CN209402164U - 一种基于直流组串调配的调频电池储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电化学储能应用技术领域，具体涉及一种基于直流组串调配的调频电池储能系统，在同等应用和投资的前提下，采用选择适合的锂电池产品和优化配置的调频电池储能系统设计，将整体调频储能系统划分为充电调频储能子系统和放电调频储能子系统两个部分，将蓄电池充电与放电分别在两个子系统中独立进行，避免了调频运行时在一个调频储能系统中频繁进行循环充放电，减少充电、放电来回转换的次数，延长电池寿命，提高系统效率，同时采用以蓄电池组串为控制单元进行动态重组的柔性系统架构，不仪优化了系统配置还降低投资成本，可以有效提高调频储能系统效率和延长储能系统的寿命以及增加投资效益。

Description

一种基于直流组串调配的调频电池储能系统

技术领域

本实用新型属于电化学储能应用技术领域，具体涉及一种基于直流组串调配的调频电池储能系统。

背景技术

大量的分布式电源及新能源电力接入电网给电网频率稳定带来巨大的风险，直接影响电网的稳定、安全运行。电池储能系统参与电网调频是可行的方式之一，受到业界追捧并广泛应用。目前比较适合调频应用的电池储能系统重要采用锂电池为多；其特点是：锂电池寿命期深度充放电循环次数有限，然而，应用于电网(电厂)调频的电池储能系统的运行特点是需要频繁的进行充电和放电，每天平均充放电达到数百次，且每次只有几分钟，这对于充放电次数较少的动力型锂电池来说，是一个巨大的挑战，会严重影响锂电池储能系统的效率和寿命；锂电池的另一个特点是，锂电池一般充电和放电的电流倍率是不一样的，大多为额定充电最大功率是额定放电最大功率的二分之一；如果按照优先的充电与放电分别在两个子系统进行设计，若以放电的电流倍率为准进行配置，充电的电流倍率严重超标，不能满足充电要求；若以充电的电流倍率为准进行配置，就需要增加储能容量增加投资成本；不过采用锂电池的优点是储能系统搭建快捷且技术成熟，具有较好的盈利空间，故此仍是目前优选的选择之一。

由此可知，一个好的调频储能系统的搭建，在同等应用和投资的前提下，需要选择适合的锂电池产品和优化配置的调频电池储能系统设计；如何减少锂电池的反复充放电次数，同时优化系统配置降低投资成本，是提高调频储能系统效率和寿命及投资效益的关键问题。

有效的解决方法之一是将蓄电池充电与放电分别在两个子系统中进行，避免在一个子系统中频繁循环进行充放电，减少充电、放电来回转换的次数，延长电池寿命，提高系统效率。

发明内容

众所周知，调频储能系统主要由锂电池、电池管理系统BMS、储能变流器、变压器及相应的控制和连接配件组合构成，其中锂电池成本约为总成本的一半；由于充电和放电的额定电流倍率不一样，需要按照充电和放电独立配置设计，但是这样配置在调频过程中充电和放电的电量不一致会造成不能均衡持续运行的后果；为了解决上述问题，保障调频储能系统高性价比且可持续、安全运行，考虑优化系统构造和共享电池配置是优选方向之一；为此，本实用新型提出一种基于直流组串调配的调频电池储能系统，主要包括：电网调度终端、电网、电网电力线、电力通信网络、电网AGC终端、调频储能系统控制装置、调频储能系统组网通信线路、充电调频储能子系统变流器、充电储能系统变压器、充电调频储能子系统变流器正极端子、充电调频储能子系统变流器负极端子、放电调频储能子系统变流器、放电储能系统变压器、放电调频储能子系统变流器正极端子、放电调频储能子系统变流器负极端子、充电调频储能子系统变流器正极直流母线、充电调频储能子系统变流器负极直流母线、放电调频储能子系统变流器正极直流母线、放电调频储能子系统变流器负极直流母线、第1蓄电池组串、第1蓄电池组串正极端子、第1蓄电池组串负极端子、第1蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关、第1蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关、第1蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关、第1蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关、第2蓄电池组串、第2蓄电池组串正极端子、第2蓄电池组串负极端子、第2蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关、第2 蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关、第2蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关、第2蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关、第n蓄电池组串、第n蓄电池组串正极端子、第n蓄电池组串负极端子、第n蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关、第n蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关、第n蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关、第n蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关，其特征是：

