CN220122621U - 一种储能调度系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种储能调度系统，包括储能箱、储能变流器、远传模块、云监控平台；储能箱包括多组并联的电池簇，多组电池簇均与汇流柜连接，汇流柜内设有用于监测储能箱内所有电池簇整体运行信息的电池总控模块BAU，电池总控模块BAU还通过控制储能变流器实现储能箱充放电调度；储能变流器、远传模块分别与电池总控模块BAU连接，云监控平台与远传模块连接，云监控平台包括用于接收电池总控模块BAU发送的所有电池簇整体运行信息的数据接收模块，云监控平台还包括用于获取峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据的信息获取单元，云监控平台还包括供管理人员远程下发储能箱充放电调度策略至电池总控模块BAU的策略下发模块。

Description

一种储能调度系统

技术领域

本实用新型属于储能调度技术领域，具体涉及一种储能调度系统。

背景技术

储能集装箱主要由锂电池系统、BMS（电池管理系统）、PCS（储能变流器）和动环监控系统组成一个功能完备的能量载体，既可以接受外部的功率输入，也可以向外部输出能量。现阶段，储能集装箱对外逆变输出及功率输出大小，以及公共电网对其自身的充电及充电功率大小均要受到储能电站集控中心EMS（能量管理系统）的调度控制。EMS一般搭载在控制主机上，基于成熟的B/S应用框架扩展开发，采用SCADA平台，支持AGC/AVC功能，主要应用于大型储能电站或大型电网调峰储能系统等环境，可实现实时监控、协调控制、削峰填谷、经济运行管理，并支持负荷跟踪、光伏发电预测、需求侧管理、售能等功能。因此，EMS内部的控制策略和算法逻辑非常复杂，工程造价十分昂贵。针对小微型储能电站，若采用EMS将提高成本。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种储能调度系统，在省去EMS设置成本的基础上，可使管理人员基于所有电池簇整体运行信息、峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据，制定储能调度成本更低的调度策略。

本实用新型采用以下技术方案：

一种储能调度系统，包括储能箱、储能变流器、远传模块、云监控平台；

储能箱包括多组并联的电池簇，多组电池簇均与汇流柜连接，汇流柜内设有用于监测储能箱内所有电池簇整体运行信息的电池总控模块BAU，电池总控模块BAU还通过控制储能变流器实现储能箱充放电调度；

储能变流器、远传模块分别与电池总控模块BAU连接，云监控平台与远传模块连接，云监控平台包括用于接收电池总控模块BAU发送的所有电池簇整体运行信息的数据接收模块，云监控平台还包括用于获取峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据的信息获取单元，云监控平台还包括供管理人员远程下发储能箱充放电调度策略至电池总控模块BAU的策略下发模块。

作为优选方案，所述电池簇包括依次连接的多个电池箱以及一高压箱，各电池箱内均设有用于监测电池箱内电池信息的电池从控模块BMU，各高压箱内均设有用于监测其所在电池簇整体运行信息的电池主控模块BCU，同一电池簇内的所有电池从控模块BMU均与该电池簇内的电池主控模块BCU连接，所有电池主控模块BCU均与电池总控模块BAU连接。

作为优选方案，电池箱由多个锂单体电池串联组成。

作为优选方案，电池从控模块BMU、电池主控模块BCU、电池总控模块BAU之间通过CAN通信进行数据交互。

作为优选方案，高压箱内部设有高压电气开关，用于控制其所在电池簇与汇流柜的通断。

作为优选方案，所述电池总控模块BAU与一触摸屏连接，所述触摸屏包括数据显示模块；数据显示模块用于显示所有电池簇整体运行信息以及云监控平台下发的峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据、储能箱充放电调度策略。

