第二阈值，则判断当前电价，若当前电价小于或等于预设电价，则对储能电池单元进行充电至满格，若当前电价高于预设电价，则对储能电池单元停止充电。
在步骤5中，所述传感装置监测到的异常包括温度异常、电压异常、电流异常和运行环境异常。
综上所述，本发明能够对每个储能电池单元进行独立控制，并在紧急情况下可随时自动或手动切断储能系统中的电路，使得储能系统的最大电压输出降低至人体安全电压，确保操作人员不被高压电击。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种储能系统，用于存储电力，其特征在于，包括：
储能电池模组，所述储能电池模组包括至少一个储能电池单元；
本地管理模组，所述本地管理模组包括至少一个本地管理单元，每个本地管理单元均与对应的储能电池单元相连；
传感装置和主控单元，所述主控单元和所述传感装置分别与所述本地管理单元通讯连接，以便所述本地管理单元在接收到所述主控单元发出的关断信号或所述传感装置监测到异常时，控制对应的储能电池单元离线或者降低所述储能系统的对外输出电压。
2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述储能电池模组包括至少两个储能电池单元，且相邻两个储能电池单元之间热插拔连接。
3.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述传感装置为预警传感器，包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、电量传感器、烟雾传感器或火警传感器。
4.根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于：所述传感装置用于实时监测所述储能电池单元的当前电量和物理状态，并在监测到所述储能电池单元处于异常时将异常信号发送至对应本地管理单元，由所述本地管理单元控制所述储能电池单元离线或者降低所述储能系统的对外输出电压。
5.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述本地管理模组包括显示器，所述显示器用于显示所述传感装置对每个储能电池单元的监测结果，以便所述本地管理单元根据该监测结果判断传感装置是否监测到异常。
6.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述本地管理模组包括与主控单元连接的控制器和开关，所述控制器用于接收所述主控单元发出的关断信号并根据该关断信号控制所述开关闭合或打开，使所述储能电池单元离线或者降低所述储能系统的对外输出电压。
7.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于：所述至少一个储能电池单元相互串联，当任一所述储能电池单元离线时，所述储能系统的对外输出电压降低。
8.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于：所述至少一个储能电池单元相互并联，当任一所述储能电池单元离线时，所述储能系统的对外输出电压不变。
9.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述本地管理模组还包括电压调节器件，所述电压调节器件为DC/DC功率转换器。
10.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述本地管理模组与所述主控单元通过无线网络或者PLC进行通讯连接。
11.一种储能系统的运行方法，应用于权利要求1至10中任一项所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统的运行方法主要包括以下步骤：
步骤1，储能电池单元上线，传感装置监测储能电池单元的当前电量和物理状态，并向主控单元和本地管理单元进行反馈；
步骤2，判断主控单元是否向本地管理单元发出关断信号，若否，则进入步骤3；若是，则该本地管理单元判断是否接收到该关断信号，若是，则进入步骤4，否则进入步骤5；
步骤3，主控单元判断储能电池单元的当前电量是否满格，若是，则控制该储能电池单元离线，否则对该储能电池单元进行充电，循环步骤1；
步骤4，本地管理单元控制储能电池单元离线，或者降低所述储能系统的对外输出电压；
步骤5，本地管理单元判断传感装置是否监测到异常，若是，则本地管理单元控制储能电池单元离线，或者降低所述储能系统的对外输出电压。
12.根据权利要求11所述的储能系统的运行方法，其特征在于，步骤2包括：手动关断主控单元，使主控单元发出关断信号至相应的本地管理单元。
13.根据权利要求11所述的储能系统的运行方法，其特征在于，步骤3具体包括：
若储能电池单元的当前电量小于第一阈值，则对储能电池单元进行充电，直至储能电池单元的当前电量大于或等于第一阈值；
若储能电池单元的当前电量大于或等于第一阈值且小于或等于第二阈值，则判断当前电价，若当前电价小于或等于预设电价，则对储能电池单元进行充电至满格，若当前电价高于预设电价，则对储能电池单元进行充电至当前电量大于或等于第二阈值；
若储能电池单元的当前电量大于或等于第二阈值，则判断当前电价，若当前电价小于或等于预设电价，则对储能电池单元进行充电至满格，若当前电价高于预设电价，则对储能电池单元停止充电。
14.根据权利要求11所述的储能系统的运行方法，其特征在于，步骤5中，所述传感装置监测到的异常包括温度异常、电压异常、电流异常和运行环境异常。
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