CN117040103A - 储能系统的双电源供电电路、储能系统及其供电控制方法 - Google Patents

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CN117040103A CN202311003848.5A CN202311003848A CN117040103A CN 117040103 A CN117040103 A CN 117040103A CN 202311003848 A CN202311003848 A CN 202311003848A CN 117040103 A CN117040103 A CN 117040103A
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Abstract

本申请涉及一种储能系统的双电源供电电路、储能系统及其供电控制方法，储能系统包括储能逆变器、电池模组、上位机和储能系统的双电源供电电路。在电网断电时，开关控制模块从第二辅助电源模块取电控制开关模块导通，上位机收到开关控制模块的反馈信息，下发黑启动指令以控制储能逆变器根据黑启动指令执行黑启动；其中，反馈信息用于表征电网断电且开关模块导通。通过双电源的设计，保证电网在离网并网状态下，开关控制模块均可获得供电以导通开关模块，为储能逆变器引入电池模组的供电以实现黑启动的基础。通过以上架构，无需UPS的电路设计，有利于控制黑启动的成本并避免UPS引入的功耗。

Description

储能系统的双电源供电电路、储能系统及其供电控制方法
技术领域
本申请涉及储能技术领域，特别是涉及一种储能系统的双电源供电电路、储能系统及其供电控制方法。
背景技术
黑启动，是指整个系统因故障停运后，系统全部停电(不排除孤立小电网仍维持运行)，处于全“黑”状态，不依赖别的网络帮助，通过系统中具有自启动能力的发电机组启动，带动无自启动能力的发电机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。
因此，储能系统通常需要构建黑启动电路进行黑启动。储能系统由PCS(PowerConversion System，储能逆变器)、BMS(Battery Management System，电池管理系统)、电池模组等组成。其中，电池模组一般是通过开关与电网进行连接，在开关导通时由电网为电池模组进行充电，或由电池模组通过PCS对负载进行供电。因此在离网状态下，需要黑启动操作，让BMS控制开关导通，由电池模组给PCS供电，使整个储能系统正常工作。如申请号为″CN202111661444.6″的申请名称为《储能系统的黑启动方法及储能系统》背景技术记载的，通常是通过BMS控制相应的开关导通，完成黑启动。
目前，储能系统实现黑启动通常是通过UPS((Uninterrupted Power Supply，不间断电源)对BMS进行供电，或者根据电池模组的电量对BMS进行供电，以实现黑启动。但是，使用UPS方案要求UPS具备较大功率，造成较大的黑启动成本。
发明内容
基于此，有必要针对储能逆变器使用UPS方案要求UPS具备较大功率，造成较大的黑启动成本这一不足，提供一种储能系统的双电源供电电路、储能系统及其供电控制方法。
本公开至少一个实施例提供了一种储能系统的双电源供电电路，包括：
开关模块，一开关端连接电池模组，另一开关端作为电池接口连接储逆变器；
第一辅助电源模块，分别连接电网和储能逆变器，用于从电网取电以对外供电；
第二辅助电源模块，分别连接电池接口和储能逆变器，用于通过电池接口取电以对外供电；
开关控制模块，分别连接第一辅助电源模块、第二辅助电源模块以及开关模块，用于从第一辅助电源模块和/或第二辅助电源模块取电，并用于控制开关模块导通或关断。
上述的储能系统的双电源供电电路，包括开关模块、第一辅助电源模块、第二辅助电源模块和开关控制模块。开关模块，一开关端连接电池模组，另一开关端作为电池接口连接储逆变器，第一辅助电源模块分别连接电网和储能逆变器，用于从电网取电以对外供电。第二辅助电源模块分别连接电池接口和储能逆变器，用于通过电池接口取电以对外供电。开关控制模块分别连接第一辅助电源模块、第二辅助电源模块以及开关模块，用于从第一辅助电源模块和/或第二辅助电源模块取电，并用于控制开关模块导通或关断。通过双电源的设计，保证电网在离网并网状态下，开关控制模块均可获得供电以导通开关模块，为储能逆变器引入电池模组的供电以实现黑启动的基础。通过以上架构，无需UPS的电路设计，有利于控制黑启动的成本并避免UPS引入的功耗。
