CN116667498A - 一种储能系统的充电控制方法、装置和储能变流系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能系统的充电控制方法、装置和储能变流系统。所述方法包括：当至少一个电池簇亏电时，获取各电池簇的直流电压；根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电。利用储能变流器的控制充/放电的功能，根据储能系统的电池簇的直流电压情况，调整各储能变流器的运行模式，进而改变亏电电池簇充电的方式，无需使用外加补电工装，简化操作，节省人力物力。
Description
技术领域
本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种储能系统的充电控制方法、装置和储能变流系统。
背景技术
储能系统是电力生产过程中一个重要组成部分。在实际应用中，储能系统，可以在在电网负荷低谷时候，存储多余电能，在负荷用电高峰时候释放电能，调节负荷需求。然而，储能系统中的储能电池箱，常因长期缺少维护或自放电等原因导致电池簇亏电。
目前，应对电池簇亏电的解决办法是做一台补电工装，现场使用柴油发电机带动补电工装给单电池簇充电，对于越多电池簇亏电的情况则需要越大的补电工装。
然而，大规模补电工装，会存在现场操作复杂，需要耗费大量人力物力的缺点。
发明内容
基于上述问题，本发明提供了一种储能系统的充电控制方法、装置和储能变流系统，能够通过调整储能变流器的运行模式，对亏电的电池簇进行充电。
本发明公开了如下技术方案：
本发明第一方面提供一种储能系统的充电控制方法，所述储能系统包括多个电池簇，和与每个电池簇对应连接的储能变流器；
所述方法包括：
当至少一个电池簇亏电时，获取各电池簇的直流电压；
根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电；所述各储能变流器的运行模式用于控制对应的电池簇的充电或放电。
在一种可能的实现方式中，根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电，包括：
当各电池簇的直流电压均大于并网电压时，控制各储能变流器调整为并网模式运行，以从电网取电对亏电电池簇充电；所述并网电压为支持对应的储能变流器并网模式运行的最小交流侧电压对应的直流调制电压。
在一种可能的实现方式中，所述根据各电池簇的电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电，还包括：
当各电池簇的直流电压均小于并网电压，且大于或等于离网电压时，根据多个电池簇的亏电情况，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇充电；所述多个电池簇的亏电情况表征是否有正常电池簇。
在一种可能的实现方式中，所述根据多个电池簇的亏电情况，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇充电，包括：
当至少有一个电池簇正常时，获取亏电电池簇的总需求充电量和正常电池簇的总剩余电量；
在总剩余电量大于总需求充电量时，控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；
获取直流电压最低的电池簇的电压值，得出支持直流电压最低的电池簇对应的储能变流器运行的交流母线电压值；
控制正常电池簇对应的储能变流器调整至离网模式运行，并依据所述交流母线电压值设置交流母线电压；
控制亏电的电池簇对应的储能变流器调整至恒功率模式运行，以利用正常电池簇向亏电的电池簇充电，直至亏电电池簇的直流电压达到并网电压；
控制各储能变流器调整为并网模式运行，以从电网取电对亏电电池簇充电。
在一种可能的实现方式中，获取亏电电池簇的总需求充电量和正常电池簇的总剩余电量之后，所述方法还包括：
若总需求充电量大于总剩余电量，则控制各正常电池簇对应的储能变流器并网模式运行，以从电网取电对正常电池簇充电，直至总剩余电量大于总需求充电量。
在一种可能的实现方式中，所述根据多个电池簇的亏电情况，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇充电，还包括：
若各电池簇均亏电时，控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；