第1蓄电池组串通过第1蓄电池组串正极端子连接第1蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关，再由第1蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关接入充电调频储能子系统变流器正极直流母线以及充电调频储能子系统变流器正极直流母线接入充电调频储能子系统变流器正极端子，同时第1蓄电池组串通过第1蓄电池组串负极端子连接第1蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关，再由第1蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关接入充电调频储能子系统变流器负极直流母线以及充电调频储能子系统变流器负极直流母线接入充电调频储能子系统变流器负极端子，再由充电调频储能子系统变流器通过充电储能系统变压器连接电网的电网电力线，构成第1蓄电池组串充电的调频储能系统电力路径；

第2蓄电池组串通过第2蓄电池组串正极端子连接第2蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关，再由第2蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关接入充电调频储能子系统变流器正极直流母线以及充电调频储能子系统变流器正极直流母线接入充电调频储能子系统变流器正极端子，同时第2蓄电池组串通过第2蓄电池组串负极端子连接第2蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关，再由第2蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关接入充电调频储能子系统变流器负极直流母线以及充电调频储能子系统变流器负极直流母线接入充电调频储能子系统变流器负极端子，再由充电调频储能子系统变流器通过充电储能系统变压器连接电网的电网电力线，构成第2蓄电池组串充电的调频储能系统电力路径；

第n蓄电池组串通过第n蓄电池组串正极端子连接第n蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关，再由第n蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关接入充电调频储能子系统变流器正极直流母线以及充电调频储能子系统变流器正极直流母线接入充电调频储能子系统变流器正极端子，同时第n蓄电池组串通过第n蓄电池组串负极端子连接第n蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关，再由第n蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关分别接入充电调频储能子系统变流器负极直流母线以及充电调频储能子系统变流器负极直流母线接入充电调频储能子系统变流器负极端子，再由充电调频储能子系统变流器通过充电储能系统变压器连接电网的电网电力线，构成第n蓄电池组串充电的调频储能系统电力路径；

第1蓄电池组串通过第1蓄电池组串正极端子连接第1蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关，再由第1蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关接入放电调频储能子系统变流器正极直流母线以及放电调频储能子系统变流器正极直流母线接入放电调频储能子系统变流器正极端子，同时第1蓄电池组串通过第1蓄电池组串负极端子连接第1蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关，再由第1蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关接入放电调频储能子系统变流器负极直流母线以及放电调频储能子系统变流器负极直流母线接入放电调频储能子系统变流器负极端子，再由放电调频储能子系统变流器通过放电储能系统变压器连接电网的电网电力线，构成第1蓄电池组串放电的调频储能系统电力路径；

第2蓄电池组串通过第2蓄电池组串正极端子连接第2蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关，再由第2蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关接入放电调频储能子系统变流器正极直流母线以及放电调频储能子系统变流器正极直流母线接入放电调频储能子系统变流器正极端子，同时第2蓄电池组串通过第2蓄电池组串负极端子连接第2蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关，再由第2蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关接入放电调频储能子系统变流器负极直流母线以及放电调频储能子系统变流器负极直流母线接入放电调频储能子系统变流器负极端子，再由放电调频储能子系统变流器通过放电储能系统变压器连接电网的电网电力线，构成第2蓄电池组串放电的调频储能系统电力路径；

第n蓄电池组串通过第n蓄电池组串正极端子连接第n蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关，再由第n蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关接入放电调频储能子系统变流器正极直流母线以及放电调频储能子系统变流器正极直流母线接入放电调频储能子系统变流器正极端子，同时第n蓄电池组串通过第n蓄电池组串负极端子连接第n蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关，再由第n蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关接入放电调频储能子系统变流器负极直流母线以及放电调频储能子系统变流器负极直流母线接入放电调频储能子系统变流器负极端子，再由放电调频储能子系统变流器通过放电储能系统变压器连接电网的电网电力线，构成第n蓄电池组串放电的调频储能系统电力路径；