在其中一个实施例中，开关控制模块包括：
监控单元，分别连接第一辅助电源模块和第二辅助电源模块；
BMS单元，分别连接第一辅助电源模块、第二辅助电源模块和监控单元。
在其中一个实施例中，监控单元还用于连接上位机。
在其中一个实施例中，开关模块包括继电器。
在其中一个实施例中，第一辅助电源模块包括开关电源电路；第二辅助电源模块包括开关电源电路。
本公开实施例还提供了一种储能系统，包括：
储能逆变器；
电池模组；
上位机；
以及上述任一实施例的储能系统的双电源供电电路。
上述的储能系统，包括储能逆变器、电池模组、上位机和储能系统的双电源供电电路。储能系统的双电源供电电路包括开关模块、第一辅助电源模块、第二辅助电源模块和开关控制模块。开关模块，一开关端连接电池模组，另一开关端作为电池接口连接储逆变器，第一辅助电源模块分别连接电网和储能逆变器，用于从电网取电以对外供电。第二辅助电源模块分别连接电池接口和储能逆变器，用于通过电池接口取电以对外供电。开关控制模块分别连接第一辅助电源模块、第二辅助电源模块以及开关模块，用于从第一辅助电源模块和/或第二辅助电源模块取电，并用于控制开关模块导通或关断。通过双电源的设计，保证电网在离网并网状态下，开关控制模块均可获得供电以导通开关模块，为储能逆变器引入电池模组的供电以实现黑启动的基础。通过以上架构，无需UPS的电路设计，有利于控制黑启动的成本并避免UPS引入的功耗。
本公开至少一个实施例还提供了一种储能系统的供电控制方法，包括步骤：
在电网断电时，开关控制模块从第二辅助电源模块取电控制开关模块导通；
上位机收到开关控制模块的反馈信息，下发黑启动指令以控制储能逆变器根据黑启动指令执行黑启动；其中，反馈信息用于表征电网断电且开关模块导通。
上述的储能系统的供电控制方法，在电网断电时，开关控制模块从第二辅助电源模块取电控制开关模块导通，上位机收到开关控制模块的反馈信息，下发黑启动指令以控制储能逆变器根据黑启动指令执行黑启动；其中，反馈信息用于表征电网断电且开关模块导通。通过双电源的设计，保证电网在离网并网状态下，开关控制模块均可获得供电以导通开关模块，为储能逆变器引入电池模组的供电以实现黑启动的基础。通过以上架构，无需UPS的电路设计，有利于控制黑启动的成本并避免UPS引入的功耗。
在其中一个实施例中，还包括步骤：
第一辅助电源模块从电网取电；
开关控制模块从第一辅助电源模块取电后，控制开关模块导通。
在其中一个实施例中，在下发黑启动指令以控制储能逆变器根据黑启动指令执行黑启动的过程之后，还包括步骤：
上位机获取电池模组的电量；
根据电量下发控制指令，以调整开关控制模块和储能逆变器的工作状态。
在其中一个实施例中，根据电量下发控制指令，以调整开关控制模块和储能逆变器的工作状态的过程，包括步骤：
在电量低于一级保护值时，控制储能逆变器停止工作；
在电量低于二级保护值时，控制开关控制模块以关断开关模块；其中，一级保护值大于二级保护值。
附图说明
图1为一实施方式的储能系统的双电源供电电路模块结构图；
图2为另一实施方式的储能系统的双电源供电电路模块结构图；
图3为一实施方式的储能系统的供电控制方法流程图；
图4为另一实施方式的储能系统的供电控制方法流程图。
具体实施方式
为了使得本公开的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开的实施例的附图，对本公开的实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的″第一″、″第二″以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。″包括″或者″包含″等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。″连接″或者″相连″等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。″上″、″下″、″左″、″右″等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本公开的实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了部分已知功能和已知部件的详细说明。