确定任一电池簇作为目标电池簇；
利用其他电池簇的总电量对目标电池簇进行充电，直至所述目标电池簇的直流电压达到并网电压；
控制目标储能变流器切换至并网模式运行，以从电网取电对目标电池簇充电，以将目标电池簇变为正常电池簇；所述目标储能变流器为所述目标电池簇对应的储能变流器；
控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；
获取直流电压最低的电池簇的电压值，得出支持直流电压最低的电池簇对应的储能变流器运行的交流母线电压值；
控制目标储能变流器调整至离网模式运行，并依据所述交流母线电压值设置交流母线电压；
控制亏电的电池簇对应的储能变流器调整至恒功率模式运行，以利用正常电池簇向亏电的电池簇充电，直至亏电电池簇的直流电压达到并网电压；
控制各储能变流器调整为并网模式运行，向电网取电对亏电电池簇进行充电。
在一种可能的实现方式中，所述从各电池簇中，确定任一电池簇作为目标电池簇，包括：
确定当前电量最高的电池簇作为目标电池簇。
在一种可能的实现方式中，利用其他电池簇的总电量对目标电池簇进行充电，直至所述目标电池簇的直流电压达到并网电压，包括：
控制目标储能变流器调整为跑恒功率模式，其余电池簇对应的储能变流器调整为离网模式运行，以利用其余电池簇对目标电池簇充电，直至所述目标电池簇的直流电压达到并网电压。
本发明第二方面提供一种储能系统的充电控制装置，所述储能系统包括：多个电池簇；
所述装置包括：
获取单元，用于当至少一个电池簇亏电时，获取各电池簇的直流电压；
控制单元，用于根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电；所述各储能变流器的运行模式用于控制对应的电池簇的充电或放电。
本发明第三方面提供一种储能变流系统，包括：多个电池簇、储能变流器和控制模块；每个电池簇与一个储能变流器的直流侧连接；
所述控制模块，用于当至少一个电池簇亏电时，获取各电池簇的直流电压；根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电；所述各储能变流器的运行模式用于控制对应的电池簇的充电或放电。
在一种可能的实现方式中，所述储能变流器的交流侧通过变压器连接电网。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种储能系统的充电控制方法，当至少一个电池簇亏电时，获取各电池簇的直流电压；根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电。利用储能变流器的控制充/放电的功能，根据储能系统的电池簇的直流电压情况，调整各储能变流器的运行模式，进而改变亏电电池簇充电的方式，无需使用外加补电工装，简化操作，节省人力物力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的应用场景示意图；
图2为本发明实施例提供的多机并联的组串式储能系统的结构图；
图3为本发明实施例提供的另一种机并联的组串式储能系统的结构图；
图4为本发明实施例提供的一种储能系统的充电控制方法流程图；
图5为本发明实施例提供的应用储能系统的充电控制方法进行充电的过程示意图；
图6为本发明实施例提供的部分电池亏电的充电过程示意图；
图7为本发明实施例提供的全部电池亏电的充电过程示意图；
图8为本发明实施例提供的储能系统的充电控制方法流程图；
图9为本发明实施例提供一种储能系统的充电控制装置；
图10为本发明实施例提供一种储能变流系统结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。
正如前文所述，储能系统在微电网中，可以在负荷低谷时候，存储多余电能，在负荷用电高峰时候释放电能，调节负荷需求。然而，储能系统中的储能电池箱，常因长期缺少维护或自放电等原因导致电池簇亏电。
电池簇亏电的主要原因：
1、当单个电池簇故障后退出运行，长时间无人维护，系统不投入该电池簇，长时间没有进行充电导致该电池簇严重亏电，此时由于储能变流器PCS直流侧电池电压过低，在并网交流测有电的情况下储能变流器PCS将无法正常起机运行。
2、储能电池箱放空后长期离网或者电池箱并网前存储时间过长，此情况下电池自放电导致电池箱大部分电池簇都亏电，电池簇电压无法达到PCS并网运行电压。
目前，应对电池簇亏电的解决办法是做一台补电工装，现场使用柴油发电机带动补电工装给单电池簇充电，对于越多电池簇亏电的情况则需要越大的补电工装。然而，大规模补电工装，会存在现场操作复杂，需要耗费大量人力物力的缺点。