电网调度终端通过电力通信网络连接电网AGC终端，构成电网调频调度控制指令下达的通信链路；

调频储能系统控制装置通过调频储能系统组网通信线路分别连接充电调频储能子系统变流器、放电调频储能子系统变流器、第1蓄电池组串、第1蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关、第1蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关、第1蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关、第1蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关、第2蓄电池组串、第2蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关、第2蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关、第2蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关、第2蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关、第n蓄电池组串、第n 蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关、第n蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关、第n蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关、第n蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关，构成调频储能系统进行调频控制的通信链路；

调频储能系统的特征还在于：整体调频储能系统由充电调频储能子系统和放电调频储能子系统两个部分组成，每个部分调频储能子系统的充放电额定功率≥电网调频需要的功率，且充电调频储能子系统配置的额定储能容量是放电调频储能子系统配置的额定储能容量的N倍，即N＝蓄电池允许的最大放电电流/蓄电池允许的最大充电电流：

充电调频储能子系统配置的额定储能容量＝放电调频储能子系统配置的额定储能容量*N。

所述一种基于直流组串调配的调频电池储能系统，其特征是组成调频储能子系统的蓄电池组串是由蓄电池、电池管理系统BMS及配件连接构成且每一个蓄电池组串的电池的规格及数量和额定容量相等。

所述一种基于直流组串调配的调频电池储能系统，其特征是调频储能系统控制装置主要包括：计算机实时监测控制模块、预置系统程序模块、数据存储电路块模、时钟模块、通信管理模块、电源模块、系统控制总线，其中：

计算机实时监测控制模块通过系统控制总线分别连接预置系统程序模块、数据存储电路块模、时钟模块、通信管理模块、电源模块，构成调频储能管控系统及控制与通信链路；

计算机实时监测控制模块通过通信管理模块连接电力通信网络及电网 AGC终端接受电网调度终端发出的调频功率指令，并通过通信管理模块连接调频储能系统组网通信线路及调频储能系统的设备，构成调频功率分配及调频储能系统监控的控制链路。

本实用新型一种基于直流组串调配的调频电池储能系统，在同等应用和投资的前提下，采用选择适合的锂电池产品和优化配置的调频电池储能系统设计，将整体调频储能系统划分为充电调频储能子系统和放电调频储能子系统两个部分，将蓄电池充电与放电分别在两个子系统中独立进行，避免了调频运行时在一个调频储能系统中频繁进行循环充放电，减少充电、放电来回转换的次数，延长电池寿命，提高系统效率，同时采用以蓄电池组串为控制单元进行动态重组的柔性系统架构，不仅优化了系统配置还降低投资成本，可以有效提高调频储能系统效率和延长储能系统的寿命以及增加投资效益。

附图说明

图1为一种基于直流组串调配的调频电池储能系统的原理示意框图。

图2为调频储能系统控制装置的构成原理示意图。

具体实施方式

作为实施例子，结合附图对一种基于直流组串调配的调频电池储能系统给予说明，但是，本实用新型的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。

如图1所示，一种基于直流组串调配的调频电池储能系统，主要包括：电网调度终端(1)、电网(2)、电网电力线(3)、电力通信网络(4)、电网AGC 终端(5)、调频储能系统控制装置(6)、调频储能系统组网通信线路(7)、充电调频储能子系统变流器(8)、充电储能系统变压器(8c)、充电调频储能子系统变流器正极端子(80)、充电调频储能子系统变流器负极端子(81)、放电调频储能子系统变流器(9)、放电储能系统变压器(9c)、放电调频储能子系统变流器正极端子(90)、放电调频储能子系统变流器负极端子(91)、充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)、充电调频储能子系统变流器负极直流母线 (8b)、放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)、放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)、第1蓄电池组串(11)、第1蓄电池组串正极端子 (11a)、第1蓄电池组串负极端子(11b)、第1蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(811)、第1蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(812)、第1蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(911)、第1蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(912)、第2蓄电池组串(21)、第2蓄电池组串正极端子(21a)、第2 蓄电池组串负极端子(21b)、第2蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(821)、第2蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(822)、第2蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关 (921)、第2蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(922)、第n蓄电池组串(n1)、第n蓄电池组串正极端子(n1a)、第n蓄电池组串负极端子(n1b)、第n蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关 (8n1)、第n蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(8n2)、第n蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(9n1)、第n蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(9n2)，其特征是：