本公开实施例提供了一种储能系统的双电源供电电路。
图1为一实施方式的储能系统的双电源供电电路模块结构图，如图1所示，一实施方式的储能系统的双电源供电电路包括：
开关模块100，一开关端连接电池模组，另一开关端作为电池接口连接储逆变器；
第一辅助电源模块101，分别连接电网和储能逆变器，用于从电网取电以对外供电；
第二辅助电源模块102，分别连接电池接口和储能逆变器，用于通过电池接口取电以对外供电；
开关控制模块103，分别连接第一辅助电源模块101、第二辅助电源模块102以及开关模块100，用于从第一辅助电源模块101和/或第二辅助电源模块102取电，并用于控制开关模块100导通或关断。
如图1所示，开关模块100作为受控开关，导通时建立储能逆变器与电池模组的通路，由储能逆变器从电网取电为电池模组充电，或，在电池模组进行放电时，由储能逆变器进行放电处理。
其中，储能逆变器与电池模组的连接处为电池接口，电池接口可对外提供连接接口。在引入开关模块100后，开关模块100与储能逆变器的连接端作为对外的电池接口。
同时，储能逆变器连接电网，根据电网的状态进行并网模式或离网模式的工作状态切换。并网模式下，储能逆变器从电网取电为电池模组充电；在离网模式下，储能逆变器从电池模组取电进行对外工作。
在其中一个实施例中，开关模块100作为受控开关，包括继电器、电子开关或半导体开关等。作为一个较优的实施方式，开关模块100选用继电器，以适应不同电池模组的开关逻辑基础。
其中，开关控制模块103作为开关模块100的控制主体，用于提供开关控制信号以导通或关断开关模块100。需要注意的是，开关控制模块103需要外部供电以进行工作。外部供电来源包括第一辅助电源模块101和/或第二辅助电源模块102。
第一辅助电源模块101连接电网，从电网取电对外供电。如图1所示，第一辅助电源模块101连接电网取电后，为储能逆变器和开关控制模块103供电。
第二辅助电源模块102连接电池接口，在电网离网时，通过电池接口从电池模组取电。如图1所示，第二辅助电源模块102连接电池接口取电后，为储能逆变器和开关控制模块103供电。其中，如图1所示，在开关模块100导通时，第二辅助电源模块102可从电池模组取电，在开关模块100关断时，第二辅助电源模块102的取电来源中断。
在其中一个实施例中，第一辅助电源模块101与第二辅助电源模块102可采用开关电源电路或不间断电源，通过取电对外实现供电。在其中一个实施例中，第一辅助电源模块101包括开关电源电路；第二辅助电源模块102包括开关电源电路，以实现供电结构的轻量化。相比于传统的UPS电源设计，极大地降低供电损耗和电路体积。
在其中一个实施例中，开关控制模块103还用于连接上位机，上位机可通过开关控制模块103，获知第一辅助电源模块101与第二辅助电源模块102的取电状态，以进行相应的信号下发，调整开关控制模块103的工作状态，例如通过开关控制模块103调整开关模块100的导通关断状态等。
在其中一个实施例中，图2为另一实施方式的储能系统的双电源供电电路模块结构图，如图2所示，开关控制模块103包括：
监控单元200，分别连接第一辅助电源模块101和第二辅助电源模块102；
BMS单元201，分别连接第一辅助电源模块101、第二辅助电源模块102和监控单元200。
如图2所示，监控单元200作为控制核心，由第一辅助电源模块101和第二辅助电源模块102供电开始工作。监控单位与上位机通信，并监测第一辅助电源模块101和第二辅助电源模块102的供电状态以汇报给上位机，同时接收上位机的信号以控制BMS单元201。
如图2所示，BMS单元201根据监控单元200的控制，控制开关模块100导通或关断。