有鉴于此，本发明实施例提供一种储能系统的充电控制方法、装置和储能变流系统。为了便于理解本申请实施例提供的储能系统的充电控制方法，下面将结合图1所示的场景示例进行说明。其中，图1为本发明实施例提供的一种场景示例的示意图。该方法可以应用于终端设备101中。
储能系统包括多个电池簇BT1～BTn，与多个电池簇对应连接的储能变流器PCS1～PCSn。终端设备101从电池管理单元BMS获取电池簇的亏电情况，当至少一个电池簇亏电时，终端设备101获取各电池簇的直流电压；根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电。各储能变流器的运行模式用于控制对应的电池簇的充电或放电。该方法利用储能变流器的控制充/放电的功能，根据储能系统的电池簇的直流电压情况，调整各储能变流器的运行模式，进而对亏电电池簇充电。无需使用外加补电工装，简化操作，节省人力物力。
本领域技术人员可以理解，图1所示的框架示意图仅是本申请的实施方式可以在其中得以实现的一个示例。本发明实施方式的适用范围不受到该框架任何方面的限制。
为了便于理解，首先对本发明实施例提供的储能系统框架进行介绍。
图2为本发明实施例提供的多机并联的组串式储能系统的结构图，如图1所示，该系统包括：储能电池箱，储能电池箱包括多个电池簇BT1～BTn，电池簇BT1～BTn分别对应连接的储能变流器PCS1～PCSn的直流侧；储能变流器PCS1～PCSn的交流侧连接汇流柜BCP，汇流柜BCP输出端经过交流侧负荷开关QS1连接中压变压器低压侧。
图3本发明实施例提供的多机并联的组串式储能系统的结构图，在图2的基础上进行拓展，如图3所示，该系统包括：多个电池箱子阵，每个储能子阵包含多个储能电池箱，共用一个中压变压器。每个储能电池箱包括多个电池簇BT1～BTn，储能变流器PCS1～PCSn，汇流柜BCP。汇流柜BCP输出端经过交流侧负荷开关QS1连接中压变压器低压侧。每个电池簇搭配一个储能变流器使用，储能变流器的交流测在汇流柜汇流输出到中压变压器低压侧。
图4为本发明实施例提供的一种储能系统的充电控制方法流程图。如图4所示，该方法可以应用于储能系统的控制器。如图4所示该方法包括：
S410、当至少一个电池簇亏电时，获取各电池簇的直流电压。
可以从电池管理单元BMS获取各电池簇的亏电情况和直流电压。
S420、根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电。各储能变流器的运行模式用于控制对应的电池簇的充电或放电。
储能变流器作为储能系统和电网能量交换的接口，具有控制充/放电的功能，储能变流器的运行模式包括：离网模式VSG、并网模式和恒定功率模式等。
本发明实施例利用储能变流器的控制充/放电的功能，根据储能系统的电池簇的直流电压情况，调整各储能变流器的运行模式，进而改变亏电电池簇充电的方式。
基于电池簇的直流电压情况不同，本发明实施例提供如下用于对亏电电池簇充电的充电策略：
第一阶段充电策略：当各电池簇的直流电压均大于或等于并网电压时，向电网取电对亏电电池簇充电；
第二阶段充电策略：当各电池簇的直流电压均小于并网电压，且大于或等于离网电压时，利用正常电池簇对应的储能变流器的离网模式运行，以利用正常电池簇对亏电电池簇充电，无需外加补电工装。
当检测到存在亏电电池簇时，依据各电池簇的直流电压判断该储能系统的亏电程度，若各电池簇的直流电压均大于并网电压，则认为亏电程度不严重，可采用第一阶段充电策略，即各储能变流器并网模式运行，向电网取电对亏电电池簇进行充电。
若各电池簇的直流电压均小于并网电压，且大于离网电压，则认为亏电程度严重，可采用第二阶段充电策略，进一步判断亏电电池簇占比，如只有部分电池簇亏电，则将亏电电池簇作为负载，利用正常电池簇的离网运行模式对亏电电池簇充电；如全分电池簇均亏电，则将全部电池簇的电量冲给任一个电池簇，使该电池簇对应的储能变流器能够以并网模式运行，向电网取电对该电池簇进行充电，直至充电完成，该电池簇变为正常电池簇，此时可认为只有部分电池簇亏电，将亏电电池簇作为负载，利用正常电池簇的离网运行模式对亏电电池簇充电。直到亏电程度不严重时，可采用第一阶段充电策略继续充电。
第一阶段充电策略的具体实现方式，包括：
当各电池簇的直流电压均大于并网电压时，控制各储能变流器调整为并网模式运行，以从电网取电对亏电电池簇充电；所述并网电压为支持对应的储能变流器并网模式运行的最小交流侧电压对应的直流调制电压。