第1蓄电池组串(11)通过第1蓄电池组串正极端子(11a)连接第1 蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(811)，再由第1蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(811)接入充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)以及充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)接入充电调频储能子系统变流器正极端子(80)，同时第1蓄电池组串(11)通过第1蓄电池组串负极端子(11b)连接第1蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(911)，再由第1蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(911)接入充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)以及充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)接入充电调频储能子系统变流器负极端子(81)，再由充电调频储能子系统变流器(8)通过充电储能系统变压器(8c)连接电网(2)的电网电力线(3)，构成第1蓄电池组串(11)充电的调频储能系统电力路径；

第2蓄电池组串(21)通过第2蓄电池组串正极端子(21a)连接第2 蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(821)，再由第2蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(821)接入充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)以及充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)接入充电调频储能子系统变流器正极端子(80)，同时第2蓄电池组串(21)通过第2蓄电池组串负极端子(21b)连接第2蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(921)，再由第2蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(921)接入充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)以及充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)接入充电调频储能子系统变流器负极端子(81)，再由充电调频储能子系统变流器(8)通过充电储能系统变压器(8c)连接电网(2)的电网电力线(3)，构成第2蓄电池组串(21)充电的调频储能系统电力路径；

第n蓄电池组串(n1)通过第n蓄电池组串正极端子(n1a)连接第n 蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(8n1)，再由第n蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(8n1)接入充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)以及充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)接入充电调频储能子系统变流器正极端子(80)，同时第n蓄电池组串(n1)通过第n蓄电池组串负极端子(n1b)连接第n蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(9n1)，再由第n蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(9n1)分别接入充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)以及充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)接入充电调频储能子系统变流器负极端子(81)，再由充电调频储能子系统变流器(8) 通过充电储能系统变压器(8c)连接电网(2)的电网电力线(3)，构成第n蓄电池组串(n1)充电的调频储能系统电力路径；

第1蓄电池组串(11)通过第1蓄电池组串正极端子(11a)连接第1 蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(812)，再由第1蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(812)接入放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)以及放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)接入放电调频储能子系统变流器正极端子(90)，同时第1蓄电池组串(11)通过第1蓄电池组串负极端子(11b)连接第1蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(912)，再由第1蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(912)接入放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)以及放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)接入放电调频储能子系统变流器负极端子(91)，再由放电调频储能子系统变流器(9)通过放电储能系统变压器(9c)连接电网(2)的电网电力线(3)，构成第1蓄电池组串(11)放电的调频储能系统电力路径；

第2蓄电池组串(21)通过第2蓄电池组串正极端子(21a)连接第2 蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(822)，再由第2蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(822)接入放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)以及放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)接入放电调频储能子系统变流器正极端子(90)，同时第2蓄电池组串(21)通过第2蓄电池组串负极端子(21b)连接第2蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(922)，再由第2蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(922)接入放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)以及放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)接入放电调频储能子系统变流器负极端子(91)，再由放电调频储能子系统变流器(9)通过放电储能系统变压器(9c)连接电网(2)的电网电力线(3)，构成第2蓄电池组串(21)放电的调频储能系统电力路径；

第n蓄电池组串(n1)通过第n蓄电池组串正极端子(n1a)连接第n 蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(8n2)，再由第n蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(8n2)接入放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)以及放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)接入放电调频储能子系统变流器正极端子(90)，同时第n蓄电池组串(n1)通过第n蓄电池组串负极端子(n1b)连接第n蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(9n2)，再由第n蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(9n2)接入放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)以及放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)接入放电调频储能子系统变流器负极端子(91)，再由放电调频储能子系统变流器(9)通过放电储能系统变压器(9c)连接电网(2)的电网电力线(3)，构成第n蓄电池组串(n1)放电的调频储能系统电力路径；