作为优选方案，所述触摸屏还包括策略修改模块，策略修改模块用于供管理人员当场对储能箱充放电调度策略进行修改。

作为优选方案，储能调度系统还包括分别与电池总控模块BAU连接的负荷跟踪三相交流电表、三相交流电度表、直流电度表；

负荷跟踪三相交流电表还与储能变流器的交流输出端连接，用于监测交流输出端的电信息；

三相交流电度表还与储能变流器的交流供电输入端连接，用于监测交流供电输入端的电信息；

直流电度表，用于监测储能箱内电池系统的充放电信息；

电池总控模块BAU，还用于将负荷跟踪三相交流电表、三相交流电度表、直流电度表监测得到的电信息发送至云监控平台。

作为优选方案，储能箱内还设有分别与电池总控模块BAU连接的温湿度传感器、水浸传感器、除湿器、液冷机组、消防机组；

电池总控模块BAU，还用于将温湿度传感器、水浸传感器的监测信息以及除湿器、液冷机组、消防机组的运行信息发送至云监控平台。

作为优选方案，储能箱内还设有与电池总控模块BAU连接的视频监控器，电池总控模块BAU可将视频监控器的监控画面发送至云监控平台。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用电池管理系统BMS中自带的电池总控模块BAU对所有电池簇整体运行信息进行接收汇总，并发送至云监控平台，云监控平台可获取峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据，管理人员可基于峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据、所有电池簇整体运行信息制定相应的储能箱充放电调度策略，并发送至电池总控模块BAU，电池总控模块BAU基于该调度策略控制储能变流器实现储能箱充放电调度。本实用新型在省去EMS设置成本的基础上，还可使管理人员基于峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据，制定储能调度成本更低的调度策略。

所述电池总控模块BAU与一触摸屏连接，所述触摸屏包括数据显示模块；数据显示模块用于显示所有电池簇整体运行信息以及云监控平台下发的峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据、储能箱充放电调度策略。所述触摸屏还包括策略修改模块，策略修改模块用于供管理人员当场对储能箱充放电调度策略进行修改。即管理人员即可以当场查看相应的电池数据，还可当场对调度策略进行修改。

储能箱内还设有分别与电池总控模块BAU连接的温湿度传感器、水浸传感器、除湿器、液冷机组、消防机组，电池总控模块BAU可将温湿度传感器、水浸传感器的监测信息以及除湿器、液冷机组、消防机组的运行信息发送至云监控平台，云监控平台可以实时监控储能箱内的运行状态以保证其内部安全。

储能箱内还设有与电池总控模块BAU连接的视频监控器，电池总控模块BAU可将视频监控器的监控画面发送至云监控平台，因此还可通过视频监控画面保证储能箱内各装置的正常运行，尤其是消防机组的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有储能调度系统的结构示意图。

图2是本实用新型所述一种储能调度系统的结构示意图。

图3是本实用新型所述储能箱内视频监控系统拓扑图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一：

参照图1所示，现有储能调度系统根据功率配置模式，锂电池系统在储能集装箱中可划分为电池箱、电池簇和电池柜三种能量单元，电池箱由锂单体电池以一定的PACK工艺串并联成组，多个电池箱串联构成特定电压等级需求的电池簇，多个电池簇再并联到同一高压直流母线组成具备一定能量密度的电池柜。

与锂电池系统的三种能量单元相对应，BMS一般也据此划分成三层架构体系，分别为BMU（电池从控模块）、BCU（电池主控模块）和BAU（电池总控模块）。BMU放置于电池箱内，用来采集单体电池的电压和温度信息；BCU放置于高压箱内，高压箱内部集成了高压继电器、熔断器、断路器等高压电气开关，用来监控和管理电池簇的运行，对该电池簇的运行工况进行逻辑保护和判断；BAU放置于汇流柜内，汇总所有电池簇的电池信息，并与动环监控系统通信交互，用来监控和管理整个电池柜的运行；汇流柜的作用是将所有电池簇的高压汇集到高压直流母线上，经过断路器等高压电气开关后连接到PCS，PCS由DC/AC双向变流器、控制单元等构成，可以将电池直流逆变为交流输出，也可以将交流整流为直流对电池充电。

在上述现有储能调度系统结构的基础上，本实施例提供一种储能调度系统，参照图2所示，包括储能箱、储能变流器、4G远传模块、云监控平台；

储能箱包括多组并联的电池簇，多组电池簇均与汇流柜连接，汇流柜内设有用于监测储能箱内所有电池簇整体运行信息以及通过控制储能变流器实现储能箱充放电调度的电池总控模块BAU；