并网模式下，选择并网充电状态，储能逆变器将以设定好的值对蓄电池进行充电。
本发明实施例在储能系统亏电程度较轻的情况下，利用储能变流器并网模式，实现从电网取电对亏电电池簇充电。
图5为本发明实施例提供的应用储能系统的充电控制方法进行充电的过程示意图。如图5所示，电池簇BTx为亏电电池簇，其余电池簇为正常电池簇，亏电电池簇与各正常电池簇的直流电压均大于并网电压，各储能变流器调整为并网模式运行，此时，实现从电网取电对亏电电池簇BTx充电。
第二阶段充电策略的具体实现方式，包括：
当各电池簇的直流电压均小于并网电压，且大于或等于离网电压时，根据多个电池簇的亏电情况，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇充电；所述多个电池簇的亏电情况表征是否有正常电池簇。
实际应用中，第二阶段充电策略对应的亏电情况分为全部电池簇亏电和部分电池簇亏电两种状况。根据各电池簇的亏电情况可以确定是否为全部电池簇亏电。
在一个可能的实现方式中，部分电池簇亏电的充电方法包括A1-A6：
A1：当至少有一个电池簇正常时，获取亏电电池簇的总需求充电量和正常电池簇的总剩余电量；如果总需求充电量大于总剩余电量，则控制各正常电池簇对应的储能变流器并网模式运行，以从电网取电对正常电池簇充电，直至总剩余电量大于总需求充电量；
A2：当总剩余电量大于总需求充电量时，控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；
A3：获取直流电压最低的电池簇的电压值，得出支持直流电压最低的电池簇对应的储能变流器运行的交流母线电压值；
A4：控制正常电池簇对应的储能变流器调整至VSG离网模式运行，并依据所述交流母线电压值设置交流母线电压；
A5：控制亏电的电池簇对应的储能变流器调整至恒功率模式运行，以利用正常电池簇向亏电的电池簇充电，直至亏电电池簇的直流电压达到并网电压；
在A5实现后，各电池簇的直流电压均大于并网电压，可以继续使用第一阶段充电策略进行充电。
A6：控制各储能变流器调整为并网模式运行，以从电网取电对亏电电池簇充电。
本发明实施例在储能系统亏电程度较严重的情况下，正常电池簇(即非亏电电池簇)的储能变流器调成离网模式，将其作为电源，将亏电电池簇作为负载，利用正常电池簇对亏电电池簇充电，减轻亏电程度，进而能够从电网取电对亏电电池簇充电。
图6为本发明实施例提供的部分电池簇亏电的充电过程示意图。如图6所示，电池簇BTx为亏电电池簇，其余电池簇为正常电池簇，如图6中①所示，当总剩余电量大于总需求充电量时，控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态，将正常电池簇的储能变流器以VGS离网模式运行，亏电的电池簇BTx对应的储能变流器PCSx调整至恒功率模式运行，此时，电池簇BTx作为负载，正常电池簇作为电源，实现由正常电池簇向亏电电池簇充电，直到所有的电池簇BT1-BTn的直流电压均大于并网电压；如图6中②所示，各储能变流器PCS1-PCSn并网模式运行，向电网取电给亏电电池簇充电。如图6中③所示，当总剩余电量小于总需求充电量时，先将正常电池簇的储能变流器调整至并网模式运行，从电网取电给正常电池簇充电，直到正常电池簇总剩余电量大于总需求充电量，然后再执行①到②。
在一个可能的实现方式中，全部电池簇亏电的充电方法包括B1-B9：
B1：若各电池簇均亏电时，控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；
B2：确定任一电池簇作为目标电池簇；
在一个优选的实现方式中，从各电池簇中，确定当前电量最高的电池簇作为目标电池簇。
B3：利用其他电池簇的总电量对目标电池簇进行充电，直至所述目标电池簇的直流电压达到并网电压；
在一种可能的实现方式中，B3包括：控制目标储能变流器调整为跑恒功率模式，其余电池簇对应的储能变流器调整为离网模式运行，以利用其余电池簇对目标电池簇充电，直至所述目标电池簇的直流电压达到并网电压。
B4：控制目标储能变流器切换至并网模式运行，以从电网取电对目标电池簇充电，以将目标电池簇变为正常电池簇；所述目标储能变流器为所述目标电池簇对应的储能变流器；此时正常电池簇的电量Qs大于所有亏电电池簇总需求充电量Qx。
在B4实现后，储能系统的状态为部分电池簇亏电，可以依据部分电池簇亏电的充电方法进行充电。