电网调度终端(1)通过电力通信网络(4)连接电网AGC终端(5)，构成电网调频调度控制指令下达的通信链路；

调频储能系统控制装置(6)通过调频储能系统组网通信线路(7)分别连接充电调频储能子系统变流器(8)、放电调频储能子系统变流器(9)、第1 蓄电池组串(11)、第1蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(811)、第1蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(812)、第1蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(911)、第1蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(912)、第2蓄电池组串(21)、第2蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(821)、第2蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(822)、第2蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(921)、第2蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(922)、第n蓄电池组串(n1)、第n蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(8n1)、第n蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(8n2)、第n蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(9n1)、第n蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(9n2)，构成调频储能系统进行调频控制的通信链路；

调频储能系统的特征还在于：整体调频储能系统由充电调频储能子系统和放电调频储能子系统两个部分组成，每个部分调频储能子系统的充放电额定功率≥电网调频需要的功率，且充电调频储能子系统配置的额定储能容量是放电调频储能子系统配置的额定储能容量的N倍，即：N＝蓄电池允许的最大放电电流/蓄电池允许的最大充电电流：

充电调频储能子系统配置的额定储能容量＝放电调频储能子系统配置的额定储能容量*N；

一种基于直流组串调配的调频电池储能系统的运行控制方法为：

调频储能系统开启运行正常时，调频储能系统控制装置(6)实时监测第1蓄电池组串(11)、第2蓄电池组串(21)、第n蓄电池组串(n1)的电量，并根据蓄电池组串存储的电量多少进行动态配置，将存储电量多的N分之一蓄电池组串指定为放电调频储能子系统部分，并通过受控开关使其连接到放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)和放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)上；同时将余下存储电量较少的蓄电池组串指定为充电调频储能子系统部分，并通过受控开关使其连接到充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)、充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)上；由此构成调频储能系统并运行；

在上述过程中，调频储能系统控制装置(6)实时监测并通过电网AGC 终端(5)接受电网调度终端(1)发出的调频功率指令，若判断为正功率调频需求指令时，控制放电调频储能子系统按照电网调度要求的放电功率进行放电；若判断为负功率调频需求指令时，控制充电调频储能子系统按照电网调度要求的充电功率进行充电；

调频储能系统控制装置(6)实时监测并在发现蓄电池组串电量充满或者发现蓄电池组串电量放完时，将重新进行动态配置，即根据蓄电池组串存储的电量多少进行动态配置，将存储电量多的N分之一蓄电池组串指定为放电调频储能子系统部分，将余下存储电量较少的蓄电池组串指定为充电调频储能子系统部分；由此重新构成调频储能系统并运行，使充电的调频储能子系统的额定储能容量始终保持N倍于和放电的调频储能子系统的额定储能容量，在一个动态调整周期中充电的调频储能子系统只是充电，另一个放电的调频储能子系统只是放电。

所述一种基于直流组串调配的调频电池储能系统，其特征是组成调频储能子系统的蓄电池组串是由蓄电池、电池管理系统BMS及配件连接构成且每一个蓄电池组串的电池的规格及数量和额定容量相等。

如图2所示，一种基于直流组串调配的调频电池储能系统，其特征是调频储能系统控制装置(6)主要包括：计算机实时监测控制模块(601)、预置系统程序模块(602)、数据存储电路块模(603)、时钟模块(604)、通信管理模块(605)、电源模块(606)、系统控制总线(607)，其中：

计算机实时监测控制模块(601)通过系统控制总线(607)分别连接预置系统程序模块(602)、数据存储电路块模(603)、时钟模块(604)、通信管理模块(605)、电源模块(606)，构成调频储能管控系统及控制与通信链路；

计算机实时监测控制模块(601)通过通信管理模块(605)连接电力通信网络(4)及电网AGC终端(5)接受电网调度终端(1)发出的调频功率指令，并通过通信管理模块(605)连接调频储能系统组网通信线路(7)及调频储能系统的设备，构成调频功率分配及调频储能系统监控的控制链路。