储能变流器PCS、4G远传模块分别与电池总控模块BAU连接，云监控平台与4G远传模块连接，云监控平台包括用于接收电池总控模块BAU发送的所有电池簇整体运行信息的数据接收模块，云监控平台还包括用于获取峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据的信息获取单元，云监控平台还包括供管理人员远程下发储能箱充放电调度策略至电池总控模块BAU的策略下发模块。

汇流柜的作用是将所有电池簇的高压汇集到高压直流母线上，经过断路器等高压电气开关后连接到PCS，PCS由DC/AC双向变流器、控制单元等构成，可以将电池直流逆变为交流输出，也可以将交流整流为直流对电池充电。

由于小微型储能电站对于实现实时监控、协调控制、削峰填谷、经济运行管理、负荷跟踪、光伏发电预测、需求侧管理、售能等功能的要求不高，其只需制定出一套相对合理的充放电策略方案，因此通过人为制定即可，若采用工程造价十分昂贵的EMS执行，将提高成本。本实用新型采用电池管理系统BMS中自带的电池总控模块BAU对所有电池簇整体运行信息进行接收汇总，并发送至云监控平台，云监控平台可获取峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据，管理人员可基于所有电池簇整体运行信息、峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据制定相应的储能箱充放电调度策略，并发送至电池总控模块BAU，电池总控模块BAU基于该调度策略控制储能变流器实现储能箱充放电调度。需要说明的是，所有电池簇整体运行信息包括所有电池簇的整体电量信息以及是否触发故障等信息；储能电站负荷历史数据为不同时间的负荷大小数据；峰谷电价信息为不同时间段的电价信息。

因此本实用新型在省去EMS设置成本的基础上，还可使管理人员基于峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据、所有电池簇整体运行信息，制定储能调度成本更低的调度策略，比如在充电成本更低的时候进行充电，在充电成本高的时候停止充电，在负荷高的时候提高放电功率、在负荷低的时候减小放电功率等等。当然，制定上述调度策略时，均需要考虑所有电池簇的整体电量信息以及是否触发故障等信息。

所述电池总控模块BAU与一HMI触摸屏连接，所述触摸屏包括数据显示模块；数据显示模块用于显示所有电池簇整体运行信息以及云监控平台下发的峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据、储能箱充放电调度策略。所述触摸屏还包括策略修改模块，策略修改模块用于供管理人员当场对储能箱充放电调度策略进行修改。即管理人员既可以当场查看相应的数据，也可当场对调度策略进行修改。

4G远传模块属于物联网网关设备，主要用于帮助终端设备联网，为系统提供一种简单可靠的工业互联网数据远程传输方案。通过4G远传模块联接互联网，可以将储能箱内不同功能的多种终端设备接入云监控平台，实现远程数据监控、程序上下载和故障报警等功能。

具体地：

本实施例中，储能箱中包括9组并联的电池簇，每组电池簇由八个电池箱串联，每个电池箱由52串280Ah单体磷酸铁锂方形铝壳电芯串联成组，组成总能量3.35MWh的储能系统，这类能量配置等级的储能集装箱在工业园区和产业园区比较常见。

各电池箱内均设有用于监测电池箱内电池信息的电池从控模块BMU，用来采集单体电池的电量、电压和温度信息；各高压箱内均设有用于监测其所在电池簇整体运行信息的电池主控模块BCU，高压箱内部集成了高压继电器、熔断器、断路器等高压电气开关，用来监控和管理电池簇的运行，对该电池簇的运行工况进行逻辑保护和判断；同一电池簇内的所有电池从控模块BMU均与该电池簇内的电池主控模块BCU连接，所有电池主控模块BCU均与电池总控模块BAU连接。