B5：控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；
B6：获取直流电压最低的电池簇的电压值，得出支持直流电压最低的电池簇对应的储能变流器运行的交流母线电压值；
B7：控制目标储能变流器调整至离网模式运行，并依据所述交流母线电压值设置交流母线电压；
B8：控制亏电的电池簇对应的储能变流器调整至恒功率模式运行，以利用正常电池簇向亏电的电池簇充电，直至亏电电池簇的直流电压达到并网电压；
在B7实现后，各电池簇的直流电压均大于并网电压，可以继续使用第一阶段充电策略进行充电。
B9：控制各储能变流器调整为并网模式运行，向电网取电对亏电电池簇进行充电。
图7为本发明实施例提供的全部电池簇亏电的充电的过程示意图。如图7所示，在全部电池簇亏电时，先将所有电池簇的电量都充给一个亏电电池簇BTn(如图7中①所示)，具体操作包括被充电的电池簇BTn的储能变流器PCSn调整为恒功率模式，其余电池簇对应的储能变流器调整为离网模式运行，让被充电的电池簇BTn的直流电压达到并网电压，将PCSn调整为并网模式，由电网向并网的电池簇充电(如图7中②所示)，将BTn变为正常电池簇，然后断开负荷开关，控制储能变流器PCSn调整至离网模式运行，其他储能变流器调整为恒功率模式运行，由正常电池簇BTn向其余亏电电池簇充电(如图7中③所示)。
本发明实施例在储能系统亏电程度较严重的情况下，利用所有电池簇的电量支持一个电池簇能够实现并网，进而从电网取电，达到能够给其余电源充电的电量，进而将其作为电源，将亏电电池簇作为负载，利用正常电池簇对亏电电池簇充电，减轻亏电程度，进而能够从电网取电对亏电电池簇充电。
图8为本发明实施例提供的储能系统的充电控制方法流程图。如图8所示，在检测到存在亏电电池簇时，获取各电池簇的直流电压，并判断各电池簇的直流电压是否均大于或等于并网电压，若是，则控制各储能变流器并网运行，对向电网取电对亏电电池簇充电。
若各电池簇的直流电压均小于并网电压，且大于或等于离网电压，进一步判断当前储能系统中的电池簇是否全部亏电，若至少有一个正常电池簇，并且所有正常电池簇的总电量Qs大于所有亏电电池簇需要的总充电量Qx，则将负荷开关断开，控制正常电池簇的储能变流器调整为VSG恒压模式运行，并根据当前直流电压最低的电池簇的直流电压值设定母线电压，控制亏电电池簇恒功率模式运行，以此实现正常电池簇向亏电电池簇充电，直至所有电池簇的直流电压达到并网电压后，控制各储能变流器并网模式运行，向电网取电给亏电电池簇充电。若是所有正常电池簇的总电量Qs小于或等于所有亏电电池簇需要的总充电量Qx，则控制正常电池簇的储能变流器调整为并网模式运行，向电网取电给正常电池簇充电，直至Qs>Qx后，再执行将并网开关断开及后续步骤。
若全部电池簇都亏电，则将各电池簇的电量都充给当前电压最高的电池簇BTx，使其直流电压能够达到并网电压，然后控制电池簇BTx的储能变流器PCSx并网运行，向电网取电给电池簇BTx充电，直至Qs>Qx，此时电池簇BTx变为正常电池簇，执行将并网开关断开及后续步骤。
本发明实施例基于电池簇的直流电压确定亏电程度，基于不同的亏电程度，采用不同的充电策略控制调整各储能变流器的运行模式，进而实现以不同的充电方式对亏电电池簇充电。
图9为本发明实施例提供一种储能系统的充电控制装置，所述储能系统包括：多个电池簇；如图9所示，所述装置包括：
获取单元910，用于当至少一个电池簇亏电时，获取各电池簇的直流电压；
控制单元920，用于根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电；所述各储能变流器的运行模式用于控制对应的电池簇的充电或放电。
本发明实施例利用储能变流器的控制充/放电的功能，根据储能系统的电池簇的直流电压情况，调整各储能变流器的运行模式，进而改变亏电电池簇充电的方式。
在一种可能的实现方式中，所述控制单元920，包括：第一子控制单元，用于当各电池簇的直流电压均大于并网电压时，控制各储能变流器调整为并网模式运行，以从电网取电对亏电电池簇充电；所述并网电压为支持对应的储能变流器并网模式运行的最小交流侧电压对应的直流调制电压。
在一种可能的实现方式中，所述控制单元920，还包括：第二子控制单元，用于当各电池簇的直流电压均小于并网电压，且大于离网电压时，根据多个电池簇的亏电情况，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇充电；所述多个电池簇的亏电情况表征各电池簇是否有正常电池簇；所述离网电压为支持对应的储能变流器并网模式运行的最小交流侧电压对应的直流调制电压。