在其中一个实施例中，监控单元200包括单片机、DSP处理器或FPGA处理器等。BMS单元201采用电池模组的电池管理系统进行搭建。
基于此，进行储能系统的搭建，一种储能系统，包括：
储能逆变器；
电池模组；
上位机；
以及上面任一公开实施例的储能系统的双电源供电电路。
上述任一公开实施例的储能系统的双电源供电电路，包括开关模块100、第一辅助电源模块101、第二辅助电源模块102和开关控制模块103。开关模块100，一开关端连接电池模组，另一开关端作为电池接口连接储逆变器，第一辅助电源模块101分别连接电网和储能逆变器，用于从电网取电以对外供电。第二辅助电源模块102分别连接电池接口和储能逆变器，用于通过电池接口取电以对外供电。开关控制模块103分别连接第一辅助电源模块101、第二辅助电源模块102以及开关模块100，用于从第一辅助电源模块101和/或第二辅助电源模块102取电，并用于控制开关模块100导通或关断。通过双电源的设计，保证电网在离网并网状态下，开关控制模块103均可获得供电以导通开关模块100，为储能逆变器引入电池模组的供电以实现黑启动的基础。通过以上架构，无需UPS的电路设计，有利于控制黑启动的成本并避免UPS引入的功耗。
基于上述任一公开实施例的储能系统，本公开实施例还提供了一种储能系统的供电控制方法。
图3为一实施方式的储能系统的供电控制方法流程图，如图3所示，一实施方式的储能系统的供电控制方法包括步骤S100和步骤S101：
S100，在电网断电时，开关控制模块103从第二辅助电源模块102取电控制开关模块100导通；
S101，上位机收到开关控制模块103的反馈信息，下发黑启动指令以控制储能逆变器根据黑启动指令执行黑启动；其中，反馈信息用于表征电网断电且开关模块100导通。
其中，电网断电时，需要执行黑启动。开关控制模块103此时只能从第二辅助电源模块102取电，而无法从第一辅助电源模块101取电，这一取电方式转换为反馈信息给到上位机，上位机直接控制储能逆变器执行黑启动。其中，储能逆变器执行黑启动的供电来源为第二辅助电源模块102。
在其中一个实施例中，由监控单元200向上位机上发反馈信息。
在电网断电时，开关控制模块103保持开关模块100导通。第二辅助电源模块102从电池接口获取电池模组的供电，为开关控制模块103、储能逆变器提供供电，由上位机根据指令下发实现黑启动。
在其中一个实施例中，图4为另一实施方式的储能系统的供电控制方法流程图，如图4所示，另一实施方式的储能系统的供电控制方法还包括步骤S200和步骤S201：
S200，第一辅助电源模块101从电网取电；
S201，开关控制模块103从第一辅助电源模块101取电后，控制开关模块100导通。
在电网初始并网或恢复并网后，第一辅助电源模块101从电网取电为储能逆变器、开关控制模块103等供电，开关控制模块103获得供电后，导通开关模块100。作为一个较优的实施方式，开关控制模块103根据上位机的控制，进行开关模块100的导通。开关模块100导通后，在开关控制模块103在接收到上位机的关断控制指令前，保持开关模块100的持续导通。
在其中一个实施例中，如图4所示，在步骤S101中下发黑启动指令以控制储能逆变器根据黑启动指令执行黑启动的过程之后，还包括步骤S202和步骤S203：
S202，上位机获取电池模组的电量；
S203，根据电量下发控制指令，以调整开关控制模块103和储能逆变器的工作状态。
其中，上位机与监控单元200通信，根据BMS单元201获取电池模组的电量的数据，根据电量下发控制指令。调整开关控制模块103和储能逆变器的工作状态，包括调整开关控制模块103控制开关模块100的状态，包括控制开关模块100导通或关断。调整储能逆变器的工作状态，包括控制储能逆变器开始工作、停止工作或黑启动。
在其中一个实施例中，步骤S203中上位机的控制指令表征为单独控制，对开关控制模块103和储能逆变器进行不同的单独控制，根据电量所处的不同电量区间，对开关控制模块103和储能逆变器进行相应独立的控制。
作为一个较优的实施方式，步骤S203中根据电量下发控制指令，以调整开关控制模块103和储能逆变器的工作状态的过程，包括步骤：
在电量低于一级保护值时，控制储能逆变器停止工作；