本实用新型一种基于直流组串调配的调频电池储能系统，在同等应用和投资的前提下，采用选择适合的锂电池产品和优化配置的调频电池储能系统设计，将整体调频储能系统划分为充电调频储能子系统和放电调频储能子系统两个部分，将蓄电池充电与放电分别在两个子系统中独立进行，避免了调频运行时在一个调频储能系统中频繁进行循环充放电，减少充电、放电来回转换的次数，延长电池寿命，提高系统效率，同时采用以蓄电池组串为控制单元进行动态重组的柔性系统架构，不仅优化了系统配置还降低投资成本，可以有效提高调频储能系统效率和延长储能系统的寿命以及增加投资效益。

Claims (3)

1.一种基于直流组串调配的调频电池储能系统，主要包括：电网调度终端(1)、电网(2)、电网电力线(3)、电力通信网络(4)、电网AGC终端(5)、调频储能系统控制装置(6)、调频储能系统组网通信线路(7)、充电调频储能子系统变流器(8)、充电储能系统变压器(8c)、充电调频储能子系统变流器正极端子(80)、充电调频储能子系统变流器负极端子(81)、放电调频储能子系统变流器(9)、放电储能系统变压器(9c)、放电调频储能子系统变流器正极端子(90)、放电调频储能子系统变流器负极端子(91)、充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)、充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)、放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)、放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)、第1蓄电池组串(11)、第1蓄电池组串正极端子(11a)、第1蓄电池组串负极端子(11b)、第1蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(811)、第1蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(812)、第1蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(911)、第1蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(912)、第2蓄电池组串(21)、第2蓄电池组串正极端子(21a)、第2蓄电池组串负极端子(21b)、第2蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(821)、第2蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(822)、第2蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(921)、第2蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(922)、第n蓄电池组串(n1)、第n蓄电池组串正极端子(n1a)、第n蓄电池组串负极端子(n1b)、第n蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(8n1)、第n蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(8n2)、第n蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(9n1)、第n蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(9n2)，其特征是：

第1蓄电池组串(11)通过第1蓄电池组串正极端子(11a)连接第1蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(811)，再由第1蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(811)接入充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)以及充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)接入充电调频储能子系统变流器正极端子(80)，同时第1蓄电池组串(11)通过第1蓄电池组串负极端子(11b)连接第1蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(911)，再由第1蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(911)接入充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)以及充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)接入充电调频储能子系统变流器负极端子(81)，再由充电调频储能子系统变流器(8)通过充电储能系统变压器(8c)连接电网(2)的电网电力线(3)，构成第1蓄电池组串(11)充电的调频储能系统电力路径；

第2蓄电池组串(21)通过第2蓄电池组串正极端子(21a)连接第2蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(821)，再由第2蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(821)接入充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)以及充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)接入充电调频储能子系统变流器正极端子(80)，同时第2蓄电池组串(21)通过第2蓄电池组串负极端子(21b)连接第2蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(921)，再由第2蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(921)接入充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)以及充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)接入充电调频储能子系统变流器负极端子(81)，再由充电调频储能子系统变流器(8)通过充电储能系统变压器(8c)连接电网(2)的电网电力线(3)，构成第2蓄电池组串(21)充电的调频储能系统电力路径；

第n蓄电池组串(n1)通过第n蓄电池组串正极端子(n1a)连接第n蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(8n1)，再由第n蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(8n1)接入充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)以及充电调频储能子系统变流器正极直流母线(8a)接入充电调频储能子系统变流器正极端子(80)，同时第n蓄电池组串(n1)通过第n蓄电池组串负极端子(n1b)连接第n蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(9n1)，再由第n蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(9n1)分别接入充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)以及充电调频储能子系统变流器负极直流母线(8b)接入充电调频储能子系统变流器负极端子(81)，再由充电调频储能子系统变流器(8)通过充电储能系统变压器(8c)连接电网(2)的电网电力线(3)，构成第n蓄电池组串(n1)充电的调频储能系统电力路径；

第1蓄电池组串(11)通过第1蓄电池组串正极端子(11a)连接第1蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(812)，再由第1蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(812)接入放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)以及放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)接入放电调频储能子系统变流器正极端子(90)，同时第1蓄电池组串(11)通过第1蓄电池组串负极端子(11b)连接第1蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(912)，再由第1蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(912)接入放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)以及放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)接入放电调频储能子系统变流器负极端子(91)，再由放电调频储能子系统变流器(9)通过放电储能系统变压器(9c)连接电网(2)的电网电力线(3)，构成第1蓄电池组串(11)放电的调频储能系统电力路径；