在一种可能的实现方式中，第二子控制单元，包括：第三子控制单元，用于当至少有一个电池簇正常时，获取亏电电池簇的总需求充电量和正常电池簇的总剩余电量；在总剩余电量大于总需求充电量时，控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；获取直流电压最低的电池簇的电压值，得出支持直流电压最低的电池簇对应的储能变流器运行的交流母线电压值；控制正常电池簇对应的储能变流器调整至离网模式运行，并依据所述交流母线电压值设置交流母线电压；控制亏电的电池簇对应的储能变流器调整至恒功率模式运行，以利用正常电池簇向亏电的电池簇充电，直至亏电电池簇的直流电压达到并网电压；控制各储能变流器调整为并网模式运行，以从电网取电对亏电电池簇充电。
在一种可能的实现方式中，第三子控制单元，还用于若总需求充电量大于总剩余电量，则控制各正常电池簇对应的储能变流器并网模式运行，以从电网取电对正常电池簇充电，直至总剩余电量大于总需求充电量。
在一种可能的实现方式中，第二子控制单元，包括：第四子控制单元，用于若各电池簇均亏电时，控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；确定任一电池簇作为目标电池簇；利用其他电池簇的总电量对目标电池簇进行充电，直至所述目标电池簇的直流电压达到并网电压；控制目标储能变流器切换至并网模式运行，以从电网取电对目标电池簇充电，以将目标电池簇变为正常电池簇；所述目标储能变流器为所述目标电池簇对应的储能变流器；控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；获取直流电压最低的电池簇的电压值，得出支持直流电压最低的电池簇对应的储能变流器运行的交流母线电压值；控制目标储能变流器调整至离网模式运行，并依据所述交流母线电压值设置交流母线电压；控制亏电的电池簇对应的储能变流器调整至恒功率模式运行，以利用正常电池簇向亏电的电池簇充电，直至亏电电池簇的直流电压达到并网电压；控制各储能变流器调整为并网模式运行，向电网取电对亏电电池簇进行充电。
在一种可能的实现方式中，第四子控制单元，具体用于确定当前电量最高的电池簇作为目标电池簇。
在一种可能的实现方式中，第四子控制单元，具体用于控制目标储能变流器调整为跑恒功率模式，其余电池簇对应的储能变流器调整为离网模式运行，以利用其余电池簇对目标电池簇充电，直至所述目标电池簇的直流电压达到并网电压。
图10为本发明实施例提供一种储能变流系统结构图。如图10所示，该系统包括：多个电池簇、储能变流器和控制模块；每个电池簇与一个储能变流器的直流侧连接；
所述控制模块，用于当至少一个电池簇亏电时，获取各电池簇的直流电压；根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电；所述各储能变流器的运行模式用于控制对应的电池簇的充电或放电。
本发明实施例利用储能变流器的控制充/放电的功能，根据储能系统的电池簇的直流电压情况，调整各储能变流器的运行模式，进而改变亏电电池簇充电的方式。
在一个可能的实现方式中，所述储能变流器的交流侧通过变压器连接电网。
在一种可能的实现方式中，所述控制模块，包括：第一子控制模块，用于当各电池簇的直流电压均大于并网电压时，控制各储能变流器调整为并网模式运行，以从电网取电对亏电电池簇充电；所述并网电压为支持对应的储能变流器并网模式运行的最小交流侧电压对应的直流调制电压。
在一种可能的实现方式中，所述控制模块，还包括：第二子控制模块，用于当各电池簇的直流电压均小于并网电压，且大于离网电压时，根据多个电池簇的亏电情况，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇充电；所述多个电池簇的亏电情况表征各电池簇是否有正常电池簇；所述离网电压为支持对应的储能变流器并网模式运行的最小交流侧电压对应的直流调制电压。
在一种可能的实现方式中，第二子控制模块，包括：第三子控制模块，用于当至少有一个电池簇正常时，获取亏电电池簇的总需求充电量和正常电池簇的总剩余电量；在总剩余电量大于总需求充电量时，控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；获取直流电压最低的电池簇的电压值，得出支持直流电压最低的电池簇对应的储能变流器运行的交流母线电压值；控制正常电池簇对应的储能变流器调整至离网模式运行，并依据所述交流母线电压值设置交流母线电压；控制亏电的电池簇对应的储能变流器调整至恒功率模式运行，以利用正常电池簇向亏电的电池簇充电，直至亏电电池簇的直流电压达到并网电压；控制各储能变流器调整为并网模式运行，以从电网取电对亏电电池簇充电。