在电量低于二级保护值时，控制开关控制模块103以关断开关模块100；其中，一级保护值大于二级保护值。
其中，一级保护值为电池模组满电状态的10-20％，优选为10％。
其中，二级保护值为电池模组满电状态的1-10％，优选为5％。
上述任一实施例的储能系统的供电控制方法，在电网断电时，开关控制模块103从第二辅助电源模块102取电控制开关模块100导通，上位机收到开关控制模块103的反馈信息，下发黑启动指令以控制储能逆变器根据黑启动指令执行黑启动；其中，反馈信息用于表征电网断电且开关模块100导通。通过双电源的设计，保证电网在离网并网状态下，开关控制模块103均可获得供电以导通开关模块100，为储能逆变器引入电池模组的供电以实现黑启动的基础。通过以上架构，无需UPS的电路设计，有利于控制黑启动的成本并避免UPS引入的功耗。
对于本公开，还有以下几点需要说明：
(1)本公开的实施例附图只涉及到与本公开的实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或结构的厚度和尺寸被放大。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件″上″或″下″时，该元件可以″直接″位于另一元件″上″或″下″，或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。以上仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种储能系统的双电源供电电路，其特征在于，包括：
开关模块，一开关端连接电池模组，另一开关端作为电池接口连接储逆变器；
第一辅助电源模块，分别连接电网和储能逆变器，用于从所述电网取电以对外供电；
第二辅助电源模块，分别连接所述电池接口和所述储能逆变器，用于通过所述电池接口取电以对外供电；
开关控制模块，分别连接所述第一辅助电源模块、所述第二辅助电源模块以及所述开关模块，用于从所述第一辅助电源模块和/或所述第二辅助电源模块取电，并用于控制所述开关模块导通或关断。
2.根据权利要求1所述的储能系统的双电源供电电路，其特征在于，所述开关控制模块包括：
监控单元，分别连接所述第一辅助电源模块和所述第二辅助电源模块；
BMS单元，分别连接所述第一辅助电源模块、所述第二辅助电源模块和所述监控单元。
3.根据权利要求2所述的储能系统的双电源供电电路，其特征在于，所述监控单元还用于连接上位机。
4.根据权利要求1所述的储能系统的双电源供电电路，其特征在于，所述开关模块包括继电器。
5.根据权利要求1所述的储能系统的双电源供电电路，其特征在于，所述第一辅助电源模块包括开关电源电路；所述第二辅助电源模块包括开关电源电路。
6.一种储能系统，其特征在于，包括：
储能逆变器；
电池模组；
上位机；
以及如权利要求1至5任意一项所述的储能系统的双电源供电电路。
7.一种储能系统的供电控制方法，其特征在于，包括步骤：
在电网断电时，开关控制模块从第二辅助电源模块取电控制开关模块导通；
上位机收到开关控制模块的反馈信息，下发黑启动指令以控制储能逆变器根据所述黑启动指令执行黑启动；其中，所述反馈信息用于表征所述电网断电且所述开关模块导通。
8.根据权利要求7所述的储能系统的供电控制方法，其特征在于，还包括步骤：
第一辅助电源模块从电网取电；
开关控制模块从第一辅助电源模块取电后，控制开关模块导通。
9.根据权利要求7或8所述的储能系统的供电控制方法，其特征在于，在所述下发黑启动指令以控制储能逆变器根据所述黑启动指令执行黑启动的过程之后，还包括步骤：
上位机获取电池模组的电量；
根据所述电量下发控制指令，以调整开关控制模块和储能逆变器的工作状态。
10.根据权利要求7或8所述的储能系统的供电控制方法，其特征在于，所述根据所述电量下发控制指令，以调整开关控制模块和储能逆变器的工作状态的过程，包括步骤：
在所述电量低于一级保护值时，控制所述储能逆变器停止工作；
在所述电量低于二级保护值时，控制所述开关控制模块以关断所述开关模块；其中，所述一级保护值大于所述二级保护值。
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