第2蓄电池组串(21)通过第2蓄电池组串正极端子(21a)连接第2蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(822)，再由第2蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(822)接入放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)以及放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)接入放电调频储能子系统变流器正极端子(90)，同时第2蓄电池组串(21)通过第2蓄电池组串负极端子(21b)连接第2蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(922)，再由第2蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(922)接入放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)以及放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)接入放电调频储能子系统变流器负极端子(91)，再由放电调频储能子系统变流器(9)通过放电储能系统变压器(9c)连接电网(2)的电网电力线(3)，构成第2蓄电池组串(21)放电的调频储能系统电力路径；

第n蓄电池组串(n1)通过第n蓄电池组串正极端子(n1a)连接第n蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(8n2)，再由第n蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(8n2)接入放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)以及放电调频储能子系统变流器正极直流母线(9a)接入放电调频储能子系统变流器正极端子(90)，同时第n蓄电池组串(n1)通过第n蓄电池组串负极端子(n1b)连接第n蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(9n2)，再由第n蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(9n2)接入放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)以及放电调频储能子系统变流器负极直流母线(9b)接入放电调频储能子系统变流器负极端子(91)，再由放电调频储能子系统变流器(9)通过放电储能系统变压器(9c)连接电网(2)的电网电力线(3)，构成第n蓄电池组串(n1)放电的调频储能系统电力路径；

电网调度终端(1)通过电力通信网络(4)连接电网AGC终端(5)，构成电网调频调度控制指令下达的通信链路；

调频储能系统控制装置(6)通过调频储能系统组网通信线路(7)分别连接充电调频储能子系统变流器(8)、放电调频储能子系统变流器(9)、第1蓄电池组串(11)、第1蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(811)、第1蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(812)、第1蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(911)、第1蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(912)、第2蓄电池组串(21)、第2蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(821)、第2蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(822)、第2蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(921)、第2蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(922)、第n蓄电池组串(n1)、第n蓄电池组串正极连接充电变流器正极直流母线的受控开关(8n1)、第n蓄电池组串正极连接放电变流器正极直流母线的受控开关(8n2)、第n蓄电池组串负极连接充电变流器负极直流母线的受控开关(9n1)、第n蓄电池组串负极连接放电变流器负极直流母线的受控开关(9n2)，构成调频储能系统进行调频控制的通信链路；

调频储能系统的特征还在于：整体调频储能系统由充电调频储能子系统和放电调频储能子系统两个部分组成，每个部分调频储能子系统的充放电额定功率≥电网调频需要的功率，且充电调频储能子系统配置的额定储能容量是放电调频储能子系统配置的额定储能容量的N倍，即：N＝蓄电池允许的最大放电电流/蓄电池允许的最大充电电流：

充电调频储能子系统配置的额定储能容量＝放电调频储能子系统配置的额定储能容量*N。

2.根据权利要求1所述一种基于直流组串调配的调频电池储能系统，其特征是组成调频储能子系统的蓄电池组串是由蓄电池、电池管理系统BMS及配件连接构成且每一个蓄电池组串的电池的规格及数量和额定容量相等。

3.根据权利要求1所述一种基于直流组串调配的调频电池储能系统，其特征是调频储能系统控制装置(6)主要包括：计算机实时监测控制模块(601)、预置系统程序模块(602)、数据存储电路块模(603)、时钟模块(604)、通信管理模块(605)、电源模块(606)、系统控制总线(607)，其中：

计算机实时监测控制模块(601)通过系统控制总线(607)分别连接预置系统程序模块(602)、数据存储电路块模(603)、时钟模块(604)、通信管理模块(605)、电源模块(606)，构成调频储能管控系统及控制与通信链路；

计算机实时监测控制模块(601)通过通信管理模块(605)连接电力通信网络(4)及电网AGC终端(5)接受电网调度终端(1)发出的调频功率指令，并通过通信管理模块(605)连接调频储能系统组网通信线路(7)及调频储能系统的设备，构成调频功率分配及调频储能系统监控的控制链路。