在一种可能的实现方式中，第三子控制模块，还用于若总需求充电量大于总剩余电量，则控制各正常电池簇对应的储能变流器并网模式运行，以从电网取电对正常电池簇充电，直至总剩余电量大于总需求充电量。
在一种可能的实现方式中，第二子控制模块，包括：第四子控制模块，用于若各电池簇均亏电时，控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；确定任一电池簇作为目标电池簇；利用其他电池簇的总电量对目标电池簇进行充电，直至所述目标电池簇的直流电压达到并网电压；控制目标储能变流器切换至并网模式运行，以从电网取电对目标电池簇充电，以将目标电池簇变为正常电池簇；所述目标储能变流器为所述目标电池簇对应的储能变流器；控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；获取直流电压最低的电池簇的电压值，得出支持直流电压最低的电池簇对应的储能变流器运行的交流母线电压值；控制目标储能变流器调整至离网模式运行，并依据所述交流母线电压值设置交流母线电压；控制亏电的电池簇对应的储能变流器调整至恒功率模式运行，以利用正常电池簇向亏电的电池簇充电，直至亏电电池簇的直流电压达到并网电压；控制各储能变流器调整为并网模式运行，向电网取电对亏电电池簇进行充电。
在一种可能的实现方式中，第四子控制模块，具体用于确定当前电量最高的电池簇作为目标电池簇。
在一种可能的实现方式中，第四子控制模块，具体用于控制目标储能变流器调整为跑恒功率模式，其余电池簇对应的储能变流器调整为离网模式运行，以利用其余电池簇对目标电池簇充电，直至所述目标电池簇的直流电压达到并网电压。
在实际应用中，所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
需要注意，本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要说明的是，尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本发明的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (11)
1.一种储能系统的充电控制方法，其特征在于，所述储能系统包括多个电池簇，和与每个电池簇对应连接的储能变流器；
所述方法包括：
当至少一个电池簇亏电时，获取各电池簇的直流电压；
根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电；所述各储能变流器的运行模式用于控制对应的电池簇的充电或放电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电，包括：
当各电池簇的直流电压均大于或等于并网电压时，控制各储能变流器调整为并网模式运行，以从电网取电对亏电电池簇充电；所述并网电压为支持对应的储能变流器并网模式运行的最小交流侧电压对应的直流调制电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各电池簇的电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇进行充电，还包括：
当各电池簇的直流电压均小于并网电压，且大于或等于离网电压时，根据多个电池簇的亏电情况，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇充电；所述多个电池簇的亏电情况表征是否有正常电池簇。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据多个电池簇的亏电情况，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇充电，包括：
当至少有一个电池簇正常时，获取亏电电池簇的总需求充电量和正常电池簇的总剩余电量；
在总剩余电量大于总需求充电量时，控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；