本实用新型中所述储能箱中设有动环监控系统，动环监控系统包括分别与电池总控模块BAU连接的负荷跟踪三相交流电表、三相交流电度表、直流电度表；负荷跟踪三相交流电表还与储能变流器的交流输出端（负荷供电侧）连接，用于监测交流输出端的三相电压、三相电流、频率、有功功率、无功功率、功率因素等参数；直流电度表，用于监测储能箱内直流侧锂电池系统的总电压、充放电电流、充放电功率以及充放电电量。三相交流电度表还与储能变流器的交流供电输入端连接，用于监测交流供电输入端的三相电压、三相电流、频率、有功功率、功率因素等参数，根据这些参数信息可以判断集装箱内各用电设备和装置消耗的功率。电池总控模块BAU通过4G远传模块将上述信息传输至云监控平台，以实现远程实时监控。

管理人员也可基于云监控平台接收到的上述数据进行调度策略的制定，比如：

在用电高峰时段，此时电价最高，BAU控制PCS对园区负载放电：云监控平台读取负荷跟踪三相交流电表“总有功功率”数据，计算出真实放电功率值，按照该值同步下发并设置PCS的负有功功率输出。

在用电低谷时段，此时电价最低，BAU控制PCS对储能集装箱电池系统充电：根据云监控平台预设的充电策略，分解出充电电流和均充电压，计算出充电功率值，按照该值同步下发并设置PCS的正有功功率输出。

在用电平时段，储能集装箱既不充电也不放电，处于静置状态，BAU给PCS下发停机指令，电池系统各电池簇之间通过环流对充来平衡在高峰时段和低谷时段因充放电循环所产生的电压及容量上的差异。

动环监控系统还包括分别与电池总控模块BAU连接的温湿度传感器、水浸传感器、除湿器、液冷机组、消防机组，电池总控模块BAU可将温湿度传感器、水浸传感器的监测信息以及除湿器、液冷机组、消防机组的运行信息发送至云监控平台，实现远程实时监控，进行故障预警。

其中，温湿度传感器主要用于监测储能箱内的环境温湿度变化。水浸传感器用来检测集装箱内部是否有浸水现象，以便及时发出漏水预警信息。

消防机组中的消防控制器通过接收电池箱和电池舱内放置的消防监测模块传送过来的消防采集数据，判断烟温感和可燃气体量是否越限，是否有发生电池热失控现象，从而及时做出消防预警和喷淋动作，将灭火剂喷洒到发生热失控的电池箱和电池舱内，起到持续冷却、隔热降温和消防灭火的功能。

液冷机组控制器是用来调节电池的工作温度，使其处于一个比较恒定且安全的温度范围之内，它通过控制液冷机组水泵运转，以及启动制冷压缩机或电加热来实现电池包和冷却液的热交换过程，以达到制冷或加热的目的。

除湿器通过将密闭空间的潮湿空气在风扇的作用下吸入除湿风道，空气中的水汽经过半导体制冷机构后冷凝成水，再通过导水管排出柜体，可以使集装箱达到很好的防潮、防凝露效果，以保证电气设备的安全运行。

BMS的三层架构体系：BMU、BCU和BAU之间通过CAN通信进行数据交互，HMI（触摸屏）通过RS485通信链接在BAU上，能实现显示电池系统电压、温度、电流等模拟量信息、高压开关的状态信息、告警故障信息以及各电池SOC/SOH/SOP和绝缘电阻等核心估算值，通过HMI还可以实现告警保护参数的整定设置、就地/远程切换控制、调取历史数据记录等功能。BAU汇总电池系统所有采样数据和状态信息，以及动环监控系统各终端设备的测量数据后通过RS485总线传输给4G远传模块，4G远传模块再将打包数据以无线方式发送到云监控平台，云监控平台还可具有数据接收、分析、处理和展示能力，能够对储能集装箱运行能效、电量指标、社会效益、收益指标等进行大数据分析，自动生成实时用电负荷曲线，电池故障在线诊断，数字化运维管理等，给系统集成设计研究提供强有力的数据支撑和智慧化远程监控管理，本实用新型提出的储能箱通信链接架构如图2所示。

进一步，本实用新型在储能箱消防控制系统中搭配视频监控系统进行火灾报警时的视频复核，这样能够最大限度地防止出现消防灭火系统误动作或不动作的问题。

参照图3所示，为本实用新型提出的储能箱所采取的视频监控系统拓扑图，集装箱内共分四个舱：电池舱、配电舱、消防舱和控制舱，每个舱室顶部安装有一个360°全视角的防爆半球型网络摄像头，并通过以太网连接至百兆远距离PoE交换机。后台服务器、千兆以太网交换机和硬盘录像机一般放置于站控级的集控中心，集控中心一般距离储能集装箱距离较远，因此可采用光纤将视频信号传输至集控中心的后台服务器，通过云监控平台即可随时调取和查阅集装箱内各舱室的视频图像信息，实现消防报警时视频预览，以及历史火警的图片查看、视频回放等功能。

因此本实用新型不仅可在成本较低的基础上针对小微型储能电站进行储能调度，还可保证储能箱的安全性。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种储能调度系统，其特征在于，包括储能箱、储能变流器、远传模块、云监控平台；

储能箱包括多组并联的电池簇，多组电池簇均与汇流柜连接，汇流柜内设有用于监测储能箱内所有电池簇整体运行信息的电池总控模块BAU，电池总控模块BAU还通过控制储能变流器实现储能箱充放电调度；

储能变流器、远传模块分别与电池总控模块BAU连接，云监控平台与远传模块连接，云监控平台包括用于接收电池总控模块BAU发送的所有电池簇整体运行信息的数据接收模块，云监控平台还包括用于获取峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据的信息获取单元，云监控平台还包括供管理人员远程下发储能箱充放电调度策略至电池总控模块BAU的策略下发模块；

所述电池总控模块BAU与一触摸屏连接，所述触摸屏包括数据显示模块；数据显示模块用于显示所有电池簇整体运行信息以及云监控平台下发的峰谷电价信息、储能电站负荷历史数据、储能箱充放电调度策略；

所述触摸屏还包括策略修改模块，策略修改模块用于供管理人员当场对储能箱充放电调度策略进行修改。

2.根据权利要求1所述的一种储能调度系统，其特征在于，所述电池簇包括依次连接的多个电池箱以及一高压箱，各电池箱内均设有用于监测电池箱内电池信息的电池从控模块BMU，各高压箱内均设有用于监测其所在电池簇整体运行信息的电池主控模块BCU，同一电池簇内的所有电池从控模块BMU均与该电池簇内的电池主控模块BCU连接，所有电池主控模块BCU均与电池总控模块BAU连接。

3.根据权利要求2所述的一种储能调度系统，其特征在于，电池箱由多个锂单体电池串联组成。

4.根据权利要求2所述的一种储能调度系统，其特征在于，电池从控模块BMU、电池主控模块BCU、电池总控模块BAU之间通过CAN通信进行数据交互。

5.根据权利要求2所述的一种储能调度系统，其特征在于，高压箱内部设有高压电气开关，用于控制其所在电池簇与汇流柜的通断。

6.根据权利要求1所述的一种储能调度系统，其特征在于，储能调度系统还包括分别与电池总控模块BAU连接的负荷跟踪三相交流电表、三相交流电度表、直流电度表；

负荷跟踪三相交流电表还与储能变流器的交流输出端连接，用于监测交流输出端的电信息；

三相交流电度表还与储能变流器的交流供电输入端连接，用于监测交流供电输入端的电信息；

直流电度表，用于监测储能箱内电池系统的充放电信息；

电池总控模块BAU，还用于将负荷跟踪三相交流电表、三相交流电度表、直流电度表监测得到的电信息发送至云监控平台。

7.根据权利要求1所述的一种储能调度系统，其特征在于，储能箱内还设有分别与电池总控模块BAU连接的温湿度传感器、水浸传感器、除湿器、液冷机组、消防机组；

电池总控模块BAU，还用于将温湿度传感器、水浸传感器的监测信息以及除湿器、液冷机组、消防机组的运行信息发送至云监控平台。

8.根据权利要求1所述的一种储能调度系统，其特征在于，储能箱内还设有与电池总控模块BAU连接的视频监控器，电池总控模块BAU可将视频监控器的监控画面发送至云监控平台。