获取直流电压最低的电池簇的电压值，得出支持直流电压最低的电池簇对应的储能变流器运行的交流母线电压值；
控制正常电池簇对应的储能变流器调整至离网模式运行，并依据所述交流母线电压值设置交流母线电压；
控制亏电的电池簇对应的储能变流器调整至恒功率模式运行，以利用正常电池簇向亏电的电池簇充电，直至亏电电池簇的直流电压达到并网电压；
控制各储能变流器调整为并网模式运行，以从电网取电对亏电电池簇充电。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取亏电电池簇的总需求充电量和正常电池簇的总剩余电量之后，所述方法还包括：
若总需求充电量大于总剩余电量，则控制各正常电池簇对应的储能变流器并网模式运行，以从电网取电对正常电池簇充电，直至总剩余电量大于总需求充电量。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据多个电池簇的亏电情况，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，以对亏电电池簇充电，还包括：
若各电池簇均亏电时，控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；
确定任一电池簇作为目标电池簇；
利用其他电池簇的总电量对目标电池簇进行充电，直至所述目标电池簇的直流电压达到并网电压；
控制目标储能变流器切换至并网模式运行，以从电网取电对目标电池簇充电，以将目标电池簇变为正常电池簇；所述目标储能变流器为所述目标电池簇对应的储能变流器；
控制变压器交流侧负荷开关断开，使储能系统处于离网状态；
获取直流电压最低的电池簇的电压值，得出支持直流电压最低的电池簇对应的储能变流器运行的交流母线电压值；
控制目标储能变流器调整至离网模式运行，并依据所述交流母线电压值设置交流母线电压；
控制亏电的电池簇对应的储能变流器调整至恒功率模式运行，以利用正常电池簇向亏电的电池簇充电，直至亏电电池簇的直流电压达到并网电压；
控制各储能变流器调整为并网模式运行，向电网取电对亏电电池簇进行充电。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述从各电池簇中，确定任一电池簇作为目标电池簇，包括：
确定当前电量最高的电池簇作为目标电池簇。
8.根据权利要求6-7任一项所述的方法，其特征在于，利用其他电池簇的总电量对目标电池簇进行充电，直至所述目标电池簇的直流电压达到并网电压，包括：
控制目标储能变流器调整为跑恒功率模式，其余电池簇对应的储能变流器调整为离网模式运行，以利用其余电池簇对目标电池簇充电，直至所述目标电池簇的直流电压达到并网电压。
9.一种储能系统的充电控制装置，其特征在于，所述储能系统包括：多个电池簇；
所述装置包括：
获取单元，用于当至少一个电池簇亏电时，获取各电池簇的直流电压；
控制单元，用于根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，进而对亏电电池簇进行充电；所述各储能变流器的运行模式用于控制对应的电池簇的充电或放电。
10.一种储能变流系统，其特征在于，包括：多个电池簇、储能变流器和控制模块；每个电池簇与一个储能变流器的直流侧连接；
所述控制模块，用于当至少一个电池簇亏电时，获取各电池簇的直流电压；根据多个电池簇的直流电压，控制调整各电池簇对应的储能变流器的运行模式，进而对亏电电池簇进行充电；所述各储能变流器的运行模式用于控制对应的电池簇的充电或放电。
11.根据权利要求10所述的储能变流系统，其特征在于，所述储能变流器的交流侧通过变压器连接电网。
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|---|---|---|---|---|
| CN118157187A (zh) * | 2024-05-11 | 2024-06-07 | 深圳市清研储能技术有限公司 | 供电系统及供电方法 |
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2023
- 2023-06-09 CN CN202310692080.0A patent/CN116667498A/zh active Pending
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